JPH06180104A - ボイラ装置の伝熱管腐食防止方法 - Google Patents

ボイラ装置の伝熱管腐食防止方法

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JPH06180104A
JPH06180104A JP33193692A JP33193692A JPH06180104A JP H06180104 A JPH06180104 A JP H06180104A JP 33193692 A JP33193692 A JP 33193692A JP 33193692 A JP33193692 A JP 33193692A JP H06180104 A JPH06180104 A JP H06180104A
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JP
Japan
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heat transfer
transfer tube
chlorine
tubes
combustion
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JP33193692A
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Tamotsu Takebayashi
竹林  保
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 主として塩素ガスによる伝熱管の高温腐食を
防止することができるボイラ装置の伝熱管腐食防止方法
を提供する。 【構成】 プラスチック等の塩素含有燃料を燃焼する焼
却炉1と、焼却炉1の後流の排ガス煙道6に設けられた
過熱管7および蒸発管8からなるボイラ部とを有するボ
イラ装置の前記焼却炉1で発生した塩素ガスによる過熱
管7および蒸発管8の高温腐食を防止する方法であっ
て、ボイラ部に流入する直前の排ガスに、排ガス中の塩
素ガスと当量のSO2 を注入し、このSO2 を前記ボイ
ラ部の加熱管7および蒸発管8の表面に堆積した燃焼灰
層に吸着させる。 【効果】 伝熱管表面に耐塩素性のSO4 被膜を形成し
て伝熱管の高温腐食を効果的に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ装置の伝熱管腐
食防止方法に係り、特に、都市ごみ、産業廃棄物等を焼
却する施設、石炭・石油等の化石燃料を燃焼するボイラ
装置等、塩素含有燃料を燃焼して燃焼排ガスから熱を回
収するボイラ装置の伝熱管腐食防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ、産業廃棄物等を燃焼して熱を
回収するボイラ装置においては、被焼却物に含まれるプ
ラスチック類、特にポリ塩化ビニルなどの含塩素樹脂か
ら発生する塩素ガスによって伝熱管の高温腐食が促進さ
れるために、ボイラ部の高温、高圧化、すなわち高効率
熱回収を行なうことは困難であった。
【0003】ところが最近になって、塩素含有燃料を石
炭、特に硫黄分を多量に含んだ石炭と混焼することによ
り、伝熱管の腐食が抑制されることが発表され、注目を
集めている。しかしながら、このように石炭を混焼させ
る方法においても、伝熱管、特に燃焼部から離れた個所
にある伝熱管の高温腐食を完全に防止することは困難で
ある。すなわち、塩素含有燃料と石炭とを混焼した場
合、石炭の燃焼によって発生する亜硫酸ガス(以下、S
2 という)は排ガス中を飛散するアルカリ成分、例え
ばNa、Mg、K等と反応してその大半が消費され、伝
熱管の高温腐食を防止することについて何ら作用しない
アルカリ金属塩となるからである。
【0004】なお、石炭焚きの流動層ボイラにおいて、
排ガスを脱硫するために、燃料である石炭に石灰石(C
aCO3 )を混合する場合があり、石灰石は CaCO3 →CaO+CO2 CaO+SO2 +1/2O2 →CaSO4 の反応により硫酸塩を生成することによって脱硫作用を
発揮するが、生成したCaSO4 は、前記アルカリ金属
塩と同様、伝熱管の高温腐食を防止することについて何
ら作用しない。従ってCaSO4 やアルカリ金属塩が伝
熱管表面に堆積したとしても伝熱管の高温腐食を抑制す
ることはできない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、腐食性成分、主として塩素
ガスによる伝熱管の高温腐食を効果的に防止することが
できるボイラ装置の伝熱管腐食防止方法を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、プラスチッ
