KR20140022111A - Combustion method for fluidized bed boiler, and fluidized bed boiler - Google Patents

Combustion method for fluidized bed boiler, and fluidized bed boiler Download PDF

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Abstract

바이오매스 연료를 이용한 CFB 보일러(1)의 연소방법에 있어서, 페로니켈 슬래그를 바이오매스 연료에 더하여 유동상식 보일러에서 연소시키는 것을 특징으로 한다. 페로니켈 슬래그 속에는 산화마그네슘이 함유되어 있기 때문에, 알칼리규산염의 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 저융점 화합물의 생성에 따른 유동불량 발생의 우려가 저감되어, CFB 보일러의 고온에서의 운전이 가능하게 된다. 그 결과, 에너지 회수효율의 향상을 도모하기 쉬워진다.A method of combusting a CFB boiler (1) using biomass fuel, characterized in that the ferronickel slag is combusted in a fluidized bed boiler in addition to the biomass fuel. Since magnesium oxide is contained in the ferronickel slag, generation of alkali silicate can be suppressed. Therefore, the fear of occurrence of flow defects due to the formation of the low melting point compound is reduced, and the CFB boiler can be operated at a high temperature. As a result, it is easy to improve the energy recovery efficiency.

Description

유동상식 보일러의 연소방법, 및 유동상식 보일러{Combustion method for fluidized bed boiler, and fluidized bed boiler}[0001] The present invention relates to a combustion method for a fluidized bed boiler, and a fluidized bed boiler,

본 발명은, 보일러 연료로서 알칼리성분 함유의 연료를 이용한 유동상(流動床)식 보일러의 연소방법, 및 유동상식 보일러에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a combustion method for a fluidized bed boiler using a fuel containing an alkaline component as a boiler fuel, and to a fluidized bed boiler.

유동상식 보일러(“CFB 보일러”라고도 함)에의 바이오매스(biomass) 연료의 적용이 요구되고 있다. 바이오매스 연료 중, 왕겨나 EFB(Empty Fruit Bunches) 등의 저품위의 바이오매스 연료는 알칼리성분을 많이 함유하고, 이 알칼리성분은 저융점의 화합물을 생성시킨다. 저융점의 화합물은 유동재(“베드재(bed材)”라고도 함)에 부착하여 유동불량을 일으킬 가능성이 있기 때문에, 노(爐)내 온도를 저융점의 화합물이 생기지 않을 정도, 구체적으로는 750℃ 이하로 유지하는 등의 제어가 필요하였다(특허문헌 1 참조).The application of biomass fuels to fluidised bed boilers (also called "CFB boilers") is required. Among biomass fuels, low-grade biomass fuels such as rice hulls and Empty Fruit Bunches (EFB) contain a large amount of alkaline components, and these alkaline components produce low melting point compounds. Since a compound having a low melting point may adhere to a fluid material (also referred to as a " bed material ") to cause flow defects, the temperature in the furnace may be set to such an extent that no compound having a low melting point occurs, Lt; 0 > C or less (see Patent Document 1).

한편, 유동상식 보일러의 유동재 속에 산화마그네슘(MgO)을 첨가하면, 저융점의 화합물의 생성을 억제할 수 있다. 그러나, 산화마그네슘을 직접 유동재 중에 첨가하는 것은 일반적이지 않기 때문에, 통상은, 탄산마그네슘(MgCO3)이나 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 공급하고 있었다.On the other hand, when magnesium oxide (MgO) is added to the fluidized material of the fluidized bed boiler, generation of a compound having a low melting point can be suppressed. However, magnesium oxide (MgCO 3 ) or magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) is usually supplied since magnesium oxide is not directly added to the fluidized material.

일본 특허공개 2005-226930호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-226930

그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 유동불량 회피를 위하여 노내 온도를 낮게 억제할 필요가 있어서 보일러의 운전온도를 낮게 하지 않을 수 없어서, 에너지 회수효율의 향상이 어려웠다. 또한, 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘을 유동재 속에 첨가하는 방법에서는, 산화마그네슘으로 분해될 때에 흡열반응이 발생하거나, 물이 생성되거나 하여 에너지 회수효율을 저하시킬 우려가 있었다.However, in the method described in Patent Document 1, it is necessary to suppress the furnace temperature to a low level in order to avoid flow defects, so that the operating temperature of the boiler can not be lowered, and it is difficult to improve the energy recovery efficiency. Further, in the method of adding magnesium carbonate or magnesium hydroxide to the fluidized material, there is a fear that an endothermic reaction occurs when the magnesium oxide is decomposed into magnesium oxide, or water is generated, thereby lowering the energy recovery efficiency.

본 발명은, 이상의 과제를 해결하는 것을 목적으로 하고 있고, 알칼리성분 함유의 연료를 이용하는 경우에도, 에너지 회수효율의 향상과 유동불량의 방지를 양립할 수 있는 유동상식 보일러의 연소방법, 및 유동상식 보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a combustion method of a fluidized bed boiler capable of both improvement of energy recovery efficiency and prevention of flow failure even in the case of using fuel containing an alkaline component, It is an object of the present invention to provide a boiler.

광석의 제련(製鍊)에 의하여 생기는 제련슬래그, 예컨대, 페로니켈(Ferronickel) 슬래그는 노반(路盤)재로서 이용되는 정도의 용도밖에 없고, 통상은 폐기처분되고 있었다. 본 발명자는, 제련슬래그의 일종인 페로니켈 슬래그에 주목한 바, 산화마그네슘이 30%(중량퍼센트 농도) 정도 함유되어 있고, 제련슬래그의 유효 이용을 예의 검토한 결과, 유동상식 보일러에 첨가하면 유동불량을 효과적으로 방지할 수 있다는 지견을 얻어서, 본 발명을 생각하여 내기에 이르렀다.The smelting slag produced by the smelting of the ore, for example, Ferronickel slag, has only to the extent that it is used as a road slab, and is usually disposed of. The present inventors have focused on ferronickel slag, which is a kind of smelting slag, and have found that magnesium oxide is contained in an amount of about 30% (weight percent concentration), and as a result of intensive studies on effective use of smelting slag, The inventors of the present invention have come to the conclusion that they can effectively prevent defects.

즉, 본 발명은, 알칼리성분 함유의 연료를 이용한 유동상식 보일러의 연소방법에 있어서, 광석의 제련에 의하여 생기는 제련슬래그를 유동상식 보일러의 유동재로서 투입하고, 유동 중에 연료 속의 알카리성분과 반응시켜서 제련슬래그의 표면에 고융점의 코팅을 형성시키면서 연료를 연소시키는 것을 특징으로 한다.That is, the present invention relates to a method for combusting a fluidized bed boiler using an alkaline component-containing fuel, comprising the steps of injecting a smelting slag generated by smelting ore as a fluidizing material in a fluidized bed boiler and reacting with an alkaline component in the fuel during the flow, And the fuel is burned while forming a coating having a high melting point on the surface of the substrate.

