TW202104799A - 鍋爐及結垢抑制方法 - Google Patents

鍋爐及結垢抑制方法 Download PDF

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和田知歌子
佐藤直樹
上野俊一朗
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日商Ｉｈｉ股份有限公司
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
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Abstract

一種鍋爐，在火爐中燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料時，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度在300～650℃產生的結垢，且鍋爐，具備火爐與尖晶石族化合物供給部，前述含生質燃料燃燒時由前述尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。

Description

鍋爐及結垢抑制方法
本發明係關於鍋爐及結垢抑制方法。
從前，使用包含石炭的固體燃料之鍋爐廣為人知。在此鍋爐，會由燃燒的石炭產生灰，灰會隨著燃燒氣體而流通。因此，在前述鍋爐，灰會附著堆積於火爐的壁面，及跨火爐上方至下游配置的傳熱管群等，產生結塊(slugging)、結垢(fouling)等。
此處，所謂結塊，是產生於受到來自火焰的輻射的傳熱面上的灰粒子之附著。結塊，通常在還原氛圍中，在氣體溫度1000℃以上的高溫區域產生。此外，所謂結垢，是在燃燒時一度揮發的灰分凝縮，而在傳熱面產生的灰粒子的附著。結垢，通常在氧化氛圍中，在氣體溫度400～1000℃之範圍產生。
對此，於專利文獻1揭示了鍋爐的灰附著的抑制方法。揭示於專利文獻1的灰附著抑制方法，預先測定固體燃料的灰成分的組成與添加劑的組成，決定固體燃料與添加劑的適切的混合比率，將決定的混合比率之混合物供給至鍋爐的方法。
例如，在專利文獻1的各實施例，針對微粉碳與添加劑之混合物，在N2 ：80%、O2 ：1%、CO2 ：19%之比較惰性的氛圍中，在1300℃使燃燒，測定灰的附著率。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許5713813號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，記載於專利文獻1的灰附著抑制方法，揭示的是考慮了實施例的氛圍及燃燒溫度之結塊的抑制方法。因此，在專利文獻1，並沒有揭示結垢的有效率的抑制方法。
本發明係有鑑於這樣的從前技術所具有的課題而完成的。本發明的目的在於提供有效率地抑制結垢的產生之鍋爐及結垢抑制方法。 [供解決課題之手段]
相關於本發明的第1態樣之鍋爐，在火爐中燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料時，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度在300～650℃產生的結垢，且前述鍋爐，具備火爐與尖晶石族化合物供給部，前述含生質燃料燃燒時由前述尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。
相關於本發明的第2態樣之鍋爐，係於相關於第1態樣的鍋爐，前述火爐，具備：在前述含生質燃料的燃燒產生的燃燒氣體上升之縱型火爐本體，設於前述火爐本體的側面之噴嘴部，在前述火爐本體的側面且設於比前述噴嘴部更上方，對前述火爐本體內供給空氣之上方空氣埠部；前述鍋爐，進而具備：粉碎前述含生質燃料的粉碎機，對前述粉碎機供給前述含生質燃料的粉碎機供給線，把從前述粉碎機排出的含生質燃料供給至前述噴嘴部的噴嘴部用燃料供給線，對前述上方空氣埠部供給空氣的OAP供給線；前述火爐本體，具備頂部，前述尖晶石族化合物供給部，設於由前述粉碎機供給線、前述噴嘴部用燃料供給線、前述OAP供給線、及前述火爐本體的頂部所選擇之1種以上的部分。
相關於本發明的第3態樣之鍋爐，係於相關於第1或第2態樣的鍋爐，前述尖晶石族化合物，係由MgAl2 O4 、FeAl2 O4 、ZnAlO4 、MnAl2 O4 、FeFe3+ 2 O4 、MgFe3+ 2 O4 、MnFe3+ 2 O4 、FeCr2 O4 及MgCr2 O4 所選擇之至少1種金屬氧化物。
相關於本發明的第4態樣之鍋爐，係於相關於第1或第2態樣的鍋爐，單位時間被供給至前述火爐的前述含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]，與單位時間被供給至前述火爐的前述尖晶石族化合物的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms在100：0.01～10之範圍內。
相關於本發明的第5態樣之結垢抑制方法，使用具備火爐的鍋爐，在前述火爐中燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料時，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度在300～650℃產生的結垢，且前述鍋爐，進而具備尖晶石族化合物供給部，前述含生質燃料燃燒時由前述尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。
相關於本發明的第6態樣之結垢抑制方法，係於相關於第5態樣的結垢抑制方法，前述尖晶石族化合物，係由MgAl2 O4 、FeAl2 O4 、ZnAlO4 、MnAl2 O4 、FeFe3+ 2 O4 、MgFe3+ 2 O4 、MnFe3+ 2 O4 、FeCr2 O4 及MgCr2 O4 所選擇之至少1種金屬氧化物。
相關於本發明的第7態樣之結垢抑制方法，係於相關於第5或第6態樣的結垢抑制方法，單位時間被供給至前述火爐的前述含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]，與單位時間被供給至前述火爐的前述尖晶石族化合物的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms在100：0.01～10之範圍內。
相關於本發明的第8態樣之結垢抑制方法，係於相關於第5或第6態樣的結垢抑制方法，前述火爐，具備：在前述含生質燃料的燃燒產生的燃燒氣體上升之縱型火爐本體，設於前述火爐本體的側面之噴嘴部，在前述火爐本體的側面且設於比前述噴嘴部更上方，對前述火爐本體內供給空氣之上方空氣埠部；前述鍋爐，進而具備：粉碎前述含生質燃料的粉碎機，對前述粉碎機供給前述含生質燃料的粉碎機供給線，把從前述粉碎機排出的含生質燃料供給至前述噴嘴部的噴嘴部用燃料供給線，對前述上方空氣埠部供給空氣的OAP供給線；前述火爐本體，具備頂部，前述尖晶石族化合物供給部，設於由前述粉碎機供給線、前述噴嘴部用燃料供給線、前述OAP供給線、及前述火爐本體的頂部所選擇之1種以上的部分。
