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流動床燃焼の優れた利点：この技術が従来のボイラーの限界を打ち破ることができる理由
流動床燃焼（FBC）は、固体燃料の燃焼用に特別に設計された独自の燃焼技術です。この技術の基本的な動作原理は、燃料粒子が灰と砂や石灰石などの粒状物質の熱い泡立つ流動床に浮遊し、散布された空気が燃焼に必要な酸素を供給するというものです。ガスと固体の急速かつ緊密な混合により、ベッド内での急速な熱伝達と化学反応が促進されます。
流動床燃焼技術は、高価な燃料準備を必要とせずに、さまざまな種類の石炭、石炭廃棄物、木質バイオマスなど、幅広い低品位の固形燃料を効率的に燃焼させます。
従来のボイラーと比較すると、FBC 施設は同じ熱負荷を燃焼しながらも占有スペースが少なくて済むため、コストと柔軟性の面で大きな利点があります。さらに、FBC は燃焼プロセス中に石灰石を使用して硫黄を沈殿させることで二酸化硫黄 (SOx) の排出量を大幅に削減します。この技術革新により、熱エネルギー伝達の効率が向上するだけでなく、窒素酸化物 (NOx) の発生も削減されます。
流動床燃焼の利点FBCが急速に成長した主な理由は2つあります。1つ目は、この技術は燃料選択の自由度が高く、他の技術では燃焼しにくい燃料を使用できることです。2つ目は、FBCは燃焼プロセス中に窒素酸化物を効果的に削減できることです。 . 排出物が少なく、石灰石を使用することで硫黄が簡単に除去されます。
流動床燃焼技術は、汚染物質の排出を削減するだけでなく、燃焼プロセス中の固体堆積および溶融の問題も低く抑えます。
流動床燃焼技術の動作温度は750℃～900℃で、他の従来の技術の動作温度（850℃など）よりもはるかに低いため、窒素酸化物の発生を効果的に抑制します。同時に、FBC の熱交換効率は従来の燃焼プロセスの 10 倍に向上し、より環境に優しくなるため、燃焼効率が大幅に向上します。
さまざまなタイプの流動床燃焼システム
流動床燃焼システムは、大気圧システム（FBC）と加圧システム（PFBC）の2つのカテゴリに大別できます。これら 2 種類のシステムは、さらにバブリング流動床 (BFB) と循環流動床 (CFB) に分けられます。
大気圧流動床燃焼
大気圧流動床では、石炭の燃焼によって放出される硫黄を捕捉するために石灰岩またはドロマイトを使用します。燃焼プロセス中、空気ジェットが燃焼中の石炭と酸化剤の混合物を浮遊させ、液体のように流れる高温粒子の懸濁液を生成します。これらのボイラーは大気圧で作動します。
加圧流動床燃焼
第一世代の加圧流動床燃焼システムでも、混合物を懸濁するために酸化剤と空気の注入が使用されていましたが、より高い圧力で動作し、ガスタービンを駆動できる高圧ガス流を生成しました。
加圧流動床技術の段階的な進化により効率が向上し、ガスと蒸気を組み合わせて最適なエネルギー利用を実現できるようになりました。
課題と今後の展望
流動床燃焼技術には多くの利点がある一方で、ボイラーの内部管の侵食や、空気入口の閉塞による温度の不均一など、いくつかの課題も抱えています。さらに、システムによっては起動に長い時間がかかり、場合によっては最大 48 時間かかることもあります。
しかし、技術の進歩と環境要件の高まりにより、流動床燃焼は今も進化を続けており、排出量の削減、効率の向上、既存の運用上の問題の解決に努めています。
多くの新技術と同様に、流動床燃焼は将来のエネルギー生産において競争力を維持し続けるのでしょうか?
