JP6847711B2 - Anticorrosion method and anticorrosion control device - Google Patents

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本発明は、燃料を燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法および防食制御装置に関するものである。 The present invention relates to an anticorrosion method and an anticorrosion control device for a heat exchanger in a device that burns fuel to generate energy.

燃焼によりエネルギーを生成する装置として、産業用ボイラ、事業用ボイラ、各種タービンなどがある。このような装置では、燃料として石炭や重油等の化石燃料が用いられることが多い。例えば、特許文献1には、微粉炭を燃料とする火力ボイラが開示されている。 Devices that generate energy by combustion include industrial boilers, commercial boilers, and various turbines. In such devices, fossil fuels such as coal and heavy oil are often used as fuel. For example, Patent Document 1 discloses a thermal boiler that uses pulverized coal as fuel.

化石燃料は、有限資源であり、将来的に枯渇するといわれている。また、近年では、地球温暖化の観点からCO排出量の削減が推進されているため、COを多く排出し、地球温暖化を促進する化石燃料は、地球環境保全の見地からその使用が規制されつつある。 Fossil fuels are a finite resource and are said to be depleted in the future. In recent years, reduction of CO 2 emissions has been promoted from the viewpoint of global warming, so fossil fuels that emit a large amount of CO 2 and promote global warming are used from the viewpoint of global environmental conservation. It is being regulated.

そこで、化石燃料の代替として、廃棄物あるいはバイオマス等の再生エネルギーの利用促進が図られている。バイオマスとは、動植物から生み出された生物資源の総称である。燃焼によりエネルギーを生成する装置で多く用いられるバイオマスは、建築廃材および間伐材などの木質材料である。建築廃材は、間伐材(未利用の木材)よりも安価な燃料として入手しやすい。 Therefore, as an alternative to fossil fuels, the use of renewable energy such as waste or biomass is being promoted. Biomass is a general term for biological resources produced from animals and plants. Biomass, which is often used in equipment that produces energy by combustion, is wood-based materials such as construction waste and thinned wood. Construction waste is easier to obtain as a cheaper fuel than thinned wood (unused wood).

特開2014−228258号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-228258

燃焼によりエネルギーを生成する装置では、燃料に含まれる成分に起因して装置内の構成部材が腐食することがある。 In a device that produces energy by combustion, the components inside the device may corrode due to the components contained in the fuel.

例えば、特許文献1には、石炭に含まれる硫黄分に起因して、ボイラの火炉壁が硫化腐食されることが開示されている。特許文献1では、反応流体計算により硫化腐食度合いを高精度で予測し、炉壁管の寿命を評価している。 For example, Patent Document 1 discloses that the furnace wall of a boiler is sulfurized and corroded due to the sulfur content in coal. In Patent Document 1, the degree of sulfurization corrosion is predicted with high accuracy by the reaction fluid calculation, and the life of the furnace wall tube is evaluated.

例えば、廃棄物あるいはバイオマス等を燃焼させてエネルギーを生成するボイラにおいては、ボイラ上部にある伝熱管の材料が溶融塩により腐食されることが懸念されている。燃料を燃焼させた際に生じる灰の一部は、燃焼ガスとともに流れる途中で伝熱管上に付着し、堆積する。付着灰には溶融塩成分(K,Na,S,Cl等)が濃縮している。付着灰中の溶融塩に含まれる塩素化合物は、特に、伝熱管の激しい腐食を誘発することが知られている。 For example, in a boiler that generates energy by burning waste or biomass, there is a concern that the material of the heat transfer tube above the boiler will be corroded by the molten salt. A part of the ash generated when the fuel is burned adheres to and accumulates on the heat transfer tube while flowing together with the combustion gas. Molten salt components (K, Na, S, Cl, etc.) are concentrated in the attached ash. Chlorine compounds contained in the molten salt in the adhered ash are known to induce severe corrosion of heat transfer tubes in particular.

溶融塩成分による腐食を防止するため、通常、伝熱管の材料として耐食性の高いNi合金を使用する、あるいは、燃料中の塩素含有量に規制値を設けるなどの対策が取られている。 In order to prevent corrosion due to the molten salt component, measures such as using a Ni alloy having high corrosion resistance as the material of the heat transfer tube or setting a regulation value for the chlorine content in the fuel are usually taken.

しかしながら、Ni合金は高価な材料であり、これを用いることはコストを増大させる。安価な燃料でコスト低減を図る一方で、高価なNi合金を用いることは、安価な燃料の利用拡大につながらない。また、建築廃材は、未利用の木材に比べて溶融塩成分を多く含有する傾向がある。よって、燃料中の塩素含有量に制限を持たせることも、安価な燃料の利用拡大につながらない。 However, Ni alloys are expensive materials and their use increases costs. While cost reduction is achieved with cheap fuel, using expensive Ni alloy does not lead to expansion of the use of cheap fuel. In addition, construction waste materials tend to contain a larger amount of molten salt components than unused wood. Therefore, limiting the chlorine content in the fuel does not lead to the expansion of the use of inexpensive fuel.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安価な燃料の適用拡大が可能であり、かつ、防食のためのコスト増大を抑制できる防食方法および防食制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an anticorrosion method and an anticorrosion control device capable of expanding the application of inexpensive fuels and suppressing an increase in cost for anticorrosion. With the goal.

上記課題を解決するために、本発明の防食方法および防食制御装置は以下の手段を採用する。 In order to solve the above problems, the anticorrosion method and the anticorrosion control device of the present invention employ the following means.

本発明は、燃料を燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、前記燃料中のNa、K、ClおよびSの組成情報を取得する工程と、取得した前記組成情報に基づき、前記燃料を燃焼させてなる燃焼灰中に存在し得るNaまたはKの少なくとも一方を含む塩組成物を特定する工程と、前記塩組成物の融点情報に基づき、前記熱交換器のメタルの設定温度範囲を前記塩組成物の融点未満に決定する工程と、前記メタルの温度を、前記設定温度範囲に納まるよう調整する工程と、を含み、前記塩組成物を特定する工程が、前記燃料中における前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩は存在し得ないと判定する工程を含む防食方法と提供する。 The present invention is a method for preventing corrosion of a heat exchanger in an apparatus that burns fuel to generate energy, in which a step of acquiring composition information of Na, K, Cl and S in the fuel and the acquired composition information are obtained. Based on the step of identifying a salt composition containing at least one of Na or K that may be present in the combustion ash obtained by burning the fuel and the melting point information of the salt composition, the metal of the heat exchanger. The step of specifying the salt composition includes a step of determining the set temperature range of the salt composition to be lower than the melting point of the salt composition and a step of adjusting the temperature of the metal so as to be within the set temperature range. When the total amount of Cl and S in the fuel is smaller than the chemical ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash, and the total amount of Cl and S is present. However, the present invention provides an anticorrosion method including a step of determining that carbonate cannot be present in the combustion ash when the total amount of Na and K is larger than the chemical quantity theory ratio.

熱交換器のメタル表面に堆積した燃焼灰中には、溶融塩成分(Na、K、ClおよびS)が含まれる。しかしながら、上記発明では、燃焼灰中に含まれ得る塩組成物の融点未満となるよう熱交換器のメタルの温度を調整するため、メタル表面での溶融塩の形成を防止できる。これにより、高価な耐食材料の使用および燃料中の塩素含有量を制限せずに、熱交換器の腐食を避けることが可能となる。 Molten salt components (Na, K, Cl and S) are contained in the combustion ash deposited on the metal surface of the heat exchanger. However, in the above invention, since the temperature of the metal of the heat exchanger is adjusted so as to be lower than the melting point of the salt composition that can be contained in the combustion ash, the formation of molten salt on the metal surface can be prevented. This makes it possible to avoid corrosion of the heat exchanger without limiting the use of expensive corrosion resistant materials and the chlorine content in the fuel.

燃料を燃焼させてなる燃焼灰中には、複数の塩が存在し得る。複数の塩が混在した状態にある塩組成物の融点は、混在する塩の組み合せおよび組成などにより変化する。そのため、溶融塩が形成されないようメタル温度を調整するためには、燃焼灰中に存在し得る塩組成物を特定することが重要となる。 Multiple salts can be present in the combustion ash produced by burning fuel. The melting point of a salt composition in which a plurality of salts are mixed varies depending on the combination and composition of the mixed salts. Therefore, in order to adjust the metal temperature so that molten salt is not formed, it is important to identify the salt composition that can be present in the combustion ash.

上記発明では、燃焼灰中に存在し得る種類の、NaまたはKの少なくとも一方を含む塩を特定する。NaおよびKは、燃料中に含まれる溶融塩カチオン成分である。NaおよびKは、ClまたはSの溶融塩アニオン成分と反応して化合物を形成する。よって、燃料中のNa、K、ClおよびSの組成情報に基づいて、燃焼灰中に含まれ得る塩を特定できる。 The invention identifies salts containing at least one of Na or K of the type that may be present in the combustion ash. Na and K are molten salt cation components contained in the fuel. Na and K react with the molten salt anion component of Cl or S to form a compound. Therefore, the salt that can be contained in the combustion ash can be specified based on the composition information of Na, K, Cl and S in the fuel.