ク等の塩素含有燃料を燃焼するボイラ装置において、ボ
イラ装置の伝熱管表面にSO2 を拡散させると伝熱管の
高温腐食が抑制されること、およびボイラ装置の燃焼部
から伝熱部に流入する直前の燃焼排ガスにSO 2 を注入
することにより、伝熱管の高温腐食が著しく抑制される
ことを見出し、本発明に到達した。
【0007】すなわち、本発明は、塩素含有燃料を燃焼
する燃焼部と、該燃焼部の燃焼排ガス流路に設けられた
伝熱部とを有するボイラ装置の前記燃焼部で発生した腐
食性成分による伝熱管の高温腐食を防止する、ボイラ装
置の伝熱管腐食防止方法において、前記伝熱部に流入す
る直前の燃焼排ガスにSO2 を導入し、該SO2 を前記
伝熱部の伝熱管表面の燃焼灰層に吸着させることを特徴
とする。
【0008】図2は、本発明の基礎となった実験に用い
た装置の説明図である。この装置は、燃料の投入口23
を有する流動層焼却炉21と、該焼却炉21の底部に形
成された流動層24と、該流動層24に流動化空気を供
給する一次空気管25と、流動層の上部に二次空気を供
給する二次空気管26と、燃焼排ガスの煙道27に設け
られた伝熱管22と、該伝熱管22の表面に固定され
た、SUS310Sからなる腐食評価用のテストピース
28とから主として構成されている。このような装置を
用い、含有塩素分が全て燃焼ガス中に放出されると塩素
濃度が500ppmになる条件でプラスチックを燃料
し、発生する塩素ガスと当量のSO2 を、流動層内、
流動層上部、空塔部および伝熱管の直前部でそれ
ぞれ注入し、SO2 注入位置と前記テストピース28の
腐食速度との関係を調査した。なお、燃料プラスチック
には、現実の焼却時に混入すると考えられるアルカリ成
分等、SO2 消費成分を想定して全塩素量に対して3当
量分のCaCO3 を混入させた。
【0009】図3は、SO2 の注入位置と、テストピー
ス28の腐食速度との関係を示す図である。図におい
て、SO2 を流動層内に注入した場合の腐食速度は4
mm/年である。SO2 の投入位置が伝熱管に近くなる
に従って腐食速度は低減し、伝熱管の直前に注入した場
合の腐食速度は0.5mm/年となる。SO2 を流動
層またはその近傍に注入した、、の場合に高温腐
食抑制効果が低いのは注入したSO2 がCaCO3 の分
解によって生じるCaOと反応してその大部分が消費さ
れるからである。すなわち、流動層およびその近傍にS
2 を注入する方法は、都市ごみ、産業廃棄物等に含ま
れるアルカリ成分等と反応して消費される量以上の大量
のSO2 を注入しなければ伝熱管の腐食抑制効果が発揮
されないと考えられる。これに対して伝熱管の直前でS
2 を注入する方法は、SO2 と前記アルカリ成分との
反応時間がきわめて短いので、該アルカリ成分等の量に
関係なく、SO2 が良好に伝熱管表面に吸着して伝熱管
の高温腐食を効果的に防止することができる。
【0010】本発明において、伝熱部に流入する直前の
燃焼排ガスにSO2 を注入することによって伝熱管の高
温腐食が抑制されるメカニズムは必ずしも明確ではない
が、注入されたSO2 が伝熱管表面に堆積した燃焼灰層
に吸着し、該燃焼灰層を、塩素ガスに対する耐久性の強
いSO4 被膜に変換するためであると考えられる。本発
明において、SO2 の注入量は、排ガス中の腐食性成
分、例えば塩素ガスと当量またはそれ以上であることが
好ましい。
【0011】
【実施例】次に本発明を実施例によってさらに詳細に説
明する。図1は、本発明の一実施例を示すごみ焼却用流
動層焼却設備の装置系統図である。この装置は、焼却炉
1と、該焼却炉1の底部に設けられた流動層2と、該流
動層2に一次空気を供給する一次空気管4と、流動層2
の上部に二次空気を供給する二次空気管5と、前記流動
層2の上部から燃料を供給する燃料供給口3と、排ガス
の煙道6に設けられた過熱管7および蒸発管8からなる
ボイラ部と、該過熱管7の直前部に設けられたSO2
入ノズル9と、ボイラ部の後流の脱塩反応塔10と、該
脱塩反応塔10に設けられたアルカリ噴霧装置11と、
脱塩反応塔10の後流に連結されたバグフィルタ装置1
2とから主として構成されており、前記SO2 注入ノズ
ル9は流量計14を介してSO2 ボンベ15に連結され
ている。なお、13はブロワである。
【0012】このような構成の装置において、燃料供給
口3から、流動層2に導入された塩素含有燃料は、該流
動層2で、例えば850℃に加熱されて燃焼し、約50
0ppmの塩素ガスを含む燃焼排ガスを発生する。塩素
ガスを含む、約850℃の燃焼排ガスは一部の燃焼灰を
伴って焼却炉1の空塔部を上昇し、煙道6を流通して過
熱管7および蒸発管8を加熱する。一方、燃焼灰の一部
