成果報告書詳細
管理番号20150000000744
タイトル平成22年度‐平成25年度成果報告書 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業 (実用化技術開発) バイオマス専用粉砕方式による既設微粉炭焚きボイラでの混焼技術の実用化開発
公開日2015/11/25
報告書年度2010 - 2013
委託先名バブコック日立株式会社
プロジェクト番号P10010
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成22年度‐平成25年度成果報告書 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業(実用化技術開発) 「バイオマス専用粉砕方式による既設微粉炭焚きボイラでの混焼技術の実用化開発」

既設の石炭焚き火力発電所において,石炭用のミルとバーナの一部をバイオマス専用(共用)に改造することで低い改造コストと高い混焼率(目標25cal%)を両立する実用化技術を開発した。本ボイラ・排煙処理設備を構成するミル,バーナ,燃焼システム,排ガス処理システム,およびボイラシステムについて各々検討を行ない以下の成果を得た。
これらによりシステムとして混焼率25cal%が成立することを確認した。
(1)ミル:ペレット専用粉砕に関しては,ボイラ混焼率25cal%(ミル2台)の運用が可能であること,混合粉砕に関しては,林地残材(チップ)ではミル混砕率3cal%,ペレットでは同6.25cal%(ボイラ混焼率5cal%相当)の運用が可能であることをパイロットミルを用いた試験結果を基に確認した。また,バンカの粉層シール性に関しては,シールエア供給によりシール可能であること,排ガス循環に伴うSO3による腐食に関しては,濃度が低く問題無いことを確認した。
(2)バーナ:一次空気系統の安全性確保のための排ガス混合に関して,混合ガスの酸素濃度設定として爆発下限濃度に加え爆発強度Kstを石炭並みとする手法を提案した。シングルバーナ燃焼試験設備を用いてバイオマス専焼試験を行い,少なくとも後者の濃度で安定燃焼が可能であり排ガス組成および灰中未燃分に問題が無いことを確認した。
(3)燃焼システム:バイオマス専焼バーナにおける前記酸素濃度設定を爆発下限濃度としてマルチバーナ燃焼試験設備を用いて試験を行った。混焼率25cal%にて燃焼性能および環境性能の問題が無いことを確認した。
(4)排ガス処理システム:燃焼・排煙処理一貫研究設備を用いて混焼率25cal%の試験を行った。石炭専焼と比べ,脱硝・脱硫性能への影響は無いこと,GGH熱交換器への灰付着速度は低減すること,電気集塵機の集塵効率は同等か向上することから,システムとして問題無いことを確認した。
(5)ボイラシステム:粉砕,燃焼,排ガス処理システムの試験結果に基づき混焼率25cal%の燃料,空気,排ガス,排ガス循環の検討を行った。エアヒータ出口温度上昇,排ガス量増加,排ガス循環量と同必要圧,ガス性状変化の程度を確認し,システム成立の見通しを得た。
英文要約Title: Biomass Energy Technology Research and Development Strategic Future Generation Technology Development Project of Biomass Energy Utilization (Technology Development for Practical Application) Technology Development for Practical Application of Co-combustion of Biomass in Existing Coal Fired Boilers by means of Biomass Pulverizing Using Dedicated Mills for Biomass (FY2010-FY2013) Final Report

We developed system technologies for practical use to achieve biomass co-combustion 25cal% at low costs of retrofits by converting part of existing mills and burners to those of biomass-dedicated types with a compatible function for coal for existing coal fired power stations. We conducted studies on mills, burners, combustion system, AQCS (Air Quality Control System) and boiler system. And, we achieved the following results, by which we confirmed co-combustion 25cal% came into existence.
(1)Mill: We conducted tests by a pilot-scale mill, and confirmed that we could achieve 25cal%/boiler using 2 of total 6 mills by dedicated biomass grinding, and that we could achieve 3cal%/mill for use of chips which were remainder materials in forest lands, or we could achieve 6.25cal%/mill equivalent to 5cal%/boiler for use of pellet using remaining 4 mills by biomass co-grinding. Furthermore, we confirmed that regarding ability of sealing between a mill and atmosphere by pellet layer at a bunker, we could seal by supplying sealing air, and that regarding corrosion by SO3 coming from recirculation flue gas, there were no problems because of low SO3.
(2)Burner: As a method of flu gas mixing to keep safety at primary air system, we proposed O2(vol%) with which an explosion intensity parameter Kst was equal to that of coal as an alternate solution of primary air operation with existing lower explosible O2(vol%). We conducted combustion tests by a pilot-scale single burner facility, and confirmed that stable combustion was possible and that there were no problems in flu gas properties and unburned carbon in ash at least in the case of O2(vol%) with which an explosion intensity parameter Kst was equal to that of coal.
(3)Combustion system: We conducted biomass co-combustion test by a large-scale combustion facility with multiple burners with lower explosible O2(vol%), and confirmed that there were no problems in combustion performance and environmental profile at co-combustion of biomass 25cal%.
(4)AQCS: We conducted tests at co-combustion 25cal% by a test facility combining a combustion system with an AQCS, i.e., a furnace, DeNOx, GGH(Gas-Gas Heater), EP(Electrostatic Precipitator) and DeSOx. The test results showed that there was no influence to performance of DeNOx and DeSOx, and that ash deposition rates to a GGH were reduced, and that dust collection efficiencies in EP were equal to or higher than those of coal combustion. We confirmed that there were no problems as a system.
(5)Boiler system: We investigated balance evaluations of fuel, air, flue gas and flue gas recirculation at co-combustion 25cal% based on test results of (1)to(4). We approximately confirmed increases of air heater outlet gas temperatures and flue gas flow, flow and required pressure of flue gas recirculation, and change of flue gas properties, and had a clear view of formulation of the new system from the above results.
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