一方、溶融塩カチオン成分がClおよびSの総量に対して化学量論比よりも多く存在する場合、余剰となる溶融塩カチオン成分は、炭酸(CO)と反応して炭酸塩となり得る。炭酸塩の有無により、利用すべき融点情報が変わる。バイオマスは溶融塩カチオン成分を多く含む傾向があるため、バイオマスを燃料として利用する場合には、炭酸塩の存在の有無を判定しておくことで、より正確な融点情報を得ることができる。 On the other hand, when the molten salt cation component is present in a larger amount than the chemical quantity theory ratio with respect to the total amount of Cl and S, the excess molten salt cation component can react with carbonic acid (CO 2 ) to become a carbonate. The melting point information to be used changes depending on the presence or absence of carbonate. Since biomass tends to contain a large amount of molten salt cation components, more accurate melting point information can be obtained by determining the presence or absence of carbonate when using biomass as a fuel.

上記発明の一態様において、前記メタルの温度を調整する工程が、設計段階で熱交換器の伝熱面積を調整する第1調整と、前記装置の運転中に、前記メタルの温度を計測し、得られた計測値に基づき、前記燃料の投入量を調整する第2調整と、を含んでもよい。 In one aspect of the above invention, the step of adjusting the temperature of the metal is the first adjustment for adjusting the heat transfer area of the heat exchanger at the design stage, and the temperature of the metal is measured during the operation of the apparatus. A second adjustment for adjusting the fuel input amount based on the obtained measured value may be included.

熱交換器のメタル温度の調整を2段階で実施することで、確実に溶融塩の形成を防止できる。 By adjusting the metal temperature of the heat exchanger in two steps, the formation of molten salt can be reliably prevented.

本発明は、バイオマスを燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、前記バイオマス中のNa、K、ClおよびSの組成を取得し、前記バイオマス中の前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し得ないと判定し、前記バイオマスが前記Na、前記K、前記Clおよび前記Sを含み、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を518℃未満に設定し、前記バイオマスが前記Na、前記K、前記Clおよび前記Sを含み、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を544℃未満に設定する防食方法を提供する。 The present invention is a method for preventing corrosion of a heat exchanger in an apparatus for burning biomass to generate energy, in which the compositions of Na, K, Cl and S in the biomass are obtained, and the Cl and the above in the biomass. When the total amount of S is less than the chemical biomass ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash, and the total amount of Cl and S is that of Na and K. If more than the stoichiometric ratio of the total amount, the determining that during the combustion ash not exist carbonates, the biomass comprises the Na, the K, the Cl and the S, and the the total amount of Cl and the S is wherein when the total amount of Na and the K greater than the stoichiometric ratio, set the metal surface temperature of the heat exchanger below 518 ° C., the biomass is the Na the K, wherein the Cl and the S, and the total amount of the Cl and the S is, when less than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K, of the heat exchanger of metal Provided is an anticorrosion method for setting the surface temperature to less than 544 ° C.

バイオマスがNa、K、ClおよびSを含む場合、燃焼灰中にはNaCl、KCl、NaSO、KSOが存在し得る。これらの塩が存在した塩組成物の最低液相生成温度は、518℃である。よって、メタル温度を518℃未満、好ましくは515℃以下に調整することで、溶融塩の形成を防止し、熱交換器の腐食を抑制できる。 If the biomass contains Na, K, Cl and S, NaCl, KCl, Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 may be present in the combustion ash. The minimum liquid phase formation temperature of the salt composition in which these salts are present is 518 ° C. Therefore, by adjusting the metal temperature to less than 518 ° C., preferably 515 ° C. or lower, the formation of molten salt can be prevented and corrosion of the heat exchanger can be suppressed.

一方、溶融塩アニオン成分が溶融塩カチオン成分に対して化学量論比よりも少なく存在する場合は、さらに燃焼灰中に炭酸塩(NaCO、KCO)が混在し得る。そのような塩組成物の最低液相生成温度は、544℃である。よって、メタル温度を544℃未満、好ましくは544℃以下に調整することで、溶融塩の形成を防止し、熱交換器の腐食を抑制できる。 On the other hand, when the molten salt anion component is present in a smaller amount than the chemical quantity theory ratio with respect to the molten salt cation component, carbonates (Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 ) may be further mixed in the combustion ash. The minimum liquid phase formation temperature for such salt compositions is 544 ° C. Therefore, by adjusting the metal temperature to less than 544 ° C., preferably 544 ° C. or lower, the formation of molten salt can be prevented and corrosion of the heat exchanger can be suppressed.

炭酸塩を含む場合、炭酸塩を含まない場合と比較して、塩組成物の最低液相生成温度を約30℃高くできる。熱交換器のメタル温度は高い方が好ましい。上記発明によれば、炭酸塩の有無を確認することで、腐食を抑制しながら、メタル温度を少しでも上げてエネルギー生成効率を向上させられる。 When carbonate is contained, the minimum liquid phase formation temperature of the salt composition can be raised by about 30 ° C. as compared with the case where carbonate is not contained. It is preferable that the metal temperature of the heat exchanger is high. According to the above invention, by confirming the presence or absence of carbonate, the metal temperature can be raised as much as possible to improve the energy generation efficiency while suppressing corrosion.

また、本発明は、バイオマスを燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、前記バイオマス中のNa、K、ClおよびSの組成を取得し、前記バイオマス中の前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し得ないと判定し、前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Clを含み、前記Sを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を658℃未満に設定し、前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Clを含み、前記Sを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を558℃未満に設定する防食方法を提供する。 Further, the present invention is a method for preventing corrosion of a heat exchanger in an apparatus for burning biomass to generate energy, in which the compositions of Na, K, Cl and S in the biomass are obtained and the Cl in the biomass is obtained. And when the total amount of S is less than the chemical biomass ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash and the total amount of Cl and S is Na and said. If the total amount of K greater than the stoichiometric ratio, wherein determining that the carbonate during the combustion ash not exist, the biomass comprises the Na, the K and the Cl, include the S When the total amount of Cl and S is larger than the chemical biomass ratio with respect to the total amount of Na and K, the surface temperature of the metal of the heat exchanger is set to less than 658 ° C. the biomass is the Na, wherein the K and the Cl, excluding the S, and the total amount of the Cl and the S is, when less than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K Provided is an anticorrosion method for setting the surface temperature of the metal of the heat exchanger to less than 558 ° C.

バイオマスがSを含まず、Na、KおよびClを含む場合、燃焼灰中にはNaClおよびKClが存在し得る。これらの塩が存在した塩組成物の最低液相生成温度は、658℃である。よって、メタル温度を658℃未満、好ましくは650℃以下に調整することで、溶融塩の形成を防止し、熱交換器の腐食を抑制できる。 If the biomass does not contain S but contains Na, K and Cl, NaCl and KCl may be present in the combustion ash. The minimum liquid phase formation temperature of the salt composition in which these salts are present is 658 ° C. Therefore, by adjusting the metal temperature to less than 658 ° C., preferably 650 ° C. or lower, the formation of molten salt can be prevented and corrosion of the heat exchanger can be suppressed.

一方、溶融塩アニオン成分が溶融塩カチオン成分に対して化学量論比よりも少なく存在する場合は、さらに燃焼灰中に炭酸塩(NaCO、KCO)が混在し得る。そのような塩組成物の最低液相生成温度は、558℃である。よって、メタル温度を558℃未満、好ましくは555℃以下に調整することで、溶融塩の形成を防止し、熱交換器の腐食を抑制できる。 On the other hand, when the molten salt anion component is present in a smaller amount than the chemical quantity theory ratio with respect to the molten salt cation component, carbonates (Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 ) may be further mixed in the combustion ash. The minimum liquid phase formation temperature for such salt compositions is 558 ° C. Therefore, by adjusting the metal temperature to less than 558 ° C., preferably 555 ° C. or lower, the formation of molten salt can be prevented and corrosion of the heat exchanger can be suppressed.

また、本発明は、バイオマスを燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、前記バイオマス中のNa、K、ClおよびSの組成を取得し、前記バイオマス中の前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し得ないと判定し、前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Sを含み、前記Clを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を800℃以下に設定し、前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Sを含み、前記Clを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を700℃未満に設定する防食方法を提供する。 Further, the present invention is a method for preventing corrosion of a heat exchanger in an apparatus for burning biomass to generate energy, in which the compositions of Na, K, Cl and S in the biomass are obtained and the Cl in the biomass is obtained. And when the total amount of S is less than the chemical biomass ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash and the total amount of Cl and S is Na and said. If the total amount of K greater than the stoichiometric ratio, wherein determining that not exist carbonates during combustion ash, the biomass is the Na, wherein the K and the S, include the Cl When the total amount of Cl and S is larger than the chemical biomass ratio with respect to the total amount of Na and K, the surface temperature of the metal of the heat exchanger is set to 800 ° C. or lower. the biomass is the Na, wherein the K and the S, not including the Cl, and the total amount of the Cl and the S is, when less than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K Provided is an anticorrosion method for setting the surface temperature of the metal of the heat exchanger to less than 700 ° C.

燃料中にClを含まなかったとしても、硫化や浸炭により熱交換器のメタルが腐食するリスクがある。よって、腐食を抑制するためにはメタル温度を調整する必要がある。バイオマスがClを含まず、Na、KおよびSを含む場合、燃焼灰中にはNaSO、KSOが存在し得る。これらの塩が存在した塩組成物の最低液相生成温度は、850℃よりも低く800℃よりは高い。よって、メタル温度を800℃以下、好ましくは700℃以下に調整することで、溶融塩の形成を防止し、熱交換器の腐食を抑制できる。 Even if the fuel does not contain Cl, there is a risk that the metal of the heat exchanger will corrode due to sulfurization and carburizing. Therefore, it is necessary to adjust the metal temperature in order to suppress corrosion. If the biomass does not contain Cl but contains Na, K and S, Na 2 SO 4 and K 2 SO 4 may be present in the combustion ash. The minimum liquid phase formation temperature of the salt composition in which these salts are present is lower than 850 ° C and higher than 800 ° C. Therefore, by adjusting the metal temperature to 800 ° C. or lower, preferably 700 ° C. or lower, the formation of molten salt can be prevented and corrosion of the heat exchanger can be suppressed.

