JP2007107757A

JP2007107757A - 粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法及び粗悪燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP2007107757A
Application number: JP2005296584A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Tsuchiyama; 佳彦土山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】粗悪燃料を用いて燃焼処理する際のボイラへの灰付着の低減を図った粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法及び粗悪燃料燃焼装置を提供する。
【解決手段】粗悪燃料ボイラ１０Ａは、石油系残渣燃料１２を供給する石油系残渣燃料供給部１３と、バイオマス燃料１４を供給するバイオマス燃料供給部１５と、両者の混焼比率を制御する混焼制御部１６と、石油系残渣燃料１２とバイオマス燃料１４とを混焼するボイラ本体１１と、ボイラ排ガス１７中の灰粒子１８を分離する粒子分離部１９とを具備してなり、前記石油系残渣燃料１２とバイオマス燃料１４とを混焼する際に、バイオマス燃料１４を５５〜８０重量％の範囲、好ましくは６０〜８０重量％の範囲とするように、混焼制御部１６で制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粗悪燃料を用いて燃焼処理する際のボイラへの灰付着の低減を図った粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法及び粗悪燃料燃焼装置に関する。

従来より、粗悪燃料として例えば石油系残渣や、例えばおが屑、建築廃材等のバイオマス燃料が知られている。
前記石油系残渣燃料中のバナジウム及びバイオマス燃料中のアルカリ成分（Ｎａ塩、Ｋ塩等）は低融点化合物を作ることが知られており、該低融点化合物はバインダ作用を呈し、ボイラ内の伝熱管への灰付着現象を誘発する。

石油系残渣に関しては、ＭｇＯ等の添加剤を添加することがなされている。一方のバイオマス燃料に関しては石炭等との混焼により、灰付着の対策がなされている（特許文献１）。

特開２００２−２４３１０８号公報

しかしながら、前記添加剤は高価であること及び石炭はＣＯ₂排出量のカウント対象（バイオマスはカウントされない）であることから、更なる対策が望まれている。

本発明は、前記問題に鑑み、粗悪燃料を用いて燃焼処理する際のボイラへの灰付着の低減を図った粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法及び粗悪燃料燃焼装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、石油系残渣燃料とバイオマス燃料とをボイラで混焼する際に、バイオマス燃料を５５〜８０重量％の範囲とすることを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法にある。

第２の発明は、石油系残渣燃料とバイオマス燃料とを混焼する際に、バイオマス燃料を５５重量％以下の場合、Ｍｇ材料を添加しつつ燃焼することを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法にある。

第３の発明は、第２の発明において、ＭｇＯとＶ₂Ｏ₅とのモル比が３以上であることを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法にある。

第４の発明は、バイオマス燃料に対し、バイオマス燃料を５５〜８０重量％の範囲とした石油系残渣燃料とバイオマス燃料との燃焼灰を添加しつつ燃焼することを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法にある。

第５の発明は、石油系残渣燃料を供給する石油系残渣燃料供給部と、バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料供給部と、両者の混焼比率を制御する混焼制御部と、石油系残渣燃料とバイオマス燃料とを混焼するボイラ本体と、ボイラ排ガス中の灰粒子を分離する粒子分離部とを具備してなることを特徴とする粗悪燃料燃焼装置にある。

第６の発明は、第５の発明において、石油残渣燃料供給部にＭｇ材料を供給するＭｇ材料供給部を具備することを特徴とする粗悪燃料燃焼装置にある。

第７の発明は、第５の発明において、前記粒子分離部で分離され、バイオマス燃料を５５〜８０重量％の範囲とした石油系残渣燃料とバイオマス燃料の燃焼灰からなる灰粒子をボイラ本体に供給する灰粒子供給部を具備することを特徴とする粗悪燃料燃焼装置にある。

