N2 and nox reducing method in fluidized bed combustion
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2 O and NOX reducing method in fluidized bed combustion such as a fluidized bed boiler, a fluidized bed combustion apparatus or the like in which not only NOx but also N
2 O, that has recently posed a question that it is one of greenhouse gases responsible for global warming, are further reduced although NOx concentration is rather low in fluidized bed combustion.
CONSTITUTION: Primary combustion air is supplied from the bottom of a fluidized bed combustion chamber 1, and coal 4 and lime stone 5 are fed from the bottom side wall 3. And, secondary combustion air 6 is fed from the bottom side wall 3 above the feed point of coal 4 and lime stone 5, and tertiary combustion air 8 from a combustion chamber side wall 7 at an elevation L of 0.25-0.40 times the height H of the combustion chamber 1. Thus, fluidized bed combustion is performed.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO&Japio，下面是N2 and nox reducing method in fluidized bed combustion专利的具体信息内容。
の低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動層ボイラや流動層燃焼炉等の流動層燃焼におけるN 2 O, NO Xの低減方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石油危機を契機に石炭の利用拡大が推進されてきている。 しかしながら、石炭は灰分、窒素分を多量に有し、また燃焼性が悪い固有の問題を有している。 このため、石炭を燃料とするには、煤塵およびN 2 O,
NO Xの窒素酸化物に対する公害対策や省エネルギの面から燃焼性改善策が必要となる。
【０００３】石炭燃焼ボイラは従来はストーカ焚きが多かったが、近年は大型化とボイラ効率の向上を目指して微粉炭焚きが多くなってきた。 しかしながら、微粉炭焚きボイラでは、石炭の灰中未燃分の増加、燃焼室の肥大化、高温の火炉壁へ灰が溶着、付着するスラッギング現象や低温の熱交換器などへ堆積するファウリングなどの問題を生じ使用石炭が限定されている。 さらに加えて、
微粉炭燃焼では高温燃焼のためNO Xが高く、また石灰石噴射による直接脱硫も反応温度が高過ぎて採用できず、
高価で大型な脱硝装置や脱硫装置が必要となている。
【０００４】そこで、最近ではこれらの脱硝装置や脱硫装置が不要であり、また幅広い石炭を高い燃焼率で燃焼できる循環流動層ボイラが注目を集め、技術開発が盛んに行われつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
地球温暖化の問題がクローズアップされ、CO 2 ，メタン，N 2 O の発生が問題となっている。 特に循環流動層ボイラは低温燃焼のためN 2 Oの発生が問題となっている。
【０００６】本発明は、上記の問題点を改善するべくなしたものであって、その目的は、元来NO X濃度が低い流動層燃焼において、さらにNO Xを低減すると同時に、近年地球温暖化ガスとして問題となっているN 2 O をも低減する、流動層ボイラや流動層燃焼炉等の流動層燃焼におけるN 2 O, NO Xの低減方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明に係わる流動層燃焼におけるN 2 O, NO Xの低減方法は、１段目燃焼空気を燃焼室底部から、２段目燃焼空気を燃焼室底部側壁からそれぞれ供給するとともに、さらに３段目燃焼空気を燃焼室側壁の、燃焼室の高さの0.25〜0.40の高さ位置から供給するものである。
【０００８】そして、上記燃焼空気の供給において、１
段目燃焼空気の空気比が２段目燃焼空気の空気比より高く、且つ両者の空気比の和がほぼ理論空気比となるように１段目燃焼空気と２段目燃焼空気を供給するとよい。
【０００９】
