CN108368998B - 锅炉以及抗腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

一种锅炉，具备：流动有燃烧炉内生成的排气的排气流路；设置于排气流路的内壁的辐射热传递面；以及向位于排气流路内最上游侧的辐射热传递面的上游供给混合物质的抗腐蚀颗粒供给部，所述混合物质是将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合而得。

Description

锅炉以及抗腐蚀方法

技术领域

本发明涉及锅炉以及抗腐蚀方法。

背景技术

焚烧设备中有些具备用于进行热回收的锅炉。锅炉利用燃烧炉内产生的排气的热能来生成高温高压的蒸汽，并将生成的高温高压的蒸汽向蒸汽涡轮发电机供给。燃烧设备中，例如在使建筑废材类的木料生物质、废轮胎以及废塑料等废弃物燃烧时，排气中会包括含有Na以及K等氯化物的腐蚀性物质。若该腐蚀性物质附着于锅炉的过热器管、辐射热传递面等金属构件，则其金属构件的腐蚀恐怕会加重。

因此，本发明的发明人等设计了一种将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒吹入排气流路并通过热泳或惯性碰撞附着于过热器管的表面，藉此抑制过热器管的腐蚀的锅炉（参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-53829号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，发明人等所探讨的用以作为抗腐蚀颗粒的化合物，在向流动有800℃以上排气的区域进行供给的情况下，包含于排气内的气体状成分的一部分在气体温度的冷却过程中，可能会以抗腐蚀颗粒为核进行凝结。其结果是，发现抗腐蚀颗粒粗大化，无法在热泳中充分附着于过热器表面。因此，即使向位于比过热器管靠近上游且流动有800℃以上排气的辐射热传递面的上游供给抗腐蚀颗粒，抗腐蚀颗粒也无法充分附着于辐射热传递面，所以难以抑制辐射热传递面的腐蚀。

本发明鉴于上述情况而成，目的在于提供一种能够抑制辐射热传递面的腐蚀的锅炉。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的锅炉，具备：流动有燃烧炉内生成的排气的排气流路；设置于所述排气流路的内壁的辐射热传递面；以及向位于所述排气流路内最上游侧的辐射热传递面的上游供给混合物质的抗腐蚀颗粒供给部，所述混合物质是将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合而得。

此处，发明人等发现若将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒向800℃以上的排气供给，则在排气的温度下降的过程中一部分气体状物质以抗腐蚀颗粒为核进行凝结而粗粒化，并因此无法附着于金属构件的表面。因此，在如上述那样向排气流路供给将抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合而得的混合物质的情况下，在还原剂蒸发完毕为止抗腐蚀颗粒的温度不会升高，所以能够防止抗腐蚀颗粒的粗粒化。因此，根据上述结构，抗腐蚀颗粒能维持0.1μm以上且小于10μm的粒径直至接触辐射热传递面，能够附着于辐射热传递面。藉此，能够抑制辐射热传递面的腐蚀。而且，液体状的还原剂例如会作为选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction）技术供给至锅炉，所以无需另行准备用来与抗腐蚀颗粒混合的液体。因此，与另行准备用来与抗腐蚀颗粒混合的液体的情况相比，能够简化锅炉的结构，且热能也不会被另行准备的液体夺走。

又，也可以是上述锅炉中，所述抗腐蚀颗粒是沸石、白云石、高岭石或以这些为主成分的化合物。

根据该结构，能有效地使抗腐蚀颗粒附着于辐射热传递面，因此能够抑制辐射热传递面的腐蚀。

又，上述锅炉中，所述抗腐蚀颗粒供给部具有：在供给至所述排气流路的排气温度为规定温度以下时供给所述混合物质的第一供给口；以及到位于最上游侧的辐射热传递面的距离短于所述第一供给口、且在供给至所述排气流路的排气温度高于所述规定温度时供给所述混合物质的第二供给口。

根据该结构，在供给至排气流路的排气温度较低时，通过从靠近上游的位置供给混合物质，能够使混合物质在排气流路内广泛扩散。另一方面，在供给至排气流路的排气温度较高时，通过从靠近下游的位置供给混合物质，能够防止在抗腐蚀颗粒到达辐射热传递面之前还原剂就已经完全蒸发，能够防止抗腐蚀颗粒到达辐射热传递面之前发生粗粒化。