本発明によれば、石油系残渣燃料とバイオマス燃料とを所定の割合で混焼することにより、石油系残渣燃料に含まれるバナジウムはバイオマス燃料中のＣａＯと反応し、高融点化合物を作ることになり、ボイラへの灰付着を防止することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係る粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法を実施する粗悪燃料ボイラを示す概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る粗悪燃料ボイラ１０Ａは、石油系残渣燃料１２を供給する石油系残渣燃料供給部１３と、バイオマス燃料１４を供給するバイオマス燃料供給部１５と、両者の混焼比率を制御する混焼制御部１６と、石油系残渣燃料１２とバイオマス燃料１４とを混焼するボイラ本体１１と、ボイラ排ガス１７中の灰粒子１８を分離する粒子分離部１９とを具備してなるものである。
そして、前記石油系残渣燃料１２とバイオマス燃料１４とを混焼する際に、バイオマス燃料１４を５５〜８０重量％の範囲、好ましくは６０〜８０重量％の範囲とするように、混焼制御部１６で制御するようにしている。
なお、本実施例では、混焼制御部１６から混合した石油系残渣燃料１２とバイオマス燃料１４とを混合したものを１本のラインで供給しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、混焼制御部１６で制御しつつ両者を別々のラインで供給するようにしてもよい。

このように、石油系残渣燃料１２とバイオマス燃料１４を所定の割合で混焼することにより、石油系残渣燃料に含まれるバナジウムはバイオマス燃料中のＣａＯと反応し、高融点化合物を作ることになり、灰付着が防止される。
すなわち、バイオマス燃料１４において灰の付着性を誘発するＮａ、Ｋは高融点化したバナジウム灰で希釈されるため、ボイラ内での灰付着性は軽減されることになる。

これは、図４に示す木屑灰混入率と温度との関係からも明らかとなる。
図４に示す表では、黒丸が剪断力２００ｇｆのバイオマスを混入した場合の温度の変化を示す。ここで、剪断力を２００ｇｆは、一般の灰払い落とし手段（例えばスーツブロワ）により、払い落とすことができる灰の条件である。
尚、横軸の零点は石油系残渣燃料のみの場合である。また、混入当初において、温度が低下するのは、高融点化合物が作られず、希釈効果が発揮されないからである。そして、約５５〜８０重量％の間においては、高融点化合物のバナジウム灰によりＮａ、Ｋは希釈化され、灰の付着が低減される。

図４中において、石油系残渣燃料１２中のバナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）の割合は、バイオマス燃料１４である木屑の混入率が増大することで低下する。一方、バイオマスを投入することでアルカリ塩（Ｎａ、Ｋ）の割合は増大する。
バイオマス燃料１４の混入が５５重量％を超えるあたりからバナジウムとＣａＯとの反応生成物である高融点化合物の生成量が増大し、その希釈効果により灰付着を防止することとなる。また、バイオマスが８０重量％を超える場合には、石油系残渣燃料１２中のバナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）の割合が低下し、高融点化合物生成量が少なくなるので、温度が低下することとなる。

このように、バイオマス燃料１４である木屑灰を、６０〜８０重量％混入することで融点が１０５０℃以上になり、灰付着が防止されることになる。

また、ボイラにおいては、ガス温度が１０５０℃以下のゾーンでは通常の過熱器を用い、１０５０℃以上のゾーンでは板型過熱器を用いるのが好ましい。

次に、本発明の第２の実施例に係る粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法について、図面を参照して説明する。

また、石油系残渣燃料とバイオマス燃料とを混焼する際に、バイオマス燃料が５５重量％以下の場合には、高融点化合物の希釈効果が発揮されないので、図４に示すように、添加剤として、例えばＭｇＯ等のＭｇ材料を添加しつつ燃焼することにより（図中、白四角で示す。）、温度を高温化させて、ボイラへの灰付着を低減するようにしている。

この際、ＭｇＯとＶ₂Ｏ₅とのモル比が３以上とするのが好ましい。
これは、図５に示すように、ＭｇＯとＶ₂Ｏ₅とのモル比が２．５の場合には、約８００℃付近で灰剪断力２００ｇｆ以上となり、一般の灰払い落とし手段で落とすことができなくなるからである。
なお、図５においては、石油系残渣燃料が９５％、木屑灰が５％の場合である。

このＭｇ材料を添加する装置を有する粗悪燃料ボイラの構成を図２に示す。
図２に示すように、本実施例にかかる粗悪燃料ボイラ１０Ｂは、図１の粗悪燃料ボイラ１０Ａにおいて、石油系残渣燃料供給部１３に例えばＭｇＯ等のＭｇ材料を供給するＭｇ材料供給部２０を具備してなるものである。

