JP7261100B2 - ADDITIVE SUPPLY QUANTITY DETERMINATION DEVICE, COMBUSTION EQUIPMENT INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION EQUIPMENT OPERATION METHOD - Google Patents

ADDITIVE SUPPLY QUANTITY DETERMINATION DEVICE, COMBUSTION EQUIPMENT INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION EQUIPMENT OPERATION METHOD Download PDF

Info

Publication number
JP7261100B2
JP7261100B2 JP2019114345A JP2019114345A JP7261100B2 JP 7261100 B2 JP7261100 B2 JP 7261100B2 JP 2019114345 A JP2019114345 A JP 2019114345A JP 2019114345 A JP2019114345 A JP 2019114345A JP 7261100 B2 JP7261100 B2 JP 7261100B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
additive
fuel
combustion
sulfur
contained
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019114345A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021001701A (en
Inventor
佳彦 土山
直樹 安慶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2019114345A priority Critical patent/JP7261100B2/en
Priority to PCT/JP2020/000397 priority patent/WO2020255462A1/en
Publication of JP2021001701A publication Critical patent/JP2021001701A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7261100B2 publication Critical patent/JP7261100B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals

Description

本開示は、添加剤供給量決定装置及びこれを備えた燃焼設備並びに燃焼設備の運転方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to an additive supply amount determination device, combustion equipment having the same, and a method of operating the combustion equipment.

金属を含む燃料(例えば廃棄物又はバイオマス等)を燃焼させるための燃焼設備では、通常、燃料の燃焼により生じる灰中に含まれる金属と、燃料中の塩素化合物とが反応して金属塩化物を生成する。燃焼ガス中の温度が低下すると、燃焼ガスに含まれる金属塩化物が凝縮して腐食性の高い溶融塩を形成し、設備の配管等の腐食の原因となり得る。 In combustion facilities for burning fuels containing metals (e.g. waste or biomass), the metals contained in the ash produced by combustion of the fuel usually react with chlorine compounds in the fuel to produce metal chlorides. Generate. When the temperature in the combustion gas drops, the metal chlorides contained in the combustion gas condense to form a highly corrosive molten salt, which can cause corrosion of equipment piping and the like.

このような腐食溶融塩による設備の腐食への対策として、燃焼ガス中に含まれるガス状のアルカリ金属塩化物に硫黄含有添加物を添加すること提案されている。例えば特許文献1には、燃焼チャンバの下流側に過熱ヒータ(伝熱管)が設けられたボイラにおいて、固体塩素含有燃料を燃焼させるときに、過熱ヒータよりも上流側の位置において、燃焼ガスに硫黄含有添加剤を注入することが記載されている。これにより、燃焼ガスに含まれる腐食性の高いアルカリ金属塩化物を、過熱ヒータに到達する前に、腐食性の比較的低いアルカリ硫酸塩に転化させることで、アルカリ金属塩化物による過熱ヒータの腐食を抑制することが図られている。 As a countermeasure against the corrosion of equipment due to such corrosive molten salts, it has been proposed to add a sulfur-containing additive to the gaseous alkali metal chloride contained in the combustion gas. For example, in Patent Document 1, in a boiler provided with a superheater (heat transfer tube) on the downstream side of the combustion chamber, when burning solid chlorine-containing fuel, sulfur is added to the combustion gas at a position upstream of the superheater. Injection of contained additives is described. As a result, the highly corrosive alkali metal chloride contained in the combustion gas is converted into the relatively low corrosive alkali sulfate before reaching the superheater, thereby preventing corrosion of the superheater due to the alkali metal chloride. It is intended to suppress

特許第4028801号公報Japanese Patent No. 4028801

ところで、燃焼設備で燃焼される廃棄物やバイオマス等の燃料には、重金属が含まれる場合がある。そして、重金属についても、アルカリ金属と同様、燃焼ガス中で塩化物を形成して溶融塩となり、設備を腐食するという問題が生じ得る。しかしながら、燃焼ガスに含まれる重金属塩による腐食に対する有効な対策は見出されていなかった。 By the way, fuels such as wastes and biomass that are burned in combustion equipment sometimes contain heavy metals. As with alkali metals, heavy metals also form chlorides in the combustion gas to become molten salts, which can cause the problem of corroding equipment. However, no effective countermeasure against corrosion by heavy metal salts contained in combustion gas has been found.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を抑制可能な添加剤供給量決定装置及びこれを備えた燃焼設備並びに燃焼設備の運転方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention provides an additive supply amount determination device capable of suppressing corrosion of equipment caused by metals contained in fuel, combustion equipment having the same, and a method of operating the combustion equipment intended to provide

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る添加剤供給量決定装置は、
重金属を含む燃料を燃焼させるための燃焼設備用の添加剤供給量決定装置であって、
少なくとも前記燃料の燃焼により生成される灰中の重金属の含有量を検出するように構成された検出部と、
検出された前記重金属の含有量に基づいて、前記燃料に供給する添加剤に含まれる硫黄の添加量を決定するように構成された添加量決定部と、を備える。
(1) An additive supply amount determination device according to at least one embodiment of the present invention,
An additive supply determination device for a combustion facility for burning a fuel containing heavy metals, comprising:
a detector configured to detect at least the content of heavy metals in ash produced by combustion of said fuel;
an addition amount determination unit configured to determine an addition amount of sulfur contained in an additive to be supplied to the fuel based on the detected heavy metal content.

本発明者らの鋭意検討により、燃料の燃焼で発生する腐食性の高い重金属塩化物は、燃焼設備内の環境条件下で、硫黄酸化物と反応して、腐食性の比較的低い重金属硫酸塩に変化することが見出された。この点、上記(1)の構成によれば、燃料の燃焼により生成した灰中の重金属の含有量に基づいて、燃料に添加する硫黄の添加量を決定するようにしたので、燃焼設備内において、燃料に含まれる重金属を腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。よって、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 As a result of extensive studies by the present inventors, highly corrosive heavy metal chlorides generated by fuel combustion react with sulfur oxides under environmental conditions in combustion equipment to form relatively low corrosive heavy metal sulfates. was found to change to In this regard, according to the above configuration (1), the amount of sulfur to be added to the fuel is determined based on the content of heavy metals in the ash generated by the combustion of the fuel. , the heavy metals contained in the fuel can be properly converted to relatively low corrosive sulfates. Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記検出部は、前記灰中のアルカリ金属の含有量、及び前記灰中のアルカリ土類金属の含有量を検出するように構成され、
前記添加量決定部は、検出された前記重金属の含有量、前記アルカリ金属の含有量、及び前記アルカリ土類金属の含有量に基づいて、供給する前記添加剤に含まれる硫黄の添加量を決定するように構成され、
前記硫黄の添加量は、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる前記硫黄のモル数と、検出された前記重金属、前記アルカリ金属、及び前記アルカリ土類金属に基づき算出される前記燃料の単位重量当たりに含まれる前記重金属のモル数の各々に重み付け処理された後に、合算された調整値とが近づくように決定され、
前記重み付け処理は、検出された前記重金属、前記アルカリ金属、及び前記アルカリ土類金属の各々のイオン価数を基に行われる。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The detection unit is configured to detect the content of alkali metals in the ash and the content of alkaline earth metals in the ash,
The addition amount determination unit determines the addition amount of sulfur contained in the additive to be supplied based on the detected heavy metal content, the alkali metal content, and the alkaline earth metal content. is configured to
The amount of sulfur added is calculated based on the number of moles of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel, and the detected heavy metal, alkali metal, and alkaline earth metal. After weighting each of the number of moles of the heavy metal contained per unit weight of the fuel, the summed adjustment value is determined so as to approach each other,
The weighting process is performed based on the detected ionic valences of the heavy metals, the alkali metals, and the alkaline earth metals.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記検出部は、少なくとも、前記燃料の燃焼により生成される灰中のカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の含有量を検出するように構成され、
前記添加量決定部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記燃料の単位重量当たりに含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の各モル数mCa,mNa、m、mZn及びmPb、並びに、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(A)を満たすように、前記添加剤の添加量を決定するように構成される。
0.95≦m/(mCa+2mNa+2m+mZn+mPb) …(A)
(3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2) above,
The detection unit is configured to detect at least the contents of calcium, sodium, potassium, zinc and lead in ash generated by combustion of the fuel,
The addition amount determination unit determines the number of moles m Ca , m Na , m K , and m Zn of calcium, sodium, potassium, zinc, and lead contained per unit weight of the fuel, based on the detection result of the detection unit. and m Pb , and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel satisfies the following formula (A), so that the amount of the additive to be added is determined Configured.
0.95≦ mS /( mCa + 2mNa + 2mK + mZn + mPb ) (A)

廃棄物やバイオマス等の燃料には、通常、カルシウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属が含まれる。上記(3)の構成によれば、上記式(A)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、燃料に含まれ、設備の腐食の要因となり得るカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛(重金属)及び鉛(重金属)のうち大部分を、燃焼設備内において、腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。よって、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 Fuels such as waste and biomass typically contain alkali metals and alkaline earth metals such as calcium, sodium and potassium. According to the above configuration (3), the amount of additive added is determined so as to contain the amount of sulfur that satisfies the above formula (A), so the amount of additive determined in this way can be used. Therefore, most of the calcium, sodium, potassium, zinc (heavy metals) and lead (heavy metals) contained in the fuel, which can cause corrosion of the equipment, are removed in the combustion equipment by sulfates, which are relatively less corrosive. can be changed to Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
前記検出部は、少なくとも、前記燃料の燃焼により生成される灰中のカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の含有量を検出するように構成され、
前記添加量決定部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記燃料の単位重量当たりに含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の各モル数mCa,mNa、m、mZn及びmPb、並びに、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(B)を満たすように、前記添加剤の添加量を決定するように構成される。
/(mCa+2mNa+2m+mZn+mPb)≦1.05 …(B)
(4) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (3) above,
The detection unit is configured to detect at least the contents of calcium, sodium, potassium, zinc and lead in ash generated by combustion of the fuel,
The addition amount determination unit determines the number of moles m Ca , m Na , m K , and m Zn of calcium, sodium, potassium, zinc, and lead contained per unit weight of the fuel, based on the detection result of the detection unit. and m Pb , and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel satisfies the following formula (B), so that the amount of the additive to be added is determined Configured.
mS /( mCa + 2mNa + 2mK + mZn + mPb )≤1.05 (B)

硫黄含有物質は、高温の燃焼設備内で硫黄酸化物に変化し得る。この点、上記(4)の構成によれば、上記式(B)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、硫黄を含む添加剤の使用量が過多となり難い。よって、燃焼設備からの硫黄酸化物の排出量を低減しながら、燃焼設備内で燃料に含まれる重金属等を硫酸塩に変化させることができ、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 Sulfur-containing materials can be converted to sulfur oxides in high temperature combustion equipment. In this respect, according to the configuration of (4) above, the amount of additive added is determined so as to contain the amount of sulfur that satisfies the above formula (B), so the amount of additive determined in this way is added. By using it, the amount of the additive containing sulfur is unlikely to be excessive. Therefore, it is possible to convert heavy metals and other substances contained in the fuel into sulfates in the combustion equipment while reducing the amount of sulfur oxide emissions from the combustion equipment. can be suppressed to

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの構成において、
前記添加剤供給装量決定置は、
前記燃料の燃焼温度を調節するための温度調節部を備え、
前記検出部は、少なくとも、前記燃料の燃焼により生成される灰中の亜鉛及び鉛の含有量を検出するように構成され、
前記温度調節部は、前記燃焼温度を950℃以上に調節するように構成され、
前記添加量決定部は、少なくとも前記検出部による検出結果に基づいて、前記燃料の単位重量当たりに含まれる亜鉛及び鉛の各モル数mZn及びmPb、前記燃料の単位重量当たりに含まれるナトリウム及びカリウムのうち該燃料の燃焼時に揮発するナトリウム及びカリウムの各モル数mNa_vol及びmK_vol、並びに、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(C)を満たすように、前記添加剤の添加量を決定するように構成される。
0.95≦m/(2mNa_vol+2mK_vol+mZn+mPb)≦1.05 …(C)
(5) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (4) above,
The additive supply device for determining the amount of
A temperature adjustment unit for adjusting the combustion temperature of the fuel,
The detection unit is configured to detect at least zinc and lead contents in ash produced by combustion of the fuel,
The temperature adjustment unit is configured to adjust the combustion temperature to 950° C. or higher,
Based on at least the result of detection by the detection unit, the addition amount determination unit determines the number of moles m Zn and m Pb of zinc and lead contained per unit weight of the fuel, and sodium contained per unit weight of the fuel. and potassium, the number of moles mNa_vol and mK_vol of sodium and potassium volatilized during combustion of the fuel, and the number of moles mS of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel are as follows: It is configured to determine the additive amount of the additive so as to satisfy the formula (C).
0.95≦ mS /( 2mNa_vol + 2mK_vol + mZn + mPb )≦1.05 (C)

