JP3771687B2 - 石炭焚きボイラの灰付着抑制方法 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭を燃料とする石炭焚きボイラの灰付着抑制方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的な石炭焚きボイラは、供給された石炭をバーナなどで燃焼させて熱を発生させる火炉と、該火炉の上方に所定のピッチで並列配置され、内部に蒸気を流し外部から燃焼熱を伝えて熱し、所定の圧力、温度の蒸気を発生させる伝熱管群とを備えており、同石炭焚きボイラから出た燃焼ガスは、空気予熱器、電気集塵器等を経て煙突から排出されるようになっている。
このような石炭焚きボイラでは、燃焼した石炭から灰が発生するため、この灰が排出の途中で火炉の壁面や火炉上部から下流にわたって配置された伝熱管等に付着することになる。灰がこれら火炉の壁面や伝熱管群等に付着すると、熱吸収効率が低下したり、或いは最悪の状態で伝熱管間に灰が付着成長して燃焼ガスが通過できなくなり、運転障害を起こすおそれがある。この傾向は、アルカリ成分の多い石炭を使用すると、顕著にあらわれる。
【0003】
そこで、従来の石炭焚きボイラにあっては、灰が高温になるほど溶け伝熱管群等に付着しやすくなることを考慮して、火炉を大きくして火炉出口のガス温度を下げたり、すす吹き(スートブロワ)の設置数を増やして付着した灰を除去するなどの対応策を採っている。
一方、最近はアダロ炭(インドネシア産)に代表される灰分や硫黄分が非常に低い石炭を主燃料とする石炭焚きボイラが増えて来ている。これはアダロ炭の価格が安く、かつアダロ炭の性状が灰分1wt%、硫黄分0.1wt%と低く、排煙処理設備が不要である等の魅力があるからである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記アダロ炭の灰性状は、酸化カルシウム(CaO)、酸化ナトリウム(Na2 O)等のアルカリ成分が非常に多いので、アダロ炭を燃料とする石炭焚きボイラは火炉の壁面や伝熱管群への灰付着による運転障害を起こし易いという不具合があった。このような灰付着を抑制するには、通常の瀝青炭焚きボイラに比べて非常に大きな火炉が必要となるので、設備費が嵩むと共に、燃焼効率の低下を招くなど、経済的に不利であった。
しかも、アダロ炭を主燃料とした場合、亜瀝青炭対応設計のボイラでも、灰性状によっては運転障害を起こしており、灰付着の十分な抑制効果を得ることができず、ユーザは灰性状の許容範囲を設けて対応しているため、生産性の向上を図ることが困難であった。
【0005】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、スラッギング及びファウリングを少なくすることにより、低SOX でかつ低NOX 燃焼が可能であって安価な石炭を使用でき、運転コスト及び設備費を低減させることが可能な石炭焚きボイラの灰付着抑制方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明においては、硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なくかつアルカリ成分が多い石炭中に、灰中の二酸化けい素及び酸化アルミニウムの少なくとも一方が多くかつアルカリ成分が少ない石炭の燃焼灰を混入し、これら石炭及び燃焼灰の混合物をボイラ内で燃焼させている。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0008】
図1は本発明の実施の形態に係る石炭焚きボイラの灰付着抑制方法を説明する概略図である。
図1に示す石炭焚きボイラ1は、発電プラントなどに設備される大型ボイラであり、主として、供給された燃料の石炭をバーナ2で燃焼させて熱を発生させる火炉3と、この火炉3の上方位置に所定のピッチで並設された伝熱管(温熱器、再熱器等)4群と火炉3の反対側の排出口付近に配設され、燃焼ガスの余熱を利用して給水の予熱などを行い、ボイラ効率を高めるエコノマイザ(節炭器)5とをそれぞれ備えている。
【0009】