又，根据本发明一形态的抗腐蚀方法是具备流动有燃烧炉内生成的排气的排气流路以及设置于所述排气流路的内壁的辐射热传递面的锅炉的抗腐蚀方法，向位于所述排气流路内最上游侧的辐射热传递面的上游供给混合物质，所述混合物质是将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合而得。

发明效果：

根据上述的锅炉，能够抑制辐射热传递面的腐蚀。

附图说明

图1是具备第一实施形态的锅炉的焚烧设备的概略图；

图2是具备第二实施形态的锅炉的焚烧设备的概略图。

具体实施方式

（第一实施形态）

首先，说明根据本发明的第一实施形态的锅炉20。图1是具备本实施形态的锅炉20的焚烧设备100的概略图。首先，说明焚烧设备100的概要。

＜焚烧设备的概要＞

如图1所示，焚烧设备100具备使燃料燃烧的燃烧炉10、以及供给有燃烧炉10内生成的排气的锅炉20。另外，本实施形态的焚烧设备100是以垃圾为燃料的垃圾焚烧设备，但也可以是除此以外的焚烧设备。又，本实施形态的焚烧设备100是所谓的炉排式，但也可以是流化床式等其他方式。

燃烧炉10具有：供给有燃料（垃圾）的燃料供给部11；使供给的燃料从上游向下游移动并燃烧的炉排部12；将燃烧后剩下的焚烧灰排出的焚烧灰排出部13；以及使未燃烧气体燃烧的再燃烧部14。将燃烧炉10内生成的排气向锅炉20供给。另外，如前所述，根据燃烧炉10内燃烧的燃料的不同，排气中可能会含有腐蚀性物质。该腐蚀性物质若附着于后述锅炉20的过热器管22、辐射热传递面23等，则它们的腐蚀会加重。

锅炉20利用燃烧炉10内产生的排气的热能生成高温高压的蒸汽，并将生成的高温高压的蒸汽供给至蒸汽涡轮发电机101。蒸汽涡轮发电机101中，通过供给的高温高压的蒸汽驱动蒸汽涡轮，并进行发电。另外，从锅炉20内通过的排气在图外的省煤器（Economizer）以及排气处理设备中进行无害化处理后向外部排出。

＜锅炉的结构＞

接着，详细说明锅炉20的结构。如图1所示，锅炉20具有：流动有燃烧炉10内生成的排气的排气流路21；设置于排气流路21内的过热器管22；设置于排气流路21的内壁的辐射热传递面23；以及将后述规定的混合物质50供给至排气流路21的抗腐蚀颗粒供给部24。

排气流路21形成为S字母状，且从燃烧炉10的附近依次具有第一烟道25、第二烟道26以及第三烟道27。此处，图1中的白色箭头表示排气的流向。如图1所示，第一烟道25将燃烧炉10内生成的排气引导至上方。第一烟道25与第二烟道26彼此的上部相连通，通过第一烟道25的排气向第二烟道26流动。另外，第一烟道25与第二烟道26的分界上设置有后述辐射热传递面23（水管30）。第二烟道26将排气引导至下方。第二烟道26与第三烟道27彼此的下部相连通，通过第二烟道26的排气向第三烟道27流动。第三烟道27将排气引导至上方后，从排气部28向图外的省煤器以及排气处理设备排出。

过热器管22设置于排气流路21的第三烟道27内。从内部保有水和蒸汽的锅筒（boiler drum）29供给蒸汽至过热器管22。供给至过热器管22的蒸汽因排气的热能而过热从而变为过热蒸汽。该过热蒸汽供给至蒸汽涡轮发电机101。又，过热器管22为金属制，因此在附着有前述腐蚀性物质时，腐蚀加重。又，与过热器管22外周面接触的排气的温度例如在650℃以下。

