JPH05504189A - Circulating fluidized bed combustion using CO combustion promoter - Google Patents
Circulating fluidized bed combustion using CO combustion promoterInfo
- Publication number
- JPH05504189A JPH05504189A JP90503790A JP50379090A JPH05504189A JP H05504189 A JPH05504189 A JP H05504189A JP 90503790 A JP90503790 A JP 90503790A JP 50379090 A JP50379090 A JP 50379090A JP H05504189 A JPH05504189 A JP H05504189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- fluidized bed
- promoter
- cfb
- circulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 CO燃焼促進剤を使用する循環流動床燃焼本発明は、循環流動床燃焼装置に関す る。[Detailed description of the invention] Circulating Fluidized Bed Combustion Using CO Combustion Promoter This invention relates to a circulating fluidized bed combustion apparatus. Ru.
流動式接触分解(FCC)装置を伴った再生装置、流動式石炭燃焼装置および流 動コーカー(coker)を伴った「再生装置」を含めて、燃焼を起こす多くの 流動床プロセスが知られている。Regeneration equipment with fluidized catalytic cracking (FCC) equipment, fluidized coal combustion equipment and There are many ways to create combustion, including "regenerators" with dynamic cokers. Fluidized bed processes are known.
多くの流動床燃焼プロセスは、(コークス、炭化水素または石炭の形態の)炭素 をCO□へと化する部分的な燃焼のみを行う。COへの部分燃焼はエネルギーロ スおよび大気汚染源を意味する。Many fluidized bed combustion processes use carbon (in the form of coke, hydrocarbons or coal) Only partial combustion is performed to convert CO□. Partial combustion to CO is an energy means a source of air pollution.
FCC再生装置においては、例えばPt等のCO燃焼促進剤を循環保持触媒中に 添加することが知られている。完全なCOの燃焼を達成するために、0.1〜1 0重量ppm、通常は0.5〜2重量ppmのPtを添加することが、FCCプ ロセスでは通常である。より完全なCO微燃焼ため、Ptにより再生装置は一層 熱く運転される。COを減らしてより多くのCO2が生成するので、燃焼する炭 素の単位重量当たりにより多くの空気が供給される。COの排出が相当量減少す るが、おそらく一層の酸化性雰囲気のためにNOxの排出は増大する。In the FCC regenerator, a CO combustion promoter such as Pt is circulated and retained in the catalyst. It is known to add 0.1-1 to achieve complete CO combustion. Adding 0 ppm by weight of Pt, typically 0.5 to 2 ppm by weight, This is normal in Rocess. For more complete CO combustion, Pt makes the regenerator even more effective. Driven hot. Burning charcoal reduces CO and produces more CO2. More air is supplied per unit weight of element. CO emissions will be reduced by a considerable amount. However, NOx emissions increase, probably due to a more oxidizing atmosphere.
pt促進剤は、工業的FCC装置内で長期間持続し、装置内で何カ月も残存する 従来のFCC触媒に類似した活性と触媒寿命を有する。pt accelerators last long in industrial FCC equipment, remaining in the equipment for many months It has activity and catalyst life similar to conventional FCC catalysts.
同様の結果が、FCCプロセスに類似した移動床であるサーモフォア接触分解( TCC)プロセスで報告されている。Similar results were obtained with thermophore catalytic cracking ( TCC) process.
FCCプロセスとTCCプロセスの双方とも、かなりクリーンな原料(重質炭化 水素)とPi等のCO燃焼促進剤の理想的な担体である安定な長寿命触媒を含む 。Both the FCC and TCC processes use fairly clean feedstock (heavy carbonized Contains a stable long-life catalyst that is an ideal support for CO combustion promoters such as hydrogen) and Pi .
C○燃焼促進剤を使用することは、流動床コークス燃焼に推奨されている。米国 特許第4..515.092号(ウオルシュ(Walsh)ら)及び「ア・ラボ ラトリ−・スタディ・オブ・ベトロリウム・コーク・コンパッション:キネティ クス・アンド・キャタリティック・イフエクツ(A Laboratory 5 tudy of Petroleum Coke Com−bustion : Kinetics and Catalytic Effects) Jと題 するウオルンユらによる関連出版物に、砂を含有する0、1〜1,0重量%のP tを添加すると、505℃で運転するコークスの単一流動床においてC○燃焼が 促進されるということが報告されている。The use of C○ combustion promoters is recommended for fluidized bed coke combustion. US Patent No. 4. .. No. 515.092 (Walsh et al.) and “A Lab. Latory Study of Veterinary Cork Compassion: Kineti Cus and Catalytic Effects (A Laboratory 5 study of Petroleum Coke Com-bustion: Titled Kinetics and Catalytic Effects) J A related publication by Worunyu et al. The addition of t increases C○ combustion in a single fluidized bed of coke operating at 505°C. It has been reported that it is promoted.
近年の開発は循環式流動床(CF B、 circulating fluid bed)ボイラーの工業化である。Recent developments include circulating fluidized beds (CFB). bed) This is the industrialization of boilers.
CFB装置において、操作は複雑である。燃料は、通常、大量の硫黄および他の 不純物を伴った低グレードの燃料、例えば石炭等であり、ライザー燃焼装置中で 燃焼される。流動方式は、生として高速流動床方式(fast fluidiz ed bed)であり、即ち、大きな「気泡(bubble) Jは存在しない 。高速流動床の原動力となるのは、通常はライザーの底部において加えられる燃 焼用の空気である。CFB装置では、通常、極端に大きな範囲の粒子寸法が存在 する。In CFB devices, operation is complex. The fuel usually contains large amounts of sulfur and other Low-grade fuel with impurities, such as coal, in riser combustion equipment. be burned. The fluidized method uses a fast fluidized bed method as raw material. ed bed), that is, there are no large bubbles J. . A high-velocity fluidized bed is powered by fuel, usually added at the bottom of the riser. This is air for baking. In CFB devices, an extremely large range of particle sizes is typically present. do.
一般に、燃焼用空気は高速流動床の底部から加えられ、これによって生じた煙道 ガスは、高速流動床の頂部から、一般的にサイクロン分離装置へと排出される。Combustion air is generally added from the bottom of the high-velocity fluidized bed, creating a flue Gas is discharged from the top of the high velocity fluidized bed, typically into a cyclone separator.
そこでは、大部分の大きい粒子、典型的に100μm以上のものを回収し、同時 により細かい物質(フライアッシュ、 fly ash)は煙道ガスと共に排出 される。サイクロンに回収される固体は高速流動床にリサイクルされる。There, most large particles, typically larger than 100 μm, are collected and simultaneously Finer substances (fly ash) are discharged with the flue gas. be done. The solids collected in the cyclone are recycled to the high-speed fluidized bed.
多くの箇所でCFB装置から熱を除去する。CFB装置は流動床で得られる極端 に高い熱伝達速度の利点を有し、流動床から熱を回収するための−又はそれ以上 の領域を備えている。はとんどの装置が、サイクロン分離装置固体出口と高速流 動床燃焼装置の中間に、少なくとも一つの比較的濃厚な相の流動床熱交換器を有 する。Heat is removed from the CFB device at many points. CFB equipment is an extreme - or higher for recovering heat from fluidized beds with the advantage of high heat transfer rates It has an area of Most of the equipment is cyclone separator solids outlet and high velocity flow. At least one relatively rich phase fluidized bed heat exchanger is provided in the middle of the moving bed combustor. do.
CFB中の流体の流れは、多くのCFBで取り扱われるべき物質の粒子寸法が非 常に広い範囲にわたるので複雑である。石炭がCFB装置への供給原料である場 合には、粒子寸法の分布はサブミクロン粒子から直径数インチの粒子の範囲にわ たることがある。Fluid flow in a CFB is limited by the particle size of the materials being handled in many CFBs. It is complex because it always covers a wide range. Where coal is the feedstock to the CFB unit In some cases, the particle size distribution ranges from submicron particles to particles several inches in diameter. There are times when it drips.
存在するサブミクロンから数ミクロンにわたる粒子には、フライアッシュ、粉砕 されたドロマイトや石灰石およびおそらくは粉砕された石炭の多少の粒子が包含 される。Particles ranging from submicrons to several microns include fly ash, pulverized contains some grains of crushed dolomite and limestone and perhaps crushed coal. be done.
