(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層ボイラと、前記流動層ボイラの炉底部に接続され前記炉底部に滞留した炉底灰を抜き出す炉底灰抜出管と、を備えた炉底灰循環装置であって、
前記炉底灰抜出管から抜き出された前記炉底灰を５００〜５０００μｍの範囲における所定の粒子径で分級し少なくとも所定粒子径以上の粒子径を有する粗炉底灰と所定粒子径より小さい細炉底灰とに分ける分級装置と、固体燃料と脱硫剤と水とが混合されペースト化された燃料スラリーを調整及び貯留する燃料スラリー調整装置と、前記分級装置で分級された前記粗炉底灰を前記燃料スラリー調整装置に供給する粗炉底灰輸送路と、を備えていることを特徴とする炉底灰循環装置。
【請求項２】
前記粗炉底灰を、前記所定粒子径より小さな粒子径を有する粉砕粒子に粉砕する粉砕装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の炉底灰循環装置。
【請求項３】
前記粗粒子灰、前記細炉底灰、前記粉砕粒子のいずれか１種以上の各粒子表面の石膏層を除去した石膏層除去粒子を生成する石膏層除去装置を備えていることを特徴とする請求項２に記載の炉底灰循環装置。
【請求項４】
前記粗炉底灰、前記粉砕粒子、前記石膏層除去粒子のいずれか１種以上を、前記流動層ボイラに供給する脱硫剤に混合して調整する脱硫剤調整装置を備えていることを特徴とする請求項３に記載の炉底灰循環装置。
【請求項５】
（ａ）前記細炉底灰、前記粉砕粒子、前記石膏層除去粒子のいずれか１種以上を貯蔵する細炉底灰貯蔵容器と、（ｂ）前記細炉底灰貯蔵容器と前記流動層ボイラとに連通し前記細炉底灰貯蔵容器に貯蔵された前記細炉底灰、前記粉砕粒子、前記石膏層除去粒子のいずれか１種以上を前記流動層ボイラに導入する細炉底灰導入管と、（ｃ）前記流動層ボイラ内の差圧を測定する差圧検出手段と、（ｄ）前記差圧検出手段で検出された差圧に基づいて前記流動層ボイラの層密度を制御する層密度制御手段と、を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の炉底灰循環装置。
【請求項６】
流動層ボイラの炉底部に接続された炉底灰抜出管から前記炉底部に滞留した炉底灰を抜き出す炉底灰抜出工程と、前記炉底灰を５００〜５０００μｍの所定粒子径で分級し少なくとも粗炉底灰と細炉底灰とに分ける分級工程と、前記粗炉底灰を燃料スラリーに混合してスラリー濃度やスラリー粘度を調整する工程と、を備えていることを特徴とする流動層ボイラの運転方法。
【請求項７】
前記分級工程で分級された前記粗炉底灰を前記所定粒子径より小さな粒子径を有する粉砕粒子に粉砕する粉砕工程を備えていることを特徴とする請求項６に記載の流動層ボイラの運転方法。
【請求項８】
前記流動層ボイラに供給される脱硫剤の１０〜８０ｗｔ％好ましくは２０〜４０ｗｔ％が、粒子径１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項６又は７に記載の流動層ボイラの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層ボイラにおける炉底灰循環装置及び流動層ボイラの運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発電所やゴミ焼却炉等において、石炭やゴミ等の燃料を流動化させ効率よく燃焼させる流動層ボイラが研究開発されている。流動層ボイラを用いることにより、流動層ボイラ内に配設した伝熱管から発生する蒸気で駆動する蒸気タービン発電システムを構築できる。また、コンプレッサからの空気で加圧することによりボイラ内の酸素分圧を高めた状態の下で燃料を流動化させ燃焼させる加圧流動層ボイラを用いることにより、蒸気タービン発電に加え、ボイラの燃焼排ガスを利用するガスタービン発電とを組み合わせて熱効率を向上させた複合発電システムを構築できる。
流動層ボイラでは、石灰石やドロマイト等の脱硫剤が流動層を構成する流動媒体として使用されている。流動層ボイラ内の流動媒体の量や粒子径等を制御し流動層高を制御することによって発電システムの出力制御を行うことができ、出力が高い場合には炉底部に滞留した炉底灰を炉底部から抜き出して燃焼制御や流動制御等がされる。炉底部から抜き出される炉底灰には、未反応の炭酸カルシウムや未燃炭等が含有されているため、これらを再利用すれば脱硫剤の有効利用率を向上させて脱硫率を向上させることができる。そのために、炉底灰を再利用するための炉底灰循環装置が研究開発されている。
【０００３】
従来の炉底灰循環装置としては、実開平３−１２８２０８号公報（以下、イ号公報という）に、「サイクロンで分離された灰塵、未燃炭あるいはベッド材等の固形物を排出する固形物排出口を流動層ボイラの流動層形成部に結び、分離された灰塵、未燃炭等を再導入するための導入通路を形成した加圧流動層ボイラ」が開示されている。
【０００４】
実開平６−６５７０９号公報（以下、ロ号公報という）に、「余剰のベッド材が排出されるベッド材排出管と、排出されたベッド材が貯蔵される補充ベッド材容器と、を備え、流動層を形成するためのベッド材が不足するときに補充ベッド材容器からボイラ本体の流動層にベッド材が補給される加圧流動層ボイラ」が開示されている。
【０００５】
特開平１０−２３８７１３号公報（以下、ハ号公報という）に、「負荷調整時に流動媒体をボイラから抜き出し流動媒体貯蔵設備へ送る系統と、流動媒体貯蔵設備からボイラに流動媒体を供給する系統と、を備え、前記系統に負荷調整時とは逆転させた方向に運転可能とする設備を設けた加圧流動層ボイラ」が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）イ号公報に開示の技術は、サイクロンで分離された灰塵、未燃炭あるいはベッド材等の固形物を流動層内へ再導入しているが、炉底部から抜き出された炉底灰は廃棄している。そのため、所望の脱硫率を得るためには大量の脱硫剤を供給しなければならず（所要Ｃａ／Ｓモル比は目標の３以下に対し６程度）、脱硫剤の有効利用率が低いという課題を有していた。
（２）ロ号公報に開示の技術は、余剰のベッド材が排出されるベッド材排出管と、排出されたベッド材が貯蔵される補充ベッド材容器と、を備えているので、炉底部から抜き出された炉底灰を流動層へ再導入することができる。しかし、流動層を形成するためのベッド材が不足するときにのみ補充ベッド材容器からボイラ本体の流動層にベッド材を補給するので、炉底部から抜き出された炉底灰の循環量は十分でなく有効利用率が依然として低いという課題を有していた。
（３）炉底灰の循環量を向上させるためには、石炭等の固体燃料と水とに混合してスラリー化して安定的に流動層内へ供給するのが望ましい。しかし、炉底部から排出された炉底灰は（化１）に示す脱硫反応によってＣａＯやＣａＳＯ4を生成しており、水と接触すると（化２）に示す凝結や（化３）に示す発熱を起こしスラリー濃度やスラリー粘度の調整が困難になるため、安易に燃料スラリーに混合することができないという課題を有していた。
【化１】
0004512967.tif 000002
【化２】
0004512967.tif 000003
【化３】
0004512967.tif 000004
（４）炉底部から排出されたベッド材をそのまま加圧流動層ボイラ内へ再供給するので、炉底部から抜き出されたベッド材に含まれる粗粉脱硫剤等の粗大粒子も再供給され、このような粗大粒子が流動層内で沈降し流動不良を起こす原因となる可能性があるという課題を有していた。
（５）脱硫反応によって石灰石等の脱硫剤表面にＣａＳＯ4層（石膏層）が形成されると、反応速度が急激に低下する。ハ号公報では、加圧流動層ボイラから抜き出した流動媒体表面の石膏層を剥離させて脱硫反応速度を高めるために、ＣＯ2分圧の低い領域に抜き出した流動媒体を供給し脱炭酸反応によって亀裂を生成させる方法が開示されている。しかし、本発明者が鋭意研究した結果、石灰石の亀裂の発生は、最初に加圧流動層ボイラに供給したときに起こるが、加圧流動層ボイラから抜き出した流動媒体を再度加圧流動層ボイラに供給したときにはＣＯ2分圧の低い領域に供給しても起こり難いことが見出された。従って、流動媒体表面の石膏層の剥離が困難で、脱硫反応に寄与しないという課題を有していた。
（６）粒子径約１ｍｍ以下の流動媒体は脱硫反応がすすみ、石膏層が粒子内部深くまで生成されていることを本発明者は見出した。そのため、粒子表面に形成された石膏層を研磨等を行って削り落とさない限り剥離するのが困難で、脱硫反応に寄与しないという課題を有していた。
（７）ＣＯ2分圧を低くするために空気比を高くすることが開示されているが、空気比を高めるために大量の空気の供給を要するため、加圧流動層ボイラの空塔速度が上昇する。そのため、流動媒体同士の磨耗が促進されるとともにフリーボードへ飛び出す流動媒体が増え流動層高が低下するので、それを補うために大量の脱硫剤を投入しなければならず脱硫剤の利用率が低下するとともに脱硫剤コストが増大するという課題を有していた。また、大量の空気が供給されると、燃焼排ガスの量や燃焼排ガスに含まれる灰塵の量が増えるので、燃焼排ガスから灰塵を除去するセラミックチューブフィルタ等の精密脱塵装置の負荷が増加し、精密脱塵装置が破損し易くなるという課題を有していた。
（８）イ号，ロ号，ハ号公報に開示の技術において、脱硫剤の有効利用率を高め脱硫効率を向上させるために、脱硫剤の粒子径を１ｍｍ程度以下に微細化させて脱硫剤の比表面積を大きくする方法が用いられることがある。しかし、脱硫剤を微細化するためには、微粉砕工程を要しエネルギーを消費するとともに、脱硫剤の終末速度が空塔速度となる粒子径（空塔速度０．８ｍ／ｓｅｃの場合は約２５０μｍ）より粒子径の小さな脱硫剤が流動層からフリーボードへ飛散し、さらにサイクロンカットサイズ以下の粒子径を有する脱硫剤はサイクロン等の集塵装置に捕集され加圧流動層ボイラ内を循環されないため脱硫率が向上しないという課題を有していた。
