DE112010003963B4

DE112010003963B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel

Info

Publication number: DE112010003963B4
Application number: DE112010003963.1T
Authority: DE
Inventors: Katsuya Akiyama; Haeyang Pak
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2030-10-06
Also published as: US20120174836A1; KR101353770B1; JP2011080727A; WO2011043351A1; CN102575848A; DE112010003963T5; KR20120061964A

Abstract

Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel, mit:Festlegen, wenn zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen gemischt werden, eines Mischungsverhältnisses jedes Festbrennstoffs, das so berechnet ist, dass ein sich ergebenes Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das eine Schlackenviskosität hat, die sich mit einem Bezugswert bei einer vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt; undZuführen der beruhend auf dem Mischungsverhältnis gemischten Festbrennstoffe als Brennstoff zu dem Kessel.

Description

- Technisches Gebiet -
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung und eine Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel, der als Brennstoff einen Festbrennstoff verwendet.
- Stand der Technik -
In herkömmlichen Kesseln, die als Brennstoff einen Festbrennstoff verwenden, wird den Kesseln zusammen mit Trägerluft als Brennstoff pulverisierte Kohle zugeführt, die durch Zerkleinern des Festbrennstoffs in einem Zerkleinerer erhalten wird. Ein solcher Kessel enthält einen Ofen zum Verbrennen des zugeführten Brennstoffs mittels eines Brenners oder dergleichen, um Wärme zu erzeugen, und einen Satz Wärmetauscherrohre, die von einem oberen Teil aus zu einem stromabwärtigen Teil des Ofens hin angeordnet sind, um einen Wärmetausch mit einem Verbrennungsgas herbeizuführen, das so gelenkt wird, dass es darin strömt. Das im Kessel erzeugte Verbrennungsgas wird aus einem Kamin ausgelassen. Dabei setzt sich der Satz Wärmetauscherrohre aus einer oberen Wärmeübertragungseinheit, in der ein Sekundär-Erwärmer, ein Tertiär-Erwärmer, ein Enderwärmer und ein Sekundär-Nacherwärmer in einem oberen Teil des Ofens Seite an Seite in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind, und einer hinteren Wärmeübertragungseinheit zusammen, in der ein Primär-Erwärmer, ein Primär-Nacherwärmer und ein Kohle-Vorerwärmer in einem hinteren Teil des Ofens angeordnet sind.
In dem oben beschriebenen Ofen wird Asche, die aus verbrannter Kohle erzeugt wird, dazu gebracht, mit Verbrennungsgas des Kessels zu strömen. Die strömende Asche haftet im Verlauf der Abgabe des Verbrennungsgases an Wandoberflächen des Ofens oder dem Satz Wärmetauscherrohre an und lagert sich darauf ab, was zum Auftreten von Verschlackung oder Verkrustung (Fouling) führt. Wenn die Verschlackung oder Verkrustung auftritt, werden Wärmeübertragungsoberflächen der Wärmetauscherrohre bedeckt, wodurch sich die Wärmeabsorptionswirkung deutlich verringert. Wenn zudem ein großer Schlackenstein, der durch die Verschlackung oder Verkrustung auf der Wandoberfläche oder anderen Teilen produziert wird, herab fällt, können Probleme entstehen, einschließlich einer drastischen Druckänderung in dem Ofen, einer Beschädigung der an einem Ofenboden angeordneten Wärmetauscherrohre und einem Verschluss des Ofenbodens.
Da die Elemente der im oberen Teil des Ofens vorgesehenen oberen Wärmeübertragungseinheit in engen Intervallen angeordnet sind, kann andererseits die Asche, die irgendwo in der oberen Wärmeübertragungseinheit anhaftet, zu deutlichen Änderungen des Ofendrucks führen. Wenn darüber hinaus die an den Wärmetauscherrohren anhaftende Asche dazwischen in einem solchen Ausmaß anwächst, dass ein Gasströmungsweg mit der Asche verschlossen wird, ist es dem Verbrennungsgas nicht mehr möglich, durch den Satz Wärmetauscherrohre zu strömen, was einen Betriebsausfall herbeiführen könnte.
Da die Temperatur in der Umgebung der Wandoberflächen des Ofens zudem in einem Bereich nahe am Brenner durch die Abstrahlungswärme von den Brennstoffverbrennungsflammen angehoben wird, tendiert die Asche dazu, leicht auf dem Satz Wärmetauscherrohre, die verhältnismäßig geringe Temperaturen haben, anzuhaften und zu schmelzen, was das Problem hervorruft, dass das Wachstum eines großen Schlackensteins unterstützt wird.
Um die Probleme, die mit dem Auftreten der Aschenanhaftung verbunden sind, zu verhindern, schlägt die Patentliteratur 2 vor, die Schlackeviskosität eines Festbrennstoffgemisches aus verschiedenen Kohlearten auf einen relativ niedrigen Bezugswert von 250 Poise oder weniger bei einer Atmosphärentemperatur von 1427°C (2600°F) einzustellen und die erschmolzene und zu geschmolzener Schlacke werdende Asche dann aus dem Brennofen abfließen zu lassen. Im Gegensatz dazu schlägt die Patentliteratur 3 vor, zwei Arten von Festbrennstoffen zu mischen, um die Aschenanhaftung und damit den Verschlackungsgrad in einem Kessel zu senken.
Für einen stabilen Betrieb des Kessels ist es notwendig, die Möglichkeit einer sich aus der Verbrennung des Festbrennstoffs ergebenden Aschenanhaftung an den Wandoberflächen des Ofens oder dem Satz Wärmetauscherrohre im Voraus vorherzusagen, um dadurch Probleme, die mit dem Auftreten der Aschenanhaftung verbunden sind, zu verhindern. Zu diesem Zweck ist versucht worden, die Möglichkeit von Aschenanhaftung als eine Kennzahl anzugeben.
In der Nicht-Patentliteratur 1 wird zum Beispiel ein Verfahren eingesetzt, bei dem die Möglichkeit von Aschenanhaftung zuvor beruhend auf einer Aschezusammensetzung, die aschehaltige Elemente in Form von Oxiden ausdrückt, in Übereinstimmung mit sowohl Beurteilungskriterien als auch Kennzahlen vorhersagt, die auf Asche bezogen sind. Allerdings sind die in der Nicht-Patentliteratur 1 angegebenen Kennzahlen und Beurteilungskriterien für bituminöse Kohle hoher Kohlequalität definiert, die hinsichtlich der Aschenanhaftung weniger problematisch ist, sie decken aber nicht Kohlen schlechter Qualität (wie beispielsweise subbituminöse Kohle, Braunkohle, Kohle mit hohem Siliziumoxidgehalt oder Kohle mit hohem Kalziumgehalt) ab, deren Nachfrage zuletzt gestiegen ist. Daher besteht das Problem, dass sich der in der Nicht-Patentliteratur 1 beschriebene Zusammenhang zwischen den Kennzahlen und der Aschenanhaftung tendenziell nicht unbedingt mit dem tatsächlichen Zusammenhang deckt.
Im Hinblick darauf, die Kohlen schlechter Qualität abzudecken, offenbart die Patentliteratur 1, Kohleasche, die durch vorheriges Veraschen von zu verwendender Kohle erhalten wird, zu sintern und einen Verklebungsgrad der gesinterten Asche zu messen, um Aschenanhaftung vorherzusagen und zu beurteilen.
- Dokumente -
- Patentliteratur -

