WO2011043351A1 - ボイラの灰付着抑制方法及び灰付着抑制装置 - Google Patents

ボイラの灰付着抑制方法及び灰付着抑制装置 Download PDF

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boiler
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ash adhesion
slag viscosity
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勝哉 秋山
海洋 朴
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株式会社神戸製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for suppressing ash adhesion in a boiler that uses solid fuel as fuel.
  • pulverized coal obtained by pulverizing the solid fuel with a pulverizer is supplied to the boiler together with air for conveyance as fuel.
  • the boiler includes a furnace that generates heat by burning supplied fuel with a burner and the like, and a heat transfer tube group that is arranged from the upper side to the downstream side of the furnace and that exchanges heat by flowing combustion gas inside.
  • the combustion gas generated in the boiler is discharged from the chimney.
  • the heat transfer tube group is arranged in the upper part of the heat transfer unit including a secondary heater, a tertiary heater, a final heater, and a secondary reheater arranged in parallel at a predetermined interval above the furnace, and a rear part of the furnace.
  • a rear heat transfer section including a primary heater, a primary reheater, and a economizer.
  • the ash generated from the burned coal flows by the combustion gas of the boiler, and the ash adheres to and accumulates on the wall of the furnace and heat transfer tubes in the middle of the discharge of the combustion gas. A ring occurs.
  • the heat transfer surface of the heat transfer tube is blocked, and the heat absorption efficiency is greatly reduced.
  • the pressure inside the furnace will fluctuate significantly, the heat transfer tube at the bottom of the furnace will be damaged, or the bottom of the furnace will be clogged. Arise.
  • the upper heat transfer section provided above the furnace is disposed at a narrow interval, if ash adheres to the furnace, the pressure in the furnace may fluctuate greatly. Further, if the ash adhering between the heat transfer tubes grows up to block the gas flow path and the combustion gas cannot pass through the heat transfer tube group, an operation failure may occur.
  • the temperature near the wall of the furnace is high due to the radiant heat of the combustion flame of the fuel, so that ash tends to adhere and melt to the relatively low temperature heat transfer tube group, and a huge clinker is likely to grow There's a problem.
  • Non-Patent Document 1 uses a method for predicting in advance the possibility of ash adhesion based on an ash index and an evaluation standard based on an ash composition in which an ash-containing element is represented by an oxide.
  • the indexes and evaluation criteria shown in Non-Patent Document 1 are targeted to bituminous coal, which is a high-quality coal with less problems such as ash adhesion, and inferior coal (for example, sub-bituminous coal, lignite, Coal types such as high silica charcoal and high calcium charcoal) are not targeted. Therefore, there is a problem that the relationship between the index shown in Non-Patent Document 1 and the adhesion of ash does not necessarily match the actual one.
  • Patent Document 1 ash adhesion is predicted and evaluated by sintering coal ash obtained by ashing the coal to be used in advance and measuring the degree of sticking of the sintered ash for poor quality coal. ing.
  • An object of the present invention is to provide a boiler capable of easily and accurately predicting ash adhesion in a boiler and suppressing ash adhesion even when using various types of solid fuel including inferior coal as fuel. It is providing the ash adhesion suppression method and ash adhesion suppression apparatus.
  • the mixing ratio of each solid fuel when mixing one or more types of solid fuel is such that the value of the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is a reference value or more.
  • the solid fuel is calculated and determined so as to be mixed, and the solid fuels are mixed based on the mixing ratio and supplied to the boiler as fuel.
  • slag which is a component that melts by combustion in the boiler, floats on the airflow of combustion air in the boiler, and adheres to the furnace wall and heat transfer tube group.
  • the mixing ratio of each solid fuel is determined based on the slag viscosity of the solid fuel after mixing in predetermined
  • the solid fuel includes coal, sludge carbide, biomass fuel and the like.
  • the supply amount of the solid fuel serving as the fuel is determined so that the amount of heat input to the boiler is constant.
  • the proportion of molten slag in which ash contained in solid fuel is dissolved increases as the temperature increases.
  • the slag viscosity decreases.
  • the stickiness (or caking property) of the slag is increased, and the slag particles or the wall of the boiler and the slag are easily bonded.
  • the solid fuel with a high alkalinity ratio in ash and the solid fuel with a low alkalinity ratio in ash are appropriately mixed to increase the slag viscosity of the solid fuel after mixing, the slag particles or between the slag and the boiler wall It becomes difficult to adhere. Thereby, adhesion of slag to the boiler and generation of slag can be suppressed.
  • the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is used as an evaluation index, and the ash adhesion characteristics are evaluated based on the slag viscosity. Then, the mixing ratio of each solid fuel is calculated and determined so that the value of the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is equal to or higher than the reference value.
  • the slag viscosity may be calculated based on the composition of the ash component of the solid fuel after mixing. According to said structure, the slag viscosity of the solid fuel after mixing in predetermined
  • the slag viscosity may be calculated based on a result of measuring a slag viscosity of slag generated when the ash of each solid fuel is heated at the predetermined atmospheric temperature. .
  • the slag viscosity suitable for the condition of the actual boiler can be calculated
  • the reference value is a slag in which the ash adhesion rate is equal to or less than a predetermined value in the relationship between the slag viscosity of each solid fuel and the ash adhesion rate at the predetermined atmospheric temperature. It may be a viscosity value. According to the above configuration, by making the slag viscosity value of the solid fuel after mixing equal to or higher than the reference value, the ash adhesion rate becomes a predetermined value or less, and it becomes difficult for ash to adhere to the boiler. can do.