アルカリ金属やアルカリ土類金属は、亜鉛や鉛等の重金属に比べての硫黄化合物との反応性が高い。このため、多量のアルカリ金属(ナトリウム、カリウム等)やアルカリ土類金属(カルシウム等)が燃料に含まれる場合、燃焼設備内で重金属を硫黄化合物と反応させて硫酸塩を形成させるためには、多量の添加剤を要することとなる。この点、上記(5)の構成によれば、燃料の燃焼温度を950℃以上の高温としたので、燃焼部において、カルシウム、ナトリウム及びカリウムの少なくとも一部を鉱物相と反応させて失活させることができる。これにより、燃料に含有されるカルシウム、ナトリウム及びカリウムに由来する腐食性の高い金属塩化物の生成量を減少させて、燃料に含有される重金属と硫黄化合物との反応を促すことができる。よって、上記(5)の構成によれば、硫黄を含む添加物の添加量を低減しながら、燃焼設備内で燃料に含まれる重金属を硫酸塩に効果的に変化させることができ、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 Alkali metals and alkaline earth metals have higher reactivity with sulfur compounds than heavy metals such as zinc and lead. For this reason, when a large amount of alkali metals (sodium, potassium, etc.) or alkaline earth metals (calcium, etc.) are contained in fuel, in order to react heavy metals with sulfur compounds in the combustion equipment to form sulfates, A large amount of additive is required. In this respect, according to the above configuration (5), since the combustion temperature of the fuel is set to a high temperature of 950° C. or higher, at least a part of calcium, sodium, and potassium is deactivated by reacting with the mineral phase in the combustion part. be able to. As a result, the amount of highly corrosive metal chlorides derived from calcium, sodium, and potassium contained in fuel can be reduced, and the reaction between heavy metals contained in fuel and sulfur compounds can be promoted. Therefore, according to the configuration of (5) above, it is possible to effectively convert heavy metals contained in the fuel into sulfates in the combustion equipment while reducing the amount of additives containing sulfur. It is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals that are exposed to metal.

また、燃料の燃焼時に、ナトリウム及びカリウムの一部は、鉱物相と反応せずに、腐食性の高い塩化物として揮発する。この点、上記(5)の構成では、0.95≦m/(2mNa_vol+2mK_vol+mZn+mPb)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、燃料の燃焼時に塩化物として揮発するナトリウム、カリウム、亜鉛、及び鉛の大部分を、燃焼設備内において、腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。また、上記(5)の構成では、(2mNa_vol+2mK_vol+mZn+mPb)≦1.05を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、硫黄を含む添加剤の使用量が過多となり難い。よって、燃焼設備からの硫黄酸化物の排出量を低減しながら、燃焼設備内で燃料に含まれる重金属等を硫酸塩に変化させることができ、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 Also, during combustion of the fuel, some of the sodium and potassium volatilize as highly corrosive chlorides without reacting with the mineral phase. In this regard, in the configuration of (5) above, the amount of additive added is determined so as to contain an amount of sulfur that satisfies 0.95 ≤ m S / (2m Na_vol + 2m K_vol + m Zn + m Pb ). By using the amount of additive thus determined, most of the sodium, potassium, zinc, and lead that volatilize as chlorides during combustion of the fuel are replaced in the combustion facility with relatively less corrosive sulfates. can be appropriately changed to Also, in the configuration (5) above, the amount of additive added is determined so as to contain an amount of sulfur that satisfies (2m Na_vol + 2m K_vol + m Zn + m Pb ) ≤ 1.05. By using such an amount of the additive, the amount of the sulfur-containing additive is less likely to be excessive. Therefore, it is possible to convert heavy metals and other substances contained in the fuel into sulfates in the combustion equipment while reducing the amount of sulfur oxide emissions from the combustion equipment. can be suppressed to

(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の構成において、
前記添加剤供給量決定装置は、
前記燃料の燃焼により生成された燃焼ガスの温度、前記燃焼ガスに含まれる塩素と硫黄との重量比に基づいて、前記揮発するナトリウムのモル数mNa_vol及び前記揮発するカリウムのモル数mK_volを推定するように構成された推定部をさらに備える。
(6) In some embodiments, in the configuration of (5) above,
The additive supply amount determination device,
Based on the temperature of the combustion gas generated by combustion of the fuel and the weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas, the number of moles of volatilized sodium mNa_vol and the number of moles of volatilized potassium mK_vol are determined. It further comprises an estimator configured to estimate.

上記(6)の構成によれば、燃焼ガスの温度、燃焼ガスに含まれる塩素と硫黄との重量比に基づいて、揮発するナトリウムのモル数mNa_vol及び揮発するカリウムのモル数mK_volを推定するようにしたので、上記式(C)を用いて、添加物の添加量を適切に決定することができる。 According to the above configuration (6), the number of moles mNa_vol of volatilized sodium and the number of moles mK_vol of volatilized potassium are estimated based on the temperature of the combustion gas and the weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas. Therefore, the addition amount of the additive can be appropriately determined using the above formula (C).

(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、
前記添加剤供給量決定装置は、
前記燃料の燃焼により生成された燃焼ガス中の一酸化窒素の濃度に基づいて、前記燃料に添加される前記添加剤に含有される硫黄と、前記添加剤から生じ得るアンモニアとのモル比を調節可能に構成された添加剤調製部をさらに備える。
(7) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (6) above,
The additive supply amount determination device,
Adjusting the molar ratio of sulfur contained in the additive added to the fuel and ammonia that may be generated from the additive based on the concentration of nitric oxide in the combustion gas produced by combustion of the fuel. A configurable additive preparation section is further provided.

硫黄を含む添加剤として、アンモニア塩(硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウム等)を用いることがある。この場合、アンモニア塩は、熱分解によりアンモニアを発生するが、アンモニアの発生量によっては、アンモニアの一部が燃焼設備内で消費されないまま排出される、所謂アンモニアスリップが生じ得る。この点、上記(7)の構成によれば、燃焼設備内でアンモニアと反応し得る一酸化窒素の濃度に基づいて、添加剤に含有される硫黄と、添加剤から生じ得るアンモニアとのモル比を調節可能としたので、このモル比を適切に設定することにより、燃焼ガス中の一酸化窒素との反応によりアンモニアを十分に消費させることができる。よって、添加剤の添加に起因するアンモニアスリップの発生を抑制しながら、上記(1)で述べたように、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 Ammonium salts (ammonium sulfate, ammonium hydrogen sulfate, etc.) may be used as additives containing sulfur. In this case, the ammonium salt generates ammonia by thermal decomposition, but depending on the amount of generated ammonia, so-called ammonia slip may occur in which part of the ammonia is discharged without being consumed in the combustion equipment. In this regard, according to the configuration of (7) above, the molar ratio between the sulfur contained in the additive and the ammonia that can be generated from the additive is based on the concentration of nitrogen monoxide that can react with ammonia in the combustion facility. can be adjusted, by appropriately setting this molar ratio, ammonia can be sufficiently consumed by the reaction with nitrogen monoxide in the combustion gas. Therefore, as described in (1) above, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel while suppressing the occurrence of ammonia slip caused by the addition of the additive.

(8)幾つかの実施形態では、上記(7)の構成において、
前記添加剤調製部は、1分子当たりのアンモニア発生量が異なる複数種の硫黄含有物質から、前記添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択し、該1種以上の硫黄含有物質の各々の前記添加剤中の含有量を決定するように構成される。
(8) In some embodiments, in the configuration of (7) above,
The additive preparation unit selects one or more sulfur-containing substances to be used as the additive from a plurality of sulfur-containing substances having different amounts of ammonia generated per molecule, and extracts the one or more sulfur-containing substances. configured to determine the content in each said additive.

上記(8)の構成によれば、1分子当たりのアンモニア発生量が異なる複数種の硫黄含有物質から、添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択し、該1種以上の硫黄含有物質の各々の添加剤中の含有量を決定するようにしたので、添加剤に含有される硫黄と、添加剤から生じ得るアンモニアとのモル比を柔軟に調節可能である。よって、添加剤の添加に起因するアンモニアスリップの発生を効果的に抑制しながら、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 According to the above configuration (8), one or more sulfur-containing substances to be used as additives are selected from a plurality of types of sulfur-containing substances that generate different amounts of ammonia per molecule, and the one or more sulfur-containing substances are selected. Since the content of each of the substances in the additive is determined, it is possible to flexibly adjust the molar ratio between the sulfur contained in the additive and the ammonia that can be generated from the additive. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of ammonia slip caused by the addition of the additive, while appropriately suppressing the corrosion of equipment caused by the metal contained in the fuel.

(9)幾つかの実施形態では、上記(7)又は(8)の構成において、
前記添加剤調製部は、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数をmとし、前記燃焼ガス中の一酸化窒素の濃度から換算される前記燃料の単位重量当たりから生じた一酸化窒素のモル数をnNOとしたとき、
NOがmの2倍より大きいときは、硫酸アンモニウムを前記添加剤として使用し、
NOがmの1倍より大きく2倍以下であるときは、硫酸水素アンモニウムを前記添加剤として使用し、
NOがmの1倍以下であるときは、アンモニウムイオンを含まない硫黄含有物質を前記添加剤として使用することを決定するように構成される。
(9) In some embodiments, in the configuration of (7) or (8) above,
The additive preparation unit sets the number of moles of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel to mS , and the unit of the fuel converted from the concentration of nitrogen monoxide in the combustion gas When n NO is the number of moles of nitric oxide generated per weight,
ammonium sulfate is used as said additive when nNO is greater than twice mS ,
ammonium hydrogen sulfate is used as the additive when nNO is greater than 1 and no more than 2 times mS ,
It is configured to decide to use a sulfur-containing substance that does not contain ammonium ions as the additive when nNO is less than or equal to 1 times mS .

上記(9)の構成によれば、添加剤による硫黄添加量を示す硫黄のモル数mと、燃焼ガス中に含まれている一酸化窒素の濃度を示す一酸化窒素のモル数nNOとの比に基づいて、1分子当たりのアンモニア発生量が異なる複数種の硫黄含有物質から、添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択するようにしたので、添加剤の添加に起因するアンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができる。よって、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制しながら、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 According to the configuration of (9) above, the number of moles m S of sulfur indicating the amount of sulfur added by the additive, the number of moles n NO of nitrogen monoxide indicating the concentration of nitrogen monoxide contained in the combustion gas, and Based on the ratio, one or more sulfur-containing substances used as additives are selected from a plurality of sulfur-containing substances with different amounts of ammonia generated per molecule. It is possible to effectively suppress the occurrence of ammonia slip. Therefore, while effectively suppressing the occurrence of ammonia slip, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

(10)本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼設備は、
重金属を含む燃料を燃焼させるための燃焼設備であって、
前記燃料の燃焼により生成される燃焼ガスが流れる煙道と、
前記煙道に設けられる伝熱管と、
前記煙道にて前記伝熱管の下流側に設けられ、前記燃焼ガスに同伴される前記灰を捕捉するための捕捉部と、
燃焼前又は燃焼中の前記燃料に硫黄を含む添加剤を添加するように構成された添加剤供給部と、
上記(1)乃至(9)の何れか一項に記載の添加剤供給量決定装置と、を備え、
前記検出部は、前記捕捉部で捕捉された灰中の重金属の含有量を検出するように構成される。
(10) Combustion equipment according to at least one embodiment of the present invention,
Combustion equipment for burning fuel containing heavy metals,
a flue through which combustion gas generated by combustion of the fuel flows;
a heat transfer tube provided in the flue;
a capturing part provided downstream of the heat transfer tube in the flue for capturing the ash entrained in the combustion gas;
an additive supply configured to add a sulfur-containing additive to the fuel before or during combustion;
The additive supply amount determination device according to any one of the above (1) to (9),
The detection unit is configured to detect the content of heavy metals in the ash captured by the capture unit.

上記(10)の構成によれば、燃料の燃焼により生成され、捕捉部で捕捉された灰中の重金属の含有量に基づいて、硫黄を含む添加剤の添加量を決定するようにしたので、燃焼設備内において、燃料に含まれる重金属を腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。よって、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 According to the above configuration (10), the addition amount of the additive containing sulfur is determined based on the content of heavy metals in the ash generated by the combustion of the fuel and captured by the capture unit. In the combustion facility, heavy metals contained in the fuel can be properly converted to relatively low corrosive sulfates. Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

(11)本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼設備の運転方法は、
重金属を含む燃料を燃焼させるための燃焼設備の運転方法であって、
少なくとも前記燃料の燃焼により生成される灰中の重金属の含有量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出された前記重金属の含有量に基づいて、前記燃料に供給する添加剤に含まれる硫黄の添加量を決定する添加量決定ステップと、を備える。
(11) A method of operating a combustion facility according to at least one embodiment of the present invention includes:
A method of operating a combustion facility for burning a fuel containing heavy metals, comprising:
a detection step of detecting the content of heavy metals in at least the ash produced by combustion of said fuel;
and an addition amount determination step of determining an addition amount of sulfur contained in the additive to be supplied to the fuel based on the content of the heavy metal detected in the detection step.