Patentliteratur 1: JP 2004-361368 A
Patentliteratur 2: US 5 364 421 A
Patentliteratur 3: JP 09-250708 A

- Nicht-Patentliteratur -
Nicht-Patentliteratur 1: „Understanding slagging and fouling during pf combustion“ (IEACR/72) von Gordon Couch, 1994
- Kurzdarstellung der Erfindung -
- Von der Erfindung zu lösendes Problem -
Es ist allerdings nicht möglich, die Sinter- und Schmelzeigenschaften von Asche zu ermitteln, solange keine Messung unter Verwendung tatsächlicher Asche durchgeführt wird. Da zudem eine Menge Zeit und Aufwand erforderlich ist, um die Messung unter einer Vielzahl von Kohlemischungsbedingungen durchzuführen, hat die Messung den Nachteil mangelnder Nutzerfreundlichkeit und Einfachheit. Daher kann selbst gemäß dem im Patentdokument 1 offenbarten Verfahren zur Vorhersage und Beurteilung der Anhaftung von Kohleasche die Aschenanhaftung im Kessel nicht auf einfache und nutzerfreundliche Weise vorhergesagt werden.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel zur Verfügung zu stellen, mit denen eine Aschenanhaftung im Kessel auf eine einfache und nutzerfreundliche Weise genau vorhergesagt werden kann und dementsprechend selbst dann verringert werden kann, wenn als Brennstoff verschiedene Arten von Festbrennstoffen, einschließlich einer Kohle schlechter Qualität, verwendet werden.
- Mittel zur Lösung des Problems -
Ein Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel umfasst erfindungsgemäß Festlegen, wenn zwei oder mehr Arten von Brennstoffen gemischt werden, eines Mischungsverhältnis jedes Festbrennstoffs, das so berechnet ist, dass ein sich ergebendes Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das eine Schlackenviskosität hat, die sich mit einem Bezugswert bei einer vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt, und Zuführen der beruhend auf dem Mischungsverhältnis gemischten Festbrennstoffe als Brennstoff zu dem Kessel.
Die oben beschriebene Gestaltung wurde mit besonderem Blick auf die Schlacke ausgedacht, die ein Bestandteil ist, der durch Verbrennung im Kessel erschmolzen wird, in Verbrennungsluft im Kessel verteilt wird und durch einen Strom der Verbrennungsluft fortgetragen wird, während er an einer Ofenwand oder dem Satz Wärmetauscherrohre anhaftet. Gemäß der obigen Gestaltung wird, wenn zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen, einschließlich einer Kohle schlechter Qualität, gemischt werden, das Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe beruhend auf der Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur festgelegt. Dabei schließen die Festbrennstoffe Kohlen, Schlammkarbide, Biomassenbrennstoffe und dergleichen ein. Da zudem die Wärmemenge im Kessel wichtig ist, wird eine Zufuhrmenge des als Brennstoff zu verwendenden Festbrennstoffs derart festgelegt, dass die in den Kessel eingebrachte Wärmemenge konstant gehalten wird.
Im Allgemeinen wird mit zunehmender Temperatur der Prozentanteil von im Festbrennstoff enthaltener geschmolzener Schlacke, die erschmolzene Asche ist, höher. Die Schlackenviskosität nimmt wiederum mit einem höheren Prozentanteil an geschmolzener Schlacke ab. Die verringerte Schlackenviskosität beeinflusst die Zunahme der Haftfähigkeit (oder des Anbackvermögens) von Schlacke und ermöglicht es somit, dass Schlacketeilchen leicht aneinander anhaften oder Schlacke leicht an Wänden des Kessels anhaftet. Darüber hinaus tendiert Asche, die eine höhere, anhand einer Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem Festbrennstoff berechnete Aschenalkalität (= (Fe₂O₃ + CaO + MgO + Na₂O + K₂O) / (SiO₂ + Al₂O₃ + TiO₂)) hat, dazu, eine geringere Schlackenviskosität zu haben.
Wenn dementsprechend ein Festbrennstoff mit höherer Aschenalkalität passend mit einem Festbrennstoff mit geringerer Aschenalkalität gemischt wird, um dadurch die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches zu erhöhen, haften Schlackenteilchen nicht leicht aneinander an oder haftet Schlacke nicht leicht an der Wand des Kessels an. Dadurch können sowohl die Anhaftung von Schlacke am Kessel als auch die Erzeugung der Schlacke verringert werden.
Die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur wird somit als solches als eine Beurteilungskennzahl definiert, und bei dieser Erfindung wird beruhend auf der Schlackenviskosität ein Aschenanhaftungsvermögen beurteilt. Dann wird das Mischungsverhältnis von Festbrennstoffen auf eine solche Weise berechnet, dass die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches gleich hoch wie oder größer als der Bezugswert bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur ist, und es wird das Mischungsverhältnis festgelegt. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn als Brennstoff verschiedene Arten von Festbrennstoffen, einschließlich der Kohle schlechter Qualität, verwendet werden, eine Aschenanhaftung im Kessel auf eine einfache und nutzerfreundliche Weise genau vorhergesagt und dementsprechend verringert werden.
Des Weiteren kann die Schlackenviskosität in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel beruhend auf einer Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch berechnet werden. Gemäß dieser Gestaltung kann die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gefunden werden, ohne irgendeinen Versuch durchzuführen.
Darüber hinaus kann die Schlackenviskosität in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel beruhend auf einem Ergebnis des Messens einer Schlackenviskosität von Schlacke berechnet werden, die durch Erwärmen von Asche jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gebildet wird. Gemäß der obigen Gestaltung ist es möglich, die an die tatsächlichen Bedingungen des Kessels angepasste Schlackenviskosität zu erhalten.
Außerdem kann der Bezugswert in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel ein Wert der Schlackenviskosität sein, der in Bezug auf einen Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und einem Aschenablagerungsverhältnis mit dem Aschenablagerungsverhältnis eines vorbestimmten Werts zusammenhängt oder geringer ist. Da das Aschenablagerungsverhältnis gemäß der oben beschriebenen Gestaltung auf den vorbestimmten Wert oder weniger verringert werden kann, indem die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches auf den Wert eingestellt wird, der gleich hoch wie oder größer als der Bezugswert ist, fällt es Asche schwer, im Kessel anzuhaften. Dadurch kann eine Aschenablagerung verringert werden. Dabei wird das Aschenablagerungsverhältnis erhalten, indem ein Verhältnis einer Aschemenge, die sich auf einer in den Kessel eingeführten Aschenanhaftungssonde ablagert, relativ zu einer Aschemenge berechnet wird, die auf die Aschenanhaftungssonde auftrifft. Die Aschemenge, die auf die Aschenanhaftungssonde auftrifft, ist dann eine Gesamtaschemenge, die auf einer projizierten Fläche der Aschenanhaftungssonde auftrifft und anhand der Zufuhrmenge der Festbrennstoffe, der Aschegehalte in den Festbrennstoffen und einer Ofenform des Kessels berechnet wird.
Weiterhin kann der Bezugswert in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel zwischen 300 und 1000 Pa·s liegen, die Werte der Schlackenviskosität sind, die mit einem Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zusammenhängen. Da das Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zu einer Unterdrückung der Tendenz beiträgt, dass Asche im Kessel anhaftet, kann gemäß dieser Gestaltung günstiger Weise Aschenanhaftung verringert werden.
Des Weiteren kann die vorbestimmte Atmosphärentemperatur in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel eine Atmosphärentemperatur in einem Bereich nahe an einem Brenner zum Verbrennen jedes Festbrennstoffs sein. Gemäß dieser Gestaltung kann die Schlackenviskosität von Schlacke in Asche passend für jeden Teil innerhalb des Kessels bestimmt werden, was es möglich macht, passend das Mischungsverhältnis von zwei oder mehr Arten der Festbrennstoffe zu berechnen.
Darüber hinaus kann die vorbestimmte Atmosphärentemperatur in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel eine höchste Atmosphärentemperatur sein, die die Kesselkonstruktion zulässt. Gemäß dieser Gestaltung kann das passende Mischungsverhältnis der zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen ungeachtet einer Verbrennungstemperatur innerhalb des Ofens des Kessels berechnet werden.
