マッハの貴公子 C1Runner の熱~い日記でつ(¬_,¬)b フフフ・・・

マッハの貴公子 天才タケスィが熱~く語るでつ( ̄ω ̄)ムフ~

バイオマス焚きボイラ技術

2018-01-13 07:10:29 | 理系オタク
地球温暖化対策を推進する観点から再生可能エネルギーの導入拡大は重要であり,火力発 電所における再生可能エネルギーとしてバイオマスエネルギーの利用が拡大されてきたでつ。
さら に,2012 年7月から再生可能エネルギーの固定価格買取制度(FIT:Feed-in Tariffs)が開始さ れ,バイオマス発電設備導入や石炭火力での木質バイオマス混焼が促進。

使用するバイオマス燃料や火力発電所のニーズに応じたバイオマス焚きボイラ技術を述べるでつ。

地球温暖化対策を推進する観点から 2012 年7月1日から再生可能エネルギーの固定価格買 取制度(FIT)が開始され,2016 年3月には総合資源エネルギー調査会の火力発電に
係わる判断基準ワーキンググループより省エネ法の改正案が提言されているでつ。

発電効率は発電設備への 投入エネルギーと発電で得られる電力エネルギー量との比率となることから,再生可能エネルギ ーであるバイオマス燃料を投入エネルギーとして
利用することで発電効率の向上が可能 (図1)。





ということで、火力発電所におけるバイオマスエネルギーの利用は地球温暖化対策および発 電効率向上の観点から有効であり,バイオマス専用発電設備導入や石炭焚きコンベンショナルボイラでの
木質バイオマス混焼が促進されているでつ。

バイオマス焚きボイラは,様々な発電容量やバイオマス燃料種類(木質チッ プ,ペレットなど)に対応可能であり,その中で流動床ボイラやコンベンショナルボイラをベースとした
バイオマス混焼技術に関する取組み状況およびその概要について説明するでつ。

バイオマス燃料の特徴は、 一般的なバイオマス燃料の例を図2に示すでつ。




バイオマス燃料は石炭等の従来燃料に比べて一 般に発熱量が低いという特徴があって,性状の変動幅も大きいでつ。
またペレット燃料以外のバイオマス 燃料は含有水分が多いでつ。

燃料シュートから直接火炉に投入し火炉内流動床で燃焼させる燃焼方式を用いた流動床ボイ ラは,建築廃材やチップのような多様な燃料の使用に適しているでつ。

一方,バイオマス燃料のうち, バイオマスペレット燃料はハンドリングが比較的容易であり,従来の石炭焚きボイラと同様に粉砕 装置(ミル)で粉砕しバーナで燃焼するコンベンショナルボイラの燃料として
使用する場合でも,各機器をわずかな変更で対応することが可能。

表1にバイオマスペレット燃料の性状例とその 特徴を示すでつ。




流動床燃焼は大きな熱容量を持つ流動材(燃料,砂)により高水分含有燃料や難燃性の燃料を安定して燃焼させることができるため,木質,建築廃材などの木質バイオマス系から廃タイヤなどの
産業廃棄物系まで幅広く多様な燃料が利用できるでつ。

また,1000℃以下の低い温度で燃焼さ せることができるので,サーマル NOx 発生が抑制され環境負荷の低い運転が可能。
燃料を地産地消とする場合には,その集荷性や輸送性の点から発電設備は小規模とすること が好ましい。

流動床ボイラのボイラ型式としては図3に示すように,気泡型流動床ボイラ,循環流 動層ボイラがあり,発電容量が数 MW~50MW までの 80缶以上の豊富な実績があることから,
燃料種や発電機出力に応じて最適な型式を選定することが可能(表2, 図4)。



気泡型流動床ボイラ(BFB ボイラ) BFB ボイラは,高温で流動する流動材の中に燃料を投入することで,粉砕処理が困難な燃 料や難燃性の燃料でも効率的に燃焼させることができるでつ。

燃料中の異物に応じた炉底から の流動材抜出しを可能にする炉底形状と空気ノズル形状とすることで,燃料とともに持ち込 まれる異物を安定して系外へ排出し,流動床内部での堆積に伴う流動不良を防止。

