【理系オタク1】

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑧

インバータ化等による消費電力削減効果を図4に示す。押込送風機は,従来の回転数を一定 としたダンパ開度制御からダンパ開度を一定(全開)とした回転数制御,誘引通風機は,ダンパ開 度及び回転数併用制御から回転数制御のみに変更したことで,押込送風機は 70%,誘引通風 機は 37%の消費電力削減効果を確認した。押込送風機については,二次送風機の新設に伴 い,二次空気量分の負荷が削減された点も削減に寄与したものと考えられるでつ

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑦

SAH・SGH 使用蒸気量削減効果を図3に示すでつ。

工事前と比較して,SAH は 46%,SGH は 62% の使用蒸気量削減効果を確認。

低空気比燃焼による燃焼空気量及び排ガス量削減効果の 他,SAH については,二次送風機の新設に伴い,従来の二次空気予熱分の削減,SGH につい ては,排ガス量削減の他,BF 入口ガス温度の高温運用による再加熱温度までの温度差減少も削 減に寄与したものと考えられるでつ。

本改善により,工事未実施炉と工事実施済3号炉での2炉運転 時の比較で,発電量は工事前よりも約7%増加。

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑥

表2に工事前後の脱硝前 NOx 及び脱硝用薬剤(アンモニア水)使用量の比較を示すでつ。

低空気 比燃焼による NOx 発生量抑制効果により,触媒脱硝前の BF 出口 NOx 濃度は工事前より約 31%,煙突 NOx 濃度約 32%の低減を確認。

また,アンモニア水使用量は制御下限値まで低 減し,工事前よりも約 35%低減。

電子工作は…

Raspberry Piというのがあって、こりでVBAみたいなことができるでつなぁ~

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑤

従来燃焼と低空気比燃焼運転のトレンド比較を図2に示すでつ。

EGR ガスによる炉内混合攪拌効 果と自動燃焼制御の高度化により,BF 出口 O2 濃度 6.1vol%dry(ボイラ出口 O2 濃度推定 3.6vol%dry,空気比約 1.2)とした低空気比燃焼においても,未燃ガス(CO)濃度ピーク発生を十 分に抑制するとともに,発電量を一定に保つために重要な蒸発量変動を±約4%以下とした安定 的な運転が可能。

 

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減④

西部総合処理センターの基幹的設備改良工事概要を表1に示すでつ。

本工事では,熱回 収率の向上を目的に,低空気比燃焼技術導入の手法として,排ガス再循環(EGR)送風機,EGR ダクト等を新たに設置。

低空気比燃焼による燃焼空気量及び排ガス量削減に伴い,熱回収 率向上とともに,燃焼空気や排ガスの再加熱に使用される蒸気式空気予熱器(SAH)及び排ガス 再加熱器(SGH)蒸気量の削減により,タービン発電使用蒸気量が増加し発電量が増加。

また,プラント機器消費電力の削減対策では,プラント機器の中でも大容量の押込送風機等通風 設備のインバータ化,ボイラ給水ポンプ等の高効率モータ化,低空気比燃焼に伴う負荷低減を 考慮した一部機器の容量ダウン等を実施。

機器の長寿命化対策では,経年劣化した給 じん装置,火格子更新による焼却能力の維持の他,ボイラ水管の金属溶射・肉盛等により,ボイラ の耐久性を向上。

尚,平成 28 年度に3号炉を対象とした改良工事を終え,運用を開始しており,現在は2号炉を 工事中。

ICTイノベーション2018

情報との融合でつなぁ~

ガス化のは…

固体または液体物質を気体にする操作をさすが、通常は石炭、コークスのような固体、あるいは石油、ナフサのような液体と、水蒸気、空気、酸素のようなガス化剤とを反応させて、燃料ガスや工業用の原料ガスなど気体状製品を得るプロセスのことをいう。
 古くは19世紀から、石炭やコークスを原料としたガス化法により燃料ガスを得ていた。石炭ガス、水性ガス、増熱水性ガス、発生炉ガスなどがこれにあたる。1960年代になって、より安価で処理しやすい原油、ナフサなどの液体を原料として用いるガス化法が主流となり、石炭系のガス化法は一時ほとんど姿を消した。また、1970年代後半からは液化天然ガス(LNG)の導入が盛んとなり、都市ガス用の原料としては、石油系原料からのものを上回るようになった。このように、ガス化プロセスは、その時代の原料事情に大きく影響されるが、国情によっても状況はかなり異なる。たとえば、アメリカにおいては天然ガスが豊富であるため、ガス化法による家庭用燃料ガスの製造は行われていない。
 ガス化プロセスは、原料(固体、液体)、操作(連続式、サイクリック式)、熱供給(内熱式、外熱式)などに応じて多種類あるが、基本的な反応は類似しており、(1)炭化水素原料の熱分解による熱分解ガスと残存炭素の生成反応、(2)酸素による部分酸化、(3)水蒸気との反応(水蒸気改質ともいう)、(4)気相での水性ガスシフト反応が主要な反応であり、一部のプロセスでは、(5)水素との反応を含むことがある()。
 現在操業しているプロセスの例を若干記す。重質油や石炭を原料として千数百℃の高温で(2)の反応を行うと、一酸化炭素と水素が得られ、合成用ガスとして用いられる。(3)の反応を利用すると、単位原料当りのガス収率が大きいので有利であるが、これは吸熱反応であるので、なんらかの手段で熱を供給しなければならない。石炭のガス化では(2)の反応を併発させることが一般的であり、ナフサのガス化では、反応管を外部から加熱する連続式ナフサ改質法が主流となっている。これからの技術としては、地球環境問題に注目した技術開発が求められている。熱効率を飛躍的に向上させることによって二酸化炭素(炭酸ガス)の抑制を目ざす石炭ガス化複合発電、あるいはカーボンニュートラルなプロセスであるバイオマスのガス化などに期待が寄せられている

