流動層ボイラによる燃焼方法
【課題】揮発分の高い石炭を混入して燃焼するにあたり、脱硫設備や脱硝触媒といった新たな設備を設けて設備を大型化しなくても、排ガス中のＮＯＸとＳＯＸの双方を確実に低減させることができる流動層ボイラによる燃焼方法を提供する。
【解決手段】流動化空気および燃焼空気を複数個所に吹き込む流動層ボイラの燃焼炉に、揮発分の高い石炭を混入して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼するにあたり、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気の少なくとも一方に水分を添加するか、燃焼炉２内に水分を投入して脱硫を行い、排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させる。
【解決手段】流動化空気および燃焼空気を複数個所に吹き込む流動層ボイラの燃焼炉に、揮発分の高い石炭を混入して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼するにあたり、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気の少なくとも一方に水分を添加するか、燃焼炉２内に水分を投入して脱硫を行い、排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動層ボイラの燃焼炉に、通常使用している揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し燃焼させるにあたり、燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを特徴とする流動層ボイラによる燃焼方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流動層ボイラは、その燃焼排ガス中のＮＯＸを低減させるために、燃焼空気を複数個所に分配して吹き込む多段階燃焼方式を採用し、更に、燃焼炉の出側煙道にアンモニアまたは尿素を直接吹き込むことにより脱硝する無触媒脱硝を行っている。また同時に、流動層ボイラの燃焼炉内で燃焼排ガスのＳＯＸを低減させるために、燃焼炉内に石灰石や生石灰といった粉状または粒状のＣａ分を吹き込むことにより脱硫する気層脱硫（炉内脱硫）を行っている。
【０００３】
また、特許文献１、特許文献２、特許文献３には、流動床燃焼において、水や水蒸気を加えて流動層内の流動ガスの水分濃度を一時的に高くする方法が記載されているが、これは流動層ボイラの燃焼炉内に付着したＣａ化合物等の付着物を剥離除去することを目的としたもので、燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを目的としたものではない。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６０８３６号公報
【特許文献２】特開平９−６０８３７号公報
【特許文献３】特開平９−６０８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に流動層ボイラは、燃焼に用いる燃料種に大きな制約がないことが特徴である。例えば、石炭焚き流動層ボイラでは、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭に限らず、ＲＤＦ、ＲＰＦなどの再生燃料から木屑チップといったものまで燃料として使用することが可能である。
【０００６】
流動層ボイラは、種々の燃料種を使用しても、流動層内の燃焼温度が８００℃〜９００℃と比較的低温であるため、燃焼空気中のＮ分が酸化して発生するＴｈｅｒｍａｌ ＮＯＸが発生しにくい。また、流動層ボイラの燃焼炉内に燃焼空気を複数個所に分配して吹き込む多段階燃焼方式を採用することによって、燃焼炉内全域の酸素分圧を低く制御することにより、燃料中のＮに起因するＦｕｅｌ ＮＯＸの生成も抑制することができる。更には、流動層内の燃焼温度が８００℃〜９００℃であって、その温度は、アンモニアまたは尿素を直接吹き込むことにより脱硝する無触媒脱硝にとって脱硝効率が高くなる温度域と重なるため、効率良く燃焼排ガス中のＮＯＸの低減を行うこともできる。
【０００７】
一方、流動層ボイラの燃焼炉内で燃焼排ガス中のＳＯＸを低減するために、燃焼炉内に石灰石や生石灰といった粉状または粒状のＣａ分を吹き込むことにより脱硫する気層脱硫（炉内脱硫）を行う場合、まず、燃焼炉内のベッド部およびライザ部で燃料中のＳ分が酸化してＳＯ２になった後に、そのＳＯ２がＣａ分と反応してＣａＳＯ４となり脱硫される。尚、図１に、燃焼炉２内のベッド部２ａおよびライザ部２ｂの位置を示す。
【０００８】
燃料中のＳ分の酸化によるＳＯ２の生成量は、流動層ボイラの燃焼炉内の温度が高くなるほど、或いは、流動層ボイラの燃焼炉内の酸素分圧が低くなるほど、ＳＯ２の乖離反応が進み、急激に減少する。乖離したＳ分は、再度、燃焼炉内のガス温度が低くなると酸化されてＳＯ２になるが、ガス温度が低くなるとＣａ分の脱硫反応速度が低下することから、脱硫されずに排気され、燃焼排ガス中のＳＯＸが急激に増加することになる。
【０００９】
即ち、ＮＯＸの生成を抑制するために流動層ボイラの燃焼炉内の酸素分圧を低くすると、流動層ボイラの燃焼炉内のガス温度が上昇するため、ＳＯ２の乖離反応が進み、その結果脱硫率が低下する。一方、ＳＯＸの生成を抑制するために流動層ボイラの燃焼炉内の酸素分圧を高くすると、流動層ボイラの燃焼炉内のガス温度が下降し、ＳＯ２の乖離反応が抑制されるため、生成されたＳＯ２が減少することなくＣａ分による脱硫が行われるため脱硫率が向上するが、酸素分圧を高くした結果、逆にＮＯＸが生成されやすくなる。このように相反する条件の中で、燃焼排ガス中のＮＯＸ、ＳＯＸの両方を共に低減させることが課題となる。
【００１０】
具体的な対策として、流動層ボイラの燃焼炉内の温度が一定となるように、流動化空気および燃焼空気を複数個所に分配して吹き込む多段燃焼を行い、流動化空気量および燃焼空気量を増減して煙道内でのＯ２濃度を調整し、燃焼排ガス中のＮＯＸ、ＳＯＸの両方が共に低くなるように対処している。
【００１１】
これまでは、発電用の流動層ボイラでは、燃料として揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の無煙炭、半無煙炭、或いは瀝青炭を用いることが殆どであった。しかしながら、最近ではこれら揮発分が少ない石炭の値段が高騰しており、低コストの亜瀝青炭や、瀝青炭でも揮発分が高いものを使用しなければならない状況となってきている。
