JPH1122902A - 流動層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法 - Google Patents
流動層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法Info
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- JPH1122902A JPH1122902A JP17990397A JP17990397A JPH1122902A JP H1122902 A JPH1122902 A JP H1122902A JP 17990397 A JP17990397 A JP 17990397A JP 17990397 A JP17990397 A JP 17990397A JP H1122902 A JPH1122902 A JP H1122902A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流動層燃焼ボイラにおいて、火炉からのフラ
イアッシュによる摩耗損傷を受ける部位の摩耗量を予測
する方法を提供すること。 【解決手段】 流動層火炉内へ投入する石灰石量と燃料
の石炭中の硫黄（Ｓ）量との比Ｃａ／Ｓを算出し、Ｃａ
／Ｓ値及び石炭を灰化物処理して得られる灰化物中のＣ
ａ化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）量からフラ
イアッシュに含まれるＣａ化合物量を予測し、石炭を灰
化物処理して得られる灰化物中のＳｉＯ2量及びＡｌ2Ｏ
3量から、フライアッシュ中のＳｉＯ2量及びＡｌ2Ｏ3量
を予測し、これらのフライアッシュ組成を予め組成の明
らかなフライアッシュを用いて実験的に求められたフラ
イアッシュ組成と摩耗との関係式に適用して摩耗量を予
測する。
イアッシュによる摩耗損傷を受ける部位の摩耗量を予測
する方法を提供すること。 【解決手段】 流動層火炉内へ投入する石灰石量と燃料
の石炭中の硫黄（Ｓ）量との比Ｃａ／Ｓを算出し、Ｃａ
／Ｓ値及び石炭を灰化物処理して得られる灰化物中のＣ
ａ化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）量からフラ
イアッシュに含まれるＣａ化合物量を予測し、石炭を灰
化物処理して得られる灰化物中のＳｉＯ2量及びＡｌ2Ｏ
3量から、フライアッシュ中のＳｉＯ2量及びＡｌ2Ｏ3量
を予測し、これらのフライアッシュ組成を予め組成の明
らかなフライアッシュを用いて実験的に求められたフラ
イアッシュ組成と摩耗との関係式に適用して摩耗量を予
測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動層燃焼ボイラ
特に、加圧流動層燃焼ボイラにおける構成材料の摩耗予
測方法に関するものである。
特に、加圧流動層燃焼ボイラにおける構成材料の摩耗予
測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】加圧流動層燃焼ボイラ（以下、ＰＦＢＣ
と表記する）は、圧力容器内に格納された流動層燃焼ボ
イラにおいて、石炭に脱硫剤として石灰石（生石灰も含
まれる）を混合したものを燃焼させ、ボイラで発生させ
た蒸気で蒸気タービン発電を行うとともにその高温高圧
の排ガスでガスタービン発電を行う複合サイクル発電プ
ラントである。
と表記する）は、圧力容器内に格納された流動層燃焼ボ
イラにおいて、石炭に脱硫剤として石灰石（生石灰も含
まれる）を混合したものを燃焼させ、ボイラで発生させ
た蒸気で蒸気タービン発電を行うとともにその高温高圧
の排ガスでガスタービン発電を行う複合サイクル発電プ
ラントである。
【０００３】図２はＰＦＢＣ発電プラントの一部を模式
的に表した図である。図示するように圧力容器１に格納
された火炉２内の蒸気発生器（流動層燃焼ボイラ）３内
には流動媒体粒子と石炭と石灰石（脱硫剤）からなる流
動層４が形成されている。流動層４内には蒸気発生用の
層内伝熱管５が設けられていて、発生した蒸気は図示し
ない蒸気タービンで使用される。
的に表した図である。図示するように圧力容器１に格納
された火炉２内の蒸気発生器（流動層燃焼ボイラ）３内
には流動媒体粒子と石炭と石灰石（脱硫剤）からなる流
動層４が形成されている。流動層４内には蒸気発生用の
層内伝熱管５が設けられていて、発生した蒸気は図示し
ない蒸気タービンで使用される。
【０００４】また、流動層４にはバンカ７から燃料（石
炭）が供給され、また、脱硫剤８も供給される。火炉２
で発生した燃焼排ガスは、高温燃焼ガス配管９を通って
サイクロン１０を経由してガスタービン１１へ供給さ
れ、ガスタービン１１は発電機（図示せず）を駆動す
る。また、流動層４からの流動媒体はＢＭ抜出経路１２
から抜き出される。
炭）が供給され、また、脱硫剤８も供給される。火炉２
で発生した燃焼排ガスは、高温燃焼ガス配管９を通って
サイクロン１０を経由してガスタービン１１へ供給さ
れ、ガスタービン１１は発電機（図示せず）を駆動す
る。また、流動層４からの流動媒体はＢＭ抜出経路１２
から抜き出される。
【０００５】ところが、上記ガスタービン発電系におい
ては、ボイラ３からガスタービン１１へ導かれる高温高
圧の排ガス中に石炭灰、石灰石並びに脱硫反応で生成し
た石膏が含まれることから、これらが排ガス配管系機器
並びにガスタービン１１に摩耗損傷を与えるという問題
がある（以後、上記のボイラ３から飛散する石炭灰、石
灰石及び石膏からなる粒状物を単にフライアッシュと称
する）。
ては、ボイラ３からガスタービン１１へ導かれる高温高
圧の排ガス中に石炭灰、石灰石並びに脱硫反応で生成し
た石膏が含まれることから、これらが排ガス配管系機器
並びにガスタービン１１に摩耗損傷を与えるという問題
がある（以後、上記のボイラ３から飛散する石炭灰、石
灰石及び石膏からなる粒状物を単にフライアッシュと称
する）。
【０００６】フライアッシュによる摩耗の対象となる部
位は、火炉３から各機器へつながる高温燃焼ガス配管９
の内面、サイクロン１０、ガスタービン１１のブレード
等である。摩耗に影響する因子としては、ガス流速、灰
組成、灰の粒径分布、ガス温度、衝突角度、被摩耗材の
硬さ等が考えられる。ここで、粒子の衝突によって生じ
る摩耗現象は、エロージョンと呼ばれるが、以下の説明
では便宜上、摩耗と言う。
位は、火炉３から各機器へつながる高温燃焼ガス配管９
の内面、サイクロン１０、ガスタービン１１のブレード
等である。摩耗に影響する因子としては、ガス流速、灰
組成、灰の粒径分布、ガス温度、衝突角度、被摩耗材の
硬さ等が考えられる。ここで、粒子の衝突によって生じ
る摩耗現象は、エロージョンと呼ばれるが、以下の説明
では便宜上、摩耗と言う。
【０００７】従来、これらの機器構成材料の摩耗対策と
しては、耐摩耗性に優れた高級材料の使用、耐摩耗性被
覆の施工、摩耗分を考慮して余肉を持たせた設計、摩耗
による交換を前提とした取り替え易い構造の採用などが
行われている。他に摩耗を生じにくいようにガス流速を
低下させる運用も考えられるが、配管径が大きくなっ
て、そこからの熱損失が増大するため、ガスタービン１
１の効率が低下して好ましくない。
しては、耐摩耗性に優れた高級材料の使用、耐摩耗性被
覆の施工、摩耗分を考慮して余肉を持たせた設計、摩耗
による交換を前提とした取り替え易い構造の採用などが
行われている。他に摩耗を生じにくいようにガス流速を
低下させる運用も考えられるが、配管径が大きくなっ
て、そこからの熱損失が増大するため、ガスタービン１
１の効率が低下して好ましくない。
【０００８】機器の摩耗分を余肉とし、余肉部分が摩耗
すると機器の交換をすることを前提とした運用を行う場
合には、摩耗量の監視を行い、摩耗量が許容限度に達し
たときに交換することになるが、プラントが連続的に運
転されている状態でこれらの機器の摩耗量を監視するこ
とは容易でなく、定期点検等の際に機器の肉厚測定や内
面検査などを実施するのが一般的である。
すると機器の交換をすることを前提とした運用を行う場
合には、摩耗量の監視を行い、摩耗量が許容限度に達し
たときに交換することになるが、プラントが連続的に運
転されている状態でこれらの機器の摩耗量を監視するこ
とは容易でなく、定期点検等の際に機器の肉厚測定や内
面検査などを実施するのが一般的である。
【０００９】上述のような機器の摩耗を考慮した材料選
