JPH0367553B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は微粉炭を燃料として使用するボイラ
ー、炉等における排ガスダストのクリンカーアツ
シユ抑制方法に関する。 〔従来技術〕 近年、石炭を燃料とするボイラー、炉等が急激
に増加している。しかしながら石炭は重油に比べ
揮発分が低く(20〜30%)、固定炭素が40〜60%
と非常に高い為に燃焼性が悪い。従つて、最近の
石炭燃焼ボイラー、炉では、粉砕機(ミル)によ
り石炭を200メツシユアンダー(約95%)に微粉
砕することにより活性力を増し、酸素との接触面
積を大きくし燃焼性を改善している。又、燃焼性
の悪い石炭については、燃焼性の良い石炭との混
焼を行つている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 重油に比べ灰分が非常に多い為(10〜30%)発
生する石炭灰は非常に多量となる。例えば
500T/Hクラスの石炭ボイラーでは、年間6万
トン近くの灰が出る。石炭灰はクリンカーアツシ
ユとフライアツシユに大別されるが、クリンカー
アツシユはボイラボトムに集まつた灰で全灰量の
約15%近く採取される。残りはエアーヒーターホ
ツパー、電気集塵器ホツパー等に捕集されたフラ
イアツシユである。これらのアツシユは、未燃分
は15〜20%以下でほとんどがSiO2、Al2O3を主成
分とする灰分である。出る灰の量は、石炭中の灰
分量により、だいたい計算出来るが、炭種によ
り、出来る灰の性状は変わつてくる。 硫化鉄を多く含む石炭では、融点が低く比重が
大きい為、ガスの流れに乗れず、火炉伝熱面に衝
突し溶融したアツシユが堆積する。これをスラツ
ギングという。 又アルカリ金属を多く含む石炭では、石炭中に
含まれているNa,Kなどのアルカリ金属化合物
が炭素や一酸化炭素、水素で還元され、活性化し
て伝熱面上のSiO2と反応し、低融点物質である
アルカリケイ酸塩(例えばNa2SiO3)を生成する
為、この粘着性のある水ガラス状の物質に石炭中
のアツシユが付着、肥大化する。これをフアウリ
ングという。 これらの条件が重なつて、スラツギングやフア
ウリングの状態が発生する。又これらの条件によ
つてクリンカー状の大きな塊りとなつてバーナス
ロース部、又は伝熱面上に肥大化する。第1図は
これらの発生場所を示す図である。この様な状態
になれば (1) 火炉の熱吸収低下による火炉出口ガス温度が
上昇する。 (2) バーナスロート部に溶融スラグが付着肥大化
し、閉塞状態になり、極端な場合燃焼障害を起
す。 (3) 火炉に堆積した大きな塊がクリンカーとなつ
て落下し、水壁管を破損する。 (4) 前記(1)の排ガス温度上昇や過熱器、再熱器の
メタル温度が上昇し、蒸気スプレー量が増える
等によりボイラ効率が低下する。 (5) スラグ付着による水壁管温度差が拡大する。 (6) クリンカーアツシユの増加により、クリンカ
ーアツシユの流動性が悪くなると閉塞などにな
り、火炉ボトムアツシユの搬送トラブルが起
る。 これらの問題が発生する為、負荷を下げたり、
炭種の変更を行つたりしている。又極端な場合に
は運転を停止し、炉内の清掃やクリンカー搬送、
配管の清掃を行つて来た。この様な事態になる
と、経済的に大きな損失となる。 一般的には炉の底部に落下したものをクリンカ
ーアツシユと言うが、ここではボイラ伝熱面に付
着したスラグ(アツシユ)も含めてクリンカーア
ツシユと言う。 溶融したクリンカーアツシユの除去方法として
は次の手段がある。 (1) ストーブロアーにより蒸気でアツシユを吹き
飛ばす。 (2) 炉内温度を下げる、又は管壁温度を下げる。 (3) 負荷を下げる。 (4) 炭種を変更する。 (5) アルカリ金属捕集物質添加剤、例えば、
SiO2粉末や有機SiO2等により、伝熱面上に溶
融したアルカリ金属を吸着する方法などが従来
行われている。 しかしながら上記の手段には夫々下記の欠点が
ある。 前記(1)の手段は有効であるが、炉内の全域にわ
たつて設置するには物理的にも経済的にも難し
い。又溶融したクリンカーは粘着性があるため、
圧力を上げてもなかなかスラツギングを除去する
のは難しい。圧力の上げ過ぎや回数が多過ぎる
と、伝熱面がアツシユによるエロージユンを受け
て、減肉して噴破する事もある。 前記(2)、(3)は、ボイラーの改造又は効率の低下
を併い不利が多い。 前記(4)はたとえば
Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O/SiO2+Al2O3+TiO2<0.4
になる 様な炭種を選べば、スラツギング性が良くなると
いう様なある程度の指針はあるが根本的な解決に
ならない。 前記(5)の手段は高融点物質であるSiO2,Al2O3
の粉体注入も逆にスラツギングを助長させ、排ガ
ス温度の上昇、溶融の増加をもたらす。またアル
カリ金属物質の伝熱面での物理的吸着を目的とし
たSiO2系の添加剤の添加なども行われているが、
根本的な解決策ではない。又、これらの添加剤は
FeS2によるスラツギングに対しては何らの効果
もなかつた。現在、クリンカー抑制を目的とする
効果的な添加剤はない。また、従来媒塵減少の目
的で鉄酸化物の粉体を直接バーナからボイラ、炉
内に投入することはあつたが、粒子が伝熱面上に
付着し、逆にスラツギングを助長させ、排ガス温
度の上昇をもたらした。結局、現在までに微粉炭
燃焼におけるクリンカーアツシユを抑制する有効
な手段はなかつた。 〔発明が解決する為の問題点〕 微粉炭を燃料として使用するボイヤ、炉等で、
前記の種々の問題の発生原因となる排ガスダスト
のクリンカーアツシユを抑制することにある。 〔発明が解決するための手段および作用〕 アルカリ金属や硫化鉄を多く含む微粉炭の燃焼
の際に比較的少量の鉄化合物の少なくとも一種、
またはそれにCu,Mu,Co,NiおよびCrの群か
ら選んだ金属化合物の少なくとも一種を、及び又
はNa,K,Li等のアルカリ金属化合物、Ba,
Ca,Mg等のアルカリ土類金属化合物群から選ん
だ金属化合物の少なくとも一種とを水溶液又は粒
子の粒径が100メツシユパスの水スラリーの状態
で添加することによる作用は次のように推考され