【作用】次に、本発明の構成並びに作用について詳細に説明する。 本発明者が流動層燃焼におけるN 2 O, NO X生成特性について詳細に検討した結果、N 2 O, NO Xの大部分は燃焼室底部で発生していることが判明した。 例えば、石炭燃焼におけるNO Xは75％以上がフューエル（fu
el）NO Xと言われており、さらにフューエルNO Xは燃焼初期に発生する揮発性（volatile）NO Xと、主として燃焼後期に発生するチャー中の残留窒素分によるチャー（char）NO Xとからなる。
【００１０】本発明者の調査結果によると、上記のように燃焼室底部において揮発性NO XおよびN 2 O を多量に発生しており、この揮発性NO XおよびN 2 O の発生を抑制することにより、大幅に燃焼排ガス中のNO X ，N 2 O を低減できることを見出した。
【００１１】特に、この揮発性NO Xは燃焼空気と石炭から発生する揮発分との混合が律速であり、混合速度を低下させることによりNO Xの発生を効果的に抑制できる。
すなわち、本発明は、多段燃焼を行うに際して、１段目燃焼空気は石炭から発生する揮発分を燃料過濃状態で燃焼させ、２段目燃焼空気でほぼ理論空気比で燃焼させ、
３段目燃焼空気で完全燃焼させる点に特徴がある。
【００１２】より具体的には、２段目燃焼空気の供給位置はアンモニア、シアンなど窒素含有中間生成物の濃度の高い領域に供給することが肝要であり、これにより、
N 2 OおよびNO X低減効果はより顕著となることが明らかになった。 さらに３段目燃焼空気は未燃分を効果的に完全燃焼させ、N 2 O, NO Xの発生を抑制するように供給する点が重要であり、これには供給位置が燃焼室の高さの
0.25〜0.40範囲の高さの燃焼室側壁から供給する必要がある。 実験によればこの範囲を外れると、適切な燃料過濃域および完全燃焼域が実現できないことが判明した。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明に係わる循環流動層ボイラの概念図である。 この循環流動層ボイラでは、流動層燃焼室１の底部から１段目燃焼空気２を供給し、底部側壁３
から石炭４および石灰石５を供給するとともに、石炭４
および石灰石５の供給位置より上方の底部側壁３から２
段目燃焼空気６を、さらに炉底からＬの高さ位置の燃焼室側壁７から３段目燃焼空気８をそれぞれ供給して流動層燃焼が行われるようになっている。 なお、図中、９は循環路に配設されたホットサイクロンを、Ｈは流動層燃焼室１の高さをそれぞれ示す。
【００１４】そして、流動層燃焼に際しては、先ず、１
段目燃焼空気２を空気比0.5 〜0.85の範囲で供給し、燃料過濃状態で燃焼させ、アンモニア、シアンなどの窒素含有中間生成物を多量に発生させ、一方NOなどの発生を抑制する。
【００１５】次に、２段目燃焼空気６を、１段目燃焼空気２と２段目燃焼空気６の合計空気比が1.05以下となるように空気比0.5 〜0.20の範囲で供給し、アンモニア、
シアンなどの窒素含有中間生成物をNOにならないように反応させる。
【００１６】さらに、３段目燃焼空気８をＬの高さ位置から供給しCO, H 2などの未燃分を完全燃焼させ、さらにその上部での未燃チャーの燃焼を促進する。 この場合、
３段目燃焼空気８の供給高さ位置Ｌが重要であり、N 2 O
およびNOの発生に影響を及ぼす。
【００１７】図２は、３段目燃焼空気８の供給位置Ｌの
N 2 O, NOに及ぼす影響を示す。 ３段目燃焼空気８の供給位置Ｌは流動層燃焼室１の全高Ｈに対する無次元数で示す。 空気比は１段目空気比0.6 、２段目空気比0.4 、３
段目空気比0.2 である。
【００１８】３段目燃焼空気８の供給位置Ｌを高くするほど、燃焼率は次第に低下し、0.4以上では空気不足の燃焼域が広くなり過ぎ顕著に燃焼率が低下する。 またN 2
O およびNO XはＬ／Ｈが0.25〜0.4 の範囲で顕著に低下する。 この理由は、Ｌ／Ｈ＝0.25〜0.4 で適切な燃料過濃域および完全燃焼域が実現され、燃焼率を低下させることなくN 2 O, NO Xを低減できるからである。
【００１９】このように、燃焼率をそれほど低下させることなく、循環流動層ボイラで問題となるN 2 O,の発生を抑制できるとともに、NO Xも低下できる。
【００２０】本発明は、循環流動層ボイラの実施例で説明したが、バブリング流動層ボイラや、都市ごみ、下水汚泥、産業廃棄物の流動層燃焼炉にも応用できることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にによれば、元来NO X濃度が低い流動層燃焼において、さらにNO
Xを低減すると同時にN 2 O をも低減することができ、公害対策や省エネルギの面は元より、近年問題となっている地球温暖化ガスの排出を低減することができ工業的価値は極めて大きい。
【図１】本発明に係わる循環流動層ボイラの概念図である。
【図２】３段目燃焼空気の供給位置と煙道におけるN 2 O,
NO Xおよび燃焼率との関係を示すグラフ図である。
１：流動層燃焼室 ２：１段目燃焼空気
３：底部側壁 ４：石炭 ５：石灰石
６：２段目燃焼空気 ７：燃焼室側壁 ８：３段目燃焼空気
９：ホットサイクロン Ｌ：３段目燃焼空気の供給位置までの炉底からの高さ Ｈ：流動層燃焼室の高さ
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