以下，使用圖式詳細說明相關於實施型態的鍋爐及結垢抑制方法。
[鍋爐] 首先，說明鍋爐。圖1係顯示相關於實施型態的鍋爐之圖。
圖1所示的鍋爐1，是在火爐10中燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料時，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度在300～650℃產生的結垢之裝置。在此，傳熱管表面溫度，係意味被設置於火爐內的蒸氣流通配管之與燃燒氣體相接之側的表面溫度。此外，鍋爐1，係藉由在燃燒含生質燃料時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物，抑制上述結垢之裝置。
針對鍋爐1之構成於後詳述，但將簡單加以說明。鍋爐1，係具備火爐10與尖晶石族化合物供給部。在此，尖晶石族化合物供給部，係對火爐10內供給尖晶石族化合物之部分。尖晶石族化合物供給部，係設於由粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、OAP供給線15、以及火爐本體11的頂部12所選擇之1種以上的部分。
如此方式，鍋爐1，係一種抑制上述結垢之鍋爐，具備火爐10與尖晶石族化合物供給部，在燃燒含生質燃料時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物之裝置。
又，圖1，係顯示鍋爐1、於粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、OAP供給線15、以及火爐本體11的頂部12等4種的部分設置尖晶石族化合物供給部之一例。但是，作為鍋爐1的變形例，可作成於該等4種的部分中的1種以上3種以下的部分設置尖晶石族化合物供給部之裝置。
此外，鍋爐1，在火爐10中燃燒含生質燃料50時，在氣體溫度800～900℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度500～650℃在鍋爐後傳部產生的結垢之裝置為較佳。以下，詳細敘述鍋爐1。
(含生質燃料) 首先，說明鍋爐1中的燃燒使用的含生質燃料50。含生質燃料50，係含有生質固體燃料之燃料。含生質燃料50，通常，被用作噴嘴部13燃燒用的燃料。
作為生質固體燃料，例如，可以使用由木質碎片、EFB、PKS、以及樹皮(Bark)所選擇的1種以上的燃料。在此，EFB(Empty Fruits Bunch)係棕櫚椰子空果房。PKS(Palm Kemel Shell)係棕櫚椰子殼。Bark為樹皮。
於本實施型態，含生質燃料50僅由生質固體燃料所構成的場合的話，除生質固體燃料外還可能含有微粉碳之場合。含生質燃料50僅由生質固體燃料構成的場合、與含生質燃料50除了生質固體燃料外還含有微粉碳之場合，均適用上述的含生質燃料50微粉末的大小。生質固體燃料，藉由被設於鍋爐1的粉碎機80等的粉碎而微粉末化之後，被供給至噴嘴部13。
在鍋爐1的通常運轉時，微粉末狀的含生質燃料50，由噴嘴部13被供給至火爐10內，且與供給幾乎同時燃燒。含生質燃料50，藉由燃燒而生成燃燒氣體，生成的燃燒氣體在縱型火爐本體11上升。相關於實施型態的鍋爐1，成為可以在燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物之構造。
(尖晶石族化合物) 其次，說明尖晶石族化合物。尖晶石族化合物，係具有尖晶石型結晶構造的化合物。在相關於實施型態的鍋爐1，係可藉由在燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物，抑制結垢之產生。
作為尖晶石族化合物，例如，可使用由MgAl2 O4 、FeAl2 O4 、ZnAlO4 、MnAl2 O4 、FeFe3+ 2 O4 、MgFe3+ 2 O4 、MnFe3+ 2 O4 、FeCr2 O4 及MgCr2 O4 所選擇之至少1種金屬氧化物。
又，尖晶石族化合物，可由鍋爐1的複數處尖晶石族化合物供給部被供給至火爐10。具體而言，供給尖晶石族化合物的尖晶石族化合物供給部，係可設於由粉碎機80、粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、OAP供給線15、以及火爐本體11的頂部12所選擇之1種以上的部分。尖晶石族化合物由鍋爐1的複數處尖晶石族化合物供給部被供給至火爐10之場合，使被供給至火爐10的各處的尖晶石族化合物的微粉末的積算分布徑D50 ，成為在上述尖晶石族化合物的微粉末的積算分布徑D50 的範圍內。
單位時間被供給至火爐10的含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]，與單位時間被供給火爐10的尖晶石族化合物的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms通常在100：0.01～10之範圍內。
尖晶石族化合物由鍋爐1的複數處尖晶石族化合物供給部被供給至火爐10之場合，上述Ms係單位時間由複數處尖晶石族化合物供給部被供給至火爐10的尖晶石族化合物的合計質量[kg/Hr]。
在鍋爐1，含生質燃料50由複數個噴嘴部13被供給至火爐10。此場合，上述Mv，係單位時間由複數個噴嘴部13被供給至火爐10的含生質燃料50的合計質量[kg/Hr]。
(鍋爐之構成) 其次，說明鍋爐1之構成。又，於鍋爐1，供給尖晶石族化合物的尖晶石族化合物供給部，被設於由粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、OAP供給線15、以及火爐本體11的頂部12所選擇之1種以上的部分。
具體而言，設於粉碎機供給線75的尖晶石族化合物供給部，係設於尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77、火爐10外。此外，設於噴嘴部用燃料供給線85的尖晶石族化合物供給部，係設於尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87、火爐10外。再者，設於OAP供給線15的尖晶石族化合物供給部，係設於尖晶石族化合物OAP供給部17、火爐10外。此外，設於火爐本體11的頂部12之尖晶石族化合物供給部，係設於頂部供給部19、火爐10內。針對各尖晶石族化合物供給部，分成設於火爐10內之構成與設於火爐10外之構成並敘述於後。
鍋爐1，係具備火爐10、設於火爐10下游側之燃燒氣體水平移動部20、與設於燃燒氣體水平移動部20下游側之燃燒氣體下降部30。此外，鍋爐1，係具備粉碎含生質燃料50的粉碎機80等。
＜火爐＞ 火爐10，係可以燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料50之裝置。火爐10，係具備縱型火爐本體11、噴嘴部13、與上方空氣埠部14。此外，火爐本體11具備頂部12，於火爐本體11的頂部12，設置作為尖晶石族化合物供給部之頂部供給部19。