る。 石炭中の硫化第2鉄FeS2の酸化により生成
する硫化第1鉄FeSと添加剤が反応することに
より、マグネタイトFe3O4を生成し、スラツグ
の融点(1371℃)及び粘着性を減少し、ドライ
な灰に改質する。 又還元状態でも、石炭粒子に付着したFe2O3
がFe3O4に還元される為、乾いたポーラスなス
ラツグとなる為、付着しても落ちやすくなり、
付着量が減少する。 石炭中のアルカリ金属化合物が、カーボン、
COで還元され活性化するのを表面に強く付着
した鉄が抑制する為(触媒作用)、融点の低い
アルカリケイ酸塩の生成を防止し、粘着性のな
い乾いたポーラスなスラツグとなる。 通常還元状態では、酸化状態に比べ融点が下が
りクリンカーにとつては、悪い状況下にあるが、
この様な悪環境下でも上記の様な秀れた効果を提
供するクリンカーアツシユの抑制方法である。 鉄化合物としては、酢酸第1鉄、硫酸第1鉄、
硫酸第2鉄、酢酸第2鉄、塩化鉄、水酸化鉄等の
水溶性鉄塩あるいはFe2O3,Fe3O4,FeO,
FeOOH,Fe(OH)3,等がある。その水スラリー
でも粒子径が100メツシユパスであれば効果はあ
り、小さいほど添加量は少なくて良い。 又、鉄の酸化促進機能からみて、Cu,Mn,
Co,Ni,Crの化合物としては、例えばCuO,
CuSO4,CuCl2,MnO,MnSO4,CoSO4,
NiSO4,MnCl2,CoO,CoCl2,NiCl2,
Na2Cr2O7,Cr2O3,CrO3,K2Cr2O7,Cr(OH)3,
CrCl2,CrCl3,CrCl4,Cr2(SO4)3等がある。又
鉄の酸化触媒機能を助ける助剤として、Na,K,
Liのアルカリ金属類の化合物としては、NaCl,
Na2SO4,Na2,CO3,NaNO3,NaOH,KCl,
K2SO4,KCO3,KNO3,KOH,LiCl,Li2SO4,
LiCO3,LiNO3,LiOH等がある。又はアルカリ
土類金属のBa,Ca,Mgの化合物としては、
BaO,BaSO4,BaCl2,BaCO3,BaNO3,Ba
(OH)2,CaO,CaSO4,Ca(OH)2,CaCl2,
CaCO3,Ca(NO3)2,Ca(OH)2,等がある。 鉄化合物は微粉炭を基準として、2〜200ppm
(Fe2O3換算)の範囲が好ましく、2ppmより少量
では所望の効果が期待できず、200ppmより多量
では特に効果の向上がなく、不経済となる。 さらに、Cu,Mn,CoおよびNiの群から選ん
だ金属化合物の少なくとも一種及び/又はNa,
K,Li等のアルカリ金属化合物、Ba,Ca等のア
ルカリ土類金属化合物の群から選んだ金属化合物
の少なくとも一種は、夫々微粉炭を基準として、
50ppm(酸化物換算)以下の範囲が好ましく、
50ppmより多量加えても効果の向上は見られず、
不経済となる。 以下本発明を第2図のフローシートを参照しな
がら説明する。 第2図において、1は石炭を一時貯蔵するバン
カー、2はバンカーから来た石炭を計量し定量供
給する給炭機、3は石炭を200メツシユ程度に微
粉細する粉砕機である。4は微粉細化した石炭を
バーナ7にエアー搬送するブロア、6は本発明品
の添加剤タンクである。5は、添加剤の注入ポン
プで、燃料に対して一定量供給出来る定量ポンプ
である。注入点は粉砕機の入口で、燃料と共にブ
レンドされる。特に粉砕機入口が注入点として最
適であるのは、添加剤は石炭粒子の表面に付着
し、次いで粉砕機のローラにより強く表面に押し
付けられる為と考察される。又粉砕機が複数台あ
る場合は、個々にその粉砕機はその上流で添加す
る。9は脱硝装置、10はエアヒーター、11は
電気集塵器、12は煙道で、排ガスダストは煙突
へ放出される。13はクリンカーホツパーで伝熱
面から流れ落ちたクリンカーアツシユをためると
ころである。 クリンカーはクリンカークラツシヤ14で粉砕
され、イジエクター15を通つて灰処理ポンプ1
6で水と共に脱水槽17に送られ、脱水された
後、トラツク18につみこまれ、廃棄物として埋
められる。 微粉炭はバーナからボイラ8内に送り燃焼す
る。燃焼に際し、存在する鉄化合物の作用につい
て明確ではないが、以下のことが推考される。 添加化合物は600℃前後になると、 Fe2O3+C→2FeO+COの反応により炭素をガ
ス化させ、自身は還元されFeOとなる。このFeO
は活性力があり、原子状の酸素と反応し、酸化さ
れFe2O3となる。 2FeO+1/2O2→Fe2O3 C+1/2O2→CO これらの反応式から分かる如く、鉄化合物は微
粉炭表面に付着し、その触媒的作用をしながら、
炭素をガス化させて行くが、鉄化合物(酸化して
Fe2O3となる)は高温600℃で還元物質と容易に
反応する為、微粉炭内に存在するNa2O,K2Oが
還元され、気体状の活性アルカリ金属になるのを
抑制する。つまり還元雰囲気で出来たFeOが原子
状酸素と反応して燃焼促進するために、 Na2+1/2O2→Na2O(ミスト) K2+1/2O2→K2O(ミスト)の反応が抑制され
る。この様に活性力のあるアルカリ金属蒸気
Na2Oの放出が抑えられる為、 Na2O+SiO2→Na2SiO3 K2O+SiO2→K2SiO3の反応が抑制され、融点
が上昇しクリンカーが減少する。これらの鉄化合
物は、粒子が100メツシユパス、好ましくは1μ以
下の微粒子であることが好適で小さい程その反応
活性力は高く、添加量も少量で済む。又、石炭中
の鉄分は主としてFeS2やFeCO3,Fe2O3などの無
機の形で多く含まれている。特にFeS2が酸化し
て、FeS2+O2→FeS+SO2となる。このFeSは融
点が1179℃と低い為液状であるが、これに鉄化合
物を表面に付着させると、 FeS+Fe2O3+3/2O2→Fe3O4+SO2 の反応をもたらす。特にFe3O4は融点が高くポー
ラスなスラグとなる。 又表面に付着した鉄は、還元雰囲気でFe3O4に
なる為粘着性が少なくなり、付着しても落ちやす
くなる。 鉄無添加の場合ではFeSは酸化して2FeS+302
→2FeO+2SO2 FeO+SiO2→FeSiO3(融点1147℃) となり低融点物質をつくる。 例えば後記の第1表に示す石炭を使用し、酢酸
第1鉄水溶液を粉砕機装入前の石炭に燃料に対