（９）また、微細化された脱硫剤で構成された流動層は、層密度が低くスラッギングを起こし易く流動不良を起こし易いという課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、炉底部に滞留し流動不良の原因となり易い粗大炉底灰を除去し流動層の安定性を高めるとともに、脱硫剤の再利用をはかることができ有効利用率を向上させることができ、また既存の設備も有効に利用することができ設備負荷が小さく、さらに信頼性が高く長期間の安定運転が可能な炉底灰循環装置を提供することを目的とする。また、本発明は、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めるとともに、省エネルギー性に優れ、さらにスラッギング等の発生を防止し流動不良の発生を防止することができる流動層ボイラの運転方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明の炉底灰循環装置及び流動層ボイラの運転方法は、以下の構成を有している。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の炉底灰循環装置は、流動層ボイラと、前記流動層ボイラの炉底部に接続され前記炉底部に滞留した炉底灰を抜き出す炉底灰抜出管と、を備えた炉底灰循環装置であって、前記炉底灰抜出管から抜き出された前記炉底灰を５００〜５０００μｍの範囲における所定の粒子径で分級し少なくとも所定粒子径以上の粒子径を有する粗炉底灰と所定粒子径より小さい細炉底灰とに分ける分級装置と、固体燃料と脱硫剤と水とが混合されペースト化された燃料スラリーを調整及び貯留する燃料スラリー調整装置と、前記分級装置で分級された前記粗炉底灰を前記燃料スラリー調整装置に供給する粗炉底灰輸送路と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）粗炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少なく、未反応の炭酸カルシウムの残存量が多いので、流動層ボイラ内に再導入すれば脱硫剤として働き、脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（２）粗炉底灰は酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少ないので、水と接触しても凝結や発熱を起こさないため、石炭等の固体燃料や石灰石等の脱硫剤とともに燃料スラリー中に混合しても凝結や発熱を起こさずスラリー濃度やスラリー粘度の調整を容易に行うことができる。また、燃料スラリーに混合することができるため、粗炉底灰を燃料スラリーとして安定して流動層ボイラ内に供給することができ脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（３）細炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多く、未反応の炭酸カルシウムの残存量が少ない。そのため、細炉底灰をそのまま流動層ボイラ内に導入しても脱硫剤としての機能は乏しいが、流動層高や層密度を調整する流動媒体として用いることができ、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（４）既存の流動層ボイラの炉底灰抜出管から抜き出された炉底灰を分級する分級装置を配設するだけの小規模な改良によって、脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（５）５００〜５０００μｍの比較的大きな粒子径で炉底灰を分級するので、シフタ等の簡便かつ大量に処理できる分級装置を用いることができ設備負荷が小さいとともに生産性に優れ、さらに分級装置の目詰まり等も発生し難く運転効率に優れる。
（６）分級装置を有しているので、流動媒体が溶融して塊状化したシンター生成物を除去することができ、流動層内の安定性を向上させることができる。
【００１０】
ここで、炉底灰としては、流動層ボイラに供給されたＣａＣＯ3（又は石灰石），ＭｇＣＯ3（又はドロマイト）の他、ＣａＯ（生石灰），Ｃａ（ＯＨ）2（消石灰），Ｋ2ＣＯ3，貝殻等のカルシウムを含む水産廃棄物，セメントスラッジ等の脱硫剤や、石炭，亜炭，褐炭，瀝青炭，コークス，石油コークス，オイルコークス，オイルサンド，重質油，石炭液化残渣，ゴム，古タイヤ，廃油，一般ゴミ，一般廃棄物，木質物，炭化物，ＲＤＦやその他の炭化物，木屑，産業廃棄物，食品工場や農業等で排出される有機残渣物，下水汚泥，し尿処理汚泥，工業廃水処理汚泥等やこれらの混合物である固体燃料の燃焼灰が用いられる。
【００１１】
分級装置としては、バイブレーティングスクリーンやシフタ等のふるい分け機械が用いられる。
所定粒子径としては、脱硫剤の種類や流動層ボイラの運転条件等によって異なるが、５００〜５０００μｍ好ましくは１０００〜３０００μｍとされる。所定粒子径が１０００〜３０００μｍの場合は、粗炉底灰（所定粒子径より粒子径の大きな炉底灰）中の未反応の炭酸カルシウム含有量が多く脱硫剤として再利用可能であるため好ましい。所定粒子径が１０００μｍより小さくなるにつれ粗炉底灰中に残存する未反応の炭酸カルシウム量が少なくなる一方で酸化カルシウムや硫酸カルシウムの含有量が増加し、水と接触すると水和反応によって凝結や発熱を起こし易くなる傾向がみられるとともに、分級装置に目詰まり等が発生し運転効率・分級効率が低下する傾向がみられるため好ましくない。さらに、流動層を構成する流動媒体の粒子径が小さくなるため流動が活発になりすぎ、流動媒体による伝熱管等の磨耗が激しくなるため好ましくない。３０００μｍより大きくなるにつれ未反応の炭酸カルシウムが多く含有される粗炉底灰の量が減少する傾向がみられるため好ましくない。特に、所定粒子径が５００μｍより小さくなるか５０００μｍより大きくなると、これらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくない。
【００１２】
粗炉底灰としては、ＣａＣＯ3をＣａ化合物に対し６０〜１００ｗｔ％好ましくは７０〜１００ｗｔ％含有している炉底灰が用いられる。ＣａＣＯ3の含有率が７０〜１００ｗｔ％の場合は、脱硫剤としての機能が高いとともに水と接触させても凝結や発熱を起こさず燃料スラリーに混合することができ好ましい。ＣａＣＯ3の含有率が７０ｗｔ％より低くなるにつれＣａＳＯ4やＣａＯの含有率が増大し脱硫剤としての機能が低下するとともに水と接触すると凝結や発熱を起こす傾向がみられるため好ましくなく、特に６０ｗｔ％より低くなるとその傾向が著しいため好ましくない。
【００１３】
細炉底灰としては、ＣａＣＯ3をＣａ化合物に対し０〜４０ｗｔ％好ましくは０〜３５ｗｔ％含有している炉底灰が用いられる。ＣａＣＯ3の含有率がＣａ化合物に対し３５ｗｔ％より高くなるにつれ粗炉底灰の量が減少する傾向がみられるため好ましくなく、特に４０ｗｔ％より低くなるとその傾向が著しいため好ましくない。なお、表面に形成されたＣａＳＯ4層（石膏層）を研磨等によって除去すれば、これらの傾向を抑制することができる。
【００１４】
分級装置としては、所定の粒子径で粗炉底灰と細炉底灰とに分級する他、粗炉底灰のうち、流動層ボイラに供給する脱硫剤の最大粒子径よりも大きく塊状化したシンター生成物等の粗大粒子を除去するように分級することもできる。これにより、炉底部から抜き出された炉底灰に含まれるシンター生成物や粗粉脱硫剤等の粗大粒子を除去することができ、このような粗大粒子が流動層内で沈降したり流動媒体を塊状化させたりして流動不良を起こす原因となるのを防止することができ長期間の安定運転が可能になる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の炉底灰循環装置であって、前記粗炉底灰を前記所定粒子径より小さな粒子径を有する粉砕粒子に粉砕する粉砕装置を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）粗炉底灰を粉砕することで粗炉底灰表面の石膏層を剥離させ、また砕いて粒子径を小さくして、未反応のＣａＣＯ3層を露出させ炉底灰を脱硫剤として再利用することができる。
（２）粗炉底灰のうち、粗大化して流動層ボイラの炉底部に沈降し流動し難い粒子を粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、流動層の流動状態を活発化させ流動不良の発生を防止することができる。
（３）粉砕装置で粗炉底灰を所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、次に炉底灰抜出管から抜き出されたときには細炉底灰として分級されるので、燃料スラリーには混合されず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を向上させることができ信頼性を高めることができる。脱硫剤が流動層ボイラ内に何度も供給されて長時間高圧高温下に曝されると、時間の経過とともに炭酸カルシウムの残存量が低下し酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多くなり、水と接触すると水和反応により凝結や発熱を引き起こし燃料スラリー濃度や粘度等を不安定にするからである。
（４）粉砕装置を備えているので、粗炉底灰が所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕されて流動層ボイラ内へ供給され、供給された粉砕粒子や細炉底灰が流動層ボイラ内で磨耗によって微細化されてフライアッシュとなって系外に排出される。フライアッシュはそれ自体でセメント材料やセメント原料等としてリサイクル可能なので、炉底灰の処理費用や産業廃棄物の発生量等を著しく減少させることができる。
【００１６】
ここで、粉砕装置としては、エッジランナ，ローラミル等のロール転動型粉砕機、遠心分離型ミル等の高速回転式衝撃せん断粉砕機、転動ボールミル，振動ボールミル等のボール媒体ミル、媒体撹拌型粉砕機等の乾式粉砕機が用いられる。特に、連続式で大容量の粉砕が可能なローラミル等のロール転動型粉砕機、遠心分離型ミル等の高速回転式衝撃せん断粉砕機が好ましく用いられる。
【００１７】
なお、粉砕粒子の粒子径としては、５００〜５０００μｍ好ましくは１０００〜３０００μｍの所定粒子径より小さく、飛び出し粒子径（終末速度が流動層ボイラの空塔速度と同じである粒子の粒径）より大きいものとする。粉砕粒子の粒子径が飛び出し粒子径より小さくなると、粉砕粒子が燃焼ガスに随伴して流動層からフリーボードへ飛び出し、流動層を形成しないからである。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の炉底灰循環装置であって、前記粗粒子灰、前記細炉底灰、前記粉砕粒子のいずれか１種以上の各粒子表面の石膏層を除去した石膏層除去粒子を生成する石膏層除去装置を備えた構成を有している。