又，圖1所示的鍋爐1，係火爐10具有水平部或下降部之一例，鍋爐1的構造並不限定於圖1所示之鍋爐1的構造。例如，鍋爐1，可以是火爐10沒有水平部或下降部，為塔型鍋爐。
火爐本體11，係具有火爐本體11內部的鉛直方向長度比水平方向幅寬要長的縱型構造之筒狀構造體。火爐本體11，係於火爐本體11內部，含生質燃料50的燃燒所生成的燃燒氣體沿著火爐本體11的內部形狀上升之構造。於火爐本體11的頂部12，設置在燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物之頂部供給部19以及火爐頂部水管群41。在此，火爐本體11的頂部12，係意味構成火爐本體11爐頂之部分。
噴嘴部13，係於火爐本體11內燃燒含生質燃料50之裝置。具體而言，噴嘴部13，係可以燃燒包含含生質燃料50的微粉末與空氣之混合物之含燃料微粉末氣體之構造。噴嘴部13，設於火爐本體11的側面，可以對火爐本體11內部供給含燃料微粉末氣體的方式。
又，噴嘴部13，可以取代含燃料微粉末氣體，而供給含燃料微粉末氣體與尖晶石族化合物的微粉末之混合物之含燃料-尖晶石氣體。含燃料-尖晶石氣體，係含有含生質燃料50的微粉末與空氣與尖晶石族化合物的微粉末之混合物。
由噴嘴部13供給的含燃料微粉末氣體以及含燃料-尖晶石氣體之燃燒溫度，通常高溫達1200～1400℃。因此，在400～1000℃產生的結垢，通常不會在火爐本體11內的噴嘴部13附近產生。結垢，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，會在傳熱管表面溫度300～650℃之比噴嘴部13還要下游的鍋爐後傳部產生。
上方空氣埠部14，係二段燃燒用空氣供給口。上方空氣埠部14，設於火爐本體11的側面且比噴嘴部13要上方，對火爐本體11內供給空氣。此外，上方空氣埠部14，可以取代空氣，而供給含有尖晶石族化合物的微粉末與空氣之含尖晶石微粉末氣體。
＜設於火爐10內之尖晶石族化合物供給部＞ [頂部供給部] 於火爐10內，於火爐本體11的頂部12，設置頂部供給部19。頂部供給部19，係將尖晶石族化合物由火爐本體11的頂部12對火爐本體11內供給之尖晶石族化合物供給部。亦即，作為尖晶石族化合物供給部之頂部供給部19，係設於火爐本體11的頂部12。
作為尖晶石族化合物供給部而使用頂部供給部19之場合，通常是在燃燒含生質燃料時，由頂部供給部19將尖晶石族化合物供給至火爐本體11內。在火爐本體11內，藉由含生質燃料的燃燒所產生的灰、與尖晶石族化合物反應，生成鋁矽酸鹽或矽酸鹽等，而形成大粒徑的灰。藉由這大粒徑的灰，以抑制生成的灰附著到火爐10內。
頂部供給部19，係可以將尖晶石族化合物，僅以尖晶石族化合物的型態、或者以混合尖晶石族化合物的微粉末與空氣而得到的尖晶石族化合物混合氣體的型態，供給至火爐10內。頂部供給部19的上游側，通常並不具備粉碎機等粉碎手段。因此，透過頂部供給部19供給尖晶石族化合物之場合，通常為供給微粉末狀的尖晶石族化合物。
又，於頂部供給部19的上游側具備粉碎機等粉碎部亦可。此場合，作為被供給至此粉碎部的尖晶石族化合物，並不限定於微粉末，可以使用塊狀尖晶石族化合物。又，使用比微粉末還大的塊狀等尖晶石族化合物之場合，將在粉碎部進行處理以使由粉碎部被排出而供給至頂部供給部19之尖晶石族化合物成為微粉末。
在火爐本體11的頂部12並且比頂部供給部19還要下游側，設置由複數水管40所構成的火爐頂部水管群41。在此，下游，係意味鍋爐1通常運轉時的燃燒氣體流通方向之下游。火爐頂部水管群41，具體而言，設於火爐本體11的頂部12內、比頂部供給部19還要靠近燃燒氣體水平移動部20的部分。火爐頂部水管群41，通常被用作過熱器。又，圖1所示的鍋爐1係具備1個火爐頂部水管群41，但作為鍋爐的變形例，為具備複數個火爐頂部水管群41之構成亦可。
又，不添加尖晶石族化合物之場合，結垢，在火爐10中，容易產生在火爐頂部水管群41的水管40表面。因此，將抑制結垢產生的尖晶石族化合物供給至火爐10內之頂部供給部19，設於比火爐頂部水管群41還要上游側。又，結垢，容易產生在比火爐10中的火爐頂部水管群41還要下游的燃燒氣體水平移動部20以及燃燒氣體下降部30中的構件。
＜燃燒氣體水平移動部＞ 燃燒氣體水平移動部20，設於火爐10的下游側，由火爐10被排出的燃燒氣體於水平方向移動之部分。燃燒氣體水平移動部20，於內部具備水平移動部水管群42。水平移動部水管群42係由複數水管40所構成，通常被用作過熱器或再熱器。又，圖1所示的鍋爐1係具備1個水平移動部水管群42，但作為鍋爐的變形例，為具備複數個水平移動部水管群42之構成亦可。在具備複數個水平移動部水管群42的鍋爐之變形例，以水平移動部水管群42的一部分為過熱器、以水平移動部水管群42的餘部為再熱器之構成亦可。
不添加尖晶石族化合物之場合，在鍋爐1的結垢，在燃燒氣體水平移動部20、以及後述的燃燒氣體下降部30，比火爐10，還要容易產生。具體而言，結垢，在燃燒氣體水平移動部20的水平移動部水管群42的水管40表面、以及後述的燃燒氣體下降部30的下降部水管群43的水管40表面，比起火爐10的火爐頂部水管群41的水管40表面，還要容易產生。鍋爐1，係可以藉由對於比燃燒氣體水平移動部20要上游的火爐本體11，由頂部供給部19、尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77等的尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物，而抑制結垢的產生。
＜燃燒氣體下降部＞ 燃燒氣體下降部30，被設於燃燒氣體水平移動部20的下游側，由燃燒氣體水平移動部20被排出的燃燒氣體下降之部分。燃燒氣體下降部30，於內部具備下降部水管群43。下降部水管群43係由複數水管40所構成，通常被用作過熱器或再熱器。作為鍋爐1之下降部水管群43，具備下降部水管群43a、43b以及43c。這些下降部水管群43a、43b以及43c，例如，分別被用作過熱器或再熱器。又，圖1所示的鍋爐1係具備下降部水管群43a、43b以及43c等3個作為下降部水管群43，但作為鍋爐的變形例，為具備3個以外個數的下降部水管群43之構成亦可。
不添加尖晶石族化合物之場合，在鍋爐1的結垢，在燃燒氣體下降部30、以及燃燒氣體水平移動部20，比火爐10，還要容易產生。具體而言，結垢，在燃燒氣體下降部30的下降部水管群43的水管40表面、以及燃燒氣體水平移動部20的水平移動部水管群42的水管40表面，比起火爐10的火爐頂部水管群41的水管40表面，還要容易產生。鍋爐1，係可以藉由對於比燃燒氣體下降部30要上游的火爐本體11，由頂部供給部19、尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77等的尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物，而抑制結垢的產生。
粉碎機80，係粉碎比微粉末還要大的含生質燃料50之裝置。比微粉末還要大的含生質燃料50，藉由以粉碎機80處理，而成為微粉末狀的含生質燃料50。
