(57)【要約】【課題】燃焼の向上、及び金属アルミの酸化促進を図る。【解決手段】流動層２を有する火炉１から粒子捕集装置９に燃焼ガスＧを導入して燃焼ガスＧに同伴する粒子を捕集し、捕集された粒子を火炉１内に再循環させるようにした循環流動層燃焼装置である。粒子捕集装置９に捕集された粒子を火炉１に併設させた流動層燃焼器１１に貯留し、該流動層燃焼器１１に、燃焼用空気ｇと補助燃料ｅとを供給して流動層燃焼器１１に貯留された粒子の中に含まれる未燃分や低融点金属を酸化させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層を有する火炉から粒子捕集装置に燃焼ガスを導入して燃焼ガスに同伴する粒子を捕集し、捕集された粒子を火炉内に再循環させるようにした循環流動層燃焼装置において、粒子捕集装置に捕集された粒子を火炉に併設させた流動層燃焼器に貯留し、該流動層燃焼器に、燃焼用空気と補助燃料とを供給して流動層燃焼器に貯留された粒子の中に含まれる未燃分や低融点金属を酸化させることを特徴とする循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法。
【請求項２】
流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤とを供給する請求項１記載の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法。
【請求項３】
流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤と、集塵灰とを供給する請求項１及び２記載の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法。
【請求項４】
流動層燃焼器内の粒子を、ホットセルに隣接しているコールドセルを介して火炉に再循環させる請求項１、２及び３記載の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法。
【請求項５】
流動層を有する火炉と、該火炉で発生する燃焼ガスから粒子を捕集する粒子捕集装置と、該粒子捕集装置により捕集された粒子を貯留する流動層燃焼器と、該流動層燃焼器に流動化空気を供給する流動化空気供給装置とよりなり、前記流動層燃焼器に、補助燃料と燃焼用二次空気とを供給するように構成したことを特徴とする循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置。
【請求項６】
流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤とを供給する請求項５記載の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置。
【請求項７】
流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤と、集塵灰とを供給する請求項５及び６記載の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置。
【請求項８】
流動層燃焼器内の粒子を、ホットセルに隣接しているコールドセルを介して火炉に再循環させる請求項５、６及び７記載の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法及びその装置、より詳しくは、難燃性の燃料を使用する場合に好適な循環流動層燃焼装置器における燃料燃焼方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、循環流動層燃焼装置器の一つとして、多量の蒸気を発生させる場合に好適な循環流動層ボイラが知られている。この循環流動層ボイラは、下部に流動層を有する火炉内で石炭等の燃料を燃焼させ、この燃焼により発生した燃焼ガスをサイクロンの如き捕集装置に導き、燃焼ガスに同伴する粒子を上記捕集装置で捕集し、この捕集された粒子を火炉内に再循環させるようにしたものである（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６２−２６１８０８号公報（第３−４頁、図１及び図２）
【特許文献２】
特開平５−３４６２０２号公報（第３−６頁、図２及び図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような循環流動層ボイラは、捕集装置によって捕集された粒子の中に未燃分が含まれているため、燃焼効率が必ずしも高くない。しかし、かかる循環流動層ボイラにおいて、例えば、各種スラッジ、廃タイヤ、ＲＰＦ，ＲＤＦ等の廃棄物を燃料として使用することが検討及び実施されている。
【０００５】
これらの燃料は、難燃性の燃料であるため、捕集装置によって捕集された粒子の中に未燃分が多く含まれることになり、燃焼効率を、更に、低下させることになる。
【０００６】