直径1100A1未満の粒子はCFB装置内において寿命が短い。Particles with a diameter of less than 1100A1 have a short life in the CFB device.
それは、このような装置に通常取り付けである低効率のサイクロンが、一般には 石炭やドロマイト等の粉砕した硫黄吸収物質に代表される100μm以上の物質 を本質的に全部捕捉しながら、フライアッシュを排出できる必要があるからであ る。It is common to have a low efficiency cyclone, which is usually fitted to such equipment. Substances larger than 100μm, such as pulverized sulfur-absorbing materials such as coal and dolomite This is because it is necessary to be able to eject fly ash while capturing essentially all of it. Ru.
CFB内の100μm〜300μmの物質が循環粒子保持量の大部分を代表する 。この物質は通常、ドロマイト、石灰石およびSOxアクセプターとして使用さ れる類似物質ならびに石炭等の低グレード燃料のある部分のものである。木片等 の、クリーンなまたは少なくとも低硫黄分の燃料が燃焼する場合には硫黄受容体 は必要でなく、流動化のためには砂やその他の不活性物質を供給する。Materials between 100 μm and 300 μm within the CFB represent the majority of circulating particle retention. . This material is commonly used as dolomite, limestone and SOx acceptor. similar materials, as well as certain parts of lower grade fuels such as coal. Wood chips etc. sulfur receptors when clean or at least low sulfur content fuels are burned. is not required and provides sand or other inert material for fluidization.
石炭粒子の大きさは、最初に高速流動床に添加したときの数インチから、大きな 粒子寸法の石炭の破裂や砕壊により生じる理論的にはサブミクロンの粒子にまで わたる。石炭の大部分が典型的に300μm〜1000μmの大きな粒子であり 、これは水簸的にCFBの底部に滞留する傾向にある。Coal particle size varies from a few inches when initially added to the high-speed fluidized bed to large Theoretically, sub-micron particles are produced by the rupture and crushing of coal in particle size. Wander. The majority of coal is large particles, typically 300 μm to 1000 μm. , which tends to elutriate and stay at the bottom of the CFB.
少量の凝集した灰分を処理するように多くのCFB装置が設計されている。CF Bを操作する温度(通常843〜899℃(155O〜1650’F))におい て、灰分の焼結が大量に起こり、これが粒子をどんどん大きくする。典型的には 1000〜2000μmのオーダーの大きい灰分凝集物がCFB装置の底部から 排出されるか、または間欠的に除去できるようにするために、多(のCFB装置 が設計されている。Many CFB devices are designed to handle small amounts of agglomerated ash. C.F. At the temperature at which B is operated (usually 843-899°C (155O-1650'F)) As a result, a large amount of sintering of the ash occurs, which causes the particles to become larger and larger. typically Large ash aggregates on the order of 1000-2000 μm are removed from the bottom of the CFB device. The CFB device can be drained or removed intermittently. is designed.
CFB操作の際に起こる化学反応は複雑である。コークスの燃焼、硫黄および窒 素化合物と吸着剤との反応、NOxと還元ガス(例えば存在し得るC○)との反 応等が代表的な反応である。The chemical reactions that occur during CFB operation are complex. Coke combustion, sulfur and nitrogen Reactions between elementary compounds and adsorbents, reactions between NOx and reducing gases (e.g. C○ that may be present) A typical reaction is to respond.
(工業用装置が1978年には存在せず、1988年には100の工業用装置が 稼働または建設中であるという)CFB技術の爆発的成長にもかかわらず、この 技術にはいくつかの欠点が存在する。(No industrial equipment existed in 1978; 100 industrial equipment existed in 1988. Despite the explosive growth in CFB technology (in operation or under construction), this There are several drawbacks to the technology.
特に問題であるのが、全ての装置が同じように非常に高い温度で操作される傾向 であり、これは冶金学的な問題、操作上の問題および汚染問題の原因となる。ま た、CFBの操作には化学量論的に必要とされる量よりも多くの空気を用いて操 作される。Particularly problematic is the tendency for all equipment to operate at the same very high temperatures. , which causes metallurgical, operational and contamination problems. Ma In addition, CFB operations require more air than is stoichiometrically required. made.
典型的な循環式流動床の構造が米l特許第4.776.288号及び同4.68 8.521号に開示されている。A typical circulating fluidized bed structure is described in U.S. Pat. Nos. 4.776.288 and 4.68. No. 8.521.
米国特許第4.462.341号に開示されているように、段階的空気供給や段 階的燃焼で操作する循環式流動床燃焼システムや、米国特許第4,579.07 0号に開示されているような還元モードの循環式流動床燃焼装置は、何らかのN Oxの排出を最小限にする。Staged air supply and stages, as disclosed in U.S. Pat. No. 4.462.341, Circulating Fluidized Bed Combustion System Operating with Staged Combustion, U.S. Patent No. 4,579.07 A circulating fluidized bed combustion apparatus in reduction mode as disclosed in No. Minimize Ox emissions.
煙道ガスから再循環固体を除去するために使用する分離手段は、サイクロン又は 米国特許第4,442,797号に開示された気体−粒子分離手段を有して成っ てよい。The separation means used to remove recycled solids from the flue gas may be a cyclone or No. 4,442,797. It's fine.
循環式流動床における大部分の研究が二巻の出版物にまとめられている。一つは 、「サーキュレイテイング・フリューイダイズド・ベッド・テクノロジー(Ci rculating Fluidized Bed Technolo−gy) 、プロシーディングズ・オン・ザ・ファースト・インターナショナル・カンファ レンス・オン・サーキュレイテイング・フリューイダイズド・ベツグ(Proc eeding of the F 1rst I nternationalC onference on Circulating Fluidized B eds) J 、/\リファックス(Halifax) 、ノヴ7”スコチア( Nova 5cotia) 、カナダ、11月18〜20日、1985年、プラ ビール・バス(P rabirB asu)編、パーガモン・プレス(P er gamon P ress)刊(以下CFB Iとする)であり、そして最近の 、「サーキュレイテイング・フリューイダイズド・ベッド・テクノロジーn ( CirculatingFluidized Bed Technology II)、プロンーデイングズ・オン・ザ・セカンド・インターナショナル・カン ファレンス・オン・サーキュレイティング・フリューイダイズド・ベツグ(P roceeding ofthe 5econd I nternationa l Conference on Circulating F 1u−idi zed Beds) J 、コンビニ−=ユ(Compiegne) 、、フラ ンス、3月14〜18日、1988年、ブラビール・バス(Prabir Ba 5u)およびジーン・フランコス・ラージ(J ean F rancois Large)編、パーガモン・プレス刊(以下CFB Ifとする)である。Most of the research in circulating fluidized beds has been summarized in two-volume publications. one , “Circulating Fluidized Bed Technology (Ci) rculating Fluidized Bed Technology) , Proceedings on the First International Conference Lens-on-Circulating Fluidized Betsug (Proc. eeding of the F 1rst I internationalC onference on Circulating Fluidized B eds) J, /\Halifax, Nov7” Scotia ( Nova 5cotia), Canada, November 18-20, 1985, Pla Edited by Beer Bass (PrabirB asu), Pergamon Press (Per gamon Press) (hereinafter referred to as CFB I), and the recent , “Circulating Fluidized Bed Technology ( Circulating Fluidized Bed Technology II), Proclaimings on the Second International Can Reference on Circulating Fluidized Betsug (P) roceeding of the 5th century l Conference on Circulating F 1u-idi zed Beds) J, Compiegne,, Fra March 14-18, 1988, Prabir Ba 5u) and Jean F rancois Large), published by Pergamon Press (hereinafter referred to as CFB If).