図１の粗悪燃料ボイラ１０Ａにおいて、常時バイオマス燃料を混焼できない場合に備えて、例えばＭｇＯ等のＭｇ材料を添加する設備を付随させ、バイオマス燃料が供給できない場合は石油系残渣燃料にＭｇＯを添加することで、灰の付着を防止するようにしている。

次に、本発明の第３の実施例に係る粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法について、図面を参照して説明する。

次に、実施例１の粗悪燃料ボイラ１０Ａにおいて、常時石油残渣燃料を混焼できない場合に備えて、灰粒子をボイラ本体に供給可能な装置を付随させている。
石油残渣燃料１２の混焼ができない場合には、石油残渣燃料を供給していた場合に実施例１の粗悪燃料ボイラ１０Ａにおいて、バイオマス燃料１４の混焼比が６０〜８０％で得られた灰粒子１８をボイラ本体１１の火炉に供給するようにしている。
これにより、所定範囲の配合（バイオマス燃料１４の混焼比が６０〜８０％）における灰粒子１８には高融点化合物が混入しているので、アルカリ塩に対する希釈効果が発揮され灰付着が防止される。

これを実施する装置としては、図３に示すように、実施例１の粗悪燃料ボイラ１０Ａにおいて、所定範囲の配合（バイオマス燃料１４の混焼比が６０〜８０％）の燃焼による灰粒子１８を貯蔵及び供給する灰粒子供給部２１を設置し、前記灰粒子供給部２１から高融点化合物が混入している灰粒子１８をボイラ本体に供給するようにしている。

これにより、高融点化合物を多量に含む灰粒子１８の添加効果により、灰の付着を防止するようにしている。

以上のように、本発明に係る粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法は、石油系残渣燃料とバイオマス燃料とを所定の割合で混焼することにより、高融点化合物を作ることになり、ボイラへの灰付着を防止することができ、粗悪燃料ボイラに用いて適している。

実施例１に係る粗悪燃料ボイラの概略図である。実施例２に係る粗悪燃料ボイラの概略図である。実施例３に係る粗悪燃料ボイラの概略図である。木屑灰混入率と温度との関係を示す図である。温度と灰剪断力との関係図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｃ粗悪燃料ボイラ
１１ボイラ本体
１２石油系残渣燃料
１３石油系残渣燃料供給部
１４バイオマス燃料
１５バイオマス燃料供給部
１６混焼制御部
１７ボイラ排ガス
１８灰粒子
１９粒子分離部
２０Ｍｇ材料供給部
２１灰粒子供給部

Claims

石油系残渣燃料とバイオマス燃料とをボイラで混焼する際に、バイオマス燃料を５５〜８０重量％の範囲とすることを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法。
石油系残渣燃料とバイオマス燃料とを混焼する際に、バイオマス燃料が５５重量％以下の場合、Ｍｇ材料を添加しつつ燃焼することを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法。
請求項２において、
ＭｇＯとＶ₂Ｏ₅とのモル比が３以上であることを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法。
バイオマス燃料に対し、バイオマス燃料を５５〜８０重量％の範囲とした石油系残渣燃料とバイオマス燃料との燃焼灰を添加しつつ燃焼することを特徴とする粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法。
石油系残渣燃料を供給する石油系残渣燃料供給部と、
バイオマス燃料を供給するバイオマス燃料供給部と、
両者の混焼比率を制御する混焼制御部と、
石油系残渣燃料とバイオマス燃料とを混焼するボイラ本体と、
ボイラ排ガス中の灰粒子を分離する粒子分離部とを
具備してなることを特徴とする粗悪燃料燃焼装置。
請求項５において、
石油残渣燃料供給部にＭｇ材料を供給するＭｇ材料供給部を具備することを特徴とする粗悪燃料燃焼装置。
請求項５において、
前記粒子分離部で分離され、バイオマス燃料を５５〜８０重量％の範囲とした石油系残渣燃料とバイオマス燃料の燃焼灰からなる灰粒子をボイラ本体に供給する灰粒子供給部を具備することを特徴とする粗悪燃料燃焼装置。