JPH0362754B2

JPH0362754B2 -

Info

Publication number: JPH0362754B2
Application number: JP60184620A
Authority: JP
Inventors: Taketo Morimoto; Yoshio Harada
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-08-22
Filing date: 1985-08-22
Publication date: 1991-09-26
Also published as: JPS6245691A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、石油系低質燃料を使用するボイラ等
の炉における燃焼ダスト改質方法に関し、特に電
気集塵器の集塵効率の向上、未燃カーボンの減少
と同時にボイラ等の伝熱管に対するスラグの付着
を抑制する方法に関する。従来技術石油シヨツク以来、重油の高騰に伴つて、エネ
ルギーコストに大きなウエートを占める燃料コス
トに大きな注目が当てられ、オイルコークスやア
スフアルトが脚光をあびて来た。Ｃ重油に比べ安
価で発熱量も高く、既設設備の簡単な改造で転用
出来るなどこれから大きく伸びる事が予想され
る。しかし、同じ石油系でもオイルコークスとア
スフアルトでは若干性状は違う。先づオイルコー
クスについて考えると、(1)固定炭素が多く揮発分
が少ないので、バーナ燃焼させた場合、着火速度
が遅くなり、安定した燃焼が得られず、未燃カー
ボンが多くなる。これらの燃焼性を改善する為には、O₂を増
加する。オイルコークスをさらに粉砕、微細化
し、O₂との接触面積を大きくする。雰囲気温
度を上昇させる。バーナの改善等が考えられ
る。はボイラ効率の低下及びNOx、SO₃の増
加につながる。については、粉砕機の能力
（200メツシユ95％以上）が限られており、さらに
微粉砕するには多大の設備費用を要する。につ
いて言えば、雰囲気温度をアツプすれば、NOx、
SOxの増大、ボイラスラグの溶融、チユーブの腐
食につながる為、むしろ温度を低下させる方向で
検討されている。についてもいろいろ工夫がさ
れているが、これだけで燃焼性の改善を行うこと
は出来ない。いずれにしてもまだ十分な解決策は
見出されていないのが現状である。次に、(2)重油に比べると灰分含量が10倍程度多
く、灰の融点が比較的高いにも拘らず灰は溶融
し、チユーブに過大に付着する。このスラグはス
ートブロアで除去出来ない様な粘着性のあるスラ
グで、特にスクリーンチユーブ等にどんどん付着
していき、最後には炉内ドラフトが急増し運転が
不可能となる。又付着が増大すると炉内の熱吸収
が悪くなり、排ガス温度の上昇、NOx、SOxの
上昇等の問題が起きてくる。これらの問題に対して、従来から良い方法がな
い為、重油に対するオイルコークスの量を減らし
たり、ボイラの負荷を落して運転するなどの対策
がとられていたが、いずれも経済面ではマイナス
の要素が大きかつた。次に(3)として、(1)に関連してばいじんが多くな
ると、集塵器（以下EPという）での処理が難し
くなり、EP処理能力をアツプさせなければなら
ない。又処理能力はあつても、オイルコークスは
灰分が多く、その灰の固有電気抵抗値は低く、集
塵効率として最も良い値とされている10⁵〜10⁶Ω
cmより低い値の場合があり、この様な場合集塵効
率は下がつてしまう。又オイルコークスは、重油
焚に比べダスト平均粒径が15〜30μ（重油焚１〜
3μ）と石炭焚ボイラーの様に重油焚に比べ１ケ
タ大きい。従つて、オイルコークスでは燃料や燃
焼条件によつて、その電気抵抗率と粒径が変わる
ので、集塵性能がそれらによつて大きく左右され
る。又アスフアルトについては、バナジウム、硫黄
分、残留炭素、灰分も多いことから燃焼性、伝熱
面の汚れと共に高温低温腐食が大きな問題になつ
てくる。しかしいずれの燃料においても、燃焼性
の悪化及伝熱面の汚れについては共通している。以上の様に安い燃料であるにもかかわらず、こ
れらの大きな問題をかかえている為に十分な活用
が妨げられている現状である。従来助燃剤としてバリウム、マンガン、セリウ
ム、銅、コバルト等が用いられていたが、これら
は高価であつたり、燃焼後白色化し火炉の熱吸収
を悪くしたり、公害面で問題があつたりで問題が
多かつた。又、エマルジヨン燃焼はＣ重油では実
施されているが、オイルコークスやアスフアルト
では油温の関係やコスト面で実現化されていな
い。煙道での腐食防止の為にEP入口にNH₃を注入
する方法が広く行われている。NH₃ガスはSO₃と
反応し（NH₄）₂SO₄となる。EP中の灰も
（NH₄）₂SO₄の混入により固有抵抗が上昇する、
（10³Ωcmから10⁵Ωcmに）。しかしこれらアンモニ
アは劇物扱いであり、扱いも不便である。酸
性硫安等により、NH₃／SO₄のモル比の管理が難