유동상식 보일러의 연료로서, 바이오매스 연료 등의 알칼리성분 함유의 연료를 이용한 경우에는, 칼륨(K)이나 나트륨(Na) 등의 알칼리성분과, 유동재 성분으로서의 석영입자 사이의 화학반응에 의하여, 알칼리규산염이 형성된다. 이 알칼리규산염은, 700℃ 정도에서 용융되는 저융점 화합물로서, 유동재로서의 입자표면에 점착층을 형성하여, 유동재의 유동을 저해할 가능성이 있다. 그러나, 본 발명에서는, 알칼리성분 함유의 연료에 더하여 제련슬래그를 유동상식 보일러에 공급하고 있고, 제련슬래그 중에는 산화마그네슘이 함유되어 있기 때문에, 알칼리규산염의 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 저융점 화합물의 생성에 따른 유동불량 발생의 우려가 저감되어, 유동상식 보일러의 고온에서의 운전이 가능하게 된다. 그 결과, 에너지 회수효율의 향상을 도모하기 쉬워진다. 또한, 제련슬래그 중에는 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘이 아니라 산화마그네슘이 함유되어 있기 때문에, 그 산화마그네슘이 알칼리규산염의 생성억제에 직접 기여하므로, 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘을 첨가하는 경우에 비하여 높은 에너지 회수효율을 기대할 수 있다.When a fuel containing an alkaline component such as a biomass fuel is used as the fuel of the fluidity boiler, by the chemical reaction between the alkaline component such as potassium (K) and sodium (Na) and the quartz particle as the fluidizing component, the alkali silicate . This alkali silicate is a low melting point compound which melts at about 700 ° C, and there is a possibility that an adhesive layer is formed on the surface of the particles as a flowable material to inhibit the flow of the flowable material. However, in the present invention, the smelting slag is supplied to the fluidized bed boiler in addition to the fuel containing the alkaline component, and since the magnesium oxide is contained in the smelting slag, the generation of the alkali silicate can be suppressed. Accordingly, the fear of occurrence of the flow deficiency due to the formation of the low melting point compound is reduced, and the fluidized bed boiler can be operated at a high temperature. As a result, it is easy to improve the energy recovery efficiency. Since magnesium oxide is contained in the smelting slag, not magnesium carbonate or magnesium hydroxide, the magnesium oxide directly contributes to the inhibition of the formation of alkali silicate, so that the energy recovery efficiency is higher than that in the case of adding magnesium carbonate or magnesium hydroxide You can expect.

또한, 광석의 제련에 의하여 생기는 제련슬래그를 유동상식 보일러의 유동재로서 투입하고 있으므로, 제련슬래그를 이용하여 유동상을 형성할 수 있어, 유동상의 유동불량을 치우침 없이 효과적으로 억제할 수 있다.Further, since the smelting slag generated by the smelting of the ore is introduced as the fluidizing material of the fluidized bed boiler, the smelting slag can be used to form a fluidized bed, and flow defects in the fluidized bed can be effectively suppressed without slippage.

또한, 본 발명의 유동상식 보일러는 노 본체를 구비하고, 노 본체로부터 배출된 배기가스로부터 분리된 유동재에 제련슬래그를 공급하며, 연료의 공급되는 별도로, 제련슬래그가 공급된 유동재를 노 본체로 되돌려도 좋다.Further, the fluidized bed boiler of the present invention comprises a furnace body, and supplies the smelting slag to the fluid material separated from the exhaust gas discharged from the furnace body, and returns the flow material supplied with the smelting slag separately to the furnace body It is also good.

또한, 본 발명은, 알칼리성분 함유의 연료를 이용한 유동상식 보일러로서, 연료를 연소하는 노 본체를 구비하고, 노 본체에는 광석의 제련에 의하여 생기는 제련슬래그가 유동재로서 투입되며, 유동 중에 연료 속의 알칼리성분과 반응시켜서 제련슬래그의 표면에 고융점의 코팅을 형성시키면서 연료를 연소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 알칼리성분 함유의 연료를 이용하는 경우에도, 에너지 회수효율의 향상과 유동불량의 방지를 양립할 수 있다. 그리고, 광석의 제련에 의하여 생기는 제련슬래그가 유동재로서 투입되고 있으므로, 제련슬래그를 이용하여 유동상을 형성할 수 있어, 유동상의 유동불량을 치우침 없이 효과적으로 억제할 수 있다.Further, the present invention is a fluidized-bed boiler using a fuel containing an alkaline component, wherein the furnace body is provided with a furnace main body in which a smelting slag generated by smelting ore is charged as a fluidizing material, Min to form a coating having a high melting point on the surface of the smelting slag, thereby combusting the fuel. According to the present invention, even when the fuel containing an alkaline component is used, it is possible to both improve the energy recovery efficiency and prevent flow defects. Since the smelting slag generated by the smelting of the ore is injected as the fluidizing material, the smelting slag can be used to form a fluidized bed, and the flow deficiency of the fluidized bed can be effectively suppressed without being shifted.

또한, 본 발명의 노 본체로부터 배출된 배기가스로부터 분리된 유동재에는 제련슬래그가 공급되고, 연료의 공급과는 별도로, 제련슬래그가 공급된 유동재가 노 본체로 되돌아가도 좋다.Further, the smelting slag is supplied to the fluid material separated from the exhaust gas discharged from the furnace body of the present invention, and the flow material supplied with the smelting slag may be returned to the furnace body separately from the supply of the fuel.

또한, 노 본체로부터 배출된 배기가스 속의 유동재를 배기가스로부터 분리하는 분리부와, 분리부에서 분리된 유동재를 노 본체로부터의 역류를 방지하면서 노 본체의 내부로 되돌리는 순환 씰부를 더욱 구비하고, 제련슬래그는 순환 씰부에 공급되면 적합하다. 이 구성에 의하면, 순환 씰부에서의 유동불량을 효과적으로 억제할 수 있다.A separating portion for separating the flowable material in the exhaust gas discharged from the furnace body from the exhaust gas and a circulating seal portion for returning the flowable material separated in the separating portion to the inside of the furnace body while preventing backflow from the furnace body, The smelting slag is suitable when supplied to the circulating seal part. According to this configuration, it is possible to effectively suppress the flow deficiency in the circulating seal portion.

본 발명에 의하면, 유동상식 보일러의 연료로서 알칼리성분 함유의 연료를 이용하는 경우에, 에너지 회수효율의 향상과 유동불량의 방지를 양립할 수 있다.According to the present invention, in the case of using the fuel containing the alkaline component as the fuel of the fluidity type boiler, it is possible to both improve the energy recovery efficiency and prevent the flow fault.

도 1은, 유동상식 보일러를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는, 어글로머레이션(agglomeration)의 생성메카니즘을 나타내는 설명도로서, (a)는 코팅유발 메카니즘을 나타내는 도면이고, (b)는, 용융유발 메카니즘을 나타내는 도면이다.
도 3은, K2O-SiO2 상태도이다.
도 4는, MgO-SiO2 상태도이다.
도 5는, MgO-K2O-SiO2 상태도이다.
도 6은, 공정(共晶)코팅(C)에 MgO가 작용하는 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 7은, 페로니켈 슬래그인 3개 시료의 물성을 나타내는 도면이다.
도 8은, 페로니켈 슬래그를 첨가한 경우에 있어서의 운전시간과, 베드온도 및 베드차압(差壓)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 페로니켈 슬래그를 첨가하지 않은(불첨가) 경우에 있어서의 운전시간과, 베드온도 및 베드차압의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is an explanatory view schematically showing a fluid-phase boiler.
FIG. 2 is an explanatory view showing a mechanism of generation of agglomeration, wherein (a) is a view showing a coating inducing mechanism and (b) showing a melting inducing mechanism.
3 is a K 2 O-SiO 2 state diagram.
4 is a MgO-SiO 2 phase diagram.
Fig. 5 is a state diagram of MgO-K 2 O-SiO 2 .
6 is an explanatory view schematically showing a state in which MgO acts on the eutectic coating (C).
Fig. 7 is a view showing the physical properties of three samples of ferronickel slag. Fig.
Fig. 8 is a graph showing the relationship between the operation time in the case of adding ferronickel slag, the bed temperature and the differential pressure of the bed.
9 is a graph showing the relationship between the operation time in the case where ferronickel slag is not added (non-addition) and the bed temperature and bed differential pressure.