定や設計を行い、適切な部品交換・補修等を実施する上
では、投入する石炭の種類（組成）や石灰石の量などが
変動することを見込んで、石灰石の量、性状、石炭の組
成などの入力に対してフライアッシュによって損傷を受
けるプラント構成材料やその被覆物が予めどの程度の速
度で摩耗するかを予測することが重要となる。
定や設計を行い、適切な部品交換・補修等を実施する上
では、投入する石炭の種類（組成）や石灰石の量などが
変動することを見込んで、石灰石の量、性状、石炭の組
成などの入力に対してフライアッシュによって損傷を受
けるプラント構成材料やその被覆物が予めどの程度の速
度で摩耗するかを予測することが重要となる。
【００１０】この種の分野における従来技術として文
献”Fireside Corrosion and Fly AshErosion in Boile
rs, EPRI (Electric Power Research Institute), CS-5
071,(Feb. 1987)”では下記に述べるような微粉炭焚ボ
イラを対象とした摩耗予測方法がいくつか紹介されてい
る。
献”Fireside Corrosion and Fly AshErosion in Boile
rs, EPRI (Electric Power Research Institute), CS-5
071,(Feb. 1987)”では下記に述べるような微粉炭焚ボ
イラを対象とした摩耗予測方法がいくつか紹介されてい
る。
【００１１】その一つは、石炭の摩耗性を表す指標("er
osive index")を使うというもので、指標Ｉを Ｉ＝（フライアッシュによる摩耗）／（同重量の１００
μｍ径石英粒子による摩耗） として４００℃における軟鋼の摩耗速度が以下の式で表
せるものとしている。 Ｗｅ＝９．５×１０-10×Ｉ×Ｗｍ×Ｕ2.5 ここで Ｗｅ：金属の摩耗量（ｋｇ） Ｗｍ：衝突粒子の量（ｋｇ） Ｕ ：粒子の速度（ｍ／ｓ）
osive index")を使うというもので、指標Ｉを Ｉ＝（フライアッシュによる摩耗）／（同重量の１００
μｍ径石英粒子による摩耗） として４００℃における軟鋼の摩耗速度が以下の式で表
せるものとしている。 Ｗｅ＝９．５×１０-10×Ｉ×Ｗｍ×Ｕ2.5 ここで Ｗｅ：金属の摩耗量（ｋｇ） Ｗｍ：衝突粒子の量（ｋｇ） Ｕ ：粒子の速度（ｍ／ｓ）
【００１２】上記文献はフライアッシュの摩耗性を表す
指標Ｉａが石炭灰中に含まれる高硬度の石英の量Ｑｅｓ
ｔと関連づけられ、石英量０％の場合をＩａ＝１．０、
石英量４０％の場合をＩａ＝２．６として、両者の間に
直線関係が成り立つという例を紹介しており、これを式
で表すと次のようになる。 Ｉａ＝１．０＋０．０４×Ｑｅｓｔ（％） （０≦Ｑｅ
ｓｔ（％）≦４０）
指標Ｉａが石炭灰中に含まれる高硬度の石英の量Ｑｅｓ
ｔと関連づけられ、石英量０％の場合をＩａ＝１．０、
石英量４０％の場合をＩａ＝２．６として、両者の間に
直線関係が成り立つという例を紹介しており、これを式
で表すと次のようになる。 Ｉａ＝１．０＋０．０４×Ｑｅｓｔ（％） （０≦Ｑｅ
ｓｔ（％）≦４０）
【００１３】もう一つ別の方法として、石炭の摩耗性因
子ＣＥＦ（Coal Erosiveness Factor）に基づいた下記
の摩耗予測式も提案されている。 ＣＥＦ＝８．２５／ＨＶＶ×（灰量（％））×ａｉ（摩
耗性粒子（％）） ここで数値「８．２５」は単位熱量に関する定数であ
り、ＨＶＶは燃料の熱量であり、ａｉは次式で表される
摩耗指数である。 ａｉ＝ａ１（石英量（％））＋ａ２（ＳｉＯ2（％））
＋ａ３（Ａｌ2Ｏ3（％））＋ａ４（Ｆｅ2Ｏ3（％））
子ＣＥＦ（Coal Erosiveness Factor）に基づいた下記
の摩耗予測式も提案されている。 ＣＥＦ＝８．２５／ＨＶＶ×（灰量（％））×ａｉ（摩
耗性粒子（％）） ここで数値「８．２５」は単位熱量に関する定数であ
り、ＨＶＶは燃料の熱量であり、ａｉは次式で表される
摩耗指数である。 ａｉ＝ａ１（石英量（％））＋ａ２（ＳｉＯ2（％））
＋ａ３（Ａｌ2Ｏ3（％））＋ａ４（Ｆｅ2Ｏ3（％））
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】前記文献には微粉炭焚
ボイラを対象とした機器の構成材料の摩耗量予測方法が
開示されているが、この予測方法を直接ＰＦＢＣに適用
することはできない。ＰＦＢＣでは脱硫剤として火炉内
に石灰石を投入することから、フライアッシュの組成も
従来のボイラにおける燃焼灰の場合とは異なり、未反応
の石灰石や石膏などのカルシウム化合物の粒子の割合が
多くなっている。このためＰＦＢＣでのフライアッシュ
による機器構成材料の摩耗量を予測するためには、Ｓｉ
Ｏ2やＡｌ2Ｏ3に加え、カルシウム化合物粒子が機器の
摩耗に与える影響を明らかにする必要がある。しかし、
今までカルシウム化合物粒子をも含めた粒子による機器
の摩耗量の予測方法について検討はされていなかった。
本発明の課題は、流動層燃焼ボイラにおいて、火炉から
のフライアッシュによる摩耗損傷を受ける部位の摩耗量
を予測する方法を提供することにある。
ボイラを対象とした機器の構成材料の摩耗量予測方法が
開示されているが、この予測方法を直接ＰＦＢＣに適用
することはできない。ＰＦＢＣでは脱硫剤として火炉内
に石灰石を投入することから、フライアッシュの組成も
従来のボイラにおける燃焼灰の場合とは異なり、未反応
の石灰石や石膏などのカルシウム化合物の粒子の割合が
多くなっている。このためＰＦＢＣでのフライアッシュ
による機器構成材料の摩耗量を予測するためには、Ｓｉ
Ｏ2やＡｌ2Ｏ3に加え、カルシウム化合物粒子が機器の
摩耗に与える影響を明らかにする必要がある。しかし、
今までカルシウム化合物粒子をも含めた粒子による機器
の摩耗量の予測方法について検討はされていなかった。
本発明の課題は、流動層燃焼ボイラにおいて、火炉から
のフライアッシュによる摩耗損傷を受ける部位の摩耗量
を予測する方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、次
の構成によって解決される。すなわち、石炭と脱硫剤で
あるカルシウム化合物を混合してＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を
含む流動媒体からなる流動層中で燃焼させて蒸気を発生
させる蒸気発生器を備えた流動層燃焼ボイラにおいて、
飛散灰組成中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合
物（ＣａＯ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）の量から被摩耗材
の摩耗量を算出することを特徴とする流動層燃焼ボイラ
用機器の構成材料の摩耗量予測方法である。
の構成によって解決される。すなわち、石炭と脱硫剤で
あるカルシウム化合物を混合してＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を
含む流動媒体からなる流動層中で燃焼させて蒸気を発生
させる蒸気発生器を備えた流動層燃焼ボイラにおいて、
飛散灰組成中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合
物（ＣａＯ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）の量から被摩耗材
の摩耗量を算出することを特徴とする流動層燃焼ボイラ
用機器の構成材料の摩耗量予測方法である。
【００１６】上記摩耗量予測方法は、例えば、飛散灰組
成中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物の重量
％をそれぞれ［ＳｉＯ2］F、［Ａｌ2Ｏ3］F及び［Ｃ
ａ．ｃｏｍｐ．］Fとして表すとき、衝突する摩耗性粒
子の重量当たり、被摩耗材が単位時間に摩耗する深さを
表す量Ｗをｆ１〜ｆ４を係数とする（１）式 Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］F＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］F ＋ｆ３［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］F＋ｆ４ （１） によって算出する。
