JP4725224B2 - How to prevent clinker generation - Google Patents
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本発明はクリンカーの生成防止方法に係り、特に廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉（特にガス化溶融炉）、廃棄物発電施設の排ガスライン、とりわけ、熱交換部（廃熱ボイラ、スーパーヒーター、空気予熱器）等における付着物（以下「クリンカー」と称す。）を低減して、当該熱交換部等における腐食や閉塞、伝熱阻害を抑制するためのクリンカーの生成防止方法に関するものである。 The present invention relates to a method for preventing clinker formation, and in particular, a waste incinerator, a waste melting furnace (especially a gasification melting furnace), an exhaust gas line of a waste power generation facility, especially a heat exchange section (waste heat boiler, super heater, The present invention relates to a clinker generation prevention method for reducing deposits (hereinafter referred to as “clinker”) in an air preheater or the like, and suppressing corrosion, blockage, and heat transfer inhibition in the heat exchange section or the like.
廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉（特にガス化溶融炉）、廃棄物発電施設（廃プラスチック、シュレッダー、廃タイヤ等の廃棄物、ＲＤＦ／ＲＰＦ等のゴミ固形燃料又はバイオマス発電等の廃棄物由来の燃料による発電施設）の排ガスライン、特に、これらの熱交換部（廃熱ボイラ、スーパーヒーター、空気予熱器）においては、排ガス中の成分に由来するクリンカーが付着、成長して堆積することにより、様々な障害をもたらす。 Waste incinerators, waste melting furnaces (especially gasification melting furnaces), waste power generation facilities (waste plastics, shredders, waste tires, etc., waste solid fuels such as RDF / RPF, or biomass power generation) In the exhaust gas line of the power generation facility), especially in these heat exchange parts (waste heat boiler, super heater, air preheater), the clinker derived from the components in the exhaust gas adheres, grows and accumulates Bring various obstacles.
このクリンカーの付着現象は、廃棄物由来の成分と燃焼助剤の成分などが反応して周辺温度よりも融点の低い化合物が生成し、この化合物が溶融してボイラや配管の内壁に溶着し、これが成長することによるものであり、付着したクリンカーにより、熱交換部の伝熱阻害（熱交換効率低下）、配管腐食、配管閉塞といった、安定運転を阻害する種々の障害を引き起こす。このうち、熱交換部のクリンカーは、主に排ガス中のＳＯｘ、特にＳＯ２が酸化されてＳＯ３、ＳＯ４になることにより、融点３００〜５００℃付近の硫酸系化合物（芒硝、石膏など）が熱交換部で溶融して溶着することによるものと考えられる。 This clinker adhesion phenomenon is caused by the reaction of the waste-derived component and the combustion aid component to produce a compound having a melting point lower than the ambient temperature, and this compound melts and adheres to the inner wall of the boiler or piping. This is due to growth, and the attached clinker causes various obstacles that hinder stable operation, such as heat transfer inhibition (decrease in heat exchange efficiency), pipe corrosion, and pipe blockage. Among them, the clinker of the heat exchange part is mainly composed of a sulfuric acid compound (melting salt, gypsum, etc.) having a melting point of about 300 to 500 ° C. by oxidizing SO x in exhaust gas, particularly SO 2 into SO 3 and SO 4. ) Is considered to be caused by melting and welding in the heat exchange section.
この問題に対して、従来、廃棄物焼却施設などでは、定期的に運転を停止して、ボイラ内などに作業員が入ってクリンカーを剥離除去する清掃作業を行っている。しかし、この作業には多大な労力と時間を要する上に、運転を停止することによる熱回収効率の低下の問題もあり、また、このような清掃を行っても、経時による配管腐食を防止し得ない場合もあった。 Conventionally, in order to solve this problem, waste incineration facilities or the like regularly stop the operation, and an operator enters a boiler or the like to perform a cleaning operation for peeling and removing the clinker. However, this work requires a lot of labor and time, and there is also a problem of a decrease in heat recovery efficiency due to stopping the operation, and even if such cleaning is performed, pipe corrosion over time is prevented. In some cases, it was not possible.
また、特開平５−１１８５２３号公報等には排ガス成分の溶融、溶着を防止するために、水噴霧、空冷壁、水冷壁などにより周辺温度を下げる方法が開示されているが、このような冷却処理は、特に廃熱ボイラなどの熱交換部においては熱回収率の低下を招き、好ましくない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-118523 discloses a method for lowering the ambient temperature by water spray, air cooling wall, water cooling wall, etc. in order to prevent melting and welding of exhaust gas components. The treatment is unfavorable because it causes a decrease in the heat recovery rate particularly in a heat exchange section such as a waste heat boiler.