辐射热传递面23设置于第一烟道25至第三烟道27的内壁。像这样，一部分排气流路21由辐射热传递面23形成（区划）。辐射热传递面23的内部设置有入口与出口两者与锅筒29连接的多根水管30。水管30通过入口被从锅筒29供给水，供给的水在通过水管30的期间变成蒸汽，该蒸汽通过出口供给至锅筒29。该蒸汽通过前述过热器管22而过热从而变为过热蒸汽。另外，辐射热传递面23为金属制，因此在附着有前述腐蚀性物质时，腐蚀加重。又，与设置于第一烟道25中的辐射热传递面23内侧面接触的排气的温度例如高于800℃。

抗腐蚀颗粒供给部24具有：容纳规定的混合物质50的容纳部31；将混合物质50供给至排气流路21的供给口32；连接容纳部31与供给口32的供给配管33；以及设置于供给配管33的供给泵34。供给口32配置于排气流路21中第一烟道25的上游部分。因此，混合物质50通过供给口32向比排气流路21（第一烟道25）的辐射热传递面23靠近上游处喷射等而供给。即，抗腐蚀颗粒供给部24将混合物质50供给至位于排气流路21内最上游侧的辐射热传递面23的上游。

此处，上述混合物质50是将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合的物质。又，抗腐蚀颗粒例如是沸石、白云石、高岭石或以这些为主成分的化合物。此外，还原剂是用于除去锅炉20内的氮氧化物的脱硝用的还原剂，例如可以使用氨水、尿素水等。

＜作用效果等＞

前述的腐蚀热器管22及辐射热传递面23的腐蚀性物质的粒径在0.1～10μｍ左右。因此，只要能将与腐蚀性物质相同程度的0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒喷射至排气流路21内，并使抗腐蚀颗粒附着于过热器管22以及辐射热传递面23，就能够抑制腐蚀性物质侵入过热器管22以及辐射热传递面23的管表面，进而能抑制它们的腐蚀。

不过，在使用沸石、白云石、高岭石或以这些为主成分的化合物作为抗腐蚀颗粒的情况下，若向超过800℃的高温氛围内供给抗腐蚀颗粒，则包含于排气内的气体成分的一部分在气体温度的冷却过程中以抗腐蚀颗粒为核进行凝结。其结果是，抗腐蚀颗粒呈粗大化，无法在热泳中附着于过热器管22、辐射热传递面23等。因此，即使本来向设置于第一烟道25的辐射热传递面23的上游供给抗腐蚀颗粒，但由于该处流动有超过800℃的排气因而无法使抗腐蚀颗粒附着于辐射热传递面23，所以难以抑制辐射热传递面23的腐蚀。

相对于此，根据本实施形态的锅炉20中，向位于排气流路21内最上游侧的辐射热传递面23的上游供给有将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合的混合物质50。像这样，通过将抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合并供给，从而在还原剂蒸发完毕为止抗腐蚀颗粒不会升高，所以能够防止抗腐蚀颗粒的粗粒化。因此，即使是在将抗腐蚀颗粒供给至位于最上游侧的辐射热传递面23的上游的情况下，抗腐蚀颗粒能够维持0.1μm以上且小于10μm的粒径直至到达过热器管22以及辐射热传递面23。其结果是，根据本实施形态，能使抗腐蚀颗粒附着于辐射热传递面23，能够有效抑制辐射热传递面23的腐蚀。

而且，还原剂会作为无催化剂脱硝技术供给至锅炉20，所以无需另行准备用来与抗腐蚀颗粒混合的液体。因此，无需用于供给用来与抗腐蚀颗粒混合的液体的设备，所以可使锅炉20的结构简化。又，热能也不会被另行准备的液体所吸收，因此还抑制了不必要的能量消耗。

（第二实施形态）

接着，说明根据本发明的第二实施形态的锅炉60。图2是具备本实施形态的锅炉60的焚烧设备100的概略图。根据本实施形态的锅炉60除抗腐蚀颗粒供给部24的结构以外，基本上与根据第一实施形态的锅炉20相同。以下，以本实施形态的抗腐蚀颗粒供给部24的结构为中心进行说明，对图2中与图1相同或相应的要素标以同一符号并省略与第一实施形态重复的说明。