【００１２】
しかしながら、これら亜瀝青炭や瀝青炭は、揮発分が３０〜４５質量％（湿基準）であり、このような揮発分の高い石炭が、燃料中に占める割合が高くなると、揮発ガスの燃焼速度が速くなり、流動層ボイラの燃焼炉の下部に位置する流動層ベッド部付近のガス温度が上昇しやすくなる。その結果、流動層ベッド部からの吹き上がりが循環しているライザ部でのガス温度が相対的に低下する傾向がある。
【００１３】
燃焼炉の流動層ベッド部付近のガス温度が上昇すると、ＳＯ２の乖離反応が進行し、ＳＯＸの発生量が増加する。そのＳＯＸの生成を抑制するために、ベッド部へ供給する流動化空気量や燃焼空気量を増加させると、ベッド部から吹き上がる砂などが循環するライザ部に供給するための燃焼空気の配分量が少なくなり、その結果、２段燃焼や３段燃焼といった多段燃焼による炉内温度の均一化が困難となる。
【００１４】
その結果、上記した多段燃焼方式により流動層ボイラの燃焼炉内のガス温度を一定にして、酸素分圧を均一に低くすることができなくなり、燃焼中のＮに起因するＦｕｅｌ ＮＯＸの生成を抑止することができず、燃焼排ガス中のＮＯＸ量が増加することとなる。増加した燃焼排ガス中のＮＯＸを除去するため、燃焼炉の出側煙道へのアンモニアまたは尿素の投入量を増加させて、無触媒脱硝を行うことになり、アンモニアまたは尿素の投入量の増加を招く。
【００１５】
この傾向は揮発分の高い石炭を燃料として使用すればするほど顕著になり、石炭の揮発分の割合が高くなるほど、燃焼排ガス中のＳＯＸ発生量を抑える操業を指向すると逆に燃焼排ガス中のＮＯＸ発生量が増加し、アンモニア等の投入量を増加させても燃焼排ガス中のＮＯＸ発生量の増加を完全には抑制できず、結果として、石炭の焚き量を下げざるを得なくなる。
【００１６】
また、流動層ボイラは、流動層内の燃焼温度が８００℃〜９００℃と比較的低温であり、更には、流動層ボイラの燃焼炉内では、微分炭焚きバーナーのように明確な火炎が形成されず、個々の粒子の微小な燃焼が燃焼炉内全体で行われることになるため、通常、１５００℃〜２０００℃以上の火炎の内部で生成される活性な酸素の量は少なくなり、その結果、炭化水素系気体未燃分や固体未燃分が発生しやすくなる。
【００１７】
固体未燃分は、燃焼炉の出側煙道に配置される集塵機（サイクロン）により回収されて、再び、燃焼炉内に吹き込まれることにより、系外へ排出される量を低減することができる。一方、炭化水素系気体未燃分は、燃焼することなく非常に僅かな量ではあるが系外へ排出されることとなる。
【００１８】
この炭化水素系気体未燃分は、燃焼炉の出側煙道に設置されている連続測定式ＮＯＸ計に干渉し、見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出させてしまうという問題を備えている。しかも、炭化水素系気体未燃分はその排出濃度が非常に低いので、連続測定式ＮＯＸ計でＮＯＸ測定前に行われる事前処理でも除去することができない。従って、燃料の揮発ガス分の割合が高くなると、必然的に炭化水素系気体未燃分も増加するため、連続測定式ＮＯＸ計が見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出してしまう。連続測定式ＮＯＸ計が見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出するため、それに対応して燃焼排ガス中のＮＯＸを低減させるために、アンモニア等の投入量を増加させることになる。しかし、実際はＮＯＸの生成量が増加しているわけではないので、連続測定式ＮＯＸ計の測定値を下げることにあまり効果がでない。
【００１９】
炭化水素系気体未燃分を減少させるには、燃焼炉内の酸素分圧を上昇させるか、燃焼炉内の温度を上昇させることにより、燃焼除去することが有効である。しかし、燃焼炉内の酸素分圧を上昇させると、Ｆｕｅｌ ＮＯＸの生成量を増加させ、一方、燃焼炉内の温度を上昇させると、ＳＯ２の乖離を進行させてＳＯＸの発生量を増加させる。このため、流動層ボイラの燃焼炉で、揮発ガス分の割合が高い石炭を使用する場合にはその焚き量を制限することになり、流動層ボイラの本来の特徴である燃焼に用いる燃料種に大きな制約がないという特性を十分に発揮することができなくなっている。
【００２０】
流動層ボイラには、以上説明したような諸問題があることから、揮発分の高い石炭を燃料として使用するために脱硫設備を炉外に新たに設置してＳＯＸの削減を図ったり、脱硝触媒を設置してアンモニアまたは尿素を吹き込んでＮＯＸの削減を図ったりずるという対策を施すことが必要となり、必然的に設備が大型化せざるを得ない状況となってきている。即ち、炉外に脱硫装置を設ける必要がなく、無触媒脱硝により簡易な設備で脱硝ができるという本来の流動層ボイラの特徴点が十分に活かせない状況になってきている。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、通常使用している揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、脱硫設備や脱硝触媒といった新たな設備を設けて全体の設備を大型化しなくても、燃焼排ガス中のＮＯＸとＳＯＸの双方を確実に低減させることができる流動層ボイラによる燃焼方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１記載の発明は、流動化空気および燃焼空気を複数個所に吹き込む流動層ボイラの燃焼炉に、揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、前記流動層ボイラの燃焼炉内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気のうち少なくとも一方に水分を事前添加するか、前記流動層ボイラの燃焼炉内に直接水分を投入し、前記流動層ボイラの燃焼炉内で脱硫を行い、燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを特徴とする流動層ボイラによる燃焼方法である。
【００２３】
請求項２記載の発明は、前記脱硫は、前記流動層ボイラの燃焼炉内にＣａまたはＭｇを投入して行うことを特徴とする請求項１記載の流動層ボイラによる燃焼方法である。
【００２４】