なお、石炭ボイラ、石油コークスボイラ等の化石燃料による発電施設においては、燃料に、クリンカー付着防止のための添加剤の所定量を添加することにより、クリンカーの剥離、腐食低減などの効果が得られることが確認されているが、単にクリンカー生成防止のための添加剤を定量添加するのみでは、廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉（特にガス化溶融炉）、廃棄物発電設備の特に熱交換部（廃熱ボイラ、スーパーヒーター、空気予熱器）等においては、十分かつ確実なクリンカー生成防止効果を得ることはできない。これは、廃棄物焼却施設などにおいては焼却、溶融される原料（廃棄物）の性状が化石燃料と比較して不均一で、また変動が激しいため、クリンカーを形成する硫酸系化合物の原料であるＳＯｘやクリンカーの融点に影響すると思われるＣａ、Ｓｉ成分などの量が変動するため、クリンカーそのものの性状が変動していることが原因であると考えられる。 In power generation facilities using fossil fuels such as coal boilers and petroleum coke boilers, effects such as peeling of clinker and reduction of corrosion can be obtained by adding a predetermined amount of additive for preventing clinker adhesion to the fuel. However, it is confirmed that the amount of additive for preventing clinker formation is only added in a certain amount, and waste incinerators, waste melting furnaces (especially gasification melting furnaces), especially heat exchange parts of waste power generation facilities In (waste heat boiler, super heater, air preheater), etc., it is not possible to obtain a sufficient and reliable clinker generation preventing effect. This is a raw material for sulfuric acid compounds that form clinker because the properties of raw materials (waste) that are incinerated and melted in waste incineration facilities are not uniform and fluctuate compared to fossil fuels. since the Ca that could affect SO x and clinker melting point, the amount of such Si component varies, is believed to be because the properties of the clinker itself is fluctuating.
特開２００３−１０６５０７号公報には、薬剤を焼却原料である廃棄物に添加することでクリンカーの発生を抑制することが開示されているが、上記理由により、この方法では、十分な付着抑制効果が得られない。
本発明は、上記従来の問題点を解決し、廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉（特にガス化溶融炉）、廃棄物発電施設の排ガスライン、特に、これらの熱交換部（廃熱ボイラ、スーパーヒーター、空気予熱器）等におけるクリンカーの付着を確実に防止する方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, waste incinerators, waste melting furnaces (especially gasification melting furnaces), exhaust gas lines of waste power generation facilities, in particular, these heat exchange parts (waste heat boilers, It is an object of the present invention to provide a method for reliably preventing adhesion of clinker in a super heater, an air preheater) or the like.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、排ガス中の煤塵由来の又は排ガス中の総硫酸系化合物量を算出し、この総硫酸系化合物量分の硫酸系化合物の全量がクリンカーとなると仮定し、この総硫酸系化合物量に見合う量のクリンカー低減剤を添加することにより、クリンカーの生成を確実に防止することができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors calculated the total amount of sulfuric acid compounds derived from the dust in the exhaust gas or in the exhaust gas, and the total amount of sulfuric acid compounds for this total sulfuric acid compound amount is Assuming that it becomes a clinker, it was found that the addition of a clinker reducing agent in an amount commensurate with the total amount of the sulfate compound can surely prevent the formation of clinker, and the present invention has been completed.
本発明（請求項１）のクリンカーの生成防止方法は、廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉又は廃棄物発電施設において、クリンカー低減剤を添加してクリンカーの生成を防止する方法であって、クリンカーの生成防止対象箇所より上流側の排ガス量と、該排ガスの煤塵濃度と、該煤塵の硫酸系化合物含有量とから、該排ガス中の煤塵由来の総硫酸系化合物量を算出し、算出された総硫酸系化合物量に対して、前記クリンカー低減剤の酸化物換算の有効成分モル比が１．０以上となるように、前記クリンカー低減剤を添加することを特徴とする。 The clinker production preventing method of the present invention (Claim 1) is a method for preventing the production of clinker by adding a clinker reducing agent in a waste incinerator, a waste melting furnace or a waste power generation facility. From the amount of exhaust gas upstream from the location where the generation of gas is prevented, the soot concentration of the exhaust gas, and the sulfuric acid compound content of the soot, the total sulfuric acid compound amount derived from soot dust in the exhaust gas is calculated and calculated. The clinker reducing agent is added such that the effective component molar ratio in terms of oxide of the clinker reducing agent is 1.0 or more with respect to the total amount of sulfuric compound .
請求項２のクリンカーの生成防止方法は、請求項１において、前記クリンカー低減剤が高融点粒子、その分散液又はその水溶液を含むことを特徴とする。 Generation method for preventing clinker 請 Motomeko 2 Oite to claim 1, wherein the clinker reducing agent refractory particles, characterized in that it comprises the dispersion or an aqueous solution thereof.
請求項３のクリンカーの生成防止方法は、請求項２において、前記高融点粒子が、マグネシウム化合物、ケイ素化合物、カルシウム化合物、及びアルミニウム化合物の１種又は２種以上を含むことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for preventing clinker formation according to the second aspect , wherein the high melting point particles include one or more of a magnesium compound, a silicon compound, a calcium compound, and an aluminum compound.
請求項４のクリンカーの生成防止方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記クリンカー低減剤を、クリンカーの生成防止対象箇所の上流側の煙道に添加することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method for preventing clinker generation according to any one of the first to third aspects, wherein the clinker reducing agent is added to a flue upstream of a clinker generation prevention target portion.
請求項５のクリンカーの生成防止方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記クリンカー低減剤を間欠的又は連続的に添加することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method for preventing clinker production according to any one of the first to fourth aspects, wherein the clinker reducing agent is added intermittently or continuously.