在鍋爐1，藉由將微粉末狀的含生質燃料50供給至火爐10的噴嘴部13，而燃燒含生質燃料50。另一方面，未加工的含生質燃料50，可能含有比微粉末還要大的物質。例如，未加工的含生質燃料50含有的生質固體燃料可能為直徑1～3mm程度的顆粒。粉碎機80，主要是將這樣的比微粉末還要大的含生質燃料50予以粉碎、微粉末化之裝置。
＜設於火爐10外之尖晶石族化合物供給部＞ 於火爐10外，設置3種尖晶石族化合物供給部。設於火爐10外的尖晶石族化合物供給部，係設於粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、或OAP供給線15。又，於火爐10外設置尖晶石族化合物供給部之場合，作為鍋爐1的變形例，可作成於該等3種部分中的1種以上2種以下的部分設置尖晶石族化合物供給部之裝置。
具體而言，在鍋爐1，設於粉碎機供給線75的尖晶石族化合物供給部，係尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77。此外，設於噴嘴部用燃料供給線85的尖晶石族化合物供給部，係尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87。再者，設於OAP供給線15的尖晶石族化合物供給部，係尖晶石族化合物OAP供給部17。以下，說明這些尖晶石族化合物供給部。
[尖晶石族化合物粉碎機上游供給部] 於粉碎機80的上游側設置對粉碎機80供給含生質燃料50之粉碎機供給線75。此外，於粉碎機供給線75的上游側設置對粉碎機供給線75供給含生質燃料50之燃料供給部70。因此，對燃料供給部70被供給的含生質燃料50，係透過粉碎機供給線75而被移送至粉碎機80，藉由粉碎機80的粉碎而被微粉末化。
於粉碎機供給線75的途中，設置尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77。尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77，係將尖晶石族化合物供給至粉碎機供給線75之尖晶石族化合物供給部。亦即，作為尖晶石族化合物供給部之尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77，係設於粉碎機供給線75。
作為尖晶石族化合物供給部而使用尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77之場合，通常是在燃燒含生質燃料時，由尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77將尖晶石族化合物供給至火爐本體11內。在火爐本體11內，藉由含生質燃料的燃燒所產生的灰、與尖晶石族化合物反應，生成鋁矽酸鹽或矽酸鹽等，而形成大粒徑的灰。藉由這大粒徑的灰，以抑制生成的灰附著到火爐10內。
粉碎機供給線75係位於粉碎機80的上游側，所以透過尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77被供給的尖晶石族化合物可藉粉碎機80而予以粉碎。因此，透過尖晶石族化合物粉碎機上游供給部77被供給尖晶石族化合物之場合，可原樣供給比微粉末還要大的塊狀等的尖晶石族化合物。將比微粉末還要大的尖晶石族化合物原樣供給至粉碎機供給線75之場合，會設定粉碎機80以微粉化得到的微粉末狀尖晶石族化合物。
[尖晶石族化合物粉碎機下游供給部] 於粉碎機80的下游側設置對噴嘴部13供給由粉碎機80被排出的含生質燃料50之噴嘴部用燃料供給線85。由粉碎機80被排出的含生質燃料50為微粉末狀之場合，可以將這含生質燃料50、直接供給至噴嘴部13。噴嘴部用燃料供給線85，在粉碎機80的下游側分歧成相當於噴嘴部13的個數。微粉末狀的含生質燃料50，必要時將與空氣一起被移送至噴嘴部13。
於噴嘴部用燃料供給線85的途中，設置尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87。尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87，係將尖晶石族化合物供給至噴嘴部用燃料供給線85之尖晶石族化合物供給部。亦即，作為尖晶石族化合物供給部之尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87，係設於噴嘴部用燃料供給線85。
作為尖晶石族化合物供給部而使用尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87之場合，通常是在燃燒含生質燃料時，由尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87將尖晶石族化合物供給至火爐本體11內。在火爐本體11內，藉由含生質燃料的燃燒所產生的灰、與尖晶石族化合物反應，生成鋁矽酸鹽或矽酸鹽等，而形成大粒徑的灰。藉由這大粒徑的灰，以抑制生成的灰附著到火爐10內。
噴嘴部用燃料供給線85係位於粉碎機80的下游側，所以無法將透過噴嘴部用燃料供給線85被供給的尖晶石族化合物予以粉碎。因此，透過尖晶石族化合物粉碎機下游供給部87供給尖晶石族化合物之場合，為供給微粉末狀的尖晶石族化合物。
[尖晶石族化合物OAP供給部] 設於火爐本體11的上方空氣埠部14，係二段燃燒用空氣供給口。在鍋爐1，設置對上方空氣埠部14供給空氣的OAP供給線15。在此，OAP係意味上方空氣埠(Over Air Port)。又，上方空氣埠部14，可以取代空氣，而供給空氣與尖晶石族化合物之混合物。作為由上方空氣埠部14被供給的尖晶石族化合物，使用微粉末狀尖晶石族化合物。
於OAP供給線15的途中，設置尖晶石族化合物OAP供給部17。尖晶石族化合物OAP供給部17，係將尖晶石族化合物供給至OAP供給線15之尖晶石族化合物供給部。亦即，作為尖晶石族化合物供給部之尖晶石族化合物OAP供給部17，係設於OAP供給線15。
作為尖晶石族化合物供給部而使用尖晶石族化合物OAP供給部17之場合，通常是在燃燒含生質燃料時，由尖晶石族化合物OAP供給部17將尖晶石族化合物供給至火爐本體11內。在火爐本體11內，藉由含生質燃料的燃燒所產生的灰、與尖晶石族化合物反應，生成鋁矽酸鹽或矽酸鹽等，而形成大粒徑的灰。藉由這大粒徑的灰，以抑制生成的灰附著到火爐10內。
OAP供給線15沒有粉碎機等的粉碎手段，所以無法將透過OAP供給線15被供給的尖晶石族化合物予以粉碎。因此，透過尖晶石族化合物OAP供給部17供給尖晶石族化合物之場合，為供給微粉末狀的尖晶石族化合物。
在鍋爐1，係能藉由在800～900℃的氧化氛圍下燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物，而抑制結垢。作為氧化氛圍，例如，使用氧O2 為1～19vol%、或者二氧化碳CO2 為1～19vol%之氛圍。
(作用) 說明鍋爐1之作用。在鍋爐1，將微粉末狀的含生質燃料50、由鍋爐1的噴嘴部13供給至火爐10內並使之燃燒。又，由噴嘴部13被供給至火爐10內的含生質燃料50，通常是在包含含生質燃料50的微粉末與空氣的混合物之含燃料微粉末氣體的型態下被供給。此場合，在火爐10內燃燒含燃料微粉末氣體。