請求項３記載の発明は、前記流動層ボイラの燃焼炉内に、石炭１ｔあたり、水分を５０ｋｇ〜２００ｋｇ投入することを特徴とする請求項１または２記載の流動層ボイラによる燃焼方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１記載の流動層ボイラによる燃焼方法によると、通常使用している石炭より揮発分の高い石炭を混入して、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、脱硫設備や脱硝触媒といった新たな設備を設けて全体の設備を大型化しなくても、燃焼排ガス中のＮＯＸとＳＯＸの双方を確実に低減させることができる。
【００２６】
本発明の請求項２記載の流動層ボイラによる燃焼方法によると、流動層ボイラの燃焼炉内にＣａまたはＭｇを投入するというきわめて簡単な方法で、燃焼排ガス中のＳＯＸを低減させることができる。
【００２７】
本発明の請求項３記載の流動層ボイラによる燃焼方法によると、流動層ボイラ内に投入する水分量を、燃焼排ガス中のＮＯＸとＳＯＸの双方を確実に低減させるために過不足のない適量とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。尚、以下に説明する揮発分の質量％については、特に記載はしないが、全て湿基準である。
【００２９】
例えば、図１に示すような流動層ボイラ１で、通常使用されている無煙炭、半無煙炭、瀝青炭といった揮発分が１０〜２５質量％程度の石炭に加え、亜瀝青炭のような揮発分が３０〜４５質量％の石炭を燃料として混合し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼する場合には、流動層ボイラ１の燃焼炉２内の酸素分圧を低減させて、燃焼中のＮに起因するＦｕｅｌ ＮＯＸの生成を抑制して、同時に、燃料中に含まれるＳ分の酸化と炭化水素系気体未燃分の酸化を促進する必要がある。
【００３０】
従って、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に酸素以外の酸化剤を投入する必要がある。本発明では、その酸化剤として水分を採用することとした。即ち、流動層ボイラ１の燃焼炉２内の水分濃度（水蒸気分圧）を高くして、燃焼炉内の燃料中に含まれるＳ分と炭化水素系気体未燃分の酸化を促進するのである。
【００３１】
具体的には、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気のうち少なくとも一方に水分を事前添加するか、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に直接水分を投入する。尚、これらの水分の添加投入は、一種のみを行っても良いし、全てを同時に行っても良い。また、その水分を添加投入する方法としては、流動化空気や燃焼空気に水分を事前添加する場合、水蒸気を添加する方法、水を噴霧する方法がある。また、燃焼炉２内に直接水分を投入する場合にも、水蒸気を吹き込む方法、水を直接吹き込む方法がある。
【００３２】
図１は本発明を、循環流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラへ適用した実施形態を示す。この実施形態では、排熱回収を行う熱交換装置３を通過した後に分岐された流動化空気や燃焼空気に、水または水蒸気を添加する。この水または水蒸気の添加は、全ての流動化空気と燃焼空気に行っても良いし、それらのうち少なくとも一系統の流動化空気または燃焼空気に行っても良い。水分添加によって流動層ボイラ１の燃焼炉２内でのガス改質を行うことから、直接水分を投入する場合を含み水分の添加位置は、流動層からの伝熱により燃料の石炭が加熱されて炭化水素系気体分を発生しやすい、燃焼炉２内で石炭粉が流動しているその下部領域付近や、その下部領域より下方であることが望ましい。
【００３３】
燃焼炉２は、燃料となる石炭や、燃焼排ガス中のＳＯＸを低減するためのＣａやＭｇ分を含む石灰等の脱硫剤が投入される下部のベッド部２ａと、そのベッド部２ａからの吹き上がりが循環している上部のライザ部２ｂとを有している。燃焼炉２の出側煙道にはサイクロン４が設置されており、燃焼炉２で燃え残った固体未燃分を回収し、再び燃焼炉２内に吹き込む。５は燃焼炉２の出側煙道にアンモニアまたは尿素を直接吹き込む脱硝設備、６はバグフィルタ、７は煙突である。尚、図１中、１ＳＨ、２ＳＨ、３ＳＨは蒸気を加熱するための熱交換器、ＥＣＯは節炭器、ＡＨＯは空気予熱器を示す。
【００３４】
図２は本発明を、流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラで排ガス循環を行う設備に適用した実施形態を示す。この実施形態では、バグフィルタ６を出た燃焼排ガスの一部が煙突７から排気されずに、流動化空気や燃焼空気として再び燃焼炉２内へ供給される。この燃焼排ガスはもとから水分を含んでいるため水分を添加するのと同等の効果を得ることができるが、燃焼炉２内の水蒸気分圧と酸素分圧を調整するために、更に燃焼排ガスに水分添加を行っても良い。尚、循環する燃焼排ガスは、流動化空気と燃焼空気の総量の約２割程度とすることが望ましい。
【００３５】
次に、本発明で得られるＮＯＸとＳＯＸを同時に低減することができるという作用について更に詳細に説明する。
【００３６】
流動層ボイラ１の燃焼炉２内で、燃焼排ガス中のＮＯＸを低減するために、燃焼炉２内の酸素分圧を下げると燃焼炉２内の酸素ポテンシャルが下がり、燃料中のＳ分の酸化反応よりもＳＯ２の乖離反応が進行しやすくなる。燃焼炉２内の酸素分圧が低下しても、燃焼炉２内の流動化空気や燃焼空気に水分を添加したり、流動層ボイラの燃焼炉２内に直接水分を投入したりすることにより、水蒸気分圧を高くすることで燃焼炉２内の酸素ポテンシャルが下がらず、燃料中のＳ分の酸化反応を進行させることが可能となる。このため、ＳＯＸの発生量の増加を抑制しながら、燃焼炉２内の酸素分圧を下げることが可能となる。
【００３７】
同時に、燃焼炉２内への水分添加で、燃焼炉２内に発生する炭化水素系気体未燃分に水蒸気を接触させて改質を行い、連続測定式ＮＯＸ計に干渉することで、見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出させてしまうという現象が発生しないようにする。例えば、炭化水素の水蒸気改質反応は次の反応式で表すことができる。
ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ→ｎＣＯ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ２
【００３８】