この構成によって、請求項２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）石膏層除去装置を有しているので、細炉底灰等の各粒子表面に形成された石膏層を除去して未反応のＣａＣＯ3層を露出させることができ、再び脱硫反応速度を高め再活性化させ脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（２）水と接触すると水和硬化や発熱を引き起こす石膏層を石膏除去装置で除去することにより、石膏除去粒子を燃料スラリーに混合させることもでき応用性に優れる。また、石膏層を除去した石膏層除去粒子は、空気中の水分と反応し難く保存性に優れる。
【００１９】
ここで、石膏層除去装置としては、ミックスマラー、ウェットパンミル、アイリッヒミル、ローラーミル、コロイドミル等の回転するロール間やロールと円板間等で摩擦・剪断作用を加えて各粒子の表面に形成された石膏層を除去する粉砕機が用いられる。これらの石膏除去装置では、ロール間やロールと円板間等の間隔を５００〜５０００μｍ程度の所定間隔に設定し、この間に細炉底灰等を供給し石膏層を削り取って除去する。発熱を抑えるために、ロールや円板等の回転数は低くするのが好ましい。発熱に伴う膨張歪の発生による石膏層除去粒子の粉化を防止するためである。
なお、粒子表面からの石膏層の除去深さとしては、ロール間等の間隔と細炉底灰等の粒子径との関係にもよるが、１〜１０μｍが好ましい。１μｍより少なくなるにつれ除去する石膏層の厚みが少なく未反応のＣａＣＯ3層を露出できない傾向がみられ、１０μｍより多くなるにつれ細炉底灰等が粉化し流動層ボイラ内で流動層を形成せずフリーボードに飛散する粒子が増加する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の炉底灰循環装置であって、前記粗炉底灰，前記粉砕粒子，前記石膏層除去粒子のいずれか１種以上を、前記流動層ボイラに供給する脱硫剤に混合して調整する脱硫剤調整装置を備えた構成を有している。
この構成により、請求項３で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）脱硫剤調整装置を有しているので、粗炉底灰，粉砕粒子，石膏層除去粒子のいずれか１種以上を石灰石等の脱硫剤に混合して調整し流動層ボイラに供給することができ、脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
【００２１】
ここで、脱硫剤調整装置としては、石炭等の固体燃料と石灰石やドロマイト等の脱硫剤と粉砕粒子等と水とを湿式混合してペースト化した燃料スラリーを調整する燃料スラリー調整装置、固体燃料と脱硫剤と粉砕粒子等とを乾式混合しロックホッパを介して流動層ボイラ内へ供給する燃料供給ホッパ、固体燃料とは別に脱硫剤と粉砕粒子等とをペースト化する脱硫剤スラリー調整装置、脱硫剤と粉砕粒子等とを乾式混合しロックホッパを介して流動層ボイラへ供給する脱硫剤供給ホッパ等が用いられる。
【００２２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の炉底灰循環装置であって、（ａ）前記細炉底灰、前記粉砕粒子、前記石膏層除去粒子のいずれか１種以上を貯蔵する細炉底灰貯蔵容器と、（ｂ）前記細炉底灰貯蔵容器と前記流動層ボイラとに連通し前記細炉底灰貯蔵容器に貯蔵された前記細炉底灰、前記粉砕粒子、前記石膏層除去粒子のいずれか１種以上を前記流動層ボイラに導入する細炉底灰導入管と、（ｃ）前記流動層ボイラ内の差圧を測定する差圧検出手段と、（ｄ）前記差圧検出手段で検出された差圧に基づいて前記流動層ボイラの層密度を制御する層密度制御手段と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項３又は４で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）細炉底灰、粉砕粒子、石膏層除去粒子のいずれか１以上を層密度を調整する流動媒体として用いることができるので、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（２）酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多い細炉底灰を燃料スラリーに混合せずに流動層ボイラに供給できるので、燃料スラリーが凝結や発熱せず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を維持することができる。
（３）細炉底灰の表面に形成された石膏層が除去された石膏層除去粒子や粉砕粒子は、未反応のＣａＣＯ3層が析出し活性化されているので脱硫剤として用いることができ、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（４）差圧検出手段で検出された差圧に基づいて流動層の層密度を制御する層密度検出手段を有しているので、流動層の膨張比（流動化している流動層の高さと固定層高さとの比）を最適にして流動を活発に維持し最適な燃焼状態を保つことができる。
（５）流動を活発に維持できるので供給される脱硫剤の熱破壊や磨耗を起こし易くして流動媒体を細粒化し、さらに流動不良を起こし難くすることができる。
（６）流動層の層密度を最適に制御することができるのでスラッギングを防止することができ、正常な流動層を生成することができる。
（７）スラッギングを防止できるので、スラリー噴射ノズルから噴射された燃料スラリーが伝熱管や流動層ボイラの壁面に付着・固化・塊状化して流動不良が発生し易くなることを防止できる。
（８）流動を活発に維持するとともに流動層の層密度を最適に制御できるので、層内の流動状態を均一化でき、流動層から伝熱管への伝熱を均一にすることができ熱効率に優れる。
（９）流動を活発に維持できるので、スラリーノズル付近での固体燃料の燃焼熱が滞留し難く溶融灰が形成され難いため、溶融灰によって流動媒体が塊状化し流動不良が発生するのを防止することができる。
【００２３】
ここで、差圧検出手段としては、ひずみゲージ方式，静電容量方式，液柱方式，沈鐘方式，ブルドン管式，ベローズ管式等の圧力検出器が用いられ、これらの圧力検出器が、流動層の底部と流動層の所定高さとの間等、流動層の１乃至複数箇所の差圧が検出される位置に配設される。
層密度制御手段としては、細炉底灰貯蔵容器に接続され細炉底灰貯蔵容器内の圧力を流動層ボイラ内の圧力よりも高め又は同じにして細炉底灰貯蔵容器から流動層ボイラへの細炉底灰の供給を促す高圧ガス供給路等の圧力制御装置、炉底灰抜出管からの炉底灰の抜出量を制御するロータリーバルブ等の抜出量制御装置、細炉底灰導入管に接続され細炉底灰導入管から流動層ボイラへの細炉底灰等の供給量を制御するＬバルブ，Ｊバルブ，Ｖバルブ，シールポット等のループシール，ロータリーバルブ，インゼクトフィーダ，テーブルフィーダ，エアスライド，２重ダンパー等の供給量制御装置等やこれらを組み合わせたものが用いられる。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の流動層ボイラの運転方法は、流動層ボイラの炉底部に連通する炉底灰抜出管から前記炉底部に滞留した炉底灰を抜き出す炉底灰抜出工程と、前記炉底灰を５００〜５０００μｍの所定粒子径で分級し少なくとも粗炉底灰と細炉底灰とに分ける分級工程と、前記粗炉底灰を燃料スラリーに混合してスラリー濃度やスラリー粘度を調整する工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）流動層ボイラの炉底部に滞留した炉底灰を抜き出すので、炉底部に滞留して流動不良の原因となる粗粉脱硫剤等の粗大粒子を抜き出し、流動不良の発生を未然に防ぐことができる。
（２）粗炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少なく未反応の炭酸カルシウムの残存量が多いので、流動層ボイラ内に再導入すれば脱硫剤として働き、脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（３）粗炉底灰は酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少ないので、水と接触しても凝結や発熱を起こさず、燃料スラリーに混合しても水和反応によって凝結や発熱を起こさずスラリー濃度やスラリー粘度の調整が容易である。
（４）細炉底灰は、脱硫反応や脱炭酸反応で生成される石膏や酸化カルシウムの生成量が多く未反応の炭酸カルシウムの残存量が少ないので、流動層ボイラ内に導入しても脱硫剤としての機能は乏しいが、流動層高を調整する流動媒体として用いることができ、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる。なお、各粒子の表面に形成された石膏層を除去すれば、未反応のＣａＣＯ3層を露出させることができ、再び脱硫反応速度を高め再活性化させ脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（５）５００〜５０００μｍの比較的大きな粒子径で炉底灰を分級するので、シフタ等の簡便かつ大量に処理できる分級装置を用いることができ設備負荷が小さいとともに生産性に優れ、さらに分級装置の目詰まり等も発生し難く運転効率に優れる。
【００２５】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の流動層ボイラの運転方法であって、前記分級工程で分級された前記粗炉底灰を前記所定粒子径より小さな粒子径を有する粉砕粒子に粉砕する粉砕工程を備えた構成を有している。
この構成により、請求項６で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）分級工程で分級された粗炉底灰のみを粉砕するので、粉砕装置は小型のものでよく設備負荷が小さい。
（２）粗炉底灰を粉砕することで粗炉底灰表面の石膏層を剥離させ、また砕いて粒子径を小さくして、未反応のＣａＣＯ3層を露出させ脱硫剤として再利用することができる。