在相關於實施型態的鍋爐1，係可藉由在燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物，抑制結垢之產生。以下，說明鍋爐1之作用。
在鍋爐1，於燃燒含生質燃料50時，尖晶石族化合物是由粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、OAP供給線15以及頂部供給部19等的尖晶石族化合物供給部被供給尖晶石族化合物。又，尖晶石族化合物，被供給至粉碎機供給線75或噴嘴部用燃料供給線85時，含生質燃料50與尖晶石族化合物之混合物，由噴嘴部13被供給至火爐10內，且燃燒含生質燃料50。
含生質燃料50在噴嘴部13附近燃燒時之燃燒溫度，通常高溫達1200～1400℃。因此，在800～900℃產生的結垢，通常不會在火爐本體11內的噴嘴部13附近產生。結垢，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，會在傳熱管表面溫度300～650℃之比噴嘴部13還要下游的鍋爐後傳部產生。
具體而言，不添加尖晶石族化合物之場合，結垢，容易在火爐10的火爐頂部水管群41、燃燒氣體水平移動部20的水平移動部水管群42、以及燃燒氣體下降部30的下降部水管群43，等的水管40表面產生。更具體而言，結垢，在燃燒氣體水平移動部20的水平移動部水管群42的水管40表面、以及燃燒氣體下降部30的下降部水管群43的水管40表面，比起火爐10的火爐頂部水管群41的水管40表面，還要容易產生。
相對地，鍋爐1，在燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部被供給尖晶石族化合物，所以結垢之產生會被抑制。
例如，尖晶石族化合物供給部設於粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、OAP供給線15等之場合，於燃燒含生質燃料50時，將由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。該等場合，在火爐本體11內，藉由含生質燃料的燃燒所產生的灰、與尖晶石族化合物反應，生成鋁矽酸鹽或矽酸鹽等，而形成大粒徑的灰。藉由這大粒徑的灰，以抑制生成的灰附著到火爐10內，因而結垢的產生將有效率地被抑制。
另一方面，作為尖晶石族化合物供給部的頂部供給部19，設於火爐本體11的頂部12之場合，於燃燒含生質燃料50時將由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。此場合，在火爐本體11內，藉由含生質燃料的燃燒所產生的灰、與尖晶石族化合物反應，生成鋁矽酸鹽或矽酸鹽等，而形成大粒徑的灰。藉由這大粒徑的灰，以抑制生成的灰附著到火爐10內，因而結垢的產生將有效率地被抑制。
此外，在鍋爐1，尖晶石族化合物，是在比容易產生結垢的火爐頂部水管群41還要上游被供給至火爐10內，因而結垢的產生將有效率地被抑制。
[結垢抑制方法] 其次，說明相關於實施型態的結垢抑制方法。相關於實施型態的結垢抑制方法，係使用相關於實施型態的鍋爐1之結垢抑制方法。
相關於實施型態之結垢抑制方法，係使用具備火爐10的鍋爐1，在火爐10中燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料50時抑制所產生的結垢之結垢抑制方法。具體而言，相關於實施型態之結垢抑制方法，係在火爐10中燃燒含生質燃料50時，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度300～650℃產生的結垢之結垢抑制方法。相關於實施型態之結垢抑制方法，在火爐10中燃燒含生質燃料50時，在氣體溫度800～900℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度500～650℃在鍋爐後傳部產生的結垢之方法為較佳。相關於實施型態之結垢抑制方法，係在燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物之方法。
相關於實施型態的結垢抑制方法使用的鍋爐1、含生質燃料50以及尖晶石族化合物，係與相關於實施型態的鍋爐1之說明相同。因此，省略該等之說明。
相關於實施型態之結垢抑制方法，係在800～900℃的氧化氛圍下燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。相關於實施型態之結垢抑制方法之氧化氛圍，係與相關於實施型態之鍋爐1之氧化氛圍相同因而省略說明。
相關於實施型態之結垢抑制方法之、上述Ms與上述Mv之比率Mv：Ms及其數值範圍，係與相關於實施型態之鍋爐1之Mv：Ms及其數值範圍相同因而省略說明。
在相關於實施型態之結垢抑制方法，尖晶石族化合物，被設於由粉碎機供給線75、噴嘴部用燃料供給線85、OAP供給線15、以及火爐本體11的頂部12所選擇之1種以上的部分。
(作用) 相關於實施型態之結垢抑制方法之作用，係與在燃燒含生質燃料50時由尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物的場合之鍋爐1的作用相同，因而省略說明。 [實施例]
以下，利用實施例以及比較例進而詳細說明本實施型態，但本實施型態並不以這些實施例為限。
[實施例1](添加尖晶石) (試驗裝置)
作為再現與上述鍋爐1同樣的環境之試驗裝置，使用圖2所示的縱型加熱爐試驗系統。圖2係顯示實施例1使用的縱型加熱爐試驗系統之圖。圖2所示的縱型加熱爐試驗系統2，係具備相當於鍋爐1的火爐10之縱型加熱爐200、與相當於鍋爐1的粉碎機80之燃料供給器100。
＜燃料供給器＞ 燃料供給器100，係將包含微粉末狀的含生質燃料50與空氣110的混合物之含燃料微粉末氣體供給至縱型加熱爐200之裝置。又，燃料供給器100，可以取代上述含燃料微粉末氣體，而將含燃料微粉末氣體與尖晶石族化合物的微粉末之混合物之含燃料-尖晶石氣體供給至縱型加熱爐200。
＜縱型加熱爐＞ 縱型加熱爐200，係具備：相當於火爐本體11的陶瓷管210、閉塞陶瓷管210的上端部之縱型加熱爐頂部220、閉塞陶瓷管210的下端部之縱型加熱爐底部230、與加熱陶瓷管210之加熱器240。
於縱型加熱爐頂部220徑方向的中央部，設置由燃料供給器100將被供給的含燃料微粉末氣體導入陶瓷管210內之導入管。縱型加熱爐底部230，係具備與陶瓷管210的下端部密接的環狀上端部、以及由環狀上端部的內周側端部朝下方凹設的有底筒狀部。於該有底筒狀部徑方向的中央部可自由插脫地被插入探針300。
＜探針＞ 參照圖3並說明探針300。圖3係圖2的範圍B之擴大圖。如圖3所示，探針300係具有筒狀探針本體310、與被形成於探針本體310上方的半球狀探針先端部320。探針300的內部340為空洞，於探針300的內部340沿著探針300的長邊方向被插入管狀的冷卻噴嘴350。