이하, 본 발명에 관한 유동상식 보일러, 및 유동상식 보일러의 연소방법의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of a fluidized bed boiler and a fluidized bed boiler combustion method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1에 나타내는 바와 같이, 유동상식 보일러(이하 “CFB 보일러”라 함)(1)는, 연료를 연소하여, 밀폐용기 내의 물을 가열하여 증기를 생성하는 연소탑(노 본체)(3)과, 연소탑(3)에서 생긴 연소가스(이하, “배기가스”라 함)(G)로부터 고형물을 분리하는 사이클론분리기(분리부)(5)와, 배기가스(G)의 열을 열회수하는 열회수부(7)와, 사이클론분리기(5)에서 배기가스(G)로부터 분리된 비회(飛灰), 즉 배기가스(G)로부터 분리된 유동재(Fa)(도 2 참조)를 연소탑(3)의 하부로 되돌리는 순환라인(9) 등을 구비하고 있다. 다만, 열회수부(7)에는, 과열기 등의 열교환튜브 등이 배치되어 있다.1, a fluidized bed type boiler (hereinafter referred to as "CFB boiler") 1 includes a combustion tower (furnace body) 3 for burning fuel to generate water by heating water in a closed vessel, A cyclone separator (separator) 5 for separating solids from a combustion gas (hereinafter referred to as "exhaust gas") G generated in the combustion tower 3, a heat recovery And a flowable material Fa (see Fig. 2) separated from the fly ash separated from the exhaust gas G in the cyclone separator 5, that is, the exhaust gas G, And a circulation line 9 for returning the liquid to the lower portion. In the heat recovery section 7, a heat exchange tube such as a superheater is arranged.

연소탑(3)에는, 왕겨나 EFB(Empty Fruit Bunches) 등의 바이오매스 연료가 투입된다. 이런 종류의 바이오매스 연료는, 칼륨이나 나트륨 등의 알칼리성분을 많이 함유하는 저품위 연료이다. 또한, 연소탑(3)에는, 제련슬래그의 일종인 페로니켈 슬래그가 투입된다. 연소탑(3)에는, 석영입자를 주성분으로 하는 유동재(Fa)가 투입되어 있고, 이 유동재(Fa) 속에 하부로부터 공기가 공급되어, 유동재(Fa)가 유동하여 유동상(이하 “베드(bed)”라 함)(F)이 형성된다. 베드(F)의 형성에 의하여, 연료의 연소가 촉진된다. 연소의 결과로서 생기는 배기가스(G)는, 유동재(Fa)의 일부를 수반하면서 연소탑(3) 내를 상승한다. 다만, 본 실시형태에서는, 페로니켈 슬래그를 유동재(Fa) 속에 첨가하는 태양을 설명하지만, 페로니켈 슬래그 그 자체를 유동재(Fa)로서 이용하는 것도 가능하다.Biomass fuel such as rice hulls or EFB (Empty Fruit Bunches) is injected into the combustion tower 3. This type of biomass fuel is a low-grade fuel containing a large amount of alkaline components such as potassium and sodium. In addition, ferronickel slag, which is a kind of smelting slag, is injected into the combustion tower 3. A fluidizing material Fa mainly composed of quartz particles is charged into the combustion column 3 and air is supplied from the lower part into the fluidizing material Fa so that the fluidizing material Fa flows into the fluidizing bed Fa ) &Quot;) F is formed. By the formation of the bed F, the combustion of the fuel is promoted. The exhaust gas G resulting from the combustion rises in the combustion tower 3 accompanied by a part of the flowable material Fa. However, in this embodiment mode, the ferronickel slag is added to the fluid material Fa, but it is also possible to use the ferronickel slag itself as the fluid material Fa.

사이클론분리기(5)는, 연소탑(3)에 인접하여 배치되어 있고, 연소탑(3)으로부터 배출된 배기가스(G) 및 배기가스(G)에 수반된 유동재(Fa)를 받아들여서, 원심분리작용에 의하여 배기가스(G)와 유동재(Fa)를 분리하고, 유동재(Fa)는 연소탑(3)으로 되돌리고, 배기가스(G)는 열회수부(7)로 들여보낸다.
The cyclone separator 5 is disposed adjacent to the combustion tower 3 and receives the flowable material Fa accompanied by the exhaust gas G discharged from the combustion tower 3 and the exhaust gas G, Separates the exhaust gas G and the fluid material Fa by the separating action and returns the flowable material Fa to the combustion tower 3 and the exhaust gas G is introduced into the heat recovery section 7. [

*사이클론분리기(5)에는, 순환라인(9)이 접속되어 있다. 순환라인(9)은, 연소탑(3)의 하부에 접속된 관로로 이루어지고, 순환라인(9) 상에는 루프 씰(순환 씰부)(9a)이 설치되어 있다. 루프 씰(9a)은, 연소탑(3)으로부터의 배기가스(G)의 역류를 방지하는 설비로서, 루프 씰(9a) 내에는, 사이클론분리기(5)로부터 이송된 유동재(Fa)가 축적되고, 유동재(Fa)는 루프 씰(9a)의 출구의 리턴슈트부(9b)로부터 연소탑(3) 내에 투입된다.The circulation line 9 is connected to the cyclone separator 5. The circulation line 9 is composed of a pipeline connected to the lower part of the combustion column 3 and a loop seal 9a is provided on the circulation line 9. The loop seal 9a is a facility for preventing the backflow of the exhaust gas G from the combustion tower 3 and in the loop seal 9a the flowable material Fa conveyed from the cyclone separator 5 is accumulated , The flowable material Fa is injected into the combustion tower 3 from the return chute portion 9b at the exit of the roof seal 9a.

또한, CFB 보일러(1)는, 루프 씰(9a) 내에 제련슬래그의 일종인 페로니켈 슬래그를 공급하기 위한 제련슬래그 공급부(11)를 구비하고 있다. 루프 씰(9a) 내에 페로니켈 슬래그를 공급함으로써, 루프 씰(9a) 내에서의 유동불량을 효과적으로 억제할 수 있다.The CFB boiler 1 also has a smelting slag supply portion 11 for supplying ferronickel slag, which is a kind of smelting slag, into the roof seal 9a. By feeding ferronickel slag into the loop seal 9a, it is possible to effectively suppress the flow defects in the loop seal 9a.