しい。経済的でないなどの問題があり、使用を
減少する傾向となつている。現在Mgなどがその
腐食防止効果とともに併用されているが炉内が白
色化し、熱吸収が悪くなるという欠点がある。発明の構成本発明者等は、上記の問題点を解決する手段に
つき鋭意研究の結果、石油系低質燃料を使用する
ボイラ等の炉において、燃料に対して微量の、微
粒子の鉄又は鉄化合物を炉に供給することにより
電気集塵器の集塵効率の向上、未燃カーボンの減
少及び炉内伝熱管上のスラグの飛散性の向上によ
りスラグの付着を抑制する燃焼ダスト改質方法を
開発した。本発明において、石油系低質燃料としてはオイ
ルコークス、アスフアルト、残渣油から選択した
少なくとも１種のものであり、これらの燃料を使
用するボイラ、加熱炉、キルン等の炉が対象であ
る。鉄又は鉄化合物としては、金属微粉鉄；FeO、
FeOOH、Fe₂O₃、Fe₃O₄（FeO、Fe₂O₃）等の鉄
酸化物；硫酸鉄、塩化鉄、硝酸鉄等の無機鉄化合
物；およびオクチル酸鉄、ナフテン酸鉄、ステア
リン酸鉄、酢酸鉄、ギ酸鉄、メタクリル酸鉄等の
有機酸鉄塩を含む。換言すれば炉内の燃焼後
Fe₂O₃となる鉄化合物はいずれも使用可能であ
る。鉄又は鉄化合物の使用量は、燃料に対して10
〜1000ppm（Fe₂O₃換算で）の範囲で燃料の種類、
燃焼条件により適宜に選択される。10ppmより少
量では効果があまり期待できず、1000ppmより多
量では炉内のドラフトが上昇する傾向があると同
時に経済的にも不利となる。鉄又は鉄化合物の粒
径は、ダスト粒径より大きいとその効果が減少す
るので、ダスト粒径よりも小さいことが必要であ
る。従つて、オイルコークスの場合、ダスト粒径
は15〜30μ程度であるので、使用する鉄又は鉄化
合物の粒径は平均粒径30μ以下でなくてはならな
い。その粒径は出来る丈小さい方が総面積が大き
くなるため、その効果も大きくなる。又、アスフ
アルトについても同様のことが云える。本発明によりスラグの付着が抑制される理由を
考察するに、オイルコークスの様な低質燃料ダス
トは、SiO₂、Al₂O₃等の高融点物質が多量に存在
しているにもかかわらず、そのスラグは溶融し、
肥大化して行く。しかし、Fe₂O₃が存するとスラ
グ中のV₂O₅と反応し、Fe₂O₃・V₂O₅（860℃）、
Fe₂O₃・2V₂O₅（855℃）等の高融点化合物を形成
するため炉内に設置してあるスートブロアーによ
り飛散しやすいダストとなり、付着性が抑制され
るものと考えられる。電気集塵器の集塵効果が向
上する理由としては、Fe₂O₃の共存によりEP灰
の固有電気抵抗値が10⁵〜10⁶Ωcmに変質されるこ
とによるものである。その理論的理由は明らかで
ないが、元来電気抵抗値の高いFe₂O₃がダストの
中へ混入することによりダスト全体の抵抗値を上
昇させ、集塵器の補集適正値に変化させたものと
考えられる。又、未燃カーボンが減少することの
理論的理由も明らかでないが、これらの効果は実
験的に確認されている。次に、本発明の図示の一実施例を参照しながら
説明する。第１図はオイルコークスを燃料にたく
ボイラーの例である。燃料のオイルコークスはホ
ツパー１で計量された後、ミル２で粉砕される。
ライン３を通るエアーで搬送され、バーナー１１
よりボイラー１０内で燃焼される。又、一方補助
燃料のＣ重油はタンク６より噴燃ポンプ７を経
て、添加剤タンク４からの鉄又は鉄化合物の添加
剤を定量ポンプ５によりライン８を通り、ライン
９のＣ重油と混合される。混合された燃料と添加
剤はバーナー１２で着火され、ボイラー１０内
で、バーナー１１より着火されたオイルコークス
と共に燃焼し、排ガスとなる。ボイラー内で発生したダスト（灰分＋未燃カー
ボン）は、エアーヒーター１５を通り、EP１３
でダストが捕集される。又、伝熱面に付着したダ
ストもスートブロアー１６で吹き飛ばされて、下
流に飛んで行く。捕集しきれないダストは煙突１
４を通つて大気中に放出される。アスフアルトの
場合は、上記１、２、３、11の装置を使用せず、
重油タンク６にアスフアルトを貯蔵し、加熱器
（図示せず）を経て噴燃ポンプに導き、後の工程
は上記と同じである。第２図はオクチル酸鉄添加（70ppm／オイルコ
ークス基準、Fe₂O₃として）前後の火炉ドラフト
及び蒸発器吸熱の変化を示す。この図からもわか
る様に鉄無添加では20日間経過した後、急激に火
炉出口ドラフトが急増している。又蒸発器の熱吸
収がダストの過大な付着の為に著しく減少してい
る。一方鉄の添加後は、50日程度たつてもドラフ
トはほぼ一定で、初期値とほとんど変わらない。
熱吸収も70℃で横ばいである。つまり、ほとんど
スラグが付着していないと云える。おのおの炉内
でスラグの付着量を観察すると後者は前者に比べ
１／３以下の付着量であつた。下記の第１表はＣ重油、アスフアルト、オイル
コークスの性状比較である。Ｃ重油と比べオイル
コークスでは灰分が非常に多いことがわかる。