一方、溶融塩アニオン成分が溶融塩カチオン成分に対して化学量論比よりも少なく存在する場合は、さらに燃焼灰中に炭酸塩(NaCO、KCO)が混在し得る。そのような塩組成物の最低液相生成温度は、700℃である。よって、メタル温度を700℃未満、好ましくは650℃以下に調整することで、溶融塩の形成を防止し、熱交換器の腐食を抑制できる。 On the other hand, when the molten salt anion component is present in a smaller amount than the chemical quantity theory ratio with respect to the molten salt cation component, carbonates (Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 ) may be further mixed in the combustion ash. The minimum liquid phase formation temperature for such salt compositions is 700 ° C. Therefore, by adjusting the metal temperature to less than 700 ° C., preferably 650 ° C. or lower, the formation of molten salt can be prevented and corrosion of the heat exchanger can be suppressed.

また、本発明は、燃料を燃焼させてエネルギーを生成する装置に接続され、該装置の熱交換器の防食を制御する防食制御装置であって、前記燃料中のNa、K,ClおよびSの組成情報を取得する取得部と、取得した前記組成情報に基づき、前記燃料を燃焼させてなる燃焼灰中に存在し得るNaまたはKの少なくとも一方を含む塩組成物を特定する特定部と、取得した前記組成情報に基づき、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩は存在しないと判定する判定部と、前記Naおよび前記Kの少なくとも一方を含む塩組成物の多元系融点情報、および、前記熱交換器のメタルの温度と燃料投入量とを相関させた燃料情報が格納されたライブラリと、前記特定部で特定された塩組成物の情報および前記判定部の判定結果に基づき、前記燃焼灰中に存在し得る前記塩組成物に関連した多元系融点情報から前記メタルの設定温度範囲を前記塩組成物の融点未満に決定する決定部と、前記メタルの温度が前記設定温度範囲に納まるよう、前記燃料の投入量を調整する調整部と、を備えた防食制御装置を提供する。 Further, the present invention is an anticorrosion control device which is connected to a device for combusting fuel to generate energy and controls anticorrosion of the heat exchanger of the device, wherein Na, K, Cl and S in the fuel. An acquisition unit for acquiring composition information, and a specific unit for specifying a salt composition containing at least one of Na or K that may be present in combustion ash obtained by burning the fuel based on the acquired composition information. When the total amount of Cl and S is smaller than the chemical ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash, and Cl and When the total amount of S is larger than the chemical quantity theory ratio with respect to the total amount of Na and K, a determination unit for determining that no carbonate is present in the combustion ash, and at least of Na and K. A library that stores information on the multidimensional melting point of the salt composition containing one of them, and fuel information that correlates the temperature of the metal of the heat exchanger and the amount of fuel input, and the salt composition specified in the specific part. Based on the information in Provided is an anticorrosion control device including a unit and an adjusting unit for adjusting the amount of fuel input so that the temperature of the metal falls within the set temperature range.

上記発明に一態様において、前記調整部が、前記メタルの計測温度を受信する受信部を有し、受信した前記計測温度が前記設定温度範囲に納まるよう前記燃料の投入量を調整してもよい。 In one aspect of the present invention, the adjusting unit may have a receiving unit that receives the measured temperature of the metal, and the input amount of the fuel may be adjusted so that the received measured temperature falls within the set temperature range. ..

本発明は、燃焼灰中に含まれ得る塩組成物の融点未満となるよう熱交換器のメタルの温度を調整することで、メタル表面での溶融塩の形成を防止できる。それにより、安価な燃料の適用拡大を図るとともに、防食のためのコスト増大を抑制できる。 According to the present invention, the formation of molten salt on the metal surface can be prevented by adjusting the temperature of the metal of the heat exchanger so that the temperature is lower than the melting point of the salt composition that can be contained in the combustion ash. As a result, it is possible to expand the application of inexpensive fuels and suppress the increase in costs for anticorrosion.

一実施形態に係るバイオマス燃焼ボイラの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the biomass combustion boiler which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る防食方法の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the anticorrosion method which concerns on one Embodiment. 多元系融点図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multi-dimensional melting point diagram. 多元系融点図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multi-dimensional melting point figure. 多元系融点図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multi-dimensional melting point figure. 多元系融点図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multi-dimensional melting point diagram. 多元系融点図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multi-dimensional melting point figure. 一実施形態に係る防食制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the anticorrosion control device which concerns on one Embodiment. 付着灰層の概略図である。It is the schematic of the adhered ash layer. バイオマス燃焼ボイラの実機の実灰状況を分析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having analyzed the actual ash situation of the actual machine of a biomass combustion boiler. バイオマス燃焼ボイラの実機の実灰状況を分析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having analyzed the actual ash situation of the actual machine of a biomass combustion boiler. バイオマスの組成情報を例示する図である。It is a figure which illustrates composition information of biomass. 燃料中のカチオン成分(KO+NaO)とアニオン成分(2Cl+SO)との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the cation component (K 2 O + Na 2 O) and the anion component (2Cl + SO 4) in a fuel.

以下に、本発明に係る防食方法および防食制御装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。本発明は、溶融塩による腐食懸念がある熱交換器を有する、燃料を燃焼させてエネルギーを生成する装置に適用され得る。そのような装置としては、バイオマス燃焼ボイラ、廃棄物燃焼ボイラ、焼却炉、回収ボイラが挙げられる。溶融塩による腐食懸念がある熱交換器は、温熱器、再熱器、節炭器等の伝熱管である。熱交換器を腐食させることが懸念される溶融塩成分は、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、塩素(Cl)、硫黄(S)および炭酸(CO)である。 Hereinafter, an embodiment of the anticorrosion method and the anticorrosion control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention may be applied to devices that burn fuel to generate energy and have heat exchangers that are concerned about corrosion by molten salts. Such devices include biomass combustion boilers, waste combustion boilers, incinerators, and recovery boilers. Heat exchangers that may be corroded by molten salt are heat transfer tubes such as heaters, reheaters, and economizers. Molten salt components that may corrode heat exchangers are sodium (Na), potassium (K), chlorine (Cl), sulfur (S) and carbonic acid (CO 3 ).

本実施形態では、バイオマス燃焼ボイラに適用される防食方法および防食装置について例示する。 In this embodiment, the anticorrosion method and the anticorrosion device applied to the biomass combustion boiler will be illustrated.

図1に、バイオマス燃焼ボイラ1の概略構成図を示す。バイオマス燃焼ボイラ1は、燃料(バイオマス)Fを供給する燃料供給部2と、供給された燃料をバーナ3で燃焼させて熱を発生させる火炉4と、火炉4の上方位置およびガス排出口5付近に配設された伝熱管(蒸発器、過熱器、再熱器、節炭器)6群とを備えている。 FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the biomass combustion boiler 1. The biomass combustion boiler 1 includes a fuel supply unit 2 that supplies fuel (biomass) F, a furnace 4 that burns the supplied fuel with a burner 3 to generate heat, an upper position of the furnace 4, and the vicinity of a gas discharge port 5. It is equipped with 6 groups of heat transfer tubes (evaporator, overheater, reheater, coal saver) arranged in.

火炉4内でバイオマスを燃焼させることによって生成された燃焼ガスGは、火炉4上方に流れ、伝熱管群6と熱交換した後、ガス排出口5から下流の排ガス処理設備等へ排出される。伝熱管群6での熱交換によって発生した高温の蒸気は、図示しない蒸気タービンに供給されて該蒸気タービンを駆動させる。 The combustion gas G generated by burning the biomass in the fireplace 4 flows above the fireplace 4, exchanges heat with the heat transfer tube group 6, and then is discharged from the gas discharge port 5 to the exhaust gas treatment facility and the like downstream. The high-temperature steam generated by the heat exchange in the heat transfer tube group 6 is supplied to a steam turbine (not shown) to drive the steam turbine.

燃焼ガス中には燃焼灰が含まれている。燃焼灰は、燃焼ガスが流れる途中で、伝熱管群の各伝熱管に付着する。伝熱管は、低合金鋼(2Cr)、SUS304、SUS310などのメタル材料で構成されている。SUSはステンレス鋼を意味し、SUS304およびSUS310は共にステンレス鋼の一種である。 Combustion gas contains combustion ash. The combustion ash adheres to each heat transfer tube of the heat transfer tube group while the combustion gas is flowing. The heat transfer tube is made of a metal material such as low alloy steel (2Cr), SUS304, or SUS310. SUS means stainless steel, and both SUS304 and SUS310 are a type of stainless steel.

図2に、本実施形態に係る防食方法の手順を示す。本実施形態に係る防食方法は、燃料の組成情報を取得する工程(S1)、燃焼灰中に存在し得る塩組成物を特定する工程(S2)、伝熱管のメタルの設定温度範囲を決定する工程(S3)、および、伝熱管のメタル温度を調整する工程(S4)を含む。 FIG. 2 shows the procedure of the anticorrosion method according to the present embodiment. The anticorrosion method according to the present embodiment determines a step of acquiring fuel composition information (S1), a step of specifying a salt composition that may exist in combustion ash (S2), and a set temperature range of the metal of the heat transfer tube. The step (S3) and the step (S4) of adjusting the metal temperature of the heat transfer tube are included.