冷卻噴嘴350，被插入以隔開先端部與半球狀的探針先端部320。藉此，可以使上升到冷卻噴嘴350的內側之冷卻媒體360在探針先端部320的內面反射，並下降到冷卻噴嘴350的外側、亦即冷卻噴嘴350與探針本體310之間的空間。冷卻媒體360的流動方向CF之中，冷卻媒體360在冷卻噴嘴350內側上升的流動方向以CF1 顯示、冷卻媒體360在探針先端部320內面反射的流動方向以CF2 顯示。作為冷卻媒體360使用冷卻水以及空氣，藉由在冷卻水混合空氣的氣泡，可以使冷卻媒體360在冷卻噴嘴350內側有效率地上升。探針先端320的表面係藉由調整在冷卻噴嘴350流動的冷卻水與空氣的量，而能控制在所要的溫度。
如圖2所示，探針300，可自由插脫地插入縱型加熱爐底部230有底筒狀部徑方向的中央部。因此，探針300可以插入陶瓷管210內長邊方向的任意位置。
參照圖4並說明將探針300可自由插脫地插入縱型加熱爐底部230之理由。圖4係模式顯示構成圖2所示的縱型加熱爐試驗系統2的縱型加熱爐200之陶瓷管210內的氣體溫度分布之圖。具體而言，圖4係模式顯示在以加熱器240加熱陶瓷管210時之，陶瓷管210內長邊方向的部位、與氣體溫度之關係圖。圖4的縱軸係顯示陶瓷管210內長邊方向的部位。具體而言，縱軸的上端係顯示與縱型加熱爐頂部220相接的陶瓷管210的部位；縱軸的下端係顯示與縱型加熱爐底部230相接的陶瓷管210的部位。圖4的橫軸係顯示陶瓷管210內徑方向的中央部之氣體溫度。
於縱型加熱爐200以加熱器240加熱陶瓷管210時，如圖4所示，陶瓷管210內愈上側則氣體溫度愈高，陶瓷管210內愈下側則氣體溫度愈低。因此，藉由將探針300插入陶瓷管210內長邊方向的任意位置，可以將探針300置於所要的氣體溫度。
具體而言，使含燃料微粉末氣體燃燒以產生圖2所示的燃燒火炎250的話，將如圖3所示生成灰260。生成的灰260朝圖3的AF方向落下，因而附著於探針先端部320的表面330。此時，將控制到所要的溫度的探針先端320插入縱型加熱爐200直到到達所要的氣體溫度的位置，於燃燒試驗後抽出探針300且回收附著於探針先端部表面330的灰260。藉此，可以在特定的氣體溫度以及探針表面溫度下測定附著的灰260之附著量。
如此方式，根據縱型加熱爐試驗系統2，藉由調整燃燒時的氛圍與探針300的插入高度以及探針先端表面溫度，就能再現鍋爐1的結垢產生環境。具體而言，根據縱型加熱爐試驗系統2，容易產生結垢，可以在氣體溫度800～900℃的氧化氛圍下及模擬水管表面的探針表面溫度500～650℃下進行燃燒試驗，且回收附著的灰260。
又，在縱型加熱爐試驗系統2，可以取代上述含燃料微粉末氣體，而使含燃料微粉末氣體與尖晶石族化合物的微粉末之混合物之含燃料-尖晶石氣體燃燒以產生燃燒火炎250。具體而言，根據縱型加熱爐試驗系統2，容易產生結垢，可以在氣體溫度800～900℃的氧化氛圍下及模擬水管表面的探針表面溫度500～650℃下進行燃燒試驗，且回收附著的灰260。
＜氣體分析＞ 如圖2所示，在縱型加熱爐試驗系統2，以縱型加熱爐200的燃燒試驗生成的燃燒氣體以及灰260，將由縱型加熱爐200的縱型加熱爐底部230排出，通過排出路徑370而被送至過濾器400。過濾器400係具備圓筒濾紙410，可以捕捉灰260並僅使燃燒氣體通過。由過濾器400排出的燃燒氣體，通過排氣路徑450而被送至氣體冷卻器500，進而通過泵600而被送至氣體分析器700。藉此，根據縱型加熱爐試驗系統2，可以分析在接近鍋爐1的結垢生成環境下生成的燃燒氣體。
(含生質燃料) 作為含生質燃料，準備積算分布徑D50 為75μm的微粉末狀含生質燃料。
(添加劑) 作為供抑制結垢之用的添加劑，準備微粉末狀尖晶石MgAl2 O4 。
(燃燒試驗) 以縱型加熱爐試驗系統2的燃燒試驗，係將含生質燃料與尖晶石族化合物之混合物、短時間內連續地投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內並使之燃燒之試驗。
首先，將探針300插入使其先端表面320位於陶瓷管內的氣體溫度800～900℃的位置。此外，探針先端320的表面溫度控制在500℃。
其次，於燃料供給器100，混合含生質燃料與尖晶石MgAl2 O4 製作出混合物。混合物之含生質燃料與尖晶石MgAl2 O4 之混合比率，為尖晶石MgAl2 O4 30g相對於含生質燃料970g。該混合比率，係單位時間投入縱型加熱爐200的含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]、與單位時間尖晶石MgAl2 O4 的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms為97：3。
其次，將燃料供給器100內的含生質燃料與尖晶石MgAl2 O4 之混合物、以約0.7g/分的投入速度投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內，且燃燒混合物。
由燃料供給器100對陶瓷管210內供給含生質燃料與尖晶石MgAl2 O4 之混合物，在由燃燒生成的灰的合計量為1.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。以上的實驗例為實施例1-1。
再者，在對陶瓷管210內供給的含生質燃料與尖晶石MgAl2 O4 之混合物被供給，而由燃燒生成的灰的合計量不同之場合，與實施例1-1同樣作法，進行燃燒試驗(實施例1-2以及實施例1-3)。
在實施例1-2，由燃料供給器100、將含生質燃料與尖晶石MgAl2 O4 之混合物供給至陶瓷管210內，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為2.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
在實施例1-3，由燃料供給器100、將含生質燃料與尖晶石MgAl2 O4 之混合物供給至陶瓷管210內，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為3.2g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
(評估) ＜灰附著量之評估＞ 關於實施例1-1~實施例1-3，測定附著於探針先端部320的表面330之灰260的附著量。將實施例1-1~實施例1-3之結果的集合體作為實施例1顯示於圖5。 ＜灰的粒徑之評估＞ 關於實施例1，測定附著於探針先端部320的表面330之灰的粒徑與積算個數之關係。結果顯示於圖6。
[比較例1](無添加劑) 除了不混合添加劑之尖晶石MgAl2 O4 以外，與實施例1同樣作法進行燃燒試驗。
(燃燒試驗) 以縱型加熱爐試驗系統2的燃燒試驗，係將含生質燃料與尖晶石族化合物之混合物、短時間內連續地投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內並使之燃燒之試驗。
此外，將燃料供給器100內的含生質燃料以約0.7g/分的投入速度投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內，且燃燒含生質燃料。
由燃料供給器100、將含生質燃料供給至陶瓷管210內，在供給了由燃燒生成的灰為1.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。以上的實驗例為比較例1-1。