その上、ＲＰＦやＲＤＦを燃料として用いると、この捕集された粒子の中に金属アルミが含まれるようになる。この金属アルミは、溶融して各種機器に付着し、その性能を低下させるばかりでなく、粒子にも付着して粗大化する。その結果、循環粒子量の制御に支障が生じることになる。即ち、金属アルミは、６５０℃程度で溶融するが、この溶融した金属アルミは、表面に酸化膜が形成されるため、短時間では酸化されない。
【０００７】
ところで、火炉内のガス流速は、４〜６ｍ／ｓｅｃと早く、通常、数秒で火炉内を通過するため、この金属アルミは、酸化されずに、溶融状態で捕集されることになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来の循環流動層燃焼器における燃料燃焼方法の問題点を解決するためになされたものである。すなわち、
本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法は、流動層を有する火炉から粒子捕集装置に燃焼ガスを導入して燃焼ガスに同伴する粒子を捕集し、捕集された粒子を火炉内に再循環させるようにした循環流動層燃焼装置において、粒子捕集装置に捕集された粒子を火炉に併設させた流動層燃焼器に貯留し、該流動層燃焼器に、燃焼用空気と補助燃料とを供給して流動層燃焼器に貯留された粒子の中に含まれる未燃分や低融点金属を酸化させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法は、流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤とを供給するようにしている。
【００１０】
本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法は、流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤と、集塵灰とを供給するようにしている。
【００１１】
本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法は、流動層燃焼器内の粒子を、ホットセルに隣接しているコールドセルを介して火炉に再循環させるようにしている。
【００１２】
一方、本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置は、流動層を有する火炉と、該火炉で発生する燃焼ガスから粒子を捕集する粒子捕集装置と、該粒子捕集装置により捕集された粒子を貯留する流動層燃焼器と、該流動層燃焼器に流動化空気を供給する流動化空気供給装置とよりなり、前記流動層燃焼器に、補助燃料と燃焼用二次空気とを供給するように構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置は、流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤とを供給している。
【００１４】
本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置は、流動層燃焼器に、燃焼用空気と、補助燃料と、脱硫剤と、集塵灰とを供給している。
【００１５】
本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼装置は、流動層燃焼器内の粒子を、ホットセルに隣接しているコールドセルを介して火炉に再循環させている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面にしたがって本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の循環流動層燃焼における燃料燃焼法を実施する装置の概略構成図である。
【００１７】
１は、下部に流動層２を有する火炉であり、その上部１ａは、水冷壁又は耐火壁構造で形成され、その下部には、風箱３が配置されている。火炉１内には、一次空気としての流動化空気ａが流動化空気供給管４から供給され、また、二次空気ｂが二次空気供給管５から供給されるようになっている。更に、石炭、石油コークス、各種廃棄物などの燃料ｃが燃料供給管６から流動層２に供給されるようになっている。図中、７は起動用バーナ、８は粒子供給管である。
【００１８】
この火炉１の上部には、サイクロンの如き捕集装置９に連なる流路１０が設けられている。１１は、流動層燃焼器であり、その下部には、流動化空気ｄを供給する流動化空気供給管１２の一端が連結された風箱１３と、重油等の補助燃料ｅを供給する補助燃料供給管１４と、捕集装置９により捕集された粒子ｆ１　を内部に形成された粒子層１５内に導入する導入管１６とが接続され、その中央部には、燃焼用二次空気ｇを供給する二次空気供給管１７と、図示しない排ガス処理装置などで捕集された集塵灰ｈの一部を供給する灰供給管１８とが接続されている。
【００１９】
集塵灰ｈは、必要に応じて供給するものであるから、灰供給管１８を削除することもできる。また、流動化空気供給管１２は、それ自身と、流動化空気供給管１２に設けられる空気制御弁（図示せず）と、送風機１９とによって流動化空気供給装置を構成するようになっている。