다음으로, 바이오매스 연료를 CFB 보일러(1)에 투입하여 연소시켰을 때에 생기는 현상을 설명한다.Next, the phenomenon that occurs when the biomass fuel is injected into the CFB boiler 1 and burned is explained.

바이오매스 연료의 연소에 있어서의 보텀애쉬(Bottom Ash)와 플라이애쉬(Fly Ash)의 생성개념에 대하여 설명한다. 보텀애쉬는, 유동재(Fa)인 모래(砂)를 씨앗(種)으로 하여 바이오매스 연료 속의 성분이 응축, 융체(融體), 응집하여 부착되거나, 모래표면에서 화학반응하거나 하여 입자형성된다. 또한, 플라이애쉬는, 입자형성된 보텀애쉬의 일부가 미세하여진 것을 제외하면, 바이오매스 연료 속의 성분 그 자체의 응축, 융체, 응집에 의하여 형성된다.The generation concept of bottom ash and fly ash in the combustion of biomass fuel will be described. Bottom ash is produced by condensing, fusing, aggregating, or chemically reacting on the surface of the sand, with the components of the biomass fuel as seeds, which is the fluid (Fa), as the seed. Fly ash is also formed by condensation, melting and agglomeration of the components themselves in the biomass fuel, except that a part of the particle formed bottom ash is fine.

바이오매스 연료의 연소에 있어서의 유동재(“유동모래”, “베드재”라고도 함)(Fa) 속에서의 유동저해의 주된 원인은 어글로머레이션(X)(도 2 참조)이다. 어글로머레이션(X)은, 거의가 저융점 화합물의 융체(바이오매스 연료 속의 성분에 의하여 형성되는 물질의 융체)가 유동재(Fa) 표면에 부착되거나, 유동재(Fa)의 표면에서 공정(共晶)형성(바이오매스 연료 속의 성분이 유동재(Fa)의 표면에서 화학반응)되거나 하여 일어나고, 용융유발 및 코팅유발로서 알려져 있는 2가지의 메카니즘에 기인하여 생긴다고 생각되고 있다.The main cause of flow inhibition in the flowable material (also referred to as " flowable sand ", also referred to as " bed material ") Fa in the combustion of biomass fuel is agglomeration X (see FIG. Agglomeration (X) is a process in which a melt of a low melting point compound (a melt of a substance formed by a component in the biomass fuel) adheres to the surface of the flowable material Fa or flows from the surface of the flowable material Fa ) Formation (a component in the biomass fuel is chemically reacted on the surface of the flowable material Fa), and is believed to be caused by two mechanisms known as melt induction and coating induction.

구체적으로는, 바이오매스 연료를 연소하였을 때의 어글로머레이션(X)의 생성의 주요한 원인은, 바이오매스 연료로부터의 알칼리성분, 예컨대 칼륨(K)이나 나트륨(Na) 등과 유동재(Fa)의 주성분인 석영입자 사이에서 화학반응이 생겨서, 유동재(Fa)의 표면에서의 점착성 있는 알칼리규산염층이 형성되는 것에 기인한다고 특정되고 있다. 다만, 알칼리성분에 더하여 인(燐)도 어글로머레이션(X)에 있어서의 중요인자인 것이 확인되고 있다.Specifically, the main cause of the generation of agglomeration (X) when the biomass fuel is burned is that alkaline components such as potassium (K) and sodium (Na) from the biomass fuel and the main component Due to the chemical reaction occurring between the quartz particles, i.e., the quartz particles, and the formation of a tacky alkali silicate layer on the surface of the flowable material Fa. However, it has been confirmed that phosphorus is an important factor in the agglomeration X in addition to the alkaline component.

(용융유발 메카니즘)(Melting induction mechanism)

도 2 (b)에 나타내는 바와 같이, 용융유발 메카니즘의 어글로머레이션(X)은, 저융점 화합물(알칼리규산염)의 융체(M)가 유동재(Fa)의 표면에 부착된 보텀애쉬 입자군이 서로 모여 일어나고, 이 메카니즘의 제어인자는, 국부온도와 연료회(灰)조성이며, 고농도의 알칼리성분과 염소가 함유된 연소회에서는, 용융유발 메카니즘을 통하여 어글로머레이션(X)이 형성되는 경향이 있다.As shown in Fig. 2 (b), the agglomeration X of the melting induction mechanism is such that the bottoms ash particles group in which the melt (M) of the low melting point compound (alkali silicate) And the control factor of this mechanism is the local temperature and the fuel ash composition and in the case of the combustion furnace containing the high concentration alkaline component and chlorine, the agglomeration X tends to be formed through the melting induction mechanism .

(코팅유발 메카니즘)(Coating Induction Mechanism)

도 2 (a)에 나타내는 바와 같이, 코팅유발 메카니즘의 어글로머레이션(X)은, 유동재(Fa)의 표면에서의 공정(共晶)코팅(알칼리규산염상(相))(C)이 형성된 보텀애쉬 입자군이, 그 공정코팅(C)에 의하여 접합과 이산을 반복하고, 그 결과, 입자응집이 개시되어, 서서히 넥(neck, 유동저해요인)이 되는 어글로머레이션(X)의 형성에 이르며, 이 메카니즘의 주요한 제어인자는, 공정코팅 두께(접합 이산의 용이성), 공정코팅 조성(접합강도) 및 국부온도이다.As shown in Fig. 2 (a), the agglomeration X of the coating-inducing mechanism is carried out in such a manner that the bottom surface Ash particles repeatedly undergo joining and disconnection by the process coating (C), resulting in the formation of agglomerization X in which particle agglomeration is started and gradually becomes a neck (flow inhibiting factor) , The main control parameters of this mechanism are the process coat thickness (ease of junction disassembly), process coating composition (bond strength) and local temperature.

다만, 유동재(Fa)의 표면에 실제로 코팅된 부분의 상세한 분석결과로부터, 이 코팅층은, 공정코팅(K2O-SiO2: 알칼리규산염층)(C)인 것이 확인되고 있다. 이 공정코팅(C)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 700℃에서 용융하기 시작한다. CFB 보일러(1)의 유동재(Fa) 내의 온도, 구체적으로는, 800℃~900℃에 있어서는, 유동재(Fa)인 입자끼리를 용이하게 부착, 응집시킨다는 것을 확인할 수 있다. 다만, 도 3은, K2O-SiO2 상태도이다.However, from the detailed analysis result of the portion actually coated on the surface of the flowable material Fa, it has been confirmed that the coating layer is a process coating (K 2 O-SiO 2 : alkali silicate layer) (C). As shown in Fig. 3, this process coating (C) starts to melt at 700 占 폚. It can be confirmed that the particles of the fluid material Fa are easily adhered and agglomerated at the temperature in the fluid material Fa of the CFB boiler 1, specifically at 800 ° C to 900 ° C. 3 is a K 2 O-SiO 2 state diagram.

다음으로, 어글로머레이션(X)의 형성과 산화마그네슘(MgO)의 관계에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는, MgO-SiO2 상태도이고, 도 5는, MgO-K2O-SiO2 상태도이다. 다만, 도 3에 나타내는 바와 같이, K2O-4SiO2 상태로부터 MgO가 되는 과정을 도 5의 직선 La로 나타내고, 또한, MgO의 비율이 증가하는 방향을 화살표 Da로 나타내는다.Next, the relationship between the formation of agglomeration X and magnesium oxide (MgO) will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. FIG. 4 is a diagram of MgO-SiO 2 , and FIG. 5 is a diagram of MgO-K 2 O-SiO 2 . However, as shown in Figure 3, it shows the process of the MgO from the K 2 O-4SiO 2 state to the straight line La of FIG. 5, and also, it indicates the direction in which the ratio of the MgO increases as the arrow Da.