  • the ash adhesion rate is calculated as a ratio of the amount of ash adhering to the ash adhesion probe to the amount of ash impinging on the ash adhesion probe inserted into the boiler.
  • the amount of ash impinging on the ash adhesion probe is the total amount of ash that collides with the projected area of the ash adhesion probe, and is calculated from the supply amount of each solid fuel, the ash content, and the furnace shape of the boiler.
  • the reference value may be 300 to 1000 Pa ⁇ s, which is a slag viscosity value at which the ash adhesion rate is 5 to 7% or less. According to the above configuration, when the ash adhesion rate is 5 to 7% or less, it becomes difficult for the ash to adhere to the boiler, and thus the adhesion of ash can be suitably suppressed.
  • the predetermined atmospheric temperature may be an atmospheric temperature in the vicinity of a burner for burning each solid fuel. According to said structure, since the slag viscosity of the slag in ash in each part inside a boiler can be calculated
  • the predetermined ambient temperature may be a maximum ambient temperature in boiler design. According to the above configuration, it is possible to calculate an appropriate mixing ratio of one or more types of solid fuel without depending on the combustion temperature in the furnace of the boiler.
  • the boiler ash adhesion suppression device of the present invention is configured such that the mixing ratio of each solid fuel when mixing one or more kinds of solid fuel is the reference value of the slag viscosity value of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature.
  • slag which is a component that melts by combustion in the boiler, floats on the airflow of combustion air in the boiler, and adheres to the furnace wall and heat transfer tube group.
  • the mixing ratio of each solid fuel is determined based on the slag viscosity of the solid fuel after mixing in predetermined
  • the solid fuel includes coal, sludge carbide, biomass fuel and the like.
  • the supply amount of the solid fuel serving as the fuel is determined so that the amount of heat input to the boiler is constant.
  • the proportion of molten slag in which ash contained in solid fuel is dissolved increases as the temperature increases.
  • the slag viscosity decreases.
  • the stickiness (or caking property) of the slag is increased, and the slag particles or the wall of the boiler and the slag are easily bonded.
  • the solid fuel with a high alkalinity ratio in ash and the solid fuel with a low alkalinity ratio in ash are appropriately mixed to increase the slag viscosity of the solid fuel after mixing, the slag particles or between the slag and the boiler wall It becomes difficult to adhere. Thereby, adhesion of slag to the boiler and generation of slag can be suppressed.
  • the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is used as an evaluation index, and the ash adhesion characteristics are evaluated based on the slag viscosity. Then, the mixing ratio of each solid fuel is calculated and determined so that the value of the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is equal to or higher than the reference value.
  • the slag viscosity may be calculated based on the composition of the ash component of the solid fuel after mixing. According to said structure, the slag viscosity of the solid fuel after mixing in predetermined
  • the slag viscosity may be calculated based on a result of measuring a slag viscosity of slag generated when the ash of each solid fuel is heated at the predetermined atmospheric temperature. .
  • the slag viscosity suitable for the condition of the actual boiler can be calculated
  • the reference value is a slag in which the ash adhesion rate is equal to or less than a predetermined value in the relationship between the slag viscosity of each solid fuel and the ash adhesion rate at the predetermined atmospheric temperature. It may be a viscosity value. According to the above configuration, by making the slag viscosity value of the solid fuel after mixing equal to or higher than the reference value, the ash adhesion rate becomes a predetermined value or less, and it becomes difficult for ash to adhere to the boiler. can do.
  • the ash adhesion rate is calculated as the ratio of the amount of ash adhering to the ash adhesion probe to the amount of ash impinging on the ash adhesion probe inserted into the boiler.
  • the amount of ash impinging on the ash adhesion probe is the total amount of ash that collides with the projected area of the ash adhesion probe, and is calculated from the supply amount of each solid fuel, the ash content, and the furnace shape of the boiler.
  • the reference value may be 300 to 1000 Pa ⁇ s, which is a slag viscosity value at which the ash adhesion rate is 5 to 7% or less. According to the above configuration, the ash adhesion rate is 5 to 7% or less, and the ash is difficult to adhere to the boiler, so that the ash adhesion can be suitably suppressed.
  • the predetermined atmospheric temperature may be an atmospheric temperature in the vicinity of a burner for burning each solid fuel. According to said structure, since the slag viscosity of the slag in ash in each part inside a boiler can be calculated
  • the predetermined atmospheric temperature may be a maximum atmospheric temperature in boiler design. According to the above configuration, it is possible to calculate an appropriate mixing ratio of one or more types of solid fuel without depending on the combustion temperature in the furnace of the boiler.
  • the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is used as an evaluation index, and the ash adhesion characteristics are evaluated based on the slag viscosity. Then, the mixing ratio of each solid fuel is calculated and determined so that the value of the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is equal to or higher than the reference value.
  • the boiler ash adhesion suppressing apparatus 10 is a fuel supply amount adjusting device (fuel supply amount adjusting means) 3 a that adjusts the supply amount of solid fuel from the hoppers 1 and 2 to the boiler 7. , 3b and a calculator (calculating means) 9 for controlling the fuel supply amount adjusting devices 3a, 3b.
  • fuel supply amount adjusting device fuel supply amount adjusting means
  • 3 a that adjusts the supply amount of solid fuel from the hoppers 1 and 2 to the boiler 7.
  • 3b and a calculator (calculating means) 9 for controlling the fuel supply amount adjusting devices 3a, 3b.
  • the hopper 1 and the hopper 2 holds solid fuels having different ash properties.
  • the solid fuel includes coal, sludge carbide, biomass fuel, and the like.
  • a mixer 4 Between the hoppers 1 and 2 and the boiler 7, a mixer 4, a pulverizer 5 and a burner 6 are provided.