（３）粗炉底灰のうち、粗大化して流動層ボイラの炉底部に沈降し流動し難い粒子を粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、流動層の流動状態を活発化させ流動不良の発生を防止することができる。
（４）粗炉底灰を所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、次に炉底灰抜出管から抜き出されるときには所定粒子径より小さな細炉底灰として分級されるので、燃料スラリーには混合されず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を向上させることができ信頼性を高めることができる。脱硫剤が流動層ボイラ内に何度も供給されて長時間高圧高温下に曝されると、時間の経過とともに炭酸カルシウムの残存量が低下し酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多くなり、水と接触すると水和反応により凝結や発熱を引き起こすからである。
（５）粉砕装置を備えているので、粗炉底灰が所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕されて流動層ボイラ内へ供給され、供給された粉砕粒子や細炉底灰が流動層ボイラ内で磨耗によって微細化されてフライアッシュとなって系外に排出される。フライアッシュはそれ自体でセメント材料やセメント原料等としてリサイクル可能なので、炉底灰の処理費用や産業廃棄物の発生量を著しく減少させることができる。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の流動層ボイラの運転方法であって、前記流動層ボイラに１０〜８０ｗｔ％好ましくは２０〜４０ｗｔ％の１〜５ｍｍの粒子径を有する脱硫剤を供給する構成を有している。
この構成により、請求項６又は７で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）粒子径が１〜５ｍｍの脱硫剤の大部分は、流動層ボイラに供給されることで熱破壊や磨耗を起こし細粒化されるので、流動層ボイラに供給する以前に脱硫剤を粉砕する必要がなく粉砕に要する工数及び費用を削減することができ省エネルギー性に優れる。
（２）脱硫剤を流動層ボイラに供給する以前に粉砕して微粒化させないので、粒子の終末速度がガス空塔速度となり流動層からフリーボードへ飛散し流動層を構成しない微粒子（この微粒子の粒子径は、ガス空塔速度が０．８±０．４ｍ／ｓのとき約２５０μｍ以下である）の含有率が低く、良好な流動層を構成させることができる。
（３）流動層の底部に粒子径が１〜５ｍｍの脱硫剤を含む流動層を生成することができるので、スラッギングを防止することができ、スラリー噴射ノズルから噴射された燃料スラリーが伝熱管や流動層ボイラの壁面に付着・固化・塊状化して流動不良が発生し易くなることを防止できる。
【００２７】
ここで、脱硫剤としては、請求項１で説明したものと同様のものなので、説明は省略する。
なお、１〜５ｍｍの粒子径を有する脱硫剤の含有率としては、１０〜８０ｗｔ％好ましくは２０〜４０ｗｔ％とされる。含有率が２０〜４０ｗｔ％の場合は、流動層の膨張比が最適で流動が活発にみられるとともに、流動層の安定性に優れスラッギングを発生し難いため好ましい。含有率が２０ｗｔ％より小さくなるにつれ流動層の安定性に乏しくスラッギングを発生し易くなる傾向がみられ、４０ｗｔ％より大きくなるにつれ流動層ボイラ内で熱破壊されずに残存する１〜５ｍｍの脱硫剤の量が多くなり流動層の膨張比が小さくなり流動が不活発になる傾向がみられるため好ましくない。特に、含有率が１０ｗｔ％より小さくなるか８０ｗｔ％より多くなると、これらの傾向が著しくなるためいずれも好ましくない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における炉底灰循環装置の要部構成図である。
図中、１はコンプレッサ（図示しない）からの圧縮空気が供給される圧力容器、２は圧力容器１に内設され圧力容器１内に取り入れられた圧縮空気が底部から供給される加圧流動層ボイラ、２ａは加圧流動層ボイラ２の流動層２ｂ内に配設された伝熱管、３は加圧流動層ボイラ２の頂部に配設された燃焼排ガス流路管、４は燃焼排ガス流路管３の出口に配設されたサイクロン等の粗脱塵装置、５は粗脱塵装置４で粗脱塵された粗脱塵ガス流路管、６は粗脱塵ガス流路管５を流れる粗脱塵ガスの脱塵を行うセラミックチューブフィルタ等で構成された精密脱塵装置、７は石炭等の固体燃料と石灰石やドロマイト等の脱硫剤と水とが混合されペースト化された燃料スラリーを調整及び貯留する脱硫剤調整装置としての燃料スラリー調整装置、８は燃料スラリー調整装置７に接続され加圧流動層ボイラ２に燃料スラリーを輸送するスラリーポンプ、９は一端がスラリーポンプ８に接続され他端が燃料スラリーを加圧流動層ボイラ２内に噴射するスラリー噴射ノズル（図示しない）に接続されたスラリー供給路、１０は加圧流動層ボイラ２の炉底部に接続され加圧流動層ボイラ２の炉底部に滞留した石炭灰や石灰石等の炉底灰を加圧流動層ボイラ２及び圧力容器１の外部に抜き出す炉底灰抜出管、１１は炉底灰抜出管１０で抜き出された炉底灰を５００〜５０００μｍの所定粒子径で２種以上の炉底灰に分級するシフタ等の分級装置、１２は分級装置１１で分級された粒子径の大きな炉底灰（以下、粗炉底灰という）を燃料スラリー調整装置７に供給する粗炉底灰輸送路、１３は分級装置１１で分級された粒子径の細かい炉底灰（以下、細炉底灰という）を搬送する細炉底灰輸送路、１３ａは細炉底灰輸送路１３に配設され分級装置１１で分離された細炉底灰を系外に排出する場合に作動させる三方弁からなる分岐弁、１３ｂは細炉底灰輸送路１３に接続され細炉底灰の全部又は一部が搬送される細炉底灰分岐路、１３ｃは細炉底灰分岐路１３ｂに配設され細炉底灰分岐路１３ｂで搬送される細炉底灰の各粒子表面の石膏層を除去し石膏層除去粒子を生成するミックスマラー，ウェットパンミル等の石膏層除去装置、１３ｄは除去された石膏層の排出路、１４は圧力容器１内に配置されて細炉底灰輸送路１３に接続され、細炉底灰輸送路１３を搬送された細炉底灰や石膏層除去粒子を貯蔵する細炉底灰貯蔵容器、１５は細炉底灰貯蔵容器１４に貯蔵された細炉底灰や石膏層除去粒子を加圧流動層ボイラ２の流動層２ｂ内に導入する細炉底灰導入管である。
なお、粗炉底灰輸送路１２，細炉底灰輸送路１３，細炉底灰分岐路１３ｂ等では、気流搬送，バケットエレベータ，ベルトコンベア等の搬送手段によって粗炉底灰や細炉底灰等が搬送される。また、細炉底灰輸送路１３，炉底灰抜出管１０等のように圧力容器１を貫通して常圧系と加圧系が切り替わる箇所には、圧力調整のためのロックホッパシステム（図示しない）が配設されている。
【００２９】
以上のように構成された本実施の形態１の炉底灰循環装置について、以下その運転方法を説明する。
石炭等の固体燃料と石灰石やドロマイト等の脱硫剤と水とを燃料スラリー調整装置７でペースト化し燃料スラリーを調整し、燃料スラリー調整装置７に貯留しておく。圧力容器１内に内設した加圧流動層ボイラ２では燃料スラリーをスラリー供給路９から入れ、圧力容器１内に取り入れた圧縮空気を加圧流動層ボイラ２の底部から供給し、固体燃料と脱硫剤が流動状態になった流動層２ｂを形成させ０．６〜３．１ＭＰａ、８００〜９５０℃の温度で燃焼させている。固体燃料の燃焼で発生した熱は伝熱管２ａで熱交換され蒸気タービン発電機（図示せず）を駆動して発電を行う。燃焼排ガスは燃焼排ガス流路管３から粗脱塵装置４へ流され粗脱塵された後、粗脱塵ガス流路管５から精密脱塵装置６を通過し、ガスタービン発電機（図示せず）を駆動し発電する。
加圧流動層ボイラ２の炉底部に石炭灰や石灰石等の炉底灰が滞留し流動層２ｂの層高が高くなったときは、炉底灰抜出管１０から炉底部に滞留している炉底灰を抜き出す。分級装置１１は、炉底部から抜き出された炉底灰を５００〜５０００μｍの所定粒子径で分級し粗炉底灰と細炉底灰とに分ける。粗炉底灰は、粗炉底灰輸送路１２を通って搬送され所定量秤量され、燃料スラリー調整装置７で燃料等と混合されて燃料スラリーに調整される。一方、細炉底灰は、細炉底灰輸送路１３を通って搬送される。一部は細炉底灰輸送路１３に連通する細炉底灰分岐路１３ｂに運ばれ、石膏層除去装置１３ｃに供給される。石膏層除去装置１３ｃでは、ロール間やロールと円板間等を５００〜５０００μｍ程度の間隔に設定し、この間に細炉底灰を供給し石膏層を表面から約１〜１０μｍの深さで削り取り石膏層除去粒子を生成する。石膏層除去装置１３ｃで生成された石膏層除去粒子と細炉底灰は、細炉底灰貯蔵容器１４に貯蔵される。細炉底灰貯蔵容器１４に貯蔵された細炉底灰及び石膏層除去粒子は、加圧流動層ボイラ２の流動層２ｂの層高が低くなった際には細炉底灰供給管１５から加圧流動層ボイラ２内に導入される。
【００３０】
以上のように、本実施の形態１における炉底灰循環装置は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）粗炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少なく未反応の炭酸カルシウムの残存量が多いので、石炭等と混合しスラリー化して加圧流動層ボイラ内に再導入して脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（２）粗炉底灰は酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少ないので、水と接触しても凝結や発熱を起こさないため、石炭等の固体燃料や石灰石等の脱硫剤とともに燃料スラリー中に混合しても凝結や発熱を起こさずスラリー濃度やスラリー粘度の調整を容易に行うことができる。また、燃料スラリーに混合することができるため、粗炉底灰を燃料スラリーとして安定して加圧流動層ボイラ内に供給することができ脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（３）細炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多く未反応の炭酸カルシウムの残存量が少ない。しかし、石膏層除去装置を有しているので、細炉底灰の各粒子表面に形成された石膏層を除去して未反応のＣａＣＯ3層を露出させることができ、再び脱硫反応速度を高め再活性化させ脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（４）既存の加圧流動層ボイラの炉底灰抜出管から抜き出された炉底灰を分級する分級装置を配設するだけの小規模な改良によって、脱硫剤の有効利用率を高めその消費量を減らすことができる。
