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公開番号2024134224
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023044423
出願日2023-03-20
発明の名称燃焼システム、及び燃焼方法
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類F23C 10/00 20060101AFI20240926BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】燃焼炉内で流動層を形成する流動媒体においてアグロメレーションによる流動不良を抑える。
【解決手段】炉内で流動媒体により流動層を形成し、アルカリ金属を含む燃料を流動層で燃焼する燃焼炉を用いる燃焼システムであって、アルカリ金属を含む第1燃料を貯留する第1貯留部と、第1燃料よりアルカリ金属の含有量が少ない第2燃料を貯留する第2貯留部と、第1貯留部から供給される第1燃料と第2貯留部から供給される第2燃料とを混合した混合燃料を燃焼炉へ供給する燃料供給部と、第1燃料の灰中のアルカリ金属の濃度と、第2燃料の灰中のアルカリ金属の濃度とに基づいて、混合燃料の灰中におけるアルカリ金属の濃度が予め定められた濃度となるように、第1貯留部から燃料供給部へ供給する第1燃料の量と、第2貯留部から燃料供給部へ供給する第2燃料の量とを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炉内で流動媒体により流動層を形成し、アルカリ金属を含む燃料を前記流動層で燃焼する燃焼炉を用いる燃焼システムであって、
アルカリ金属を含む第１燃料を貯留する第１貯留部と、
前記第１燃料よりアルカリ金属の含有量が少ない第２燃料を貯留する第２貯留部と、
前記第１貯留部から供給される第１燃料と前記第２貯留部から供給される第２燃料とを混合した混合燃料を前記燃焼炉へ供給する燃料供給部と、
前記第１燃料の灰中のアルカリ金属の濃度と、前記第２燃料の灰中のアルカリ金属の濃度とに基づいて、前記混合燃料の灰中におけるアルカリ金属の濃度が予め定められた濃度となるように、前記第１貯留部から前記燃料供給部へ供給する前記第１燃料の量と、前記第２貯留部から前記燃料供給部へ供給する前記第２燃料の量とを制御する制御部と、
を備える燃焼システム。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
前記燃焼炉へ供給する前記混合燃料の量を前記燃焼炉へ供給する前記流動媒体の量に応じて制御する
請求項１に記載の燃焼システム。
【請求項３】
炉内で流動媒体により流動層を形成し、アルカリ金属を含む燃料を前記流動層で燃焼する燃焼炉を用いる燃焼方法において、
アルカリ金属を含む第１燃料を第１貯留部で貯留し、
前記第１燃料よりアルカリ金属の含有量が少ない第２燃料を第２貯留部で貯留し、
前記第１貯留部から供給される第１燃料と前記第２貯留部から供給される第２燃料とを燃料供給部で混合し、
前記第１燃料と前記第２燃料とを混合した混合燃料を前記燃料供給部から前記燃焼炉へ供給し、
前記第１燃料の灰中のアルカリ金属の濃度と、前記第２燃料の灰中のアルカリ金属の濃度とに基づいて、前記混合燃料の灰中におけるアルカリ金属の濃度が予め定められた濃度となるように、前記第１貯留部から前記燃料供給部へ供給する前記第１燃料の量と、前記第２貯留部から前記燃料供給部へ供給する前記第２燃料の量とを制御する
燃焼方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼システム、及び燃焼方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
バイオマスを燃料として発電を行なう方法として流動層炉を用いた方法がある。流動層炉は、吹き上がる流動化空気によって高温の流動媒体を流動させた流動層を形成し、炉内に供給された燃料を流動層の中で燃焼するものである。燃料となるバイオマスとしては、例えば、パーム椰子空果房（ＥＦＢ：ＥｍｐｔｙＦｒｕｉｔＢｕｎｃｈ）のように植物由来で安価なバイオマスが注目されているが、パーム椰子空果房を流動層炉で燃焼させて発電を行なう際には、以下のような問題が生じる。
【０００３】
パーム椰子空果房には、アルカリ金属であるカリウムが多く含まれている。流動層炉の流動媒体としては珪砂が用いられるが、流動層炉内でパーム椰子空果房から放出されたガス状のカリウムと珪砂粒子の酸化ケイ素が反応し、珪砂粒子の表面にＳｉＯ
２
－Ｋ
２
Ｏ化合物が生成される。このＳｉＯ
２
－Ｋ
２
Ｏ化合物の溶融温度は、流動層炉内の温度より低いため、溶融して珪砂粒子の表面に粘着層が形成される。この粘着層が形成されると、数粒の珪砂粒子同士が融着し、珪砂の凝集と塊化（アグロメレーション）が生じると珪砂が流動しなくなり、流動層炉の正常な運転が妨げられることとなる。そこで、このような問題を解決する発明として、例えば特許文献１、２に開示された発明がある。
【０００４】
特許文献１に開示された発明は、流動媒体が粒子状鉱物及び／又は粒子状スラグからなり、石英の含有量を１４質量％以下としている。流動媒体が含有する石英の量が１４質量％以下であるため、流動媒体中の石英と燃料中のアルカリ金属成分とが反応して粒子表面に粘着層が形成されても流動媒体の凝集や塊化が生じない又は生じても僅かであり、流動層は良好な流動を維持することができる。
【０００５】
特許文献２に開示された発明は、流動層炉内部における流動化ガス速度を４ｍ／ｓの近傍になるように制御しながら流動層炉の出口近傍における流動媒体の吹き上げ状況をレーザ監視装置にて検知し、吹き上げ状態に応じた焼却用空気量を燃焼用空気の供給側にフィードバックしている。流動層炉内の流動化ガス速度を４ｍ／ｓ程度まで増大させることにより、流動媒体中の限界塩蓄積量を増大させることができ、これによって流動層での流動不良を起こすことなく処理可能な廃棄物の量を増加させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１０６２４４号公報
特許第３２９４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された発明では、流動媒体としてガーネット、イルメナイト、かんらん石、フェロニッケルスラグ等が挙げられている。しかしながら、特許文献１の表２に記載されているように、これらは安価で汎用的な珪砂より価格が高く、流動媒体の入れ替えにコストが掛かる。特許文献２の発明では、流動媒体中の限界塩蓄積量を増大させることができるものの、アグロメレーションはアルカリ金属のわずかな変化で発生してしまう。
【０００８】
バイオマスは、種類やロットによってアルカリ金属の含有量が異なるため、流動層炉に投入するバイオマスの種類やロットを変更したことによりバイオマスから放出されるアルカリ金属の含有量が変動すると、急激にアグロメレーションが発生して流動不良に至る虞がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃焼炉内で流動層を形成する流動媒体においてアグロメレーションによる流動不良を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面に係る燃焼システムは、炉内で流動媒体により流動層を形成し、アルカリ金属を含む燃料を前記流動層で燃焼する燃焼炉を用いる燃焼システムであって、アルカリ金属を含む第１燃料を貯留する第１貯留部と、前記第１燃料よりアルカリ金属の含有量が少ない第２燃料を貯留する第２貯留部と、前記第１貯留部から供給される第１燃料と前記第２貯留部から供給される第２燃料とを混合した混合燃料を前記燃焼炉へ供給する燃料供給部と、前記第１燃料の灰中のアルカリ金属の濃度と、前記第２燃料の灰中のアルカリ金属の濃度とに基づいて、前記混合燃料の灰中におけるアルカリ金属の濃度が予め定められた濃度となるように、前記第１貯留部から前記燃料供給部へ供給する前記第１燃料の量と、前記第２貯留部から前記燃料供給部へ供給する前記第２燃料の量とを制御する制御部と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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