  • the mixer 4 mixes two types of solid fuels whose supply amounts are adjusted by the fuel supply amount adjusting devices 3a and 3b.
  • the pulverizer 5 pulverizes the solid fuel mixed by the mixer 4 into pulverized coal.
  • the burner 6 burns pulverized coal supplied together with air from the pulverizer 5 as fuel.
  • two types of solid fuels are mixed, but one or more types of solid fuels may be mixed.
  • the boiler 7 collects heat by burning pulverized coal.
  • the boiler 7 includes a furnace that generates heat by burning the pulverized coal supplied from the pulverizer 5 with a burner 6 and the like, and is disposed from the upper side to the downstream side of the furnace to supply combustion gas therein.
  • a heat transfer tube group that performs heat exchange by flowing.
  • the combustion gas generated in the boiler 7 is discharged from the chimney.
  • the heat transfer tube group is arranged in the upper part of the heat transfer section including a secondary heater, a tertiary heater, a final heater, and a secondary reheater arranged in parallel at predetermined intervals above the furnace, and at the rear of the furnace.
  • a rear heat transfer section provided with a primary heater, a primary reheater, and a economizer.
  • the calculator 9 calculates the mixing ratio of the two types of solid fuel based on the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature. decide.
  • the predetermined atmospheric temperature will be described later.
  • the supply amount of the solid fuel as the fuel is determined so that the amount of heat input to the boiler 7 is constant.
  • the coal properties such as the moisture content, the calorific value, the ash content, and the composition of the ash component of each solid fuel are accumulated in advance in the calculator 9 as data.
  • the calculator 9 calculates the slag viscosity of each solid fuel at a predetermined atmospheric temperature. This slag viscosity is calculated by a calculation formula obtained experimentally based on the composition of the ash component of each solid fuel to be used in the boiler 7 that is measured in advance. Then, the calculator 9 relates the slag viscosity of each solid fuel at a predetermined atmospheric temperature and the ash adhesion rate.
  • slag means a component that is melted by ash combustion, floats on the combustion airflow in the boiler 7, and adheres to the furnace wall and the heat transfer tube group.
  • slag viscosity means the viscosity of slag at a certain temperature, and is used as an evaluation index of ash adhesion characteristics in this embodiment.
  • the ash adhesion rate means the ease of ash adhesion.
  • the ash adhesion rate is calculated as a ratio of the amount of ash adhering to the ash adhesion probe to the amount of ash impinging on the ash adhesion probe inserted into the furnace of the boiler 7.
  • the amount of ash that collides with the ash adhesion probe is the total amount of ash that collides with the projected area of the ash adhesion probe.
  • the amount of ash impinging on the ash adhesion probe can be determined based on the amount of solid fuel supplied, the ash content, and the furnace shape of the boiler 7.
  • the calculation of the ash adhesion rate may be performed using a combustion test furnace or an actual can boiler instead of the boiler 7.
  • the calculator 9 determines a slag viscosity value at which the ash adhesion rate is a predetermined value or less as a reference value in the relationship between the slag viscosity of each solid fuel and the ash adhesion rate at a predetermined atmospheric temperature.
  • the predetermined value of the ash adhesion rate is 5 to 7%
  • the reference value is 300 to 1000 Pa ⁇ s, which is a slag viscosity value at which the ash adhesion rate is 5 to 7% or less.
  • the calculator 9 calculates the composition of the ash component of the solid fuel after mixing when mixing the two types of solid fuel using the mixing ratio of the two types of solid fuel as a parameter.
  • the composition of the ash component is calculated based on the ash component composition of each solid fuel that has been measured in advance.
  • the calculator 9 calculates the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature when mixing two types of solid fuel.
  • This slag viscosity is calculated by a calculation formula obtained experimentally based on the composition of the ash component of the solid fuel after mixing in the case of mixing two types of solid fuel. Thereby, the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature can be obtained without performing an experiment.
  • the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is based on the measurement result obtained by measuring the slag viscosity of the slag generated when each solid fuel ash is heated at the predetermined atmospheric temperature in advance. It may be calculated. In this case, the slag viscosity suitable for the actual situation of the boiler 7 can be obtained.
  • the calculator 9 calculates the mixing ratio of the two types of solid fuel so that the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is equal to or higher than a reference value. Thereby, the mixing ratio of two types of solid fuel is determined.
  • the proportion of molten slag in which ash contained in solid fuel is dissolved increases as the temperature increases.
  • the slag viscosity decreases.
  • the stickiness (or caking property) of the slag is increased, and the slag particles or the wall of the boiler and the slag are easily bonded.
  • the solid fuel having a high alkalinity in ash and a solid fuel having a low alkalinity in ash are appropriately mixed to increase the slag viscosity of the solid fuel after mixing.
  • ⁇ Slag viscosity of solid fuel after mixing at a predetermined ambient temperature is used as an evaluation index, and ash adhesion characteristics are evaluated based on this slag viscosity. Then, the mixing ratio of each solid fuel is determined so that the value of the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is equal to or higher than the reference value.
  • the slag viscosity value at which the ash adhesion rate is 5 to 7% or less is 300 to 1000 Pa ⁇ s, and this value is a reference value. It has been established. Therefore, if the slag viscosity value of the solid fuel after mixing is adjusted to be 300 to 1000 Pa ⁇ s or more, the ash adhesion rate becomes 5 to 7% or less, and ash does not easily adhere to the boiler 7. Can be suitably suppressed.
  • the atmospheric temperature in the vicinity of the burner 6 at which ash adhesion to the boiler wall is noticeably generated is used as the predetermined atmospheric temperature.