（５）５００〜５０００μｍの比較的大きな粒子径で炉底灰を分級するので、シフタ等の簡便かつ大量に処理できる分級装置を用いることができ設備負荷が小さいとともに生産性に優れる。
（６）分級装置で炉底灰を粗炉底灰と細炉底灰とに分級し、層高等に応じて粗炉底灰と細炉底灰とを別々に流動層内に供給するので、流動層内の粒子径が制御され流動を安定化できる。
【００３１】
なお、本実施の形態１では、分級装置１１は、所定粒子径で粗炉底灰と細炉底灰とに分級するものについて説明したが、これに加えて粗炉底灰のうち特に粒子径の大きなものを除去するように分級することもできる。これにより、炉底部から抜き出された炉底灰に含まれるシンター生成物や粗粉脱硫剤等の粗大粒子を除去することができ、このような粗大粒子が流動層内で沈降し流動不良を起こす原因となるのを防止することができる。
また、細炉底灰の粒子径が小さい場合は、石膏層除去装置１３ｃは設けなくてもよい。細炉底灰の粒子径に対する石膏層の相対的な厚みが厚く、石膏層を除去し難く石膏層除去効率が低いからである。
【００３２】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２における炉底灰循環装置の要部構成図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明は省略する。
図中、１６は粗炉底灰輸送路１２によって輸送された粗炉底灰を５００〜５０００μｍの所定粒子径より小さい粒子径に粉砕するエッジランナ，ローラーミル等の粉砕装置、１７は粉砕装置１６で粗炉底灰が粉砕された粉砕粒子を燃料スラリー調整装置７に供給する粉砕粒子供給路、１８は細炉底灰貯蔵容器１４と粉砕粒子供給路１７とに連通し粉砕装置１６で粉砕された粉砕粒子を細炉底灰貯蔵容器１４に輸送し供給する粉砕粒子輸送路、１８ａは粉砕粒子供給路１７と粉砕粒子輸送路１８との連通部に配設された三方弁等からなる分岐弁である。
なお、粉砕粒子輸送路１８では、気流搬送，バケットエレベータ，ベルトコンベア等の搬送手段によって粉砕粒子が搬送される。また、粉砕粒子輸送路１８において圧力容器１を貫通して常圧系と加圧系が切り替わる箇所には、圧力調整のためのロックホッパシステム（図示しない）が配設されている。
【００３３】
以上のように構成された本実施の形態２の加圧流動層ボイラの流動層循環装置について、以下その運転方法を説明する。
加圧流動層ボイラ２の炉底部に滞留している石炭灰や石灰石等の炉底灰を炉底灰抜出管１０から抜き出し、分級装置１１で、５００〜５０００μｍの所定粒子径で粗炉底灰と細炉底灰とに分ける。分級された粗炉底灰は、次に、粗炉底灰輸送路１２を通って粉砕装置１６へ運ばれる。粉砕装置１６では、ローラー等の間隙を所定粒子径の間隔に保持しておき、粗炉底灰を通過させ５００〜５０００μｍの所定粒子径よりも小さな粉砕粒子に粉砕する。粗炉底灰が粉砕された粉砕粒子は、燃料スラリー調整装置７で燃料等と混合され燃料スラリーに調整される。また、粉砕粒子の一部は分岐弁１８ａで分岐されて粉砕粒子輸送管１８を通って運ばれ、分級装置１１で分級された細炉底灰とともに細炉底灰貯蔵容器１４に貯蔵される。細炉底灰貯蔵容器１４に貯蔵された細炉底灰は、加圧流動層ボイラ２の流動層２ｂの層高が低くなった際に細炉底灰供給管１５から加圧流動層ボイラ２内に導入される。
【００３４】
以上のように、本実施の形態２の炉底灰循環装置は構成されているので、実施の形態１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）粗炉底灰を粉砕することで粗炉底灰表面のＣａＳＯ4層を剥離させ、また砕いて粒子径を小さくして、未反応のＣａＣＯ3層を露出させ炉底灰を脱硫剤として再利用することができる。
（２）粗炉底灰のうち、粗大化して加圧流動層ボイラの炉底部に沈降し流動し難いシンター生成物等の粒子を粉砕して加圧流動層ボイラ内に再供給することにより、流動層の流動状態を活発化させ流動不良の発生を防止することができる。
（３）粉砕装置で粗炉底灰を所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕して加圧流動層ボイラ内に再供給することにより、次に炉底灰抜出管から抜き出されるときには所定粒子径より小さな細炉底灰になっているので、燃料スラリーには混合されず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を向上させることができ信頼性を高めることができる。脱硫剤は加圧流動層ボイラ内に何度も供給されて長時間高圧高温下に曝されると、時間の経過とともに炭酸カルシウムの残存量が低下し酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多くなり、水と接触すると水和反応により凝結や発熱を引き起こすからである。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、細炉底灰輸送路１３に細炉底灰分岐路１３ｂ及び石膏層除去装置１３ｃが接続されていない場合について説明したが、これらを備えることもできる。これにより、細炉底灰の各粒子の表面に生成された石膏層を除去して再活性化できるので、脱硫作用を高めることができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図３は実施の形態３における炉底灰循環装置の要部構成図である。なお、実施の形態１及び２で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明は省略する。
図中、１１ａはふるい目開きの異なるふるい網面が多段に形成され、炉底灰抜出管１０で抜き出された炉底灰を粗炉底灰、細炉底灰、加圧流動層ボイラ２に供給する脱硫剤の最大粒子径より大きなシンター生成物や粗粉脱硫剤等の粗大粒子の３種に分級するシフター等の分級装置、１１ｂは分級装置１１ａで分級された粗大粒子を系外に排出する粗大粒子排出路、１２ａは分級装置１１ａで分級された粗炉底灰を脱硫剤調整装置としての燃料供給ホッパ１７ａ（後述する）に供給する粗炉底灰輸送路、１２ｂは粗炉底灰輸送路１２ａに接続され粗炉底灰の全部又は一部が搬送される粗炉底灰分岐路、１２ｃは粗炉底灰分岐路１２ｂに配設され粗炉底灰分岐路１２ｂを搬送される粗炉底灰の各粒子表面の石膏層を除去し石膏層除去粒子を生成する石膏層除去装置、１７ａは石炭等の固体燃料と石灰石等の脱硫剤と粗炉底灰輸送路１２ａから供給される粗炉底灰や石膏層除去粒子等とを混合する脱硫剤調整装置としての燃料供給ホッパ、１７ｂは燃料供給ホッパ１７ａの下流に接続され加圧流動層ボイラ２と略同じ圧力である０．６〜３．１ＭＰａ程度の圧力で燃料供給ホッパ１７ａで混合された固体燃料等を貯蔵するロックホッパ、１７ｃはロックホッパ１７ｂの下流と加圧流動層ボイラ２内に配設されたスプレーノズル（図示しない）とに接続されロックホッパ１７ｂ内に貯蔵された固体燃料等を空気流によって搬送して流動層２ｂへ供給する燃料供給路、１７ｄは燃料供給路１７ｃに連通しロックホッパ１７ｂから燃料供給路１７ｃ内に供給された固体燃料等を流動層２ｂに搬送する圧縮空気を供給する搬送空気供給管である。なお、燃料供給ホッパ１７ａからロックホッパ１７ｂに固体燃料等を供給するときには、燃料供給ホッパ１７ａの圧力をロックホッパ１７ｂと略同一の圧力に加圧した後に行われる。
【００３７】
以上のように構成された実施の形態３の炉底灰循環装置が実施の形態１と異なる点は、分級装置１１ａが多段に形成されている点と、燃料スラリー調整装置の代わりに脱硫剤調整装置としての燃料供給ホッパ１７ａとロックホッパ１７ｂとを備えている点と、分級された粗炉底灰の粒子表面の石膏層を除去する石膏層除去装置１２ｃを備えている点である。
【００３８】
以上のように実施の形態３の炉底灰循環装置は構成されているので、実施の形態１又は２に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）分級装置が多段に形成され、シンター生成物等の粗大粒子、粗炉底灰、細炉底灰を同時に分離できるので分級効率に優れる。
（２）炉底灰に含有されるシンター生成物等の粗大粒子を分級装置で分離して系外に排出できるので、粗大粒子が流動層内で沈降したり流動媒体を塊状化させたりして流動不良を起こす原因となるのを防止することができ長期間の安定運転が可能になる。
（３）脱硫剤等をスラリー化せずに加圧流動層ボイラ内に供給することができ、スラリーに含有される水が蒸発するときの気化熱の損失がなく熱効率に優れる。
（４）粗炉底灰の各粒子表面に生成した石膏層を除去する石膏層除去装置を有しているので、未反応のＣａＣＯ3層を露出させることができ、脱硫反応速度を高め再活性化させ脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、粗炉底灰を処理する石膏層除去装置１２ｃ、細炉底灰を処理する石膏層除去装置１３ｃを備えている場合について説明したが、燃料や脱硫剤の粒子径や種類によっては、それらを全く備えない場合もあるし、いずれか片方だけを備えている場合もある。また、実施の形態２で説明した粗炉底灰を粉砕する粉砕装置を備えていない場合について説明したが、それを備えている場合もある。
【００４０】
（実施の形態４）
図４は実施の形態４における炉底灰循環装置の要部構成図である。なお、実施の形態１及び２で説明したものと同様のものは、同じ符号を付して説明は省略する。