上記(11)の方法によれば、燃料の燃焼により生成した灰中の重金属の含有量に基づいて、燃料に添加する硫黄の添加量を決定するようにしたので、燃焼設備内において、燃料に含まれる重金属を腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。よって、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 According to the above method (11), the amount of sulfur to be added to the fuel is determined based on the content of heavy metals in the ash generated by the combustion of the fuel. The contained heavy metals can be appropriately converted to relatively less corrosive sulfates. Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を抑制可能な添加剤供給量決定装置及びこれを備えた燃焼設備並びに燃焼設備の運転方法が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there are provided an additive supply amount determination device capable of suppressing corrosion of equipment caused by metals contained in fuel, combustion equipment having the same, and a method of operating the combustion equipment.

一実施形態に係る添加剤供給量決定装置を含む燃焼設備の概略図である。1 is a schematic diagram of a combustion facility including an additive supply amount determination device according to one embodiment; FIG. 一実施形態に係る添加剤供給量決定装置を含む燃焼設備の概略図である。1 is a schematic diagram of a combustion facility including an additive supply amount determination device according to one embodiment; FIG. 一実施形態に係る添加剤供給量決定装置を構成する制御部の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control unit that constitutes an additive supply amount determination device according to one embodiment; 所定条件下における亜鉛(重金属)の相図である。1 is a phase diagram of zinc (heavy metal) under given conditions; FIG. 所定条件下における鉛(重金属)の相図である。1 is a phase diagram of lead (heavy metal) under given conditions; FIG. 温度と灰の収縮率との相関関係の一例を示すグラフである。5 is a graph showing an example of the correlation between temperature and ash shrinkage.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, and are merely illustrative examples. do not have.

図1及び図2は、それぞれ、一実施形態に係る添加剤供給量決定装置を含む燃焼設備の概略図である。図3は、一実施形態に係る添加剤供給量決定装置を構成する制御部の概略構成図である。 1 and 2 are schematic diagrams of combustion equipment each including an additive supply amount determination device according to one embodiment. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a control unit that configures the additive supply amount determination device according to one embodiment.

図1及び図2に示すように、燃焼設備1は、内部で燃料を燃焼させるための燃焼炉12と、燃焼炉12からの燃焼ガスが導かれる煙道4と、煙道4に設けられた伝熱管14と、煙道4にて伝熱管14の下流側に設けられた捕捉部18と、燃焼炉12で燃焼される燃料に添加剤を供給するための添加剤供給量決定装置50と、を備えている。燃焼炉12、煙道4、及び伝熱管14はボイラ2を構成している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the combustion facility 1 includes a combustion furnace 12 for burning fuel inside, a flue 4 for guiding combustion gas from the combustion furnace 12, and a flue 4 provided with a heat transfer tube 14, a capture section 18 provided downstream of the heat transfer tube 14 in the flue 4, an additive supply amount determination device 50 for supplying the additive to the fuel burned in the combustion furnace 12, It has Combustion furnace 12 , flue 4 , and heat transfer tubes 14 constitute boiler 2 .

燃焼炉12には、燃料供給部8から燃料が供給されるとともに、空気供給部10から空気が供給されるようになっており、燃焼炉12の内部で燃料を燃焼するように構成されている。燃料供給部8から供給される燃料は、亜鉛や鉛等の重金属を含む燃料であり、例えば、都市ごみや建材等の廃棄物、又は、バイオマスが燃料として供給されるようになっている。 The combustion furnace 12 is supplied with fuel from a fuel supply unit 8 and air from an air supply unit 10, and is configured to burn fuel inside the combustion furnace 12. . The fuel supplied from the fuel supply unit 8 is fuel containing heavy metals such as zinc and lead. For example, waste such as municipal waste and building materials, or biomass is supplied as the fuel.

燃焼炉12では、燃料の燃焼により燃焼ガスや灰が生成される。灰の一部は、燃焼炉12の下部に溜まり、図示しない灰排出部を介して、燃焼炉12の外部に排出される。また、灰の一部は、フライアッシュとして、燃焼ガスに同伴されて煙道4に導かれる。 In the combustion furnace 12, combustion gas and ash are generated by burning the fuel. Part of the ash accumulates in the lower portion of the combustion furnace 12 and is discharged to the outside of the combustion furnace 12 through an ash discharge section (not shown). A part of the ash is entrained in the combustion gas and led to the flue 4 as fly ash.

伝熱管14は、煙道を流れる高温の燃焼ガスとの熱交換により、伝熱管14の内部を流れる流体(水等)を加熱するように構成されている。伝熱管14で加熱された水は、例えば、蒸気として発電タービンを駆動するために利用されてもよい。 The heat transfer tube 14 is configured to heat a fluid (such as water) flowing inside the heat transfer tube 14 by heat exchange with high-temperature combustion gas flowing through the flue. The water heated in the heat transfer tubes 14 may be used, for example, as steam to drive a power generation turbine.

図1及び図2に示すように、煙道4において伝熱管14の下流側には、煙道4を流れる燃焼ガスの温度を低下させるための減温部16が設けられていてもよい。減温部16は、例えば、水を噴霧することにより、燃焼ガスの温度を低下させるように構成されていてもよい。減温部16は、伝熱管14通過後の燃焼ガスの温度を、所定の物質(例えばダイオキシン類)の合成が進まない温度域まで低下させるようになっていてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2 , a temperature reducing section 16 for reducing the temperature of the combustion gas flowing through the flue 4 may be provided downstream of the heat transfer tubes 14 in the flue 4 . The temperature reducing section 16 may be configured to reduce the temperature of the combustion gas by, for example, spraying water. The temperature reduction unit 16 may reduce the temperature of the combustion gas after passing through the heat transfer tubes 14 to a temperature range in which synthesis of predetermined substances (for example, dioxins) does not progress.

捕捉部18は、煙道4からの燃焼ガスに同伴される灰(フライアッシュ)を捕捉するように構成されている。すなわち、捕捉部18は、灰を同伴する燃焼ガスから灰を分離するようになっている。捕捉部18として、例えばバグフィルタや電気式集塵機等の集塵装置を用いることができる。 The trapping section 18 is configured to trap ash (fly ash) entrained in the combustion gases from the flue 4 . That is, the trap 18 is adapted to separate the ash from the ash-entrained combustion gases. As the capturing unit 18, for example, a dust collector such as a bag filter or an electric dust collector can be used.

捕捉部18にて灰が除去された燃焼ガスは、捕捉部18に接続された排気通路5及び煙突6を介して、燃焼設備1の外部に排出される。なお、排気通路5にファン22が設けられており、ファン22によって燃焼ガスを吸引するようになっていてもよい。また、捕捉部18にて燃焼ガスから分離された灰は、排出管20及び排出バルブ21を介して捕捉部18から排出されるようになっている。 The combustion gas from which ash has been removed by the trapping section 18 is discharged to the outside of the combustion facility 1 via the exhaust passage 5 and the chimney 6 connected to the trapping section 18 . A fan 22 may be provided in the exhaust passage 5 to suck the combustion gas. Also, the ash separated from the combustion gas by the trapping section 18 is discharged from the trapping section 18 via the discharge pipe 20 and the discharge valve 21 .

以下、幾つかの実施形態に係る添加剤供給量決定装置50についてより詳細に説明する。
図1~図3に示すように、一実施形態に係る添加剤供給量決定装置50は、硫黄を含む添加剤を燃焼前又は燃焼中の燃料に供給するための添加剤供給部28と、灰中の成分を計測するための検出部26と、添加量決定部42を含む制御部40と、を備えている。
Hereinafter, the additive supply amount determination device 50 according to some embodiments will be described in more detail.
As shown in FIGS. 1 to 3, the additive supply amount determination device 50 according to one embodiment includes an additive supply unit 28 for supplying an additive containing sulfur to the fuel before or during combustion, and an ash A detection unit 26 for measuring the components inside and a control unit 40 including an addition amount determination unit 42 are provided.

なお、制御部40は、CPU、メモリ(RAM)、補助記憶部及びインターフェース等を含んでいてもよい。制御装置30は、インターフェースを介して、上述の各種計測器からの信号を受け取るようになっている。CPUは、このようにして受け取った信号を処理するように構成される。また、CPUは、メモリに展開されるプログラムを処理するように構成される。 Note that the control unit 40 may include a CPU, a memory (RAM), an auxiliary storage unit, an interface, and the like. The control device 30 receives signals from the various measuring instruments described above via an interface. The CPU is configured to process the signals received in this manner. Also, the CPU is configured to process a program expanded in the memory.

制御部40での処理内容は、CPUにより実行されるプログラムとして実装され、補助記憶部に記憶されていてもよい。プログラム実行時には、これらのプログラムはメモリに展開される。CPUは、メモリからプログラムを読み出し、プログラムに含まれる命令を実行するようになっている。 The processing contents of the control unit 40 may be implemented as a program executed by the CPU and stored in the auxiliary storage unit. During program execution, these programs are expanded in memory. The CPU reads a program from memory and executes instructions contained in the program.

図1及び図2に示す例示的な実施形態では、添加剤供給部28は、燃料に添加剤を供給するための添加剤供給ライン29と、添加剤供給ライン29に接続され、硫黄を含有する第1添加剤が貯留される第1タンク30Aと、第1タンク30Aからの第1添加剤を加圧送給するための第1供給ポンプ32Aと、第1添加剤の供給量を調節するための第1供給バルブ34Aと、を含む。 In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the additive supply 28 includes an additive supply line 29 for supplying additive to the fuel and an additive supply line 29 connected to the additive supply line 29 and containing sulfur. A first tank 30A for storing the first additive, a first supply pump 32A for pressurizing and feeding the first additive from the first tank 30A, and a controller for adjusting the supply amount of the first additive. and a first supply valve 34A.

図2に示す例示的な実施形態では、添加剤供給部28は、さらに、添加剤供給ライン29に接続され、第1添加剤とは異なる第2添加剤が貯留される第2タンク30Bと、第2タンク30Bからの第2添加剤を加圧送給するための第2供給ポンプ32Bと、第2添加剤の供給量を調節するための第2供給バルブ34Bと、を含む。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the additive supply section 28 is further connected to the additive supply line 29, a second tank 30B containing a second additive different from the first additive; It includes a second supply pump 32B for pressurizing and feeding the second additive from the second tank 30B, and a second supply valve 34B for adjusting the supply amount of the second additive.

図1に示す例示的な実施形態では、添加剤供給部28は、1種類の硫黄含有添加剤(第1添加剤)を、燃料に供給可能に構成されている。また、図2に示す例示的な実施形態では、添加剤供給部28は、2種類の硫黄含有添加剤(第1添加剤及び第2添加剤)を、選択的に、又は、混合して、燃料に供給可能に構成されている。なお、他の実施形態では、添加剤供給部28は、3種類以上の硫黄含有添加剤を燃料に供給可能に構成されていてもよい。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, additive supply 28 is configured to supply one type of sulfur-containing additive (first additive) to the fuel. Also, in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the additive supply 28 selectively or in combination with two types of sulfur-containing additives (first additive and second additive), It is configured to be able to supply fuel. Note that, in another embodiment, the additive supply unit 28 may be configured to be able to supply three or more types of sulfur-containing additives to the fuel.

幾つかの実施形態では、添加剤供給部28は、燃焼前の燃料に添加剤を供給するように構成されている。例えば、添加剤供給部28は、燃焼炉12に供給される前の燃料が貯留された燃料供給部8(ホッパ等)に、添加剤を供給するように構成されていてもよい。あるいは、幾つかの実施形態では、添加剤供給部28は、燃焼炉12の内部において、燃料の上方から添加剤を供給するように構成されていてもよい。 In some embodiments, additive supply 28 is configured to supply additives to the fuel prior to combustion. For example, the additive supply section 28 may be configured to supply the additive to the fuel supply section 8 (hopper or the like) in which the fuel before being supplied to the combustion furnace 12 is stored. Alternatively, in some embodiments, the additive supply 28 may be configured to supply the additive from above the fuel inside the combustion furnace 12 .

硫黄を含む添加剤として、例えば、硫酸、発煙硫酸等の硫酸含有物質、又は、硫酸鉄、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム等の硫酸塩等を用いることができる。 As an additive containing sulfur, for example, a sulfuric acid-containing substance such as sulfuric acid and fuming sulfuric acid, or a sulfate such as iron sulfate, aluminum sulfate, ammonium sulfate, and ammonium hydrogensulfate can be used.