S1:燃料の組成情報を取得する工程
燃料のバイオマスには、木質燃料(ペレット、チップ)、稲藁燃料、PKS(Perm Kernel Shell)等が用いられる。同工程では、少なくとも燃料中のNa、K、ClおよびSの組成情報を取得する。
S1: Step of acquiring fuel composition information Wood fuel (pellets, chips), rice straw fuel, PKS (Perm Kernel Shell) and the like are used as the biomass of the fuel. In this step, at least the composition information of Na, K, Cl and S in the fuel is acquired.

組成情報は、例えば、高温燃焼法、高周波誘導結合プラズマ(ICP)法、イオンクロマトグラフィー(IC)法、原子吸光法、XRF(X線回折法)等を用いた分析により取得できる。組成情報は、燃料の販売元が提供する組成情報を利用してもよい。分析により得る場合、組成情報は、燃料購入後、あるいは、燃料使用の前に、取得するのが好ましい。 The composition information can be obtained by analysis using, for example, a high temperature combustion method, a high frequency inductively coupled plasma (ICP) method, an ion chromatography (IC) method, an atomic absorption method, an XRF (X-ray diffraction method), or the like. As the composition information, the composition information provided by the fuel distributor may be used. When obtained by analysis, composition information is preferably obtained after fuel purchase or prior to fuel use.

高温燃焼法は、試料(燃料)を酸素気流中で約1350℃に加熱し、全硫黄を酸化して気化し、これを過酸化水素水で捕集した後、水酸化ナトリウム標準液で滴定する方法である(日本工業規格JIS M 8813参照)。高温燃焼法は、燃料に含まれるS(燃焼性S、不燃性S)を定量できる。 In the high-temperature combustion method, a sample (fuel) is heated to about 1350 ° C. in an oxygen stream, total sulfur is oxidized and vaporized, collected with a hydrogen peroxide solution, and then titrated with a sodium hydroxide standard solution. This is the method (see Japanese Industrial Standard JIS M 8813). The high temperature combustion method can quantify S (combustible S, nonflammable S) contained in the fuel.

ICP法は、アルゴンガスによって生成される誘導結合プラズマが試料(燃料)を加熱し、原子化・熱励起させて元素の同定・定量を行う方法である。ICP法は、燃料に含まれるNaおよびKを定量できる。 The ICP method is a method in which an inductively coupled plasma generated by argon gas heats a sample (fuel) and atomizes and thermally excites the element to identify and quantify the element. The ICP method can quantify Na and K contained in the fuel.

IC法は、固定相にイオン交換樹脂、移動相(溶離液)に電解質の水溶液を使った液体クロマトグラフィー(イオン交換クロマトグラフィー)を用いる方法である。得られたクロマトグラムのピークについて、標準液との保持時間の一致によりClを同定・定量できる。燃料は、燃焼装置等で前処理された後、クロマトグラフィーに供される。 The IC method is a method using liquid chromatography (ion exchange chromatography) in which an ion exchange resin is used as a stationary phase and an aqueous solution of an electrolyte is used as a mobile phase (eluent). Cl can be identified and quantified for the peak of the obtained chromatogram by matching the retention time with the standard solution. The fuel is pretreated with a combustion device or the like and then subjected to chromatography.

S2:燃焼灰中に存在し得る塩組成物を特定する工程
S1で取得した組成情報に基づき、燃焼灰中に存在し得る塩組成物を特定する。燃焼灰中に存在し得る塩組成物は、NaまたはKの少なくとも一方を含む。燃焼灰中に存在し得る塩組成物は、1種類の塩からなる組成物または複数の塩が混在した組成物である。
S2: Step of specifying the salt composition that can be present in the combustion ash Based on the composition information acquired in S1, the salt composition that can be present in the combustion ash is specified. The salt composition that may be present in the combustion ash comprises at least one of Na or K. The salt composition that can be present in the combustion ash is a composition consisting of one kind of salt or a composition in which a plurality of salts are mixed.

同工程では、例えば、燃料中にNa,KおよびClが含まれる場合、燃焼灰中にNaClおよびKClを含む塩組成物が存在し得ると特定する。例えば、燃料中にNa、KおよびSが含まれる場合、燃焼灰中にNaSOおよびKSOを含む塩組成物が存在し得ると特定する。例えば、燃料中にNa,K、ClおよびSが含まれる場合、燃焼灰中にNaCl、KCl、NaSOおよびKSOを含む塩組成物が存在し得ると特定する。 In the same step, for example, when Na, K and Cl are contained in the fuel, it is specified that a salt composition containing NaCl and KCl may be present in the combustion ash. For example, if the fuel contains Na, K and S, it is specified that a salt composition containing Na 2 SO 4 and K 2 SO 4 may be present in the combustion ash. For example, if the fuel contains Na, K, Cl and S, it is specified that a salt composition containing NaCl, KCl, Na 2 SO 4 and K 2 SO 4 may be present in the combustion ash.

燃焼灰中に存在し得る塩組成物を特定する工程(S2)は、燃焼灰中にNaまたはKを含む炭酸塩(NaCO、KCO)が存在し得るか否かを判定する工程を含む。該判定する工程では、S1で取得した組成情報に基づき、燃料中におけるClおよびSの総量が、NaおよびKの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し得ると判定する。同工程では、S1で取得した組成情報に基づき、ClおよびSの総量が、NaおよびKの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、燃焼灰中に炭酸塩は存在し得ないと判定する。 The step (S2) of identifying the salt composition that may be present in the combustion ash determines whether or not carbonates containing Na or K (Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 ) can be present in the combustion ash. Including the process of In the determination step, when the total amount of Cl and S in the fuel is smaller than the stoichiometric ratio with respect to the total amount of Na and K based on the composition information acquired in S1, carbonate is contained in the combustion ash. Determine that it can exist. In the same step, based on the composition information obtained in S1, when the total amount of Cl and S is larger than the stoichiometric ratio to the total amount of Na and K, carbonate cannot be present in the combustion ash. judge.

S3:伝熱管のメタルの設定温度範囲を決定する工程
S2で特定した塩組成物の融点情報に基づき、メタルの設定温度範囲を、S2で特定された塩組成物が溶融塩とならない温度(融点未満)の範囲に決定する。設定温度範囲の下限は、特に限定されないが、通常は水・蒸気系の圧力で飽和温度となる温度以上に設定し、おおよそ300℃以上である。
S3: Step of determining the set temperature range of the metal of the heat transfer tube Based on the melting point information of the salt composition specified in S2, the set temperature range of the metal is set to the temperature at which the salt composition specified in S2 does not become a molten salt (melting point). Less than). The lower limit of the set temperature range is not particularly limited, but is usually set to a temperature equal to or higher than the saturation temperature due to the pressure of the water / steam system, and is approximately 300 ° C. or higher.

S2で特定された塩組成物が1種類の塩のみを含む場合は、特定した塩が溶融塩とならない温度(融点未満)の範囲に設定温度範囲を決定する。S2で特定された塩組成物に複数の塩が含まれる場合、特定された塩に関連する多元系融点図を用いて多元系塩組成物の融点情報を得ることができる。そして、該融点情報に基づき、多元系塩組成物が溶融塩とならない温度の範囲に設定温度範囲を設定する。多元系塩組成物が溶融塩とならない温度の範囲とは、多元系融点図から最低液相生成温度を読み取ることで取得できる。 When the salt composition specified in S2 contains only one kind of salt, the set temperature range is determined in the range of the temperature (less than the melting point) at which the specified salt does not become a molten salt. When the salt composition specified in S2 contains a plurality of salts, the melting point information of the multi-dimensional salt composition can be obtained by using the multi-dimensional melting point diagram related to the specified salt. Then, based on the melting point information, the set temperature range is set in the temperature range in which the multidimensional salt composition does not become a molten salt. The temperature range in which the multidimensional salt composition does not become a molten salt can be obtained by reading the lowest liquid phase formation temperature from the multidimensional melting point diagram.

図3から図7に、多元系融点図を例示する。同図内に記載されている数字は、融点(℃)である。 3 to 7 show an example of a multi-dimensional melting point diagram. The number shown in the figure is the melting point (° C.).

図3は、KCl−NaCl−KSO−NaSO系塩組成物の4元系融点図(E.K.Akopov and A.G.Bergman,Zhur.Neorg.Khim.,4 [7] 1655 (1959)参照)である。 FIG. 3 is a quaternary melting point diagram (EK Akopov and AG Bergman, Zhur. Neorg. Khim., 4 [7] of the KCl-NaCl-K 2 SO 4- Na 2 SO 4 system salt composition. ] 1655 (1959)).

図3によれば、例えば、KCl,NaCl,KSOおよびNaSOが混在する4元系塩組成物は、518℃未満の温度で溶融塩にならない(すなわち、固形塩の状態を維持できる)という融点情報が得られる。 According to FIG. 3, for example, a quaternary salt composition in which KCl, NaCl, K 2 SO 4 and Na 2 SO 4 are mixed does not become a molten salt at a temperature of less than 518 ° C. (that is, a solid salt state). Melting point information that can be maintained) is obtained.

図3によれば、例えば、KClおよびNaClが混在する2元系塩組成物は、658℃未満の温度で溶融塩にならないという融点情報が得られる。 According to FIG. 3, for example, melting point information that a binary salt composition in which KCl and NaCl are mixed does not become a molten salt at a temperature lower than 658 ° C. can be obtained.

