流動層燃焼とは（気泡流動層と循環流動層の違い）
石炭を「流動させて」燃やすってどういうこと？気泡流動層と循環流動層は何が違うの？と迷いませんか。砂や石灰石ごと沸騰させて燃やすイメージから整理します。
この記事の要点
流動層燃焼は、石炭などを、砂や石灰石の粒子と一緒に、下から空気を吹き込んで沸騰するように流動させながら燃やす方式です。
- 石灰石を一緒に流動させるので、炉内で脱硫できる。低温燃焼でNOx生成も抑制
- 気泡流動層＝ガス流速が低い（粒子は炉内にとどまる）
- 循環流動層＝ガス流速が高い（飛び出した粒子をサイクロンで戻す）
流動層燃焼は、砂や石灰石などの固体粒子の層に、下から空気を吹き込み、粒子全体を沸騰したお湯のように流動させた中で、石炭などを燃やす方式です。燃料は粒子径1〜5mm程度のものが使われます。
流動層燃焼の長所（炉内脱硫・低NOx）
流動層燃焼には、公害防止の面で大きな利点があります。
1つ目は炉内脱硫です。石炭と石灰石を一緒に流動させて燃やすため、発生した硫黄酸化物（SOx）を、その場で石灰石が吸収して脱硫できます。
2つ目はNOxの抑制です。流動層では比較的低い温度で燃やせるため、高温で生じるサーマルNOxの生成も抑えられます。
気泡流動層は低流速、循環流動層は高流速
流動層燃焼は、ガスの流速によって2つのタイプに分かれます。
気泡流動層は、ガス流速が低く、層が泡立つように流動して、粒子が炉内にとどまるタイプです。
循環流動層は、ガス流速が高く、粒子が炉の外へ飛び出すタイプです。飛び出した粒子は、高温サイクロンで捕集して炉内へ戻し（循環させ）ます。
気泡流動層はガス流速が低く粒子が炉内にとどまる。循環流動層は流速が高く、飛び出した粒子をサイクロンで戻す。
大気特論での問われ方
流動層燃焼は、大気特論の燃焼分野で、長所や2タイプの違いとして問われます。
令和7年度の大気特論（問6）では、「石炭と石灰石等を流動化させて燃焼」「脱硫及び窒素酸化物の生成抑制に効果」「循環流動層には高温サイクロン等が付設」が正しい記述として並ぶなかで、「気泡流動層は循環流動層よりも高いガス流速域で操作される」とするのが誤りでした。逆で、ガス流速が高いのは循環流動層のほうです。
混同しやすい用語
気泡流動層 と 循環流動層
どちらのガス流速が高いか、取り違えやすいところです。
気泡流動層はガス流速が低く粒子が炉内にとどまり、循環流動層はガス流速が高く飛び出した粒子をサイクロンで戻します。
「循環＝飛び出すほど高流速＝サイクロンで循環」とつなげると取り違えません。
理解度チェック
流動層燃焼が公害防止の面でもつ長所を2つ挙げよ。
答え：石灰石を一緒に流動させることによる炉内脱硫と、低温燃焼によるNOx生成の抑制
石炭と石灰石を一緒に燃やすので、その場でSOxを吸収できます。
気泡流動層と循環流動層では、どちらのガス流速が高いか。
答え：循環流動層
循環流動層は流速が高く、飛び出した粒子を高温サイクロンで捕集して炉内へ戻します。
まとめ
流動層燃焼は、固体粒子ごと流動させて燃やす方式です。
石炭と石灰石を一緒に流動させるため炉内脱硫ができ、低温燃焼でNOx生成も抑えられます。気泡流動層は低流速、循環流動層は高流速で、飛び出した粒子をサイクロンで戻します。
「流速が高いのは循環流動層」という向きを取り違えないようにします。
参考
- 燃焼技術（流動層燃焼＝炉内脱硫・低NOx、気泡流動層は低流速・循環流動層は高流速でサイクロン循環）
- 一般社団法人 産業環境管理協会 公害防止管理者等国家試験 大気特論 出題範囲・公式正答（令和7年度 問6 ほか）
※ この記事の確認日：2026年6月
まちがえやすいポイント
気泡流動層と循環流動層の、ガス流速の高低が狙われます。
ガス流速が高いのは循環流動層です。「気泡流動層のほうが高流速」とあれば逆で誤りです。循環流動層は粒子が飛び出すので、高温サイクロンで捕集して炉内へ戻します。流動層は炉内脱硫・低NOxが長所、という点もセットで押さえます。