他の研究者は、CFB装置を使用する際に残存する問題に気付いていた。例えば 「アナリシス・オン・サーキュレイテイング・フリューイダイズド・ベッド・コ ンパッション・テクノロジー・アンド・スコープ・フォー・ツユ−チャー・デベ ロップメント(Analysisof Circulating Fluidi zed Bed Combustion Technology andSco pe For Future Developement)、タケヒコ・フルカ ワ(Ta−kehiko F urukawa)及びタダアキ・シミズ(Tad aaki Shimizu)、CFB n中の51頁参照。著者は、 1、熱回収 2、サイクロンの設計および炭素燃焼の増加3、NOxの排出 の三つの面に焦点を当てた。Other researchers have noticed remaining problems when using CFB devices. for example “Analysis on Circulating Fluidized Bed Co. Passion Technology and Scope for Technology Development Analysis of Circulating Fluidi zed Bed Combustion Technology andSco pe For Future Development), Takehiko Furuka Ta-kehiko F urukawa and Tadaaki Shimizu (Tad) See page 51 of CFB n. The author is 1. Heat recovery 2. Cyclone design and increased carbon combustion 3. NOx emissions focused on three aspects.
より良好な炭素燃焼の問題とNOx/SOx排出の減少は関係があった。この関 係は、CFBボイラーからの排出の問題を調べることによって最も良く理解する ことができる。The issue of better carbon combustion and reduced NOx/SOx emissions were related. This section The issue of emissions from CFB boilers is best understood by examining be able to.
CFBボイラーは、多くの要因により急速に工業化されている。CFB boilers are rapidly becoming industrialized due to a number of factors.
第1には燃料の融通性であり、CFBボイラーは灰分や水分に富む燃料や、従来 のボイラーでは燃焼困難な燃料を含む燃料の混合物を使用することができる。工 業的CFBボイラーで燃焼させ゛ることかできる燃焼には、石炭、廃木材、樹皮 、石油コークス、石油、石油ガス、亜炭、褐炭、ビート、石炭洗浄廃棄物、工業 スラッジ及び下水スラッジを含む。しばしば、99%の高い燃焼効率が達成され る。The first is fuel flexibility, and CFB boilers can be used with fuels rich in ash and water, as well as with conventional fuels. Boilers can use mixtures of fuels, including difficult-to-combust fuels. engineering Combustion materials that can be burned in commercial CFB boilers include coal, waste wood, and bark. , petroleum coke, petroleum, oil gas, lignite, lignite, beet, coal washing waste, industry Includes sludge and sewage sludge. Combustion efficiencies as high as 99% are often achieved. Ru.
燃料の取り扱いおよび供給は簡単で、発熱割合は高(、出力の絞り込みおよび負 荷追従性は優れており、CFBは優れた工業的有効性の成績を実証した。The fuel is easy to handle and supply, with a high rate of heat generation (, power throttling and negative Load tracking was excellent and the CFB demonstrated excellent industrial efficacy performance.
最も重要なことは、CFBボイラーが優れる点が低排出性にあることである。粒 子、SOx、NOxの小さい排出量により、従来のボイラーが低グレード燃料を 取り扱うことが不可能であった地域への新しいCFBボイラーの設置を可能なら しめた。かかる地域には、南カリフォルニア、日本およびヨーロッパがある。空 気の質、酸性雨およびスモッグへの関心が高まるのに伴い、CFBボイラーは有 用性と工業ユーザーへの優れた代替物を提供する。この工業化の速度は、過去8 年間の速い速度で続くと期待される。Most importantly, the advantage of CFB boilers is their low emissions. grain Low emissions of CO2, SOx, and NOx allow conventional boilers to use low-grade fuels. If possible, install new CFB boilers in areas where it was impossible to Closed. Such regions include Southern California, Japan and Europe. Sky With increasing concerns about air quality, acid rain and smog, CFB boilers are becoming more and more popular. provides a good alternative for industrial users. The speed of this industrialization has increased over the past 8 It is expected to continue at a fast pace for years.
CFB燃焼におけるガスと固体間の良好な接触は、循環する微細な石灰石による 優れた硫黄捕捉を提供する。Ca / S比が1〜4を使用し、得られる石膏は 安全に処理できる。硫黄捕捉効率は90%以上刃呵能である。843℃〜899 °C(1550〜1650°F)の燃焼温度および(一般に空気の半分を第2空 気として導入する)段階的燃焼により、NOxの排出を50〜300ppmの範 囲に保つことができる。NOxの排出は、煙道ガス中の過剰の酸素が減少するに つれて減少する。これを、エヌ・パージ(N、Berge)のNOx・コントロ ール・イン・ア・サーキュレイテイング・フリューイダイズド・コンパスタ−( NOx Control in a CirculatingF 1uidiz ed Bed Conbustor) 、CF B U、第426頁の図5から 引用した、第2図に示す。Good contact between gas and solids in CFB combustion is due to the circulating fine limestone. Provides excellent sulfur capture. Using a Ca/S ratio of 1 to 4, the resulting gypsum is Can be processed safely. The sulfur capture efficiency is more than 90% effective. 843℃~899 °C (1550-1650 °F) combustion temperature and (generally half of the air The staged combustion (introduced as gas) reduces NOx emissions in the range of 50 to 300 ppm. can be kept within the limits. NOx emissions are reduced as excess oxygen in the flue gas is reduced. It decreases over time. This is done using the N.Purge (N, Berge) NOx control. Rule in a Circulating Fluidized Compaster ( NOx Control in a CirculatingF 1uidiz From Figure 5 on page 426 of ed Bed Conbustor), CF BU. It is shown in the cited Figure 2.
温度、℃(’F) 843(1550) 899(1650)圧力、 kPa( psig) 117(2) 124(3)空塔速度、 m/m1n(ft/s) 55〜219(3〜12) 247〜457(15〜25)同体量、 lb/ lb gms 0.4〜1 10〜20ガス滞留時間7秒 0.5〜1 3〜4 1.5%でCOのシャープな増加が生じるので過剰の酸素を2%以下に減少させ ることはできない。この拘束を、エヌ・パージの出版物の図7を引用した、第3 図に示す。Temperature, °C ('F) 843 (1550) 899 (1650) Pressure, kPa ( psig) 117 (2) 124 (3) Superficial velocity, m/m1n (ft/s) 55-219 (3-12) 247-457 (15-25) isoform amount, lb/ lb gms 0.4-1 10-20 Gas residence time 7 seconds 0.5-1 3-4 A sharp increase in CO occurs at 1.5%, so reduce excess oxygen to 2% or less. I can't. This constraint is explained in the third section, which cites Figure 7 of the N.Purge publication. As shown in the figure.
酸素濃度が減少すると、NOxが減少するが、COの排出は増加する。行いつる 装置の最良の操作は、完全な後燃焼を行うのに充分な空気(20%以上過剰の空 気)を用いて操作し、NOxの排出と共存させることである。As oxygen concentration decreases, NOx decreases, but CO emissions increase. Acting vine Best operation of the equipment requires sufficient air (at least 20% excess air) to provide complete after-combustion. It is to operate using air) and make it coexist with the emission of NOx.
現存するCFB装置の操作の解析により、循環流動床において、沈降速度の違い に基づ(粒状物の床の水簸または分離が相当量起こり、この分離は限られて使用 されているに過ぎないことが判った。Analysis of the operation of existing CFB equipment revealed that differences in sedimentation rates in circulating fluidized beds Based on It turned out that it was just that.
CFB装置に関する多くの欠点は、CO排出の規制に合致するために、CFB燃 焼装置の上方部分においてより酸化性の雰囲気を有しながらも、CFB燃焼装置 の下方領域において一般的に還元性の雰囲気が保持されるなら解決できた。A number of drawbacks to CFB devices include CFB combustion equipment, although having a more oxidizing atmosphere in the upper part of the combustion equipment. This problem could be solved if a generally reducing atmosphere was maintained in the region below.
CFBオペレーターは、石炭または他の炭素質物質の燃焼の間の還元性雰囲気の 利点を認識していたが、段階的空気供給による限られた成功を達成していたに過 ぎない。問題点の一部は、コークス燃焼装置の底部の供給不足がコークス燃焼装 置の上方部分における酸素含有ガスの必要性を増加させ、コークス燃焼装置の上 方部分ではCOのCO2への満足すべき燃焼には十分な滞留時間がないというこ とである。A CFB operator uses a reducing atmosphere during the combustion of coal or other carbonaceous materials. recognized the benefits, but had only achieved limited success with staged air delivery. Ginai. Part of the problem is the lack of supply at the bottom of the coke burner. This increases the need for oxygen-containing gas in the upper part of the coke burner. On the other hand, there is insufficient residence time for satisfactory combustion of CO to CO2. That is.