請求項６のクリンカーの生成防止方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記クリンカーの生成防止対象箇所に付着したクリンカーを物理的剥離手段により除去することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the method for preventing clinker generation according to any one of the first to fifth aspects, wherein the clinker attached to the clinker generation prevention target portion is removed by a physical peeling means.
請求項７のクリンカーの生成防止方法は、請求項６において、前記物理的剥離手段がスートブローであることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the method for preventing clinker formation according to the sixth aspect , wherein the physical peeling means is soot blow.
なお、以下において、本発明の方法に従って、算出された総硫酸系化合物量に対するクリンカー低減剤の有効成分の酸化物換算のモル比を「対Ｓ薬注モル比」と称す。 In the following, the molar ratio in terms of oxide of the active ingredient of the clinker reducing agent with respect to the total amount of sulfuric acid compound calculated in accordance with the method of the present invention is referred to as “mole ratio of S chemical injection”.
本発明によれば、クリンカー低減剤の適正な薬注制御を行うことができ、この結果、燃焼原料である廃棄物の性状の変動が激しく、この結果、生成するクリンカーの性状変動も大きい廃棄物焼却炉、廃棄物溶融炉（特にガス化溶融炉）、廃棄物発電施設におけるクリンカーの生成を確実に防止することができ、特に熱交換部伝熱面における伝熱阻害、基材腐食の抑制、及び灰分の付着によるプラント内の閉塞防止が図れ、長期に亘り安定した設備の運転を継続することが可能となる。 According to the present invention, proper chemical injection control of the clinker reducing agent can be performed, and as a result, the fluctuation of the property of the waste that is the combustion raw material is severe, and as a result, the waste having a large property fluctuation of the generated clinker. Can reliably prevent clinker generation in incinerators, waste melting furnaces (especially gasification melting furnaces), and waste power generation facilities. Moreover, blockage in the plant due to adhesion of ash can be prevented, and stable operation of the facility can be continued for a long time.
本発明において、クリンカー低減剤としては、高融点粒子、その分散液又はその水溶液を含むものが好ましく（請求項２）、高融点粒子としては、マグネシウム化合物、ケイ素化合物、カルシウム化合物、及びアルミニウム化合物の１種又は２種以上が挙げられる（請求項３）。 In the present invention, the clinker reducing agent preferably includes high melting point particles, a dispersion thereof or an aqueous solution thereof (Claim 2 ), and the high melting point particles include magnesium compounds, silicon compounds, calcium compounds, and aluminum compounds. 1 type or 2 types or more are mentioned (Claim 3 ).
このようなクリンカー低減剤は、その添加効果を有効に発揮し得る、クリンカーの生成防止対象箇所の上流側の煙道に添加することが好ましく（請求項４）、これにより、クリンカーの生成防止対象箇所において、クリンカー低減剤による、灰分等の排ガス中成分を改質することによる化学的付着防止効果や、クリンカー低減剤の脱ガス作用などによる物理的剥離効果、特に、硫黄酸化物系成分の改質による付着性の低減、融点上昇による溶着性低減、付着層の気孔率増加による脆性（剥離性）の向上（硬度低下）等の複合的な効果で、燃焼原料である廃棄物の性状が変動する廃棄物焼却炉や廃棄物溶融炉や廃棄物発電施設の排ガスライン、特に熱交換部（廃熱ボイラ、スーパーヒーター、空気予熱器）等における排ガス中成分に由来するクリンカーの生成を効果的に防止することが可能となる。 Such a clinker-reducing agent is preferably added to the flue upstream of the clinker production-prevention location that can effectively exhibit the effect of addition (claim 4 ), whereby the clinker production-prevention subject The chemical adhesion prevention effect by modifying the components in the exhaust gas such as ash by the clinker reducing agent, the physical peeling effect by the degassing action of the clinker reducing agent, etc. The properties of waste, which is a raw material for combustion, fluctuate due to multiple effects such as reduced adhesion due to quality, reduced weldability due to increased melting point, and improved brittleness (peelability) due to increased porosity of the adhesion layer (decrease in hardness). Waste gas from waste incinerators, waste melting furnaces, waste power generation facilities, especially heat exchangers (waste heat boilers, super heaters, air preheaters), etc. It is possible to effectively prevent the generation of the linker.
本発明に係るクリンカー低減剤は間欠的に添加しても良く、連続的に添加しても良い（請求項５）。 The clinker reducing agent according to the present invention may be added intermittently or continuously (Claim 5 ).
また、本発明では、クリンカー低減剤を添加すると共に、物理的剥離手段によりクリンカーの生成防止対象箇所に付着したクリンカーを除去することが好ましく（請求項６）、この物理的剥離手段としてはスートブローなどを採用することができる（請求項７）。 Further, in the present invention, it is preferable to add a clinker reducing agent and remove the clinker attached to the clinker formation prevention target portion by a physical peeling means (Claim 6 ). (Claim 7 ).