【００２０】
流動層燃焼器１１の上部には、石灰石等の脱硫剤ｋを供給するための脱硫剤供給管２０が接続されるとともに、その側壁２１の上部には、排出口２２が配置されている。そして、排出口２２には、循環粒子ｆ２　を火炉１内に循環させるための粒子供給管８の一端が連結されている。排出口２２は、流動層燃焼器１１の底部に設けてもよい。捕集装置９によって分離された燃焼ガスＧ１　は、ガス管路２３を経て蒸気発生装置等の熱回収装置２４及び空気予熱器２５で熱回収された後、排ガス管２６を通って排ガス処理装置（図示せず）に導かれるようになっている。
【００２１】
空気予熱器２５で予熱された空気の一部は、流動化空気供給管１２を経て流動化空気ｄとして流動層燃焼器１１に供給され、残りの空気は、二次空気供給管１８を経て燃焼用二次空気ｇとして流動層燃焼器１１に供給されるようになっている。
【００２２】
流動化空気ｄ及び燃焼用二次空気ｇの予熱は、流動層燃焼器１１内の温度が８５０〜９００℃より低下した場合に行うものであり、通常は、常温の空気を用いればよい。２７は、流動層燃焼器１１内の粒子が所定量より多くなった場合に、これを系外へ取り出すための粒子取出管である。
【００２３】
次に、上記の燃料燃焼装置の作用について説明する。
【００２４】
火炉１内に供給された燃料ｃは、燃焼して高温（約８５０〜９００℃）の燃焼ガスＧを発生する。この燃焼ガスＧは、流路１０を経て捕集装置９に導かれる。この燃焼ガスＧには、流動層２を形成する粒子の中の微細な粒子、灰分、未燃分及び金属アルミ等の粒子ｆ１　が同伴されている。燃焼ガスＧに同伴される粒子ｆ１　は、捕集装置９により捕集された後、導入管１６を経て流動層燃焼器１１内に形成されている粒子層１５の表面層１５ａより下方に導入される。
【００２５】
この流動層燃焼器１１内の粒子層１５は、空気予熱器２５によって、例えば、４５０〜６００℃に予熱された流動化空気ｄにより流動化される。この場合の流動化空気ｄの流速は、例えば、０．２５〜０．４ｍ／ｓとされ、粒子層１５が高速流動層を形成するように制御するのが好ましい。
【００２６】
そして、この流動層燃焼器１１内には、脱硫剤供給管２０から脱硫剤ｋが、補助燃料供給管１４から重油等の補助燃料ｅが、二次空気供給管１７から空気予熱器２４によって予熱（約４５０〜６００℃）された二次空気ｇが、それぞれ、供給され、粒子ｆ１　の中の未燃分が燃焼される。
【００２７】
この流動層燃焼器１１内には、必要に応じて灰供給管１８から集塵灰ｈが供給され、流動層燃焼器１１内が約８５０〜９００℃が保たれる。その際、流動層燃焼器１１内には、粒子ｆ１　が所定時間（例えば、２〜１５分）、貯留されるのが好ましい。
【００２８】
また、流動層燃焼器１１内は、空気比＝２〜４の酸化雰囲気に保持されており、粒子ｆ１　の中に金属アルミが含まれていた場合には、その酸化が促進される。このようにして、粒子ｆ１　中に含まれる未燃分の燃焼や金属アルミの酸化が行われた粒子ｆ２　は、流動化空気ｄの流量を制御することによって粒子層１５の表面層（表層部）１５ａが上下動し、排出口２２から粒子供給管８に排出される粒子の量（循環粒子量）が制御される。この流動化空気ｄの流量制御は、例えば、火炉１内の上部及び下部の差圧を検知し、その信号により流動化空気供給管１２に設けられた空気制御弁（図示せず）を制御することによって行われる。
【００２９】
図２は、本発明の循環流動層燃焼器における燃料燃焼方法を実施する装置の他の実施形態を示す概略構成図であり、図１の実施形態と同じ機器に同じ符号を付け、詳しい説明を省略する。
【００３０】
図２中、３１は、流動層燃焼器であり、この流動層燃焼器３１の内部には、高温部（ホットセル）３２と低温部（コールドセル）３３とが形成され、低温部３３には、伝熱管３４が配置されている。捕集装置９で捕集された粒子ｆ１　は、導入管１６を経て高温（約８５０〜９００℃）に保持されている高温部３２の表面層３５ａの下方に導入される。
【００３１】
この流動層燃焼器３１の粒子層３５は、空気予熱器２５によって、例えば、４５０〜６００℃に予熱された流動化空気ｄが流動化空気供給管１２から供給されて流動化する。この場合の流動化空気ｄの流速は、例えば、０．２５〜０．４ｍ／ｓとされ、粒子層３５が高速流動層を形成するように制御するのが好ましい。
【００３２】
そして、この流動層燃焼器３１内には、脱硫剤供給管２０から脱硫剤ｋが、補助燃料供給管１４から重油等の補助燃料ｅが、二次空気供給管１７から空気予熱器２５で予熱（４５０〜６００℃）された二次空気ｇがそれぞれ供給され、粒子ｆ１　中に含まれる未燃分が燃焼される。
【００３３】
この流動層燃焼器３１内には、必要に応じて灰供給管１８から集塵灰ｋが供給され、８５０〜９００℃に保持される。その際、この流動層燃焼器３１内には、粒子ｆ１　が、所定時間（例えば、２〜１５分）、貯留されるのが好ましい。
【００３４】