段階的なC○燃焼を用いる操作は、一般的に、CO排出を増やすという代償のも とにNOx排出を減少する。CO燃焼を促進して床の還元性セクションにおける 燃焼活性の減少を補償するために、通常、より多くの過剰の空気、例えば25〜 40%のオーダーの過剰空気を供給することすらある。Operations using staged CO combustion generally come at the cost of increasing CO emissions. and reduce NOx emissions. in the reducing section of the bed by promoting CO combustion. To compensate for the reduction in combustion activity, more excess air is usually added, e.g. Even supplying excess air of the order of 40%.
従来のCO燃焼促進剤、例えばFCC装置で使用される白金またはパラジウム促 進剤を常套でない方法でCFBボイラーに加えると、CFB装置のより効率的な 操作、完全なco燃焼を達成するために必要な過剰空気量を相当量減らすことお よびNOxの排出を減らすことが可能となる。Conventional CO combustion promoters, such as platinum or palladium promoters used in FCC equipment, Adding additives to a CFB boiler in an unconventional manner can make the CFB unit more efficient. operation, significantly reducing the amount of excess air required to achieve complete co combustion. and NOx emissions can be reduced.
1つの態様において、本発明は、 少なくとも大部分が100μmを越える粒子直径を有する粒状物の高速流動床を 有して成る、一般的に垂直な燃焼装置において酸素含有ガスと接触させることに より炭素含有物質を燃焼させて、燃焼装置の頂部から排出される煙道カス/粒状 物ストリームを生成する循環流動床燃焼領域であって、煙道がスストリームは、 煙道ガス、100μm以下の粒子直径を有する微細物および100〜400μm の範囲内の平均粒子寸法を有する循環粒子を含んで成り、この煙道ガスストリー ムは分離手段を通過して、100〜400μmの粒子の少な(とも大部分が煙道 ガスから回収されて循環流動床燃焼領域にリサイクルされるような循環流動床燃 焼領域において、Pt、Pd、I r、Rh、Osならびにこれらの化合物およ び混合物の群から選択される促進剤の循環粒子の重量基準で0.001〜100 重量ppmに等しい量で、CO燃焼促進剤を燃焼装置に加え、400〜1200 μmの範囲内の平均粒子直径を有する担体に促進剤が存在することにより改良さ れた方法を提供する。In one aspect, the invention provides: A high-speed fluidized bed of granules with particle diameters of at least the majority greater than 100 μm in contact with an oxygen-containing gas in a generally vertical combustion apparatus comprising: Flue scum/granules discharged from the top of the combustion equipment by burning more carbon-containing materials A circulating fluidized bed combustion region producing a gaseous substance stream, the flue gas stream comprising: Flue gas, fines with particle diameters below 100 μm and 100-400 μm This flue gas stream comprises circulating particles having an average particle size within the range of After passing through the separation means, the particles with a particle size of 100 to 400 μm are small (mostly in the flue). Circulating fluidized bed combustion where gas is recovered and recycled to the circulating fluidized bed combustion zone. In the firing region, Pt, Pd, Ir, Rh, Os and their compounds and 0.001 to 100, based on the weight of circulating particles of accelerator selected from the group of Add CO combustion promoter to the combustion device in an amount equal to ppm by weight, 400-1200 improved by the presence of an accelerator in the carrier with an average particle diameter in the μm range. Provide a method for
もう1つの態様では、本発明は、粒状物の高速流動床を有して成る一般的に垂直 な燃焼装置において空気と接触させることにより、窒素および硫黄不純物を含む 炭素質物質を燃焼させる循環流動床燃焼方法であって、高速流動床の循環粒状物 の少な(とも大部分は100〜400μmの範囲の粒子直径を有し、床の循環粒 状物の少なくとも25重量%は硫黄受容物質を含んで成り、炭素質物質の燃焼は 高速流動床の下方部分において起こり、−酸化炭素、二酸化炭素、SOxおよび NOxを含んで成る希薄相流動床を形成し、直径が100〜400μmの循環粒 状物は硫黄受容体および高速流動床で発生した微細物を含んで成り、希薄相流動 床は、100μmの相当直径を越える粒状物を本質的に全部回収し、煙道ガスと 共に微細物の大部分を排出し、100μmの直径を越える粒状物は希薄相流動床 から回収されて高速流動床にリサイクルされる方法において、平均相当粒子直径 が400〜1200μmで表面積が20ri2/g以上である担体上のCO燃焼 促進剤を燃焼領域に添加し、Pt、Pd、Rh。In another aspect, the present invention provides a generally vertical containing nitrogen and sulfur impurities through contact with air in combustion equipment. A circulating fluidized bed combustion method for burning carbonaceous materials, comprising circulating particulate matter in a high-speed fluidized bed. The circulating particles in the bed are At least 25% by weight of the material comprises sulfur-accepting material, and the combustion of the carbonaceous material is Occurs in the lower part of the fast fluidized bed - carbon oxides, carbon dioxide, SOx and Forming a dilute phase fluidized bed containing NOx, circulating particles with a diameter of 100 to 400 μm The particles consist of sulfur receptors and fines generated in the high-speed fluidized bed, and are The bed collects essentially all particulate matter larger than 100 μm equivalent diameter and separates it from the flue gas. In both cases, most of the fine particles are discharged, and the particulate matter exceeding 100 μm in diameter is transferred to the dilute phase fluidized bed. The average equivalent particle diameter CO combustion on a carrier with a surface area of 400 to 1200 μm and a surface area of 20ri2/g or more Accelerators are added to the combustion zone, Pt, Pd, Rh.
O5およびIrから選択される金属または金属化合物の0.001〜100重量 ppI11に等しい量でCO燃焼促進剤が存在するという改良点を有して成る。0.001 to 100 weight of metal or metal compound selected from O5 and Ir It has the advantage that the CO combustion promoter is present in an amount equal to ppI11.
もう1つの態様において、循環硫黄受容体物質を含んで成る高速流動床における 石炭の循環流動床燃焼方法を提供し、この方法において、重量の大部分は100 〜400μmの粒状物を含んで成り、硫黄受容体は石炭の燃焼の間に生成する硫 黄酸化物と反応し、循環流動床燃焼装置にPt、Pd、I r、Rh5Osなら びにこれらの混合物および化合物の群から選択されるCO燃焼促進剤を元素金属 基準で0.001〜100重量ppI11に等しい量で添加し、促進剤は、40 0〜1200μmの範囲の平均粒子直径および20m2/g以上の表面積を有す る多孔質担体に配置され、循環流動床燃焼装置の石炭の完全燃焼のために化学量 論的に必要である空気の100〜105%を用いて操作することを特徴とする。In another embodiment, in a high-speed fluidized bed comprising a circulating sulfur acceptor material. Provided is a method for circulating fluidized bed combustion of coal, in which the majority of the weight is 100 Comprised of ~400 μm granules, the sulfur acceptor absorbs the sulfur produced during the combustion of coal. If Pt, Pd, Ir, Rh5Os reacts with yellow oxide and is used in circulating fluidized bed combustion equipment, CO combustion promoters selected from the group of elemental metals and mixtures and compounds thereof. Added in an amount equal to 0.001 to 100 ppI by weight on a basis of 11, the accelerator is 40 having an average particle diameter ranging from 0 to 1200 μm and a surface area of 20 m2/g or more stoichiometric amount for complete combustion of coal in circulating fluidized bed combustion equipment. It is characterized by operation using 100 to 105% of the theoretically necessary air.
第1図は(従来技術の)循環流動床燃焼装置の簡略断面図である。FIG. 1 is a simplified cross-sectional view of a (prior art) circulating fluidized bed combustion apparatus.
第2図は、工業用のCFB装置において、NOxの発生が煙道ガス酸素含量によ りどのように変化するかを示している。Figure 2 shows that in industrial CFB equipment, NOx generation depends on the flue gas oxygen content. It shows how it changes.
第3図は、工業用の装置において、COの発生が煙道ガス02含量によりどのよ うに変化するかを示している。Figure 3 shows how CO generation depends on the flue gas 02 content in industrial equipment. It shows how it changes.