図中、１５ａは細炉底灰貯蔵容器１４に貯蔵された細炉底灰等を加圧流動層ボイラ２の流動層２ｂ内に空気流のアシストにより導入する供給量制御装置（層密度制御手段）としてのＬバルブやＪバルブ等が下部に接続された細炉底灰導入管、１９は細炉底灰導入管１５ａの上流に接続され細炉底灰導入管１５ａ内の細炉底灰等を流動層２ｂに搬送する圧縮空気を供給するＬバルブ等の空気供給管、２０は空気供給管１９に配設され空気量の制御を行うＬバルブ等の空気量制御バルブ、２１は炉底灰抜出管１０に配設され炉底灰の抜出量を制御するロータリーバルブ等の抜出量制御装置（層密度制御手段）、２２は両端部が加圧流動層ボイラ２と連通し一端部が流動層２ｂの底部に連通するとともに他端部が流動層２ｂの高さ方向の所定位置に連通し（底部から所定位置までの高さをｚとする）この間の差圧Δｐを検出するひずみゲージ方式，静電容量方式，液柱方式，沈鐘方式，ブルドン管式，ベローズ管式等の圧力検出器からなる差圧検出手段、２３は差圧検出手段２２で検出された差圧をもとに流動層２ｂの層密度を算出しその結果に基づき層密度制御手段としてのＬバルブ等の空気量制御バルブ２０や抜出量制御装置２１の開閉度の制御を行うコントローラである。
【００４１】
以上のように構成された本実施の形態４の流動層循環装置について、以下その運転方法を説明する。
まず、コントローラ２３は、差圧検出手段２２で検出されたΔｐ（Ｐａ）及び既知の間隔ｚ（ｍ）を用いて流動層２ｂの層密度（ｋｇ／ｍ3）を（数１）で算出する。なお、ｇは重力加速度である。
【数１】
0004512967.tif 000005
次いで、コントローラ２３は、流動層の層密度と流動媒体の平均粒子径との関係（流動媒体の平均粒子径が小さくなるにつれ膨張比（固定層高さと流動層高さとの比）が上昇し層密度が低下し、流動媒体の平均粒子径が大きくなるにつれ膨張比が低下し層密度が増加するという関係）から最適な層密度を算出し、層密度検出手段としてのＬバルブ等の空気量制御バルブ２０，抜出量制御装置２１の開閉度を制御する。流動層２ｂの層密度が所定値（本実験例では約８００ｋｇ／ｍ3程度）に上昇したときは、コントローラ２３は、抜出量制御装置２１の開度を大きくして加圧流動層ボイラ２の炉底部に滞留している粗大粒を含む炉底灰を炉底灰抜出管１０から抜き出すとともに、Ｌバルブ等の空気量制御バルブ２０の開度を大きくして空気供給管１９を介して細炉底灰導入管１５ａに圧縮空気を供給し細炉底灰導入管１５ａ内の細炉底灰を流動層２ｂの下部に導入し、流動層２ｂの層密度を低下させる。流動層２ｂの層密度が所定値（本実験例では約５００ｋｇ／ｍ3程度）に低下したときは、コントローラ２３は、抜出量制御装置２１を閉止し加圧流動層ボイラ２内の炉底灰を抜き出さないようにするとともに、空気量制御バルブ２０を閉止して細炉底灰導入管１５ａ内の細炉底灰が流動層２ｂに導入されないようにする。これにより、加圧流動層ボイラ２内には燃料スラリー調整装置７で調整された燃料スラリーに含有される石灰石やドロマイト等の脱硫剤が供給されるため、流動層２ｂの層密度が増加する。
なお、加圧流動層ボイラ２内の層密度を制御するために炉底灰抜出管１０から抜き出された炉底灰は、分級装置１１で分級され、粉砕粒子輸送路１８で粉砕粒子として搬送されて、又は、細炉底灰輸送路１３で細炉底灰として搬送されて細炉底灰貯蔵装置１４に貯蔵されて、加圧流動層ボイラ２内へ供給される。又は、粉砕粒子として燃料スラリー調整装置７で燃料スラリーに混合されて、加圧流動層ボイラ２内へ供給される。
【００４２】
以上のように、本実施の形態４の炉底灰循環装置は構成されているので、実施の形態１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）細炉底灰、粉砕粒子、石膏層除去粒子のいずれか１以上を層密度を調整する流動媒体として用いることができるので、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（２）酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多い細炉底灰を燃料スラリーに混合せずに流動層ボイラに供給できるので、燃料スラリーが凝結や発熱せず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を維持することができる。
（３）細炉底灰の表面に形成された石膏層が除去された石膏層除去粒子や粉砕粒子は、未反応のＣａＣＯ3層が析出し活性化されているので脱硫剤として用いることができ、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる。
（４）差圧検出手段で検出された差圧に基づいて流動層の層密度を制御する層密度検出手段を有しているので、流動層の膨張比（流動化している流動層の高さと固定層高さとの比）を最適にして流動を活発に維持し最適な燃焼状態を保つことができる。
（５）流動を活発に維持できるので供給される脱硫剤の熱破壊や磨耗を起こし易くして流動媒体を細粒化し、さらに流動不良を起こし難くすることができる。
（６）流動層の層密度を最適に制御することができるのでスラッギングを防止することができ、正常な流動層を生成することができる。
（７）スラッギングを防止できるので、スラリー噴射ノズルから噴射された燃料スラリーが伝熱管や流動層ボイラの壁面に付着・固化・塊状化して流動不良が発生し易くなることを防止できる。
（８）流動を活発に維持するとともに流動層の層密度を最適に制御できるので、層内の流動状態を均一化でき、流動層から伝熱管への伝熱を均一にすることができ熱効率に優れる。
（９）流動を活発に維持できるので、スラリーノズル付近での固体燃料の燃焼熱が滞留し難く溶融灰が形成され難いため、溶融灰によって流動媒体が塊状化し流動不良が発生するのを防止することができる。
【００４３】
なお、実施の形態１乃至４においては、加圧系で用いられる加圧流動層ボイラの場合について説明したが、本発明の炉底灰循環装置及び流動層ボイラの運転方法は、常圧系で用いられる流動層ボイラの場合でも同様に用いることができる。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１、実施例２）
７１ＭＷ加圧流動層複合発電システムを用い、加圧流動層ボイラ内で（表１）に示す燃料と市販の１〜５ｍｍの粒子径を１０〜８０ｗｔ％含有する脱硫剤としての石灰石を流動状態にして０．６〜３．１ＭＰａ、８００〜９５０℃で燃焼運転させた。実施例１では、（表１）に示すように、ブレアゾール炭７０ｗｔ％と石油コークス３０ｗｔ％とを混合した燃料を用い、津久見産の石灰石を用いた。実施例２では、ブレアゾール炭５０ｗｔ％と石油コークス５０ｗｔ％とを混合した燃料を用い、津久見産石灰石５０ｗｔ％と船尾産石灰石５０ｗｔ％とを混合した石灰石を用いた。なお、石灰石に含有される各化合物の重量％を（表２）に示した。また、脱硫剤の石灰石の粒子径分布を（図５（ａ））に示した。
【表１】
0004512967.tif 000006
【表２】
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次に、加圧流動層ボイラの燃焼運転中に炉底灰抜出管から抜き出した炉底灰の粒子径分布を（図５（ｂ））に示し、各粒子径範囲にある炉底灰のＣａ化合物の重量％を（表３）に示した。また、精密脱塵装置で捕集されたフライアッシュ（平均粒子径２１μｍ）に含有される各化合物の重量％を（表４）に示した。
【表３】
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【表４】
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（表３）から、炉底灰抜出管から抜き出された粒子径１０５〜１１９０μｍの炉底灰は、Ｃａ化合物に対しＣａＯを２０〜４０ｗｔ％、ＣａＳＯ4を４６〜５５ｗｔ％含有しているのに対し、ＣａＣＯ3は１２〜３０ｗｔ％しか含有していないことがわかった。一方、粒子径１１９０μｍ以上の炉底灰は、Ｃａ化合物に対しＣａＯを４〜８ｗｔ％、ＣａＳＯ4を１０〜２０ｗｔ％しか含有してないのに対し、ＣａＣＯ3を７６〜８２ｗｔ％も含有していることがわかった。
一方、（表４）から、フライアッシュは、ＣａＯを７．５〜１５．３ｗｔ％、ＣａＣＯ3を３．２〜５．３ｗｔ％、ＣａＳＯ4を１５．７〜２０．４ｗｔ％含有していることがわかった。
【００４５】
（加水試験）
実施例１及び実施例２で得られた粒子径１０５〜１１９０μｍの炉底灰、粒子径１１９０μｍ以上の炉底灰、フライアッシュを用い、各々に３０ｗｔ％の水を添加・混合しペースト状にしたものの発熱及び凝結現象を観察した。
その結果、粒子径１０５〜１１９０μｍの炉底灰は、水の添加・混合後７日目に凝結現象が確認された。また、フライアッシュは、水の添加・混合後１００分以内に約１０℃程度の温度上昇が確認されるとともに凝結現象が確認された。一方、粒子径１１９０μｍ以上の炉底灰は、発熱及び凝結現象とも確認されなかった。
（加熱試験）
粒子径１１９０μｍ以上の炉底灰を水に３０分間浸漬後、水を切りその炉底灰を８５０℃に加熱した電気炉内に挿入し加熱した後取り出し、炉底灰の破砕状態を観察した。また、比較のために、加圧流動層ボイラに供給される以前の粒子径１１９０μｍ以上の石灰石を同様に水に浸漬後加熱して破砕状態を観察した。
その結果、加圧流動層ボイラに供給される以前の粒子径約２ｍｍ以上の石灰石は、その約７０％が０．２５〜０．５ｍｍの粒子に破砕されたのに対し、加圧流動層ボイラから抜き出された炉底灰は破砕されないことが確認された。なお、炉底灰では、炉底灰の表面に付着していた石膏成分と推察される茶色の皮膜の一部が剥離し、未反応の炭酸カルシウムが露出していることが確認された。
【００４６】
（炉底灰の再利用に関する評価）
実施例１及び実施例２で得られた粒子径１１９０μｍ以上の炉底灰をローラーミル等の粉砕装置で粒子径１１９０μｍ未満の粉砕粒子に粉砕し、得られた粉砕粒子を燃料スラリー調整装置に供給して燃料スラリーに混合した。粉砕粒子を混合しても燃料スラリーの粘度や濃度等の調整は容易であった。一方、粒子径１１９０μｍ未満の炉底灰は細炉底灰貯蔵容器に貯蔵し、流動層の層高や層密度に応じて加圧流動層ボイラ内に供給した。この結果、実施例１の加圧流動層ボイラでは脱硫剤の所要Ｃａ／Ｓモル比３．０が得られ、実施例２の加圧流動層ボイラでは所要Ｃａ／Ｓモル比２．５が得られた。