再者，除了對陶瓷管210內被供給的含生質燃料由燃燒生成的灰量不同以外，與比較例1-1同樣作法進行燃燒試驗(比較例1-2、比較例1-3以及比較例1-4)。
在比較例1-2，由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料，在供給了由燃燒生成的灰為1.6g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
在比較例1-3，由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料，在供給了由燃燒生成的灰為2.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
在比較例1-4，由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料，在供給了由燃燒生成的灰為3.0g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
(評估) ＜灰附著量之評估＞ 關於比較例1-1~比較例1-4，測定附著於探針先端部320的表面330之灰260的附著量。將比較例1-1~比較例1-4之結果的集合體作為比較例1顯示於圖5。
＜灰的粒徑之評估＞ 關於比較例1，測定附著於探針先端部320的表面330之灰的粒徑與積算個數之關係。結果顯示於圖6。
[比較例2](添加Al2 O3 ) 作為添加劑，除了取代尖晶石MgAl2 O4 而使用Al2 O3 以外，與實施例1同樣作法進行燃燒試驗。
(燃燒試驗) 以縱型加熱爐試驗系統2的燃燒試驗，係將含生質燃料與Al2 O3 之混合物、短時間內連續地投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內並使之燃燒之試驗。
其次，於燃料供給器100，混合含生質燃料與Al2 O3 製作出混合物。混合物之含生質燃料與Al2 O3 之混合比率，為Al2 O3 30g相對於含生質燃料970g。該混合比率，係單位時間投入縱型加熱爐200的含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]、與單位時間Al2 O3 的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms為97：3。
其次，將燃料供給器100內的含生質燃料與Al2 O3 之混合物、以約0.7g/分的投入速度投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內，且燃燒混合物。
由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料與Al2 O3 之混合物，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為1.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。以上的實驗例為比較例2-1。
再者，除了對陶瓷管210內供給的含生質燃料與Al2 O3 之混合物被供給，而由燃燒生成的灰的合計量不同以外，與比較例2-1同樣作法進行燃燒試驗(比較例2-2以及比較例2-3)。
在比較例2-2，由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料與Al2 O3 之混合物，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為2.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
在比較例2-3，由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料與Al2 O3 之混合物，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為3.2g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
(評估) ＜灰附著量之評估＞ 關於比較例2-1~比較例2-3，測定附著於探針先端部320的表面330之灰260的附著量。將比較例2-1~比較例2-3之結果的集合體作為比較例2顯示於圖5。
＜灰的粒徑之評估＞ 關於比較例2，測定附著於探針先端部320的表面330之灰的粒徑與積算個數之關係。結果顯示於圖6。
[比較例3](添加CaO) 作為添加劑，除了取代尖晶石MgAl2 O4 而使用CaO以外，與實施例1同樣作法進行燃燒試驗。
(燃燒試驗) 以縱型加熱爐試驗系統2的燃燒試驗，係將含生質燃料與CaO之混合物、短時間內連續地投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內並使之燃燒之試驗。
此外，於燃料供給器100，混合含生質燃料與CaO製作出混合物。混合物之含生質燃料與CaO之混合比率，為CaO30g相對於含生質燃料970g。該混合比率，係單位時間投入縱型加熱爐200的含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]、與單位時間CaO的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms為97：3。
其次，將燃料供給器100內的含生質燃料與CaO之混合物、以約0.7g/分的投入速度投入縱型加熱爐200的陶瓷管210內，且燃燒混合物。
由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料與CaO之混合物，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為1.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。以上的實驗例為比較例3-1。
再者，除了對陶瓷管210內被供給的含生質燃料與CaO之合計量不同以外，與比較例3-1同樣作法進行燃燒試驗(比較例3-2以及比較例3-3)。
在比較例3-2，由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料與CaO之混合物，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為2.1g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
在比較例3-3，由燃料供給器100對陶瓷管210內、供給含生質燃料與CaO之混合物，在供給了由燃燒生成的灰的合計量為3.2g之時點，將探針300由陶瓷管210取出。探針300放冷後，採取附著於探針先端部320的表面330之灰260。
(評估) ＜灰附著量之評估＞ 關於比較例3-1~比較例3-3，測定附著於探針先端部320的表面330之灰260的附著量。將比較例3-1~比較例3-3之結果的集合體作為比較例3顯示於圖5。