図4は、KCl−NaCO−NaSO系塩組成物の3元系融点図(A.G.Bergman and A.K.Sementsova,Zhur.Neorg.Khim.,3 [2] 395 (1958)参照)である。 Figure 4 is a ternary melting diagram of KCl-Na 2 CO 3 -Na 2 SO 4 based salt composition (A.G.Bergman and A.K.Sementsova, Zhur.Neorg.Khim., 3 [2] 395 (See (1958)).

図4によれば、例えば、KCl,NaCOおよびNaSOが混在する3元系塩組成物は、544℃未満の温度で溶融塩にならないという融点情報が得られる。 According to FIG. 4, for example, melting point information that a ternary salt composition in which KCl, Na 2 CO 3 and Na 2 SO 4 are mixed does not become a molten salt at a temperature of less than 544 ° C. can be obtained.

図5は、KCl−KSO−NaCO系塩組成物の3元系融点図(A.K.Sementsova and A.G.Bergman,Zhur.Obshchel.Khim.,26,995 (1958)参照)である。 FIG. 5 is a ternary melting point diagram of a KCl-K 2 SO 4- Na 2 CO 3 salt composition (AK Sementsova and AG Bergman, Zhur. Obshchel. Khim., 26, 995 (1958). )).

図5によれば、例えば、KCl,KSOおよびNaCOが混在する3元系塩組成物は、546℃未満の温度で溶融塩にならないという融点情報が得られる。 According to FIG. 5, for example, KCl, 3 ternary salt composition is K 2 SO 4 and Na 2 CO 3 to mixed melting point information is obtained that does not become molten salt at a temperature below 546 ° C..

図4および図5から得られた融点情報を組み合わせると、燃料がNa、K、ClおよびSを含み、かつ、炭酸塩を含む多元系塩組成物は、544℃未満の温度で溶融塩にならないという融点情報が得られる。なお、図4および図5は図3と異なり、考慮すべき全化合物を網羅していないが、図3からNaClとKCl、NaSOとKSOは類似の挙動を示しており、概略の温度として採用できる。 Combining the melting point information obtained from FIGS. 4 and 5, the multidimensional salt composition in which the fuel contains Na, K, Cl and S and contains carbonate does not become a molten salt at temperatures below 544 ° C. Melting point information can be obtained. Note that, unlike FIG. 3, FIGS. 4 and 5 do not cover all the compounds to be considered, but from FIG. 3, NaCl and KCl, Na 2 SO 4 and K 2 SO 4 show similar behaviors. It can be used as an approximate temperature.

図6は、KCl−NaCl−KCO−NaCO系塩組成物の4元系融点図(R.N.Nyankovskaya,Doklady Akad.Nauk S.S.S.R.,83,420 (1952)参照)である。 FIG. 6 is a quaternary melting point diagram (RN Nyankovskaya, Doklady Akad. Nauk S.S.S.R., 83, 420) of the KCl-NaCl-K 2 CO 3- Na 2 CO 3 system salt composition. (See (1952)).

図6によれば、例えば、KCl,NaCl,KCOおよびNaCOが混在する4元系塩組成物は、558℃未満の温度で溶融塩にならないという融点情報が得られる。 According to FIG. 6, for example, melting point information that a quaternary salt composition in which KCl, NaCl, K 2 CO 3 and Na 2 CO 3 are mixed does not become a molten salt at a temperature of less than 558 ° C. can be obtained.

図7は、KSO−NaSO−KCO−NaCO系塩組成物の4元系融点図(A.K.Sementsova,K.A.Bvdoklmova,and A.G.Bergman,Zhur.Neorg.Khim.,4,146 (1968)参照)である。 FIG. 7 is a quaternary melting point diagram (AK Sementsova, KA Bvdoklmova, and AG) of the K 2 SO 4- Na 2 SO 4- K 2 CO 3- Na 2 CO 3 salt composition. . Bergman, Zhur. Neorg. Khim., 4, 146 (1968)).

図7によれば、例えば、KSO,NaSO,KCOおよびNaCOが混在する4元系塩組成物は、700℃未満の温度で溶融塩にならないという融点情報が得られる。 According to FIG. 7, for example, a quaternary salt composition in which K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , K 2 CO 3 and Na 2 CO 3 are mixed does not become a molten salt at a temperature of less than 700 ° C. Information is available.

図7によれば、例えば、KSOおよびNaSOが混在する2元系塩組成物は、800℃以下の温度で溶融塩にならないという融点情報が得られる。 According to FIG. 7, for example, melting point information that a binary salt composition in which K 2 SO 4 and Na 2 SO 4 are mixed does not become a molten salt at a temperature of 800 ° C. or lower can be obtained.

S4:伝熱管のメタル温度を調整する工程
S3で決定した設定温度範囲に納まるようメタルの温度を調整する。メタル温度は、設計時には排ガス温度と蒸気温度から設計する。水・蒸気サイクル温度が決まっている場合、メタル温度を低くするためには排ガス温度が低い位置に当該メタルを設置する。設計後の燃料変更時等の運用時には負荷調整により、排ガス温度と蒸気温度をコントロールする。
S4: Step of adjusting the metal temperature of the heat transfer tube The metal temperature is adjusted so as to be within the set temperature range determined in S3. The metal temperature is designed from the exhaust gas temperature and the steam temperature at the time of design. If the water / steam cycle temperature is fixed, install the metal at a position where the exhaust gas temperature is low in order to lower the metal temperature. Exhaust gas temperature and steam temperature are controlled by adjusting the load during operation such as when changing fuel after design.

S4では、設計段階で伝熱管の伝熱面積を調整する第1調整と、バイオマス燃焼ボイラの運転中に燃料の投入量を調整する第2調整とを両方を実施してもよい。第2調整の際、伝熱管のメタル温度を計測し、得られた計測値に基づき、メタル温度がS3で決定した設定温度範囲に納まるよう燃料の投入量を制御するとよい。そうすることで、より確実に溶融塩による腐食を防止できる。 In S4, both the first adjustment for adjusting the heat transfer area of the heat transfer tube at the design stage and the second adjustment for adjusting the fuel input amount during the operation of the biomass combustion boiler may be performed. At the time of the second adjustment, the metal temperature of the heat transfer tube is measured, and based on the obtained measured value, the fuel input amount may be controlled so that the metal temperature falls within the set temperature range determined in S3. By doing so, corrosion due to the molten salt can be prevented more reliably.

次に、本実施形態に係る防食方法を実施するための防食制御装置について説明する。図8に、防食制御装置10の概略構成図を示す。防食制御装置10は、取得部11、特定部12、判定部13、ライブラリ14、決定部15および調整部16を備えている。 Next, an anticorrosion control device for implementing the anticorrosion method according to the present embodiment will be described. FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of the anticorrosion control device 10. The anticorrosion control device 10 includes an acquisition unit 11, a specific unit 12, a determination unit 13, a library 14, a determination unit 15, and an adjustment unit 16.

取得部11は、バイオマス燃焼ボイラに供給される燃料の組成情報を取得する。組成情報には、少なくともNa、K,ClおよびSに関する情報が含まれている。 The acquisition unit 11 acquires composition information of the fuel supplied to the biomass combustion boiler. The composition information includes at least information on Na, K, Cl and S.

特定部12は、取得部11で取得された組成情報を受け取り、該組成情報に基づき、燃焼灰中に存在し得る、NaまたはKの少なくとも一方を含む塩組成物を特定する。 The identification unit 12 receives the composition information acquired by the acquisition unit 11, and based on the composition information, identifies a salt composition containing at least one of Na or K that may be present in the combustion ash.

判定部13は、取得部11で取得された組成情報を受け取り、該組成情報に基づき、燃焼灰中に炭酸塩が存在し得るか否かを判定する。判定部13は、ClおよびSの総量が、NaおよびKの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し、ClおよびSの総量が、NaおよびKの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、燃焼灰中に炭酸塩は存在し得ないと判定するようプログラムされている。 The determination unit 13 receives the composition information acquired by the acquisition unit 11 and determines whether or not carbonate may be present in the combustion ash based on the composition information. In the determination unit 13, when the total amount of Cl and S is smaller than the stoichiometric ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash, and the total amount of Cl and S is Na and K. It is programmed to determine that carbonate cannot be present in the combustion ash if it is greater than the stoichiometric ratio to the total amount of.

ライブラリ14は、NaおよびKの少なくとも一方を含む塩の多元系融点情報、および、伝熱管のメタルの温度と燃料投入量とを相関させた燃料情報を格納している。多元系融点情報は、例えば、多元系融点図である。 The library 14 stores multidimensional melting point information of a salt containing at least one of Na and K, and fuel information that correlates the temperature of the metal of the heat transfer tube with the fuel input amount. The multi-dimensional melting point information is, for example, a multi-dimensional melting point diagram.

決定部15は、特定部12から特定された塩組成物の情報を受け取る。決定部15は、判定部13から判定結果を受け取る。取得した前記組成情報および前記判定部の判定結果に基づき、燃焼灰中に存在し得る塩組成物に関連した多元系融点情報からメタルの設定温度範囲を決定する。設定温度範囲は、燃焼灰中に存在し得る塩組成物が溶融塩なる温度を含まない。 The determination unit 15 receives information on the specified salt composition from the specific unit 12. The determination unit 15 receives the determination result from the determination unit 13. Based on the acquired composition information and the determination result of the determination unit, the set temperature range of the metal is determined from the multidimensional melting point information related to the salt composition that can be present in the combustion ash. The set temperature range does not include the temperature at which the salt composition that may be present in the combustion ash becomes a molten salt.