如图2所示，本实施形态的抗腐蚀颗粒供给部24具有：容纳混合物质50的容纳部31；将混合物质50供给至排气流路21的第一供给口36；将混合物质50供给至排气流路21、且到辐射热传递面23的距离短于第一供给口36的第二供给口37；连接容纳部31与第一供给口36的第一供给配管38；从第一供给配管38分叉并延伸至第二供给口37的第二供给配管39；设置于第一供给配管38上比连接第二供给配管39的部分靠近上游处的供给泵34；设置于第一供给配管38上比连接第二供给配管39的部分靠近下游处的第一开闭阀40；设置于第二供给配管的第二开闭阀41；以及测定供给至排气流路21的排气的温度的排气温度测定部42。

而且，本实施形态的抗腐蚀颗粒供给部24从排气温度测定部42取得供给至排气流路21的排气温度，在供给至排气流路21的排气温度为规定温度以下时开放第一开闭阀40，关闭第二开闭阀41。藉此，在供给至排气流路21的排气温度为规定温度以下时，从第一供给口36将混合物质50供给至排气流路21。又，抗腐蚀颗粒供给部24在供给至排气流路21的排气温度高于规定温度时关闭第一开闭阀40，开放第二开闭阀41。藉此，在供给至排气流路21的排气温度高于规定温度时，从第二供给口37将混合物质50供给至排气流路21。

根据本实施形态的锅炉60（抗腐蚀颗粒供给部24）形成为如上结构。因此，在供给至排气流路21的排气温度较低时，通过从靠近上游的位置供给混合物质50，能够使混合物质50在排气流路21内广泛扩散。另一方面，在供给至排气流路21的排气温度较高时，通过从靠近下游的位置供给混合物质50，能够防止在抗腐蚀颗粒到达辐射热传递面23之前还原剂就已经完全蒸发，能够防止抗腐蚀颗粒到达辐射热传递面23之前发生粗粒化。

另外，本实施形态中，说明了抗腐蚀颗粒供给部24从两处位置将混合物质50供给至排气流路21的情况，但也可以是抗腐蚀颗粒供给部24形成为从三处以上位置将混合物质50供给至排气流路21的结构。即，也可以是抗腐蚀颗粒供给部24形成为随着排气温度增高，供给混合物质50的位置越靠近位于最上游侧的辐射热传递面23的结构。

符号说明：

10 　燃烧炉；

20、60　锅炉；

21 　排气流路；

23　 辐射热传递面；

24　 抗腐蚀颗粒供给部；

36　 第一供给口；

37　 第二供给口；

50　 混合物质。

Claims (3)

1.一种锅炉，其特征在于，具备：

流动有燃烧炉内生成的排气的排气流路；

设置于所述排气流路的内壁的辐射热传递面；以及

向位于所述排气流路内最上游侧的辐射热传递面的上游供给混合物质的抗腐蚀颗粒供给部，所述混合物质是将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合而得；

所述抗腐蚀颗粒供给部，具有：在供给至所述排气流路的排气温度为规定温度以下时供给所述混合物质的第一供给口；以及到位于最上游侧的辐射热传递面的距离短于所述第一供给口、且在供给至所述排气流路的排气温度高于所述规定温度时供给所述混合物质的第二供给口。

2.根据权利要求1所述的锅炉，其特征在于，

所述抗腐蚀颗粒是沸石、白云石、高岭石或以这些为主成分的化合物。

3.一种抗腐蚀方法，其特征在于，

是具备流动有燃烧炉内生成的排气的排气流路、以及设置于所述排气流路的内壁的辐射热传递面的锅炉的抗腐蚀方法，

在供给至所述排气流路的排气温度为规定温度以下时，从第一供给口向位于所述排气流路内最上游侧的辐射热传递面的上游供给混合物质，所述混合物质是将粒径为0.1μm以上且小于10μm的抗腐蚀颗粒与液体状的还原剂混合而得，在供给至所述排气流路的排气温度高于所述规定温度时，从第二供给口供给所述混合物质，所述第二供给口到位于最上游侧的辐射热传递面的距离短于所述第一供给口。