 

酸化剤・・・相手から電子を奪って相手を酸化する物質⇒自身は還元される⇒自身の酸化数は小さくなり、相手の酸化数は大きくなる。 
還元剤・・・相手に電子を与えて相手を還元する物質⇒自身は酸化する⇒自身の酸化数は大きくなり、相手の酸化数は小さくなる。 

酸化剤となりやすいものは電子を受け取りやすいものである。つまり・・・ 
(1)酸化数の大きな原子を含むもの (下の酸化剤の①~⑥) 
(2)陰イオンになりやすい単体 (下の酸化剤の⑦~⑨) 
(3)その他 (下の酸化剤の⑩、⑪) 
還元剤となりやすいものは電子を失いやすいものである。つまり・・・ 
(1)陽イオンとなりやすい単体 (下の還元剤の①、②) 
(2)金属イオンでさらに大きな酸化数のイオンになりやすいもの (下の還元剤の③、④) 
(3)その他 (下の還元剤の⑤~⑩) 

代表的な酸化剤

※下線部の酸化数が変化する。 
①過マンガン酸カリウム(酸性溶液) KMnO2   MnO4^- →Mn^2+ 
  過マンガン酸カリウム(中性・塩基性溶液)   MnO4^- →MnO2 
②二酸化マンガン MnO2(酸性溶液)   MnO2→Mn^2+ 
③ニクロム酸カリウム(酸性溶液) K2Cr2O7  Cr2O7^2- →2Cr^3+ 
④濃硝酸  HNO3 HNO3 →NO2 
⑤希硝酸  HNO3 HNO3 →N
⑥熱濃硫酸 H2SO4 H2SO4 →SO2 
⑦ハロゲン(Cl) Cl2 Cl2 →2Cl^- 
⑧酸素 O2 O2 →2H2O 
⑨過酸化水素 H2O2 H2O2 → 2H2O 
⑩オゾン O3 O3 → H2O + O2 
⑪二酸化硫黄 SO2 SO2 → S 

代表的な還元剤

※下線部の酸化数が変化する。 
①金属単体(Na) Na   Na →Na^+ 
②水素  H2   H2 →2H^+ 
③塩化スズ SnCl2   Sn^2+ →Sn^4+ 
④硫化鉄 FeSO4   Fe^2+ →Fe^3+ 
⑤硫化水素 H2S   H2S →S 
⑥ヨウ化カリウム KI   2I^- →I
⑦シュウ酸 H2C2O4または(COOH)2   H2C2O4 →2CO2 
⑧チオ硫酸ナトリウム Na2S2O3   2S2O3^2- →S4O6^2- 
⑨二酸化硫黄 SO2   SO2 → SO4^2- 
⑩過酸化水素 H2O2   H2O2 → O

※H2O2・・・酸化剤として働くことが多いが、相手が過マンガン酸カリウムやニクロム酸カリウムのような強力な酸化剤の場合は還元剤として働く。 
SO2・・・還元剤として働くことが多いが、相手が硫化水素のような強い還元剤の場合は酸化剤として働く。 
ヨウ素の場合、I2(単体)の時は酸化剤として働くがI^-(イオン)の時は還元剤となる。 

石炭火力が…

コストが安価ではあるでつが、温暖化ガスの影響で建築がストップがかかったでつなぁ~

温暖化対策考えると…

水素への切り替えが急がれるでつなぁ~

廃棄物ガス化改質発電プロセス②

RDFとかもこの技術で活かされそうな感じだし、ガス化はやっぱり廃棄物でつなぁ~