循環流動層ボイラ(CFB ボイラ) CFB ボイラは BFB ボイラよりも火炉(コンバスタ)内の空塔速度※1 を上げることで,粒子・ガス の混合を活発化し燃焼反応を向上させるでつ。

また,火炉出口にサイクロンを設置し,火炉から 飛び出す流動材をサイクロンで捕集し,再び火炉へ循環させ燃焼効率を向上させるでつ。
CFB ボイラは BFB ボイラと同様に多様な燃料への適合性が優れており,かつ高い燃焼効率を有 するボイラ。

装置内部のガス流動状態について内部に充填物が入っていない“空塔”であるとして計算する速度 になるでつ。

コンベンショナルボイラはバーナ燃焼方式であり,多様なバイオマス燃料への適合性としては流動床燃焼方式に比べて限られたものとなるでつが,蒸気サイクル効率向上に必要な高温高圧蒸気条件に
対応した高効率石炭焚きプラントでバイオマスペレットを利用することで,バイオマスを利 用した高効率発電が可能。

石炭焚きボイラでバイオマスペレットを利用する技術には,バイ オマスペレットを石炭とともにミルに投入することにより微粉炭と粉砕されたバイオマスが混ざった状態で石炭バーナより火炉内へ
投入される方法(混合粉砕方式)と,バイオマスペレット専用のミルと専用バーナを用いて火炉内へ投入される方法(専用粉砕方式)があるでつ。

混合粉砕方式では,従来の微粉炭機を流用できることから改造が少ないというメリットがあるでつが,バイオマスペレットによるミル粉砕能力の制限から通常混焼率は入熱比3~5%が上限となるでつ。
これに対して,専用粉砕方式ではバイオマスペレット混焼比率を高くすることが可能。

専用粉砕方式では,バイオマスペレット用の燃焼設備を最適化することで,従来の石炭焚きボイラ設備から大幅な機器の変更を行わず,バイオマスペレットの混焼比をより高くすることが可能。

このバイオマスペレット用の燃焼設備としては石炭焚きで多数の運転実績がある竪型ミルと着火安定性に優れる低 NOx バーナを使用することで,高い信頼性を得ることができるでつ。
バイオマスペレット燃焼に使用する低NOxバーナは,試験炉にてバイオマスペレット専焼で の安定した燃焼を確認。
その状況を図5に示すでつ。





また,バイオマスペレットは揮発成分が石炭と比較して多いこと,燃料中水分が石炭と比較し て少ないことからその自然着火エネルギーは石炭に比べて非常に小さいでつ。

このため,専用粉砕 方式では自然発火などに対する十分な配慮が必要。
コンベンショナルボイラでのバイオマスペレット混焼適用例 専用粉砕方式を適用したバイオマス混焼ボイラの概要を図6に示すでつ。




石炭焚きボイラへ専用粉砕方式によるバイオマスペレット混焼を適用する場合には,必要な バイオマス混焼率に適したバイオマスペレット専用粉砕用のミル台数を選定する必要があるでつ。
図7はミル4台のうち2台をバイオマス専用ミルとした例であり,この場合にはバイオマス混焼比 率 50%までの混焼が可能。




既設の石炭焚きボイラからバイオマスペレット混焼への改造を行う場合には,既設の一次通 風系統の設備容量を確認した上で,混焼比率のニーズに応じて改造が必要な燃焼設備台数を
選定することとなるでつ。

地球温暖化対策および効率向上の観点から火力発電所におけるバイオマス燃料の利用は有 効な手段の一つになるでつ。
火力発電に使用されるバイオマス燃料の種類は多様であり,燃料に応じ た最適なボイラ設備でのバイオマス利用が,安定した電力供給と高い効率での運転のために重要。
バイオマス焚きボイラ技術を活用して,地球環境と調和する発電技術を提供するでつ。

バイオマス技術もこりから効率を上げていくのも必須でつなぁ~

まだまだ手探りなとこもあるけど、こりからの技術でつなぁ~
この記事についてブログを書く
  • Twitterでシェアする
  • Facebookでシェアする
  • はてなブックマークに追加する
  • LINEでシェアする
« 知能を持ったスピーカーでつ... | トップ | トヨタの新型カローラフィー... »
最新の画像もっと見る

理系オタク」カテゴリの最新記事