[发明专利]流化床用流化介质

说明书

提供一种流动性优异的有用的流化床用流化介质，其可作为使用生物质材料、煤类作为燃料的流化床炉中的流化介质优选使用。另外，提供一种耐久性优异的有用的流化床用流化介质，其难以形成颗粒之间的聚集物且不易碎裂。作为用于使包含生物质材料和/或煤类的燃料燃烧或气化的流化床炉中的流化床用流化介质，使用包含人工制造的球状耐火颗粒的材料，所述耐火颗粒具有包含40重量％以上的Al₂O₃和60重量％以下的SiO₂的化学组成，且该材料的表观孔隙率为5％以下，并且重复3次与所述燃料共存下的900℃×2小时的加热处理试验后的聚集颗粒的重量比率为20％以下。

技术领域

本发明涉及一种流化床用流化介质，尤其涉及一种用于形成流化床炉中的流化床的有用的流化介质，所述流化床炉用于使包含生物质材料和/或煤类的燃料燃烧或气化。

背景技术

一直以来，从作为可再生能源的利用、废弃物处理等角度出发，将建筑废料、原木、木屑、PKS(Palm Kernel Shell:椰壳)、EFB(Empty Fruits Bunch:空果簇)、木质粒料等生物质材料、煤、城市垃圾等废弃物、RDF(燃料固化垃圾)等投入流化床炉，在所述流化床炉内形成的流化床中，通过使其燃烧或气化，进行焚化处理或热回收这样的处理被广泛采用。并且，用于形成这种流化床炉中的流化床的流化介质被填充于筒状的炉内，在加热条件下，通过从炉的下部吹入空气或反应气体，使所述流化介质激烈流动，在形成流化床的同时，通过这种流化介质的激烈流动，炉内温度变得均匀。将作为燃料的城市垃圾等废弃物或煤、生物质材料等燃料从炉的上部供给至这种炉内，通过其燃烧产生的热量进行发电，或通过所述燃料气化，产生所期望的气体(参见日本特开2003-240209号公报，日本特开2005-121342号公报等)。

另一方面，作为如上所述的流化床炉中的流化介质，通常广泛使用天然产出的石英砂，例如河沙、海沙、山沙等。作为该流化介质的石英砂的好处可列举出：比较廉价、容易获取等，另外比重较轻。这是因为存在如下好处：流化介质需要通过使空气或反应气体流通而剧烈流动，为此所需的能量少等。但是，近年来产生了石英砂不断枯竭，其获取变得困难这一问题。

另外，使用石英砂作为流化介质时，其本身存在如下问题：石英砂与燃料中的不可燃成分即灰分中所含的碱金属氧化物(K₂O，Na₂O)反应，导致石英砂的颗粒之间结合成块，容易导致所谓的聚集现象。例如，由日本特开2013-29245号公报可知，在燃烧区域存在的石英砂颗粒在其表面吸附钾化合物，并且钾化合物渗透至石英砂的内部，生成玻璃状的反应物(SiO₂-K₂O化合物等)，进而其生成的反应物的熔点为800℃以下，低于炉内温度，因此成为熔融状态。这样，钾化合物渗透的石英砂在其表面生成熔融状态的SiO₂-K₂O化合物等，由此，多个石英砂颗粒之间相互融合、聚集，并且其融合、聚集的石英砂沉落至炉主体的炉底部，进一步融合、聚集，形成大块，进而形成这种块时，会产生流化介质的流化不良，导致流化床炉运转困难的问题。需要说明的是，对于这种作为流化介质使用的颗粒之间融合、聚集的问题，虽然上述日本特开2013-29245号公报声称通过使用氧化铝颗粒作为流化介质，可以避免上述问题，但是实际情况是仅依靠单纯使用氧化铝颗粒，不能充分解决该问题。

此外，石英砂由晶体二氧化硅构成，本身存在致癌性问题，并且本身还存在由具有特殊的热膨胀特性而导致的问题。即，石英砂在573℃的温度下发生从α型至β型的相变，随之产生大的体积膨胀。因此，石英砂本身也会由于重复加热和冷却而发生自行崩解从而粉末化的问题也是本来就存在的。

并且，石英砂一般是有棱角形状的颗粒，其作为流化介质使用时，在炉中剧烈流动的流化介质流动时，颗粒之间发生接触、碰撞，此时，石英砂颗粒的棱角部分破碎，产生细粉。并且，这种细粉并不发挥作为流化介质的功能，而是作为集尘粉被捕捉，作为废弃物被处理掉，由此可知其耐久性方面也是本身就存在问题的。

现有技术文献