即ち、本発明の方法に従って、クリンカー低減剤、例えば、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）や水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）を煙道に噴霧すると、クリンカー低減剤がクリンカー生成部を覆うように塗布された後乾燥されて、炭酸ガスや水を放出して高融点で気孔率が高く脆性の被膜を形成する。この被膜上に更にクリンカーが付着するが、被膜面が脆くなっているために自重で崩壊剥離し易くなり、更なるクリンカーの成長は防止される。このように脆いクリンカーは、スートブロー等の物理的剥離手段により容易に剥離除去することができる。 That is, when a clinker reducing agent, for example, magnesium carbonate (MgCO 3 ) or magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) is sprayed on the flue according to the method of the present invention, the clinker reducing agent is applied so as to cover the clinker generating part. Then, it is dried to release carbon dioxide gas and water to form a brittle film having a high melting point and a high porosity. The clinker further adheres on the coating, but the coating surface is fragile, so that it becomes easy to disintegrate and peel by its own weight, and further clinker growth is prevented. Such brittle clinker can be easily removed by physical peeling means such as soot blow.
以下に本発明のクリンカーの生成防止方法の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the clinker formation prevention method of the present invention will be described in detail below.
［クリンカー低減剤］
本発明で用いるクリンカー低減剤は、高融点粒子、その分散液又はその水溶液を含むものが好ましく、高融点粒子としては、マグネシウム化合物、ケイ素化合物、カルシウム化合物、アルミニウム化合物、鉄化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、好ましくはマグネシウム化合物、ケイ素化合物、カルシウム化合物、アルミニウム化合物等の粒子が挙げられる。特に、本発明で用いる高融点粒子は例えば、炭酸塩、酸化物、水酸化物、或いはこれらの水和物等の無機化合物であって、無機化合物そのものあるいはその酸化物の融点が１０００℃以上、好ましくは１０００〜３０００℃、特に１５００〜２３００℃であることが好ましい。
[Clinker reducing agent]
The clinker reducing agent used in the present invention preferably includes high melting point particles, dispersions thereof or aqueous solutions thereof. Examples of the high melting point particles include magnesium compounds, silicon compounds, calcium compounds, aluminum compounds, iron compounds, titanium compounds, zirconium. Compounds, preferably particles of magnesium compounds, silicon compounds, calcium compounds, aluminum compounds, and the like. In particular, the high melting point particles used in the present invention are inorganic compounds such as carbonates, oxides, hydroxides, or hydrates thereof, and the inorganic compounds themselves or their oxides have a melting point of 1000 ° C. or higher. Preferably it is 1000-3000 degreeC, It is especially preferable that it is 1500-2300 degreeC.
クリンカー低減剤のうち、マグネシウム化合物としては、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、酸化マグネシウム（マグネシア：ＭｇＯ）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、ギ酸マグネシウム（（ＨＣＯＯ）２Ｍｇ）、酢酸マグネシウム（（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｍｇ）等が挙げられる。ケイ素化合物としては、二酸化ケイ素（シリカ：ＳｉＯ２）等が挙げられる。カルシウム化合物としては、酸化カルシウム（カルシア：ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）等が挙げられる。アルミニウム化合物としては、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）等が挙げられる。また、酸化鉄（ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３）等の鉄化合物、酸化チタン（チタニア：ＴｉＯ２）等のチタン化合物、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ２）等のジルコニウム化合物等も好適に用いられる。 Among clinker reducing agents, magnesium compounds include magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), magnesium oxide (magnesia: MgO), magnesium carbonate (MgCO 3 ), magnesium formate ((HCOO) 2 Mg), magnesium acetate ( (CH 3 COO) 2 Mg) and the like. Examples of the silicon compound include silicon dioxide (silica: SiO 2 ). Examples of the calcium compound include calcium oxide (calcia: CaO), calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), and the like. Examples of the aluminum compound include aluminum oxide (alumina: Al 2 O 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), and the like. Further, iron compounds such as iron oxide (FeO, Fe 2 O 3 ), titanium compounds such as titanium oxide (titania: TiO 2 ), zirconium compounds such as zirconium oxide (zirconia: ZrO 2 ), and the like are also preferably used.
高融点粒子は融点が高く溶着しないものであるため、これらの高融点粒子を用いることにより、クリンカーの付着面に剥離し易い脆弱な層が形成され、この層の上に形成されたクリンカーが、自重で剥離し易くなることにより、クリンカーの生成防止効果を得ることができる。 Since the high melting point particles have a high melting point and are not welded, by using these high melting point particles, a fragile layer that is easily peeled off is formed on the adhesion surface of the clinker, and the clinker formed on this layer is By becoming easy to peel off due to its own weight, an effect of preventing clinker formation can be obtained.
また、ＭｇＣＯ３、（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｍｇ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３等は物理的な剥離作用でクリンカーを抑制する。即ち、ＭｇＣＯ３、（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｍｇは各々５００℃付近、３００℃付近で熱により分解し徐々にＣＯ２ガスを放出して融点の高いＭｇＯを生成する。その際の脱ガスエネルギーによりクリンカーを剥離させることができる。このため、これらの化合物は、比較的低温の領域であっても、クリンカーの生成防止効果を得ることができる。 MgCO 3 , (CH 3 COO) 2 Mg, MgO, SiO 2 , Mg (OH) 2 , CaCO 3 , Ca (OH) 2 , Al (OH) 3 and the like suppress clinker by physical peeling action. . That is, MgCO 3 and (CH 3 COO) 2 Mg are decomposed by heat near 500 ° C. and 300 ° C., respectively, and gradually release CO 2 gas to produce MgO having a high melting point. The clinker can be peeled off by the degassing energy at that time. Therefore, these compounds can obtain the effect of preventing clinker formation even in a relatively low temperature region.