成中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物の重量
％をそれぞれ［ＳｉＯ2］F、［Ａｌ2Ｏ3］F及び［Ｃ
ａ．ｃｏｍｐ．］Fとして表すとき、衝突する摩耗性粒
子の重量当たり、被摩耗材が単位時間に摩耗する深さを
表す量Ｗをｆ１〜ｆ４を係数とする（１）式 Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］F＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］F ＋ｆ３［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］F＋ｆ４ （１） によって算出する。
【００１７】このとき、全ての摩耗量実測値が予測値以
下になるように前記（１）式における係数ｆ１〜ｆ４を
設定することで、ボイラプラントの設計段階で、機器の
構成材料の摩耗分を余肉として算入し、また材料選定を
行うことができる。
下になるように前記（１）式における係数ｆ１〜ｆ４を
設定することで、ボイラプラントの設計段階で、機器の
構成材料の摩耗分を余肉として算入し、また材料選定を
行うことができる。
【００１８】また、本発明の上記課題は、次の構成によ
って解決される。すなわち、石炭と脱硫剤であるカルシ
ウム化合物（ＣａＯ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）を混合し
てＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を含む流動媒体からなる流動層中
で燃焼させて蒸気を発生させる蒸気発生器を備えた流動
層燃焼ボイラにおいて、石炭中の硫黄量と前記石炭の灰
化物中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、カルシウム化合物量と火
炉内へ投入する石灰石量から摩耗量を予測する流動層燃
焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法である。
って解決される。すなわち、石炭と脱硫剤であるカルシ
ウム化合物（ＣａＯ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）を混合し
てＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を含む流動媒体からなる流動層中
で燃焼させて蒸気を発生させる蒸気発生器を備えた流動
層燃焼ボイラにおいて、石炭中の硫黄量と前記石炭の灰
化物中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、カルシウム化合物量と火
炉内へ投入する石灰石量から摩耗量を予測する流動層燃
焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法である。
【００１９】上記摩耗量予測方法は、例えば、石炭灰化
物中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物（Ｃａ
Ｏ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）量（重量％）をそれぞれ
［ＳｉＯ2］C、［Ａｌ2Ｏ3］C、及び［Ｃａ．ｃｏｍ
ｐ．］Cとし、石炭中の硫黄（Ｓ）量と投入する石灰石
量との比をＣａ／Ｓとして表すとき、衝突する摩耗性粒
子の重量当たり、被摩耗材が単位時間に摩耗する深さを
表す量ＷをＡ及びｆ１〜ｆ７を係数とする下記の（２）
式 Ｗ＝Ａ×（ｆ１［ＳｉＯ2］C＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］C） ＋ｆ３×（ｆ５［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］C＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７） ＋ｆ４ （２） により算出することができる。
物中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物（Ｃａ
Ｏ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）量（重量％）をそれぞれ
［ＳｉＯ2］C、［Ａｌ2Ｏ3］C、及び［Ｃａ．ｃｏｍ
ｐ．］Cとし、石炭中の硫黄（Ｓ）量と投入する石灰石
量との比をＣａ／Ｓとして表すとき、衝突する摩耗性粒
子の重量当たり、被摩耗材が単位時間に摩耗する深さを
表す量ＷをＡ及びｆ１〜ｆ７を係数とする下記の（２）
式 Ｗ＝Ａ×（ｆ１［ＳｉＯ2］C＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］C） ＋ｆ３×（ｆ５［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］C＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７） ＋ｆ４ （２） により算出することができる。
【００２０】このとき、全ての摩耗量実測値が予測値以
下になるように前記（２）式における係数ｆ１〜ｆ７を
設定することで、ボイラプラントの設計段階で機器の構
成材料の摩耗分を余肉として算入し、また材料選定を行
うことができる。
下になるように前記（２）式における係数ｆ１〜ｆ７を
設定することで、ボイラプラントの設計段階で機器の構
成材料の摩耗分を余肉として算入し、また材料選定を行
うことができる。
【００２１】また、本発明は複数種類の石炭を種類毎に
それぞれ別個に貯蔵する複数のバンカと該バンカからの
供給量を調整する供給量調整機と石炭と脱硫剤であるカ
ルシウム化合物を混合して流動媒体からなる流動層中で
燃焼させて蒸気を発生させる蒸気発生器を備えた流動層
燃焼ボイラにおいて、流動層燃焼ボイラ用機器の構成材
料の摩耗量を前記２種類の摩耗量予測方法に基づいて予
測し、供給量調整機により各バンカに貯蔵された種類の
異なる石炭の供給量を調整することで石炭の配合比率を
調整して蒸気発生器に供給する流動層燃焼ボイラを含
む。本発明は加圧流動層燃焼ボイラなどの流動層ボイラ
に適用できる。
それぞれ別個に貯蔵する複数のバンカと該バンカからの
供給量を調整する供給量調整機と石炭と脱硫剤であるカ
ルシウム化合物を混合して流動媒体からなる流動層中で
燃焼させて蒸気を発生させる蒸気発生器を備えた流動層
燃焼ボイラにおいて、流動層燃焼ボイラ用機器の構成材
料の摩耗量を前記２種類の摩耗量予測方法に基づいて予
測し、供給量調整機により各バンカに貯蔵された種類の
異なる石炭の供給量を調整することで石炭の配合比率を
調整して蒸気発生器に供給する流動層燃焼ボイラを含
む。本発明は加圧流動層燃焼ボイラなどの流動層ボイラ
に適用できる。
【００２２】
【作用】 （ａ）フライアッシュ組成と機器の摩耗量の関係 ＰＦＢＣボイラ火炉出口から捕集されたフライアッシュ
の主成分は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3及びカルシ
ウム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）である。
これらの化合物が摩耗損傷を受ける機器の構成材料に与
える摩耗性を明らかにするため、本発明者らは各種フラ
イアッシュを用いて機器構成材料の摩耗実験を行い、灰
組成と摩耗量の関係を調べ、図３に示すような結果を得
ている。各化合物の量は、灰の元素分析の結果得られた
Ｓｉ、Ａｌなどの量を酸化物換算したもので、［ＳｉＯ
2］、［Ａｌ2Ｏ3］、［Ｆｅ2Ｏ3］及び［Ｃａ．Ｃｏｍ
ｐ．］は、それぞれＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、及
びカルシウム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）
の各成分の重量％を表す。
の主成分は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3及びカルシ
ウム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）である。
これらの化合物が摩耗損傷を受ける機器の構成材料に与
える摩耗性を明らかにするため、本発明者らは各種フラ