＜灰的粒徑之評估＞ 關於比較例3-3，測定附著於探針先端部320的表面330之灰的粒徑與積算個數之關係。結果顯示於圖6。
由圖5可知，實施例1，與比較例1~3相比較，灰附著量較少。此外，由圖6可知，實施例1，與比較例1、比較例2以及比較例3相比較，粒徑較大。 由圖5以及圖6之結果推測，作為添加劑而使用尖晶石MgAl2 O4 的場合之效果，係由於灰260的粒徑增加而使脫落性提升。
於本申請案援用日本特願2019-078547號(申請日：2019年4月17日)之所有內容。
以上，按照實施例說明了本實施型態的內容，但本實施型態並不限定於該等的記載，對於熟悉該項技藝者而言顯然可以進行種種的變形或改良。 [產業上利用可能性]
根據本發明，可以提供有效率地抑制結垢的產生之鍋爐及結垢抑制方法。
1:鍋爐 10:火爐 11:火爐本體 12:火爐本體之頂部 13:噴嘴部 14:上方空氣埠(over-air-port)部 15:OAP供給線 17:尖晶石族化合物OAP供給部(尖晶石族化合物供給部) 19:頂部供給部(尖晶石族化合物供給部) 20:燃燒氣體水平移動部 30:燃燒氣體下降部 40:水管 41:火爐頂部水管群 42:水平移動部水管群 43,43a,43b,43c:下降部水管群 50:含生質燃料 60:尖晶石族化合物 70:燃料供給部 75:粉碎機供給線 77:尖晶石族化合物粉碎機上游供給部(尖晶石族化合物供給部) 80:粉碎機 85:噴嘴部用燃料供給線 87:尖晶石族化合物粉碎機下游供給部(尖晶石族化合物供給部) 2:縱型加熱爐試驗系統 100:燃料供給器 110:空氣 200:縱型加熱爐 210:陶瓷管 220:縱型加熱爐頂部 230:縱型加熱爐底部 240:加熱器 250:燃燒火焰 260:灰 AF:灰的流動方向 300:探針 310:探針本體 320:探針先端部 330:探針先端部表面 340:探針內部 350:冷卻噴嘴 360:冷卻媒體(水、空氣) 370:排出路徑 CF,CF1 ,CF2 :冷卻媒體的流動方向 400:過濾器 410:圓筒濾紙 450:排氣路徑 500:氣體冷卻器 600:泵 700:氣體分析器
[圖1]係顯示相關於實施型態的鍋爐之圖。 [圖2]係顯示在實施例1使用之縱型加熱爐試驗系統之圖。 [圖3]為擴大圖2之範圍B之圖。 [圖4]係模式顯示構成圖2所示的縱型加熱爐試驗系統的縱型加熱爐之燃燒時的溫度分布之圖。 [圖5]係顯示灰，或者灰與添加劑之混合物的供給量，與灰附著量之關係之圖。 [圖6]係顯示灰粒子的粒徑與累積個數之關係之圖。
1:鍋爐
10:火爐
11:火爐本體
12:火爐本體之頂部
13:噴嘴部
14:上方空氣埠(over-air-port)部
15:OAP供給線
17:尖晶石族化合物OAP供給部(尖晶石族化合物供給部)
19:頂部供給部(尖晶石族化合物供給部)
20:燃燒氣體水平移動部
30:燃燒氣體下降部
40:水管
41:火爐頂部水管群
42:水平移動部水管群
43,43a,43b,43c:下降部水管群
50:含生質燃料
70:燃料供給部
75:粉碎機供給線
77:尖晶石族化合物粉碎機上游供給部(尖晶石族化合物供給部)
80:粉碎機
85:噴嘴部用燃料供給線
87:尖晶石族化合物粉碎機下游供給部(尖晶石族化合物供給部)

Claims (8)

  1. 一種鍋爐，其係在火爐中燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料時，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度在300～650℃產生的結垢，且 前述鍋爐，具備火爐與尖晶石族化合物供給部， 前述含生質燃料燃燒時由前述尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。
  2. 如請求項1之鍋爐，其中前述火爐，具備： 在前述含生質燃料的燃燒產生的燃燒氣體上升之縱型火爐本體， 設於前述火爐本體的側面之噴嘴部， 在前述火爐本體的側面且設於比前述噴嘴部更上方，對前述火爐本體內供給空氣之上方空氣埠部； 前述鍋爐，進而具備： 粉碎前述含生質燃料的粉碎機， 對前述粉碎機供給前述含生質燃料的粉碎機供給線， 把從前述粉碎機排出的含生質燃料供給至前述噴嘴部的噴嘴部用燃料供給線， 對前述上方空氣埠部供給空氣的OAP供給線； 前述火爐本體，具備頂部， 前述尖晶石族化合物供給部，設於由前述粉碎機供給線、前述噴嘴部用燃料供給線、前述OAP供給線、及前述火爐本體的頂部所選擇之1種以上的部分。
  3. 如請求項1或2之鍋爐，其中前述尖晶石族化合物，係由MgAl2 O4 、FeAl2 O4 、ZnAlO4 、MnAl2 O4 、FeFe3+ 2 O4 、MgFe3+ 2 O4 、MnFe3+ 2 O4 、FeCr2 O4 及MgCr2 O4 所選擇之至少1種金屬氧化物。
  4. 如請求項1或2之鍋爐，其中單位時間被供給至前述火爐的前述含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]，與單位時間被供給至前述火爐的前述尖晶石族化合物的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms在100：0.01～10之範圍內。
  5. 一種結垢抑制方法，其係使用具備火爐的鍋爐，在前述火爐中燃燒含有生質固體燃料的含生質燃料時，在氣體溫度400～1000℃的氧化氛圍下，抑制傳熱管表面溫度在300～650℃產生的結垢，且 前述鍋爐，進而具備尖晶石族化合物供給部， 前述含生質燃料燃燒時由前述尖晶石族化合物供給部供給尖晶石族化合物。
  6. 如請求項5之結垢抑制方法，其中前述尖晶石族化合物，係由MgAl2 O4 、FeAl2 O4 、ZnAlO4 、MnAl2 O4 、FeFe3+ 2 O4 、MgFe3+ 2 O4 、MnFe3+ 2 O4 、FeCr2 O4 及MgCr2 O4 所選擇之至少1種金屬氧化物。
  7. 如請求項5或6之結垢抑制方法，其中單位時間被供給至前述火爐的前述含生質燃料的質量Mv[kg/Hr]，與單位時間被供給至前述火爐的前述尖晶石族化合物的質量Ms[kg/Hr]之比率Mv：Ms在100：0.01～10之範圍內。
  8. 如請求項5或6之結垢抑制方法，其中前述火爐，具備： 在前述含生質燃料的燃燒產生的燃燒氣體上升之縱型火爐本體， 設於前述火爐本體的側面之噴嘴部， 在前述火爐本體的側面且設於比前述噴嘴部更上方，對前述火爐本體內供給空氣之上方空氣埠部； 前述鍋爐，進而具備： 粉碎前述含生質燃料的粉碎機， 對前述粉碎機供給前述含生質燃料的粉碎機供給線， 把從前述粉碎機排出的含生質燃料供給至前述噴嘴部的噴嘴部用燃料供給線， 對前述上方空氣埠部供給空氣的OAP供給線； 前述火爐本體，具備頂部， 前述尖晶石族化合物供給部，設於由前述粉碎機供給線、前述噴嘴部用燃料供給線、前述OAP供給線、及前述火爐本體的頂部所選擇之1種以上的部分。
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