し、2,40,200ppmをそれぞれ滴下した。ボイ
ラ運転条件は、鉄無添加時は、負荷180MWで行
い、鉄添加時は190MWに上げて、スラツギング、
フアウリング量とクリンカー量の比較を行つた。
エコノマイザー(ECO)出口O2はいずれも3.5%
程度である。その結果は第2表の様に酢酸第1鉄
添加後は、添加量の増加と共に、スラツギング、
フアウリングは極端に減少した。2ppm添加では、
無添加に比べ1/2、40ppmでは1/3、200ppmでは
1/5であつた。それ以上添加しても1/5以上は減ら
なかつた。 鉄無添加ではクリンカーはバーナスロート部に
花が吹いた様に多く付着していたが、鉄化合物添
加後は、わずかにその2ppmであつても、クリン
カーの付着はほとんど見られなかつた。通常ボイ
ラ負荷を上げれば炉内温度が上がり、スラツギン
グ、クリンカー量は増大するものであるが、鉄化
合物の添加によりその効果が見られた。又、第3
表は同一ボイラで、硫酸第1鉄水溶液2,40,
200ppm添加した。その結果は酢酸第1鉄水溶液
と同じであつた。第4表は、第3表と同じ運転条
件で今度は、平均粒径70μの酸化鉄Fe2O3粉末を
同じ様に粉砕機装入前に投入した。200ppm投入
しても、スラツギング量は無添加に比べ1/2程度
で、硫酢酸第1鉄の1/3に比べ劣り、ECO出口ガ
ス温度が約10℃アツプした。又、1500ppm添加し
たところ排ガス温度は60℃アツプし、スラツギン
グ量、クリンカー量共、無添加時と変わらない状
態になつた。Fe2O3粒径が硫酸第1鉄に比べはる
かに大きい為に、効果が悪く、余り付き過ぎると
逆に排ガス温度を上昇させる。
ー、炉等における排ガスダストのクリンカーアツ
シユ抑制方法に関する。 〔従来技術〕 近年、石炭を燃料とするボイラー、炉等が急激
に増加している。しかしながら石炭は重油に比べ
揮発分が低く(20〜30%)、固定炭素が40〜60%
と非常に高い為に燃焼性が悪い。従つて、最近の
石炭燃焼ボイラー、炉では、粉砕機(ミル)によ
り石炭を200メツシユアンダー(約95%)に微粉
砕することにより活性力を増し、酸素との接触面
積を大きくし燃焼性を改善している。又、燃焼性
の悪い石炭については、燃焼性の良い石炭との混
焼を行つている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 重油に比べ灰分が非常に多い為(10〜30%)発
生する石炭灰は非常に多量となる。例えば
500T/Hクラスの石炭ボイラーでは、年間6万
トン近くの灰が出る。石炭灰はクリンカーアツシ
ユとフライアツシユに大別されるが、クリンカー
アツシユはボイラボトムに集まつた灰で全灰量の
約15%近く採取される。残りはエアーヒーターホ
ツパー、電気集塵器ホツパー等に捕集されたフラ
イアツシユである。これらのアツシユは、未燃分
は15〜20%以下でほとんどがSiO2、Al2O3を主成
分とする灰分である。出る灰の量は、石炭中の灰
分量により、だいたい計算出来るが、炭種によ
り、出来る灰の性状は変わつてくる。 硫化鉄を多く含む石炭では、融点が低く比重が
大きい為、ガスの流れに乗れず、火炉伝熱面に衝
突し溶融したアツシユが堆積する。これをスラツ
ギングという。 又アルカリ金属を多く含む石炭では、石炭中に
含まれているNa,Kなどのアルカリ金属化合物
が炭素や一酸化炭素、水素で還元され、活性化し
て伝熱面上のSiO2と反応し、低融点物質である
アルカリケイ酸塩(例えばNa2SiO3)を生成する
為、この粘着性のある水ガラス状の物質に石炭中
のアツシユが付着、肥大化する。これをフアウリ
ングという。 これらの条件が重なつて、スラツギングやフア
ウリングの状態が発生する。又これらの条件によ
つてクリンカー状の大きな塊りとなつてバーナス
ロース部、又は伝熱面上に肥大化する。第1図は
これらの発生場所を示す図である。この様な状態
になれば (1) 火炉の熱吸収低下による火炉出口ガス温度が
上昇する。 (2) バーナスロート部に溶融スラグが付着肥大化
し、閉塞状態になり、極端な場合燃焼障害を起
す。 (3) 火炉に堆積した大きな塊がクリンカーとなつ
て落下し、水壁管を破損する。 (4) 前記(1)の排ガス温度上昇や過熱器、再熱器の
メタル温度が上昇し、蒸気スプレー量が増える
等によりボイラ効率が低下する。 (5) スラグ付着による水壁管温度差が拡大する。 (6) クリンカーアツシユの増加により、クリンカ
ーアツシユの流動性が悪くなると閉塞などにな
り、火炉ボトムアツシユの搬送トラブルが起
る。 これらの問題が発生する為、負荷を下げたり、
炭種の変更を行つたりしている。又極端な場合に
は運転を停止し、炉内の清掃やクリンカー搬送、
配管の清掃を行つて来た。この様な事態になる
と、経済的に大きな損失となる。 一般的には炉の底部に落下したものをクリンカ
ーアツシユと言うが、ここではボイラ伝熱面に付
着したスラグ(アツシユ)も含めてクリンカーア
ツシユと言う。 溶融したクリンカーアツシユの除去方法として
は次の手段がある。 (1) ストーブロアーにより蒸気でアツシユを吹き
飛ばす。 (2) 炉内温度を下げる、又は管壁温度を下げる。 (3) 負荷を下げる。 (4) 炭種を変更する。 (5) アルカリ金属捕集物質添加剤、例えば、
SiO2粉末や有機SiO2等により、伝熱面上に溶
融したアルカリ金属を吸着する方法などが従来
行われている。 しかしながら上記の手段には夫々下記の欠点が
ある。 前記(1)の手段は有効であるが、炉内の全域にわ
たつて設置するには物理的にも経済的にも難し
い。又溶融したクリンカーは粘着性があるため、
圧力を上げてもなかなかスラツギングを除去する
のは難しい。圧力の上げ過ぎや回数が多過ぎる
と、伝熱面がアツシユによるエロージユンを受け
て、減肉して噴破する事もある。 前記(2)、(3)は、ボイラーの改造又は効率の低下
を併い不利が多い。 前記(4)はたとえば
Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O/SiO2+Al2O3+TiO2<0.4
になる 様な炭種を選べば、スラツギング性が良くなると
いう様なある程度の指針はあるが根本的な解決に
ならない。 前記(5)の手段は高融点物質であるSiO2,Al2O3
の粉体注入も逆にスラツギングを助長させ、排ガ
ス温度の上昇、溶融の増加をもたらす。またアル
カリ金属物質の伝熱面での物理的吸着を目的とし
たSiO2系の添加剤の添加なども行われているが、
根本的な解決策ではない。又、これらの添加剤は
FeS2によるスラツギングに対しては何らの効果
もなかつた。現在、クリンカー抑制を目的とする
効果的な添加剤はない。また、従来媒塵減少の目
的で鉄酸化物の粉体を直接バーナからボイラ、炉
内に投入することはあつたが、粒子が伝熱面上に
付着し、逆にスラツギングを助長させ、排ガス温
度の上昇をもたらした。結局、現在までに微粉炭
燃焼におけるクリンカーアツシユを抑制する有効
な手段はなかつた。 〔発明が解決する為の問題点〕 微粉炭を燃料として使用するボイヤ、炉等で、
前記の種々の問題の発生原因となる排ガスダスト
のクリンカーアツシユを抑制することにある。 〔発明が解決するための手段および作用〕 アルカリ金属や硫化鉄を多く含む微粉炭の燃焼
の際に比較的少量の鉄化合物の少なくとも一種、
またはそれにCu,Mu,Co,NiおよびCrの群か
ら選んだ金属化合物の少なくとも一種を、及び又
はNa,K,Li等のアルカリ金属化合物、Ba,
Ca,Mg等のアルカリ土類金属化合物群から選ん
だ金属化合物の少なくとも一種とを水溶液又は粒
子の粒径が100メツシユパスの水スラリーの状態
で添加することによる作用は次のように推考され
る。 石炭中の硫化第2鉄FeS2の酸化により生成
する硫化第1鉄FeSと添加剤が反応することに
より、マグネタイトFe3O4を生成し、スラツグ
の融点(1371℃)及び粘着性を減少し、ドライ
な灰に改質する。 又還元状態でも、石炭粒子に付着したFe2O3
がFe3O4に還元される為、乾いたポーラスなス
ラツグとなる為、付着しても落ちやすくなり、
付着量が減少する。 石炭中のアルカリ金属化合物が、カーボン、
COで還元され活性化するのを表面に強く付着
した鉄が抑制する為(触媒作用)、融点の低い
アルカリケイ酸塩の生成を防止し、粘着性のな
い乾いたポーラスなスラツグとなる。 通常還元状態では、酸化状態に比べ融点が下が
りクリンカーにとつては、悪い状況下にあるが、
この様な悪環境下でも上記の様な秀れた効果を提
供するクリンカーアツシユの抑制方法である。 鉄化合物としては、酢酸第1鉄、硫酸第1鉄、
硫酸第2鉄、酢酸第2鉄、塩化鉄、水酸化鉄等の
水溶性鉄塩あるいはFe2O3,Fe3O4,FeO,
FeOOH,Fe(OH)3,等がある。その水スラリー
でも粒子径が100メツシユパスであれば効果はあ
り、小さいほど添加量は少なくて良い。 又、鉄の酸化促進機能からみて、Cu,Mn,
Co,Ni,Crの化合物としては、例えばCuO,
CuSO4,CuCl2,MnO,MnSO4,CoSO4,
NiSO4,MnCl2,CoO,CoCl2,NiCl2,
Na2Cr2O7,Cr2O3,CrO3,K2Cr2O7,Cr(OH)3,
CrCl2,CrCl3,CrCl4,Cr2(SO4)3等がある。又
鉄の酸化触媒機能を助ける助剤として、Na,K,
Liのアルカリ金属類の化合物としては、NaCl,
Na2SO4,Na2,CO3,NaNO3,NaOH,KCl,
K2SO4,KCO3,KNO3,KOH,LiCl,Li2SO4,
LiCO3,LiNO3,LiOH等がある。又はアルカリ
土類金属のBa,Ca,Mgの化合物としては、
BaO,BaSO4,BaCl2,BaCO3,BaNO3,Ba
(OH)2,CaO,CaSO4,Ca(OH)2,CaCl2,
CaCO3,Ca(NO3)2,Ca(OH)2,等がある。 鉄化合物は微粉炭を基準として、2〜200ppm
(Fe2O3換算)の範囲が好ましく、2ppmより少量
では所望の効果が期待できず、200ppmより多量
では特に効果の向上がなく、不経済となる。 さらに、Cu,Mn,CoおよびNiの群から選ん
だ金属化合物の少なくとも一種及び/又はNa,
K,Li等のアルカリ金属化合物、Ba,Ca等のア
ルカリ土類金属化合物の群から選んだ金属化合物
の少なくとも一種は、夫々微粉炭を基準として、
50ppm(酸化物換算)以下の範囲が好ましく、
50ppmより多量加えても効果の向上は見られず、
不経済となる。 以下本発明を第2図のフローシートを参照しな
がら説明する。 第2図において、1は石炭を一時貯蔵するバン
カー、2はバンカーから来た石炭を計量し定量供
給する給炭機、3は石炭を200メツシユ程度に微
粉細する粉砕機である。4は微粉細化した石炭を
バーナ7にエアー搬送するブロア、6は本発明品
の添加剤タンクである。5は、添加剤の注入ポン
プで、燃料に対して一定量供給出来る定量ポンプ
である。注入点は粉砕機の入口で、燃料と共にブ
レンドされる。特に粉砕機入口が注入点として最
適であるのは、添加剤は石炭粒子の表面に付着
し、次いで粉砕機のローラにより強く表面に押し
付けられる為と考察される。又粉砕機が複数台あ
る場合は、個々にその粉砕機はその上流で添加す
る。9は脱硝装置、10はエアヒーター、11は
電気集塵器、12は煙道で、排ガスダストは煙突
へ放出される。13はクリンカーホツパーで伝熱
面から流れ落ちたクリンカーアツシユをためると
ころである。 クリンカーはクリンカークラツシヤ14で粉砕
され、イジエクター15を通つて灰処理ポンプ1
6で水と共に脱水槽17に送られ、脱水された
後、トラツク18につみこまれ、廃棄物として埋
められる。 微粉炭はバーナからボイラ8内に送り燃焼す
る。燃焼に際し、存在する鉄化合物の作用につい
て明確ではないが、以下のことが推考される。 添加化合物は600℃前後になると、 Fe2O3+C→2FeO+COの反応により炭素をガ
ス化させ、自身は還元されFeOとなる。このFeO
は活性力があり、原子状の酸素と反応し、酸化さ
れFe2O3となる。 2FeO+1/2O2→Fe2O3 C+1/2O2→CO これらの反応式から分かる如く、鉄化合物は微
粉炭表面に付着し、その触媒的作用をしながら、
炭素をガス化させて行くが、鉄化合物(酸化して
Fe2O3となる)は高温600℃で還元物質と容易に
反応する為、微粉炭内に存在するNa2O,K2Oが