特に、これらの化合物を間欠多量注入した場合には、クリンカーをこれらの薬剤が覆った状態で脱ガス反応することにより、気孔率が高く、非溶着性の脆弱な層が形成され、この脆弱な層が、更にこの上に形成されたクリンカーと共に、剥離されることで、クリンカーの抑制効果が得られる。間欠注入によるこのような効果は、前述の高融点粒子の場合にも同様に奏される。 In particular, when these compounds are intermittently injected in large quantities, the degassing reaction with the clinker covered with these chemicals results in the formation of a highly porous, non-weldable fragile layer. The layer is further peeled off together with the clinker formed thereon, so that the inhibitory effect of the clinker is obtained. Such an effect by intermittent injection is also exhibited in the case of the aforementioned high melting point particles.
また、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３は、これを連続注入することで排ガス内を還元雰囲気にして、ＳＯ２からＳＯ３、ＳＯ４への酸化を防止することで腐食を防止する。 In addition, FeO and Fe 2 O 3 are continuously injected to create a reducing atmosphere in the exhaust gas and prevent oxidation from SO 2 to SO 3 and SO 4 to prevent corrosion.
これらの高融点粒子は１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の組み合わせ、任意の比率で混合して、或いは混合せずに別々に用いても良い。これらの高融点粒子クリンカー低減剤は粉末ないし粒子状のものをそのまま用いても良いが、これらを分散液又は水溶液として用いても良い。 These high melting point particles may be used alone or in combination of two or more in any combination, in any ratio, or without mixing. These refractory particle clinker reducing agents may be used in the form of powder or particles as they are, but these may be used as a dispersion or an aqueous solution.
高融点粒子を粉末ないし粒子状で用いる場合、その平均粒径は０．０１〜１０μｍ程度であることが好ましい。分散液の分散媒、水溶液の溶媒としては水が好適であるが、他の液体であっても良い。分散液、水溶液中の薬剤濃度は５〜６０重量％程度とするのが適当である。 When the high melting point particles are used in the form of powder or particles, the average particle size is preferably about 0.01 to 10 μm. Water is suitable as the dispersion medium of the dispersion and the solvent of the aqueous solution, but other liquids may be used. The drug concentration in the dispersion and aqueous solution is suitably about 5 to 60% by weight.
薬剤のうち、特にマグネシウム化合物、鉄化合物は粉末の状態で添加することが好ましい。アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾル等を用いるものが好ましい。 Among the chemicals, it is preferable to add a magnesium compound and an iron compound in a powder state. Those using alumina sol, silica sol, titania sol, zirconia sol and the like are preferable.
また、この分散液や水溶液には、必要に応じて界面活性剤を３〜１２重量％添加して分散安定性をより向上させるようにしても良い。用いられる界面活性剤としては、アルキルアリルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ジアルキルスルフォコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩などのアニオン界面活性剤やポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、高級脂肪酸グリセリンエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキロールアミド等の非イオン界面活性剤が例示される。 Further, if necessary, 3 to 12% by weight of a surfactant may be added to this dispersion or aqueous solution to further improve the dispersion stability. Surfactants used include alkyl allyl sulfonate, alkyl sulfate ester salt, polyoxyethylene alkyl ether acetate salt, dialkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl sulfate ester salt, polyoxyethylene alkyl phosphate ester salt Anionic surfactants such as polyoxyethylene alkylphenol ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alcohol ether, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, higher fatty acid glycerin ester, polyoxyethylene alkylamine, Nonionic surfactants such as alkylolamide are exemplified.
［クリンカー低減剤の添加量］
本発明においては、処理対象領域（クリンカーの生成防止対象箇所）に対して事前調査を行って次の[1]の方法により、総硫酸系化合物量を算出し、算出された総硫酸系化合物量に対して、クリンカー低減剤の酸化物換算の有効成分モル比が１．０以上、即ち、対Ｓ薬注モル比が１．０以上となるように前記クリンカー低減剤を添加する。
[Amount of clinker reducing agent added]
In the present invention, a pre-investigation is performed on the region to be treated (location where clinker formation is prevented), and the amount of the total sulfate compound is calculated by the method of [1 ] below, and the calculated total sulfate compound amount On the other hand, the clinker reducing agent is added so that the active ingredient molar ratio in terms of oxide of the clinker reducing agent is 1.0 or more, that is, the molar ratio of S to S is 1.0 or more.