  • the ambient temperature in the vicinity of the burner 6 is measured by a measuring device (not shown) installed in the vicinity of the burner 6.
  • the predetermined ambient temperature is not limited to the ambient temperature in the vicinity of the burner 6, and may be the ambient temperature of a desired portion such as a heat transfer tube group in which ash is likely to adhere. According to this, since the slag viscosity of the slag in ash in each part inside the boiler 7 can be calculated
  • the maximum atmospheric gas temperature in the design of the boiler 7 may be used as the predetermined atmospheric temperature.
  • an appropriate mixing ratio of the two types of solid fuels can be calculated without depending on the combustion temperature in the furnace of the boiler 7.
  • each of the compositions of the ash components of the two types of solid fuel to be used in the boiler 7 is measured (step S1). Specifically, the coal properties such as the moisture content, the calorific value, the ash content, and the composition of the ash component of the solid fuel are measured. The measurement results are accumulated in the calculator 9 as data. Next, the calculator 9 calculates the slag viscosity of each solid fuel at a predetermined ambient temperature by a calculation formula obtained experimentally based on the composition of the ash component of each solid fuel measured in step S1. (Step S2).
  • the calculator 9 determines, as a reference value, a slag viscosity value at which the ash adhesion rate is equal to or less than a predetermined value in the relationship between the slag viscosity of each solid fuel and the ash adhesion rate at a predetermined atmospheric temperature (step S3).
  • the predetermined value of the ash adhesion rate is 5 to 7%
  • the reference value is 300 to 1000 Pa ⁇ s, which is a slag viscosity value at which the ash adhesion rate is 5 to 7% or less.
  • the calculator 9 uses the mixing ratio of the two types of solid fuel as a parameter, and mixes the two types of solid fuel based on the composition of the ash component of each solid fuel measured in step S1.
  • the composition of the ash component of the solid fuel after mixing is calculated (step S4).
  • the calculator 9 calculates the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature by a calculation formula obtained experimentally based on the composition of the ash component of the solid fuel after mixing calculated in step S4. Calculate (step S5). According to this, the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature can be obtained without performing an experiment.
  • the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is based on the measurement result obtained by measuring the slag viscosity of the slag generated when each solid fuel ash is heated at the predetermined atmospheric temperature in advance. It may be calculated. According to this, the slag viscosity suitable for the actual situation of the boiler can be obtained.
  • the calculator 9 mixes the two types of solid fuels so that the slag viscosity of the solid fuels after mixing at the predetermined atmospheric temperature calculated in step S5 is equal to or higher than the reference value determined in step S3.
  • the ratio is calculated to determine the mixing ratio (step S6).
  • the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is used as an evaluation index, and the ash adhesion characteristics are evaluated based on this slag viscosity. Then, the mixing ratio of each solid fuel is determined so that the value of the slag viscosity of the solid fuel after mixing at a predetermined atmospheric temperature is equal to or higher than the reference value.
  • a slag viscosity value of 300 to 1000 Pa ⁇ s at which the ash adhesion rate is 5 to 7% or less is determined as a reference value. It is done. Therefore, if the slag viscosity value of the solid fuel after mixing is set to 300 to 1000 Pa ⁇ s or more, the ash adhesion rate becomes 5 to 7% or less, so that the ash hardly adheres to the boiler 7 and the ash adhesion Can be suitably suppressed.
  • the atmospheric temperature in the vicinity of the burner 6 at which ash adhesion to the boiler wall is noticeably generated is used as the predetermined atmospheric temperature.
  • the slag viscosity of the slag can be determined appropriately. Accordingly, an appropriate mixing ratio of the two types of solid fuels can be calculated.
  • the maximum ambient gas temperature in the design of the boiler 7 is used as the predetermined ambient temperature, so that two types of solid fuel can be used without depending on the combustion temperature in the furnace of the boiler 7. It is possible to calculate an appropriate mixing ratio.
  • step S7 based on the mixing ratio of each solid fuel determined in step S6, two types of solid fuel are mixed, and pulverized coal obtained by pulverization is supplied as fuel to the boiler 7 (step S7). ).
  • the calculator 9 controls the fuel supply amount adjusting devices 3a and 3b based on the mixing ratio of the solid fuels determined in step S6, so that the solids from the hoppers 1 and 2 to the boiler 7 are controlled. Adjust the fuel supply.
  • the mixer 4 mixes two types of solid fuels whose supply amounts are adjusted by the fuel supply amount adjusting devices 3a and 3b.
  • the pulverizer 5 pulverizes the solid fuel mixed by the mixer 4 into pulverized coal, and supplies it to the boiler 7 as fuel.
  • the burner 6 burns pulverized coal supplied together with air from the pulverizer 5 as fuel.
  • the composition of the ash component was measured using a pulverized coal combustion test furnace (furnace inner diameter 400 mm, furnace effective height 3650 mm) under the condition that the total heat input of the city gas for heating was constant at 149 kW.
  • Experiments were conducted using five types of pulverized coal with different fuels.
  • the predetermined ambient temperature when calculating the slag viscosity is 1300 ° C.
  • Table 1 shows the composition of the ash component of five types of pulverized coal at 1300 ° C.
  • the atmospheric temperature inside the pulverized coal combustion test furnace at the portion where the ash adhesion probe is inserted is about 1300 ° C., similar to the temperature at which the ash adhesion phenomenon occurs in the actual can boiler. Further, the inside of the ash adhesion probe is water-cooled so that the surface temperature of the ash adhesion probe is about 500 ° C.
  • FIG. 3 shows the relationship between the slag viscosity at 1300 ° C. and the ash adhesion rate.