が前記過熱管7および蒸発管8の伝熱管表面に堆積す
る。このとき、過熱管7の前流で、例えば排ガス中の塩
素ガスと当量のSO2 が注入され、該SO2 は過熱管7
および蒸発管8の伝熱管表面に堆積した燃焼灰層に吸着
し、該燃焼灰層をSO4 化する。このSO 4 化した燃焼
灰層は塩素ガス等の腐食性成分に対する耐性を有するの
で、該腐食性成分から伝熱管を保護し、高温腐食を未然
に防止する。伝熱管を腐食することなくボイラ部を通過
した塩素ガスおよび余剰のSO2 を含む燃焼排ガスは、
後流の脱塩反応塔10に流入し、アルカリ噴霧装置11
から噴霧される、例えばCa(OH)2 スラリと反応ま
たは同伴してバグフィルタ装置12に流入し、該バグフ
ィルタ装置12の濾布表面で、中和塩、例えばCaCl
2 、CaSO4 として分離される。このようにして腐食
性成分および余剰のSO2 が分離された燃焼排ガスは処
理ガスとしてブロワ13を経て図示省略した煙突から大
気に放出される。
【0013】本実施例によれば、都市ごみ、産業廃棄物
等の塩素含有燃料を燃焼して熱を回収するボイラ装置の
燃焼排ガスに、該燃焼排ガスが伝熱部に流入する直前に
SO 2 を注入することにより、SO2 が伝熱管表面に堆
積した燃焼灰層に吸着してこれをSO4 化層に変化させ
ることにより、伝熱管の高温腐食を効果的に防止するこ
とができる。従って、従来20kg−200℃〜300
℃レベルのボイラ装置を40kg−450℃〜500℃
レベルまで向上させることができ、高効率熱回収が可能
となる。また、これによって、例えば発電効率が、15
%から25〜30%程度まで向上する。
【0014】また本実施例によれば、焼却炉付帯設備の
寿命を著しく延命することができる。さらに本実施例に
よれば、石炭、石油、ガス燃料を燃焼する発電ボイラに
おいて、ごみ固体燃料(RDF)、廃プラスチック等の
塩素含有燃料の混焼が可能となり、燃料単価の低減が可
能となる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼部で発生した塩素
ガスを含む燃焼排ガスに、該排ガスが伝熱部に流入する
直前でSO2 を注入することにより、該SO2 を伝熱管
表面に拡散させて伝熱管表面の燃焼灰層を、耐塩素性を
有するSO4 化被膜に変化させることができるので、伝
熱管の高温腐食を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の装置系統図。
【図2】、
【図3】本発明の原理を示す説明図。
【符号の説明】
1…焼却炉、2…流動層、3…燃料供給口、4…一次空
気管、5…二次空気管、6…煙道、7…過熱管、8…蒸
発管、9…SO2 注入管、10脱塩反応管、11…アル
カリ噴霧装置、12…バグフィルタ装置、13…ブロ
ワ、14…流量計、15…SO2 ボンベ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素含有燃料を燃焼する燃焼部と、該燃
    焼部の燃焼排ガス流路に設けられた伝熱部とを有するボ
    イラ装置の前記燃焼部で発生した腐食性成分による伝熱
    管の高温腐食を防止する、ボイラ装置の伝熱管腐食防止
    方法において、前記伝熱部に流入する直前の燃焼排ガス
    に亜硫酸ガスを注入し、該亜硫酸ガスを前記伝熱部の伝
    熱管表面の燃焼灰層に吸着させることを特徴とするボイ
    ラ装置の伝熱管腐食防止方法。
JP33193692A 1992-12-11 1992-12-11 ボイラ装置の伝熱管腐食防止方法 Withdrawn JPH06180104A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6896865B2 (en) 2000-04-28 2005-05-24 Tosoh Corporation Method for recovering hydrogen chloride from chlorine based waste and use of recovered hydrogen chloride
JP2006064251A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Nippon Steel Corp 廃棄物発電ボイラの腐食抑制方法
WO2011078928A1 (en) 2009-12-22 2011-06-30 Casella Waste Systems, Inc. Sorbent containing engineered fuel feed stocks

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