(57)【要約】【課題】燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図る流動層処理システム及び方法を提供する。【解決手段】バイオマス燃料Ｆ1を燃焼する流動層ボイラ１１と、流動層ボイラ１１からの排ガス１２の熱を回収する第１の伝熱部１３Ａと、第１の伝熱部１３Ａの後流側に設けられ、循環する排ガス１２Ｂを予熱する第１の予熱器１４Ａと、予熱後の排ガス中の煤塵等を除塵する第１のバグフィルタ１５Ａと、除塵された排ガス１２Ａを排出する排ガスラインＬ1から分岐され、流動層ボイラ１１に循環排ガス１２Ｂを供給するガスクーラ１６を介装してなる循環ラインＬ2と、排ガスラインＬ1の第１のバグフィルタ１５Ａの後流側に設けられ、除塵後の一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を含む排ガス１２Ａを石炭燃料Ｆ2と共に高温処理する高温燃焼処理設備である気泡型流動層ボイラ２１Ａとを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を９００℃以下で低温処理する流動型処理設備と、
前記流動型処理設備から排出される処理ガスを９００℃以上で高温処理する高温処理設備とを具備することを特徴とする流動層処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記処理ガス中に酸素を供給してなることを特徴とする流動層処理システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記処理ガス中に酸素を供給し、前記流動型処理設備に再循環する処理ガス循環ラインを有することを特徴とする流動層処理システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記流動型処理設備が、循環流動層ボイラ、気泡型流動層ボイラのいずれかであり、
高温処理設備が、気泡型流動層ボイラ、微粉炭ボイラ、加圧流動層ボイラのいずれかであることを特徴とする流動層処理システム。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記流動型処理設備が、流動層ガス化炉であり、
前記高温処理設備が、燃焼器であることを特徴とする流動層処理システム。
【請求項６】
燃料を９００℃以下の低温で処理する流動型処理工程と、
前記流動型処理工程で排出される処理ガスを９００℃以上で高温処理する高温処理工程とを具備することを特徴とする流動層処理方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記処理ガス中に酸素を供給することを特徴とする流動層処理方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記処理ガス中に酸素を供給し、前記流動型処理工程で再循環することを特徴とする流動層処理方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一つにおいて、
前記低温処理が、９００℃以下の低温燃焼処理又は低温ガス化処理であることを特徴とする流動層処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図る流動層処理システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ：Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ  Ｐａｎｅｌ  ｏｎ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｈａｎｇｅ）の第二次評価報告書（１９９５）において、温室効果ガス（Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ  Ｇａｓ：ＧＨＧ）として、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、六フッ化硫黄が指定され、近年の法規制強化から温室効果ガスの削減が急務となっている。
【０００３】
この温室効果ガス（ＧＨＧ）において、特に亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の温暖化係数は、二酸化炭素（ＣＯ2）の３１０倍とされており、その発生量の低減が切望されている。
【０００４】