Andererseits umfasst eine Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Ofen erfindungsgemäß eine Berechnungseinrichtung, die, wenn zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen gemischt werden, ein Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe festlegt, das so berechnet ist, dass ein sich ergebendes Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das eine Schlackenviskosität hat, die sich mit einem Bezugswert bei einer vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt, und eine Brennstoffzufuhrmengen-Einstelleinrichtung, die beruhend auf dem Mischungsverhältnis eine Menge jedes Festbrennstoffs einstellt, die dem Kessel zugeführt wird.
Die oben beschriebene Gestaltung wurde unter besonderer Beachtung von Schlacke ausgedacht, die ein Bestandteil ist, der durch Verbrennung im Kessel erschmolzen wird, in Verbrennungsluft im Kessel verteilt wird und durch einen Strom der Verbrennungsluft fortgetragen wird, während er an einer Ofenwand oder dem Satz Wärmetauscherrohre anhaftet. Gemäß der obigen Gestaltung wird, wenn zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen, einschließlich einer Kohle schlechter Qualität, gemischt werden, das Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe beruhend auf der Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur festgelegt. Dabei schließen die Festbrennstoffe Kohlen, Schlammkarbide, Biomassenbrennstoffe und dergleichen ein. Zudem wird im Kessel, in dem die Wärmemenge wichtig ist, eine Zufuhrmenge des als Brennstoff zu verwendenden Festbrennstoffs derart festgelegt, dass die in den Kessel eingebrachte Wärmemenge konstant gehalten wird.
Im Allgemeinen wird mit zunehmender Temperatur der Prozentanteil von geschmolzener Schlacke, in der im Festbrennstoff enthaltene Asche erschmolzen ist, höher. Die Schlackenviskosität nimmt wiederum mit einem höheren Prozentanteil an geschmolzener Schlacke ab. Die verringerte Schlackenviskosität beeinflusst die Zunahme der Haftfähigkeit (oder des Anbackvermögens) von Schlacke und ermöglicht es somit, dass Schlacketeilchen leicht aneinander anhaften oder Schlacke leicht an Wänden des Kessels anhaftet. Darüber hinaus tendiert Asche, die eine höhere, anhand einer Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem Festbrennstoff berechnete Aschenalkalität (= (Fe₂O₃ + CaO + MgO + Na₂O + K₂O) / (SiO₂ + Al₂O₃ + TiO₂)) hat, dazu, eine geringere Schlackenviskosität zu haben.
Wenn dementsprechend ein Festbrennstoff mit höherer Aschenalkalität passend mit einem Festbrennstoff mit geringerer Aschenalkalität gemischt wird, um dadurch die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches zu erhöhen, haften Schlackenteilchen nicht leicht aneinander an oder haftet Schlacke nicht leicht an der Wand des Kessels an. Dadurch können sowohl die Anhaftung von Schlacke am Kessel als auch die Erzeugung der Schlacke verringert werden.
Die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur wird somit als solches als eine Beurteilungskennzahl definiert, und bei dieser Erfindung wird beruhend auf der Schlackenviskosität ein Aschenanhaftungsvermögen beurteilt. Dann wird das Mischungsverhältnis von Festbrennstoffen auf eine solche Weise berechnet, dass die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches gleich hoch wie oder größer als der Bezugswert bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur ist, und es wird das Mischungsverhältnis festgelegt. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn verschiedene Arten von Festbrennstoffen, einschließlich der Kohle schlechter Qualität, als Brennstoff verwendet werden, eine Aschenanhaftung im Kessel auf eine einfache und nutzerfreundliche Weise genau vorhergesagt und dementsprechend verringert werden.
Des Weiteren kann die Schlackenviskosität bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel beruhend auf einer Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch berechnet werden. Gemäß dieser Gestaltung kann die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gefunden werden, ohne irgendeinen Versuch durchzuführen.
Darüber hinaus kann die Schlackenviskosität bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel beruhend auf einem Ergebnis des Messens einer Schlackenviskosität von Schlacke berechnet werden, die durch Erwärmen von Asche jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gebildet wird. Gemäß der obigen Gestaltung ist es möglich, die Schlackenviskosität angepasst an die tatsächlichen Bedingungen des Kessels zu erhalten.
Außerdem kann der Bezugswert bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel ein Wert der Schlackenviskosität sein, der in Bezug auf einen Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und einem Aschenablagerungsverhältnis mit dem Aschenablagerungsverhältnis eines vorbestimmten Werts zusammenhängt oder geringer ist. Da das Aschenablagerungsverhältnis gemäß der oben beschriebenen Gestaltung auf den vorbestimmten Wert oder weniger verringert werden kann, indem die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches auf den Wert eingestellt wird, der gleich hoch wie oder größer als der Bezugswert ist, fällt es Asche schwer, im Kessel anzuhaften. Dadurch kann eine Aschenablagerung verringert werden. Dabei wird das Aschenablagerungsverhältnis erhalten, indem ein Verhältnis einer Aschemenge, die sich auf einer in den Kessel eingeführten Aschenanhaftungssonde ablagert, relativ zu einer Aschemenge berechnet wird, die auf die Aschenanhaftungssonde auftrifft. Die Aschemenge, die auf die Aschenanhaftungssonde auftrifft, ist dann die Gesamtaschemenge, die auf der projizierten Fläche der Aschenanhaftungssonde auftrifft und anhand der Zufuhrmenge der Festbrennstoffe, der Aschegehalte in den Festbrennstoffen und der Ofenform des Kessels berechnet wird.
Weiterhin kann der Bezugswert bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel zwischen 300 und 1000 Pa·s liegen, die Werte der Schlackenviskosität sind, die mit dem Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zusammenhängen. Da das Aschenablagerungsverhältnis gemäß dieser Gestaltung 5 ~ 7 % oder weniger beträgt, was zu einer Unterdrückung der Tendenz führt, dass Asche im Kessel anhaftet, kann günstiger Weise Aschenanhaftung verringert werden.
Des Weiteren kann die vorbestimmte Atmosphärentemperatur bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel die Atmosphärentemperatur im Bereich nahe am Brenner zum Verbrennen der Festbrennstoffe sein. Gemäß dieser Gestaltung kann die Schlackenviskosität von Schlacke in Asche passend für jeden Teil innerhalb des Kessels bestimmt werden, was es möglich macht, passend das Mischungsverhältnis von zwei oder mehr Arten der Festbrennstoffe zu berechnen.
Darüber hinaus kann die vorbestimmte Atmosphärentemperatur bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel eine höchste Atmosphärentemperatur sein, die die Kesselkonstruktion zulässt. Gemäß dieser Gestaltung kann das passende Mischungsverhältnis der zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen ungeachtet der Verbrennungstemperatur innerhalb des Ofens des Kessels berechnet werden.
- Wirkungen der Erfindung -
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel wird die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur als die Beurteilungskennzahl genommen, und das Aschenanhaftungsvermögen wird beruhend auf der Schlackenviskosität beurteilt. Dann wird das Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe so berechnet, dass das sich ergebende Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das eine Schlackenviskosität hat, die sich mit dem Bezugswert bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt, und das Mischungsverhältnis wird festgelegt. Dadurch kann selbst dann, wenn als Brennstoff verschiedene Arten von Festbrennstoffen, einschließlich der Kohle schlechter Qualität, verwendet werden, eine Aschenanhaftung im Kessel auf einfache und nutzerfreundliche Weise genau vorhergesagt und dementsprechend verringert werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Schaubild, das eine Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das Prozessschritte in einem Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt; und
3 ist ein Schaubild, das einen Zusammenhang zwischen einer Schlackenviskosität und einem Aschenablagerungsverhältnis bei 1300°C zeigt.

