改良型3段燃焼法(ITS)による気泡流動層石炭燃焼装置からのN_2OとNO_X発生量の同時低減 -最適操作条件と反応シミュレーション- Simultaneous Abatement of N_2O and NO_X Emissions in Bubbling Fluidized-Bed Coal Combustion with an Improved Three-Stage Combustion (ITS) Operation -Optimization of Operating Conditions and Simulation of Reactions-

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抄録

気泡流動層石炭燃焼装置からのNO<SUB>x</SUB>とN<SUB>2</SUB>O発生量の同時低減に対して, 燃焼用空気を3段階に分割し二次空気と一緒に付加燃料を供給する改良型3段燃焼法 (ITS) は最も有効な方法である.本研究ではITSの最適操作条件に関して, 実験的に検討するとともに素反応モデルを利用した一次元反応解析を行った.実験には直径0.16mのベンチスケール装置を用いた.<BR>ITSの効果を最大限に発揮するには, フリーボード部の最高温度に加えて一次燃焼域と二次燃焼域における空気の分配比の制御が重要であり, 一次燃料 (石炭) 燃焼のための全空気量に対する一次空気の割合は 0.8~0.85, 二次空気の付加燃料に対する量論空気比は0.7程度が最適であった.この条件での単段燃焼条件に対するN<SUB>2</SUB>Oの低減率は, フリーボード部の最高温度が925℃で約90%になり, 同時にNO<SUB>x</SUB>も約60%低減された.解析結果から, N<SUB>2</SUB>OおよびNO<SUB>x</SUB>の低減には高温還元雰囲気のフリーボード部での熱分解を含めた気相反応が, さらにNO<SUB>x</SUB>低減には, チャーとの気固反応およびチャーを触媒とした気固触媒反応も寄与していることが明らかになった.

A new combustion method, an Improved Three-Stage Combustion (ITS) system, has already been proposed for simultaneous control of NO<SUB>x</SUB> and N<SUB>2</SUB>O emissions in bubbling fluidized-bed coal combustion. This research aims to clarify optimum operating conditions experimentally and to simulate the reactions by a simple model based on one-dimensional gas flow.<BR>It has confirmed from experimental work using a bench-scale combustor that two important factors are existant in ITS operation, in addition to the maximum temperature in the freeboard of bubbling bed. The optimum value of the ratio of primary air to total air for coal (main fuel) combustion and that of the stoichiometric ratio of secondary air to secondary (additional) fuel were, respectively, 0.80.85 and approximately 0.7. If we maintain the above values and a maximum freeboard temperature of 925°C in ITS operations, it becomes possible to reduce N<SUB>2</SUB>O emission by 1/10 and NO<SUB>x</SUB> emission by 2/5 in comparison with those emission levels in single-stage combustion. Modeling work has also confirmed that, in ITS operations, the N<SUB>2</SUB>O and NO<SUB>x</SUB> reduction in the freeboard is brought about by gas-phase reactions under areducing atmosphere and high temperature, in addition to gas-solid and heterogeneous catalytic reactions for NO<SUB>x</SUB>, reduction on the surface of char particles.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 23(3), 413-420, 1997-05-10 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  10件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002767566
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    4217359
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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