反応式より分かる通り、炭化水素が一酸化炭素と水素に分解される。即ち、水分を添加することにより、燃焼炉２内より連続測定式ＮＯＸ計の干渉成分になる炭化水素系気体未燃分を除去することができる。尚、生成された一酸化炭素と水素は、連続測定式ＮＯＸ計の干渉成分にならない。また、水素の生成は、ＮＯＸの生成抑制にも効果がある。
【００３９】
上式の反応は吸熱反応であり、更に、燃焼炉２内に存在する多量の炭素分と水分との下式で示される水性ガス反応も吸熱反応であることから、燃焼炉２内への水分の添加量により、燃焼炉２内の温度を制御することが可能である。燃焼炉２の下部に位置する流動層ベッド部２ａ付近の温度上昇によるＳＯ２の乖離反応の進行を抑制するために、流動層温度を脱硫に適した８００℃〜９００℃に保持することができる。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
【００４０】
従って、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に吹き込ませる流動化空気や燃焼空気に水分を事前添加すること、或いは、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に直接水分を吹き込むことにより、連続測定式ＮＯＸ計の干渉成分である炭化水素系気体を発生しやすい亜瀝青炭や褐炭等の石炭、更には、ＲＤＦ、ＲＰＦ、木屑チップ類といった燃料を、安定して流動層ボイラ１の燃焼炉２で使用することが可能となる。
【００４１】
通常、流動層ボイラ１の燃焼炉２で石炭を燃料として使用する場合、石炭中のＳ分は１質量％程度以下であること、また、炭化水素系気体未燃分の発生量も石炭の揮発分の１質量％程度以下であることから、石炭中のＳ分の酸化と石炭中の炭化水素系気体未燃分の水蒸気改質反応を行うのに必要な水分量は、石炭１ｔあたり３０ｋｇ〜４０ｋｇとなる。しかし、燃焼炉２内には固体炭素分も多く存在して水性ガス反応や水性ガスシフト反応にも水分が消費されるため、発明者らの経験によると石炭１ｔあたり５０ｋｇ〜２００ｋｇの水分を添加投入することが必要である。換算すると、流動化空気や燃焼空気等へ添加する水分量は約５〜２５ｋｇ／Ｎｍ３程度となる。尚、水分の添加量を増加するほど、得られる効果は大きくなると考えられるが、水分の添加量の増加に伴い燃焼炉２の排ガス損失も増加するので、その上限を規定した。
【実施例】
【００４２】
図１に示す循環流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラ１に、水分添加を行った実施例と水分添加を行わない比較例１〜３を、表１に示す。
【００４３】
比較例１は、揮発分が１０〜２０質量％と低い石炭を用いた従来からの方法で燃焼を行った操業事例であり、排ガスのＮＯＸの生成量は５０〜６０ｐｐｍ、ＳＯＸの生成量は５〜１０ｐｐｍと共に低く、特にＮＯＸ並びに、ＳＯＸの生成量の低減を行うために、水分の添加等の対策を施す必要はない。
【００４４】
これに対し、実施例、比較例２、３では、揮発分が３０〜３５質量％の石炭と、揮発分が１０〜１５質量％の石炭を等量で混焼して、混焼後の揮発分を２０〜２５質量％とし、燃焼炉出側のアンモニア添加量を同量にしている。
【００４５】
比較例２は、混炭後の揮発分割合が２０〜２５質量％と高くなったに関わらず、排ガスのＮＯＸの生成量の低減、ＳＯＸの生成量の低減に対する対策を何も行わなかった事例である。この比較例２では、揮発分が高い石炭を用いて操業を行った結果、排ガスのＮＯＸの生成量が７０〜８０ｐｐｍ、ＳＯＸの生成量が１０〜２０ｐｐｍと、比較例１に比べて共に増加していることが分かる。
【００４６】
比較例３は、ＳＯＸの生成を抑制するために、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度を６．５容量％と高く維持した事例である。この比較例３では、ＳＯＸの生成量が低くなるはずが炉内温度の低下で、１０〜３０ｐｐｍと微増してしまった。また、燃焼炉内の酸素分圧が高くなったことで、ＮＯＸの生成量は９０〜１００ｐｐｍと更に増加してしまった。
【００４７】
水分添加を石炭１ｔあたり８０〜１５０ｋｇ程度行った実施例の場合、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度は３．５容量％のままとしたが、水蒸気が酸化剤として働くため、燃焼排ガス中のＳＯＸの生成量は５ｐｐｍ未満になり低減することができた。また、同様にＮＯＸの生成量も５０〜６０ｐｐｍになり低減することができた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
また、通常は、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度を低減すると炭化水素系気体未燃分が増加するため、連続測定式ＮＯＸ計が炭化水素系気体に干渉されてその指示値が実際より高く表示されるが、実施例では炭化水素系気体未燃分が増加しておらず、表示される指示値はその影響を受けていない。この実施例では、水分添加を行うことで、炭化水素系気体未燃分が水蒸気改質反応により無害化されており、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度を下げることによりＮＯＸの発生量を低減することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を循環流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラへ適用した一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明を流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラで排ガス循環を行う設備に適用した実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…流動層ボイラ
２…燃焼炉
２ａ…ベッド部
２ｂ…ライザ部
３…熱交換装置
４…サイクロン
５…脱硝設備
６…バグフィルタ
７…煙突