そこで、従来において、循環流動層ボイラでのフリーボード部での温度を８５０〜９５０℃と高温に維持して温室効果ガスであるＮ2Ｏの低減を図ることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３０６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、流動層設備において、高温（８５０℃以上）で運転する場合には、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の発生量は低減されるものの、高温燃焼により排ガス中の飛灰の溶融や、灰付着の問題が後流側の対流伝熱部で発生する。よって、流動層ボイラにおいては、９００℃を超えての高温燃焼を行うことは装置面および運転面で制約が多い、という問題がある。
【０００７】
そこで、流動層処理設備における安定運転温度の８００〜８５０℃程度での運転を行いつつ、排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の低減を図る流動層処理システムの出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図る流動層処理システム及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、燃料を９００℃以下で低温処理する流動型処理設備と、前記流動型処理設備から排出される処理ガスを９００℃以上で高温処理する高温処理設備とを具備することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記処理ガス中に酸素を供給してなることを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１１】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記処理ガス中に酸素を供給し、前記流動型処理設備に再循環する処理ガス循環ラインを有することを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記流動型処理設備が、循環流動層ボイラ、気泡型流動層ボイラのいずれかであり、高温処理設備が、気泡型流動層ボイラ、微粉炭ボイラ、加圧流動層ボイラのいずれかであることを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記流動型処理設備が、流動層ガス化炉であり、前記高温処理設備が、燃焼器であることを特徴とする流動層処理システムにある。
【００１４】
第６の発明は、燃料を９００℃以下の低温で処理する流動型処理工程と、前記流動型処理工程で排出される処理ガスを９００℃以上で高温処理する高温処理工程とを具備することを特徴とする流動層処理方法にある。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、前記処理ガス中に酸素を供給することを特徴とする流動層処理方法にある。
【００１６】
第８の発明は、第６又は７の発明において、前記処理ガス中に酸素を供給し、前記流動型処理工程で再循環することを特徴とする流動層処理方法にある。
【００１７】
第９の発明は、第６乃至８のいずれか一つの発明において、前記低温処理が、９００℃以下の低温燃焼処理又は低温ガス化処理であることを特徴とする流動層処理方法にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の流動層処理システムによれば、流動層による燃焼及びガス化処理設備において、燃料を９００℃以下で低温処理（燃焼処理、ガス化処理）する流動型処理設備と、前記流動型処理設備から排出される処理ガスを９００℃以上で高温処理する高温処理設備とを具備することで、燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施例１に係る流動層処理システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る流動層処理システムの概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係る流動層処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層処理システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１に係る流動層処理システムの概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る流動層処理システム１０Ａは、バイオマス燃料Ｆ1を処理する流動型処理設備である流動層ボイラ１１と、前記流動層ボイラ１１から排出される処理ガスである排ガス１２の熱を回収する第１の伝熱部１３Ａと、第１の伝熱部１３Ａの後流側に設けられ、循環する排ガス１２Ｂを予熱する第１の予熱器１４Ａと、予熱後の排ガス中の煤塵等を除塵する除塵装置である第１のバグフィルタ１５Ａと、除塵された排ガス１２Ａを排出する排ガスラインＬ1から分岐され、流動層ボイラ１１に循環排ガス１２Ｂを供給するガスクーラ１６を介装してなる循環ラインＬ2と、循環ラインＬ2に介装された第１の予熱器１４Ａに導入する前で循環排ガス１２Ｂに酸素（Ｏ2）を供給する酸素供給手段１７と、排ガスラインＬ1の第１のバグフィルタ１５Ａの後流側に設けられ、除塵後の一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を含む排ガス１２Ａを石炭燃料Ｆ2と共に高温処理する高温燃焼処理設備である気泡型流動層ボイラ２１Ａと、気泡型流動層ボイラ２１Ａから排出される排ガス１２Ｃの熱を回収する第２の伝熱部１３Ｂと、第２の伝熱部１３Ｂの後流側に設けられ、気泡型流動層ボイラ２１Ａに供給する排ガス１２Ａを予熱する第２の予熱器１４Ｂと、予熱後の排ガス１２Ｃ中の煤塵等を除塵する除塵装置である第２のバグフィルタ１５Ｂと、除塵後の排ガス１２Ｄを外部へ放出する煙突２２とを具備するものである。
符号１８は、ガスクーラ１６で凝縮される凝縮水、１１ａ、１５ａ、１５ｂ、２１ａは灰を図示する。
【００２２】
本実施例では、Ｎ2Ｏを含む循環排ガス１２Ｂ中に酸素（Ｏ2）を酸素供給手段１７から供給し、その後循環ラインＬ2を第１循環ラインＬ2Aと第２循環ラインＬ2Bとに分岐させ、第１循環ラインＬ2Aは、第１の予熱器１４Ａを通過させて、予熱して一次空気１２Ｂ1として、流動層ボイラ１１へ供給している。また、第２循環ラインＬ2Bは、そのまま予熱せずに二次空気１２Ｂ2として、流動層ボイラ１１へ供給している。
【００２３】
第１の予熱器１４Ａで予熱された排ガスは、一次空気１２Ｂ1として、第１の予熱器１４Ａで予熱されない排ガスは、二次空気１２Ｂ2として、各々流動層ボイラ１１に導入されている。
【００２４】
ここで、本実施例では低温流動層処理する工程を実施する流動型処理設備として、循環流動層ボイラ１１を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば気泡型流動層ボイラを用いるようにしてもよい。
【００２５】
ここで、この流動型処理設備での燃焼処理温度（Ｔ1）は９００℃未満、より好ましくは８５０℃以下とするのが好ましい。これは、９００℃を超えて燃焼した場合、排ガス中の飛灰の溶融や、灰付着の問題の発生を抑制するためである。
【００２６】
また、この流動型処理設備で燃焼する燃料としては、石炭燃料等に較べてＮ2Ｏの発生量が少ない例えばバイオマス燃料、廃棄タイヤ、産業廃棄物固化物（例えばごみ固形燃料（Ｒｅｆｕｓｅ  Ｄｅｒｉｖｅｄ  Ｆｕｅｌ：ＲＤＦ、Ｒｅｆｕｓｅ  Ｐａｐｅｒ  ＆  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｕｅｌ：ＲＰＦ)等）、汚泥灰燃料等を用いることができる。
【００２７】
また、本実施例では高温処理する工程を実施する高温燃焼処理設備として、燃焼温度（Ｔ2）が９００℃以上となる気泡型流動層ボイラ２１Ａを例示して説明したが、発明はこれに限定されるものではなく、例えば微粉炭燃焼ボイラ（燃焼温度、例えば１，０００〜１４００℃）、加圧流動層ボイラ（燃焼温度、例えば８５０〜９５０℃）等を用いるようにしてもよい。
また、排ガス１２Ａに酸素供給手段１７から酸素を供給し、第２の予熱器１４Ｂで予熱された排ガスは、一次空気１２Ａ1として、第２の予熱器１４Ａで予熱されない排ガスは、二次空気１２Ａ2として、各々気泡型流動層ボイラ２１Ａに導入するようにしている。
【００２８】
この高温燃焼処理設備で燃焼する燃料としては、固定炭素の多い石炭燃料、石炭コークス燃料を用いて、高温燃焼によりＮ2Ｏの発生を抑制すると共に、流動型処理設備の流動層ボイラ１１からの排ガス１２Ａ中のＮ2Ｏの高温（９００℃以上）での分解を促進し、結果として排ガス中での残留Ｎ2Ｏの分解除去を図るようにしている。
【００２９】
これにより、流動層処理システムにより、排ガス中に残留するＮ2Ｏの割合が大幅に低減でき、温室効果ガスの削減に寄与することとなる。
【００３０】
また、流動層ボイラ１１に循環させる循環排ガス１２Ｂ及び気泡型流動層ボイラ２１Ａに供給する排ガス１２Ａに各々酸素を供給して、流動層ボイラ１１及び気泡型流動層ボイラ２１Ａにおいて、Ｏ2ＣＯ2燃焼（オキシフューエル燃焼）させることで、ＣＯ2、ＮＯｘ、Ｎ2Ｏの同時低減が可能となる。
【００３１】
このように、本発明においては、低温燃焼の流動層ボイラ１１と高温燃焼の気泡型流動層ボイラ２１Ａとを有することから、例えば燃料種、サイズ、搬送性、燃焼性の異なる燃料を最適に両方のボイラに分配して燃焼することができ、燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図り、環境負荷の低減に寄与することとなる。