【表】

【表】次の第２表は、オイルコークスに、オクチル酸
鉄添加（70ppm／オイルコークス基準、Fe₂O₃と
して）前後のばいじん濃度変化と集塵効率の変化
を示している。添加前では、蒸発量、O₂共ほぼ同じ条件で、
オイルコークスの量を変化させるとばいじん濃度
も10.8ｇ／Ｎm³から3.5ｇ／Ｎm³に減少し、集塵
効率も81.5％から94.3％に上昇している。添加前
と同条件で鉄を添加する。オイルコークス
5.7T／Ｈで比較するとEP入口ばいじん量を10.8
ｇ／Ｎm³から4.6ｇ／Ｎm³にオイルコークス２〜
3T／Ｈでは、3.5ｇ／Ｎm³から3.4ｇ／Ｎm³と減少
し集塵効率はそれぞれ81.5％が98.1％、94.3％が
98.8％に増加している。この集塵効率の増加理由
は補集したEP灰の固有抵抗値を調べれば良くわ
かる。

【表】次の第３表は、アスフアルトにオクチル酸鉄添
加（50ppm／アスフアルト基準、Fe₂O₃として）
前後のばいじん濃度変化と集塵効果の変化を示し
ている。

【表】第３図のは重専時、はオイルコークスと重
油混焼時（４：１）のもので10³〜10⁴Ωcmとなつ
ている。重油専焼に比べると１ケタ多きいが、
EPの捕集適正値10⁵〜10⁶Ωcmに比べると低い為
で、オクチル酸鉄が添加されるとライン３の様に
10⁵〜10⁶Ωcmに上昇し、集塵効率がアツプしたも
のである。粒子径も添加前の15〜30μに比べ、６
割小さくなつていることが認められた。ライン４
は参考例で、酸化鉄のみの場合の抵抗値は10¹⁰〜
10¹¹Ωcmと高い値を示している。次の第４表はオイルコークスにオクチル酸鉄添
加（70ppm／オイルコークス基準、Fe₂O₃とし
て）とアスフアルトにオクチル酸鉄添加
（50ppm／アスフアルト基準、Fe₂O₃として）前
後のEP灰性状の変化を、夫々示している。鉄添
加前後で鉄分が2.1％から6.5％に、又0.5％から
1.6％に夫々増加し、未燃カーボンは88.0％から
58.0％に、又42.8％から32.2％に夫々著しく減少
している。

【表】上記例では、油溶性有機酸鉄塩であるオクチル
酸鉄を使用したが、金属鉄、FeO、FeOOH、
Fe₂O₃、Fe₃O₄（FeO・Fe₂O₃）等の鉄酸化物、硫
酸鉄、塩化鉄、硝酸鉄等の無機鉄化合物、および
ナフテン酸鉄、ステアリン酸鉄、酢酸鉄、ギ酸
鉄、メタクリル酸鉄等の有機酸鉄塩についても燃
焼後はFe₂O₃となるため、本発明の使用条件を満
足すれば同様の結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を説明するための
フローシートであり、第２図はオイルコークスに
対し、70ppm（Fe₂O₃として）の鉄添加前後の火
炉ドラフト及び蒸発器吸熱の変化を示し、第３図
は各種EP灰（参考としてEP灰を含まない酸化鉄
のみの場合：４）についてEP中の排ガス温度と
EP灰固有電気抵抗値（Ω−cm）との関係を示す。１：オイルコークスホツパー、２：ミル、３，
８，９：ライン、４：添加剤タンク、５：定量ポ
ンプ、６：重油タンク、７：噴燃ポンプ、１０：
ボイラー、１１，１２：バーナー、１３：電気集
塵器（EP）、１４：煙突、１５：エアーヒータ
ー、１６：スートブロアー。

Claims

【特許請求の範囲】

１オイルコークス、アスフアルト、残渣油から
選択した少なくとも１種の石油系低質燃料を使用
するボイラ等の炉において、燃料に対して10〜
1000ppm（Fe₂O₃換算で）に相当する量の、30μ以
下の平均粒径を有する鉄又は鉄化合物の少なくと
も１種以上を炉に供給することを特徴とする、電
気集塵器の集塵効率の向上、未燃カーボンの減少
及びスラグの付着を抑制する燃料ダスト改質方
法。