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動層ボイラの燃焼炉に、通常使用している揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し燃焼させるにあたり、燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを特徴とする流動層ボイラによる燃焼方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流動層ボイラは、その燃焼排ガス中のＮＯＸを低減させるために、燃焼空気を複数個所に分配して吹き込む多段階燃焼方式を採用し、更に、燃焼炉の出側煙道にアンモニアまたは尿素を直接吹き込むことにより脱硝する無触媒脱硝を行っている。また同時に、流動層ボイラの燃焼炉内で燃焼排ガスのＳＯＸを低減させるために、燃焼炉内に石灰石や生石灰といった粉状または粒状のＣａ分を吹き込むことにより脱硫する気層脱硫（炉内脱硫）を行っている。
【０００３】
また、特許文献１、特許文献２、特許文献３には、流動床燃焼において、水や水蒸気を加えて流動層内の流動ガスの水分濃度を一時的に高くする方法が記載されているが、これは流動層ボイラの燃焼炉内に付着したＣａ化合物等の付着物を剥離除去することを目的としたもので、燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを目的としたものではない。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６０８３６号公報
【特許文献２】特開平９−６０８３７号公報
【特許文献３】特開平９−６０８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に流動層ボイラは、燃焼に用いる燃料種に大きな制約がないことが特徴である。例えば、石炭焚き流動層ボイラでは、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭に限らず、ＲＤＦ、ＲＰＦなどの再生燃料から木屑チップといったものまで燃料として使用することが可能である。
【０００６】
流動層ボイラは、種々の燃料種を使用しても、流動層内の燃焼温度が８００℃〜９００℃と比較的低温であるため、燃焼空気中のＮ分が酸化して発生するＴｈｅｒｍａｌ ＮＯＸが発生しにくい。また、流動層ボイラの燃焼炉内に燃焼空気を複数個所に分配して吹き込む多段階燃焼方式を採用することによって、燃焼炉内全域の酸素分圧を低く制御することにより、燃料中のＮに起因するＦｕｅｌ ＮＯＸの生成も抑制することができる。更には、流動層内の燃焼温度が８００℃〜９００℃であって、その温度は、アンモニアまたは尿素を直接吹き込むことにより脱硝する無触媒脱硝にとって脱硝効率が高くなる温度域と重なるため、効率良く燃焼排ガス中のＮＯＸの低減を行うこともできる。
【０００７】
一方、流動層ボイラの燃焼炉内で燃焼排ガス中のＳＯＸを低減するために、燃焼炉内に石灰石や生石灰といった粉状または粒状のＣａ分を吹き込むことにより脱硫する気層脱硫（炉内脱硫）を行う場合、まず、燃焼炉内のベッド部およびライザ部で燃料中のＳ分が酸化してＳＯ２になった後に、そのＳＯ２がＣａ分と反応してＣａＳＯ４となり脱硫される。尚、図１に、燃焼炉２内のベッド部２ａおよびライザ部２ｂの位置を示す。
【０００８】
燃料中のＳ分の酸化によるＳＯ２の生成量は、流動層ボイラの燃焼炉内の温度が高くなるほど、或いは、流動層ボイラの燃焼炉内の酸素分圧が低くなるほど、ＳＯ２の乖離反応が進み、急激に減少する。乖離したＳ分は、再度、燃焼炉内のガス温度が低くなると酸化されてＳＯ２になるが、ガス温度が低くなるとＣａ分の脱硫反応速度が低下することから、脱硫されずに排気され、燃焼排ガス中のＳＯＸが急激に増加することになる。
【０００９】
即ち、ＮＯＸの生成を抑制するために流動層ボイラの燃焼炉内の酸素分圧を低くすると、流動層ボイラの燃焼炉内のガス温度が上昇するため、ＳＯ２の乖離反応が進み、その結果脱硫率が低下する。一方、ＳＯＸの生成を抑制するために流動層ボイラの燃焼炉内の酸素分圧を高くすると、流動層ボイラの燃焼炉内のガス温度が下降し、ＳＯ２の乖離反応が抑制されるため、生成されたＳＯ２が減少することなくＣａ分による脱硫が行われるため脱硫率が向上するが、酸素分圧を高くした結果、逆にＮＯＸが生成されやすくなる。このように相反する条件の中で、燃焼排ガス中のＮＯＸ、ＳＯＸの両方を共に低減させることが課題となる。
【００１０】
具体的な対策として、流動層ボイラの燃焼炉内の温度が一定となるように、流動化空気および燃焼空気を複数個所に分配して吹き込む多段燃焼を行い、流動化空気量および燃焼空気量を増減して煙道内でのＯ２濃度を調整し、燃焼排ガス中のＮＯＸ、ＳＯＸの両方が共に低くなるように対処している。
【００１１】
これまでは、発電用の流動層ボイラでは、燃料として揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の無煙炭、半無煙炭、或いは瀝青炭を用いることが殆どであった。しかしながら、最近ではこれら揮発分が少ない石炭の値段が高騰しており、低コストの亜瀝青炭や、瀝青炭でも揮発分が高いものを使用しなければならない状況となってきている。
【００１２】
しかしながら、これら亜瀝青炭や瀝青炭は、揮発分が３０〜４５質量％（湿基準）であり、このような揮発分の高い石炭が、燃料中に占める割合が高くなると、揮発ガスの燃焼速度が速くなり、流動層ボイラの燃焼炉の下部に位置する流動層ベッド部付近のガス温度が上昇しやすくなる。その結果、流動層ベッド部からの吹き上がりが循環しているライザ部でのガス温度が相対的に低下する傾向がある。
【００１３】
燃焼炉の流動層ベッド部付近のガス温度が上昇すると、ＳＯ２の乖離反応が進行し、ＳＯＸの発生量が増加する。そのＳＯＸの生成を抑制するために、ベッド部へ供給する流動化空気量や燃焼空気量を増加させると、ベッド部から吹き上がる砂などが循環するライザ部に供給するための燃焼空気の配分量が少なくなり、その結果、２段燃焼や３段燃焼といった多段燃焼による炉内温度の均一化が困難となる。
【００１４】
その結果、上記した多段燃焼方式により流動層ボイラの燃焼炉内のガス温度を一定にして、酸素分圧を均一に低くすることができなくなり、燃焼中のＮに起因するＦｕｅｌ ＮＯＸの生成を抑止することができず、燃焼排ガス中のＮＯＸ量が増加することとなる。増加した燃焼排ガス中のＮＯＸを除去するため、燃焼炉の出側煙道へのアンモニアまたは尿素の投入量を増加させて、無触媒脱硝を行うことになり、アンモニアまたは尿素の投入量の増加を招く。
【００１５】
この傾向は揮発分の高い石炭を燃料として使用すればするほど顕著になり、石炭の揮発分の割合が高くなるほど、燃焼排ガス中のＳＯＸ発生量を抑える操業を指向すると逆に燃焼排ガス中のＮＯＸ発生量が増加し、アンモニア等の投入量を増加させても燃焼排ガス中のＮＯＸ発生量の増加を完全には抑制できず、結果として、石炭の焚き量を下げざるを得なくなる。