以上のことから、Ｃａ化合物に対し７０ｗｔ％以上のＣａＣＯ3を含有している粒子径１１９０μｍ以上の炉底灰は、再び加圧流動層ボイラ内に導入されることにより脱硫剤の有効利用率が高まることが確認された。また、水と接触しても発熱及び凝結現象が起こらないので、燃料スラリーに混合できることが確認された。また、再び加圧流動層ボイラ内に導入されても破砕し難いが、表面に付着した皮膜の一部が剥離し未反応の炭酸カルシウムが露出し脱硫反応に寄与することが確認された。また、加圧流動層ボイラ内で破砕し難いため、加圧流動層ボイラ内に再導入する以前に粉砕装置を用いて粉砕し、比表面積を大きくするとともに脱硫未反応面を露出させることが効果的であることが推察された。また、加圧流動層ボイラに供給される以前の粒子径約２ｍｍ以上の石灰石は、燃料スラリーに混合されて加圧流動層ボイラ内で加熱されることにより、その約７０％が０．２５〜０．５ｍｍの粒子に破砕されることが確認された。これにより、脱硫率を向上させるために加圧流動層ボイラに供給する以前の石灰石を１ｍｍ程度以下に微粉砕する必要がなく、市販の石灰石を使用してもＣａ／Ｓモル比３以下の良好な有効利用率の得られることが確認された。さらに、粒子径１１９０μｍ未満の炉底灰はＣａＯ及びＣａＳＯ4の含有率が高く、フライアッシュはＣａＳＯ4、ＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3の含有率が高いため、セメント材料やセメント原料として使用できることが確認された。
【００４７】
（実施例３、比較例１）
実施の形態２で説明した炉底灰循環装置を７１ＭＷ加圧流動層複合発電システムに備えた場合のカルシウムバランス（石灰石に含有されるカルシウム量に着目し石灰石の移動量を比較したもの）について算出し評価した。計算は、燃料として実施例１で説明した（表１）に示すブレアゾール炭７０ｗｔ％と石油コークス３０ｗｔ％とを混合したものを用い、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、０．６〜３．１ＭＰａの加圧下で８００〜９５０℃で燃焼運転させた場合について行った。同じ条件の加圧流動層複合発電システムにおいて炉底灰循環装置を備えないものを比較例として用いた。
実施例３と比較例１のカルシウムバランスを計算した結果を、図６に示す。図６では、図面を単純化させるため実施の形態２で説明した加圧流動層ボイラ２、分級装置１１、粉砕装置１６、燃料スラリー調整装置７のみを記載した。図６において、Ａ〜Ｇに示す数値が計算結果に基づく単位時間当たりの石灰石の移動量（ｋｇ／ｈｒ）である。なお、上段に示す数値が実施例の石灰石の移動量（ｋｇ／ｈｒ）であり、下段に示す数値が比較例の石灰石の移動量（ｋｇ／ｈｒ）である。加圧流動層ボイラ内には５６１４０ｋｇの石灰石が存在しているとした。
なお、カルシウムバランスの計算においては、比較例のＣａ／Ｓ比が５になるように石灰石の供給量を決定した。また、石灰石や炉底灰等と硫黄酸化物との反応性を考慮し、実施例と比較例の脱硫率が同じになるようにした。さらに、実施例と比較例との比較を容易にするために、比較例で加圧流動層ボイラ２に供給する石灰石の量（Ｂ下段）と、実施例で加圧流動層ボイラ２に供給する石灰石と粉砕粒子（粉砕装置１６によって粉砕された炉底灰）との合計量（Ｂ上段）が、同じ値になるように換算を行った。
【００４８】
図６において、比較例においては、加圧流動層ボイラ２に７６０．６ｋｇ／ｈｒ供給された石灰石（Ｂ下段）が、炉底灰として３８４．２ｋｇ／ｈｒ排出され（Ｃ下段）、燃焼排ガスに随伴して３７６．４ｋｇ／ｈｒ排出される（Ｅ下段）。炉底灰循環装置を有していないため、３８４．２ｋｇ／ｈｒで排出される炉底灰（Ｃ下段）を処理するための処理費用を要する。また、燃料スラリー調整装置７には７６０．６ｋｇ／ｈｒの新たな石灰石の供給が必要とされる（Ａ下段）。
一方、実施例においては、燃料スラリー調整装置７で調整された７６０．６ｋｇ／ｈｒの石灰石及び粉砕粒子（Ｂ上段）及び粉砕装置１１で１３９．０ｋｇ／ｈｒ生成された細炉底灰（Ｇ上段）が加圧流動層ボイラ２に供給され、炉底灰として５０８．５ｋｇ／ｈｒ排出され（Ｃ上段）、燃焼排ガスに随伴して３９１．１ｋｇ／ｈｒ排出される（Ｅ上段）。５０８．５ｋｇ／ｈｒの炉底灰（Ｃ上段）は、分級装置１１で１７０．６ｋｇ／ｈｒの粗炉底灰（粉砕粒子）（Ｆ上段）、１３９．０ｋｇ／ｈｒの細炉底灰（Ｇ上段）、１９８．９ｋｇ／ｈｒの系外に排出する炉底灰（Ｄ上段）に分級される。燃料スラリー調整装置７には１７０．６ｋｇ／ｈｒで粉砕粒子が供給されるので（Ｆ上段）、新たな石灰石の供給量は５９０．０ｋｇ／ｈｒ（Ａ上段）でよいことがわかった。
【００４９】
以上の結果、比較例では７６０．６ｋｇ／ｈｒの新たな石灰石の供給が必要とされたのに対し、本実施例では、新たな石灰石の供給は５９０．０ｋｇ／ｈｒで済むため、（７６０．６−５９０．０）／７６０．６＝２２．４％の石灰石が削減できることが明らかになった。この結果、Ｃａ／Ｓ比は、５から３．９に低減された。また、系外に排出される炉底灰が、比較例では３８４．２ｋｇ／ｈｒであったのに対し、実施例では１９８．９ｋｇ／ｈｒとなったことから、系外に排出される炉底灰の量が約５０％に低減され、それに係る処理費用や産業廃棄物量も従来例の約半分に低減されることが明らかになった。
なお、本実施例では石灰石や燃料等をペースト状にして加圧流動層ボイラに供給する湿式方式について説明したが、石灰石や燃料等を乾式供給する場合についても石灰石の削減量やＣａ／Ｓ比等については同様の効果が得られる。さらに、乾式供給する場合には、ペースト状にして供給された燃料等から水が蒸発するときの気化熱の損失がなく熱効率を向上させることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の炉底灰循環装置及び流動層ボイラの運転方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）粗炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少なく、未反応の炭酸カルシウムの残存量が多いので、流動層ボイラ内に再導入すれば脱硫剤として働き、脱硫剤の有効利用率を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（２）粗炉底灰は酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少ないので、水と接触しても凝結や発熱を起こさないため、石炭等の固体燃料や石灰石等の脱硫剤とともに燃料スラリー中に混合しても凝結や発熱を起こさずスラリー濃度やスラリー粘度の調整を容易にすることができる炉底灰循環装置を提供することができる。また、燃料スラリーに混合することができるため、粗炉底灰を燃料スラリーとして安定して流動層ボイラ内に供給することができ脱硫剤の有効利用率を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（３）細炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多く、未反応の炭酸カルシウムの残存量が少ない。そのため、細炉底灰をそのまま流動層ボイラ内に導入しても脱硫剤としての機能は乏しいが、流動層高を調整する流動媒体として用いることができ、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（４）既存の流動層ボイラの炉底灰抜出管から抜き出された炉底灰を分級する分級装置を配設するだけの小規模な改良によって脱硫剤の有効利用率を高めることができ、設備負荷を抑制することのできる炉底灰循環装置を提供することができる。
（５）５００〜５０００μｍの比較的大きな粒子径で炉底灰を分級するので、シフタ等の簡便かつ大量に処理できる分級装置を用いることができ設備負荷が小さいとともに生産性に優れた炉底灰循環装置を提供することができる。さらに分級装置の目詰まり等も発生し難く運転効率に優れた炉底灰循環装置を提供することができる。
（６）分級装置を有しているので、流動媒体が溶融して塊状化したシンター生成物を除去することができ、流動層内の安定性を向上させることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）粗炉底灰を粉砕することで粗炉底灰表面の石膏層を剥離させ、また砕いて粒子径を小さくして、未反応のＣａＣＯ3層を露出させ炉底灰を脱硫剤として再利用することができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（２）粗炉底灰のうち、粗大化して流動層ボイラの炉底部に沈降し流動し難い粒子を粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、流動層の流動状態を活発化させ流動不良の発生を防止することができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（３）粉砕装置で粗炉底灰を所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、次に炉底灰抜出管から抜き出されたときには細炉底灰として分級されるので、燃料スラリーには混合されず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を向上させることができ信頼性を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（４）粉砕装置を備えているので、粗炉底灰が所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕されて流動層ボイラ内へ供給され、供給された粉砕粒子や細炉底灰が流動層ボイラ内で磨耗によって微細化されてフライアッシュとなって系外に排出される。フライアッシュはそれ自体でセメント材料やセメント原料等としてリサイクル可能なので、炉底灰の処理費用や産業廃棄物の発生量等を著しく減少させることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）石膏層除去装置を有しているので、細炉底灰の各粒子表面に形成された石膏層を除去して未反応のＣａＣＯ3層を露出させることができ、再び脱硫反応速度を高め再活性化させ脱硫剤の有効利用率を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（２）水と接触すると水和硬化や発熱を引き起こす石膏層を石膏除去装置で除去することにより、石膏除去粒子を燃料スラリーに混合させることもでき応用性に優れた炉底灰循環装置を提供することができる。また、石膏層を除去しているので、空気中の水分と反応し難く保存性に優れた石膏層除去粒子の得られる炉底灰循環装置を提供することができる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果に加え、