가장 최초의 반응상태(제1 반응상태)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 700℃ 정도의 낮은 온도에서 생기고, 이 제1 반응상태에서는, K2O-4SiO2의 형태로 코팅 등이 형성된다(도 3 참조). 다음으로, 제2 반응상태에서는, 도 5의 화살표(Da)의 방향으로 반응이 진행되어, 제1 반응상태에서 형성된 K2O-4SiO2에 대하여, 조금씩 MgO가 반응하여 간다. MgO의 반응이 진행된 상태를 직선(La)(도 5 참조) 상에서 보면, MgO의 비율이 수 %(4% 정도)에서 742℃의 제1 포인트(Pb)가 되어 융점이 올라가고(제3 반응상태), 다음으로, MgO의 비율이 8% 정도에서 1000℃의 제2 포인트(Pa)가 되어 융점이 올라가서, 부착성이 적은 층이 된다(제4 반응상태).As shown in FIG. 3, the first reaction state (first reaction state) occurs at a low temperature of about 700 ° C. In this first reaction state, a coating or the like is formed in the form of K 2 O-4SiO 2 3). Next, in the second reaction state, the reaction proceeds in the direction of arrow Da in Fig. 5, and MgO reacts to K 2 O-4SiO 2 formed in the first reaction state little by little. When the MgO reaction proceeds on the straight line La (see Fig. 5), the MgO ratio becomes the first point (Pb) of 742 캜 at a few% (about 4% Next, when the ratio of MgO is about 8%, the second point (Pa) of 1000 占 폚 becomes higher and the melting point becomes higher, resulting in a less adherent layer (fourth reaction state).

제2 포인트(Pa) 이상에는, MgO는 반응하기 어렵다. 융점이 1000℃ 이상이 되어 고체가 되므로, MgO(고체)와의 반응이 일어나기 어려워지기 때문이다. 여기서, 또 K2O가 부착되면, 예컨대, 제2 포인트(Pa)로부터 제1 포인트(Pb)로 되돌아와서, 742℃가 융점이 되어 부착이 일어나기 쉬워진다. 다음으로, 제2 반응상태로 되돌아와서 MgO가 반응하고, 다시, 제3 반응상태 및 제4 반응상태가 반복된다.At the second point (Pa) or more, MgO is hard to react. This is because the melting point becomes 1000 deg. C or higher and becomes solid, so that the reaction with MgO (solid) becomes difficult to occur. Here, if K 2 O is further adhered, for example, it returns from the second point Pa to the first point Pb, and 742 ° C becomes a melting point, so that adhesion tends to occur. Next, the MgO is returned to the second reaction state, and the third reaction state and the fourth reaction state are repeated again.

도 4에 나타내는 바와 같이, MgO와 SiO2의 반응에서는, 1543℃까지 융체를 형성하지 않는 것이 용이하게 추측되고, 또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, MgO와 K2O-SiO2의 반응에 있어서도, 1000℃ 정도까지 융체를 형성하지 않는 것이 추측된다. 따라서, 알칼리성분을 많이 함유하는 바이오매스 연료를 연소할 때에, 유동재(Fa) 속에 산화마그네슘을 첨가함으로써 저융점의 공정코팅(K2O-SiO2: 알칼리규산염상(相))(C)의 형성을 억제할 수 있다.As shown in Figure 4, the reaction of MgO and SiO 2, it is easy to guess which does not form a yungche to 1543 ℃, also, as shown in FIG. 5, in the reaction of MgO and K 2 O-SiO 2 , It is presumed that the melt does not form up to about 1000 ° C. Therefore, when the biomass fuel containing a large amount of alkaline components is burned, magnesium oxide is added to the low-melting point process coating (K 2 O-SiO 2 : alkali silicate phase) (C) Can be suppressed.

여기서, 도 6을 참조하여, 저융점의 공정코팅(C)의 형성을 억제하는 것에 대하여 구조적으로 설명한다. 도 6은, 공정코팅(C)에 MgO가 작용하는 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 유동재(Fa)의 표면에 공정코팅(C)이 형성되면, 그 표면에 융점이 높은 MgO-K2O-SiO2의 층(S)이 형성되어 고화되어, 융점이 올라간다. 또한, 그 표면에 공정코팅(C)이 형성되더라도, 더욱 융점이 높은 MgO-K2O-SiO2의 층(S)이 형성되어 고화되어, 융점이 올라간다. 그 결과 저융점인 공정코팅(C)이 형성되었다고 하더라도, 그 공정코팅(C)의 표면에 융점이 높은 MgO-K2O-SiO2의 층(S)이 형성되게 되어, 저융점화가 억제된다.Here, with reference to Fig. 6, a description will be made structurally for suppressing the formation of the low melting point process coating (C). 6 is an explanatory view schematically showing a state in which MgO acts on the process coating (C). 6, when the process coating C is formed on the surface of the fluid material Fa, a layer S of MgO-K 2 O-SiO 2 having a high melting point is formed and solidified on the surface thereof, It goes up. Further, even if the process coating (C) is formed on the surface thereof, a layer (S) of MgO-K 2 O-SiO 2 having a higher melting point is formed and solidified to increase the melting point. As a result, even if a process coat C having a low melting point is formed, a layer S of MgO-K 2 O-SiO 2 having a high melting point is formed on the surface of the process coat C, .

다음으로, 페로니켈 슬래그 등의 제련슬래그에 대하여 설명한다. 제련슬래그는, 예컨대, 페로알로이 원료광석을 제련하여 페로알로이를 생성할 때에 생기는 슬래그로서, 제련방법으로는, 전기로법이나 테르미트법 등의 각종 방법을 적용할 수 있다. 예컨대, 전기로법에서는, 원료광석의 전처리 후에 전기로에서의 정제처리가 실행되고, 그 정제처리에 있어서 원하는 금속을 추출한 나머지 잔여물이 제련슬래그가 된다. 본 실시형태에서는, 제련슬래그로서 페로니켈 슬래그를 예시하고 있다.Next, smelting slag such as ferronickel slag will be described. The smelting slag is, for example, slag generated when ferroalloy raw material ore is smelted to produce ferroalloy, and various smelting methods such as an electric furnace method and a thermite method can be applied. For example, in the electric furnace method, a refining process in an electric furnace is performed after the pretreatment of the raw ore, and the remainder after the desired metal is extracted in the refining process becomes the smelting slag. In the present embodiment, ferronickel slag is exemplified as the smelting slag.