[1] クリンカーの生成防止対象箇所より上流側の排ガス量と、排ガスの煤塵濃度と、煤塵の硫酸系化合物含有量とから、排ガス中の煤塵由来の総硫酸系化合物量を算出する。例えば、クリンカーの生成防止対象箇所の上流側の排ガス量がＧ［Ｎｍ３／ｈｒ］で、この排ガス中の煤塵濃度がＡ［ｋｇ／Ｎｍ３］で、煤塵中の硫酸系化合物含有量がＳ［重量％］である場合、排ガス中の煤塵由来の総硫酸系化合物量は、下記式で算出される。
総硫酸系化合物量［ｋｇ／ｈｒ］＝Ｇ×Ａ×Ｓ／１００
この場合、上流側の煙道排ガス中の煤塵濃度のみならず下流側の煙道排ガスの煤塵濃度も測定し、両者の濃度差から、クリンカーの生成防止対象箇所に取り込まれる煤塵量を算出し、この煤塵量と煤塵中の硫酸系化合物濃度とから、総硫酸系化合物量を算出しても良い。
[1] Calculate the total sulfuric acid compound amount derived from the dust in the exhaust gas from the amount of exhaust gas upstream from the location where clinker formation is prevented, the soot concentration in the exhaust gas, and the sulfuric acid compound content in the soot. For example, the amount of exhaust gas upstream of the clinker generation prevention target location is G [Nm 3 / hr], the concentration of dust in this exhaust gas is A [kg / Nm 3 ], and the content of sulfuric acid compound in the dust is S In the case of [wt%], the total sulfuric acid compound amount derived from soot dust in the exhaust gas is calculated by the following formula.
Total sulfuric acid compound amount [kg / hr] = G × A × S / 100
In this case, not only the dust concentration in the flue exhaust gas on the upstream side, but also the dust concentration in the flue exhaust gas on the downstream side is measured, and from the concentration difference between them, the amount of dust taken into the clinker generation target location is calculated, The total amount of sulfuric acid compound may be calculated from the amount of dust and the concentration of sulfuric acid compound in the dust .
なお、クリンカーの生成防止対象箇所の上流側の排ガスとは、一般的には、クリンカーの生成防止対象箇所の直前の煙道の排ガスである。 Contact name and the upstream side of the exhaust gas generated prevention target portion of the clinker is generally a gas immediately before the flue generation prevention target portion of the clinker.
対Ｓ薬注モル比が１．０未満の添加量では、十分なクリンカー生成防止効果を得ることができない。本発明では好ましくは対Ｓ薬注モル比が３．０〜１０．０となるようにクリンカー低減剤添加量を設定し、クリンカーの生成防止対象箇所に付着したクリンカー成分中の硫酸系化合物に対してモル比で１．０以上のクリンカー低減剤の有効成分（酸化物換算）がクリンカー中に残留するようにクリンカー低減剤を添加することが好ましい。 If the molar ratio of S to S is less than 1.0, a sufficient clinker formation preventing effect cannot be obtained. In the present invention, preferably, the clinker reducing agent addition amount is set so that the molar ratio of S to S is 3.0 to 10.0, and the sulfuric acid compound in the clinker component attached to the clinker formation prevention target site Thus, it is preferable to add the clinker reducing agent so that the active ingredient (as oxide) of the clinker reducing agent having a molar ratio of 1.0 or more remains in the clinker.
［クリンカー低減剤の添加箇所］
クリンカー低減剤は、クリンカーの生成防止対象箇所の上流側、望ましくは直前の煙道に添加するのが好ましい。ただし、その他、ボイラ、空気予熱器、減温塔、空気加熱器等に添加しても良好な添加効果を得ることができる。
[Addition of clinker reducing agent]
The clinker reducing agent is preferably added to the upstream side of the clinker formation prevention target site, desirably in the immediately preceding flue. However, even when added to a boiler, an air preheater, a temperature reducing tower, an air heater or the like, a good addition effect can be obtained.
［クリンカー低減剤の添加方法］
クリンカー低減剤の添加方法は連続添加でも良いし、１日当たり１〜１０回、１回当たり数分〜数時間間欠注入でも良い。クリンカー低減剤は基本的には融点の高い成分であることと高温域で熱分解し、水分、ガスを放出する際の物理的作用により付着物の脆化効果、剥離効果を奏する。従って間欠注入でもクリンカー低減剤を添加することで嵩密度が低く、付着力の弱い付着層（融点が高く、脆化された付着層）が形成されれば、その上に形成された嵩密度が高く、付着力の強いクリンカーの自重でクリンカーが剥離するという効果が狙える。また、連続添加することで付着物を脆化させることができれば、例えばボイラ等ではスートブローによる物理的作用を併用することでクリンカーを容易に剥離することが可能になる。
[Method of adding clinker reducing agent]
The addition method of the clinker reducing agent may be continuous addition or intermittent injection for 1 to 10 times per day, for several minutes to several hours per time. The clinker reducing agent is basically a component having a high melting point and thermally decomposes in a high temperature range, and exerts an embrittlement effect and an exfoliation effect on the deposits by a physical action when releasing moisture and gas. Therefore, if a clinker reducing agent is added even in intermittent injection, the bulk density is low, and if an adhesion layer with a weak adhesion (a high melting point, embrittled adhesion layer) is formed, the bulk density formed thereon is reduced. The effect is that the clinker peels off due to the weight of the clinker, which is high and has strong adhesion. Further, if the deposit can be embrittled by continuous addition, for example, in a boiler or the like, the clinker can be easily peeled by using a physical action by soot blow.