還元され、気体状の活性アルカリ金属になるのを
抑制する。つまり還元雰囲気で出来たFeOが原子
状酸素と反応して燃焼促進するために、 Na2+1/2O2→Na2O(ミスト) K2+1/2O2→K2O(ミスト)の反応が抑制され
る。この様に活性力のあるアルカリ金属蒸気
Na2Oの放出が抑えられる為、 Na2O+SiO2→Na2SiO3 K2O+SiO2→K2SiO3の反応が抑制され、融点
が上昇しクリンカーが減少する。これらの鉄化合
物は、粒子が100メツシユパス、好ましくは1μ以
下の微粒子であることが好適で小さい程その反応
活性力は高く、添加量も少量で済む。又、石炭中
の鉄分は主としてFeS2やFeCO3,Fe2O3などの無
機の形で多く含まれている。特にFeS2が酸化し
て、FeS2+O2→FeS+SO2となる。このFeSは融
点が1179℃と低い為液状であるが、これに鉄化合
物を表面に付着させると、 FeS+Fe2O3+3/2O2→Fe3O4+SO2 の反応をもたらす。特にFe3O4は融点が高くポー
ラスなスラグとなる。 又表面に付着した鉄は、還元雰囲気でFe3O4に
なる為粘着性が少なくなり、付着しても落ちやす
くなる。 鉄無添加の場合ではFeSは酸化して2FeS+302
→2FeO+2SO2 FeO+SiO2→FeSiO3(融点1147℃) となり低融点物質をつくる。 例えば後記の第1表に示す石炭を使用し、酢酸
第1鉄水溶液を粉砕機装入前の石炭に燃料に対
し、2,40,200ppmをそれぞれ滴下した。ボイ
ラ運転条件は、鉄無添加時は、負荷180MWで行
い、鉄添加時は190MWに上げて、スラツギング、
フアウリング量とクリンカー量の比較を行つた。
エコノマイザー(ECO)出口O2はいずれも3.5%
程度である。その結果は第2表の様に酢酸第1鉄
添加後は、添加量の増加と共に、スラツギング、
フアウリングは極端に減少した。2ppm添加では、
無添加に比べ1/2、40ppmでは1/3、200ppmでは
1/5であつた。それ以上添加しても1/5以上は減ら
なかつた。 鉄無添加ではクリンカーはバーナスロート部に
花が吹いた様に多く付着していたが、鉄化合物添
加後は、わずかにその2ppmであつても、クリン
カーの付着はほとんど見られなかつた。通常ボイ
ラ負荷を上げれば炉内温度が上がり、スラツギン
グ、クリンカー量は増大するものであるが、鉄化
合物の添加によりその効果が見られた。又、第3
表は同一ボイラで、硫酸第1鉄水溶液2,40,
200ppm添加した。その結果は酢酸第1鉄水溶液
と同じであつた。第4表は、第3表と同じ運転条
件で今度は、平均粒径70μの酸化鉄Fe2O3粉末を
同じ様に粉砕機装入前に投入した。200ppm投入
しても、スラツギング量は無添加に比べ1/2程度
で、硫酢酸第1鉄の1/3に比べ劣り、ECO出口ガ
ス温度が約10℃アツプした。又、1500ppm添加し
たところ排ガス温度は60℃アツプし、スラツギン
グ量、クリンカー量共、無添加時と変わらない状
態になつた。Fe2O3粒径が硫酸第1鉄に比べはる
かに大きい為に、効果が悪く、余り付き過ぎると
逆に排ガス温度を上昇させる。
【表】
【表】
【表】
スラツキング量は無添加時に対する絶対量の
割合
割合
【表】
【表】
(注) スラツギング量は無添加時に対する絶対量の割
合
第5表は、硫酸第1鉄水溶液FeSO4をFe2O3と
して2,40,200ppmに硫酸銅CuSO4をCuOとし
て2ppm加え、この混合物を粉砕機の上流で滴下
したところ、スラツギング量については硫酸第1
鉄水溶液以上に良い結果を得た。クリンカー量は
硫酸第1鉄水溶液とほぼ同程度であつた。
合
第5表は、硫酸第1鉄水溶液FeSO4をFe2O3と
して2,40,200ppmに硫酸銅CuSO4をCuOとし
て2ppm加え、この混合物を粉砕機の上流で滴下
したところ、スラツギング量については硫酸第1
鉄水溶液以上に良い結果を得た。クリンカー量は
硫酸第1鉄水溶液とほぼ同程度であつた。
【表】
第6,7表はいずれも酢酸第1鉄
(CH3COO)2Fe水溶液、硫酸第1鉄FeSO4水溶液
に、炭酸ナトリウムNa2CO3水溶液をNa2Oとし
て2ppm添加したもので、硫酸第1鉄水溶液だけ
より良い結果となつた。
(CH3COO)2Fe水溶液、硫酸第1鉄FeSO4水溶液
に、炭酸ナトリウムNa2CO3水溶液をNa2Oとし
て2ppm添加したもので、硫酸第1鉄水溶液だけ
より良い結果となつた。
【表】
【表】
第8表は、硫酸第1鉄水溶液に炭酸カルシウム
CaCO3水溶液を2ppm加え、この混合物を粉砕機
の上流での石炭に滴下したものであるが、硫酸第
1鉄水溶液だけに比べ、良い結果になつている。
CaCO3水溶液を2ppm加え、この混合物を粉砕機
の上流での石炭に滴下したものであるが、硫酸第
1鉄水溶液だけに比べ、良い結果になつている。
【表】
【表】
第9表は、硫酸第1鉄水溶液に硫酸銅水溶液と
硫酸カルシウム水溶液を加え、この混合物を粉砕
機の上流で石炭に滴下したものである。硫酸カル
シウム水溶液を加えない第5表のデータと対比し
て、より良い結果が得られている。
硫酸カルシウム水溶液を加え、この混合物を粉砕
機の上流で石炭に滴下したものである。硫酸カル
シウム水溶液を加えない第5表のデータと対比し
て、より良い結果が得られている。
【表】
Cuの添加は、Feの酸化触媒の補助的な作用と
思われ、Na,Caは、Feの酸化触媒機能におい
て、触媒機能を劣化させるS分の吸収剤として補
助的な役をはたしていると推定される。この様に
Feの粉体に比べFeの水溶液がはるかに効果的で、
この水溶液に、Cu,Na,Ca等を添加するように
効果が増加された。 第3図は、火炎から発生する赤外線を検知し
て、フレームの失火を検知するフレームデイテク
タの出力信号をプロツトし、バーナ回りのクリン
カーの付着状況を調べた。第4図は検知回路図で
あるA,B,C,Dバーナ4本のバーナについて
チエツクした。無添加時は180MWで酢酸水溶液
添加時は190MWにし、悪い条件で行つた。無添
加ではOFFの状態が比較的長く続くのに対し、
鉄添加後は、クリンカーが検知部に付着するがす
ぐ離脱する。この結果は前述の炉内の点検時に比
ベスラツギング、クリンカーの量の変化をはつき