イアッシュを用いて機器構成材料の摩耗実験を行い、灰
組成と摩耗量の関係を調べ、図３に示すような結果を得
ている。各化合物の量は、灰の元素分析の結果得られた
Ｓｉ、Ａｌなどの量を酸化物換算したもので、［ＳｉＯ
2］、［Ａｌ2Ｏ3］、［Ｆｅ2Ｏ3］及び［Ｃａ．Ｃｏｍ
ｐ．］は、それぞれＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、及
びカルシウム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）
の各成分の重量％を表す。
【００２３】図３によると機器の構成材料の摩耗量と
［ＳｉＯ2］、［Ａｌ2Ｏ3］には正の相関性が、また機
器の構成材料の摩耗量と［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］には負の
相関性があることが明らかであり、従って摩耗量をＷ、
ｆ１〜ｆ４を係数とすると、Ｗは前記（３）式で表すこ
とができる。 Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］ ＋ｆ３［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］＋ｆ４ （３）
［ＳｉＯ2］、［Ａｌ2Ｏ3］には正の相関性が、また機
器の構成材料の摩耗量と［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］には負の
相関性があることが明らかであり、従って摩耗量をＷ、
ｆ１〜ｆ４を係数とすると、Ｗは前記（３）式で表すこ
とができる。 Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］ ＋ｆ３［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］＋ｆ４ （３）
【００２４】ここで、異なる組成のフライアッシュにつ
いて、各係数をいろいろに変えてＷを求め、実験的に測
定された機器の摩耗量との関係を調べたところ、 ｆ１＝０．１ ｆ２＝０．１ ｆ３＝−０．１ ｆ４＝４．０ として算出される機器の摩耗量と、実験的に測定された
機器の摩耗量の関係は図４のようになり、高い相関性が
得られた（相関係数Ｒ＝０．９３）
いて、各係数をいろいろに変えてＷを求め、実験的に測
定された機器の摩耗量との関係を調べたところ、 ｆ１＝０．１ ｆ２＝０．１ ｆ３＝−０．１ ｆ４＝４．０ として算出される機器の摩耗量と、実験的に測定された
機器の摩耗量の関係は図４のようになり、高い相関性が
得られた（相関係数Ｒ＝０．９３）
【００２５】すなわち、フライアッシュ組成から予測さ
れる摩耗量と実験的に測定された摩耗量はよく一致す
る。実際の予測にあたっては安全を見込んで全ての実測
値が予測値以下となることが望ましいので、以下に示す
実施例では各係数の適切な範囲を定めた。
れる摩耗量と実験的に測定された摩耗量はよく一致す
る。実際の予測にあたっては安全を見込んで全ての実測
値が予測値以下となることが望ましいので、以下に示す
実施例では各係数の適切な範囲を定めた。
【００２６】（ｂ）フライアッシュ組成と灰化物組成の
関係 フライアッシュ中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びカルシウ
ム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）の各成分の
重量％を［ＳｉＯ2］F、［Ａｌ2Ｏ3］F及び［Ｃａ．Ｃ
ｏｍｐ．］Fで表し、石炭灰化物中の各成分の重量％を
［ＳｉＯ2］C、［Ａｌ2Ｏ3］C及び［Ｃａ．Ｃｏｍ
ｐ．］Cで表すことにすると、これらの間に一定の関係
が成り立つ。
関係 フライアッシュ中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びカルシウ
ム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）の各成分の
重量％を［ＳｉＯ2］F、［Ａｌ2Ｏ3］F及び［Ｃａ．Ｃ
ｏｍｐ．］Fで表し、石炭灰化物中の各成分の重量％を
［ＳｉＯ2］C、［Ａｌ2Ｏ3］C及び［Ｃａ．Ｃｏｍ
ｐ．］Cで表すことにすると、これらの間に一定の関係
が成り立つ。
【００２７】図５はＡ炭、Ｂ炭及びＣ炭の３種類の石炭
を８００℃の大気中で灰化処理した灰化物中のＳｉＯ2
重量％とＡｌ2Ｏ3重量％の和（［ＳｉＯ2］C＋［Ａｌ2
Ｏ3］C）と火炉出口におけるフライアッシュ中のＳｉＯ
2重量％とＡｌ2Ｏ3重量％の和（［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2
Ｏ3］F）との関係を示す。両者の間にはほぼ直線関係が
成り立ち、（４）式のように表すことができる。ここで
Ａは係数である。 ［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2Ｏ3］F＝Ａ×（［ＳｉＯ2］C＋［Ａｌ2Ｏ3］C）（４）
を８００℃の大気中で灰化処理した灰化物中のＳｉＯ2
重量％とＡｌ2Ｏ3重量％の和（［ＳｉＯ2］C＋［Ａｌ2
Ｏ3］C）と火炉出口におけるフライアッシュ中のＳｉＯ
2重量％とＡｌ2Ｏ3重量％の和（［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2
Ｏ3］F）との関係を示す。両者の間にはほぼ直線関係が
成り立ち、（４）式のように表すことができる。ここで
Ａは係数である。 ［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2Ｏ3］F＝Ａ×（［ＳｉＯ2］C＋［Ａｌ2Ｏ3］C）（４）
【００２８】（ｃ）灰化物組成、石灰石量及び石炭中硫
黄（Ｓ）からの機器の摩耗量予測 石炭には硫黄（Ｓ）分が含まれ、燃焼時に硫黄酸化物を
生じるが、ＰＦＢＣではこれを除去するため、脱硫剤と
して石灰石（生石灰も一部含まれる）を混合している。
投入する石灰石量と石炭中のＳ分の比はＣａ／Ｓで表さ
れ、その値は脱硫率の設定によって投入石灰石量を増減
するのに伴い変動する。
黄（Ｓ）からの機器の摩耗量予測 石炭には硫黄（Ｓ）分が含まれ、燃焼時に硫黄酸化物を
生じるが、ＰＦＢＣではこれを除去するため、脱硫剤と
して石灰石（生石灰も一部含まれる）を混合している。
投入する石灰石量と石炭中のＳ分の比はＣａ／Ｓで表さ
れ、その値は脱硫率の設定によって投入石灰石量を増減
するのに伴い変動する。
【００２９】図６はＡ炭、Ｂ炭及びＣ炭の３種を燃焼さ
せたときのＣａ／Ｓと、火炉出口におけるフライアッシ
ュ中のＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3の重量％の和［ＳｉＯ2］F
＋［Ａｌ2Ｏ3］F及びカルシウム化合物の重量％［Ｃ
ａ．Ｃｏｍｐ．］Fとの関係を示す。実際の運転におい
て、Ｃａ／Ｓ値はほぼ１から１０以内であり、この範囲
において［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2Ｏ3］Fはほとんど変動
しない。これに比べると［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］Fの変動
幅はやや大きく、Ｃａ／Ｓ＝０のときのカルシウム化合
物の量を［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.0、Ｃａ／Ｓ＝ｎのと
きのカルシウム化合物の量を［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.n
とすると（５）式が成り立つ。 ［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.n＝［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.0＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ （１≦ｆ６） （５）
せたときのＣａ／Ｓと、火炉出口におけるフライアッシ
ュ中のＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3の重量％の和［ＳｉＯ2］F
＋［Ａｌ2Ｏ3］F及びカルシウム化合物の重量％［Ｃ