  • the reference value is determined based on the relationship between the slag viscosity measured in advance and the ash adhesion rate, but is not limited thereto.
  • the reference value is a clinker of a size that cannot be carried out by a conveyor (not shown) installed in the boiler 7 It may be determined by the slag viscosity when the slag lump falls to the furnace wall. Further, the reference value may be determined by the slag viscosity when the main steam temperature and the main steam pressure deviate from or change from the specified region.
  • Fuel supply adjustment device (fuel supply adjustment means) 4 Mixer 5 Crusher 6 Burner 7 Boiler 9 Calculator (Calculation means) 10 Ash adhesion suppression device

Abstract

　本発明で使用される演算機９は、１種類以上の固体燃料を混合する場合の前記固体燃料の混合比率を、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように算出して決定する。燃料供給量調整装置３ａ，３ｂは、前記混合比率に基づいて、ボイラへの前記固体燃料の供給量を調整する。これにより本発明は、劣質炭を含む様々な種類の固体燃料を燃料として用いる場合でも、ボイラ内における灰の付着を簡便且つ精度良く予測して、灰の付着を抑制することができるようにする。

Description

ボイラの灰付着抑制方法及び灰付着抑制装置
　本発明は、固体燃料を燃料として用いるボイラの灰付着抑制方法及び灰付着抑制装置に関する。
　従来、固体燃料を燃料として用いるボイラにおいては、固体燃料を粉砕機で粉砕して得られる微粉炭が燃料として、搬送用空気とともにボイラに供給されている。ボイラは、供給された燃料をバーナなどで燃焼させて熱を発生させる火炉と、火炉の上方から下流にわたって配置されて内部に燃焼ガスを流動させて熱交換を行う伝熱管群と、を備えており、ボイラで発生した燃焼ガスは煙突から排出されるようになっている。ここで、伝熱管群は、火炉の上方に所定の間隔で並列配置された二次加熱器、三次加熱器、最終加熱器、二次再熱器を備える上部伝熱部と、火炉の後部に配置された一次加熱器、一次再熱器、節炭器を備える後部伝熱部と、を有している。
　このようなボイラでは、燃焼した石炭から発生した灰がボイラの燃焼ガスによって流動し、燃焼ガスの排出の途中で灰が火炉の壁面や伝熱管群などに付着して堆積することによりスラッギングやファウリングが生じる。スラッギングやファウリングが生じると、伝熱管の伝熱面が塞がれて、熱吸収効率が大幅に低下する。更に、スラッギングやファウリングにより壁面などに生成された巨大なクリンカが落下すると、炉内圧が大幅に変動したり、炉底の伝熱管が損傷したり、炉底の閉塞が生じたりするという問題が生じる。
　また、火炉の上方に設けられる上部伝熱部は狭い間隔で配置されているため、ここに灰が付着すると、炉内圧が大きく変動するおそれがある。また、伝熱管間に付着した灰が成長してガス流路を閉塞し、燃焼ガスが伝熱管群を通過することができなくなると、運転障害が起こるおそれがある。
　さらに、バーナ近傍では、燃料の燃焼火炎の放射熱により火炉の壁面近傍の温度が高くなっているため、比較的低温な伝熱管群に灰が付着溶融し易く、巨大なクリンカが成長しやすいという問題がある。
　ボイラを安定運転するためには、固体燃料の燃焼により火炉の壁面や伝熱管群などに灰が付着する可能性を事前に予測して、灰の付着による問題の発生を回避することが必要である。そこで、灰の付着が生じる可能性を指標として表すことが試みられている。
　例えば、非特許文献１では、灰含有元素を酸化物で表した灰組成に基づいた灰に関する指標と評価基準により、灰が付着する可能性を事前に予測する方法が用いられている。しかしながら、非特許文献１に示された指標と評価基準は、灰の付着などの問題が少ない良質炭である瀝青炭を対象としており、近年需要が高まっている劣質炭（例えば、亜瀝青炭、褐炭、高シリカ炭、高カルシウム炭などの炭種）を対象としていない。従って、非特許文献１に示される指標と灰の付着との関係は、実際のものと必ずしも一致した傾向にないという問題がある。
　そこで、特許文献１では、劣質炭を対象として、使用する石炭を予め灰化して得られた石炭灰を焼結させて焼結灰の膠着度を測定することにより、灰の付着が予測評価されている。
日本国特開２００４－３６１３６８号公報
　しかしながら、灰の焼結性や溶融性は、実際の灰を用いて測定を実施しないと求めることができない。また、複数の混炭条件における測定を実施するには時間と労力がかかるため、簡便性に欠けるという欠点がある。従って、特許文献１に開示されている石炭灰の付着予測評価方法によっても、ボイラ内の灰付着を簡便に予測することができない。
　本発明の目的は、劣質炭を含む様々な種類の固体燃料を燃料として用いる場合でも、ボイラ内における灰の付着を簡便且つ精度良く予測して、灰の付着を抑制することが可能な、ボイラの灰付着抑制方法及び灰付着抑制装置を提供することである。
　本発明のボイラの灰付着抑制方法は、１種類以上の固体燃料を混合する場合の各固体燃料の混合比率を、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように算出して決定し、前記混合比率に基づいて各固体燃料を混合して、燃料としてボイラに供給することを特徴とする。
　上記の構成は、ボイラ内で燃焼により溶融し、ボイラ内の燃焼空気の気流に乗って浮遊し、炉壁や伝熱管群に付着する成分であるスラグに着目したものである。上記の構成によれば、劣質炭を含む１種類以上の固体燃料を混合する場合、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性に基づいて、各固体燃料の混合比率が決定される。ここで、固体燃料とは、石炭、汚泥炭化物、バイオマス燃料等を含む。また、ボイラでは熱量が重視されるため、燃料となる固体燃料の供給量は、ボイラに投入される熱量が一定となるように決定される。