도 7은, 페로니켈 슬래그인 3개의 시료의 물성을 나타내는 도면으로서, 예컨대, 시료 A 속에는, 중량퍼센트 농도로서 28.1%의 산화마그네슘(MgO)이 함유되어 있고, 시료 B 속에는, 35.5%의 산화마그네슘(MgO)이 함유되어 있으며, 시료 C 속에는, 50.0%~55% 정도의 산화마그네슘(MgO)이 함유되어 있다. 이와 같이, 페로니켈 슬래그 속에는, 적어도 30% 이상의 산화마그네슘이 함유되어 있다. 따라서, CFB 보일러(1)의 연소탑(3) 내에 페로니켈 슬래그를 공급함으로써, 어글로머레이션(X)의 형성을 억제할 수 있어서, 유동불량을 효과적으로 억제할 수 있는 것이 추측된다.Fig. 7 is a graph showing the physical properties of three samples of ferronickel slag. For example, 28.1% magnesium oxide (MgO) is contained as the weight percent concentration in the sample A, and 35.5% magnesium oxide (MgO), and the sample C contains about 50.0% to 55% of magnesium oxide (MgO). As described above, at least 30% of magnesium oxide is contained in the ferronickel slag. Therefore, by supplying the ferronickel slag in the combustion tower 3 of the CFB boiler 1, formation of the agglomeration X can be suppressed, and it is conjectured that the flow deficiency can be effectively suppressed.

다음으로, 보일러 연료로서 저품위의 바이오매스 연료를 이용한 경우의 CFB 보일러(1)의 연소방법에 대하여 설명한다. CFB 보일러(1)의 연소탑(3) 내에는, 베드(F)를 형성하는 유동재(Fa)가 이미 투입되어 있다. 연소탑(3) 속에 바이오매스 연료에 더하여 페로니켈 슬래그를 공급하고, 유동재(Fa)의 하부로부터 공기를 공급하여 베드(F)를 형성하면서, 도시하지 않은 버너에 의하여 연소한다. 연소탑(3) 내의 유동재(Fa) 속에 페로니켈 슬래그를 첨가함으로써, 페로니켈 슬래그 중의 산화마그네슘이 기여하여 어글로머레이션(X)의 형성을 억제하여, 베드(F)의 유동불량을 효과적으로 억제할 수 있다.Next, the combustion method of the CFB boiler 1 when low-grade biomass fuel is used as the boiler fuel will be described. The fluidizing material Fa forming the bed F has already been introduced into the combustion tower 3 of the CFB boiler 1. The ferronickel slag is fed into the combustion tower 3 in addition to the biomass fuel and the air is supplied from the lower portion of the flowable material Fa to burn the gas by a burner not shown while forming the bed F. By adding ferronickel slag in the fluidizing material Fa in the combustion tower 3, magnesium oxide in the ferronickel slag contributes to suppress the formation of agglomeration X, thereby effectively suppressing the flow deficiency of the bed F .

여기서, 도 8 및 도 9를 참조하여 페로니켈 슬래그를 첨가한 경우의 효과에 대하여, 불(不)첨가의 경우와 비교하여 설명한다. 다만, 도 8은, 페로니켈 슬래그를 첨가한 경우에 있어서의 운전시간과, 베드온도 및 베드차압의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 9는, 페로니켈 슬래그를 첨가하지 않은(불첨가) 경우에 있어서의 운전시간과, 베드온도 및 베드차압의 관계를 나타내는 그래프이다. 다만, 베드차압이란, 유동화되어 있는 베드(F) 내에 있어서의 상하의 위치에서의 압력차를 나타내고, 유동불량이 발생하면 베드차압이 급격히 저하되어 최종적으로 “0”이 된다. 또한, 도 8 및 도 9에서 나타내는 실험조건에서는, 페로니켈 슬래그를 첨가하지 않은 경우의 베드(F) 중에 함유되는 칼륨농도는 0.6wt%(회분 베이스)인데 대하여, 페로니켈 슬래그를 첨가하는 경우는, 베드(F) 중에 함유되는 칼륨(K)의 농도는 2.6wt%(회분 베이스)로 높다. 따라서, 페로니켈 슬래그를 첨가하는 경우가, 어글로머레이션(X)을 형성하기 쉬운 환경으로 되어 있다.Hereinafter, the effect of adding ferronickel slag with reference to Figs. 8 and 9 will be described in comparison with the case of non-addition. Fig. 8 is a graph showing the relationship between the operation time in the case of adding ferronickel slag and the bed temperature and the bed differential pressure, and Fig. 9 is a graph showing the relationship between the operation time in the case where ferronickel slag is not added And the relationship between the bed temperature and the bed differential pressure. However, the bed pressure difference indicates the pressure difference in the upper and lower positions in the fluidized bed F, and when the flow fault occurs, the bed pressure difference rapidly decreases and becomes " 0 ". Also, under the experimental conditions shown in Figs. 8 and 9, the potassium concentration in the bed F when the ferronickel slag was not added was 0.6 wt% (ash base), whereas when the ferronickel slag was added , The concentration of potassium (K) contained in the bed (F) is as high as 2.6 wt% (ash base). Therefore, the case where the ferronickel slag is added is an environment in which agglomeration X is easily formed.

도 8에 나타내는 바와 같이, 페로니켈 슬래그를 첨가한 경우에는, 베드온도가 800℃를 넘어도 베드차압에 큰 변화는 없어서, 유동양호라고 판단할 수 있다. 한편, 도 9에 나타내는 바와 같이, 페로니켈 슬래그를 첨가하지 않은 경우에는, 베드온도가 800℃를 넘어서 일정한 시간이 경과한 후에 베드차압이 급격히 저하되고 있으며, 이 시점에서의 어글로머레이션(X)의 성장을 추측할 수 있고, 또한, 베드차압이 약 “0”이 되어 있으므로, 유동불량이라고 판단할 수 있으며, 결과적으로 긴급정지가 필요하게 되어 있다. 이들 실험결과로부터도, 페로니켈 슬래그를 첨가한 경우에는, 베드(F)의 유동불량을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 8, when the ferronickel slag is added, the bed differential pressure does not change much even if the bed temperature exceeds 800 deg. C, so that the flow can be judged as good. On the other hand, as shown in Fig. 9, when the ferronickel slag is not added, the bed differential pressure sharply decreases after a certain period of time has elapsed since the bed temperature exceeded 800 DEG C, and the agglomeration X at this point, The bed differential pressure is approximately " 0 ", so that it can be determined that the flow is defective, and as a result, an emergency stop is required. From these experimental results, it can be confirmed that when the ferronickel slag is added, the defective flow of the bed F can be effectively suppressed.

또한, 본 실시형태에 관한 CFB 보일러(1)의 연소방법에서는, 순환라인(9)의 루프 씰(9a) 내에도 페로니켈 슬래그를 첨가하고 있다. 루프 씰(9a)에서의 유동재(Fa)의 유동력은, 연소탑(3) 내에 형성된 베드(F)에서의 유동력에 비하여, 현저히 약하다. 따라서, 루프 씰(9a) 내에 적극적으로 페로니켈 슬래그를 첨가함으로써, 효과적으로 유동불량을 방지할 수 있다. 또한, 루프 씰(9a) 내에 공급한 페로니켈 슬래그는 연소탑(3) 내에도 순환되기 때문에, 베드(F)의 유동불량의 방지효과도 얻을 수 있다.In the combustion method of the CFB boiler 1 according to the present embodiment, ferronickel slag is also added to the loop seal 9a of the circulating line 9. [ The flow force of the flowable material Fa in the loop seal 9a is significantly weaker than the flow force in the bed F formed in the combustion tower 3. Therefore, by adding ferronickel slag positively in the loop seal 9a, flow defects can be effectively prevented. Since the ferronickel slag supplied in the loop seal 9a is also circulated in the combustion column 3, an effect of preventing the flow failure of the bed F can also be obtained.