- Ausführungsbeispiel zur Durchführung der Erfindung -
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
< Gestaltung der Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel >
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Vorrichtung 10 zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel gemäß dem Ausführungsbeispiel Brennstoffzufuhrmengenregler (Brennstoffzufuhrmengen-Einstelleinrichtungen) 3a, 3b, die Mengen an Festbrennstoffen einstellen, die aus Bunkern 1, 2 einem Kessel 7 zugeführt werden, und einen Rechner (Berechnungseinrichtung) 9, der die Brennstoffzufuhrmengenregler 3a, 3b steuert. Die Bunker 1 und 2 lagern jeweils Festbrennstoffe, die voneinander verschiedene Ascheneigenschaften haben. Dabei schließen die Festbrennstoffe Kohlen, Schlammkarbide, Biomassenbrennstoffe und anderes ein.
Zwischen den Bunkern 1, 2 und dem Kessel 7 liegen ein Mischer 4, ein Zerkleinerer 5 und ein Brenner 6. Der Mischer 4 mischt zwei Arten von Festbrennstoffen, deren Zufuhrmengen durch die Brennstoffzufuhrmengenregler 3a, 3b eingestellt werden. Der Zerkleinerer 5 zerkleinert die durch den Mischer 4 gemischten Festbrennstoffe zu pulverisierter Kohle. Der Brenner 6 leitet eine Verbrennung ein, indem er als Brennstoff die pulverisierte Kohle verwendet, die zusammen mit Luft vom Zerkleinerer 5 zugeführt wird. Es sollte beachtet werden, dass zwar in diesem Ausführungsbeispiel zwei Arten von Festbrennstoffen gemischt werden, dass aber auch eine Gestaltung eingesetzt werden kann, um drei oder mehr Arten von Festbrennstoffen zu mischen.
Der Kessel 7 verbrennt die pulverisierte Kohle und gewinnt daraus Wärme zurück. Dabei ist zu beachten, dass der Kessel 7 einen nicht dargestellten Ofen zum Verbrennen der vom Zerkleinerer 5 zugeführten pulverisierten Kohle mittels der Brenner 6 oder dergleichen, um Wärme zu erzeugen, und einen nicht dargestellten Satz von Wärmetauscherrohren hat, die von einem oberen Teil zu einem stromabwärtigen Teil des Ofens hin angeordnet sind, um durch einen Strom eines Verbrennungsgases darin einen Wärmetausch herbeizuführen. Das im Kessel 7 erzeugte Verbrennungsgas wird so gelenkt, dass es von einem Kamin abgegeben wird. Der Satz Wärmetauscherrohre setzt sich aus einer oberen Wärmeübertragungseinheit mit einem Sekundär-Erwärmer, einem Tertiär-Erwärmer, einem Enderwärmer und einem Sekundär-Nacherwärmer, die im oberen Teil des Ofens Seite an Seite in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind, und einer hinteren Wärmeübertragungseinheit mit einem Primär-Erwärmer, einem Primär-Nacherwärmer und einem Kohle-Vorerwämer zusammen, die in einem hinteren Teil des Ofens angeordnet sind.
Wenn die zwei Arten von Festbrennstoffen gemischt werden, die aus den Bunkern 1, 2 zugeführt werden, legt der Rechner 9 beruhend auf einer Schlackenviskosität eines sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei einer vorbestimmten Atmosphärentemperatur ein Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen fest. Die vorbestimmte Atmosphärentemperatur wird später beschrieben. Dabei wird die Zufuhrmenge der als Brennstoff zu verwendenden Festbrennstoffe so festgelegt, dass eine in den Kessel 7 eingebrachte Wärmemenge konstant bleibt.
Genauer gesagt werden zuvor Kohleeigenschaften jedes Festbrennstoffs, etwa der Wassergehalt, der Heizwert, der Aschegehalt, die Zusammensetzung an Aschebestandteilen, gesammelt und als Daten im Rechner 9 gespeichert. Der Rechner 9 berechnet zunächst die Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur. Die Schlackenviskosität wird beruhend auf der zuvor gemessenen Zusammensetzung von Aschebestandteilen in jedem Festbrennstoff berechnet, der im Kessel 7 zu verwenden ist, wobei eine Gleichung verwendet wird, die empirisch ermittelt worden ist. Dann bringt der Rechner 9 die Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur mit einem Aschenablagerungsverhältnis in Zusammenhang.
Dabei stellt die Schlacke Bestandteile dar, die durch die Verbrennung von Asche erschmolzen werden, sich in der Verbrennungsluft im Kessel 7 verteilen und von einem Strom der Verbrennungsluft fortgetragen werden, während sie an Wänden des Ofens und/oder dem Satz Wärmetauscherrohre anhaften. Des Weiteren wird in diesem Ausführungsbeispiel die Schlackenviskosität, die eine Viskosität von Schlacke bei einer bestimmten Temperatur bezeichnet, als eine Beurteilungskennzahl eines Aschenanhaftungsvermögens verwendet.
Darüber hinaus stellt das Aschenablagerungsverhältnis einen Grad dar, wie leicht Asche anhaftet und sich ablagert. Das Aschenablagerungsverhältnis wird ermittelt, indem ein Verhältnis einer Aschemenge, die sich auf einer in den Ofen des Kessels 7 eingeführten Aschenanhaftungssonde ablagert, relativ zu einer Aschenmenge berechnet wird, die auf die Aschenanhaftungssonde auftrifft. Die auf der Aschenanhaftungssonde auftreffende Aschemenge ist eine auf einer Projektionsfläche der Aschenanhaftungssonde auftreffende Gesamtaschemenge. Die auf der Aschenanhaftungssonde auftreffende Aschemenge kann beruhend auf der Zufuhrmenge des Festbrennstoffs, dem Aschegehalt im Festbrennstoff und der Ofenform des Kessels 7 ermittelt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Berechnung des Aschenablagerungsverhältnisses in Bezug auf einen Verbrennungsversuchsofen oder einen anderen Betriebskessel als dem Kessel 7 erfolgen kann.
Als nächstes findet der Rechner 6 beruhend auf einem Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und dem Aschenablagerungsverhältnis eine Schlackenviskosität, die mit einem Aschenablagerungsverhältnis zusammenhängt, das sich mit einem vorbestimmten Wert deckt oder geringer ist, und definiert die gefundene Schlackenviskosität als einen Bezugswert. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der vorbestimmte Wert des Aschenablagerungsverhältnisses 5 ~ 7 %, während der Bezugswert, der der Wert der Schlackenviskosität ist, die dazu in der Lage ist, das Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zu erbringen, 300 ~ 1000 Pa·s beträgt.
Danach findet der Rechner 9, indem er das Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen als Parameter verwendet, eine Zusammensetzung von Aschebestandteilen in einem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch, das erhalten wird, wenn die zwei Arten von Festbrennstoffen gemischt werden. Die Zusammensetzung der Aschebestandteile wird beruhend auf den jeweiligen Zusammensetzungen an Aschebestandteilen in den Festbrennstoffen gefunden, die zuvor für jeden der Festbrennstoffe gemessen wurden.
Als nächstes berechnet der Rechner 9 die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches der zwei Arten von Festbrennstoffen bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur. Die Schlackenviskosität wird beruhend auf der Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch der zwei Arten von Festbrennstoffen berechnet, indem die empirisch ermittelte Gleichung verwendet wird. Auf diese Weise kann die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gefunden werden, ohne irgendeinen Versuch durchzuführen.
Die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur kann in diesem Zusammenhang beruhend auf Ergebnissen einer Messung berechnet werden, die im Voraus durchgeführt wurde, um die Schlackenviskosität von Schlacke zu messen, die durch Erwärmen von Asche jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gebildet wird. In diesem Fall kann die an die tatsächlichen Bedingungen des Kessels 7 angepasste Schlackenviskosität erhalten werden.
Dann berechnet der Rechner 9 das Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen so, dass das sich ergebende Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das die Schlackenviskosität hat, die sich mit dem Bezugswert bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt. Auf diese Weise wird das Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen festgelegt.
Indem in diesem Ausführungsbeispiel wie oben beschrieben besondere Beachtung auf Schlacke gelegt wird, wird, wenn zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen, einschließlich einer Kohle mit schlechter Qualität, gemischt werden, das Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe beruhend auf der Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur festgelegt.
Im Allgemeinen wird der Prozentanteil von im Festbrennstoff enthaltener geschmolzener Schlacke, die erschmolzene Asche ist, mit zunehmender Temperatur höher. Die Schlackenviskosität nimmt wiederum mit zunehmendem Prozentanteil der geschmolzener Schlacke ab. Die geringere Schlackenviskosität beeinflusst die Zunahme an Haftfähigkeit (oder Anbackvermögen) der Schlacke und ermöglicht es somit, dass Schlackenteilchen leicht aneinander anhaften, oder führt dazu, dass Schlacke leicht an den Wänden des Kessels anhaftet. Außerdem tendiert Asche, die eine höhere, anhand der Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem Festbrennstoff berechnete Aschenalkalität (= (Fe₂O₃ + CaO + MgO + Na₂O + K₂O) / (SiO₂ + Al₂O₃ + TiO₂)) hat, eine geringere Schlackenviskosität zu haben.
Somit wird ein Festbrennstoff mit höherer Aschenalkalität passend mit einem Festbrennstoff mit geringerer Aschenalkalität gemischt, um dadurch die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches zu erhöhen. Da es den Schlackenteilchen auf diese Weise schwer fällt, aneinander anhaften, oder es der Schlacke schwer fällt, an den Wänden des Kessels 7 anzuhaften, können sowohl die Schlackeanhaftung am Kessel 7 als auch die Erzeugung der Schlacke unterdrückt werden.