【００１６】
また、流動層ボイラは、流動層内の燃焼温度が８００℃〜９００℃と比較的低温であり、更には、流動層ボイラの燃焼炉内では、微分炭焚きバーナーのように明確な火炎が形成されず、個々の粒子の微小な燃焼が燃焼炉内全体で行われることになるため、通常、１５００℃〜２０００℃以上の火炎の内部で生成される活性な酸素の量は少なくなり、その結果、炭化水素系気体未燃分や固体未燃分が発生しやすくなる。
【００１７】
固体未燃分は、燃焼炉の出側煙道に配置される集塵機（サイクロン）により回収されて、再び、燃焼炉内に吹き込まれることにより、系外へ排出される量を低減することができる。一方、炭化水素系気体未燃分は、燃焼することなく非常に僅かな量ではあるが系外へ排出されることとなる。
【００１８】
この炭化水素系気体未燃分は、燃焼炉の出側煙道に設置されている連続測定式ＮＯＸ計に干渉し、見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出させてしまうという問題を備えている。しかも、炭化水素系気体未燃分はその排出濃度が非常に低いので、連続測定式ＮＯＸ計でＮＯＸ測定前に行われる事前処理でも除去することができない。従って、燃料の揮発ガス分の割合が高くなると、必然的に炭化水素系気体未燃分も増加するため、連続測定式ＮＯＸ計が見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出してしまう。連続測定式ＮＯＸ計が見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出するため、それに対応して燃焼排ガス中のＮＯＸを低減させるために、アンモニア等の投入量を増加させることになる。しかし、実際はＮＯＸの生成量が増加しているわけではないので、連続測定式ＮＯＸ計の測定値を下げることにあまり効果がでない。
【００１９】
炭化水素系気体未燃分を減少させるには、燃焼炉内の酸素分圧を上昇させるか、燃焼炉内の温度を上昇させることにより、燃焼除去することが有効である。しかし、燃焼炉内の酸素分圧を上昇させると、Ｆｕｅｌ ＮＯＸの生成量を増加させ、一方、燃焼炉内の温度を上昇させると、ＳＯ２の乖離を進行させてＳＯＸの発生量を増加させる。このため、流動層ボイラの燃焼炉で、揮発ガス分の割合が高い石炭を使用する場合にはその焚き量を制限することになり、流動層ボイラの本来の特徴である燃焼に用いる燃料種に大きな制約がないという特性を十分に発揮することができなくなっている。
【００２０】
流動層ボイラには、以上説明したような諸問題があることから、揮発分の高い石炭を燃料として使用するために脱硫設備を炉外に新たに設置してＳＯＸの削減を図ったり、脱硝触媒を設置してアンモニアまたは尿素を吹き込んでＮＯＸの削減を図ったりずるという対策を施すことが必要となり、必然的に設備が大型化せざるを得ない状況となってきている。即ち、炉外に脱硫装置を設ける必要がなく、無触媒脱硝により簡易な設備で脱硝ができるという本来の流動層ボイラの特徴点が十分に活かせない状況になってきている。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、通常使用している揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、脱硫設備や脱硝触媒といった新たな設備を設けて全体の設備を大型化しなくても、燃焼排ガス中のＮＯＸとＳＯＸの双方を確実に低減させることができる流動層ボイラによる燃焼方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１記載の発明は、流動化空気および燃焼空気を複数個所に吹き込む流動層ボイラの燃焼炉に、揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、前記流動層ボイラの燃焼炉内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気のうち少なくとも一方に水分を事前添加するか、前記流動層ボイラの燃焼炉内に直接水分を投入し、前記流動層ボイラの燃焼炉内で脱硫を行い、燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを特徴とする流動層ボイラによる燃焼方法である。
【００２３】
請求項２記載の発明は、前記脱硫は、前記流動層ボイラの燃焼炉内にＣａまたはＭｇを投入して行うことを特徴とする請求項１記載の流動層ボイラによる燃焼方法である。
【００２４】
請求項３記載の発明は、前記流動層ボイラの燃焼炉内に、石炭１ｔあたり、水分を５０ｋｇ〜２００ｋｇ投入することを特徴とする請求項１または２記載の流動層ボイラによる燃焼方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１記載の流動層ボイラによる燃焼方法によると、通常使用している石炭より揮発分の高い石炭を混入して、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、脱硫設備や脱硝触媒といった新たな設備を設けて全体の設備を大型化しなくても、燃焼排ガス中のＮＯＸとＳＯＸの双方を確実に低減させることができる。
【００２６】
本発明の請求項２記載の流動層ボイラによる燃焼方法によると、流動層ボイラの燃焼炉内にＣａまたはＭｇを投入するというきわめて簡単な方法で、燃焼排ガス中のＳＯＸを低減させることができる。
【００２７】
本発明の請求項３記載の流動層ボイラによる燃焼方法によると、流動層ボイラ内に投入する水分量を、燃焼排ガス中のＮＯＸとＳＯＸの双方を確実に低減させるために過不足のない適量とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。尚、以下に説明する揮発分の質量％については、特に記載はしないが、全て湿基準である。
【００２９】
例えば、図１に示すような流動層ボイラ１で、通常使用されている無煙炭、半無煙炭、瀝青炭といった揮発分が１０〜２５質量％程度の石炭に加え、亜瀝青炭のような揮発分が３０〜４５質量％の石炭を燃料として混合し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼する場合には、流動層ボイラ１の燃焼炉２内の酸素分圧を低減させて、燃焼中のＮに起因するＦｕｅｌ ＮＯＸの生成を抑制して、同時に、燃料中に含まれるＳ分の酸化と炭化水素系気体未燃分の酸化を促進する必要がある。
【００３０】