ａ．Ｃｏｍｐ．］Fとの関係を示す。実際の運転におい
て、Ｃａ／Ｓ値はほぼ１から１０以内であり、この範囲
において［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2Ｏ3］Fはほとんど変動
しない。これに比べると［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］Fの変動
幅はやや大きく、Ｃａ／Ｓ＝０のときのカルシウム化合
物の量を［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.0、Ｃａ／Ｓ＝ｎのと
きのカルシウム化合物の量を［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.n
とすると（５）式が成り立つ。 ［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.n＝［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.0＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ （１≦ｆ６） （５）
【００３０】また、［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.0と［Ｃ
ａ．Ｃｏｍｐ．］Cとの間には、次の（６）式 ［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.0＝［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C＋ｆ７ （０≦ｆ７） （６） の関係が成立するので、（５）式及び（６）式から次の
（７）式が導出される。 ［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.n＝ｆ５［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C ＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７ （７）
ａ．Ｃｏｍｐ．］Cとの間には、次の（６）式 ［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.0＝［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C＋ｆ７ （０≦ｆ７） （６） の関係が成立するので、（５）式及び（６）式から次の
（７）式が導出される。 ［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F.n＝ｆ５［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C ＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７ （７）
【００３１】ここで（７）式における［Ｃａ．Ｃｏｍ
ｐ．］F.nを［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］Fとして取り扱い、
（３）を改めて（１）式として表す。 Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］F＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］F ＋ｆ３［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F＋ｆ４ （１） （５）式と（１）式から最終的に次式（２）が導かれ
る。 Ｗ＝Ａ×（ｆ１［ＳｉＯ2］C＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］C ＋ｆ３×（ｆ５［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７）＋ｆ４ （２） ここで、Ａ、ｆ１〜ｆ７は係数である。
ｐ．］F.nを［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］Fとして取り扱い、
（３）を改めて（１）式として表す。 Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］F＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］F ＋ｆ３［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F＋ｆ４ （１） （５）式と（１）式から最終的に次式（２）が導かれ
る。 Ｗ＝Ａ×（ｆ１［ＳｉＯ2］C＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］C ＋ｆ３×（ｆ５［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７）＋ｆ４ （２） ここで、Ａ、ｆ１〜ｆ７は係数である。
【００３２】以上のことから実験的に求めた係数Ａ及び
ｆ１〜ｆ７を使うことにより、石炭灰化物組成中のＳｉ
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物（ＣａＯ、ＣａＳ
Ｏ4、ＣａＣＯ3）量（重量％）、石炭中の硫黄（Ｓ）量
と投入する石灰石量との比Ｃａ／Ｓから摩耗量Ｗ（μｍ
／ｋｇｈ）を予測することができる。
ｆ１〜ｆ７を使うことにより、石炭灰化物組成中のＳｉ
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物（ＣａＯ、ＣａＳ
Ｏ4、ＣａＣＯ3）量（重量％）、石炭中の硫黄（Ｓ）量
と投入する石灰石量との比Ｃａ／Ｓから摩耗量Ｗ（μｍ
／ｋｇｈ）を予測することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。 実施例１ 図１には本発明になる機器の構成材料の摩耗量の予測方
法を用いて、フライアッシュ中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及
びカルシウム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）
の量から機器の構成材料の摩耗量を予測する流れを示
す。
する。 実施例１ 図１には本発明になる機器の構成材料の摩耗量の予測方
法を用いて、フライアッシュ中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及
びカルシウム化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ3、ＣａＳＯ4）
の量から機器の構成材料の摩耗量を予測する流れを示
す。
【００３４】具体的には、フライアッシュ中の各成分の
量（％）を［ＳｉＯ2］F、［Ａｌ2Ｏ3］F、［Ｃａ．Ｃ
ｏｍｐ．］Fで表すとき、摩耗量Ｗ（μｍ／ｋｇｈ）を Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］F＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］F ＋ｆ３［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F＋ｆ４ （１） によって予測する。
量（％）を［ＳｉＯ2］F、［Ａｌ2Ｏ3］F、［Ｃａ．Ｃ
ｏｍｐ．］Fで表すとき、摩耗量Ｗ（μｍ／ｋｇｈ）を Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］F＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］F ＋ｆ３［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F＋ｆ４ （１） によって予測する。
【００３５】実測される摩耗量が予測値以下となる係数
ｆ１〜ｆ４は、ある程度の幅を持ったものとなるが、予
測値が実測値に近くなるように係数の範囲を絞り込む