第1図に示す典型的な循環流動床燃焼装置は、粉砕した石灰石等の不活性粒子ソ ースが導管12を介して、また、燃焼に必要な空気の40〜80%を通常供給す る導管16を介する一次空気ソースと共に燃料が導管14を介して供給される燃 焼装置10を示す。二次空気ソースは、燃焼に必要な残りの20〜60%の空気 を供給する導管18から供給される。熱交換器20. 20′を通る循環水は、 該熱交換器20. 20″の導管22. 22’から出るときに蒸気へと変化す る。燃焼の気体状生成物(煙道ガス)は、石灰石のリサイクルおよび導管26で 発生する不完全燃焼燃料と共に燃焼装置10の出口24から排出される。灰分は 、火格子28および導管30を通して、燃焼装置10から離れた場所へ取り出さ れ得る。導管14を介して供給される燃料は、処理するのに費用を要する危険廃 棄物やスラッジを含むことがある。燃焼装置は、また、石炭、低価値石油コーク ス、あるいは他の精油所生成物を燃やすことができる。例えば、燃料ガスの製造 により制約される精油所において、FCC燃料ガス等の過剰の燃料カスは他の燃 料カスと組み合わせてCFB燃焼装置で燃やすことができる。A typical circulating fluidized bed combustion apparatus, shown in Figure 1, uses an inert particle solution such as crushed limestone. via conduit 12 and typically supplies 40 to 80% of the air required for combustion. Fuel is supplied via conduit 14 with a primary air source via conduit 16. A baking device 10 is shown. The secondary air source provides the remaining 20-60% of the air required for combustion. from a conduit 18 that supplies Heat exchanger 20. The circulating water passing through 20' is The heat exchanger 20. 20″ conduit 22. When exiting from 22’, it changes to steam. Ru. The gaseous products of combustion (flue gases) are recycled in limestone and in conduit 26. It is discharged from the outlet 24 of the combustion device 10 together with the incompletely burned fuel generated. The ash content is , through the grate 28 and the conduit 30 to a location remote from the combustion device 10. It can be done. The fuel supplied via conduit 14 is hazardous waste that is expensive to dispose of. May contain waste and sludge. Combustion equipment also uses coal, low-value petroleum coke gas or other refinery products can be burned. For example, fuel gas production In refineries that are constrained by It can be burned in a CFB combustion device in combination with raw material waste.
好ましくは、CO燃焼促進剤を高多孔質担体に担持させる。該担体は50%を越 える多孔度を有するのが好ましい。粒子密度は1゜4〜2.4g/mlの範囲、 好ましくは1.5〜2g/mlの範囲にあるべきである。多くの高多孔質アルミ ナ頚が2g/mlの粒子密度を有し、本発明で使用するのに理想的である。Preferably, the CO combustion promoter is supported on a highly porous carrier. The carrier contains more than 50% Preferably, it has a porosity that is Particle density ranges from 1°4 to 2.4 g/ml, Preferably it should be in the range 1.5-2 g/ml. lots of highly porous aluminum The powder has a particle density of 2 g/ml, making it ideal for use in the present invention.
C○燃焼促進剤の大部分、好ましくは90%以上が促進剤担体の外側表面上に存 在しない。すなわち、CO燃焼促進剤は、促進剤の少ない外殻(シェル)を有す る促進剤金属または金属化合物が豊富な核(コア)を有して成る。従来の交換/ 含浸法を用いると、CO燃焼促進剤が担体粒子の全体に分布する。C○ The majority of the combustion accelerator, preferably 90% or more, is present on the outer surface of the accelerator carrier. Doesn't exist. That is, the CO combustion promoter has an outer shell with less promoter. It has a core rich in promoter metals or metal compounds. Conventional exchange/ Using the impregnation method, the CO combustion promoter is distributed throughout the carrier particles.
co燃焼促進剤は、比較的広い表面積、例えば50mz/gを越える表面積、あ るいは500m2/gを越えてもよく、好ましくは75〜250m2/gの表面 積を有する物質上に分散させるのが好ましい。co combustion promoters have a relatively large surface area, e.g. greater than 50 mz/g, or The surface area may exceed 500 m2/g, preferably between 75 and 250 m2/g. It is preferable to disperse it on a material having a multilayer structure.
アルミナは、その多孔質度、密度および広い表面積のため、c。Alumina, due to its porosity, density and large surface area, has a c.
燃焼促進剤用の理想的な担体である。これらの全ての物理的性質が、−酸化炭素 を二酸化炭素にする後燃焼を迅速に促進することができる白金の高分散状態を保 つために必須である。シリカ、ソリカニアルミナ、カオリンおよび類似の物質を 使用することができる。It is an ideal carrier for combustion promoters. All these physical properties are -carbon oxide It maintains a highly dispersed state of platinum, which can quickly promote combustion after converting it into carbon dioxide. It is essential for the purpose of Silica, soricanialumina, kaolin and similar substances can be used.
対照的に、砂は多孔質物質ではないので本発明で企図する白金CO燃焼促進剤の ための良い担体ではない。Ptは全部表面に存在し、灰分による付着および/ま たは腐食減量又は摩滅減量しやすい。砂の密度もまた好ましい値より幾分高(、 一般に2.5g/mlである。In contrast, sand is not a porous material and is therefore not suitable for the platinum CO combustion promoter contemplated by the present invention. Not a good carrier for. All Pt exists on the surface, and it is not attached and/or removed by ash. Or, it is easy to lose weight due to corrosion or abrasion. The density of the sand is also somewhat higher than the preferred value (, Generally 2.5 g/ml.
必要なCO燃焼促進剤の量は、これを装置内で使用する効率、装置を運転する温 度およびスラグ、フライアッシュその他により閉じ込められたりまたは被覆され たりする燃焼促進剤金属の量によって大きく変えることができる。The amount of CO combustion promoter required depends on the efficiency with which it is used in the device and the temperature at which the device is operated. trapped or coated with dirt and slag, fly ash, etc. can vary greatly depending on the amount of combustion promoter metal used.
CO燃焼促進剤は、CFB内で循環させる固体の全重量を基準にして、活性が0 .001〜100 ppmの白金に相当する量で運転することが好ましい。CF B装置を運転する温度が高温であるため、多くの場合に著しく少量の白金で、例 えば0.01〜10重量ppmの白金(またはこれに相当する量の他のCO燃焼 促進金属、即ち、3〜5重量ppmのOsが1重量ppmのptにほぼ相当する 。)を使用して運転することができる。多くの装置の運転を0.1〜5重量pp m白金相当量で行っており非常に良好な結果が得られる。The CO combustion promoter has an activity of 0 based on the total weight of solids circulating in the CFB. .. It is preferred to operate with an amount corresponding to 0.001 to 100 ppm platinum. C.F. Due to the high temperatures at which the B equipment is operated, in many cases significantly small amounts of platinum are used, e.g. For example, 0.01 to 10 ppm by weight of platinum (or equivalent amount of other CO combustion Promoter metal, i.e. 3-5 wt ppm Os approximately corresponds to 1 wt ppm pt . ) can be used to drive. 0.1 to 5 pp by weight for operation of many devices This is done using an amount equivalent to m platinum, and very good results are obtained.
はるかに多量のCO燃焼促進剤、例えば100〜500 ppmのPt相当で運 転することもできるが、通常はその必要がなく、またプロセスのコストを増し、 従って、そのような運転は好ましくない。It is possible to operate with much higher amounts of CO combustion promoter, e.g. 100-500 ppm Pt equivalent. Although it is possible to convert the Therefore, such operation is not preferred.
今日、流動接触分解(FCC)装置で用いられているCO燃焼促進剤金属はいず れも本発明の方法に使用することができる。Pt5Pd、Ir、RhおよびOs を単独で又は組み合わせて使用することができる。Pt/Rhのような幾つかの 組み合わせが、NOxの排出を幾らか減少させ、本発明の方法での使用が好まし いことがある。Today, there are no CO combustion promoter metals used in fluid catalytic cracking (FCC) units. Any of these can be used in the method of the invention. Pt5Pd, Ir, Rh and Os can be used alone or in combination. Some such as Pt/Rh The combination provides some reduction in NOx emissions and is preferred for use in the method of the invention. There are some bad things.