検出部26は、少なくとも、燃料の燃焼により生成される灰中の重金属の含有量を検出するように構成されている。図1及び図2に示す例示的な実施形態では、検出部26は、捕捉部18で捕捉された灰中の重金属の含有量を検出するように構成されている。検出部26は、例えば、捕捉部18から灰が排出される排出管20を介して、分析対象の灰を採取するようになっていてもよい。 The detector 26 is configured to detect at least the content of heavy metals in the ash produced by combustion of the fuel. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the detector 26 is configured to detect the content of heavy metals in the ash captured by the trap 18 . The detection unit 26 may, for example, collect the ash to be analyzed via the discharge pipe 20 through which the ash is discharged from the capture unit 18 .

添加量決定部42は、検出部26による検出結果に基づいて、添加剤供給部28による添加剤の添加量を決定するように構成されている。 The addition amount determination unit 42 is configured to determine the amount of additive added by the additive supply unit 28 based on the detection result of the detection unit 26 .

なお、制御部40は、添加量決定部42により決定された添加量の添加剤を供給するように、添加剤供給部28を制御するようになっていてもよく、例えば、第1供給バルブ34A及び/又は第2供給バルブ34Bの開度を調節するようになっていてもよい。 Note that the control unit 40 may control the additive supply unit 28 so as to supply the additive amount determined by the addition amount determination unit 42. For example, the first supply valve 34A And/or the degree of opening of the second supply valve 34B may be adjusted.

重金属を含む燃料を燃焼させると、通常、燃料の燃焼により生じる灰中に含まれる重金属と、燃料中の塩素化合物とが反応して重金属塩化物を生成する。燃焼ガス中の温度が低下して燃焼ガスに含まれる重金属塩化物が凝縮すると、腐食性の高い溶融塩が形成され、設備の配管等(例えば伝熱管14等)の腐食の原因となり得る。 When a fuel containing heavy metals is burned, the heavy metals contained in the ash produced by combustion of the fuel generally react with chlorine compounds in the fuel to produce heavy metal chlorides. When the temperature in the combustion gas drops and the heavy metal chlorides contained in the combustion gas condense, a highly corrosive molten salt is formed, which can cause corrosion of equipment piping (for example, heat transfer pipes 14).

本発明者らの鋭意検討により、燃料の燃焼で発生する腐食性の高い重金属塩化物は、燃焼設備内の環境条件下で、硫黄酸化物と反応して、腐食性の比較的低い重金属硫酸塩に変化することが見出された。 As a result of extensive studies by the present inventors, highly corrosive heavy metal chlorides generated by fuel combustion react with sulfur oxides under environmental conditions in combustion equipment to form relatively low corrosive heavy metal sulfates. was found to change to

すなわち、重金属塩化物の融点は、300℃~500℃程度であり、このため300℃程度以上の温度領域では、重金属塩化物は、腐食性が比較的高い溶融物として存在する。一方、重金属硫酸塩の融点は、700℃~1000℃程度と比較的高温であり、700℃程度以下の温度条件下では、重金属硫酸塩は腐食性が比較的低い固体として存在する。
そして、例えば図4及び図5の相図に示されるように、重金属塩化物が存在する雰囲気中のSO分圧が高くなると、比較的融点が低い塩化物を構成していた重金属は、比較的融点が高い硫酸塩に変化する。つまり、燃料に硫黄を添加することにより燃焼ガス中のSO分圧は高くなるため、燃焼ガス中に存在する重金属塩化物の重金属硫酸塩への変化が促進される。そして、700℃程度以下の温度領域では、重金属硫酸塩は固体として存在するため、重金属硫酸塩による腐食は生じにくい。
That is, the melting point of heavy metal chlorides is about 300° C. to 500° C. Therefore, in a temperature range of about 300° C. or higher, heavy metal chlorides exist as relatively highly corrosive melts. On the other hand, the melting point of heavy metal sulfates is relatively high, about 700° C. to 1000° C., and under temperature conditions of about 700° C. or less, heavy metal sulfates exist as solids with relatively low corrosiveness.
And, as shown for example in the phase diagrams of FIGS. 4 and 5, when the SO2 partial pressure in the atmosphere in which heavy metal chlorides are present increases, the heavy metals that constituted the chlorides with relatively low melting to a sulfate with a high melting point. That is, the addition of sulfur to the fuel increases the SO2 partial pressure in the combustion gas, thus promoting the conversion of heavy metal chlorides present in the combustion gas to heavy metal sulfates. In a temperature range of about 700° C. or lower, heavy metal sulfates are present as solids, so corrosion due to heavy metal sulfates is less likely to occur.

なお、図4及び図5は、それぞれ、HCl(気体)、SO(気体)、O(気体)及びHO(気体)の存在下における重金属の相図の一例であり、図4は亜鉛の相図であり、図5は鉛の相図である。図4及び図5の相図は、温度が573K、全圧が1atm、Oの分圧が0.01atm、かつ、HOの分圧が0.1atmの条件下での相図であり、各相図において、縦軸はHClの分圧を示し、横軸は、SOの分圧を示す。 4 and 5 are examples of phase diagrams of heavy metals in the presence of HCl (gas), SO 2 (gas), O 2 (gas) and H 2 O (gas), respectively. FIG. 5 is a phase diagram for zinc and FIG. 5 is a phase diagram for lead. The phase diagrams of FIGS. 4 and 5 are under the conditions of a temperature of 573 K, a total pressure of 1 atm, a partial pressure of O 2 of 0.01 atm, and a partial pressure of H 2 O of 0.1 atm. , in each phase diagram, the vertical axis indicates the partial pressure of HCl and the horizontal axis indicates the partial pressure of SO2 .

ここで、重金属を含む燃料に、硫黄を含む添加剤を添加した場合に、燃焼設備内で生じる化学反応についてより具体的に説明する。ここでは、一例として、重金属として鉛(Pb)を含む燃料と、硫黄を含む添加剤として硫酸アンモニウム((NHSO)を用いた場合について説明する。 Here, a more specific description will be given of the chemical reaction that occurs in the combustion facility when the additive containing sulfur is added to the fuel containing heavy metals. Here, as an example, a case where a fuel containing lead (Pb) as a heavy metal and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) as an additive containing sulfur are used will be described.

添加剤として燃料に添加された硫酸アンモニウム(添加剤)は、燃焼炉12にて下記式(D)に示すように熱分解して、SOガスを生じる。
(NHSO(固体)→2NH(ガス)+SO(ガス)+HO(ガス) ・・・(D)
Ammonium sulfate (additive) added to the fuel as an additive is thermally decomposed in the combustion furnace 12 as shown in the following formula (D) to generate SO 3 gas.
(NH 4 ) 2 SO 4 (solid)→2NH 3 (gas)+SO 3 (gas)+H 2 O (gas) (D)

一方、燃焼炉12に投入された燃料に含まれる鉛Pb(重金属)は、燃料に含まれる塩素Clとともに塩化物PbClを形成して揮発する。そして、この揮発した塩化物が上記式(D)で生成したSOガスと、下記式(E)に示すように反応して硫酸塩を生成する。
PbCl(ガス)+SO(ガス)+HO(ガス)→PbSO(固体)+2HCl(ガス) ・・・(E)
On the other hand, lead Pb (heavy metal) contained in the fuel charged into the combustion furnace 12 forms chloride PbCl 2 together with chlorine Cl contained in the fuel and volatilizes. Then, this volatilized chloride reacts with the SO 3 gas produced in the above formula (D) as shown in the following formula (E) to produce a sulfate.
PbCl 2 (gas)+SO 3 (gas)+H 2 O (gas)→PbSO 4 (solid)+2HCl (gas) (E)

ここで、重金属塩化物(PbCl等)は、比較的融点が低いため、燃焼設備内において溶融塩となりやすく、配管等に付着して腐食を引き起こしやすい。一方、重金属硫酸塩(PbSO等)は、重金属塩化物より融点が高く、燃焼設備内で固体として存在する。したがって、重金属硫酸塩の腐食性は重金属塩化物に比べて大幅に低く、配管等の腐食を起こしにくい。 Here, since heavy metal chlorides (PbCl 2 and the like) have a relatively low melting point, they tend to become molten salt in combustion equipment and easily adhere to pipes and the like to cause corrosion. On the other hand, heavy metal sulfates (such as PbSO4 ) have a higher melting point than heavy metal chlorides and exist as solids in combustion equipment. Therefore, the corrosiveness of heavy metal sulfates is significantly lower than that of heavy metal chlorides, and corrosion of piping and the like is less likely to occur.

この点、上述の実施形態に係る添加剤供給量決定装置50によれば、燃料の燃焼により生成した灰中の重金属の含有量に基づいて、硫黄を含む添加剤の添加量を決定するようにしたので、燃焼設備1内において、燃料に含まれる重金属を腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。よって、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 In this regard, according to the additive supply amount determination device 50 according to the above-described embodiment, the addition amount of the additive containing sulfur is determined based on the content of heavy metals in the ash generated by combustion of the fuel. Therefore, in the combustion equipment 1, the heavy metals contained in the fuel can be appropriately changed into relatively low corrosive sulfates. Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

また、廃棄物やバイオマス等の燃料に含まれる重金属の濃度は比較的バラツキが大きいため、燃料中の重金属濃度に基づいて、添加剤として添加すべき硫黄の量を決定するのは難しい。この点、上述の実施形態では、燃料燃焼により生成し、組成が比較的均一化された灰の分析を行うようにしたので、燃料の重金属含有量の傾向を適切に把握することがでる。よって、燃料に含有される重金属量に応じた適切な量の添加物を添加することができる。 In addition, since the concentrations of heavy metals contained in fuels such as wastes and biomass are relatively uneven, it is difficult to determine the amount of sulfur to be added as an additive based on the heavy metal concentrations in the fuel. In this regard, in the above-described embodiment, the ash generated by fuel combustion and having a relatively uniform composition is analyzed, so the trend of the heavy metal content of the fuel can be properly grasped. Therefore, an appropriate amount of additive can be added according to the amount of heavy metals contained in the fuel.

なお、検出部26は、燃料の燃焼により生成した灰を規定期間毎に採取して分析するように構成されていてもよい。そして、検出部26により取得された重金属の含有量を規定期間毎に添加量決定部42にフィードバックするようにしてもよい。これにより、燃料に含まれる重金属の量が時間の経過とともに変化する場合であっても、該重金属の量の変化に応じて、適切な量の添加物を添加することができる。 Note that the detection unit 26 may be configured to collect and analyze the ash generated by the combustion of the fuel at regular intervals. Then, the heavy metal content obtained by the detection unit 26 may be fed back to the addition amount determination unit 42 at regular intervals. As a result, even if the amount of heavy metals contained in the fuel changes over time, an appropriate amount of additive can be added according to the change in the amount of heavy metals.

幾つかの実施形態では、検出部26は、少なくとも、燃料の燃焼により生成される灰中のカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の含有量を検出するように構成されている。また、添加量決定部42は、検出部26により検出された灰中のカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の含有量に基づいて、添加剤供給部28による添加剤の添加量を決定するように構成されている。 In some embodiments, detector 26 is configured to detect at least the content of calcium, sodium, potassium, zinc and lead in ash produced by combustion of the fuel. Further, the additive amount determination unit 42 determines the amount of additive added by the additive supply unit 28 based on the contents of calcium, sodium, potassium, zinc, and lead in the ash detected by the detection unit 26. is configured to

廃棄物やバイオマスを燃料に含まれる金属のうち、腐食性の高い塩化物の溶融塩を形成し得る代表的な金属として、カルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛(重金属)及び鉛(重金属)が挙げられる。参考として、下記表に、検出部26により検出された灰(フライアッシュ)の組成の幾つかの例を示す。なお、下記表中、プラントA~プラントCは、廃棄物の焼却設備(燃焼設備)であり、表中の数値は、各プラントにおいて採取された灰(フライアッシュ)の分析結果から得られた各成分の含有量(重量比)である。 Among the metals contained in waste and biomass as fuel, typical metals that can form molten salts of highly corrosive chlorides include calcium, sodium, potassium, zinc (heavy metals), and lead (heavy metals). . For reference, the following table shows some examples of the composition of ash (fly ash) detected by the detector 26. In the table below, Plant A to Plant C are waste incineration facilities (combustion facilities), and the numerical values in the table are obtained from the analysis results of the ash (fly ash) collected at each plant. It is the content (weight ratio) of the component.