　一般に、固体燃料中に含まれる灰が溶けた溶融スラグの割合は、温度が高くなるに従って増加する。溶融スラグの割合が増加するほど、スラグ粘性が低下していく。スラグ粘性が低下すると、スラグの粘着性（あるいは粘結性）が増大し、スラグ粒同士またはボイラの壁とスラグとが接着し易くなる。また、固体燃料中の灰成分の組成から算出される灰中アルカリ率（＝（Ｆｅ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２））が高い灰ほど、スラグ粘性が低くなり易いという傾向がある。
　そこで、灰中アルカリ率が高い固体燃料と灰中アルカリ率が低い固体燃料とを適切に混合して、混合後の固体燃料のスラグ粘性を高くすれば、スラグ粒同士またはスラグとボイラの壁とが接着し難くなる。これにより、ボイラヘのスラグの付着およびスラグの生成を抑制することができる。
　このように、本発明では、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を評価指数とし、このスラグ粘性に基づいて灰付着特性を評価する。そして、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように、各固体燃料の混合比率が算出され、決定される。これにより、劣質炭を含む様々な種類の固体燃料を燃料として使用する場合にも、ボイラ内における灰の付着を簡便且つ精度良く予測して、灰の付着を抑制することができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制方法において、前記スラグ粘性は、前記混合後の固体燃料の灰成分の組成に基づいて算出されてよい。上記の構成によれば、実験を行うことなく、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を求めることができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制方法において、前記スラグ粘性は、各固体燃料の灰を前記所定の雰囲気温度で加熱した際に生じるスラグのスラグ粘性を測定した結果に基づいて算出されてよい。上記の構成によれば、実際のボイラの状況に合ったスラグ粘性を求めることができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制方法において、前記基準値は、前記所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、前記灰付着率が所定値以下となるスラグ粘性の値であってよい。上記の構成によれば、混合後の固体燃料のスラグ粘性の値を基準値以上とすることにより灰付着率が所定値以下となり、ボイラ内に灰が付着し難くなるので、灰の付着を抑制することができる。ここで、灰付着率は、ボイラ内に挿入された灰付着プローブヘの衝突灰量に対する、灰付着プローブヘの付着灰量の比として算出される。また、灰付着プローブヘの衝突灰量は、灰付着プローブの投影面積に衝突する灰の総量であって、各固体燃料の供給量、灰分含有率及びボイラの炉形状から算出される。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制方法において、前記基準値は、前記灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値である３００～１０００Ｐａ・ｓであってよい。上記の構成によれば、灰付着率が５～７％以下とすることによりボイラ内に灰が付着し難くなるので、灰の付着を好適に抑制することができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制方法において、前記所定の雰囲気温度は、各固体燃料を燃焼させるバーナ近傍の雰囲気温度であってよい。上記の構成によれば、ボイラ内部の各部分における灰中のスラグのスラグ粘性を適正に求めることができるので、１種類以上の固体燃料の適切な混合比率を算出することができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制方法において、前記所定の雰囲気温度は、ボイラ設計上の最高雰囲気温度であってよい。上記の構成によれば、ボイラの炉内の燃焼温度に依存することなく、１種類以上の固体燃料の適切な混合比率を算出することができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制装置は、１種類以上の固体燃料を混合する場合の各固体燃料の混合比率を、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように算出して決定する演算手段と、前記混合比率に基づいて、各固体燃料のボイラへの供給量を調整する燃料供給量調整手段と、を有することを特徴とする。
　上記の構成は、ボイラ内で燃焼により溶融し、ボイラ内の燃焼空気の気流に乗って浮遊し、炉壁や伝熱管群に付着する成分であるスラグに着目したものである。上記の構成によれば、劣質炭を含む１種類以上の固体燃料を混合する場合、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性に基づいて、各固体燃料の混合比率が決定される。ここで、固体燃料とは、石炭、汚泥炭化物、バイオマス燃料等を含む。また、ボイラでは熱量が重視されるため、燃料となる固体燃料の供給量は、ボイラに投入される熱量が一定となるように決定される。
　一般に、固体燃料中に含まれる灰が溶けた溶融スラグの割合は、温度が高くなるに従って増加する。溶融スラグの割合が増加するほど、スラグ粘性が低下していく。スラグ粘性が低下すると、スラグの粘着性（あるいは粘結性）が増大し、スラグ粒同士またはボイラの壁とスラグとが接着し易くなる。また、固体燃料中の灰成分の組成から算出される灰中アルカリ率（＝（Ｆｅ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２））が高い灰ほど、スラグ粘性が低くなり易いという傾向がある。
　そこで、灰中アルカリ率が高い固体燃料と灰中アルカリ率が低い固体燃料とを適切に混合して、混合後の固体燃料のスラグ粘性を高くすれば、スラグ粒同士またはスラグとボイラの壁とが接着し難くなる。これにより、ボイラヘのスラグの付着およびスラグの生成を抑制することができる。