と、 ｆ１：０．１５≦ｆ１≦０．２１ ｆ２：ｆ２＝ｆ１ ｆ３：ｆ３＝−０．８ｆ１ ｆ４：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき、 ｆ４＝４．５−４０（ｆ１−０．１５） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき、 ｆ４＝４．１ の範囲で実測値と予測値の相関性が高くなる。
ｆ１〜ｆ４は、ある程度の幅を持ったものとなるが、予
測値が実測値に近くなるように係数の範囲を絞り込む
と、 ｆ１：０．１５≦ｆ１≦０．２１ ｆ２：ｆ２＝ｆ１ ｆ３：ｆ３＝−０．８ｆ１ ｆ４：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき、 ｆ４＝４．５−４０（ｆ１−０．１５） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき、 ｆ４＝４．１ の範囲で実測値と予測値の相関性が高くなる。
【００３６】上記の範囲内でｆ１＝０．１６と定めると
ｆ２＝０．１６、ｆ３＝−０．１２８、ｆ４＝４．１と
決まり、実測値と予測値の関係は図７のようになる。全
ての実測値は予測値以下になり、かつ予測値は最大で実
測値の１．７倍までの範囲に入っている。
ｆ２＝０．１６、ｆ３＝−０．１２８、ｆ４＝４．１と
決まり、実測値と予測値の関係は図７のようになる。全
ての実測値は予測値以下になり、かつ予測値は最大で実
測値の１．７倍までの範囲に入っている。
【００３７】実施例２ 図８は本発明になる機器の構成材料の摩耗量の予測方法
を用いて、投入する石灰石量、石炭中の硫黄（Ｓ）量及
び石炭の灰化物組成から摩耗量を予測する流れを示すも
のである。
を用いて、投入する石灰石量、石炭中の硫黄（Ｓ）量及
び石炭の灰化物組成から摩耗量を予測する流れを示すも
のである。
【００３８】計測量は使用する石炭を分析して得られる
Ｓ量、前記石炭の灰化物を分析して得られるＳｉＯ
2量、Ａｌ2Ｏ3量及びカルシウム化合物量並びに火炉へ
投入する石灰石量である。
Ｓ量、前記石炭の灰化物を分析して得られるＳｉＯ
2量、Ａｌ2Ｏ3量及びカルシウム化合物量並びに火炉へ
投入する石灰石量である。
【００３９】石灰石量とＳ量との比をＣａ／Ｓとし、Ｃ
ａ／Ｓ値と灰化物中のカルシウム化合物量からフライア
ッシュ中のカルシウム化合物量を算出し、灰化物中のＳ
ｉＯ2量及びＡｌ2Ｏ3量及びカルシウム化合物量から機
器の構成材料の摩耗量を予測する。
ａ／Ｓ値と灰化物中のカルシウム化合物量からフライア
ッシュ中のカルシウム化合物量を算出し、灰化物中のＳ
ｉＯ2量及びＡｌ2Ｏ3量及びカルシウム化合物量から機
器の構成材料の摩耗量を予測する。
【００４０】本実施例では、ボイラからの出力として得
られるフライアッシュ組成から予測するのではなく、ボ
イラへの入力である石灰石量、石炭中の硫黄（Ｓ）量及
び石炭の灰化物組成から直接摩耗量を予測することがで
きるので、プラントの計画段階で摩耗分を余肉として設
計したり、材料選定を実施する上で利点がある。
られるフライアッシュ組成から予測するのではなく、ボ
イラへの入力である石灰石量、石炭中の硫黄（Ｓ）量及
び石炭の灰化物組成から直接摩耗量を予測することがで
きるので、プラントの計画段階で摩耗分を余肉として設
計したり、材料選定を実施する上で利点がある。
【００４１】図８に示した投入する石灰量、石炭中のＳ
量及び石炭の灰化物組成から機器の構成材料の摩耗量を
予測する流れに従い、前述の（２）式における係数Ａ及
びｆ１〜ｆ７を定め、摩耗量Ｗ（μｍ／ｋｇｈ）を算出
する。 Ｗ＝Ａ×（ｆ１［ＳｉＯ2］C＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］C) ＋ｆ３×（ｆ５［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７）＋ｆ４ （２）
量及び石炭の灰化物組成から機器の構成材料の摩耗量を
予測する流れに従い、前述の（２）式における係数Ａ及
びｆ１〜ｆ７を定め、摩耗量Ｗ（μｍ／ｋｇｈ）を算出
する。 Ｗ＝Ａ×（ｆ１［ＳｉＯ2］C＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］C) ＋ｆ３×（ｆ５［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］C＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７）＋ｆ４ （２）
【００４２】第１表は異なる種類の石炭について、本実
施例になる摩耗予測方法を用いて投入する石灰石量、石
炭中のＳ量及び石炭の灰化物組成から摩耗量を予測した
結果をまとめたものであり、（２）式の係数Ａ及びｆ１
〜ｆ７としてそれぞれ、Ａ＝０．８、ｆ１＝０．１、ｆ
２＝０．１、ｆ３＝−０．１、ｆ４＝４、ｆ５＝０．
８、ｆ６＝１．３、ｆ７＝１０を用いた。
施例になる摩耗予測方法を用いて投入する石灰石量、石
炭中のＳ量及び石炭の灰化物組成から摩耗量を予測した
結果をまとめたものであり、（２）式の係数Ａ及びｆ１
〜ｆ７としてそれぞれ、Ａ＝０．８、ｆ１＝０．１、ｆ
２＝０．１、ｆ３＝−０．１、ｆ４＝４、ｆ５＝０．
８、ｆ６＝１．３、ｆ７＝１０を用いた。
【００４３】
【表１】
【００４４】図９は本実施例での予測値と実験値の対応
を示すものである。実際の予測にあたっては安全を見込
んで全ての実測値が予測値以下となることが望ましいの
で、各係数の適切な範囲は Ａ：Ａ＝０．８ ｆ１：０．１５≦ｆ１≦０．２１ ｆ２：ｆ２＝ｆ１ ｆ３：ｆ３＝−０．８ｆ１ ｆ４：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき ｆ４＝４．５−４０（ｆ１−０．１５） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき ｆ４＝４．１ ｆ５：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき ｆ５＝０．９＋７（０．１６−ｆ１） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき ｆ５＝０．９−１．２（ｆ１−０．１６） ｆ６：ｆ６＝１．２ ｆ７：ｆ７＝８ と定められる。例えば、ｆ１＝０．１６としたとき、ｆ
２＝０．１６、ｆ３＝−０．１２８、ｆ４＝４．１、ｆ
５＝０．９、ｆ６＝１．２、ｆ７＝８と決まり、実測値
と予測値の関係は図１０のようになる。全ての実測値は
予測値以下になり、かつ予備値は最大で実測値の１．７
倍までの範囲に入っている。
を示すものである。実際の予測にあたっては安全を見込
んで全ての実測値が予測値以下となることが望ましいの
で、各係数の適切な範囲は Ａ：Ａ＝０．８ ｆ１：０．１５≦ｆ１≦０．２１ ｆ２：ｆ２＝ｆ１ ｆ３：ｆ３＝−０．８ｆ１ ｆ４：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき ｆ４＝４．５−４０（ｆ１−０．１５） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき ｆ４＝４．１ ｆ５：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき ｆ５＝０．９＋７（０．１６−ｆ１） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき ｆ５＝０．９−１．２（ｆ１−０．１６） ｆ６：ｆ６＝１．２ ｆ７：ｆ７＝８ と定められる。例えば、ｆ１＝０．１６としたとき、ｆ
２＝０．１６、ｆ３＝−０．１２８、ｆ４＝４．１、ｆ
５＝０．９、ｆ６＝１．２、ｆ７＝８と決まり、実測値
と予測値の関係は図１０のようになる。全ての実測値は
予測値以下になり、かつ予備値は最大で実測値の１．７
倍までの範囲に入っている。
【００４５】図１１は本発明になる摩耗量の予測方法を
用いて投入する石炭の灰化物組成から摩耗量を予測し、
供給する２種類以上の石炭の配合比率を変えることがで
きることを特徴とするＰＦＢＣ発電プラントの一部を模
式的に表した例である。図示するように図２に示すプラ
ントと同一装置は同一番号を付して、その説明は省略す
るが、２個以上設けられた石炭供給用のバンカ７にはそ
れぞれに炭種の異なる石炭が貯蔵され、機器の構成材料
の摩耗量が許容摩耗量以下となるように配合比率を変え
て供給することができるようになっている。
用いて投入する石炭の灰化物組成から摩耗量を予測し、