Die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur wird als die Beurteilungskennzahl definiert, und das Aschenanhaftungsvermögen wird beruhend auf dieser Schlackenviskosität beurteilt. Dann wird das Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe so festgelegt, dass das sich ergebende Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das die Schlackenviskosität hat, die sich mit dem Bezugswert bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn als Brennstoff verschiedene Arten von Festbrennstoffen, einschließlich der Kohle schlechter Qualität, verwendet werden, eine Aschenanhaftung im Kessel 7 auf eine einfache und nutzerfreundliche Weise genau vorhergesagt und dementsprechend verringert werden.
In Bezug auf den Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und dem Aschenablagerungsverhältnis hat die Schlackenviskosität, die dazu in der Lage ist, das Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zu erbringen, einen Wert von 300 ~ 1000 Pa·s, und dieser Wert wird als der Bezugswert definiert. Wenn daher eine Einstellung derart erfolgt, dass das sich ergebene Festbrennstoffgemisch die Schlackenviskosität von 300 ~ 1000 PA·s oder mehr hat, kann das Aschenablagerungsverhältnis bei oder unter 5 ~ 7 % gehalten werden, was die Asche weniger anfällig dafür macht, im Kessel 7 anzuhaften. Dadurch kann die Aschenanhaftung günstig verringert werden.
Hierbei wird bei der Berechnung der Schlackenviskosität als die vorbestimmte Atmosphärentemperatur eine Atmosphärentemperatur in der Umgebung des Brenners 6 verwendet, wo es im besonderen Maß zu einer Aschenanhaftung an den Kesselwänden kommt. Die Atmosphärentemperatur in der Umgebung des Brenners 6 wird durch ein nicht dargestelltes Messinstrument gemessen, das in der Umgebung des Brenners 6 installiert ist. Allerdings ist die vorbestimmte Atmosphärentemperatur nicht auf die Atmosphärentemperatur in der Umgebung des Brenners 6 beschränkt, sondern kann zum Beispiel eine Atmosphärentemperatur in einem gewünschten Teil sein, etwa dem Satz Wärmetauscherrohre, wo Asche wahrscheinlich anhaftet. Da die Schlackenviskosität von Schlacke in Asche auf diese Weise passend für jeden Teil im Kessel 7 bestimmt werden kann, ist es möglich, ein geeignetes Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen zu berechnen.
Andererseits kann bei der Berechnung der Schlackenviskosität als die vorbestimmte Atmosphärentemperatur in Übereinstimmung mit Konstruktionsspezifikationen des Kessels 7 eine höchste zulässige Atmosphärengastemperatur verwendet werden. In diesem Fall kann das geeignete Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen ungeachtet einer Verbrennungstemperatur im Ofen des Kessels 7 gefunden werden.
< Betrieb der Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel >
Als Nächstes wird der Betrieb der so gestalteten Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel, d. h. das Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel, beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, werden zunächst jeweilige Zusammensetzungen von Aschebestandteilen in den zwei Arten von Festbrennstoffen gemessen, die in dem Kessel 7 zu verwenden sind (Schritt S1). Genauer gesagt werden Kohleeigenschaften jedes Festbrennstoffs wie der Wassergehalt, der Heizwert, der Aschegehalt und die Zusammensetzung von Aschebestandteilen gemessen. Die Ergebnisse der Messung werden gesammelt und als Daten im Rechner 9 gespeichert. Als Nächstes berechnet der Rechner 9 beruhend auf den jeweiligen Zusammensetzungen von Aschebestandteilen in den Festbrennstoffen, die im Schritt S1 gemessen wurden, die Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur, indem die empirisch ermittelte Gleichung verwendet wird (Schritt S2).
Als Nächstes findet der Rechner 9 beruhend auf dem Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und dem Aschenablagerungsverhältnis die Schlackenviskosität, die mit dem Aschenablagerungsverhältnis zusammenhängt, das sich mit einem vorbestimmten Wert deckt oder geringer ist, und definiert die gefundene Schlackenviskosität als einen Bezugswert (Schritt S3). In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der vorbestimmte Wert des Aschenablagerungsverhältnisses 5 ~ 7 %, während der Bezugswert, der der Wert der Schlackenviskosität ist, die dazu in der Lage ist, das Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zu erbringen, 300 ~ 1000 Pa·s beträgt.
Als Nächstes findet der Rechner 9, indem er das Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen als Parameter verwendet, beruhend auf den jeweiligen Zusammensetzungen von Aschebestandteilen der Festbrennstoffe, die im Schritt S1 gemessen wurden, die Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch, die erhalten wird, wenn die zwei Arten von Festbrennstoffen gemischt werden (Schritt S4). Dann berechnet der Rechner 9 die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur beruhend auf den Zusammensetzungen von Aschebestandteilen in dem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch, die im Schritt S4 gefunden wurden, indem er die experimentell ermittelte Gleichung verwendet (Schritt S5). Gemäß diesen Schritten kann die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gefunden werden, ohne irgendeinen Versuch durchzuführen.
Dabei ist zu beachten, dass die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur beruhend auf Ergebnissen einer Messung berechnet werden kann, die im Voraus durchgeführt wurde, um die Schlackenviskosität von Schlacke zu messen, die durch Erwärmen von Asche jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gebildet wird. Auf diese Weise kann die an tatsächliche Bedingungen des Kessels angepasste Schlackenviskosität erhalten werden.
Als Nächstes berechnet der Rechner 9 das Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen auf eine solche Weise, dass sich die im Schritt S5 berechnete Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur mit dem im Schritt S3 festgelegten Bezugswert deckt oder ihn übersteigt, und legt das Mischungsverhältnis fest (Schritt S6).
Die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur wird als solches als die Beurteilungskennzahl definiert, und das Aschenanhaftungsvermögen wird in diesem Ausführungsbeispiel beruhend auf der Schlackenviskosität beurteilt. Dann wird das Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe auf eine solche Weise festgelegt, dass sich die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches mit dem Bezugswert bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn als Brennstoff verschiedene Arten von Festbrennstoffen, einschließlich der Kohle schlechter Qualität, verwendet werden, die Aschenanhaftung im Kessel 7 auf einfache und nutzerfreundliche Weise genau vorhergesagt und dementsprechend verringert werden.
Beruhend auf dem Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und dem Aschenablagerungsverhältnis hat des Weiteren die Schlackenviskosität, die dazu in der Lage ist, das Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zu erbringen, einen Wert von 300 ~ 1000 Pa·s, und dieser Wert wird als der Bezugswert definiert. Wenn die Schlackenviskosität des sich ergebenden Festbrennstoffgemisches daher auf 300 ~ 1000 Pa·s oder mehr eingestellt wird, kann das Aschenablagerungsverhältnis bei oder unter 5 ~ 7 % gehalten werden, was die Asche weniger anfällig dafür macht, im Kessel 7 anzuhaften. Dadurch kann die Aschenanhaftung günstiger Weise verringert werden.
Bei der Berechnung der Schlackenviskosität kann dabei, wenn als die vorbestimmte Atmosphärentemperatur die Atmosphärentemperatur in der Umgebung des Brenners verwendet wird, wo es im besonderen Maße zur Aschenanhaftung an den Kesselwänden kommt, die Schlackenviskosität von Schlacke in Asche passend für jeden Teil im Kessel 7 bestimmt werden. Daher kann das geeignete Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen berechnet werden.
Andererseits kann bei der Berechnung der Schlackenviskosität, wenn in Übereinstimmung mit Konstruktionsspezifikationen des Kessels 7 die höchste zulässige Atmosphärengastemperatur als die vorbestimmte Atmosphärentemperatur verwendet wird, das geeignete Mischungsverhältnis der zwei Arten von Festbrennstoffen ungeachtet einer Verbrennungstemperatur im Ofen des Kessels 7 gefunden werden.
Als Nächstes werden die zwei Arten von Festbrennstoffen beruhend auf dem im Schritt S6 festgelegten Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe gemischt, und dem Kessel 7 wird als Brennstoff pulverisierte Kohle zugeführt, die durch Zerkleinern der zwei Arten von Festbrennstoffen erhalten wird (Schritt S7). Konkret steuert der Rechner 9 die Brennstoffzufuhrmengenregler 3a, 3b beruhend auf dem im Schritt S6 festgelegte Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe, um dadurch die Mengen der dem Kessel 7 aus den Bunkern 1, 2 zugeführten Festbrennstoffe einzustellen. Der Mischer 4 mischt die zwei Arten von Festbrennstoffen, deren Zufuhrmengen durch die Brennstoffzufuhrmengenregler 3a, 3b eingestellt werden. Der Zerkleinerer 5 zerkleinert die im Mischer 4 gemischten Festbrennstoffe zu pulverisierter Kohle und führt dem Kessel 7 die pulverisierte Kohle als Brennstoff zu. Der Brenner 6 leitet eine Verbrennung ein, indem er als Brennstoff die pulverisierte Kohle verwendet, die zusammen mit Luft vom Zerkleinerer 5 zugeführt wird.
< Beispiel >
Im Folgenden wird ein Beispiel des Verfahrens und der Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel beschrieben.