従って、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に酸素以外の酸化剤を投入する必要がある。本発明では、その酸化剤として水分を採用することとした。即ち、流動層ボイラ１の燃焼炉２内の水分濃度（水蒸気分圧）を高くして、燃焼炉内の燃料中に含まれるＳ分と炭化水素系気体未燃分の酸化を促進するのである。
【００３１】
具体的には、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気のうち少なくとも一方に水分を事前添加するか、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に直接水分を投入する。尚、これらの水分の添加投入は、一種のみを行っても良いし、全てを同時に行っても良い。また、その水分を添加投入する方法としては、流動化空気や燃焼空気に水分を事前添加する場合、水蒸気を添加する方法、水を噴霧する方法がある。また、燃焼炉２内に直接水分を投入する場合にも、水蒸気を吹き込む方法、水を直接吹き込む方法がある。
【００３２】
図１は本発明を、循環流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラへ適用した実施形態を示す。この実施形態では、排熱回収を行う熱交換装置３を通過した後に分岐された流動化空気や燃焼空気に、水または水蒸気を添加する。この水または水蒸気の添加は、全ての流動化空気と燃焼空気に行っても良いし、それらのうち少なくとも一系統の流動化空気または燃焼空気に行っても良い。水分添加によって流動層ボイラ１の燃焼炉２内でのガス改質を行うことから、直接水分を投入する場合を含み水分の添加位置は、流動層からの伝熱により燃料の石炭が加熱されて炭化水素系気体分を発生しやすい、燃焼炉２内で石炭粉が流動しているその下部領域付近や、その下部領域より下方であることが望ましい。
【００３３】
燃焼炉２は、燃料となる石炭や、燃焼排ガス中のＳＯＸを低減するためのＣａやＭｇ分を含む石灰等の脱硫剤が投入される下部のベッド部２ａと、そのベッド部２ａからの吹き上がりが循環している上部のライザ部２ｂとを有している。燃焼炉２の出側煙道にはサイクロン４が設置されており、燃焼炉２で燃え残った固体未燃分を回収し、再び燃焼炉２内に吹き込む。５は燃焼炉２の出側煙道にアンモニアまたは尿素を直接吹き込む脱硝設備、６はバグフィルタ、７は煙突である。尚、図１中、１ＳＨ、２ＳＨ、３ＳＨは蒸気を加熱するための熱交換器、ＥＣＯは節炭器、ＡＨＯは空気予熱器を示す。
【００３４】
図２は本発明を、流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラで排ガス循環を行う設備に適用した実施形態を示す。この実施形態では、バグフィルタ６を出た燃焼排ガスの一部が煙突７から排気されずに、流動化空気や燃焼空気として再び燃焼炉２内へ供給される。この燃焼排ガスはもとから水分を含んでいるため水分を添加するのと同等の効果を得ることができるが、燃焼炉２内の水蒸気分圧と酸素分圧を調整するために、更に燃焼排ガスに水分添加を行っても良い。尚、循環する燃焼排ガスは、流動化空気と燃焼空気の総量の約２割程度とすることが望ましい。
【００３５】
次に、本発明で得られるＮＯＸとＳＯＸを同時に低減することができるという作用について更に詳細に説明する。
【００３６】
流動層ボイラ１の燃焼炉２内で、燃焼排ガス中のＮＯＸを低減するために、燃焼炉２内の酸素分圧を下げると燃焼炉２内の酸素ポテンシャルが下がり、燃料中のＳ分の酸化反応よりもＳＯ２の乖離反応が進行しやすくなる。燃焼炉２内の酸素分圧が低下しても、燃焼炉２内の流動化空気や燃焼空気に水分を添加したり、流動層ボイラの燃焼炉２内に直接水分を投入したりすることにより、水蒸気分圧を高くすることで燃焼炉２内の酸素ポテンシャルが下がらず、燃料中のＳ分の酸化反応を進行させることが可能となる。このため、ＳＯＸの発生量の増加を抑制しながら、燃焼炉２内の酸素分圧を下げることが可能となる。
【００３７】
同時に、燃焼炉２内への水分添加で、燃焼炉２内に発生する炭化水素系気体未燃分に水蒸気を接触させて改質を行い、連続測定式ＮＯＸ計に干渉することで、見かけ上ＮＯＸ濃度を高く検出させてしまうという現象が発生しないようにする。例えば、炭化水素の水蒸気改質反応は次の反応式で表すことができる。
ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ→ｎＣＯ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ２
【００３８】
反応式より分かる通り、炭化水素が一酸化炭素と水素に分解される。即ち、水分を添加することにより、燃焼炉２内より連続測定式ＮＯＸ計の干渉成分になる炭化水素系気体未燃分を除去することができる。尚、生成された一酸化炭素と水素は、連続測定式ＮＯＸ計の干渉成分にならない。また、水素の生成は、ＮＯＸの生成抑制にも効果がある。
【００３９】
上式の反応は吸熱反応であり、更に、燃焼炉２内に存在する多量の炭素分と水分との下式で示される水性ガス反応も吸熱反応であることから、燃焼炉２内への水分の添加量により、燃焼炉２内の温度を制御することが可能である。燃焼炉２の下部に位置する流動層ベッド部２ａ付近の温度上昇によるＳＯ２の乖離反応の進行を抑制するために、流動層温度を脱硫に適した８００℃〜９００℃に保持することができる。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
【００４０】
従って、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に吹き込ませる流動化空気や燃焼空気に水分を事前添加すること、或いは、流動層ボイラ１の燃焼炉２内に直接水分を吹き込むことにより、連続測定式ＮＯＸ計の干渉成分である炭化水素系気体を発生しやすい亜瀝青炭や褐炭等の石炭、更には、ＲＤＦ、ＲＰＦ、木屑チップ類といった燃料を、安定して流動層ボイラ１の燃焼炉２で使用することが可能となる。
【００４１】
通常、流動層ボイラ１の燃焼炉２で石炭を燃料として使用する場合、石炭中のＳ分は１質量％程度以下であること、また、炭化水素系気体未燃分の発生量も石炭の揮発分の１質量％程度以下であることから、石炭中のＳ分の酸化と石炭中の炭化水素系気体未燃分の水蒸気改質反応を行うのに必要な水分量は、石炭１ｔあたり３０ｋｇ〜４０ｋｇとなる。しかし、燃焼炉２内には固体炭素分も多く存在して水性ガス反応や水性ガスシフト反応にも水分が消費されるため、発明者らの経験によると石炭１ｔあたり５０ｋｇ〜２００ｋｇの水分を添加投入することが必要である。換算すると、流動化空気や燃焼空気等へ添加する水分量は約５〜２５ｋｇ／Ｎｍ３程度となる。尚、水分の添加量を増加するほど、得られる効果は大きくなると考えられるが、水分の添加量の増加に伴い燃焼炉２の排ガス損失も増加するので、その上限を規定した。