上記石炭焚きボイラ1の燃焼ガス排出側には、該石炭焚きボイラ1と関連して設けられ、管路6を介して接続される空気予熱器7、電気集塵器8、排煙脱硫装置9及び煙突10等が設備されており、石炭焚きボイラ1から出た燃焼ガスはこれら装置を通って粉塵や亜硫酸ガスなどの有害物質を除去させながら煙突10から大気中に排出されるようになっている。
また、電気集塵器8と排煙脱硫装置9との間には誘引通風機11が配設され、該誘引通風機11によって電気集塵器8から燃焼ガスを吸い出し、排煙脱硫装置9へ送り込むよう構成されている。そして空気予熱器7の上流側には、管路12を介して押込通風機13が配設され、管路14を介して一次空気通風機15が押込通風機13と並列的に配設されている。
【0010】
押込通風機13は、石炭の燃焼を促進するため、空気予熱器7の熱を利用して高温にした空気を石炭焚きボイラ1の火炉3に供給すべく設けられたものである。また、一次空気通風機15は、空気予熱器7の熱を利用して高温にした一次空気を後述の微粉炭機に供給すべく設けられたものである。しかも、管路14の途中は、空気予熱器7を経て高温空気が通る分岐路14aと、常温空気が通る分岐路14bとに分かれており、分岐路14a,14bには流量調整弁16がそれぞれ配設され、これら流量調整弁16の作用で後述の微粉炭機内に投入される石炭性状に対応させて供給する空気の温度を調整するよう構成されている。
【0011】
一方、上記石炭焚きボイラ1の燃料供給側には、該石炭焚きボイラ1と関連して微粉炭機(ミル)17が設備され、該微粉炭機17は管路18を介して石炭焚きボイラ1のバーナ2と接続されている。微粉炭機17の上方には、燃料の石炭を貯蔵する石炭バンカ19と、一般瀝青炭の燃焼灰を貯蔵する燃焼灰用サイロ20とが設備されている。また、これら微粉炭機17と石炭バンカ19及びサイロ20との上下間には、ベルトコンベアなどから構成される給炭機21が配設され、該給炭機21より管路22を介して所定量の石炭及び燃焼灰が微粉炭機17内にそれぞれ投入され、その混合物が得られるようになっている。
【0012】
本実施の形態の石炭焚きボイラ1に供給される主燃料の石炭としては、硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なく、かつアルカリ成分の多いアダロ炭が使用されている。すなわち、このアダロ炭の性状としては、例えば、硫黄分が0.1wt%であって、灰分が1wt%と低く、かつアルカリ成分の酸化カルシウム(CaO)が25.6wt%であって、酸化ナトリウム(Na2 O)が11.4wt%と高い分析値を有している。しかも、この主燃料のアダロ炭は、一般瀝青炭対応設計のボイラで低SOX でかつ低NOX 燃焼が可能な石炭である。
【0013】
また、上記石炭中に混入される燃焼灰としては、灰中の二酸化けい素(SiO2 )及び酸化アルミニウム(Al2 O3 )の少なくとも一方が多く、かつアルカリ成分が少ない一般瀝青炭(例えば、ハンタバレー炭)の燃焼灰が使用されている。この燃焼灰の性状としては、例えば、二酸化けい素(SiO2 )が63.4wt%であって、酸化アルミニウム(Al2 O3 )が21.9wt%と高く、かつアルカリ成分の酸化カルシウム(CaO)が1.4wt%であって、酸化ナトリウム(Na2 O)が0.4wt%と低い分析値を有している。この燃焼灰は、近隣に設置された瀝青炭焚きボイラから排出されるものを使用する。
燃焼灰の種類としては、図1中の符号▲1▼に示す如き火炉3の底部から取り出される塊状の炉底灰、符号▲2▼に示す如き電気集塵器8から取り出されるフライアッシュ(EP灰)、符号▲3▼に示す如きエコノマイザ5や空気予熱器7の下方から取り出される小さな塊状のシンダアッシュなどがある。
【0014】
上記燃焼灰のうち、フライアッシュを例に取ると、上記アダロ炭へのフライアッシュの混入量は、従来の燃焼実績の結果から判断して、ボイラ供給時における灰中の酸化ナトリウム(Na2 O)が3wt%以下となるように規定するのが好ましい。
また、上記アダロ炭は灰分が1wt%と少ないので、瀝青炭灰のフライアッシュを多少混入しても総灰量としては一般瀝青炭以下であり、灰処理設備の容量は僅かに増えるだけで済む。
【0015】