In diesem Beispiel wurde ein Versuch durchgeführt, bei dem ein Verbrennungsversuchsofen für pulverisierte Kohle (Ofeninnendurchmesser 400 mm, effektive Höhe im Ofen 3650 mm) verwendet wurde und fünf Arten pulverisierter Kohle, die verschiedene Zusammensetzungen von Aschebestandteilen hatten, unter der Bedingung verwendet wurden, dass eine Gesamtwärmeeingabemenge von Stadtgas zum Heizen konstant bei 149 kW gehalten wurde. In diesem Beispiel wurde die vorbestimmte Atmosphärentemperatur, die zum Berechnen der Schlackenviskosität verwendet wurde, auf 1300°C eingestellt. Die Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzungen von Aschebestandteilen in den fünf Arten pulverisierter Kohle bei 1300°C. Tabelle 1

	Kohle A	Kohle B	Kohle C	Kohle D	Kohle E
Aschegehalt (Gew.-% DB)	12,53	6,23	1,76	2,73	5,5
SiO₂ (Gew.-% Asche)	69,8	56,9	40	52	53
Al₂O₃ (Gew.-% Asche)	20,73	23	27,85	20,3	23,5
CaO (Gew.-% Asche)	0,48	2,19	3,7	6,03	3,1
TiO₂ (Gew.-% Asche)	1,03	0,57	0,56	1,08	1
Fe₂O₃ (Gew.-% Asche)	4,95	11,8	19,95	12,1	9
MgO (Gew.-% Asche)	0,66	2,27	1,21	1,9	2,7
Na₂O (Gew.-% Asche)	0,25	0,04	0,14	0,39	0,6
K₂O (Gew.-% Asche)	0,98	0,44	0,4	0,67	2,1
P₂O₅ (Gew.-% Asche)	0,2	0,34	0,05	0,13	0,36
MnO (Gew.-% Asche)	0,05	0,03	0,27	0,06	0,2
V₂O₅ (Gew.-% Asche)	0,05	0,05	0,05	0,02	0
SO₃ (Gew.-% Asche)	0,4	1,27	3,8	5,24	4,6