（１）脱硫剤調整装置を有しているので、粗炉底灰，粉砕粒子，石膏層除去粒子のいずれか１種以上を石灰石等の脱硫剤に混合して調整し流動層ボイラに供給することができ、脱硫剤の有効利用率を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
【００５４】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２乃至４の内いずれか１の効果に加え、
（１）細炉底灰、粉砕粒子、石膏層除去粒子のいずれか１以上を層密度を調整する流動媒体として用いることができるので、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（２）酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が多い細炉底灰を燃料スラリーに混合せずに流動層ボイラに供給できるので、燃料スラリーが凝結や発熱せず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を維持することができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（３）細炉底灰の表面に形成された石膏層が除去された石膏層除去粒子や粉砕粒子は、未反応のＣａＣＯ3層が析出し活性化されているので脱硫剤として用いることができ、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（４）差圧検出手段で検出された差圧に基づいて流動層の層密度を制御する層密度検出手段を有しているので、流動層の膨張比（流動化している流動層の高さと固定層高さとの比）を最適にして流動を活発に維持し最適な燃焼状態を保つことができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（５）流動を活発に維持できるので供給される脱硫剤の熱破壊や磨耗を起こし易くして流動媒体を細粒化し、さらに流動不良を起こし難くすることができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（６）流動層の層密度を最適に制御することができるのでスラッギングを防止することができ、正常な流動層を生成することができる炉底灰循環装置を提供することができる。
（７）スラッギングを防止できるので、スラリー噴射ノズルから噴射された燃料スラリーが伝熱管や流動層ボイラの壁面に付着・固化・塊状化して流動不良が発生し易くなることを防止できる炉底灰循環装置を提供することができる。
（８）流動を活発に維持するとともに流動層の層密度を最適に制御できるので、層内の流動状態を均一化でき、流動層から伝熱管への伝熱を均一にすることができ熱効率に優れた炉底灰循環装置を提供することができる。
（９）流動を活発に維持できるので、スラリーノズル付近での固体燃料の燃焼熱が滞留し難く溶融灰が形成され難いため、溶融灰によって流動媒体が塊状化し流動不良が発生するのを防止することができる炉底灰循環装置を提供することができる。
【００５５】
請求項６に記載の発明によれば、
（１）流動層ボイラの炉底部に滞留した炉底灰を抜き出すので、炉底部に滞留して流動不良の原因となる粗粉脱硫剤等の粗大粒子を抜き出し、流動不良の発生を未然に防ぐことができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（２）粗炉底灰は、炭酸カルシウムの脱硫反応や脱炭酸反応で生成される酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少なく未反応の炭酸カルシウムの残存量が多いので、流動層ボイラ内に再導入すれば脱硫剤として働き、脱硫剤の有効利用率を高めることができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（３）粗炉底灰は酸化カルシウムや硫酸カルシウムの生成量が少ないので、水と接触しても凝結や発熱を起こさず、燃料スラリーに混合しても水和反応によって凝結や発熱を起こさずスラリー濃度やスラリー粘度の調整が容易である流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（４）細炉底灰は、脱硫反応や脱炭酸反応で生成される石膏や酸化カルシウムの生成量が多く未反応の炭酸カルシウムの残存量が少ないので、流動層ボイラ内に導入しても脱硫剤としての機能は乏しいが、流動層高を調整する流動媒体として用いることができ、脱硫剤の使用量を低減し脱硫剤の有効利用率を高めることができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（５）５００〜５０００μｍの比較的大きな粒子径で炉底灰を分級するので、シフタ等の簡便かつ大量に処理できる分級装置を用いることができ設備負荷が小さいとともに生産性に優れた流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
【００５６】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６の効果に加え、
（１）分級工程で分級された粗炉底灰のみを粉砕するので、粉砕装置は小型のものでよく設備負荷が小さい流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（２）粗炉底灰を粉砕することで粗炉底灰表面の石膏層を剥離させ、また砕いて粒子径を小さくして、未反応のＣａＣＯ3層を露出させ脱硫剤として再利用することができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（３）粗炉底灰のうち、粗大化して流動層ボイラの炉底部に沈降し流動し難い粒子を粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、流動層の流動状態を活発化させ流動不良の発生を防止することができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（４）粉砕工程で粗炉底灰を所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕して流動層ボイラ内に再供給することにより、次に炉底灰抜出管から抜き出されたときには細炉底灰として分級されるので、燃料スラリーには混合されず燃料スラリー濃度や粘度等の安定性を向上させることができ信頼性を高めることができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（５）粉砕工程を備えているので、粗炉底灰が所定粒子径より小さな粉砕粒子に粉砕されて流動層ボイラ内へ供給され、供給された粉砕粒子や細炉底灰が流動層ボイラ内で磨耗によって微細化されてフライアッシュとなって系外に排出される。フライアッシュはそれ自体でセメント材料やセメント原料等としてリサイクル可能なので、炉底灰の処理費用や産業廃棄物の発生量を著しく減少させることができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
【００５７】
請求項８に記載の発明によれば、請求項６又は７の効果に加え、
（１）粒子径が１〜５ｍｍの脱硫剤の大部分は、流動層ボイラに供給されることで熱破壊や磨耗を起こし細粒化されるので、流動層ボイラに供給する以前に脱硫剤を粉砕する必要がなく粉砕に要する工数及び費用を削減することができ省エネルギー性に優れた流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（２）脱硫剤を流動層ボイラに供給する以前に粉砕して微粒化させないので、粒子の終末速度がガス空塔速度となり流動層からフリーボードへ飛散し流動層を構成しない微粒子（この微粒子の粒子径は、ガス空塔速度が０．８±０．４ｍ／ｓのとき約２５０μｍ以下である）の含有率が低く、良好な流動層を構成させることができる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
（３）流動層の底部に粒子径が１〜５ｍｍの脱硫剤を含む流動層を生成することができるので、スラッギングを防止することができ、スラリー噴射ノズルから噴射された燃料スラリーが伝熱管や流動層ボイラの壁面に付着・固化・塊状化して流動不良が発生し易くなることを防止できる流動層ボイラの運転方法を提供することができる。
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１における炉底灰循環装置の要部構成図
【図２】本実施の形態２における炉底灰循環装置の要部構成図
【図３】本実施の形態３における炉底灰循環装置の要部構成図
【図４】本実施の形態４における炉底灰循環装置の要部構成図
【図５】（ａ）石灰石の粒子径分布
（ｂ）流動層ボイラの燃焼運転中に炉底灰抜出管から抜き出した炉底灰の粒子径分布
【図６】実施例３と比較例１のカルシウムバランスを計算した結果
【符号の説明】
１  圧力容器
２  加圧流動層ボイラ
２ａ  伝熱管
２ｂ  流動層
３  燃焼排ガス流路管
４  粗脱塵装置
５  粗脱塵ガス流路管
６  精密脱塵装置
７  燃料スラリー調整装置
８  スラリーポンプ
９  スラリー供給路
１０  炉底灰抜出管
１１，１１ａ  分級装置
１１ｂ  粗大粒子排出路
１２，１２ａ  粗炉底灰輸送路
１２ｂ  粗炉底灰分岐路
１２ｃ，１３ｃ  石膏層除去装置
１３  細炉底灰輸送路
１３ａ  分岐弁
１３ｂ  細炉底灰分岐路
１３ｄ  排出路
１４  細炉底灰貯蔵容器
１５，１５ａ  細炉底灰導入管
１６  粉砕装置
１７  粉砕粒子供給路
１７ａ  燃料供給ホッパ
１７ｂ  ロックホッパ
１７ｃ  燃料供給路
１７ｄ  搬送空気供給管
１８  粉砕粒子輸送路
１８ａ  分岐弁
１９  空気供給管
２０  空気量制御バルブ
２１  抜出量制御装置
２２  差圧検出手段
２３  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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