FCC装置でco燃焼を促進するために使用するのと同じ金属を本発明の方法に 使用することはできるが、FCCに使用していた従来のCO燃焼促進剤粒子は本 発明で使用するのに適さない。The same metals used to promote co combustion in FCC equipment are used in the method of the present invention. However, the conventional CO combustion accelerator particles used in FCC are Not suitable for use in inventions.
典型的なFCCの適用において、促進剤物質は、典型的に平均粒子寸法が40〜 80μmである高多孔質担体上に、白金または何が他のC○燃焼促進金属として 存在する。一般に、促進剤は白金を0゜02.0.1重量%含有し、または0. 5〜1重量%含有することもある。促進剤は白金0.1重量%を典型的に含有す る。In typical FCC applications, the accelerator material typically has an average particle size of 40 to Platinum or other C○ combustion promoting metals on a highly porous support that is 80μm exist. Generally, the accelerator contains 0.02.0.1% by weight of platinum, or 0.02.0.1% by weight of platinum. It may be contained in an amount of 5 to 1% by weight. The accelerator typically contains 0.1% platinum by weight. Ru.
仮に、かかるCO燃焼促進剤のドラムをCFB装置に加えるとすれば、促進剤が 装置からフライアッシュと共に即座に吹き出されることが起こるだけである。は とんどのCFB装置がら生じるフライアッシュの平均粒子寸法は75μmである 。ある種の石炭は、10〜20%の灰分を有し、従って、CFB装置は、熱交換 目的で流動床を保持するために使用される循環ドロマイト、石灰石、砂などの寸 法以下の粒子を効率的に除去する必要がある。灰分は、直径が100〜150μ m以下の粒子の捕捉が非常に悪い低効率サイクロンを使用することによりCFB 装置において効率的に除去される。If such a drum of CO combustion accelerator were to be added to a CFB device, the accelerator would It only happens that it is immediately blown out of the device along with the fly ash. teeth The average particle size of fly ash produced by most CFB equipment is 75 μm. . Some types of coal have an ash content of 10-20%, therefore CFB equipment Dimensions of recycled dolomite, limestone, sand, etc. used to hold fluidized beds for purposes It is necessary to efficiently remove sub-legal particles. The ash has a diameter of 100-150μ CFB by using a low-efficiency cyclone that has very poor capture of particles smaller than m. efficiently removed in the device.
C○燃焼促進剤は、CFB装置で循環する物質本体である100〜400μmの 粒子を十分に越える沈降速度を有する触媒担体粒子上に存在する必要がある。理 想的には、本発明の迅速沈降C○燃焼促進剤は、循環流動床て循環しないが、そ の代わりに、CFB燃焼装置内で非常に速く「スリップ(slip) J L、 100〜300μmの循環物質と比較して非常に長い滞留時間を有し、あるいは CFB床内で比較的落ち着いたまま(静的)である。CFB燃焼装置で多くの凝 集が起こり、即ち、CFB装置の下方領域において石炭、木質チップなどの大き い粒子が存在し、石灰、ドロマイトなどの大きい粒子が凝集する。これらの大き い粒子は、その大きい寸法、重量および終末速度故に、床の下方部分にとどまる 。これらの大きい粒子は、ある程度までは、迅速沈降促進剤のフラグメント化し た担体として機能し得る。C○ Combustion accelerator is a substance with a diameter of 100 to 400 μm that is circulated in the CFB device. It is necessary to be present on catalyst support particles that have a sedimentation velocity well above the particles. Reason Ideally, the rapidly settling C○ combustion accelerator of the present invention would not be circulated in a circulating fluidized bed; Instead of a very fast "slip" in a CFB combustion device, have a very long residence time compared to circulating materials of 100-300 μm, or Remains relatively calm (static) within the CFB floor. CFB combustion equipment produces a lot of condensate. This means that large particles of coal, wood chips, etc. Large particles such as lime and dolomite are present and aggregate. these big Difficult particles remain in the lower part of the bed due to their large size, weight and terminal velocity. . These large particles, to some extent, rapidly fragment the sedimentation promoter. It can function as a carrier.
流動床の底部の大きい粒子の終末速度と容易に循環するドロマイト、クレイ、砂 等の100〜400μmの粒子の終末速度の中間の終末速度を有する迅速沈降粒 子を使用することにより、CFB燃焼領域の中間部分において本発明の迅速沈降 CO燃焼促進剤を保持することができる。Dolomite, clay, and sand circulate easily with the terminal velocity of large particles at the bottom of the fluidized bed. Rapidly settling particles with a terminal velocity intermediate to that of particles of 100-400 μm such as The rapid settling of the present invention in the middle part of the CFB combustion zone by using CO combustion promoters can be retained.
これには多くの利点がある。CO燃焼促進剤は、本発明で使用するために意図す る704〜927℃(1300〜1700°F)の温度で、非常に有効な酸化触 媒として機能する。0.001〜100 ppmのPtに相当する少量のCO燃 焼促進剤金属を用いて操作することによりCO発生が相当減少する。This has many advantages. CO combustion promoters are those intended for use in the present invention. A very effective oxidizing catalyst at temperatures of 704-927°C (1300-1700°F). Functions as a medium. A small amount of CO fuel corresponding to 0.001-100 ppm Pt Operating with oxidation accelerator metals significantly reduces CO emissions.
co燃焼促進剤の大きい沈降速度故に、非常に少量の促進剤がCFB装置を循環 するだけであり、サイクロンでロスするものは本質的に無い。促進剤は、CFB 燃焼装置の領域の中間および上方領域で静的にとどまろうとする傾向にあるので 、あるいは静的でないとしても長時間そのようにあろうとするので、局所的な燃 焼のために非常に高温となることがある下方領域では促進剤はほとんど時間を費 やさない。「懸濁」燃焼促進剤は、フライアッシュ付着からある程度保護される 。あるCFB装置では、CFB装置の底から石炭の灰分含量のいくらかが大きい 凝集物として取り出される。ある装置では大きい天分凝集物の連続除去が可能で あり、他の装置では間欠的に灰分を除去する。大部分のフライアッシュは、灰分 凝集物が問題である装置においてさえも、煙道ガスと共に除去される。Due to the high settling velocity of the co combustion promoter, a very small amount of promoter circulates through the CFB device. There is essentially nothing lost in a cyclone. The accelerator is CFB as it tends to remain static in the middle and upper regions of the combustion device region. , or tend to remain that way for a long time even if it is not static, causing local combustion. The accelerator spends little time in the lower region, which can be very hot due to calcination. It doesn't grow. “Suspended” combustion accelerators provide some protection from fly ash deposition . In some CFB units, some of the ash content of the coal from the bottom of the CFB unit is large. It is extracted as an aggregate. Some equipment allows continuous removal of large natural aggregates. Yes, and other equipment removes ash intermittently. Most fly ash has an ash content Even in installations where agglomerates are a problem, they are removed with the flue gas.
迅速沈降促進剤を使用するもう1つの利点は、Ptなどが、それが最も必要とさ れる領域で、即ち、燃焼装置のコークスまたは石炭燃焼領域のすぐ上のCOおよ び02が多い領域で集まることである。Another advantage of using a rapid settling aid is that Pt, etc., can be used when it is most needed. i.e. directly above the coke or coal burning area of the combustion device. and 02 are concentrated in areas where there are many.
CO燃焼促進剤は、例えばサイクロンのジップレッグでは全く有用ではない。CO combustion promoters are of no use, for example, in the zip leg of a cyclone.
灰分凝集の大部分は、燃焼装置の領域の底部を通過する開に起こり、それで、こ の燃焼領域の上で比較的永久的に懸濁するので、迅速沈降CO燃焼促進剤の寿命 が相当延びると考えられる。Most of the ash agglomeration occurs through the bottom of the combustor area, so this The lifespan of fast-settling CO combustion promoters is reduced because they are suspended relatively permanently above the combustion zone. is expected to extend considerably.
CO燃焼促進剤は、平均粒子寸法が200〜6000μmの粒子、好ましくは5 00〜500011mの平均直径の粒子、最も好ましくは750〜2500μm の寸法の粒子上に配置してよい。The CO combustion promoter comprises particles with an average particle size of 200 to 6000 μm, preferably 5 Particles with an average diameter of 00 to 500011 m, most preferably 750 to 2500 μm may be placed on particles of size.