り示すものである。これらのチヤートからも鉄添
加によるスラツギング性改善効果がうかがえる。 第10表は酢酸第1鉄水溶液(Fe2O3として)
40ppm添加した際、A,B,C,D各ミルに、
均等に各10ppmずつ添加した場合と、A,Bミ
ルに各20ppm、CDミルには無添加、Aミルに
40ppm、B,C,Dモルには無添加のテストを行
つた結果、ではECO出口O2のAダクト、Bダ
クト共ほぼ均等に3.5〜3.6%であつたが、では
A、3.2%、B4.3%、ではA、3.0、B4.5%と、
酸素のアンバランスが大きくなつた。これは、鉄
化合物添加により、活性力を得た鉄が酸素を消費
するが、場所によつて、不均一になつている為、
酸素の拡散が不均一になつたものである。この結
果から明らかな様に、粉砕機(ミル)が、複数個
ある場合は各ミルに均等量を滴下する様に配する
のが良い。
思われ、Na,Caは、Feの酸化触媒機能におい
て、触媒機能を劣化させるS分の吸収剤として補
助的な役をはたしていると推定される。この様に
Feの粉体に比べFeの水溶液がはるかに効果的で、
この水溶液に、Cu,Na,Ca等を添加するように
効果が増加された。 第3図は、火炎から発生する赤外線を検知し
て、フレームの失火を検知するフレームデイテク
タの出力信号をプロツトし、バーナ回りのクリン
カーの付着状況を調べた。第4図は検知回路図で
あるA,B,C,Dバーナ4本のバーナについて
チエツクした。無添加時は180MWで酢酸水溶液
添加時は190MWにし、悪い条件で行つた。無添
加ではOFFの状態が比較的長く続くのに対し、
鉄添加後は、クリンカーが検知部に付着するがす
ぐ離脱する。この結果は前述の炉内の点検時に比
ベスラツギング、クリンカーの量の変化をはつき
り示すものである。これらのチヤートからも鉄添
加によるスラツギング性改善効果がうかがえる。 第10表は酢酸第1鉄水溶液(Fe2O3として)
40ppm添加した際、A,B,C,D各ミルに、
均等に各10ppmずつ添加した場合と、A,Bミ
ルに各20ppm、CDミルには無添加、Aミルに
40ppm、B,C,Dモルには無添加のテストを行
つた結果、ではECO出口O2のAダクト、Bダ
クト共ほぼ均等に3.5〜3.6%であつたが、では
A、3.2%、B4.3%、ではA、3.0、B4.5%と、
酸素のアンバランスが大きくなつた。これは、鉄
化合物添加により、活性力を得た鉄が酸素を消費
するが、場所によつて、不均一になつている為、
酸素の拡散が不均一になつたものである。この結
果から明らかな様に、粉砕機(ミル)が、複数個
ある場合は各ミルに均等量を滴下する様に配する
のが良い。
【表】
以上説明した様に本発明によれば、鉄化合物お
よび添加剤の化合物が、燃焼後、還元物質と選択
的に反応する為、活性力のあるミスト状の
Na2O,K2Oを抑制し、融点の低いNa2SiO3,
K2SiO3等のアルカリ金属のケイ酸塩の生成を抑
制すると同時に還元雰囲気において石炭中の
FeS2が融点の低いFeSiO3になるのを抑制し、融
点が高く、粘着性のないFe3O4に変え、酸化雰囲
気ではFe2O3に変えるものと考えられる。しか
も、鉄化合物は水溶液または、微粒子(100メツ
シユパス)と非常に小さく、かつ、2〜200ppm
と極めて少量であるので、排ガス温度の上昇、
NOXの増加などの副作用がない為、運転を停止
し比着灰の除去作業を行う費用、労力、危険も蓄
しく軽減される。さらに炭種によつてはある一定
の負荷までしか燃焼出来ないものも、本発明の添
加剤を所定の位置に、所定の方法で添加すれば、
それ以上の負荷がとれることを意味し、計り知れ
ないメリツトとなる。又、スラツギング性の低い
炭種との混炭の必要がない為、経費、労力が著し
く軽減される。 又、還元雰囲気でも十分運転出来る為、余分な
空気を過剰にボイラー内に投入する必要がないの
で、排ガス損失が少なくボイラー効率のアツプに
つながる。 さらにボイラーボトムでの詰りや大きなクリン
カー落下による水管の損傷もなくなるので大きな
費用軽減になる。 なおバーナ周りの火炉内壁にもクリンカーが堆
積することが少なく、バーナ口を閉塞するなどの
トラブルも解消される。
よび添加剤の化合物が、燃焼後、還元物質と選択
的に反応する為、活性力のあるミスト状の
Na2O,K2Oを抑制し、融点の低いNa2SiO3,
K2SiO3等のアルカリ金属のケイ酸塩の生成を抑
制すると同時に還元雰囲気において石炭中の
FeS2が融点の低いFeSiO3になるのを抑制し、融
点が高く、粘着性のないFe3O4に変え、酸化雰囲
気ではFe2O3に変えるものと考えられる。しか
も、鉄化合物は水溶液または、微粒子(100メツ
シユパス)と非常に小さく、かつ、2〜200ppm
と極めて少量であるので、排ガス温度の上昇、
NOXの増加などの副作用がない為、運転を停止
し比着灰の除去作業を行う費用、労力、危険も蓄
しく軽減される。さらに炭種によつてはある一定
の負荷までしか燃焼出来ないものも、本発明の添
加剤を所定の位置に、所定の方法で添加すれば、
それ以上の負荷がとれることを意味し、計り知れ
ないメリツトとなる。又、スラツギング性の低い
炭種との混炭の必要がない為、経費、労力が著し
く軽減される。 又、還元雰囲気でも十分運転出来る為、余分な
空気を過剰にボイラー内に投入する必要がないの
で、排ガス損失が少なくボイラー効率のアツプに
つながる。 さらにボイラーボトムでの詰りや大きなクリン
カー落下による水管の損傷もなくなるので大きな
費用軽減になる。 なおバーナ周りの火炉内壁にもクリンカーが堆
積することが少なく、バーナ口を閉塞するなどの
トラブルも解消される。
第1図はスラツギング、フアウリング、クリン
カーの発生個所を示す説明図であり、第2図は本
発明を実施するために使用するフローシートであ
り、第3図はフレームデイテクター信号によるク
リンカー付着状況を示す図であり、第4図はバー
ナ回りのクリンカーの付着状況を調べるための検
知回路概略図である。 1……バンカー、2……給炭機、3……粉砕
機、4………搬送用ブロア、6……添加剤タン
ク、7……バーナー、8……ボイラ、9……脱硝
装置、10……エアヒーター、11……電気集塵
器。
カーの発生個所を示す説明図であり、第2図は本