Figure 0007261100000001
Figure 0007261100000001

上述の実施形態では、重金属を含むこれらの金属の含有量に基づいて添加剤の添加量を決定するようにしたので、燃焼設備内において、これらの金属を腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。よって、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 In the above-described embodiment, the amount of additive added is determined based on the content of these metals, including heavy metals. can be changed to Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

幾つかの実施形態では、添加量決定部42は、検出部26による検出結果に基づいて、燃料の単位重量当たりに含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の各モル数mCa,mNa、m、mZn及びmPb、並びに、燃料の単位重量当たりに添加される添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(A)を満たすように、添加剤の添加量を決定するように構成される。
0.95≦m/(mCa+2mNa+2m+mZn+mPb) …(A)
In some embodiments, the addition amount determination unit 42 determines the number of moles m Ca , m Na of each of calcium, sodium, potassium, zinc, and lead contained per unit weight of fuel based on the detection result by the detection unit 26 . , m K , m Zn and m Pb , and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of fuel satisfies the following formula (A). configured to
0.95≦ mS /( mCa + 2mNa + 2mK + mZn + mPb ) (A)

なお、燃料の単位重量当たりに含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の各モル数mCa,mNa、m、mZn及びmPbは、検出部26により検出された各成分の含有量、すなわち、燃料の燃焼により生成される灰中のカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の含有量から取得されるようになっていてもよい。 The number of moles m Ca , m Na , m K , m Zn and m Pb of calcium, sodium, potassium, zinc and lead contained per unit weight of fuel is the content of each component detected by the detection unit 26. Quantity, ie the content of calcium, sodium, potassium, zinc and lead in the ash produced by combustion of the fuel.

上述の実施形態では、上記式(A)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、燃料に含まれ、設備の腐食の要因となり得るカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛(重金属)及び鉛(重金属)のうち大部分を、燃焼設備1内において、腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。よって、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 In the above-described embodiment, the amount of additive added is determined so as to contain the amount of sulfur that satisfies the above formula (A). Most of the calcium, sodium, potassium, zinc (heavy metal) and lead (heavy metal) contained in the combustion equipment and capable of causing corrosion of the equipment are appropriately converted into relatively low corrosive sulfates in the combustion equipment 1. be able to. Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

なお、上述の各金属のモル数がm/(mCa+2mNa+2m+mZn+mPb)=1を満たすように添加剤を燃料に添加する場合、理論的には、燃料に含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の全量を、添加剤に含まれる硫黄と反応させることができることになる。これは、各金属硫酸塩において、硫酸(硫黄)、カルシウム、亜鉛、及び、鉛は2価イオンとして含まれ、一方、ナトリウム及びカリウムは1価イオンとして含まれるためである。 Note that when the additive is added to the fuel so that the number of moles of each metal described above satisfies m S /(m Ca +2m Na +2m K +m Zn +m Pb )=1, theoretically, calcium contained in the fuel , sodium, potassium, zinc and lead can be reacted with the sulfur contained in the additive. This is because each metal sulfate contains sulfuric acid (sulfur), calcium, zinc, and lead as divalent ions, while sodium and potassium are contained as monovalent ions.

幾つかの実施形態では、添加量決定部42は、検出部26による検出結果に基づいて、燃料の単位重量当たりに含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の各モル数mCa,mNa、m、mZn及びmPb、並びに、前記燃料の単位重量当たりに添加される添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(B)を満たすように、添加剤の添加量を決定するように構成される。
/(mCa+2mNa+2m+mZn+mPb)≦1.05 …(B)
In some embodiments, the addition amount determination unit 42 determines the number of moles m Ca , m Na of each of calcium, sodium, potassium, zinc, and lead contained per unit weight of fuel based on the detection result by the detection unit 26 . , m K , m Zn and m Pb , and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel satisfies the following formula (B). configured to determine.
mS /( mCa + 2mNa + 2mK + mZn + mPb )≤1.05 (B)

硫黄含有物質は、高温の燃焼設備1内で硫黄酸化物に変化する(上記式(D)参照)。この点、上述の実施形態によれば、上記式(B)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、硫黄を含む添加剤の使用量が過多となり難い。よって、燃焼設備1からの硫黄酸化物の排出量を低減しながら、燃焼設備1内で燃料に含まれる重金属を含む金属を硫酸塩に変化させることができ、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 The sulfur-containing substances change into sulfur oxides in the high-temperature combustion facility 1 (see formula (D) above). In this regard, according to the above-described embodiment, the amount of additive added is determined so as to contain the amount of sulfur that satisfies the above formula (B), so the amount of additive determined in this way is used. As a result, the amount of the additive containing sulfur is unlikely to be excessive. Therefore, while reducing the amount of sulfur oxides emitted from the combustion equipment 1, metals including heavy metals contained in the fuel can be changed to sulfates in the combustion equipment 1, and equipment caused by metals contained in the fuel corrosion can be appropriately suppressed.

幾つかの実施形態では、添加剤供給量決定装置50は、燃料の燃焼温度を調節するための温度調節部44を備えている。温度調節部44は、燃焼炉12内部の温度を計測するように構成された温度センサ36の検出値に基づいて、上述の燃焼温度を調節するようになっていてもよい。温度調節部44は、燃焼炉12への燃料の供給量及び空気の供給量を調節することにより、上述の燃焼温度を調節するようになっていてもよい。 In some embodiments, the additive supply determination device 50 includes a temperature adjustment section 44 for adjusting the combustion temperature of the fuel. The temperature adjustment unit 44 may adjust the above-described combustion temperature based on the detected value of the temperature sensor 36 configured to measure the temperature inside the combustion furnace 12 . The temperature adjustment unit 44 may adjust the above-described combustion temperature by adjusting the amount of fuel supplied and the amount of air supplied to the combustion furnace 12 .

幾つかの実施形態では、温度調節部44は、燃料の燃焼温度を950℃以上に調節するように構成されていてもよい。 In some embodiments, the temperature adjuster 44 may be configured to adjust the combustion temperature of fuel to 950° C. or higher.

アルカリ金属やアルカリ土類金属は、亜鉛や鉛等の重金属に比べての硫黄化合物との反応性が高い。したがって、多量のアルカリ金属(ナトリウム、カリウム等)やアルカリ土類金属(カルシウム等)が燃料に含まれる場合、重金属よりも優先してアルカリ金属やアルカリ土類金属が硫黄化合物由来の硫酸と結合する。このため、燃焼設備1内で重金属を硫黄化合物と反応させて硫酸塩を形成させるためには、多量の添加剤を要することとなる。 Alkali metals and alkaline earth metals have higher reactivity with sulfur compounds than heavy metals such as zinc and lead. Therefore, when a large amount of alkali metals (sodium, potassium, etc.) or alkaline earth metals (calcium, etc.) are contained in the fuel, the alkali metals and alkaline earth metals combine with sulfuric acid derived from sulfur compounds in preference to heavy metals. . Therefore, a large amount of additive is required to react heavy metals with sulfur compounds in the combustion facility 1 to form sulfates.

ここで、図6のグラフに示すように、950℃以上の高温では、燃焼ガス中の灰の少なくとも一部が溶融する。これは、950℃以上の高温では、燃料に含まれるカルシウム、ナトリウム及びカリウムが鉱物相(SiO、Al、又は、これらを主成分とする化合物)と反応して溶融物を生成することを示す。なお、図6は、温度(横軸)と灰の収縮率(溶融率)(重量%)との相関関係の一例を示すグラフである。 Here, as shown in the graph of FIG. 6, at a high temperature of 950° C. or higher, at least part of the ash in the combustion gas melts. This is because at a high temperature of 950° C. or higher, calcium, sodium and potassium contained in the fuel react with mineral phases (SiO 2 , Al 2 O 3 , or compounds containing these as main components) to form a melt. indicates that FIG. 6 is a graph showing an example of the correlation between the temperature (horizontal axis) and the shrinkage rate (melting rate) of ash (% by weight).

上述の実施形態では、燃料の燃焼温度を950℃以上の高温としたので、燃焼炉12において、カルシウム、ナトリウム及びカリウムの少なくとも一部を鉱物相(SiO、Al、又は、これらを主成分とする化合物)と反応させて失活させることができる。これにより、燃料に含有されるカルシウム、ナトリウム及びカリウムに由来する腐食性の高い金属塩化物の生成量を減少させて、燃料に含有される重金属と硫黄化合物との反応を促すことができる。よって、硫黄を含む添加物の添加量を低減しながら、燃焼設備内で燃料に含まれる重金属を硫酸塩に効果的に変化させることができ、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 In the above-described embodiment, the combustion temperature of the fuel is set to a high temperature of 950° C. or higher, so in the combustion furnace 12, at least part of calcium, sodium, and potassium is converted to a mineral phase (SiO 2 , Al 2 O 3 , or It can be deactivated by reacting with the compound that is the main component). As a result, the amount of highly corrosive metal chlorides derived from calcium, sodium, and potassium contained in fuel can be reduced, and the reaction between heavy metals contained in fuel and sulfur compounds can be promoted. Therefore, it is possible to effectively convert the heavy metals contained in the fuel into sulfates in the combustion equipment while reducing the amount of additives containing sulfur. can be suppressed to

幾つかの実施形態では、温度調節部44は、燃料の燃焼温度を950℃以上に調節するように構成されるとともに、添加量決定部42は、少なくとも検出部26による検出結果に基づいて、燃料の単位重量当たりに含まれる亜鉛及び鉛の各モル数mZn及びmPb、燃料の単位重量当たりに含まれるナトリウム及びカリウムのうち該燃料の燃焼時に揮発するナトリウム及びカリウムの各モル数mNa_vol及びmK_vol、並びに、燃料の単位重量当たりに添加される添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(C1)を満たすように、添加剤の添加量を決定するように構成される。
0.95≦m/(2mNa_vol+2mK_vol+mZn+mPb) …(C1)
In some embodiments, the temperature adjustment unit 44 is configured to adjust the combustion temperature of the fuel to 950° C. or higher, and the addition amount determination unit 42 adjusts the fuel the number of moles m Zn and m Pb of zinc and lead contained per unit weight of the fuel, the number of moles m Na_vol and The addition amount of the additive is determined such that m K_vol and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of fuel satisfy the following formula (C1).
0.95≦ mS /( 2mNa_vol + 2mK_vol + mZn + mPb ) (C1)

なお、燃料の単位重量当たりに含まれる亜鉛及び鉛の各モル数mZn及びmPbは、検出部26により検出された各成分の含有量、すなわち、燃料の燃焼により生成される灰中の亜鉛及び鉛の含有量から取得されるようになっていてもよい。また、燃料の単位重量当たりに含まれるナトリウム及びカリウムのうち該燃料の燃焼時に揮発するナトリウム及びカリウムの各モル数mNa_vol及びmK_volは、後述する推定部46により求めてもよい。 The number of moles m Zn and m Pb of zinc and lead contained per unit weight of the fuel is the content of each component detected by the detection unit 26, that is, the zinc in the ash generated by the combustion of the fuel. and lead content. Further, the number of moles mNa_vol and mK_vol of sodium and potassium volatilized during combustion of the fuel among the sodium and potassium contained per unit weight of the fuel may be obtained by the estimating unit 46, which will be described later.

燃料の燃焼時に、ナトリウム及びカリウムの一部は、鉱物相と反応せずに、腐食性の高い塩化物として揮発する。この点、上述の実施形態では、上記式(C1)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、燃料の燃焼時に塩化物として揮発するナトリウム、カリウム、亜鉛、及び鉛の大部分を、燃焼設備1内において、腐食性の比較的低い硫酸塩に適切に変化させることができる。このため、燃料に含まれる重金属等の金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 During fuel combustion, some of the sodium and potassium volatilize as highly corrosive chlorides without reacting with the mineral phase. In this regard, in the above-described embodiment, the amount of additive added is determined so as to contain the amount of sulfur that satisfies the above formula (C1). , most of sodium, potassium, zinc, and lead, which volatilize as chlorides when the fuel is burned, can be appropriately converted to relatively low corrosive sulfates in the combustion facility 1 . Therefore, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals such as heavy metals contained in the fuel.

なお、重金属塩化物を重金属硫酸塩に変化させる反応では、上記式(E)に示すようにSOを消費するが、SOの一部は、下記式(H)に示す反応でSOに分解されるため、上記式(E)の反応に関与することができない。
SO→SO+1/2O ・・・(H)
この点、上記(C1)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定することにより、十分な腐食抑制効果を得るための硫黄を、燃料に添加することができる。
In the reaction for converting heavy metal chlorides to heavy metal sulfates, SO3 is consumed as shown in formula (E) above, but part of SO3 is converted to SO2 in the reaction shown in formula (H) below. Since it is decomposed, it cannot participate in the reaction of formula (E) above.
SO3SO2 +1/ 2O2 (H)
In this respect, by determining the amount of the additive to be added so that the amount of sulfur that satisfies (C1) above is included, it is possible to add sulfur to the fuel to obtain a sufficient corrosion inhibiting effect.

なお、あるプラントにおいては、m/(2mNa_vol+2mK_vol+mZn+mPb)=0.95を満たす量の硫黄を添加物として添加したところ、燃料に硫黄含有添加物を添加しない場合に比べて、設備の腐食速度を5%程度に低減することができた。このことから、上記式(C1)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定することにより、設備の腐食速度を十分に低減可能であるとわかる。 In addition, in a certain plant, when sulfur was added as an additive in an amount satisfying m S /(2m Na_vol +2m K_vol +m Zn +m Pb ) = 0.95, compared to the case where no sulfur-containing additive was added to the fuel, , the corrosion rate of the equipment could be reduced to about 5%. From this, it can be seen that the corrosion rate of equipment can be sufficiently reduced by determining the amount of additive to be added so that the amount of sulfur that satisfies the above formula (C1) is included.