クリンカー低減剤の添加装置は予め設備内のクリンカー付着箇所を確認しておき、その近辺にノズル設置口を加工して設ける。但し、予めスートブローのライン、点検用のフランジなど、ノズル設置口に代用できるものがあれば加工の必要はない。ノズルの設置口を確保したら、炉を立ち上げる前にクリンカー低減剤の添加装置を設置し、炉が立ち上った後、暫くして炉内の運転が安定した段階でクリンカー低減剤を噴霧し始める。 The clinker reducing agent adding device is provided by checking a clinker adhesion portion in the facility in advance and processing a nozzle installation port in the vicinity thereof. However, if there is a substitute for the nozzle installation port, such as a soot blow line or a flange for inspection, there is no need for processing. Once the nozzle installation port is secured, a clinker reducing agent addition device is installed before the furnace is started up, and after the furnace has started up, spraying of the clinker reducing agent is started when the operation in the furnace becomes stable for a while.
粉末状のクリンカー低減剤を供給する場合は、クリンカー低減剤を定量供給した後、コンプレッサー、ブロアなどでクリンカー低減剤を圧送するか、又は既設の冷却用空気、助燃用空気を用いる場合もコンプレッサー、ブロアなどで冷却用空気、助燃用空気配管にライン注入して移送する方法を採用することができる。粉末の粒径が細かく、サイロ内での嵩比重の変動が大きいクリンカー低減剤の場合は、ロードセル等で重量測定し、測定値からフィーダーなどの供給部を制御するフィードバック方式で所定量のクリンカー低減剤の供給を行っても良い。 When supplying a powdery clinker reducing agent, after quantitatively supplying the clinker reducing agent, the clinker reducing agent is pumped by a compressor, a blower or the like, or the existing cooling air or auxiliary air is also used as a compressor, It is possible to adopt a method in which the air is injected into the cooling air and auxiliary combustion air piping by a blower or the like and transferred. In the case of a clinker reducing agent with a fine powder particle size and large bulk specific gravity fluctuation in the silo, a predetermined amount of clinker is reduced by a feedback system that measures the weight with a load cell and controls the feeder such as a feeder from the measured value. An agent may be supplied.
液体状のクリンカー低減剤を添加する場合は、ノズルを添加箇所に合わせて製造するが、噴霧される液滴径が２〜５００μｍ程度で均一に添加できるものであれば、噴霧圧力、希釈倍率はどのようなものでも良い。望ましくは、噴霧流量１００〜１０００Ｌ／Ｈｒ、噴霧圧力１．０〜５．０ＭＰａ程度が良い。また、添加方法は設備稼働中に間欠注入もしくは連続注入することとする。間欠注入の場合は薬注ポンプ、電磁弁、電動弁などをタイマー又は流量にて制御することが望ましく、原液注入、ライン注入ともに可能である。 When adding a liquid clinker reducing agent, the nozzle is manufactured in accordance with the addition location, but if the sprayed droplet diameter can be uniformly added at about 2 to 500 μm, the spray pressure and dilution factor are Any thing is good. Desirably, a spray flow rate of 100 to 1000 L / Hr and a spray pressure of about 1.0 to 5.0 MPa are preferable. The addition method is intermittent injection or continuous injection during operation of the equipment. In the case of intermittent injection, it is desirable to control a chemical injection pump, a solenoid valve, an electric valve, etc. with a timer or a flow rate, and both stock solution injection and line injection are possible.
上記方式でクリンカー低減剤を添加し、数日から数週間後に事前調査で実施した煤塵濃度、成分分析等と比較することで、クリンカーの剥離、抑制の効果が確認できる。例えば、剥離、付着抑制効果があった場合は、後段での排ガスの煤塵濃度が増加する。また、付着したクリンカーを採取し、融点を測定することでクリンカー低減剤による改質効果が確認することができる。また、最終的に、炉の定修時にクリンカーを直接採取し、分析することで効果を確認することもできる。 By adding a clinker reducing agent by the above-mentioned method and comparing with dust concentration, component analysis, etc. conducted in a preliminary survey several days to several weeks later, the effect of peeling and suppressing clinker can be confirmed. For example, when there is an effect of suppressing peeling and adhesion, the dust concentration of exhaust gas at the subsequent stage increases. Moreover, the modification effect by the clinker reducing agent can be confirmed by collecting the attached clinker and measuring the melting point. In addition, the effect can be confirmed by collecting clinker directly and analyzing it during the final repair of the furnace.
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
実施例１〜５、比較例１，２
処理量１００ｔｏｎ／ｄａｙの廃棄物ガス化溶融炉の廃熱ボイラ（スートブロー有）の煙道側廃熱ボイラ水管において、本発明によるクリンカーの生成防止処理を行った。
Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 and 2
The clinker formation prevention treatment according to the present invention was performed in the flue side waste heat boiler water pipe of the waste heat boiler (with soot blow) of the waste gasification melting furnace with a treatment amount of 100 ton / day.