発明を実施するために使用するフローシートであ
り、第3図はフレームデイテクター信号によるク
リンカー付着状況を示す図であり、第4図はバー
ナ回りのクリンカーの付着状況を調べるための検
知回路概略図である。 1……バンカー、2……給炭機、3……粉砕
機、4………搬送用ブロア、6……添加剤タン
ク、7……バーナー、8……ボイラ、9……脱硝
装置、10……エアヒーター、11……電気集塵
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉な
どにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少な
くとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)を水溶液
または粒子の粒径が100メツシユパスの水スラリ
ーの状態で燃料中に添加して発生する排ガスダス
トのクリンカーアツシユを抑制することを特徴と
する排ガスダストのクリンカーアツシユ抑制方
法。 2 鉄化合物は水溶性である特許請求の範囲第1
項に記載の排ガスダストのクリンカーアツシユ抑
制方法。 3 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉な
どにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少な
くとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)とさらに
Cu,Mn,Co,NiおよびCrの群から選んだ金属
化合物の少なくとも一種の50ppm(酸化物換算)
以下との混合物を水溶液または粒子の粒径が100
メツシユパスの水スラリーの状態で燃料中に添加
して発生するクリンカーアツシユを抑制すること
を特徴とする排ガスダストのクリンカーアツシユ
抑制方法。 4 鉄化合物および併用するCu,Mn,Co,Ni
およびCrの金属化合物は水溶性である特許請求
の範囲第3項に記載の排ガスダストのクリンカー
アツシユ抑制方法。 5 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉な
どにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少な
くとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)とさらに
Na,K,Liのアルカリ金属化合物群またはBa,
Caのアルカリ土類金属化合物群から選んだ金属
化合物の少なくとも一種の50ppm(酸化物換算)
以下との混合物を水溶液または粒子の粒径が100
メツシユパスの水スラリーの状態で、燃料中に添
加して発生するクリンカーアツシユを抑制するこ
とを特徴とする排ガスダストのクリンカーアツシ
ユ抑制方法。 6 鉄化合物および併用するアルカリ金属化合物
群またはアルカリ土類金属化合物群は水溶性であ
る特許請求の範囲第5項に記載の排ガスダストの
クリンカーアツシユ抑制方法。 7 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉な
どにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少な
くとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)とさらに
(イ)Cu,Mn,Co,NiおよびCrの群から選んだ金
属化合物の少なくとも一種の50ppm(酸化物換算)
以下と、(ロ)Na,K,Liのアルカリ金属化合物群
またはBa,Caのアルカリ土類金属化合物群から
選んだ金属化合物の少なくとも一種の50ppm(酸
化物換算)以下との混合物を水溶液または粒子の
粒径が100メツシユパスの水スラリーの状態で、
燃料中に添加して発生するクリンカーアツシユを
抑制することを特徴とする排ガスダストのクリン
カーアツシユ抑制方法。 8 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉な
どにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少な
くとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)を水溶液
または粒子の粒径が100メツシユパスの水スラリ
ーの状態で燃料ラインの粉砕機にまたはその上流
で添加して発生する排ガスダストのクリンカーア
ツシユを抑制することを特徴とする排ガスダスト
のクリンカーアツシユ抑制方法。 9 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉な
どにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少な
くとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)とさらに
Cu,Mn,Co,NiおよびCrの群から選んだ金属
化合物の少なくとも一種の50ppm(酸化物換算)
以下との混合物を水溶液または粒子の粒径が100
メツシユパスの水スラリーの状態で燃料ラインの
粉砕機にまたはその上流で添加して発生するクリ
ンカーアツシユを抑制することを特徴とする排ガ
スダストのクリンカーアツシユ抑制方法。 10 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉
などにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少
なくとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)とさら
にNa,K,Liのアルカリ金属化合物群または
Ba,Caのアルカリ土類金属化合物群から選んだ
金属化合物の少なくとも一種の50ppm(酸化物換
算)以下との混合物を水溶液または粒子の粒径が
100メツシユパスの水スラリーの状態で、燃料ラ
インの粉砕機にまたはその上流で添加して発生す
