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流動床燃焼技術の秘密：なぜ石炭がより効率的に燃焼するのか？
流動床燃焼（FBC）技術は、優れた燃焼効率と環境性能により石炭の利用効率が向上するため、エネルギー市場で徐々に注目を集めています。従来の燃焼技術と比較して、流動床燃焼は、さまざまな規模での電力生産において優れた一貫性と安定性を示します。
流動床燃焼では、燃料粒子は、灰や砂、石灰石などの他の粒子状物質で構成された高温のガス泡の層に浮遊します。
このような効率的な燃焼の理由は、主に流動床内での急速な混合とガスと固体の密接な接触によるもので、これにより急速な熱伝達と化学反応が保証されます。流動床燃焼システムは、ほとんどの種類の石炭、石炭廃棄物、木質バイオマスなど、さまざまな低品位の固体燃料を効率的に燃焼できるため、粉砕などの燃料の高価な前処理が不要になります。
さらに、流動床燃焼ユニットは通常、従来のボイラーよりも小型であるため、コストと柔軟性の面で大きな利点があります。
流動床燃焼では、床材として石灰岩を使用することで、二酸化硫黄（SOx）の排出を効果的に削減できます。燃焼プロセス中に石灰岩が硫酸塩と結合し、熱交換の効率が向上します。予熱された残留物が水道管と直接接触して加熱されると、熱伝導プロセスによって熱がさらに集中し、全体的な効率がさらに向上します。同時に、流動床燃焼はより低い温度（約 800 °C）で作動するため、生成される窒素酸化物（NOx）の量も大幅に削減されます。しかし、低温燃焼は PAH の排出量の増加にもつながる可能性があります。
流動床燃焼の利点流動床燃焼技術は、主に 2 つの理由からエネルギー業界で急速に成長しています。一方で、燃料選択の自由度が高まり、他の技術では燃焼しにくい燃料の使用が可能になるだけでなく、燃焼効率も向上します。一方、この技術は燃焼過程における窒素酸化物の排出を効果的に削減することができ、また石灰石を添加することで硫黄も容易に除去することができます。
流動床燃焼の開発は、外部の排出制御装置に頼らずに汚染物質の排出を制御する必要性から生まれました。
流動床燃焼技術の導入は、石炭の燃焼効率の向上に役立つだけでなく、環境保護にも一定の積極的な役割を果たします。これはエネルギープラントに解決策を提供することができます。環境基準がますます厳しくなるにつれて、流動床燃焼は将来的に重要な選択肢となるはずです。
流動床燃焼の種類
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 つの主なタイプに分けられ、さらにバブリング流動床 (BFB) や循環流動床 (CFB) などのサブタイプもあります。これらのシステムにはそれぞれ独自の特性があり、さまざまな動作環境に適しています。
大気圧流動床燃焼
石灰岩またはドロマイトは、大気圧流動床での石炭燃焼によって放出される硫黄を捕捉するために使用されます。空気ノズルが燃料と焦げた石炭の混合物を浮遊させ、赤熱した粒子の流体のような流れを作り出します。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 1 世代の PFBC システムでも、混合物を浮遊させるために吸着剤と空気ノズルが使用されていましたが、高圧で動作し、ガスタービンの駆動に不可欠な高圧の空気流を生み出していました。このようにして、流動床で生成された蒸気を蒸気タービンの駆動に使用でき、全体的なサイクル効率が向上します。
APFBC などの高度な PFBC システムでは、ガスタービンの入口温度をさらに高めて、全体的なサイクル効率を高めます。
この技術のさらなる発展のために、多くの業界の専門家が、環境基準と経済的利益のバランスをとる方法について多くの洞察を提示してきました。科学技術の継続的な進歩により、将来の流動床燃焼技術は世界のエネルギー市場にどのような影響を与えるのでしょうか?