供給する２種類以上の石炭の配合比率を変えることがで
きることを特徴とするＰＦＢＣ発電プラントの一部を模
式的に表した例である。図示するように図２に示すプラ
ントと同一装置は同一番号を付して、その説明は省略す
るが、２個以上設けられた石炭供給用のバンカ７にはそ
れぞれに炭種の異なる石炭が貯蔵され、機器の構成材料
の摩耗量が許容摩耗量以下となるように配合比率を変え
て供給することができるようになっている。
【００４６】図１２はＢ及びＣの２種類の石炭の配合比
率を変えて供給したとき、灰化物組成及び一定の投入石
灰石に対するＣａ／Ｓとそれらから実施例２における
（２）式の係数をｆ１＝０．１６としたときに算出され
る摩耗量の予測値の変化を表したものである。
率を変えて供給したとき、灰化物組成及び一定の投入石
灰石に対するＣａ／Ｓとそれらから実施例２における
（２）式の係数をｆ１＝０．１６としたときに算出され
る摩耗量の予測値の変化を表したものである。
【００４７】図１２によれば、許容摩耗量が５（μｍ／
ｋｇｈ）以下であるとき、配合比率としてＢ炭を１７．
８％以下、Ｃ炭を８２．２％以上とすればよく、単独で
は摩耗性が高い石炭でも摩耗性が低い石炭との混合によ
り、使用可能となる。
ｋｇｈ）以下であるとき、配合比率としてＢ炭を１７．
８％以下、Ｃ炭を８２．２％以上とすればよく、単独で
は摩耗性が高い石炭でも摩耗性が低い石炭との混合によ
り、使用可能となる。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、ＰＦＢＣにおける機器
の構成材料の摩耗量を使用する石炭の灰化物組成から求
められるＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物（Ｃ
ａＯ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）量を用いて予測すること
ができるので、設計時に機器の構成材料の材質や余肉を
適切なものとし、計画的な摩耗量の計測・点検を行い、
適切な時期に材料を補修・交換できるようになり、ＰＦ
ＢＣにおける摩耗損傷の予防保全並びに運用性向上に多
大の効果がある。
の構成材料の摩耗量を使用する石炭の灰化物組成から求
められるＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物（Ｃ
ａＯ、ＣａＳＯ4、ＣａＣＯ3）量を用いて予測すること
ができるので、設計時に機器の構成材料の材質や余肉を
適切なものとし、計画的な摩耗量の計測・点検を行い、
適切な時期に材料を補修・交換できるようになり、ＰＦ
ＢＣにおける摩耗損傷の予防保全並びに運用性向上に多
大の効果がある。
【図１】 本発明になるＰＦＢＣにおける機器の構成材
料の摩耗量を予測する流れを示す図である。
料の摩耗量を予測する流れを示す図である。
【図２】 本発明が適用されるＰＦＢＣ（加圧流動量燃
焼ボイラ）発電プラントの一部を模式的に示した図であ
る。
焼ボイラ）発電プラントの一部を模式的に示した図であ
る。
【図３】 組成の異なる各種フライアッシュを用いて行
った摩耗実験において測定された摩耗量とフライアッシ
ュ成分との相関関係を比較した図である。
った摩耗実験において測定された摩耗量とフライアッシ
ュ成分との相関関係を比較した図である。
【図４】 機器の摩耗量Ｗ（μｍ／ｋｇｈ）をフライア
ッシュ中の灰成分（［ＳｉＯ2］F，［Ａｌ2Ｏ3］F及び
［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F）を用い、予測式によって算出
した予測値と実験的に測定された摩耗量の関係を示す図
である。
ッシュ中の灰成分（［ＳｉＯ2］F，［Ａｌ2Ｏ3］F及び
［Ｃａ．Ｃｏｍｐ．］F）を用い、予測式によって算出
した予測値と実験的に測定された摩耗量の関係を示す図
である。
【図５】 Ａ炭、Ｂ炭及びＣ炭の３種類の石炭を燃焼さ
せた灰化物中のＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3量の和（［Ｓｉ
Ｏ2］C＋［Ａｌ2Ｏ3］C）と火炉出口におけるフライア
ッシュ中のＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3量の和（［ＳｉＯ2］F
＋［Ａｌ2Ｏ3］F）との関係を示す図である。
せた灰化物中のＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3量の和（［Ｓｉ
Ｏ2］C＋［Ａｌ2Ｏ3］C）と火炉出口におけるフライア
ッシュ中のＳｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3量の和（［ＳｉＯ2］F
＋［Ａｌ2Ｏ3］F）との関係を示す図である。
【図６】 Ａ炭、Ｂ炭及びＣ炭の３種類のフライアッシ
ュ中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物量
（［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2Ｏ3］F及び［Ｃａ．Ｃｏｍ
ｐ．］F）とＣａ／Ｓの関係を示す図である。
ュ中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合物量
（［ＳｉＯ2］F＋［Ａｌ2Ｏ3］F及び［Ｃａ．Ｃｏｍ
ｐ．］F）とＣａ／Ｓの関係を示す図である。
【図７】 本発明になるフライアッシュ組成から予測さ
れる摩耗量と実験的に測定された機器の摩耗量の関係を
示す図である。
れる摩耗量と実験的に測定された機器の摩耗量の関係を
示す図である。
【図８】 本発明になる摩耗量を予測する流れを示す図
である。
である。
【図９】 異なる種類の石炭について、本発明になる摩
耗量の予測式を用いて投入する石炭の灰化物組成から予
測した摩耗量と実験的に求められた摩耗量の相関図であ
る。
耗量の予測式を用いて投入する石炭の灰化物組成から予
測した摩耗量と実験的に求められた摩耗量の相関図であ
る。
【図１０】 本発明になる石炭灰化物組成から予測され
る摩耗量と実験的に測定された機器の摩耗量の関係を示
す図である。
る摩耗量と実験的に測定された機器の摩耗量の関係を示
す図である。
【図１１】 本発明になる摩耗量の予測方法を用いて投
入する石炭の灰化物組成から摩耗量を予測し、供給する
２種類以上の石炭の配合比率を変えることができること
を特徴とするＰＦＢＣ発電プラントの一部を模式的に示
した図である。
入する石炭の灰化物組成から摩耗量を予測し、供給する
２種類以上の石炭の配合比率を変えることができること
を特徴とするＰＦＢＣ発電プラントの一部を模式的に示
した図である。
【図１２】 本発明になる２種類の石炭の配合比率を変
えて供給したときの機器の摩耗量の予測値の変化を表す
図である。
えて供給したときの機器の摩耗量の予測値の変化を表す
図である。
１ 圧力容器 ２ 火炉 ３ 蒸気発生器（流動層燃焼ボイラ） ４ 流動層 ５ 層内伝熱管 ７ バンカ ９ 高温燃料ガス配管 １０ サイクロ
ン １１ ガスタービン １２ ＢＭ抜出
経路
ン １１ ガスタービン １２ ＢＭ抜出
経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 幾久 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 石炭と脱硫剤であるカルシウム化合物を
混合してＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を含む流動媒体からなる流
動層中で燃焼させて蒸気を発生させる蒸気発生器を備え
た流動層燃焼ボイラにおいて、 飛散灰組成中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びカルシウム化合
物の量から被摩耗材の摩耗量を算出することを特徴とす
る流動層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方
法。 - 【請求項２】 飛散灰組成中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及び
カルシウム化合物の重量％をそれぞれ［ＳｉＯ2］F、
［Ａｌ2Ｏ3］F及び［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］Fとして表すと