【実施例】
【００４２】
図１に示す循環流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラ１に、水分添加を行った実施例と水分添加を行わない比較例１〜３を、表１に示す。
【００４３】
比較例１は、揮発分が１０〜２０質量％と低い石炭を用いた従来からの方法で燃焼を行った操業事例であり、排ガスのＮＯＸの生成量は５０〜６０ｐｐｍ、ＳＯＸの生成量は５〜１０ｐｐｍと共に低く、特にＮＯＸ並びに、ＳＯＸの生成量の低減を行うために、水分の添加等の対策を施す必要はない。
【００４４】
これに対し、実施例、比較例２、３では、揮発分が３０〜３５質量％の石炭と、揮発分が１０〜１５質量％の石炭を等量で混焼して、混焼後の揮発分を２０〜２５質量％とし、燃焼炉出側のアンモニア添加量を同量にしている。
【００４５】
比較例２は、混炭後の揮発分割合が２０〜２５質量％と高くなったに関わらず、排ガスのＮＯＸの生成量の低減、ＳＯＸの生成量の低減に対する対策を何も行わなかった事例である。この比較例２では、揮発分が高い石炭を用いて操業を行った結果、排ガスのＮＯＸの生成量が７０〜８０ｐｐｍ、ＳＯＸの生成量が１０〜２０ｐｐｍと、比較例１に比べて共に増加していることが分かる。
【００４６】
比較例３は、ＳＯＸの生成を抑制するために、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度を６．５容量％と高く維持した事例である。この比較例３では、ＳＯＸの生成量が低くなるはずが炉内温度の低下で、１０〜３０ｐｐｍと微増してしまった。また、燃焼炉内の酸素分圧が高くなったことで、ＮＯＸの生成量は９０〜１００ｐｐｍと更に増加してしまった。
【００４７】
水分添加を石炭１ｔあたり８０〜１５０ｋｇ程度行った実施例の場合、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度は３．５容量％のままとしたが、水蒸気が酸化剤として働くため、燃焼排ガス中のＳＯＸの生成量は５ｐｐｍ未満になり低減することができた。また、同様にＮＯＸの生成量も５０〜６０ｐｐｍになり低減することができた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
また、通常は、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度を低減すると炭化水素系気体未燃分が増加するため、連続測定式ＮＯＸ計が炭化水素系気体に干渉されてその指示値が実際より高く表示されるが、実施例では炭化水素系気体未燃分が増加しておらず、表示される指示値はその影響を受けていない。この実施例では、水分添加を行うことで、炭化水素系気体未燃分が水蒸気改質反応により無害化されており、節炭器（ＥＣＯ）出側のＯ２濃度を下げることによりＮＯＸの発生量を低減することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を循環流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラへ適用した一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明を流動層燃焼炉を用いた流動層ボイラで排ガス循環を行う設備に適用した実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…流動層ボイラ
２…燃焼炉
２ａ…ベッド部
２ｂ…ライザ部
３…熱交換装置
４…サイクロン
５…脱硝設備
６…バグフィルタ
７…煙突
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動化空気および燃焼空気を複数個所に吹き込む流動層ボイラの燃焼炉に、揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、
前記流動層ボイラの燃焼炉内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気のうち少なくとも一方に水分を事前添加するか、前記流動層ボイラの燃焼炉内に直接水分を投入し、
前記流動層ボイラの燃焼炉内で脱硫を行い、
燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを特徴とする流動層ボイラによる燃焼方法。
【請求項２】
前記脱硫は、前記流動層ボイラの燃焼炉内にＣａまたはＭｇを投入して行うことを特徴とする請求項１記載の流動層ボイラによる燃焼方法。
【請求項３】
前記流動層ボイラの燃焼炉内に、石炭１ｔあたり、水分を５０ｋｇ〜２００ｋｇ投入することを特徴とする請求項１または２記載の流動層ボイラによる燃焼方法。
【請求項１】
流動化空気および燃焼空気を複数個所に吹き込む流動層ボイラの燃焼炉に、揮発分が１０〜２５質量％（湿基準）の石炭とその石炭より揮発分が高い石炭を混合して装入し、混炭前に対して混炭後の石炭の揮発分割合を５質量％以上増加させて燃焼させるにあたり、
前記流動層ボイラの燃焼炉内に吹き込ませる流動化空気と燃焼空気のうち少なくとも一方に水分を事前添加するか、前記流動層ボイラの燃焼炉内に直接水分を投入し、
前記流動層ボイラの燃焼炉内で脱硫を行い、
燃焼排ガス中のＮＯＸおよびＳＯＸを低減させることを特徴とする流動層ボイラによる燃焼方法。
【請求項２】
前記脱硫は、前記流動層ボイラの燃焼炉内にＣａまたはＭｇを投入して行うことを特徴とする請求項１記載の流動層ボイラによる燃焼方法。
【請求項３】
前記流動層ボイラの燃焼炉内に、石炭１ｔあたり、水分を５０ｋｇ〜２００ｋｇ投入することを特徴とする請求項１または２記載の流動層ボイラによる燃焼方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２１６３５３（Ｐ２００９−２１６３５３Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６２９１６（Ｐ２００８−６２９１６）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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