本実施の形態の灰付着抑制方法においては、まず、石炭バンカ19から主燃料のアダロ炭を給炭機21及び管路22を介して微粉炭機17内に投入すると共に、サイロ20から燃焼灰のフライアッシュをアダロ炭の投入量に対応させながら給炭機21及び管路22を介して微粉炭機17内に投入する。微粉炭機17内に投入されたアダロ炭及び燃焼灰は、図示しない粉砕テーブルとローラとによって混合されると共に、所定寸法(例えば、74μm程度)の粒子になるまで微粉砕される。
【0016】
次いで、アダロ炭及びフライアッシュの混合物を、微粉炭機17から管路18を介して石炭焚きボイラ1の火炉3内に供給する。この火炉3内では、アダロ炭及びフライアッシュの混合物がバーナ2によって燃焼させられる。この際、微粉炭のアダロ炭には燃焼灰のフライアッシュが混入されているため、該フライアッシュがアダロ炭燃焼灰中のアルカリ成分を希釈し、これによって灰付着性が緩和されることになる。したがって、特に火炉3の壁面に生じるスラッギングや伝熱管群に生じるファウリングが抑えられることになる。
その後、燃焼ガスは、エコノマイザ5を経て石炭焚きボイラ1から排出され、空気予熱器7、電気集塵器8及び排煙脱硫装置9等を通って煙突10から排出されることになる。
【0017】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得るものである。
例えば、既述の実施の形態では、アダロ炭及びフライアッシュの混合物を微粉炭機17を介して石炭焚きボイラ1の火炉3に供給したが、図1に示す如く、燃焼灰のフライアッシュをサイロ20から管路23を介して石炭焚きボイラ1の火炉3に直接投入し、火炉3内で微粉炭機17を介して供給されたアダロ炭と混合して燃焼させても良い。
【0018】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係る石炭焚きボイラの灰付着抑制方法は、硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なくかつアルカリ成分が多い石炭中に、灰中の二酸化けい素及び酸化アルミニウムの少なくとも一方が多くかつアルカリ成分が少ない石炭の燃焼灰を混入し、これら石炭及び燃焼灰の混合物をボイラ内で燃焼させているので、次のような種々の効果が得られる。
(1) アルカリ成分が多い石炭、例えばアダロ炭であっても、燃焼灰の混入によってスラッギング及びファウリングを少なくすることができ、運転障害の原因となる火炉の壁面や伝熱管群の伝熱面への灰付着を抑制できる。
(2) 上記アダロ炭は、低SOX でかつ低NOX 燃焼が可能であって安価な石炭であるため、運転コスト及び設備費を低減させることができる。
(3) 上記アダロ炭の使用によって、従来技術のように火炉を非常に大きくしたり、或いはすす吹きの設置数を増やしたりする対策を採用せずに済む。
(4) 近隣に瀝青炭焚きボイラが設備されている場合、そのフライアッシュを有効に利用して廉価なアダロ炭専焼が可能となるため、より一層経済的に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るを石炭焚きボイラの灰付着抑制方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
1 石炭焚きボイラ
2 バーナ
3 火炉
4 伝熱管
17 微粉炭機
19 石炭バンカ
20 燃焼灰用サイロ
21 給炭機
Claims (3)
- 硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なくかつアルカリ成分が多い石炭中に、灰中の二酸化けい素及び酸化アルミニウムの少なくとも一方が多くかつアルカリ成分が少ない石炭の燃焼灰を混入し、これら石炭及び燃焼灰の混合物をボイラ内で燃焼させることを特徴とする石炭焚きボイラの灰付着抑制方法。
- 上記石炭と上記燃焼灰とは、ボイラに関連して設備された微粉炭機に投入され、該微粉炭機によって混合された混合物がボイラの火炉に供給されることを特徴とする請求項1に記載の石炭焚きボイラの灰付着抑制方法。
- 上記燃焼灰は、上記石炭が供給されるボイラの火炉に直接投入されることを特徴とする請求項1に記載の石炭焚きボイラの灰付着抑制方法。
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