き、衝突する摩耗性粒子の重量当たり、被摩耗材が単位
時間に摩耗する深さを表す量Ｗをｆ１〜ｆ４を係数とす
る（１）式 Ｗ＝ｆ１［ＳｉＯ2］F＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］F ＋ｆ３［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］F＋ｆ４ （１） によって算出することを特徴とする請求項１記載の流動
層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法。 - 【請求項３】 全ての摩耗量実測値が予測値以下になる
ように前記（１）式における係数ｆ１〜ｆ４を設定する
ことを特徴とする請求項２の流動層燃焼ボイラ用機器の
構成材料の摩耗量予測方法。 - 【請求項４】 前記（１）式における係数ｆ１〜ｆ４が
それぞれ ｆ１：０．１５≦ｆ１≦０．２１ ｆ２：ｆ２＝ｆ１ ｆ３：ｆ３＝−０．８ｆ１ ｆ４：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき ｆ４＝４．５−４０（ｆ１−０．１５） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき ｆ４＝４．１ であることを特徴とする請求項２の流動層燃焼ボイラ用
機器の構成材料の摩耗量予測方法。 - 【請求項５】 石炭と脱硫剤であるカルシウム化合物を
混合してＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3を含む流動媒体からなる流
動層中で燃焼させて蒸気を発生させる蒸気発生器を備え
た流動層燃焼ボイラにおいて、 石炭中の硫黄量と前記石炭の灰化物中のＳｉＯ2、Ａｌ2
Ｏ3、カルシウム化合物量と火炉内へ投入する石灰石量
から摩耗量を予測することを特徴とする流動層燃焼ボイ
ラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法。 - 【請求項６】 石炭灰化物中のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及び
カルシウム化合物量（重量％）をそれぞれ［Ｓｉ
Ｏ2］C、［Ａｌ2Ｏ3］C、及び［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］Cと
し、石炭中の硫黄（Ｓ）量と投入する石灰石量との比を
Ｃａ／Ｓとして表すとき、衝突する摩耗性粒子の重量当
たり、被摩耗材が単位時間に摩耗する深さを表す量Ｗを
Ａ及びｆ１〜ｆ７を係数とする下記の（２）式 Ｗ＝Ａ×（ｆ１［ＳｉＯ2］C＋ｆ２［Ａｌ2Ｏ3］C） ＋ｆ３×（ｆ５［Ｃａ．ｃｏｍｐ．］C＋ｆ６×Ｃａ／Ｓ＋ｆ７） ＋ｆ４ （２） により算出することを特徴とする請求項５記載の流動層
燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法。 - 【請求項７】 全ての摩耗量実測値が予測値以下になる
ように前記（２）式における係数ｆ１〜ｆ７を設定する
ことを特徴とする請求項５の流動層燃焼ボイラ用機器の
構成材料の摩耗量予測方法。 - 【請求項８】 前記（２）式における係数Ａ及びｆ１〜
ｆ７がそれぞれ Ａ：Ａ＝０．８ ｆ１：０．１５≦ｆ１≦０．２１ ｆ２：ｆ２＝ｆ１ ｆ３：ｆ３＝−０．８ｆ１ ｆ４：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき ｆ４＝４．５−４０（ｆ１−０．１５） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき ｆ４＝４．１ ｆ５：０．１５≦ｆ１≦０．１６のとき ｆ５＝０．９＋７（０．１６−ｆ１） ０．１６≦ｆ１≦０．２１のとき ｆ４＝０．９−１．２（ｆ１−０．１６） ｆ６：ｆ６＝１．２ ｆ７：ｆ７＝８ であることを特徴とする請求項５記載の流動層燃焼ボイ
ラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法。 - 【請求項９】 複数種類の石炭を種類毎にそれぞれ別個
に貯蔵する複数のバンカと該バンカからの供給量を調整
する供給量調整機と石炭と脱硫剤であるカルシウム化合
物を混合して流動媒体からなる流動層中で燃焼させて蒸
気を発生させる蒸気発生器を備えた流動層燃焼ボイラに
おいて、 流動層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量を請求項１
〜６記載のいずれかの摩耗量予測方法に基づいて予測
し、供給量調整機により各バンカに貯蔵された種類の異
なる石炭の供給量を調整することで石炭の配合比率を調
整して蒸気発生器に供給することを特徴とする流動層燃
焼ボイラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17990397A JPH1122902A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 流動層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17990397A JPH1122902A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 流動層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1122902A true JPH1122902A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16073929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17990397A Pending JPH1122902A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 流動層燃焼ボイラ用機器の構成材料の摩耗量予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1122902A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009063288A (ja) * | 2008-10-14 | 2009-03-26 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 加圧流動層ボイラの脱塵方法 |
| JP2013242128A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-12-05 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 流動床反応炉、メンテナンス時期の判定装置、及びメンテナンス時期の判定方法 |
| CN108305105A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-07-20 | 广州华润热电有限公司 | 一种耗材预估方法以及处理设备 |
| CN109900409A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-18 | 东北大学 | 一种静态破碎剂径向膨胀压测试方法 |
-
1997
- 1997-07-04 JP JP17990397A patent/JPH1122902A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2013242128A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-12-05 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 流動床反応炉、メンテナンス時期の判定装置、及びメンテナンス時期の判定方法 |
| CN108305105A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-07-20 | 广州华润热电有限公司 | 一种耗材预估方法以及处理设备 |
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