상기의 CFB 보일러(1)의 연소방법의 효과에 대하여 설명한다. CFB 보일러의 연료로서, 알칼리 함유 바이오매스 연료를 이용한 경우에는, 칼륨(K)이나 나트륨(Na) 등의 알칼리성분과, 유동재(Fa)의 주성분인 석영입자 사이에 화학반응이 생겨서, 알칼리규산염이 형성된다. 이 알칼리규산염은, 700℃ 정도에서 용융되는 저융점 화합물로서, 유동재(Fa)로서의 입자표면에 점착층(Fa)을 형성하여, 유동재(Fa)의 유동을 저해할 가능성이 있다.The effect of the combustion method of the CFB boiler 1 will be described. In the case of using the alkali-containing biomass fuel as the fuel of the CFB boiler, a chemical reaction occurs between the alkaline component such as potassium (K) and sodium (Na) and the quartz particle as the main component of the flowable material Fa to form an alkali silicate do. This alkali silicate is a low melting point compound which melts at about 700 ° C, and there is a possibility that the adhesive layer Fa is formed on the surface of the particles as the flowable material Fa to inhibit the flow of the flowable material Fa.

따라서, 종래의 CFB 보일러에 있어서 알칼리 함유 바이오매스 연료의 적응을 가능하게 하기 위해서는, 유동불량(어글로머레이션 생성)을 억제하기 위하여 운전온도를 낮게 억제할 필요가 있고, 또는 유동불량을 일으키기 어려운 노내 환경을 형성하기 위하여, 석탄과의 혼소(混燒), 첨가제의 투입 혹은 유동재의 교체 등의 처리나 복잡한 제어관리가 필요하여, CO2 삭감효과를 그다지 기대할 수 없었거나, 첨가제 자원의 쓸데없는 낭비나 운전코스트의 증가로까지 이어지거나, 나아가서는 다량 폐기물(유동재의 교체에 따라 발생하는 인발 폐기 유동재)을 발생시키거나 하여 현실적이지 않았다. 따라서, 알칼리 함유 바이오매스 연료를 CFB 보일러의 연료로서 이용한 경우에는, 에너지 회수효율의 향상과 유동불량의 방지를 양립시키는 것은 극히 어려웠다.Therefore, in order to enable the adaptation of the alkali-containing biomass fuel in the conventional CFB boiler, it is necessary to suppress the operating temperature to a low level in order to suppress flow defects (generation of agglomeration) In order to form an environment, it is necessary to perform processes such as burning with coal, input of additives or replacement of fluidized materials, and complicated control and management, so that the CO 2 reduction effect can not be expected to be expected or the waste of additive resources It is not realistic to increase the driving cost or to generate a large amount of waste (withdrawal discharge fluid resulting from the replacement of the fluidized material). Therefore, when the alkali-containing biomass fuel is used as the fuel of the CFB boiler, it is extremely difficult to improve both the energy recovery efficiency and the prevention of flow defects.

그러나, 상기의 CFB 보일러(1)의 연소방법에서는, 알칼리 함유 바이오매스 연료에 더하여 페로니켈 슬래그를 CFB 보일러(1)의 연소탑(3)에 공급하고 있고, 페로니켈 슬래그 속에는 산화마그네슘이 함유되어 있기 때문에, 알칼리규산염의 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 저융점 화합물의 생성에 따른 유동불량 발생의 우려가 저감되어, CFB 보일러(1)의 고온에서의 운전이 가능하게 된다. 그 결과, 에너지 회수효율의 향상과 유동불량의 방지를 용이하게 양립시키는 것이 가능하게 되었다.However, in the above combustion method of the CFB boiler 1, the ferronickel slag is supplied to the combustion tower 3 of the CFB boiler 1 in addition to the alkali-containing biomass fuel, and magnesium oxide is contained in the ferronickel slag It is possible to inhibit the generation of alkali silicate. Therefore, the fear of occurrence of flow defects due to the formation of the low melting point compound is reduced, and the CFB boiler 1 can be operated at a high temperature. As a result, it becomes possible to easily improve both the energy recovery efficiency and the prevention of flow defects.

또한, 종래, 페로니켈 슬래그는 노반(路盤)재로서 이용되는 정도의 용도밖에 없고, 통상은 폐기처분되고 있던 것이지만, 본 실시형태에 의하면, 이 페로니켈 슬래그의 유효이용이라는 관점에서도 유리하다. 또한, 페로니켈 슬래그 속에는 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘이 아니라 산화마그네슘이 함유되어 있기 때문에, 그 산화마그네슘이 알칼리규산염의 생성억제에 직접 기여하므로, 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘을 첨가하는 경우에 비하여 높은 에너지 회수효율을 기대할 수 있다.In addition, conventionally, ferronickel slag has been used only to the extent that it is used as a roadbed material. Normally, the ferronickel slag has been disposed of, but according to this embodiment, it is also advantageous from the viewpoint of effective utilization of the ferronickel slag. Since magnesium oxide is contained in the ferronickel slag in place of magnesium carbonate or magnesium hydroxide, the magnesium oxide directly contributes to the inhibition of the formation of alkali silicate. Therefore, compared with the case where magnesium carbonate or magnesium hydroxide is added, Can be expected.

더욱이, 페로니켈 슬래그 중에는 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘이 아니라 산화마그네슘이 함유되어 있기 때문에, 그 산화마그네슘이 알칼리규산염의 생성 억제에 직접 기여하므로, 탄산마그네슘이나 수산화마그네슘을 첨가하는 경우에 비하여 높은 에너지 회수효율을 기대할 수 있다.Moreover, since ferronickel slag contains magnesium oxide instead of magnesium carbonate or magnesium hydroxide, the magnesium oxide directly contributes to the inhibition of the formation of alkali silicate. Therefore, compared to the case where magnesium carbonate or magnesium hydroxide is added, Can be expected.

이상, 본 발명을 그 실시형태에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 제련슬래그로서 페로니켈 슬래그를 예시하였지만, 광석의 제련에 의하여 생기는 다른 제련슬래그를 이용하는 것도 가능하다.Although the present invention has been specifically described based on the embodiments thereof, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, ferronickel slag is exemplified as the smelting slag, but it is also possible to use other smelting slag generated by smelting ore.

또한, 알칼리성분을 함유하는 품질이 나쁜 유동재를 사용하고 있는 유동상식 보일러의 유동재에의 혼합사용 혹은 대체로서 제련슬래그를 이용하는 것도 가능하고, 이 경우에는, 제련슬래그를 이용한 유동상을 형성할 수 있기 때문에, 유동상의 유동불량을 치우침 없이 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, it is also possible to use a smelting slag as a mixed use or substitute for a fluidized bed of a fluidized bed boiler containing an alkaline component and having a poor quality fluid, in which case a fluidized bed using the smelting slag can be formed Therefore, it is possible to effectively suppress the flow defects of the flow phase without shifting.