調整部16は、決定部15から設定温度範囲の情報を受け取り、該情報に基づいて、メタルの温度が設定温度範囲に納まるよう、バイオマス燃焼ボイラ1の燃料供給部2に燃料の投入量を調整する指令を送る。 The adjusting unit 16 receives information on the set temperature range from the determining unit 15, and based on the information, adjusts the amount of fuel input to the fuel supply unit 2 of the biomass combustion boiler 1 so that the metal temperature falls within the set temperature range. Send a command to do.

調整部16は、メタルの計測温度を受信する受信部を有しているとよい。調整部16は、受信した計測温度が前記設定温度範囲に納まるよう燃料の投入量を調整する指令を燃料供給部に送る。 The adjusting unit 16 may have a receiving unit that receives the measured temperature of the metal. The adjusting unit 16 sends a command to the fuel supply unit to adjust the fuel input amount so that the received measured temperature falls within the set temperature range.

調整部16は、メタルの計測温度を受信する受信部(不図示)を有しているとことが好ましい。例えば、メタルには熱電対等の温度計測手段が設置され、該温度計測手段が計測して得た温度情報を受信部で受信する。そして、受信した計測温度が設定温度範囲に納まるよう燃料の投入量を調整する。 It is preferable that the adjusting unit 16 has a receiving unit (not shown) for receiving the measured temperature of the metal. For example, a temperature measuring means such as a thermoelectric pair is installed in the metal, and the temperature information measured by the temperature measuring means is received by the receiving unit. Then, the fuel input amount is adjusted so that the received measured temperature falls within the set temperature range.

防食制御装置10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。 The anticorrosion control device 10 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a computer-readable storage medium, and the like. Then, as an example, a series of processes for realizing various functions are stored in a storage medium or the like in the form of a program, and the CPU reads this program into a RAM or the like to execute information processing / arithmetic processing. As a result, various functions are realized. The program is installed in a ROM or other storage medium in advance, is provided in a state of being stored in a computer-readable storage medium, or is distributed via a wired or wireless communication means. Etc. may be applied. Computer-readable storage media include magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, semiconductor memories, and the like.

次に、本実施形態に係る防食方法の手順を上記のように設定した根拠を説明する。 Next, the grounds for setting the procedure of the anticorrosion method according to the present embodiment as described above will be described.

燃焼ガス中には燃焼灰が含まれている。バイオマスを燃焼させた場合、メタルを腐食させる懸念がある溶融塩成分(Na、K、SおよびCl)が燃焼灰中に含まれている。 Combustion gas contains combustion ash. Molten salt components (Na, K, S and Cl) that may corrode metal when biomass is burned are contained in the combustion ash.

燃焼ガスGが流れる途中で、燃焼灰粒子が伝熱管6a表面(メタル)に付着し、これが蓄積されて付着灰層20が形成される。図9に付着灰層20の概略図を示す。付着灰層20は、燃焼灰の粒子(フライアッシュ)FAと空隙Vで構成されている。空隙Vは、溶融塩成分およびガスで構成されている。 While the combustion gas G is flowing, the combustion ash particles adhere to the surface (metal) of the heat transfer tube 6a and accumulate to form the adhered ash layer 20. FIG. 9 shows a schematic view of the attached ash layer 20. The attached ash layer 20 is composed of combustion ash particles (fly ash) FA and voids V. The void V is composed of a molten salt component and a gas.

図9に示すように、付着灰層20が形成された後も、付着灰層20表面側に流れる燃焼ガスGから溶融塩成分MSが付着灰層20中に浸透する。そのため、溶融塩成分MSは、付着灰層の内部で濃縮される。通常、溶融塩成分(特にCl)が溶融塩の状態でメタルに接触すると、激しい腐食が誘発される。 As shown in FIG. 9, even after the adhered ash layer 20 is formed, the molten salt component MS permeates into the adhered ash layer 20 from the combustion gas G flowing on the surface side of the adhered ash layer 20. Therefore, the molten salt component MS is concentrated inside the adhered ash layer. Usually, when a molten salt component (particularly Cl) comes into contact with a metal in the state of a molten salt, severe corrosion is induced.

一方、本願発明者は鋭意研究の結果、付着灰層20中に溶融塩成分が濃縮されていたとしても、メタルに接触する部分で溶融塩成分を固体塩として存在させれば、メタルの腐食を大きく抑制できるという知見を得た。 On the other hand, as a result of diligent research, the inventor of the present application causes corrosion of the metal even if the molten salt component is concentrated in the adhered ash layer 20 if the molten salt component is present as a solid salt in the portion in contact with the metal. We obtained the finding that it can be greatly suppressed.

図10および図11に、バイオマス燃焼ボイラの実機の実灰状況を分析した結果を示す。分析は、EPMAを用いた面分析である。図10は、実灰が蓄積して形成された付着灰層中のCl分布を表す図である。図11は、図10の現象を計算で再現した図である。計算は、シャイル凝固計算を組み込んだ熱力学計算により行った。用いたソフトはChemSheetver 1.89である。図11(A)は、溶融塩成分の溶融量分布(相対値)と付着灰層内温度(℃)との関係を示す図である。図11(B)は、燃焼灰組成(相対値)と付着灰層内温度(℃)との関係を示す図である。 FIGS. 10 and 11 show the results of analyzing the actual ash condition of the actual biomass combustion boiler. The analysis is a surface analysis using EPMA. FIG. 10 is a diagram showing the Cl distribution in the adhered ash layer formed by accumulating actual ash. FIG. 11 is a diagram in which the phenomenon of FIG. 10 is reproduced by calculation. The calculation was performed by thermodynamic calculation incorporating the Shile solidification calculation. The software used is ChemSheever 1.89. FIG. 11A is a diagram showing the relationship between the molten salt component melt amount distribution (relative value) and the temperature in the adhered ash layer (° C.). FIG. 11B is a diagram showing the relationship between the combustion ash composition (relative value) and the temperature inside the adhered ash layer (° C.).

付着灰層20内温度は、伝熱管6aの表面側の最内層21が最も低く、外層23に向けて高くなっていた。最内層21内の温度は410℃−525℃程度、内層22内の温度は535℃−650℃程度、外層23内の温度は660℃−700℃であった。 The temperature inside the attached ash layer 20 was lowest in the innermost layer 21 on the surface side of the heat transfer tube 6a and increased toward the outer layer 23. The temperature inside the innermost layer 21 was about 410 ° C.-525 ° C., the temperature inside the inner layer 22 was about 535 ° C.-650 ° C., and the temperature inside the outer layer 23 was about 660 ° C.-700 ° C.

図10および図11によれば、付着灰層20におけるCl含有量は、最内層21および外層23で極少なく、内層22で多かった。これにより、付着灰層20は伝熱管6a側から順に、最内層21、内層22、外層23の3つの層に区分けできることが確認された。図には示さないが、付着灰層20のSおよびKについてもClと同様に計測した。その結果、SおよびKについては、Clほど分布に偏りがなく、最内層21および外層23にもある程度の量が存在していた。 According to FIGS. 10 and 11, the Cl content in the adhered ash layer 20 was extremely low in the innermost layer 21 and the outer layer 23, and higher in the inner layer 22. As a result, it was confirmed that the attached ash layer 20 can be divided into three layers, the innermost layer 21, the inner layer 22, and the outer layer 23, in this order from the heat transfer tube 6a side. Although not shown in the figure, S and K of the attached ash layer 20 were also measured in the same manner as Cl. As a result, the distribution of S and K was not as biased as that of Cl, and a certain amount was also present in the innermost layer 21 and the outer layer 23.

図11によれば、最内層21および外層23での溶融はなく、内層22のみで溶融塩が存在する。 According to FIG. 11, there is no melting in the innermost layer 21 and the outer layer 23, and the molten salt is present only in the inner layer 22.

上記結果によれば、特に激しい腐食の要因となるClの分布には偏りがあり、最内層21にはClがほとんど存在しなかった。固体塩に含まれるClは接触点での非常に緩慢な固相間移動を伴うため腐食速度は小さく、相内の移動速度が大きい溶融塩に含まれるClによるメタルの腐食速度は大きい。この事実は、図10の付着灰層20の状態、すなわち、Clを含む溶融塩がメタル側(最内層21)に浸透してこない状態を維持できれば、メタルの腐食を大幅に抑制できることを示唆している。 According to the above results, the distribution of Cl, which causes particularly severe corrosion, was biased, and Cl was hardly present in the innermost layer 21. Since Cl contained in the solid salt is accompanied by a very slow intersolid phase transfer at the contact point, the corrosion rate is low, and the corrosion rate of metal by Cl contained in the molten salt having a high transfer rate in the phase is high. This fact suggests that if the state of the adhered ash layer 20 in FIG. 10, that is, the state in which the molten salt containing Cl does not permeate into the metal side (innermost layer 21) can be maintained, the corrosion of the metal can be significantly suppressed. ing.