幾つかの実施形態では、温度調節部44は、燃料の燃焼温度を950℃以上に調節するように構成されるとともに、添加量決定部42は、少なくとも検出部26による検出結果に基づいて、燃料の単位重量当たりに含まれる亜鉛及び鉛の各モル数mZn及びmPb、燃料の単位重量当たりに含まれるナトリウム及びカリウムのうち該燃料の燃焼時に揮発するナトリウム及びカリウムの各モル数mNa_vol及びmK_vol、並びに、燃料の単位重量当たりに添加される添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(C2)を満たすように、添加剤の添加量を決定するように構成される。
/(2mNa_vol+2mK_vol+mZn+mPb)≦1.05 …(C2)
In some embodiments, the temperature adjustment unit 44 is configured to adjust the combustion temperature of the fuel to 950° C. or higher, and the addition amount determination unit 42 adjusts the fuel the number of moles m Zn and m Pb of zinc and lead contained per unit weight of the fuel, the number of moles m Na_vol and The addition amount of the additive is determined such that m K_vol and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of fuel satisfy the following formula (C2).
mS /( 2mNa_vol + 2mK_vol + mZn + mPb )≤1.05 (C2)

上述の実施形態では、上記式(C2)を満たす量の硫黄を含むように添加剤の添加量を決定するようにしたので、このように決定した量の添加剤を使用することにより、硫黄を含む添加剤の使用量が過多となり難い。よって、燃焼設備1からの硫黄酸化物の排出量を低減しながら、燃焼設備内で燃料に含まれる重金属等を硫酸塩に変化させることができ、燃料に含まれる重金属等の金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 In the above-described embodiment, the amount of additive added is determined so as to contain the amount of sulfur that satisfies the above formula (C2). It is difficult for the amount of the additive to be used to become excessive. Therefore, while reducing the amount of sulfur oxide emissions from the combustion equipment 1, it is possible to convert heavy metals and the like contained in the fuel into sulfates in the combustion equipment, and the equipment caused by metals such as heavy metals contained in the fuel corrosion can be appropriately suppressed.

添加剤供給量決定装置50は、さらに、燃料の単位重量当たりに含まれるナトリウムのうち燃料燃焼時に揮発するナトリウムのモル数mNa_vol、及び、燃料の単位重量当たりに含まれるカリウムのうち燃料燃焼時に前記揮発するカリウムのモル数mK_volを推定するように構成された推定部46を備えていてもよい。この場合、推定部46による推定結果を用いて、上記式(C1)及び/又は(C2)に基づき、添加剤の添加量を決定することができる。 The additive supply amount determination device 50 further determines the number of moles mNa_vol of sodium volatilized during fuel combustion among the sodium contained per unit weight of fuel, and the number of moles mNa_vol of potassium contained per unit weight of fuel during fuel combustion. An estimation unit 46 configured to estimate the number of moles mK_vol of volatilized potassium may be provided. In this case, the addition amount of the additive can be determined based on the above formulas (C1) and/or (C2) using the estimation result by the estimation unit 46 .

幾つかの実施形態では、推定部46は、燃料の燃焼により生成された燃焼ガスの温度、及び、燃焼ガスに含まれる塩素と硫黄との重量比に基づいて、上述の揮発するナトリウムのモル数mNa_vol及び揮発するカリウムのモル数mK_volを推定するように構成されていてもよい。 In some embodiments, the estimating unit 46 calculates the number of moles of sodium that volatilizes based on the temperature of the combustion gas generated by combustion of the fuel and the weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas. It may be configured to estimate m Na_vol and the number of moles of potassium volatilized m K_vol .

本発明者らの鋭意検討の結果、燃焼ガスの温度、燃焼ガス中の揮発分のナトリウムのモル数mNa_vol及び揮発分のカリウムのモル数mK_vol、及び、燃焼ガス中に含まれる塩素と硫黄との重量比が所定の相関関係を有すること見出された。上記構成によれば、燃焼ガスの温度、及び、燃焼ガスに含まれる塩素と硫黄との重量比を計測することにより、上述の相関関係に基づいて、燃焼ガス中の揮発分のナトリウムのモル数mNa_vol及び揮発分のカリウムのモル数mK_volを推定することができる。
なお、予め燃料中の塩素含有量と硫黄含有量が判明している場合には、上述の「燃焼ガス中に含まれる塩素と硫黄との重量比」に代えて、燃料中に含まれる塩素と硫黄の重量比を、燃焼ガス中の燃焼ガス中の揮発分のナトリウムのモル数mNa_vol及び揮発分のカリウムのモル数mK_volの推定に用いてもよい。
As a result of intensive studies by the present inventors, the temperature of the combustion gas, the number of moles m Na_vol of sodium in the volatile matter in the combustion gas, the number of moles m K_vol of potassium in the volatile matter, and the chlorine and sulfur contained in the combustion gas It was found that the weight ratio of . According to the above configuration, by measuring the temperature of the combustion gas and the weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas, based on the above-mentioned correlation, the number of moles of sodium in the volatile matter in the combustion gas m Na_vol and moles of volatile potassium m K_vol can be estimated.
In addition, when the chlorine content and sulfur content in the fuel are known in advance, instead of the above-mentioned "weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas", chlorine and sulfur contained in the fuel The weight ratio of sulfur may be used to estimate the moles of sodium volatiles m Na_vol and the moles of potassium volatiles m K_vol in the combustion gas.

上述の相関関係は、例えば、下記式(F)で表現することができる。
[揮発したNa濃度]+[揮発したK濃度]={275×10×[燃焼ガス中Cl/S]+353×10}×exp(-33×10/(T+273+11)) ・・・(F)
上記式(F)中のTは、燃焼ガスの温度であり、「燃焼ガス中Cl/S」は、燃焼ガスに含まれる塩素と硫黄の重量比である。なお、上記式(F)の関係式は、実測値に基づいて近似式を作成することにより得ることができる。
The correlation described above can be expressed, for example, by the following formula (F).
[Concentration of volatilized Na]+[Concentration of volatilized K]={275×10 6 ×[Cl/S in combustion gas]+353×10 6 }×exp(−33×10 3 /(T+273+11)) ( F)
T in the above formula (F) is the temperature of the combustion gas, and "Cl/S in the combustion gas" is the weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas. It should be noted that the relational expression of the above formula (F) can be obtained by creating an approximation formula based on actual measurement values.

燃焼ガスの温度は、例えば、燃焼炉12に設けた温度センサ36により検出するようになっていてもよい。燃焼ガス中に含まれる塩素及び硫黄の重量比は、例えば、排気通路5に設けられた濃度センサ38による塩素濃度及び硫黄濃度の検出結果から算出するようにしてもよい。なお、燃焼ガス中の塩素濃度及び硫黄濃度は、別々の濃度センサにより取得するようにしてもよい。 The temperature of the combustion gas may be detected by a temperature sensor 36 provided in the combustion furnace 12, for example. The weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas may be calculated from the detection results of the chlorine concentration and sulfur concentration by the concentration sensor 38 provided in the exhaust passage 5, for example. The chlorine concentration and sulfur concentration in the combustion gas may be obtained by separate concentration sensors.

上述の実施形態によれば、燃焼ガスの温度、燃焼ガス中の塩素濃度、及び、燃焼ガス中に含まれる塩素と硫黄との重量比に基づいて、揮発するナトリウムのモル数mNa_vol及び揮発するカリウムのモル数mK_volを推定することができる。また、推定結果に基づいて、上記式(C1)及び/または(C2)を用いて、添加物の添加量を適切に決定することができる。 According to the above-described embodiment, based on the temperature of the combustion gas, the chlorine concentration in the combustion gas, and the weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas, the number of moles of sodium to volatilize m Na_vol The number of moles of potassium m K_vol can be estimated. Also, based on the estimation result, the addition amount of the additive can be appropriately determined using the above formulas (C1) and/or (C2).

添加剤供給量決定装置50は、2種以上の添加剤から燃料に添加する添加剤を調整するための添加剤調製部48をさらに備えていてもよい。例えば、図2に示す実施形態では、複数のタンク30A,30Bに異なる種類の添加剤が貯留されている。この実施形態において、添加剤調製部48は、第1供給バルブ34A及び第2供給バルブ34Bの開度をそれぞれ調節して、第1添加剤と第2添加剤の混合比を調節することにより、燃料に添加される添加剤を調整するように構成されていてもよい。 The additive supply amount determination device 50 may further include an additive preparation section 48 for adjusting the additive to be added to the fuel from two or more types of additives. For example, in the embodiment shown in FIG. 2, different types of additives are stored in multiple tanks 30A and 30B. In this embodiment, the additive preparation unit 48 adjusts the opening degrees of the first supply valve 34A and the second supply valve 34B to adjust the mixing ratio of the first additive and the second additive, It may be configured to adjust additives added to the fuel.

幾つかの実施形態では、添加剤調製部48は、燃料の燃焼により生成された燃焼ガス中の一酸化窒素(NO)の濃度に基づいて、燃料に添加される添加剤に含有される硫黄(S)と、添加剤から生じ得るアンモニア(NH3)とのモル比を調節可能に構成されていてもよい。 In some embodiments, the additive preparation unit 48 determines the amount of sulfur contained in the additive added to the fuel ( S) and ammonia (NH3) that can be generated from the additive may be configured to be adjustable.

硫黄を含む添加剤として、アンモニア塩(硫酸アンモニウム((NHSO)や硫酸水素アンモニウム((NH)HSO)等)を用いることがある。この場合、アンモニア塩は、燃焼設備1の内部で熱分解によりアンモニアを発生する。燃焼設備1内で、アンモニアは、燃焼ガスに含まれる一酸化窒素ガスと下記式(G)のように反応することにより消費される。
4NH+4NO+O→3N+6HO ・・・(G)
As an additive containing sulfur, an ammonium salt (ammonium sulfate (( NH4 ) 2SO4 ), ammonium hydrogensulfate (( NH4 ) HSO4 ), etc. ) may be used. In this case, the ammonia salt generates ammonia by thermal decomposition inside the combustion facility 1 . Within the combustion facility 1, ammonia is consumed by reacting with nitrogen monoxide gas contained in the combustion gas as in the following formula (G).
4NH 3 +4NO+O 2 →3N 2 +6H 2 O (G)

ここで、アンモニア塩(添加剤)からのアンモニア発生量が所定範囲内である場合には、このように生じたアンモニアの全量が燃焼ガスに含まれる一酸化窒素ガスとの反応により消費されるため、アンモニアが燃焼設備1外に排出されることはない。一方、アンモニアの発生量が燃焼ガス中の一酸化窒素ガスよりも多くなる場合、上記式(G)による反応により、アンモニアの一部は一酸化窒素との反応により消費されるが、残りのアンモニアは燃焼設備1内で消費されないまま排出され得ることとなり、所謂アンモニアスリップが生じ得る。 Here, when the amount of ammonia generated from the ammonia salt (additive) is within a predetermined range, the entire amount of ammonia thus generated is consumed by the reaction with nitrogen monoxide gas contained in the combustion gas. , ammonia is not discharged outside the combustion facility 1 . On the other hand, when the amount of ammonia generated is greater than the amount of nitrogen monoxide gas in the combustion gas, part of the ammonia is consumed by the reaction with nitrogen monoxide in the reaction according to the above formula (G), but the remaining ammonia can be discharged without being consumed in the combustion facility 1, and so-called ammonia slip may occur.

この点、上述の実施形態によれば、燃焼設備1内でアンモニアと反応し得る一酸化窒素の濃度に基づいて、添加剤に含有される硫黄と、添加剤から生じ得るアンモニアとのモル比を調節可能としたので、このモル比を適切に設定することにより、燃焼ガス中の一酸化窒素との反応によりアンモニアを十分に消費させることができる。よって、添加剤の添加に起因するアンモニアスリップの発生を抑制しながら、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 In this regard, according to the above-described embodiment, the molar ratio of sulfur contained in the additive and ammonia that can be generated from the additive is adjusted based on the concentration of nitrogen monoxide that can react with ammonia in the combustion facility 1. Since it is made adjustable, ammonia can be sufficiently consumed by the reaction with nitrogen monoxide in the combustion gas by appropriately setting this molar ratio. Therefore, it is possible to appropriately suppress the corrosion of equipment caused by the metal contained in the fuel while suppressing the occurrence of ammonia slip caused by the addition of the additive.