　このように、本発明では、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を評価指数とし、このスラグ粘性に基づいて灰付着特性を評価する。そして、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように、各固体燃料の混合比率が算出され、決定される。これにより、劣質炭を含む様々な種類の固体燃料を燃料として使用する場合にも、ボイラ内における灰の付着を簡便且つ精度良く予測して、灰の付着を抑制することができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制装置において、前記スラグ粘性は、前記混合後の固体燃料の灰成分の組成に基づいて算出されてよい。上記の構成によれば、実験を行うことなく、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を求めることができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制装置において、前記スラグ粘性は、各固体燃料の灰を前記所定の雰囲気温度で加熱した際に生じるスラグのスラグ粘性を測定した結果に基づいて算出されてよい。上記の構成によれば、実際のボイラの状況に合ったスラグ粘性を求めることができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制装置において、前記基準値は、前記所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、前記灰付着率が所定値以下となるスラグ粘性の値であってよい。上記の構成によれば、混合後の固体燃料のスラグ粘性の値を基準値以上とすることにより灰付着率が所定値以下となり、ボイラ内に灰が付着し難くなるので、灰の付着を抑制することができる。ここで、灰付着率は、ボイラ内に挿入された灰付着プローブヘの衝突灰量に対する、灰付着プローブヘの付着灰量の比として算出される。また、灰付着プローブヘの衝突灰量は、灰付着プローブの投影面積に衝突する灰の総量であって、各固体燃料の供給量、灰分含有率及びボイラの炉形状から算出される。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制装置において、前記基準値は、前記灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値である３００～１０００Ｐａ・ｓであってよい。上記の構成によれば、灰付着率が５～７％以下となり、ボイラ内に灰が付着し難くなるので、灰の付着を好適に抑制することができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制装置において、前記所定の雰囲気温度は、各固体燃料を燃焼させるバーナ近傍の雰囲気温度であってよい。上記の構成によれば、ボイラ内部の各部分における灰中のスラグのスラグ粘性を適正に求めることができるので、１種類以上の固体燃料の適切な混合比率を算出することができる。
　また、本発明のボイラの灰付着抑制装置において、前記所定の雰囲気温度は、ボイラ設計上の最高雰囲気温度であってよい。上記の構成によれば、ボイラの炉内の燃焼温度に依存することなく、１種類以上の固体燃料の適切な混合比率を算出することができる。
　本発明のボイラの灰付着抑制方法及び灰付着抑制装置においては、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を評価指数とし、このスラグ粘性に基づいて灰付着特性を評価する。そして、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように、各固体燃料の混合比率が算出され、決定される。これにより、劣質炭を含む様々な種類の固体燃料を燃料として使用した場合にも、ボイラ内における灰の付着が簡便且つ精度良く予測可能であり、灰の付着を抑制することができる。
本発明の実施形態によるボイラの灰付着抑制装置を示す概略図である。 本発明の実施形態によるボイラの灰付着抑制方法の手順を示すステップ図である。 １３００℃におけるスラグ粘性と灰付着率との関係を示す図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
（ボイラの灰付着抑制装置の構成）
　本実施形態によるボイラの灰付着抑制装置１０は、図１に示すように、ホッパ１，２からボイラ７への固体燃料の供給量を調整する燃料供給量調整装置（燃料供給量調整手段）３ａ，３ｂと、燃料供給量調整装置３ａ，３ｂを制御する演算機（演算手段）９と、を有している。ホッパ１およびホッパ２はそれぞれ、灰の性状が互いに異なる固体燃料を保持している。ここで、固体燃料は、石炭、汚泥炭化物、バイオマス燃料等を含む。
　ホッパ１，２とボイラ７との間には、混合機４と、粉砕機５と、バーナ６と、が設けられている。混合機４は、燃料供給量調整装置３ａ，３ｂで供給量が調整された２種類の固体燃料を混合する。粉砕機５は、混合機４で混合された固体燃料を粉砕して微粉炭にする。バーナ６は、粉砕機５から空気と共に供給された微粉炭を燃料として燃焼させる。なお、本実施形態は、２種類の固体燃料が混合される構成であるが、１種類以上の固体燃料が混合される構成であってよい。
　ボイラ７は、微粉炭を燃焼させて熱を回収する。尚、図示されていないが、ボイラ７は、粉砕機５から供給された微粉炭をバーナ６等で燃焼させて熱を発生させる火炉と、火炉の上方から下流にわたって配置されて内部に燃焼ガスを流動させて熱交換を行う伝熱管群と、を備える。ボイラ７で発生した燃焼ガスは、煙突から排出されるようになっている。また、伝熱管群は、火炉の上方に所定の間隔で並列配置された二次加熱器、三次加熱器、最終加熱器、二次再熱器を備える上部伝熱部と、火炉の後部に配置された一次加熱器、一次再熱器、節炭器を備える後部伝熱部と、を有している。
　ホッパ１，２から供給される２種類の固体燃料を混合する場合において、演算機９は、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性に基づいて、２種類の固体燃料の混合比率を決定する。所定の雰囲気温度については後述する。ここで、燃料となる固体燃料の供給量は、ボイラ７に投入される熱量が一定になるように決定されている。
　具体的に説明すると、各固体燃料の水分含有率、発熱量、灰分含有率、灰成分の組成等の石炭性状は、演算機９にデータとして予め集積されている。まず、演算機９は、所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性を算出する。このスラグ粘性は、予め測定されている、ボイラ７で使用する予定の各固体燃料の灰成分の組成に基づいて、実験的に求められた算出式により算出される。そして、演算機９は、所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と、灰付着率とを関係付ける。
　ここで、スラグとは、灰の燃焼により溶融し、ボイラ７内の燃焼気流に乗って浮遊し、炉壁や伝熱管群に付着する成分を意味する。また、スラグ粘性とは、ある温度におけるスラグの粘性を意味し、本実施形態においては灰付着特性の評価指標として用いられる。