最適な結果を得るために、CO燃焼促進剤は、(大きい粒子、例えば石炭が燃焼 する)比較的濃厚な相の流動床より上方で浮遊し、典型的には燃焼装置の体積の 上方の50〜90%を占める、比較的希薄な相の領域で長時間とどまる傾向があ るような寸法にする。従って、CO燃焼促進剤の好ましい寸法は、400〜12 00μm1より好ましくは500〜1000μmであり、最も好ましい寸法は5 50〜750μmである。For optimal results, CO combustion promoters should be used (larger particles, e.g. coal floating above the fluidized bed of a relatively dense phase, typically the volume of the combustor. It tends to stay for a long time in the relatively dilute phase region that occupies 50-90% of the upper part. Make the dimensions so that Therefore, the preferred size of the CO combustion promoter is 400-12 00 μm1, preferably 500 to 1000 μm, and the most preferable dimension is 5 It is 50 to 750 μm.
電力消費およびスタックに排出される過剰の煙道ガスを加熱することによる低品 位エネルギーのロスを最小限とするために、多(の場合、スタックガスのCOお よび/または02濃度を精密に監視して、5%以下過剰の空気、より好ましくは 5%以下過剰の空気、最も好ましくは2%以下過剰の空気を供給することが有利 である。従って、本発明の方法は、従来技術のCFB装置に比べてより少ない過 剰空気の量の程度で運転することができる。Low quality due to power consumption and heating of excess flue gas discharged into the stack In order to minimize energy loss, CO and CO in the stack gas are and/or 02 concentration to ensure that there is no more than 5% excess air, more preferably It is advantageous to supply less than 5% excess air, most preferably less than 2% excess air. It is. Therefore, the method of the present invention provides less overload than prior art CFB devices. It can be operated with the amount of surplus air.
空気の添加量を減らすのではなく、本発明の方法は、空気送風機能力の追加およ び/またはCFB燃焼装置の大きさの増大を必要とすることなく、燃焼可能物質 の供給量を大きく増加させることができる。唯一の制約は、例えばCFB燃焼装 置への石炭の供給割合を増加した場合に伴って放出される大量の熱を回収するた めの熱交換手段の能力である。Rather than reducing the amount of air added, the method of the present invention adds air blowing capability and combustible materials without requiring an increase in the size of the CFB combustion equipment. can greatly increase the supply amount. The only constraint is that e.g. In order to recover the large amount of heat released when increasing the proportion of coal supplied to the It is the capacity of the heat exchange means for
1つまたはそれ以上の空気供給をCFB燃焼装置内の異なるレベル(高さ)で行 うのが好ましい。段階的空気供給により、最も濃厚な床において化学量論的に必 要とされる空気の70〜90%を供給するのが好ましい。この領域の密度は、装 置によって多少変化し、あるいは同じ装置においても処理量、燃焼する物質など により影響を受ける。一般的に、非常に膨張した、粒子の高速流動床は、200 μmを越える平均粒子直径を有する。典型的には、この非常に膨張した床は、C FB燃焼装置の垂直距離の10〜40%を占める。One or more air supplies at different levels within the CFB combustion device Uno is preferable. Staged air supply ensures stoichiometric requirements in the richest beds. Preferably, 70-90% of the required air is provided. The density of this area is The processing amount, combustible materials, etc. may vary slightly depending on the equipment, or even with the same equipment. affected by. Typically, a highly expanded, high-velocity fluidized bed of particles It has an average particle diameter of more than μm. Typically, this highly expanded bed is C It occupies 10-40% of the vertical distance of the FB combustion device.
この高速流動床の上方は、より希薄な相の領域である。Above this high velocity fluidized bed is a region of more dilute phase.
好ましくは、十分量の空気を高速流動膨張床領域のすぐ下流に加えて、COの0 02への完全燃焼に化学量論的に必要とされる量の100〜110%まで存在す る酸素の全体量を増やす。本発明のCO燃焼促進剤の存在下において達成できる 向上したCO燃焼速度により、従来技術においてなされてきたような大過剰の空 気量で操作する必要はない。Preferably, a sufficient amount of air is added immediately downstream of the fast fluidized expanded bed region to reduce the CO It is present up to 100-110% of the amount stoichiometrically required for complete combustion to 02. increase the overall amount of oxygen. can be achieved in the presence of the CO combustion promoter of the present invention. The improved CO burn rate eliminates large excess emptying as done in the prior art. There is no need to operate with enthusiasm.
実施例1(従来技術) 以下の実施例は、文献において報告されている循環流動床ボイラー装置の操作条 件を代表する。フィードが石炭ではなく木質チップである点で装置は少し一般的 ではなく、従って、SOx排出制限に合致させるために硫黄捕捉収着剤は必要で はなかった。固体粒状物質が装置を適当に操作するために必要であり、従って、 熱伝達、適当な床の流動化などのために砂を加えた。2つのCFBボイラーの設 計を報告する:バブコックーウルトラ・パワード(Babcock−Ultra Powered) CFBボイラーおよびエナジー・ファクターズ(Ener gy Factors) CFBボイラー。第1表は、サーキュレイティング・ フリューイダイズド・ベッド・テクノロジー(Circu−1ating Fl uidized Bed Technology)、 n第354頁に報告され た、エフ・ベリン(F、Be1in)、ディー・イー・ジェームズ(D、E。Example 1 (prior art) The following examples describe operating conditions for circulating fluidized bed boiler installations reported in the literature. represent the case. The device is a bit generic in that the feed is wood chips rather than coal Therefore, sulfur scavenging sorbents are not required to meet SOx emission limits. There was no. Solid particulate matter is necessary for proper operation of the device and therefore Sand was added for heat transfer, proper bed fluidization, etc. Installation of two CFB boilers Report the total: Babcock-Ultra Powered Powered) CFB Boiler and Energy Factors (Ener gy Factors) CFB boiler. Table 1 shows the circulating Fluidized Bed Technology (Circu-1ating Fl uidized Bed Technology), n page 354 , F. Belin (F, Be1in), D. E. James (D, E.
J arBes)、ディー・ジェイ・ウォーカー(D、J、 Walker)、 アール・ジエイ・ワーリック(R,J、Warrick)の「ウェイスト・ウッ ド・コンパッション・イン・サーキュレイティング・フリューイダイズド・ベッ ド・ボイラーズ(Waste ’wVood Combustion in C ircu−lating Fluidized Bed Boilers) J による。J arBes), Dee Jay Walker (D, J, Walker), R.J. Warrick's "Waste Wood" Compassion in Circulating Fluidized Bed Waste'wVood Combustion in C ircu-rating Fluidized Bed Boilers) J by.