幾つかの実施形態では、添加剤調製部48は、1分子当たりのアンモニア発生量(具体的には、熱分解により生じるアンモニアの量)が異なる複数種の硫黄含有物質から、添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択し、該1種以上の硫黄含有物質の各々の添加剤中の含有量を決定するように構成される。 In some embodiments, the additive preparation unit 48 uses a plurality of sulfur-containing substances with different amounts of ammonia generated per molecule (specifically, the amount of ammonia generated by thermal decomposition) as additives. It is configured to select one or more sulfur-containing substances and determine the content of each of the one or more sulfur-containing substances in the additive.

ここで、添加剤を構成する硫黄含有物質として、硫酸アンモニウム((NHSO)は1分子当たり2つのアンモニア分子を発生し、硫酸水素アンモニウム((NH)HSO)は1分子当たり1つのアンモニア分子を発生する。また、硫酸、発煙硫酸、硫酸鉄、又は、硫酸アルミニウムは、1分子当たり発生し得るアンモニア分子はゼロ個である。 Here, as the sulfur-containing substance constituting the additive, ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) generates two molecules of ammonia per molecule, and ammonium hydrogen sulfate ((NH 4 )HSO 4 ) generates 2 molecules of ammonia per molecule. Generates one molecule of ammonia. Further, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, iron sulfate, or aluminum sulfate can generate zero ammonia molecules per molecule.

上述の実施形態によれば、1分子当たりのアンモニア発生量が異なる複数種の硫黄含有物質から、添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択し、該1種以上の硫黄含有物質の各々の添加剤中の含有量を決定するようにしたので、添加剤に含有される硫黄と、添加剤から生じ得るアンモニアとのモル比を柔軟に調節可能である。よって、添加剤の添加に起因するアンモニアスリップの発生を効果的に抑制しながら、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。 According to the above-described embodiment, one or more sulfur-containing substances to be used as additives are selected from a plurality of sulfur-containing substances with different ammonia generation amounts per molecule, and the one or more sulfur-containing substances Since the content in each additive is determined, it is possible to flexibly adjust the molar ratio between the sulfur contained in the additive and the ammonia that can be generated from the additive. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of ammonia slip caused by the addition of the additive, while appropriately suppressing the corrosion of equipment caused by the metal contained in the fuel.

なお、異なる2種の硫黄含有物質を用いる場合、そのうちの一方を第1添加剤として第1タンク30Aに貯留し、他方を第2添加剤として第2タンク30Bに貯留し、それぞれの硫黄含有物質を、添加剤供給ライン29を介して供給可能に構成してもよい(図2参照)。 When using two different sulfur-containing substances, one of them is stored in the first tank 30A as the first additive, the other is stored in the second tank 30B as the second additive, and each sulfur-containing substance can be supplied via the additive supply line 29 (see FIG. 2).

幾つかの実施形態では、添加剤調製部48は、燃料の単位重量当たりに添加される添加剤に含まれる硫黄(S)のモル数をmとし、燃焼ガス中の一酸化窒素(NO)の濃度から換算される燃料の単位重量当たりから生じた一酸化窒素のモル数をnNOとしたとき、nNOがmの2倍より大きいときは、硫酸アンモニウム((NHSO)を添加剤として使用するように構成されていてもよい。あるいは、nNOがmの1倍より大きく2倍以下であるときは、硫酸水素アンモニウム((NH)HSO)を添加剤として使用するように構成されていてもよい。あるいは、nNOがmの1倍以下であるときは、アンモニウムイオンを含まない硫黄含有物質(例えば、硫酸、発煙硫酸、硫酸鉄、又は硫酸アルミニウム等)を添加剤として使用するように構成されていてもよい。 In some embodiments, the additive preparation section 48 sets the number of moles of sulfur (S) contained in the additive added per unit weight of fuel to m 2 S , and nitrogen monoxide (NO) in the combustion gas. When the number of moles of nitrogen monoxide generated per unit weight of fuel converted from the concentration of is n NO , when n NO is more than twice m S , ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) may be configured to be used as an additive. Alternatively, ammonium bisulfate (( NH4 ) HSO4 ) may be configured to be used as an additive when nNO is greater than 1 and less than or equal to 2 times mS . Alternatively, when nNO is less than or equal to 1 times mS , a sulfur-containing substance that does not contain ammonium ions (e.g., sulfuric acid, oleum, iron sulfate, or aluminum sulfate, etc.) is configured to be used as an additive. may be

上述の実施形態では、添加剤による硫黄添加量を示す硫黄のモル数mと、燃焼ガス中に含まれている一酸化窒素の濃度を示す一酸化窒素のモル数nNOとの比に基づいて、1分子当たりのアンモニア発生量が異なる複数種の硫黄含有物質から、添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択する。 In the above-described embodiment, based on the ratio between the number of moles m S of sulfur, which indicates the amount of sulfur added by the additive, and the number of moles of nitrogen monoxide, nNO , which indicates the concentration of nitrogen monoxide contained in the combustion gas Then, one or more kinds of sulfur-containing substances to be used as additives are selected from a plurality of kinds of sulfur-containing substances that generate different amounts of ammonia per molecule.

例えば、上述の一酸化窒素のモル数nNOが硫黄のモル数mの2倍よりも大きいときには、モル当量で2倍のアンモニアを一酸化窒素との反応で消費可能であるので、硫酸アンモニウムを添加剤として使用することができる。また、上述の一酸化窒素のモル数nNOが硫黄のモル数mの1倍よりも大きく2倍以下であるときには、モル当量で1倍のアンモニアを一酸化窒素との反応で消費可能であるので、硫酸水素アンモニウムを添加剤として使用することができる。また、上述の一酸化窒素のモル数nNOが硫黄のモル数mの1倍以下であるときには、熱分解によりアンモニアを発生しない硫酸、発煙硫酸、硫酸鉄、又は硫酸アルミニウム等を添加剤として使用することができる。 For example, when the number of moles of nitric oxide, nNO , is more than twice the number of moles of sulfur, mS , the molar equivalent of ammonia can be consumed in the reaction with nitrogen monoxide, and thus ammonium sulfate is used. Can be used as an additive. Further, when the above-mentioned number of moles of nitrogen monoxide, n NO , is more than 1 time and less than or equal to 2 times the number of moles of sulfur, mS , 1 times the molar equivalent of ammonia can be consumed in the reaction with nitrogen monoxide. Therefore, ammonium bisulfate can be used as an additive. In addition, when the number of moles of nitrogen monoxide nNO is less than or equal to the number of moles mS of sulfur, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, iron sulfate, or aluminum sulfate that does not generate ammonia by thermal decomposition is used as an additive. can be used.

このように、添加剤による硫黄添加量と、燃焼ガス中に含まれている一酸化窒素の濃度
に応じて、1分子当たりのアンモニア発生量が異なる複数種の硫黄含有物質から、添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択するようにしたので、添加剤の添加に起因するアンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができる。よって、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制しながら、燃料に含まれる金属に起因する設備の腐食を適切に抑制することができる。
In this way, depending on the amount of sulfur added by the additive and the concentration of nitrogen monoxide contained in the combustion gas, from multiple types of sulfur-containing substances with different ammonia generation amounts per molecule, use as an additive Since one or more kinds of sulfur-containing substances are selected, it is possible to effectively suppress the occurrence of ammonia slip caused by the addition of the additive. Therefore, while effectively suppressing the occurrence of ammonia slip, it is possible to appropriately suppress corrosion of equipment caused by metals contained in the fuel.

なお、上述した添加剤供給量決定装置50又は制御部40により行われる操作や演算の一部又は全部は、マニュアルで行ってもよい。 Some or all of the operations and calculations performed by the additive supply amount determination device 50 or the control unit 40 described above may be performed manually.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
As used herein, expressions such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial", etc. express relative or absolute arrangements. represents not only such arrangement strictly, but also the state of being relatively displaced with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
Further, in this specification, expressions representing shapes such as a quadrilateral shape and a cylindrical shape not only represent shapes such as a quadrilateral shape and a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also within the range in which the same effect can be obtained. , a shape including an uneven portion, a chamfered portion, and the like.
Moreover, in this specification, the expressions “comprising”, “including”, or “having” one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.

1 燃焼設備
2 ボイラ
4 煙道
5 排気通路
6 煙突
8 燃料供給部
10 空気供給部
12 燃焼炉
14 伝熱管
16 減温部
18 捕捉部
20 排出管
21 排出バルブ
22 ファン
26 検出部
28 添加剤供給部
29 添加剤供給ライン
30A 第1タンク
30B 第2タンク
32A 第1供給ポンプ
32B 第2供給ポンプ
34A 第1供給バルブ
34B 第2供給バルブ
36 温度センサ
38 濃度センサ
40 制御部
42 添加量決定部
44 温度調節部
46 推定部
48 添加剤調製部
50 添加剤供給量決定装置
1 Combustion facility 2 Boiler 4 Flue 5 Exhaust passage 6 Chimney 8 Fuel supply unit 10 Air supply unit 12 Combustion furnace 14 Heat transfer tube 16 Temperature reduction unit 18 Capture unit 20 Discharge pipe 21 Discharge valve 22 Fan 26 Detection unit 28 Additive supply unit 29 Additive supply line 30A First tank 30B Second tank 32A First supply pump 32B Second supply pump 34A First supply valve 34B Second supply valve 36 Temperature sensor 38 Concentration sensor 40 Control unit 42 Addition amount determination unit 44 Temperature control Part 46 Estimation part 48 Additive preparation part 50 Additive supply amount determination device

Claims (10)