【００３２】
このように、本実施例によれば、流動層による燃焼する設備において、燃料（Ｆ）として揮発分の多いバイオマス燃料を用い９００℃以下で低温燃焼処理する流動型処理設備である流動層ボイラ１１と、前記流動層ボイラ１１から排出される排ガス１２の一部を循環排ガス１２Ｂとして循環させると共に、残りの排ガス１２Ａを９００℃以上において、固定炭素の多い石炭燃料、石油コークス燃料等を用いて高温処理する気泡型流動層ボイラ２１Ａで処理することで、燃焼設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図ることができる。
【実施例２】
【００３３】
図２は、実施例２に係る流動層処理システムの概略図である。なお、実施例１の図１に示す流動層処理システムと同一構成部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図２に示すように、本実施例に係る流動層処理システム１０Ｂは、実施例１の流動層処理システム１０Ａにおいて、気泡型流動層ボイラ２１Ａの代わりに、加圧流動層ボイラ２１Ｂを用いて高温燃焼処理するようにしている。
加圧ラインでの煤塵除去の手段として、第２のバグフィルタ１５Ｂの代わりに、セラミックフィルタ１５Ｃを第２の予熱器１４Ｂの上流側に設けるようにしている。
【００３４】
本実施例では、従来の低温の流動層ボイラ１１の後流に高温燃焼ボイラである加圧流動層ボイラ２１Ｂを設置して、低温燃焼で発生したＮ2Ｏを後流の高温の加圧流動層ボイラ２１Ｂで完全に分解することができる。
【実施例３】
【００３５】
図３は、実施例３に係る流動層処理システムの概略図である。
図３に示すように、本実施例に係る流動層処理システム１０Ｃは、バイオマス燃料Ｆ1をガス化処理する流動型処理設備である流動層ガス化炉５１と、前記流動層ガス化炉５１から排出される処理ガスである生成ガス５２の熱を回収する第１の伝熱部１３Ａと、第１の伝熱部１３の後流側に設けられ、循環する生成ガス５２Ｂを予熱する第１の予熱器１４Ａと、予熱後の生成ガス中の煤塵等を除塵する除塵装置である第１のバグフィルタ１５Ａと、除塵された生成ガス５２Ａを排出する排ガスラインＬ1から分岐され、流動層ガス化炉５１に循環生成ガス５２Ｂを供給するガスクーラ１６を介装してなる循環ラインＬ2と、循環ラインＬ2に介装された第１の予熱器１４Ａに導入する前で循環生成ガス５２Ｂに酸素（Ｏ2）を供給する酸素供給手段１７と、排ガスラインＬ1の第１のバグフィルタ１５Ａの後流側に設けられ、除塵後の一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）を含む生成ガス５２Ａを石炭燃料Ｆ2と共に高温処理する高温燃焼処理設備である燃焼器６０１と、燃焼器６０から排出される燃焼排ガス６１Ａの熱を回収する第２の伝熱部１３Ｂと、第２の伝熱部１３Ｂの後流側に設けられ、燃焼器６０に供給する生成ガス５２Ａを予熱する第２の予熱器１４Ｂと、予熱後の排ガス６１Ａ中の煤塵等を除塵する除塵装置である第２のバグフィルタ１５Ｂと、除塵後の排ガス６１Ｂを外部へ放出する煙突２２とを具備するものである。
【００３６】
実施例１及び２においては、燃料を燃焼していたが、本実施例では、バイオマス燃料Ｆ1をガス化させて生成ガス５２を得るようにしている。この生成ガス５２を得る際においても、低温ガス化と高温ガス化としている。
この結果、燃料（Ｆ）として揮発分の多いバイオマス燃料Ｆ1を用い９００℃以下で低温ガス化処理する流動層ガス化炉５１と、前記流動層ガス化炉５１から排出される生成ガス５２の一部を循環生成ガス５２Ｂとして循環させると共に、残りの生成排ガスガス５２Ａを９００℃以上において、固定炭素の多い石炭燃料、石油コークス燃料等を用いて高温燃焼処理する燃焼器６０で一次空気５２Ａ1及び二次空気５２Ａ2として供給することで、処理設備から排出される排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の含有量の大幅な低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０Ａ〜１０Ｃ  流動層処理システム
１１  流動層ボイラ
１２  排ガス
１３Ａ  第１の伝熱部
１３Ｂ  第２の伝熱部
１４Ａ  第１の予熱器
１４Ｂ  第２の予熱器
１５Ａ  第１のバグフィルタ
１５Ｂ  第２のバグフィルタ
１６  ガスクーラ
１７  酸素供給手段
２１Ａ  気泡型流動層ボイラ
２１Ｂ  加圧流動層ボイラ
２２  煙突
Ｆ1  バイオマス燃料
Ｆ2  石炭燃料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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