Clを含む溶融塩をメタル側に浸透させないようにするため、上記実施形態では、メタル温度を、溶融塩が形成されない温度(塩組成物の融点未満)の範囲に設定する。最内層21は、内層22および外層23で覆われているため、外層23および内層22と比較して高温の燃焼ガスGの影響を受けにくい。メタルを溶融塩が形成されない温度に調整することで、最内層21中の溶融塩成分は固体塩の状態を維持するとともに、固体塩は、内層22からの溶融塩の浸透をブロックできる。その結果、メタルの腐食が抑制される。 In the above embodiment, the metal temperature is set in the range of the temperature at which the molten salt is not formed (less than the melting point of the salt composition) in order to prevent the molten salt containing Cl from penetrating into the metal side. Since the innermost layer 21 is covered with the inner layer 22 and the outer layer 23, it is less susceptible to the high temperature combustion gas G than the outer layer 23 and the inner layer 22. By adjusting the metal to a temperature at which the molten salt is not formed, the molten salt component in the innermost layer 21 maintains the state of the solid salt, and the solid salt can block the permeation of the molten salt from the inner layer 22. As a result, metal corrosion is suppressed.

図12に、バイオマスの組成情報を例示する。瀝青炭(石炭)は、カチオン成分(NaおよびK)に比べて、アニオン成分(ClおよびS)が多く含まれていた。廃棄物(製紙工場の廃棄物燃料)は、石炭と比較すると、カチオン成分に対するアニオン成分の割合が少なかった。木質チップ(バイオマス)は、アニオン成分よりもカチオン成分の方が多く含まれていた。 FIG. 12 illustrates the composition information of biomass. Bituminous coal (coal) contained more anionic components (Cl and S) than cation components (Na and K). Waste (waste fuel from paper mills) had a smaller ratio of anionic components to cation components than coal. The wood chips (biomass) contained more cationic components than anionic components.

図13に、燃料中のカチオン成分(KO+NaO)とアニオン成分(2Cl+SO)との関係を示す。同図において、◆プロットが廃棄物燃料、●プロットが木質燃料である。図13によれば、廃棄物燃料は、アニオン成分の総量が、カチオン成分の総量に対して化学量論比よりも多かった。木質燃料は、アニオン成分の総量が、カチオン成分の総量に対して化学量論比よりも少なかった。 FIG. 13 shows the relationship between the cation component (K 2 O + Na 2 O) and the anion component (2Cl + SO 4) in the fuel. In the figure, ◆ plot is waste fuel, ● plot is wood fuel. According to FIG. 13, the total amount of anionic components in waste fuel was larger than the stoichiometric ratio to the total amount of cation components. In wood fuel, the total amount of anionic components was less than the stoichiometric ratio to the total amount of cation components.

石炭や廃棄物のようにアニオン成分がカチオン成分よりも多い場合には、カチオン成分(Na、Kのアルカリ金属)が、ClおよびSと反応して、塩素化合物および硫酸塩を優先的に形成する(検証済)。よって、炭酸塩はほとんど形成されない。 When there are more anionic components than cation components, such as coal and waste, the cation components (Na, K alkali metals) react with Cl and S to preferentially form chlorine compounds and sulfates. (Verified). Therefore, almost no carbonate is formed.

一方、バイオマスのようにカチオン成分がアニオン成分よりも多い場合、余剰のカチオン成分が炭酸ガス(CO)と反応して、炭酸塩を形成すると推定される。 On the other hand, when the amount of cation component is larger than that of anion component such as biomass, it is presumed that the surplus cation component reacts with carbon dioxide gas (CO 2 ) to form a carbonate.

図12からもわかるように、燃料には、通常、複数の溶融塩成分が含まれている。そのため、燃焼灰中に存在し得る塩の組み合せも複数考えられる。複数の塩が混在する多元系組成物は、塩の組み合せ、および、含有比率に応じて融点が異なる。よって、メタル温度の設定温度範囲の決定には、燃焼灰中に存在し得る塩組成物を特定する必要がある。 As can be seen from FIG. 12, the fuel usually contains a plurality of molten salt components. Therefore, a plurality of combinations of salts that may be present in the combustion ash are also conceivable. The multidimensional composition in which a plurality of salts are mixed has different melting points depending on the combination of salts and the content ratio. Therefore, in order to determine the set temperature range of the metal temperature, it is necessary to specify the salt composition that may be present in the combustion ash.

さらに、上述のように、石炭および廃棄物を燃料とした場合と比較して、バイオマス燃料の燃焼灰には炭酸塩が含まれる可能性が高いため、炭酸塩の存在有無を判定する必要もある。 Further, as described above, since the combustion ash of the biomass fuel is more likely to contain carbonate as compared with the case where coal and waste are used as fuel, it is also necessary to determine the presence or absence of carbonate. ..

燃焼灰中に存在し得る塩組成物を特定し、さらに、炭酸塩の存在有無を判定することで、適切な融点情報(多元系融点図)を選択できるようになる。その結果、より確実に最内層21で溶融塩が生じないようメタル温度を調整でき、防食効果を高めることができる。 By identifying the salt composition that can be present in the combustion ash and further determining the presence or absence of carbonate, it becomes possible to select appropriate melting point information (multidimensional melting point diagram). As a result, the metal temperature can be adjusted more reliably so that molten salt is not generated in the innermost layer 21, and the anticorrosion effect can be enhanced.

本発明によれば、メタル表面での溶融塩の形成を防ぐことで、伝熱管のメタルの腐食を防止できる。本発明によれば、伝熱管材料として高価なメタルの使用や、燃料制限等によらず、塩素による腐食を避けることができる。これにより、安価な燃料の適用拡大を図るとともに、防食のためのコスト増大を抑制できる。 According to the present invention, by preventing the formation of molten salt on the metal surface, corrosion of the metal in the heat transfer tube can be prevented. According to the present invention, corrosion due to chlorine can be avoided regardless of the use of expensive metal as a heat transfer tube material, fuel restriction, or the like. As a result, it is possible to expand the application of inexpensive fuels and suppress an increase in costs for anticorrosion.

付着灰層20と伝熱管6a表面が、溶融塩が凝固し、密着した状態で付着している場合、Clを含まない燃料であっても、硫化または浸炭による腐食リスクの懸念がある。そのため、Clを含まない燃料であっても、本発明に係る防食方法を適用することが好ましい。 When the molten salt is solidified and adheres to the surface of the adhering ash layer 20 and the heat transfer tube 6a in a close contact state, there is a concern of corrosion risk due to sulfurization or carburizing even if the fuel does not contain Cl. Therefore, it is preferable to apply the anticorrosion method according to the present invention even if the fuel does not contain Cl.

1 バイオマス燃焼ボイラ(燃料を燃焼させてエネルギーを生成する装置)
2 燃料供給部
3 バーナ
4 火炉
5 ガス排出口
6 伝熱管(熱交換器)
10 防食制御装置
11 取得部
12 特定部
13 判定部
14 ライブラリ
15 決定部
16 調整部
1 Biomass combustion boiler (device that burns fuel to generate energy)
2 Fuel supply unit 3 Burner 4 Fireplace 5 Gas outlet 6 Heat transfer tube (heat exchanger)
10 Anticorrosion control device 11 Acquisition unit 12 Specific unit 13 Judgment unit 14 Library 15 Decision unit 16 Adjustment unit

Claims (7)