重金属を含む燃料を燃焼させるための燃焼設備用の添加剤供給量決定装置であって、
少なくとも前記燃料の燃焼により生成される灰中の重金属の含有量を検出するように構成された検出部と、
検出された前記重金属の含有量に基づいて、前記燃料に供給する添加剤に含まれる硫黄の添加量を決定するように構成された添加量決定部と、を備え
前記検出部は、前記灰中のアルカリ金属の含有量、及び前記灰中のアルカリ土類金属の含有量を検出するように構成され、
前記添加量決定部は、検出された前記重金属の含有量、前記アルカリ金属の含有量、及び前記アルカリ土類金属の含有量に基づいて、前記燃料に供給する前記添加剤に含まれる硫黄の添加量を決定するように構成された
添加剤供給量決定装置。
An additive supply determination device for a combustion facility for burning a fuel containing heavy metals, comprising:
a detector configured to detect at least the content of heavy metals in ash produced by combustion of said fuel;
an addition amount determination unit configured to determine an addition amount of sulfur contained in an additive to be supplied to the fuel based on the detected heavy metal content ;
The detection unit is configured to detect the content of alkali metals in the ash and the content of alkaline earth metals in the ash,
The addition amount determination unit adds sulfur contained in the additive supplied to the fuel based on the detected heavy metal content, the alkali metal content, and the alkaline earth metal content. configured to determine the amount
Additive supply amount determination device.
前記検出部は、少なくとも、前記燃料の燃焼により生成される灰中のカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の含有量を検出するように構成され、
前記添加量決定部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記燃料の単位重量当たりに含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の各モル数mCa,mNa、m、mZn及びmPb、並びに、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(A)を満たすように、前記添加剤の添加量を決定するように構成された
請求項1に記載の添加剤供給量決定装置。
0.95≦m/(mCa+2mNa+2m+mZn+mPb) …(A)
The detection unit is configured to detect at least the contents of calcium, sodium, potassium, zinc and lead in ash generated by combustion of the fuel,
The addition amount determination unit determines the number of moles m Ca , m Na , m K , and m Zn of calcium, sodium, potassium, zinc, and lead contained per unit weight of the fuel, based on the detection result of the detection unit. and m Pb , and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel satisfies the following formula (A), so that the amount of the additive to be added is determined 2. The additive supply amount determination device according to claim 1, which is configured.
0.95≦ mS /( mCa + 2mNa + 2mK + mZn + mPb ) (A)
前記検出部は、少なくとも、前記燃料の燃焼により生成される灰中のカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の含有量を検出するように構成され、
前記添加量決定部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記燃料の単位重量当たりに含まれるカルシウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及び鉛の各モル数mCa,mNa、m、mZn及びmPb、並びに、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(B)を満たすように、前記添加剤の添加量を決定するように構成された
請求項1又は2に記載の添加剤供給量決定装置。
/(mCa+2mNa+2m+mZn+mPb)≦1.05 …(B)
The detection unit is configured to detect at least the contents of calcium, sodium, potassium, zinc and lead in ash generated by combustion of the fuel,
The addition amount determination unit determines the number of moles m Ca , m Na , m K , and m Zn of calcium, sodium, potassium, zinc, and lead contained per unit weight of the fuel, based on the detection result of the detection unit. and m Pb , and the number of moles m S of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel satisfies the following formula (B), so that the amount of the additive to be added is determined 3. The additive supply amount determining device according to claim 1 or 2 .
mS /( mCa + 2mNa + 2mK + mZn + mPb )≤1.05 (B)
前記燃料の燃焼温度を調節するための温度調節部を備え、
前記検出部は、少なくとも、前記燃料の燃焼により生成される灰中の亜鉛及び鉛の含有量を検出するように構成され、
前記温度調節部は、前記燃焼温度を950℃以上に調節するように構成され、
前記添加量決定部は、少なくとも前記検出部による検出結果に基づいて、前記燃料の単位重量当たりに含まれる亜鉛及び鉛の各モル数mZn及びmPb、前記燃料の単位重量当たりに含まれるナトリウム及びカリウムのうち該燃料の燃焼時に揮発するナトリウム及びカリウムの各モル数mNa_vol及びmK_vol、並びに、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数mが下記式(C)を満たすように、前記添加剤の添加量を決定するように構成された
請求項1乃至の何れか一項に記載の添加剤供給量決定装置。
0.95≦m/(2mNa_vol+2mK_vol+mZn+mPb)≦1.05 …(C)
A temperature adjustment unit for adjusting the combustion temperature of the fuel,
The detection unit is configured to detect at least zinc and lead contents in ash produced by combustion of the fuel,
The temperature adjustment unit is configured to adjust the combustion temperature to 950° C. or higher,
Based on at least the result of detection by the detection unit, the addition amount determination unit determines the number of moles m Zn and m Pb of zinc and lead contained per unit weight of the fuel, and sodium contained per unit weight of the fuel. and potassium, the number of moles mNa_vol and mK_vol of sodium and potassium volatilized during combustion of the fuel, and the number of moles mS of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel are as follows: The additive supply amount determination device according to any one of claims 1 to 3 , configured to determine the addition amount of the additive so as to satisfy the formula (C).
0.95≦ mS /( 2mNa_vol + 2mK_vol + mZn + mPb )≦1.05 (C)
前記燃料の燃焼により生成された燃焼ガスの温度、前記燃焼ガス中の塩素濃度、及び、前記燃焼ガスに含まれる塩素と硫黄との重量比に基づいて、前記揮発するナトリウムのモル数mNa_vol及び前記揮発するカリウムのモル数mK_volを推定するように構成された推定部をさらに備える
請求項に記載の添加剤供給量決定装置。
Based on the temperature of the combustion gas generated by combustion of the fuel, the chlorine concentration in the combustion gas, and the weight ratio of chlorine and sulfur contained in the combustion gas, the number of moles of the volatilized sodium m Na_vol and The additive supply amount determination device according to claim 4 , further comprising an estimation unit configured to estimate the number of moles mK_vol of the volatilized potassium.
前記燃料の燃焼により生成された燃焼ガス中の一酸化窒素の濃度に基づいて、前記燃料に添加される前記添加剤に含有される硫黄と、前記添加剤から生じ得るアンモニアとのモル比を調節可能に構成された添加剤調製部をさらに備える
請求項1乃至の何れか一項に記載の添加剤供給量決定装置。
Adjusting the molar ratio of sulfur contained in the additive added to the fuel and ammonia that may be generated from the additive based on the concentration of nitric oxide in the combustion gas produced by combustion of the fuel. 6. The additive supply amount determination device according to any one of claims 1 to 5 , further comprising an additive preparation section configured to be capable of supplying the additive.
前記添加剤調製部は、1分子当たりのアンモニア発生量が異なる複数種の硫黄含有物質から、前記添加剤として使用する1種以上の硫黄含有物質を選択し、該1種以上の硫黄含有物質の各々の前記添加剤中の含有量を決定するように構成された
請求項に記載の添加剤供給量決定装置。
The additive preparation unit selects one or more sulfur-containing substances to be used as the additive from a plurality of sulfur-containing substances having different amounts of ammonia generated per molecule, and extracts the one or more sulfur-containing substances. 7. The additive supply determination device of claim 6 , configured to determine the content in each said additive.
前記添加剤調製部は、前記燃料の単位重量当たりに添加される前記添加剤に含まれる硫黄のモル数をmとし、前記燃焼ガス中の一酸化窒素の濃度から換算される前記燃料の単位重量当たりから生じた一酸化窒素のモル数をnNOとしたとき、
NOがmの2倍より大きいときは、硫酸アンモニウムを前記添加剤として使用し、
NOがmの1倍より大きく2倍以下であるときは、硫酸水素アンモニウムを前記添加剤として使用し、
NOがmの1倍以下であるときは、アンモニウムイオンを含まない硫黄含有物質を前記添加剤として使用することを決定するように構成された
請求項又はに記載の添加剤供給量決定装置。
The additive preparation unit sets the number of moles of sulfur contained in the additive added per unit weight of the fuel to mS , and the unit of the fuel converted from the concentration of nitrogen monoxide in the combustion gas When n NO is the number of moles of nitric oxide generated per weight,
ammonium sulfate is used as said additive when nNO is greater than twice mS ,
ammonium hydrogen sulfate is used as the additive when nNO is greater than 1 and no more than 2 times mS ,
8. The additive supply amount according to claim 6 or 7 , configured to determine to use a sulfur-containing substance that does not contain ammonium ions as the additive when nNO is less than or equal to 1 times mS . decision device.
重金属を含む燃料を燃焼させるための燃焼設備であって、
前記燃料の燃焼により生成される燃焼ガスが流れる煙道と、
前記煙道に設けられる伝熱管と、
前記煙道にて前記伝熱管の下流側に設けられ、前記燃焼ガスに同伴される前記灰を捕捉するための捕捉部と、
燃焼前又は燃焼中の前記燃料に硫黄を含む添加剤を添加するように構成された添加剤供給部と、
請求項1乃至の何れか一項に記載の添加剤供給量決定装置と、を備え、
前記検出部は、前記捕捉部で捕捉された灰中の重金属の含有量を検出するように構成された
燃焼設備。
Combustion equipment for burning fuel containing heavy metals,
a flue through which combustion gas generated by combustion of the fuel flows;
a heat transfer tube provided in the flue;
a capturing part provided downstream of the heat transfer tube in the flue for capturing the ash entrained in the combustion gas;
an additive supply configured to add a sulfur-containing additive to the fuel before or during combustion;
An additive supply amount determination device according to any one of claims 1 to 8 ,
The combustion equipment, wherein the detection unit is configured to detect the content of heavy metals in the ash captured by the capture unit.
重金属を含む燃料を燃焼させるための燃焼設備の運転方法であって、
少なくとも前記燃料の燃焼により生成される灰中の重金属の含有量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出された前記重金属の含有量に基づいて、前記燃料に供給する添加剤に含まれる硫黄の添加量を決定する添加量決定ステップと、
を備え
前記検出ステップでは、前記灰中のアルカリ金属の含有量、及び前記灰中のアルカリ土類金属の含有量を検出し、
前記添加量決定ステップでは、前記検出ステップで検出された前記重金属の含有量、前記アルカリ金属の含有量、及び前記アルカリ土類金属の含有量に基づいて、前記燃料に供給する前記添加剤に含まれる硫黄の添加量を決定する
燃焼設備の運転方法。
A method of operating a combustion facility for burning a fuel containing heavy metals, comprising:
a detection step of detecting the content of heavy metals in at least the ash produced by combustion of said fuel;
an addition amount determination step of determining the addition amount of sulfur contained in the additive supplied to the fuel based on the content of the heavy metal detected in the detection step;
with
In the detection step, the content of alkali metals in the ash and the content of alkaline earth metals in the ash are detected;
In the additive amount determination step, based on the content of the heavy metal, the content of the alkali metal, and the content of the alkaline earth metal detected in the detection step, determine the amount of added sulfur
Method of operating combustion equipment.
JP2019114345A 2019-06-20 2019-06-20 ADDITIVE SUPPLY QUANTITY DETERMINATION DEVICE, COMBUSTION EQUIPMENT INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION EQUIPMENT OPERATION METHOD Active JP7261100B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019114345A JP7261100B2 (en) 2019-06-20 2019-06-20 ADDITIVE SUPPLY QUANTITY DETERMINATION DEVICE, COMBUSTION EQUIPMENT INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION EQUIPMENT OPERATION METHOD
PCT/JP2020/000397 WO2020255462A1 (en) 2019-06-20 2020-01-09 Additive supply amount determination device, combustion facility equipped with same, and combustion facility operation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019114345A JP7261100B2 (en) 2019-06-20 2019-06-20 ADDITIVE SUPPLY QUANTITY DETERMINATION DEVICE, COMBUSTION EQUIPMENT INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION EQUIPMENT OPERATION METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021001701A JP2021001701A (en) 2021-01-07
JP7261100B2 true JP7261100B2 (en) 2023-04-19

Family

ID=73994938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019114345A Active JP7261100B2 (en) 2019-06-20 2019-06-20 ADDITIVE SUPPLY QUANTITY DETERMINATION DEVICE, COMBUSTION EQUIPMENT INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION EQUIPMENT OPERATION METHOD

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7261100B2 (en)
WO (1) WO2020255462A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE212021000023U1 (en) * 2021-02-27 2021-05-11 Suzhou Sairong Constitution&Decoration Engineering Co., Ltd Device for removing heavy metals from obsolete garbage
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
JP7371795B2 (en) * 2021-05-31 2023-10-31 株式会社Ihi Boiler system and how to operate the boiler system
JP2023034363A (en) * 2021-08-31 2023-03-13 三菱重工業株式会社 Method of evaluating ash adhesion inhibitor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000001346A (en) 1998-06-10 2000-01-07 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method for preventing heavy metal elution from slag
JP2009226385A (en) 2008-03-19 2009-10-08 Kankyo Kaihatsu:Kk Method for recycling waste solidified fuel, woody biomass fuel, incineration ashes such as sludge solidified fuel, and contaminated soil
JP2011505541A (en) 2007-12-06 2011-02-24 イテア エス.ピー.エー. Combustion method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07323212A (en) * 1994-05-30 1995-12-12 Tsuyako Nemoto Waste incineration treatment and device therefor
JP2944466B2 (en) * 1995-06-20 1999-09-06 株式会社神戸製鋼所 Separation and recovery method of heavy metals from incineration ash
JPH10180221A (en) * 1996-12-26 1998-07-07 Nkk Corp Treatment of waste incineration fly ash

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000001346A (en) 1998-06-10 2000-01-07 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method for preventing heavy metal elution from slag
JP2011505541A (en) 2007-12-06 2011-02-24 イテア エス.ピー.エー. Combustion method
JP2009226385A (en) 2008-03-19 2009-10-08 Kankyo Kaihatsu:Kk Method for recycling waste solidified fuel, woody biomass fuel, incineration ashes such as sludge solidified fuel, and contaminated soil

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020255462A1 (en) 2020-12-24
JP2021001701A (en) 2021-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7261100B2 (en) ADDITIVE SUPPLY QUANTITY DETERMINATION DEVICE, COMBUSTION EQUIPMENT INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION EQUIPMENT OPERATION METHOD
Broström et al. Sulfation of corrosive alkali chlorides by ammonium sulfate in a biomass fired CFB boiler
US6817181B2 (en) Method for operating a heat-producing plant for burning chlorine-containing fuels
JP5302597B2 (en) Exhaust gas treatment apparatus and exhaust gas treatment method
DK1891187T3 (en) Procedure for preventing chlorine deposition on the boiler's superiors
JP2011110480A (en) Exhaust gas treatment apparatus of oxygen combustion system
JP6020085B2 (en) Acid gas stabilization method and combustion exhaust gas treatment facility
CN106061584A (en) System for discharge gas treatment and method for discharge gas treatment
JP2003065522A (en) Method for incinerating wastes with high halogen content in way generating low corrosion and low emission at waste incineration plant
CN110007058A (en) The method for real-time measurement of moisture content in a kind of burning power plant fuel
Vainio et al. Impact of boiler load and limestone addition on SO3 and corrosive cold-end deposits in a coal-fired CFB boiler
JP6020305B2 (en) Exhaust gas treatment method
JP7431129B2 (en) Combustion equipment and how to operate it
KR101946567B1 (en) Apparatus for controling corrosion prevention of boiler and method thereof
CN107166376A (en) Fluidized-bed combustion boiler denitrification apparatus and method of denitration based on cyclone separator
JP4284251B2 (en) Corrosion control method for waste power generation boiler
CN214233498U (en) SNCR control system of double-PID (proportion integration differentiation) circulating fluidized bed boiler
JP6300666B2 (en) Pyrolysis gas combustion method and combustion apparatus
JP2008170110A (en) Method of calculating additive amount of harmful trace element elution inhibitor and method of inhibiting elution of harmful trace element using the same
CN114218760A (en) Method and device for constructing prediction model of secondary pollutant discharge amount of incinerator
JP2011112243A (en) Method of suppressing differential pressure for air preheater
KR101868921B1 (en) Combustion Device for preventing high temperature corrosion
CN204495802U (en) A kind of heating arrangement being applied to the escaping of ammonia Measurement and calibration equipment
Andersson et al. Sulphur recirculation for low-corrosion waste-to-energy
JPWO2019130578A1 (en) Denitration catalyst deterioration evaluation method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220406

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230407

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7261100

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150