In dem Versuch wurden zwei Arten der pulverisierten Kohle gemischt, und die Zufuhrmenge eines sich ergebenden pulverisierten Kohlegemisches wurde auf eine solche Weise eingestellt, das die Wärmeeingabemenge durch das sich ergebene pulverisierte Kohlegemisch konstant bei 60 kW gehalten wurde. Das sich ergebene pulverisierte Kohlegemisch wurde mittels eines Brenners, der an der Decke des Verbrennungsversuchsofens für pulverisierte Kohle installiert war, zusammen mit Verbrennungsluft verbrannt. Dabei wurde eine Aschenanhaftungssonde so in den Ofen eingeführt, dass sich die Aschenanhaftungssonde unterhalb des Brenners befand, und die Aschenanhaftungsprobe wurde in diesem Zustand 100 Minuten festgehalten. Für die an der Oberfläche der Aschenanhaftungssonde anhaftende Asche wurde das Aschenablagerungsverhältnis untersucht. Die Atmosphärentemperatur innerhalb des Verbrennungsversuchsofens für pulverisierte Kohle betrug in einem Bereich, in dem die Aschenanhaftungssonde eingeführt wurde, ungefähr 1300°C, die der Temperatur entspricht, bei der in einem Betriebskessel das Aschenanhaftungsphänomen auftritt. Des Weiteren wurde das Innere der Aschenanhaftungssonde mit Wasser gekühlt, sodass die Oberflächentemperatur der Aschenanhaftungssonde auf ungefähr 500°C eingestellt war.
Danach wurde die Schlackenviskosität des sich ergebenden pulverisierten Kohlegemisches, das bei 1300°C eingemischt wurde, beruhend auf der Zusammensetzung von Aschebestandteilen in jeder der in der Tabelle 1 angegebenen pulverisierten Kohlen berechnet, indem die empirisch ermittelte Gleichung verwendet wurde. 3 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität bei 1300°C und dem Aschenablagerungsverhältnis.
Wie in 3 gezeigt ist, beträgt das Aschenablagerungsverhältnis 5 ~ 7 % oder weniger, wenn die Schlackenviskosität des sich ergebenden pulverisierten Kohlegemisches höher als 300 ~ 1000 Pa·s ist. Somit zeigt sich, dass das Aschenablagerungsverhältnis plötzlich ansteigt, wenn die Schlackenviskosität des sich ergebenden pulverisierten Kohlegemisches gleich hoch wie oder niedriger als 300 ~ 1000 Pa·s ist. Dies zeigt, dass die Aschenanhaftung verringert werden kann, indem das Mischungsverhältnis von zwei Arten pulverisierter Kohle so berechnet wird, dass das sich ergebende pulverisierte Kohlegemisch erhalten wird, das die Schlackenviskosität hat, die bei 1300°C gleich hoch wie oder größer als 300 ~ 1000 Pa·s ist, und das Mischungsverhältnis festgelegt wird.
- Abwandlung des Ausführungsbeispiels -
Es wurde zwar oben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, doch dient das Ausführungsbeispiel lediglich Darstellungszwecken, und konstruktive Einzelheiten, einschließlich bestimmter Gestaltungen, können passend geändert werden. Des Weiteren sind die Betriebsweise und die Wirkung, die beim Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurden, als bevorzugte, von der Erfindung erzielte Betriebsweise und Wirkung lediglich als Beispiel zu verstehen, und die Erfindung ist nicht auf die Beschreibung im Ausführungsbeispiel beschränkt.
So wurde im Ausführungsbeispiel zum Beispiel ein Modell beschrieben, um den Bezugswert beruhend auf einem Zusammenhang zwischen der zuvor gemessenen Schlackenviskosität und dem Aschenablagerungsverhältnis festzulegen, doch ist die Festlegung des Bezugswerts nicht auf dieses Modell beschränkt. In einem Fall, in dem ein Verbrennungsversuch unter Verwendung eines Verbrennungsversuchsofens oder eines Betriebsofens durchgeführt wird, während die Viskosität der im Brennstoff enthaltenen Schlacke geändert wird, kann der Bezugswert anhand einer Schlackenviskosität festgesetzt werden, die erhalten wird, wenn ein Schlackenstein (geschmolzene Schlacke), der zu groß ist, um von einem im Kessel 7 installierten Förderer (nicht dargestellt) fortgetragen zu werden, auf die Ofenwand fällt. Alternativ kann der Bezugswert anhand einer Schlackenviskosität festgesetzt werden, die erhalten wird, wenn eine Hauptdampftemperatur oder ein Hauptdampfdruck von einem definierten Bereich abweicht oder über den Bereich hinaus schwankt.
Bezugszeichenliste