この廃熱ボイラにおいては、通常は１０５０〜１１００×１０３ｋｃａｌ／ｈｒの平均熱回収量であるところ、クリンカーの生成により、熱回収量の低下を起こす。生成するクリンカーは、付着面側の成分は硫酸系化合物を主体とし、表面側の成分はＳｉ，Ｃａ，Ａｌを主体とする。 In this waste heat boiler, although the average heat recovery amount is usually 1050 to 1100 × 10 3 kcal / hr, the heat recovery amount is reduced due to the generation of clinker. In the clinker to be generated, the component on the adhesion surface side is mainly composed of a sulfuric acid-based compound, and the component on the surface side is mainly composed of Si, Ca, and Al.
処理に先立ち、排ガス量と、排ガス中の煤塵濃度と、煤塵中のＳＯ３成分量を調べ、以下の結果を得た。
排ガス量：１２０００Ｎｍ３／ｈｒ
排ガスの煤塵濃度：６．０ｇ／Ｎｍ３（＝０．００６ｋｇ／Ｎｍ３）
煤塵中のＳＯ３成分量：７．２重量％
Prior to the treatment, the amount of exhaust gas, the concentration of soot in the exhaust gas, and the amount of SO 3 component in the soot were examined, and the following results were obtained.
Exhaust gas volume: 12000 Nm 3 / hr
Dust concentration in exhaust gas: 6.0 g / Nm 3 (= 0.006 kg / Nm 3 )
SO 3 content in the dust: 7.2% by weight
この結果から、排ガス中の煤塵由来の全ＳＯ３成分量は、５．２ｋｇ／ｈｒ（＝１２０００×０．００６×０．０７２）と算出し、このＳＯ３成分量に対して、各薬剤添加量が下記表１の値となるように、添加量を下記表１の通り決定した（比較例１では薬剤添加せず）。 From this result, the total SO 3 component amount derived from the dust in the exhaust gas is calculated as 5.2 kg / hr (= 12000 × 0.006 × 0.072), and each chemical is added to this SO 3 component amount. The amount added was determined as shown in Table 1 below so that the amount would be the value shown in Table 1 below (in Comparative Example 1, no drug was added).
薬剤添加場所は、廃熱ボイラの排ガス煙道入口として上記添加量で１．０ｈｒ／回、２回／ｄａｙの間欠注入を行った。各例とも５日間実施し、各例の間では約１週間の時間間隔をあけて順次実施した。なお、各薬剤の添加形態は表１に示す通りであり、スクリュー式粉末定量供給装置（川辺機械社製）により注入した。 The chemical addition place was intermittent injection of 1.0 hr / time and 2 times / day at the above addition amount as an exhaust gas flue inlet of the waste heat boiler. Each case was carried out for 5 days, and was sequentially carried out with a time interval of about 1 week between each case. In addition, the addition form of each chemical | medical agent is as having shown in Table 1, and inject | poured with the screw type powder fixed quantity supply apparatus (made by Kawabe Machine Co., Ltd.).
実施期間において、生成したクリンカーの水管付着部分の成分を調べ、クリンカー中のＳＯ３量に対する各薬剤の有効成分量（酸化物換算量）のモル比（有効成分の対ＳＯ３モル比）を求めた。また、硬度（土壌硬度計により測定）と、融点（ＤＩＮ法：ライツ高温顕微鏡による。）を調べ、これらの結果を表１に示した。また、廃熱ボイラ入出熱回収量（中央操作室運転データからの計算値）を表１に示した。 During the implementation period, the components in the water pipe adhering portion of the generated clinker were examined, and the molar ratio of the active ingredient amount (oxide equivalent amount) of each drug to the SO 3 amount in the clinker was determined (active ingredient to SO 3 molar ratio). It was. Further, hardness (measured with a soil hardness meter) and melting point (DIN method: with a rights high-temperature microscope) were examined, and the results are shown in Table 1. In addition, Table 1 shows the amount of heat recovered from the heat input to and output from the waste heat boiler (calculated value from the central operation room operation data).
表１より、対Ｓ薬注モル比が１．０モル未満の薬剤添加量とした比較例２では、薬剤無添加の比較例１と、生成したクリンカーの硬度や融点は同等であり、また、熱回収量においても比較例１の場合と大差はなく、対Ｓ薬注モル比を１．０以上にしないと、所期の添加効果が得られないことが分かる。 From Table 1, in Comparative Example 2 in which the molar ratio of drug injection to S was less than 1.0 mol, Comparative Example 1 without addition of drug and the hardness and melting point of the produced clinker were equivalent, The amount of heat recovered is not much different from that in Comparative Example 1, and it can be seen that the desired addition effect cannot be obtained unless the molar ratio of S to S is 1.0 or more.
これに対して、対Ｓ薬注モル比を１．０以上の３．０とした実施例１〜５では、いずれも、生成したクリンカー中に十分量の薬剤が残留することにより、クリンカーの硬度が低い一方で融点は高く、剥離し易いクリンカーであり、このクリンカーは、スートブローにより容易に剥離除去されたため、クリンカー付着量が増加することはなく、このため、熱回収量の低下の問題もなかった。 In contrast, in each of Examples 1 to 5 in which the molar ratio of S to S was 3.0 or more, 1.0, a sufficient amount of the drug remained in the generated clinker, so that the hardness of the clinker However, it has a high melting point and is easy to peel off. This clinker is easily peeled and removed by soot blow, so that the amount of clinker attached does not increase, and there is no problem of reduction in heat recovery amount. It was.
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