또한, 보일러 증기과열기(蒸氣過熱器) 전열(傳熱)튜브에의 강고한 파울링(fouling) 및 데포지션(deposition) 부착에 대하여, 그들의 제거효과 및 보일러 증기과열기 전열튜브 부식억제효과를 기대할 수 있다.In addition, for their strong fouling and deposition on boiler steam and heat transfer tubes, their removal effect and boiler steam and heat transfer tube corrosion inhibition effects can be expected. have.

1…CFB 보일러(유동상(流動床)식 보일러), 3…연소탑(노 본체), 9a…루프 씰(순환 씰부), F…베드(bed; 유동상), Fa…유동재, G…배기가스.One… CFB boiler (fluidized bed boiler), 3 ... The combustion tower (furnace body), 9a ... Loop seal (circular seal part), F ... Bed (fluid bed), Fa ... Fluid material, G ... Exhaust gas.

Claims (6)

알칼리성분 함유의 연료를 이용한 유동상(流動床)식 보일러의 연소방법에 있어서,
광석의 제련에 의하여 생기는 제련슬래그를 상기 유동상식 보일러의 유동재로서 투입하고,
상기 연료 속의 알칼리 성분과 반응시켜서 상기 제련슬래그의 표면에 고융점의 코팅을 형성시키면서 상기 연료를 연소시키는 것을 특징으로 하는 유동상식 보일러의 연소방법.A method of combusting a fluidized bed boiler using a fuel containing an alkaline component,
The smelting slag generated by the smelting of the ore is injected as a fluid material of the fluidized bed boiler,
Wherein the fuel is combusted while reacting with an alkaline component in the fuel to form a coating having a high melting point on the surface of the smelting slag. 제1항에 있어서,
상기 유동상식 보일러는 노(爐) 본체를 구비하고,
상기 노 본체로부터 배출된 배기가스로부터 분리된 유동재에 상기 제련슬래그를 공급하며, 상기 연료의 공급과는 별도로, 상기 제련슬래그가 공급된 상기 유동재를 상기 노 본체로 되돌리는 것을 특징으로 하는 유동상식 보일러의 연소방법.The method of claim 1,
The fluidized-bed boiler has a furnace body,
Characterized in that the smelting slag is supplied to a fluid material separated from the exhaust gas discharged from the furnace body and the fluid material supplied with the smelting slag is returned to the furnace body separately from the supply of the fuel, . 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유동상식 보일러는,
노(爐) 본체와,
상기 노 본체로부터 배출된 배기가스 속의 유동재를 상기 배기가스로부터 분리하는 분리부와,
상기 분리부에서 분리된 상기 유동재를 상기 노 본체로부터의 역류를 방지하면서 상기 노 본체의 내부로 되돌리는 순환 씰부를 구비하고,
상기 제련슬래그를 상기 순환 씰부에 공급하는 것을 특징으로 하는 유동상식 보일러의 연소방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The fluidized-
A furnace body,
A separator for separating the flowable material in the exhaust gas discharged from the furnace body from the exhaust gas,
And a circulation seal portion for returning the flowable material separated from the separation portion to the inside of the furnace body while preventing backflow from the furnace body,
And the smelting slag is supplied to the circulating seal portion. 알칼리성분 함유의 연료를 이용한 유동상식 보일러로서,
상기 연료를 연소하는 노 본체를 구비하고,
상기 노 본체에는, 광석의 제련에 의하여 생기는 제련슬래그가 유동재로서 투입되며,
상기 연료 속의 알칼리 성분과 반응시켜서 상기 제련슬래그의 표면에 고융점의 코팅을 형성시키면서 상기 연료를 연소시키는 것을 특징으로 하는 유동상식 보일러.As a fluidized-bed boiler using fuel containing an alkaline component,
And a furnace body for burning the fuel,
In the furnace body, smelting slag generated by smelting of ore is charged as a fluid material,
And reacts with the alkali component in the fuel to burn the fuel while forming a coating having a high melting point on the surface of the smelting slag. 제4항에 있어서,
상기 노 본체로부터 배출된 배기가스로부터 분리된 유동재에는 상기 제련슬래그가 공급되고, 상기 연료의 공급과는 별도로, 상기 제련슬래그가 공급된 상기 유동재가 상기 노 본체로 되돌려지는 것을 특징으로 하는 유동상식 보일러.5. The method of claim 4,
Wherein the smelting slag is supplied to the fluid material separated from the exhaust gas discharged from the furnace body and the fluid material supplied with the smelting slag is returned to the furnace body separately from the supply of the fuel. . 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 노 본체로부터 배출된 배기가스 속의 유동재를 상기 배기가스로부터 분리하는 분리부와,
상기 분리부에서 분리된 상기 유동재를 상기 노 본체로부터의 역류를 방지하면서 상기 노 본체의 내부로 되돌리는 순환 씰부를 더욱 구비하고,
상기 제련슬래그는 상기 순환 씰부에 공급되는 것을 특징으로 하는 유동상식 보일러.The method according to claim 4 or 5,
A separator for separating the flowable material in the exhaust gas discharged from the furnace body from the exhaust gas,
Further comprising a circulation seal portion for returning the flowable material separated by the separation portion to the inside of the furnace body while preventing backflow from the furnace body,
And the smelting slag is supplied to the circulating seal portion.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190137670A (en) * 2018-06-01 2019-12-11 주)썬텍에너지 The bed material for fluidized bed combustion furnace

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6654127B2 (en) * 2016-10-24 2020-02-26 住友重機械工業株式会社 Coagulation control method, coagulation control material, compound preparation method, fluidized bed boiler, and fluid
KR102105555B1 (en) * 2018-09-28 2020-04-28 주식회사 포스코건설 Method for recycling ferro nickel slag
JP7251978B2 (en) * 2018-12-28 2023-04-04 川崎重工業株式会社 Fluidized bed furnace
KR102433328B1 (en) * 2020-10-12 2022-08-18 한국생산기술연구원 Circulating fluidized bed system capable of controlling the flow of bed materials
JP6956286B1 (en) * 2021-03-05 2021-11-02 宇部マテリアルズ株式会社 Manufacturing method of agglutination inhibitor for circulating fluidized bed boiler, agglutination inhibitor for circulating fluidized bed boiler, and fluidized material for circulating fluidized bed boiler
KR102467830B1 (en) * 2021-07-28 2022-11-16 (주)거우에스앤씨 Ferro-nickel composition for fluidized bed boiler
CN114716173B (en) * 2022-04-26 2023-08-15 武汉理工大学 Resource utilization method for slag of circulating fluidized bed

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4771712A (en) * 1987-06-24 1988-09-20 A. Ahlstrom Corporation Combustion of fuel containing alkalines
EP1352042B1 (en) * 2000-12-21 2012-04-25 Rentech, Inc. Biomass gasification method for reducing ash agglomeration
JP2005068297A (en) * 2003-08-25 2005-03-17 Ebara Corp Apparatus for generating gas and method for generating gas
JP2005226930A (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Kawasaki Heavy Ind Ltd Biomass fuel burning fluidized bed combustion method and apparatus
JP6057831B2 (en) 2013-05-07 2017-01-11 株式会社椿本チエイン Refrigeration storage device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190137670A (en) * 2018-06-01 2019-12-11 주)썬텍에너지 The bed material for fluidized bed combustion furnace

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