燃料を燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、
前記燃料中のNa、K、ClおよびSの組成情報を取得する工程と、
取得した前記組成情報に基づき、前記燃料を燃焼させてなる燃焼灰中に存在し得るNaまたはKの少なくとも一方を含む塩組成物を特定する工程と、
前記塩組成物の融点情報に基づき、前記熱交換器のメタルの設定温度範囲を前記塩組成物の融点未満に決定する工程と、
前記メタルの温度を、前記設定温度範囲に納まるよう調整する工程と、
を含み、
前記塩組成物を特定する工程が、
前記燃料中における前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩は存在し得ないと判定する工程を含む防食方法。
A method of preventing corrosion of heat exchangers in a device that burns fuel to generate energy.
The step of acquiring the composition information of Na, K, Cl and S in the fuel, and
A step of identifying a salt composition containing at least one of Na or K that may be present in the combustion ash obtained by burning the fuel based on the acquired composition information.
A step of determining the set temperature range of the metal of the heat exchanger to be lower than the melting point of the salt composition based on the melting point information of the salt composition, and
The process of adjusting the temperature of the metal so that it falls within the set temperature range, and
Including
The step of identifying the salt composition is
When the total amount of Cl and S in the fuel is less than the stoichiometric ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash and the Cl and S A method for preventing corrosion, which comprises a step of determining that carbonate cannot be present in the combustion ash when the total amount is larger than the stoichiometric ratio with respect to the total amount of Na and K.
前記メタルの温度を調整する工程が、
設計段階で前記熱交換器の伝熱面積を調整する第1調整と、
前記装置の運転中に、前記メタルの温度を計測し、得られた計測値に基づき、前記燃料の投入量を調整する第2調整と、
を含む請求項1に記載の防食方法。
The process of adjusting the temperature of the metal is
The first adjustment to adjust the heat transfer area of the heat exchanger at the design stage,
A second adjustment that measures the temperature of the metal during operation of the device and adjusts the fuel input amount based on the obtained measured value, and
The anticorrosion method according to claim 1.
バイオマスを燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、
前記バイオマス中のNa、K、ClおよびSの組成を取得し、
前記バイオマス中の前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し得ないと判定し、
前記バイオマスが前記Na、前記K、前記Clおよび前記Sを含み、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を518℃未満に設定し、
前記バイオマスが前記Na、前記K、前記Clおよび前記Sを含み、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を544℃未満に設定する防食方法。
It is an anticorrosion method for heat exchangers in equipment that burns biomass to generate energy.
Obtaining the composition of Na, K, Cl and S in the biomass,
When the total amount of Cl and S in the biomass is less than the stoichiometric ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash and the total amount of Cl and S is present. However, when it is larger than the stoichiometric ratio with respect to the total amount of Na and K, it is determined that carbonate cannot be present in the combustion ash.
The biomass is the Na, the K, wherein the Cl and the S, and the total amount of the Cl and the S is, when greater than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K, the heat Set the surface temperature of the metal of the exchanger to less than 518 ° C.
The biomass is the Na, the K, wherein the Cl and the S, and the total amount of the Cl and the S is, when less than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K, the heat An anticorrosion method that sets the surface temperature of the metal of the exchanger to less than 544 ° C.
バイオマスを燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、
前記バイオマス中のNa、K、ClおよびSの組成を取得し、
前記バイオマス中の前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し得ないと判定し、
前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Clを含み、前記Sを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を658℃未満に設定し、
前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Clを含み、前記Sを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を558℃未満に設定する防食方法。
It is an anticorrosion method for heat exchangers in equipment that burns biomass to generate energy.
Obtaining the composition of Na, K, Cl and S in the biomass,
When the total amount of Cl and S in the biomass is less than the stoichiometric ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash and the total amount of Cl and S is present. However, when it is larger than the stoichiometric ratio with respect to the total amount of Na and K, it is determined that carbonate cannot be present in the combustion ash.
The biomass is the Na, wherein the K and the Cl, excluding the S, and the total amount of the Cl and the S is, when greater than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K , The surface temperature of the metal of the heat exchanger is set to less than 658 ° C.
The biomass is the Na, wherein the K and the Cl, excluding the S, and the total amount of the Cl and the S is, when less than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K , An anticorrosion method for setting the surface temperature of the metal of the heat exchanger to less than 558 ° C.
バイオマスを燃焼させてエネルギーを生成する装置における熱交換器の防食方法であって、
前記バイオマス中のNa、K、ClおよびSの組成を取得し、
前記バイオマス中の前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し得ないと判定し、
前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Sを含み、前記Clを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を800℃以下に設定し、
前記バイオマスが前記Na、前記Kおよび前記Sを含み、前記Clを含まず、かつ、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記熱交換器のメタルの表面温度を700℃未満に設定する防食方法。
It is an anticorrosion method for heat exchangers in equipment that burns biomass to generate energy.
Obtaining the composition of Na, K, Cl and S in the biomass,
When the total amount of Cl and S in the biomass is less than the stoichiometric ratio to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash and the total amount of Cl and S is present. However, when it is larger than the stoichiometric ratio with respect to the total amount of Na and K, it is determined that carbonate cannot be present in the combustion ash.
The biomass is the Na, wherein the K and the S, not including the Cl, and the total amount of the Cl and the S is, when greater than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K , Set the surface temperature of the metal of the heat exchanger to 800 ° C or lower,
The biomass is the Na, wherein the K and the S, not including the Cl, and the total amount of the Cl and the S is, when less than the stoichiometric ratio to the total amount of the Na and the K , An anticorrosion method for setting the surface temperature of the metal of the heat exchanger to less than 700 ° C.
燃料を燃焼させてエネルギーを生成する装置に接続され、該装置の熱交換器の防食を制御する防食制御装置であって、
前記燃料中のNa、K,ClおよびSの組成情報を取得する取得部と、
取得した前記組成情報に基づき、前記燃料を燃焼させてなる燃焼灰中に存在し得るNaまたはKの少なくとも一方を含む塩組成物を特定する特定部と、
取得した前記組成情報に基づき、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも少ない場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩が存在し、前記Clおよび前記Sの総量が、前記Naおよび前記Kの総量に対して化学量論比よりも多い場合に、前記燃焼灰中に炭酸塩は存在しないと判定する判定部と、
前記Naおよび前記Kの少なくとも一方を含む塩組成物の多元系融点情報、および、前記熱交換器のメタルの温度と燃料投入量とを相関させた燃料情報が格納されたライブラリと、
前記特定部で特定された塩組成物の情報および前記判定部の判定結果に基づき、前記燃焼灰中に存在し得る前記塩組成物に関連した多元系融点情報から前記メタルの設定温度範囲を前記塩組成物の融点未満に決定する決定部と、
前記メタルの温度が前記設定温度範囲に納まるよう、前記燃料の投入量を調整する調整部と、
を備えた防食制御装置。
An anticorrosion control device that is connected to a device that burns fuel to generate energy and controls the anticorrosion of the heat exchanger of the device.
An acquisition unit that acquires composition information of Na, K, Cl, and S in the fuel, and an acquisition unit.
Based on the acquired composition information, a specific part that identifies a salt composition containing at least one of Na or K that may be present in the combustion ash obtained by burning the fuel, and a specific portion.
Based on the obtained composition information, when the total amount of Cl and S is smaller than the stoichiometric ratio with respect to the total amount of Na and K, carbonate is present in the combustion ash and Cl is present. And a determination unit that determines that carbonate is not present in the combustion ash when the total amount of S is larger than the stoichiometric ratio with respect to the total amount of Na and K.
A library in which multidimensional melting point information of a salt composition containing at least one of Na and K and fuel information correlating the temperature of the metal of the heat exchanger and the fuel input amount are stored.
Based on the information of the salt composition specified in the specific portion and the determination result of the determination unit, the set temperature range of the metal is determined from the multidimensional melting point information related to the salt composition that may be present in the combustion ash. A decision-making part that determines the salt composition to be below the melting point,
An adjusting unit that adjusts the amount of fuel input so that the temperature of the metal falls within the set temperature range.
Anticorrosion control device equipped with.
前記調整部が、前記メタルの計測温度を受信する受信部を有し、
受信した前記計測温度が前記設定温度範囲に納まるよう前記燃料の投入量を調整する請求項6に記載の防食制御装置。
The adjusting unit has a receiving unit that receives the measured temperature of the metal.
The anticorrosion control device according to claim 6, wherein the input amount of the fuel is adjusted so that the received measured temperature falls within the set temperature range.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202108941A (en) * 2019-08-30 2021-03-01 日商住友重機械工業股份有限公司 Boiler system, control method, and program
WO2022215627A1 (en) * 2021-04-08 2022-10-13 住友重機械工業株式会社 Monitoring method for boiler and monitoring device for boiler, controlling method for boiler and controlling device for boiler, adjustment method for fuel or like and adjustment device for fuel or like, and boiler

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06179952A (en) * 1992-12-15 1994-06-28 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenitic stainless steel for soda recovering boiler heat transfer pipe
JPH09263899A (en) * 1996-03-28 1997-10-07 Mitsubishi Materials Corp Heat transfer tube of waste heat boiler utilizing garbage burning exhaust gas excellent in high temperature corrosion resistance
JP2944969B2 (en) * 1997-08-29 1999-09-06 川崎重工業株式会社 Heat transfer tube arrangement method for refuse incineration equipment
JP2001520360A (en) * 1998-10-14 2001-10-30 株式会社荏原製作所 Waste combustion power generation method and apparatus
WO2008152205A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Åf-Consult Oy Combustion plant and method for the combustion
JP5039606B2 (en) * 2008-02-26 2012-10-03 三菱重工業株式会社 Corrosion rate estimation method for boiler heat transfer tubes
JP6180983B2 (en) * 2014-03-28 2017-08-16 住友重機械工業株式会社 Combustion apparatus, operation method of combustion apparatus, and ash circulation system
JP6485630B2 (en) * 2015-02-17 2019-03-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Evaluation method of boiler corrosion

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Gruber et al. Investigation of the corrosion behaviour of 13CrMo4–5 for biomass fired boilers with coupled online corrosion and deposit probe measurements
Kim et al. Effects of flue gas recirculation on energy, exergy, environment, and economics in oxy‐coal circulating fluidized‐bed power plants with CO2 capture
Ibrahim et al. Optimization of fuel in saturated steam boiler through preheating of controlled air-fuel mixture
Tumsa et al. Effects of coal characteristics to performance of a highly efficient thermal power generation system based on pressurized oxy‐fuel combustion
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Karimi et al. Heat recovery and optimizing design of furnaces in the gasoline-kerosene units of Tabriz Oil Refining Company
Malik et al. Studies on the failure of economizer tubes involving acid dew-point corrosion in high pressure boilers
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Iddo et al. Design and Techno-economic analysis of power generating unit from waste heat (Preheater and grate cooler) of cement factory in Ethiopia
Tesfaye et al. The K 2 SO 4–CaSO 4 System and Its Role in Fouling and Slagging During High-Temperature Processes
Ganapathy Heat recovery steam generators: performance management and improvement
Larsen et al. Materials problems and solutions in biomass fired plants
Zemann et al. Application of a model based control strategy at a fixed bed biomass district heating plant
Benalia et al. Development of a Thermodynamic Model for Chromates, Molybdates, Tungstates, and Vanadates Involved in the Corrosion of Steels (Fe, Cr, Ni, Mo, W, and V) at High Temperatures in Atmospheres Containing O–H–S–C–Cl and Alkaline Salts
Li Corrosion Assessment and Mechanisms of Materials in Advanced Thermal Energy Production Systems
Edge Modelling and simulation of oxy-coal fired power plants
CN103148502B (en) Method for alleviating corrosion of boiler preheater
Oladosu et al. Development and Cost Estimation for Sizing 5 Kw Palm Kernel Shell Steam Boiler
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Leithner et al. Carbon Capture from Fossil Fuel Fired Power Plants without Efficiency Loss
Reza et al. Investigation of Carbon Capture Application in Existing 1000 MW Class Coal-Fired Power Plant for Retrofit Purpose: Steam Source Tapping Point Analysis
McKinney et al. Principles of feed manufacturing: efficient boiler operation

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