1, 2: Bunker
3a, 3b: Brennstoffzufuhrmengenregler (Brennstoffzufuhrmengen -Einstelleinrichtung)
4: Mischer
5: Zerkleinerer
6: Brenner
7: Kessel
9: Rechner (Berechnungseinrichtung)
10: Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung

Claims

Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel, mit: Festlegen, wenn zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen gemischt werden, eines Mischungsverhältnisses jedes Festbrennstoffs, das so berechnet ist, dass ein sich ergebenes Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das eine Schlackenviskosität hat, die sich mit einem Bezugswert bei einer vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt; und Zuführen der beruhend auf dem Mischungsverhältnis gemischten Festbrennstoffe als Brennstoff zu dem Kessel.
Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach Anspruch 1, wobei die Schlackenviskosität beruhend auf einer Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch berechnet wird.
Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach Anspruch 1, wobei die Schlackenviskosität beruhend auf einem Ergebnis des Messens einer Schlackenviskosität von Schlacke berechnet wird, die durch Erwärmen von Asche jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gebildet wird.
Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bezugswert ein Wert der Schlackenviskosität ist, der in Bezug auf einen Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und einem Aschenablagerungsverhältnis mit dem Aschenablagerungsverhältnis eines vorbestimmten Werts zusammenhängt oder geringer ist.
Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach Anspruch 4, wobei der Bezugswert zwischen 300 und 1000 Pa·s liegt, die Werte der Schlackenviskosität sind, die mit einem Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zusammenhängen.
Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorbestimmte Atmosphärentemperatur eine Atmosphärentemperatur in einem Bereich nahe an einem Brenner zum Verbrennen jedes Festbrennstoffs ist.
Verfahren zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorbestimmte Atmosphärentemperatur eine höchste Atmosphärentemperatur ist, die die Kesselkonstruktion zulässt.
Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel, mit: einer Berechungseinrichtung, die, wenn zwei oder mehr Arten von Festbrennstoffen gemischt werden, ein Mischungsverhältnis der Festbrennstoffe festlegt, das so berechnet ist, dass ein sich ergebenes Festbrennstoffgemisch erhalten wird, das eine Schlackenviskosität hat, die sich mit einem Bezugswert bei einer vorbestimmten Atmosphärentemperatur deckt oder ihn übersteigt; und einer Brennstoffzufuhrmengen-Einstelleinrichtung, die beruhend auf dem Mischungsverhältnis eine Menge jedes Festbrennstoffs einstellt, die dem Kessel zugeführt wird.
Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach Anspruch 8, wobei die Schlackenviskosität beruhend auf einer Zusammensetzung von Aschebestandteilen in dem sich ergebenden Festbrennstoffgemisch berechnet wird.
Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach Anspruch 8, wobei die Schlackenviskosität beruhend auf einem Ergebnis des Messens einer Schlackenviskosität von Schlacke berechnet wird, die durch Erwärmen von Asche jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur gebildet wird.
Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Bezugswert ein Wert der Schlackenviskosität ist, der in Bezug auf einen Zusammenhang zwischen der Schlackenviskosität jedes Festbrennstoffs bei der vorbestimmten Atmosphärentemperatur und einem Aschenablagerungsverhältnis mit dem Aschenablagerungsverhältnis eines vorbestimmten Werts zusammenhängt oder geringer ist.
Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach Anspruch 11, wobei der Bezugswert zwischen 300 und 1000 Pa·s liegt, die Wert der Schlackenviskosität sind, die mit dem Aschenablagerungsverhältnis von 5 ~ 7 % oder weniger zusammenhängen.
Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die vorbestimmte Atmosphärentemperatur eine Atmosphärentemperatur in einem Bereich nahe an einem Brenner zum Verbrennen jedes Festbrennstoffs ist.
Vorrichtung zur Verringerung von Aschenanhaftung in einem Kessel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die vorbestimmte Atmosphärentemperatur eine höchste Atmosphärentemperatur ist, die die Kesselkonstruktion zulässt.