第1表 バブコック及ウィルコックス(Wilcox) CF B・ボイラーの性能デー タパブコノクーウルトラパワー エナジーファクターズ惠位 数社! 延!! 設計値 試験値tfi負?W (総計) III 27.5 28.3 19. 5 19.6最大蒸気流量(MCR) kg/s 27.6 26.4 20. 7 21.51000 lb/hr 21g、6 209.0 164.0 1 70.8水蒸気圧力 バール 86,2 85,9 87.5 87.2psi g 1250 1245 1270 1265水蒸気温度 ’C5135115 13509’F 955 951 955 949給水温度 ’CI47 15 1 186 196’F 296 303 367 385ガス/空気温度 炉出口ガス ’C857873849823’F 1575 1603 156 0 1514空気加熱器を 出る煙道ガス ’C135128150152″F 275 263 302 305空気加熱器を 出る空気 ’C209203191189’F 408 398 375 37 2熱効率(HUV基準) % 78.8 79.81 81.3 81.28燃 料水分 % 40.4 38.0 30.0 46.4未を焼炭素ロス % 1 .2 .01 1.2 0.09過剰空気 % 16 24 21 191次/ オーバーフrイヤー(overfire)空気分割 % 50150 5015 0 − 60/40 25/75MCRにおける排出 限界 限界 NOx lb/10’Btu O,158,155,1?5 0.110Co lb/10’Btu0.158 .025 .218 0.100実施熊様(本 発明) 本実施例において、パブコツクーウルトラパワー装置の循環保持固体に1 pp mの白金を加えることによる変化について評価している。Table 1 Babcock and Wilcox CF B boiler performance data Tapabukonoku Ultra Power Energy Factors Keiichi several companies! Nobu! ! Design value Test value tfi negative? W (total) III 27.5 28.3 19. 5 19.6 Maximum steam flow rate (MCR) kg/s 27.6 26.4 20. 7 21.51000 lb/hr 21g, 6 209.0 164.0 1 70.8 Steam pressure bar 86.2 85.9 87.5 87.2 psi g 1250 1245 1270 1265 Water vapor temperature 'C5135115 13509'F 955 951 955 949 Water supply temperature 'CI47 15 1 186 196’F 296 303 367 385 Gas/air temperature Furnace outlet gas 'C857873849823'F 1575 1603 156 0 1514 air heater Outgoing flue gas 'C135128150152''F 275 263 302 305 air heater Outgoing air 'C209203191189'F 408 398 375 37 2 Heat efficiency (HUV standard) % 78.8 79.81 81.3 81.28 Fuel Water content % 40.4 38.0 30.0 46.4 Carbon loss after burning % 1 .. 2. 01 1.2 0.09 Excess air % 16 24 21 191st/ Overfire air division % 50150 5015 0 - 60/40 25/75 Emission limit at MCR Limit NOx lb/10’Btu O, 158, 155, 1?5 0.110Co lb/10’Btu0.158. 025. 218 0.100 implementation bear (book invention) In this example, 1 pp The changes caused by adding m of platinum are evaluated.
白金は、2.0〜2.5g/mlまたはそれ以上の粒子密度および500μmの 平均粒子寸法を有するシリカ/アルミナ担体上のptとして加える。これらは、 噴霧乾燥(marumerizing) 、火剤化、油滴などにより形成できる 。アルミナまたはシリカまたはシリカ/アルミナが好ましい。促進剤は、従来の FCC触媒で使用されているものと同様であるが、FCC装置で使用される触媒 より幾らか大きく、少し重い。促進剤は0.1重量%の白金を含み、CFB内の 循環保持量に対して1重量%の添加剤を添加すると、1 ppm白金となる。Platinum has a particle density of 2.0-2.5 g/ml or more and a particle density of 500 μm. Add as pt on a silica/alumina support with average particle size. these are, Can be formed by spray drying (marumerizing), explosive formation, oil droplets, etc. . Alumina or silica or silica/alumina are preferred. The accelerator is a conventional Catalysts similar to those used in FCC catalysts, but used in FCC equipment It's a little bigger and a little heavier. The accelerator contains 0.1% by weight of platinum in the CFB. Addition of 1% by weight of additive to the amount retained in circulation results in 1 ppm platinum.
他について第1表に記載した装置の操作を保持した場合に生じる変化は、CO排 出が大きく減少することである。Other changes that occur when operating the equipment listed in Table 1 are This means that the output will decrease significantly.
好ましくは過剰空気を減らし、また/あるいは燃料添加割合を装置の熱交換能力 の限界まで増やす。Preferably reduce excess air and/or adjust the fuel addition rate to the heat exchange capacity of the device. increase to the limit.
新しい装置を設計するにあたって、燃焼領域、サイクロン、および空気送風機( ブロアー)は、本発明によって許容されている空気量が減少するので、小さく設 計して製作する必要がある。In designing new equipment, combustion areas, cyclones, and air blowers ( (blowers) should be small because the amount of air allowed by the invention is reduced. It needs to be measured and manufactured.
CFBにおける設計空塔ガス速度の少なくとも80%〜120%の終末速度を有 するco燃焼促進剤を使用することが好ましい。迅速沈降C○燃焼促進剤はCF Hにおいて循環を制限するだけであり、装置が保持している循環粒子の濃度より 、CFHにおいては見かけ上大きい濃度を提供する。having a terminal velocity of at least 80% to 120% of the design superficial gas velocity in the CFB; Preferably, a co combustion promoter is used. Rapid settling C○ Combustion accelerator is CF H only limits circulation and the concentration of circulating particles that the device retains , provides an apparently large concentration in CFH.
迅速沈降co燃焼促進剤は、CFBサイクロンにほとんど行かず、サイクロンに おいて本質的に100%の割合で回収される。Fast-settling co combustion accelerators rarely go to the CFB cyclone and essentially 100% recovery.
促進剤の担体は、大きく強いものであるが、CFB装置において非常に長い寿命 を有する。促進剤が高速流動床燃焼領域の底部にある局所的に熱い領域を通過す る場合、促進剤はこの領域の上方で懸濁したままであるのでCO燃焼による劣化 はほとんどない。Although the accelerator carrier is large and strong, it has a very long life in CFB equipment. has. As the promoter passes through a locally hot region at the bottom of the high velocity fluidized bed combustion zone, If the accelerator remains suspended above this region, degradation due to CO combustion will occur. There are almost no
FIG 2 チ補vl床デシ′先兼菫か鴨のNOx i詐欣太1111°゛ス0z171関数 Lレマ/)NOJ肚肛(部分りFIG、3 宝静道査報告 1mjllll11゜+ml A*ILll+、。−h−pcTzus 901 00862国際調査報告FIG 2 Supplementary vl floor desi' first cum violet or duck NOx i fraud fat 1111°゛s0z171 function L Rema/) NOJ Anus (partial FIG, 3) Baojing road inspector report 1mjllll11゜+ml A*ILll+,. -h-pcTzus 901 00862 International Search Report
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1990/000862 WO1991012465A1 (en) | 1988-11-14 | 1990-02-14 | Circulating fluid bed combustion with co combustion promoter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05504189A true JPH05504189A (en) | 1993-07-01 |
Family
ID=22220688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP90503790A Pending JPH05504189A (en) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | Circulating fluidized bed combustion using CO combustion promoter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05504189A (en) |
FI (1) | FI923642A0 (en) |
-
1990
- 1990-02-14 JP JP90503790A patent/JPH05504189A/en active Pending
-
1992
- 1992-08-14 FI FI923642A patent/FI923642A0/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI923642L (en) | 1992-08-14 |
FI923642A0 (en) | 1992-08-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0631293Y2 (en) | Fluidized bed reactor | |
US5154732A (en) | Apparatus for gasifying or combusting solid carbonaceous | |
EP0193205A2 (en) | Circulating fluid bed combustion of sulfur-containing fuels | |
US5213587A (en) | Refining of raw gas | |
JPH02290406A (en) | Apparatus for gasification or combustion of solid carbonaceous materials in circulating fluidized bed reactors | |
US5055029A (en) | Reducing NOx emissions from a circulating fluid bed combustor | |
US4927348A (en) | Circulating fluid bed combustion with CO combustion promoter and reduced combustion air | |
JP4138032B2 (en) | Carbonaceous material gasification method | |
CN103946633A (en) | Chemical looping combustion method with removal of ash and fines in the reduction area, and a facility using such a method | |
JPS6048119A (en) | Separation of contamination substance from waste gas | |
US20060130401A1 (en) | Method of co-producing activated carbon in a circulating fluidized bed gasification process | |
JP2573681B2 (en) | Purification of raw material gas | |
CN1523266A (en) | Process and apparatus for erasing fly ash containing dioxin of refuse burning boiler by incineration | |
EP0294024B1 (en) | Process for removing nitrous oxides from a gas | |
US4470254A (en) | Process and apparatus for coal combustion | |
US5163374A (en) | Combustion process | |
EP0515361B1 (en) | Circulating fluid bed combustion with co combustion promoter | |
JPH05504189A (en) | Circulating fluidized bed combustion using CO combustion promoter | |
US4926766A (en) | Circulating fluid bed combustion with circulating co combustion promoter | |
WO1991012464A1 (en) | Circulating fluid bed combustion with circulating co combustion promoter | |
WO1991012465A1 (en) | Circulating fluid bed combustion with co combustion promoter | |
JPS6229886A (en) | Fluidized-bed reaction furnace and operating method thereof | |
JP2005121342A (en) | Operation method of circulating fluidized bed furnace | |
Tame | Energy recovery from waste by use of fluidised-bed technology | |
WO2021198358A1 (en) | Reactor and method for conversion of a carbonaceous material |