るクリンカーアツシユを抑制することを特徴とす
る排ガスダストのクリンカーアツシユ抑制方法。 11 微粉炭を燃料として使用するボイラー、炉
などにおいて、微粉炭を基準として鉄化合物の少
なくとも一種の2〜200ppm(Fe2O3換算)とさら
に(イ)Cu,Mn,Co,NiおよびCrの群から選んだ
金属化合物の少なくとも一種の50ppm(酸化物換
算)以下と、(ロ)Na,K,Liのアルカリ金属化合
物群またはBa,Caのアルカリ土類金属化合物群
から選んだ金属化合物の少なくとも一種の50ppm
(酸化物換算)以下との混合物を水溶液または粒
子の粒径が100メツシユパスの水スラリーの状態
で、燃料ラインの粉砕機にまたはその上流で添加
して発生するクリンカーアツシユを抑制すること
を特徴とする排ガスダストのクリンカーアツシユ
抑制方法。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61191513A JPS6348392A (ja) | 1986-08-15 | 1986-08-15 | 石炭の排ガスダストのクリンカ−アツシユ抑制方法 |
IN578/MAS/87A IN169874B (ja) | 1986-08-15 | 1987-08-12 | |
AU76861/87A AU600011B2 (en) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Method of controlling generation of clinker ash from exhaust gas dust of coal |
DE87111768T DE3786505T2 (de) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Verfahren zur Kontrolle der Bildung von Schlacke aus der Flugasche von verbrannter Kohle. |
AT87111768T ATE91498T1 (de) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Verfahren zur kontrolle der bildung von schlacke aus der flugasche von verbrannter kohle. |
EP87111768A EP0258708B1 (en) | 1986-08-15 | 1987-08-13 | Method of controlling generation of clinker ash from exhaust gas dust of coal |
KR1019870008936A KR930011074B1 (ko) | 1986-08-15 | 1987-08-14 | 석탄의 배기가스 분진으로부터 클링커 애시의 발생을 억제하는 방법 |
CN87106792A CN1017257B (zh) | 1986-08-15 | 1987-08-14 | 控制从煤的烟气粉尘中产生熔渣灰的方法 |
US07/086,315 US5001994A (en) | 1986-08-15 | 1987-08-17 | Method of controlling generation of clinker ash from exhaust gas dust of coal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61191513A JPS6348392A (ja) | 1986-08-15 | 1986-08-15 | 石炭の排ガスダストのクリンカ−アツシユ抑制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6348392A JPS6348392A (ja) | 1988-03-01 |
JPH0367553B2 true JPH0367553B2 (ja) | 1991-10-23 |
Family
ID=16275905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61191513A Granted JPS6348392A (ja) | 1986-08-15 | 1986-08-15 | 石炭の排ガスダストのクリンカ−アツシユ抑制方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5001994A (ja) |
EP (1) | EP0258708B1 (ja) |
JP (1) | JPS6348392A (ja) |
KR (1) | KR930011074B1 (ja) |
CN (1) | CN1017257B (ja) |
AT (1) | ATE91498T1 (ja) |
AU (1) | AU600011B2 (ja) |
DE (1) | DE3786505T2 (ja) |
IN (1) | IN169874B (ja) |
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-
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- 1987-08-12 IN IN578/MAS/87A patent/IN169874B/en unknown
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- 1987-08-13 AT AT87111768T patent/ATE91498T1/de not_active IP Right Cessation
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- 1987-08-17 US US07/086,315 patent/US5001994A/en not_active Expired - Fee Related
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