また、この流動層燃焼器３１内は、空気比＝２〜３の酸化雰囲気に保持されており、粒子ｆ１　の中に金属アルミが含まれていた場合には、その酸化が促進される。このようにして、粒子ｆ１　の中に含まれる未燃分の燃焼や金属アルミの酸化が行われた粒子ｆ２　は、流動化空気ｄの流量を制御することによって粒子層３５の表面層（表層部）３５ａが上下動するのに伴って排出口２２から粒子供給管８に排出される粒子の量（循環粒子量）が制御される。
【００３５】
そして、この高温部３２内の粒子ｆ２　は、粒子層３５の流動化により、その一部が隔壁３６よりオーバーフローして低温部３３に流入し、ここで、例えば、４５０〜６００℃程度に冷却される。冷却された粒子ｆ３　は、冷却粒子供給管３７及び３８を経て火炉１内に再循環される。即ち、火炉１内の温度が所定値より高くなった場合は、冷却粒子ｆ３　の循環量を制御して火炉１内の温度を低下させるのである。図中、３９は、リフト空気ｍの空気供給管である。
【００３６】
本発明者は、本発明の循環流動層燃焼器における燃料燃焼法の効果を確認するため試験を行った。その結果を図３乃至図７に示す。
【００３７】
図３及び図４は、燃料として無煙炭を使用し、火炉１内のガス流速を変化させて燃焼効率及び脱硫効率を調べたものである。図３及び図４から明らかなように、いずれの効率も本発明の燃料燃焼方法が優れていることが確認された。
【００３８】
そして、図５及び図６は、燃料としてＲＰＦを使用し、捕集された粒子ｆ１　を流動層燃焼器１１内に粒子層を形成するように貯留するとともに、この粒子層の流動化空気の流速変化や貯留時間の変化が及ぼす影響について調べたものである。
【００３９】
図５は、流動層燃焼器１１内の粒子ｆ１　の貯留時間を変化させて溶融した金属アルミの付着状態を調べたものである。この図６からその貯留時間が長くなる程、燃料中に含まれる金属アルミの量が多くなっても付着が生じないことが確認された。このことから、流動層燃焼器１１内で酸化が促進され、金属アルミが付着性のない酸化アルミに酸化されていることが明らかである。
【００４０】
図６は、流動層燃焼器１１内の粒子ｆ１　の貯留時間を変化させて、排ガス中のＤＸＮ及びＣＯの発生状態を調べたものである。この図７から粒子ｆ１　を流動層燃焼器１１内に永く貯留するほど、ＤＸＮやＣＯの発生量を低減させることができること明らかとなった。
【００４１】
勿論、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の重要な点は、第１に、捕集装置により捕集された粒子を燃焼ゾーンである流動層燃焼器に導入して粒子中に含まれる未燃分を燃焼させることにより燃焼効率を向上させることにあり、そして、第２点は、捕集装置により捕集された粒子を流動層燃焼器に所定時間貯留させること、即ち、この流動層燃焼器内を酸化ゾーンとして形成させる点にある。したがって、かかる技術思想を逸脱しない範囲で種々変更することができることは明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、捕集装置により捕集された粒子を、燃焼ゾーンを形成する流動層燃焼器に導いて粒子中に含まれる未燃分を燃焼させるため、その燃焼効率を向上させることが可能になるばかりでなく、この流動層燃焼器内を酸化雰囲気に保持させることができるため、金属アルミの酸化が促進される。その結果、溶融した金属アルミの各種機器への付着や粒子の粗大化が防止され、各種機器や循環粒子量制御装置のトラブルを防止することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法を実施する装置の概略構成図である。
【図２】本発明の循環流動層燃焼装置における燃料燃焼方法を実施する装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】燃料として無煙炭を用いた場合の燃焼効率を調べた結果を示す図である。
【図４】燃料として無煙炭を用いた場合の脱硫効率を調べた結果を示す図である。
【図５】燃料としてＲＰＦを用いた場合の金属アルミの付着状態を調べた結果を示す図である。
【図６】燃料としてＲＰＦを用いた場合の排ガス中のＤＸＮ及びＣＯの濃度を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
１　火炉
２　流動層
３、１３　風箱
４、１２　流動化空気供給管
５、１７　二次空気供給管
６　燃料供給管
７　起動用バーナ
８　粒子供給管
９　捕集装置
１０　流路
１１、３１　流動層燃焼器
１４　補助燃料供給管
１５、３５　粒子層
１６　導入管
１８　灰供給管
１９　送風機
２０　脱硫剤供給管
２１　側壁
２２　排出口
２３　ガス管路
２４　熱回収装置
２５　空気予熱器
２６　排ガス管
２７　粒子取出管
３２　高温部
３３　低温部
３４　伝熱管
３６　隔壁
３７、３８　冷却粒子供給管
３９　空気供給管
【図１】
2004132622.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004132622.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004132622.tif 000008