　また、灰付着率とは、灰の付着し易さを意味する。灰付着率は、ボイラ７の炉内に挿入された灰付着プローブヘの衝突灰量に対する灰付着プローブヘの付着灰量の比として算出される。灰付着プローブヘの衝突灰量とは、灰付着プローブの投影面積に衝突する灰の総量である。灰付着プローブヘの衝突灰量は、固体燃料の供給量、灰分含有率及びボイラ７の炉形状に基づいて求めることができる。なお、灰付着率の算出は、ボイラ７ではなく、燃焼試験炉や実缶ボイラを用いて行われてもよい。
　次に、演算機９は、所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、灰付着率が所定値以下となるスラグ粘性の値を基準値として定める。本実施形態において、灰付着率の所定値は５～７％であり、基準値は、灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値である３００～１０００Ｐａ・ｓである。
　その後、演算機９は、２種類の固体燃料の混合比率をパラメータとして用いて、２種類の固体燃料を混合する場合における、混合後の固体燃料の灰成分の組成を算出する。この灰成分の組成は、予め測定しておいた各固体燃料の灰成分の組成に基づいて算出される。
　次に、演算機９は、２種類の固体燃料を混合する場合の、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を算出する。このスラグ粘性は、２種類の固体燃料を混合する場合における混合後の固体燃料の灰成分の組成に基づいて、実験的に求められた算出式により算出される。これにより、実験を行うことなく、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を求めることができる。
　なお、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性は、各固体燃料の灰を所定の雰囲気温度で加熱した際に生じるスラグのスラグ粘性を予め測定しておき、その測定結果に基づいて算出されてもよい。この場合には、実際のボイラ７の状況に合ったスラグ粘性を求めることができる。
　そして、演算機９は、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性が基準値以上となるように、２種類の固体燃料の混合比率を算出する。これにより、２種類の固体燃料の混合比率が決定される。
　このように、本実施形態ではスラグに着目し、劣質炭を含む１種類以上の固体燃料を混合する場合において、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性に基づいて、各固体燃料の混合比率を決定する。
　一般に、固体燃料中に含まれる灰が溶けた溶融スラグの割合は、温度が高くなるに従って増加する。溶融スラグの割合が増加するほど、スラグ粘性は低下していく。スラグ粘性が低下すると、スラグの粘着性（あるいは粘結性）が増大し、スラグ粒同士またはボイラの壁とスラグとが接着し易くなる。また、固体燃料中の灰成分の組成から算出される灰中アルカリ率（＝（Ｆｅ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２））が高い灰ほど、スラグ粘性が低くなり易い。
　そこで、灰中アルカリ率が高い固体燃料と灰中アルカリ率が低い固体燃料とを適切に混合することにより、混合後の固体燃料のスラグ粘性を高くする。これにより、スラグ粒同士またはボイラの壁とスラグとが接着し難くなるので、ボイラ７ヘのスラグの付着およびスラグの生成を抑制することができる。
　所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を評価指数とし、このスラグ粘性に基づいて灰付着特性を評価する。そして、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように、各固体燃料の混合比率が決定される。これにより、劣質炭を含む様々な種類の固体燃料を燃料として用いる場合でも、ボイラ７内における灰の付着を簡便に且つ精度良く予測し、灰の付着を抑制することができる。
　所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値は３００～１０００Ｐａ・ｓであり、この値が基準値として定められている。従って、混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が３００～１０００Ｐａ・ｓ以上となるように調整すれば灰付着率が５～７％以下となり、ボイラ７内に灰が付着し難くなるので、灰の付着を好適に抑制することができる。
　ここで、スラグ粘性を算出する際には、所定の雰囲気温度として、ボイラ壁への灰付着が顕著に発生するバーナ６近傍の雰囲気温度が用いられる。バーナ６近傍の雰囲気温度は、バーナ６近傍に設置された図示しない計測装置により測定される。尚、所定の雰囲気温度は、バーナ６近傍の雰囲気温度に限定されず、例えば、灰の付着が生じやすい伝熱管群などの所望の部分の雰囲気温度であってよい。これによれば、ボイラ７の内部の各部分における灰中のスラグのスラグ粘性を適正に求めることができるので、２種類の固体燃料の適切な混合比率を算出することができる。
　また、スラグ粘性を算出する際に、所定の雰囲気温度として、ボイラ７の設計上の最高雰囲気ガス温度が用いられてもよい。この場合、ボイラ７の炉内の燃焼温度に依存することなく、２種類の固体燃料の適切な混合比率が算出可能である。
（ボイラの灰付着抑制装置の動作）
　次に、上記の構成のボイラの灰付着抑制装置１０の動作、すなわち、ボイラの灰付着抑制方法を説明する。
　図２に示すように、まず、ボイラ７で使用する予定の２種類の固体燃料の灰成分の組成のそれぞれの測定が行われる（ステップＳ１）。具体的には、固体燃料の水分含有量、発熱量、灰分含有量、灰成分の組成等の石炭性状が測定される。測定結果は、データとして演算機９に集積される。次に、演算機９は、ステップＳ１で測定された各固体燃料の灰成分の組成に基づいて、実験的に求められた算出式により、所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性を算出する（ステップＳ２）。
　次に、演算機９は、所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、灰付着率が所定値以下となるスラグ粘性の値を基準値として決定する（ステップＳ３）。本実施形態において、灰付着率の所定値は５～７％であり、基準値は、灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値である３００～１０００Ｐａ・ｓである。
　次に、演算機９は、２種類の固体燃料の混合比率をパラメータとして用いて、ステップＳ１で測定された各固体燃料の灰成分の組成に基づいて、２種類の固体燃料を混合する場合における、混合後の固体燃料の灰成分の組成を算出する（ステップＳ４）。そして、演算機９は、ステップＳ４で算出した混合後の固体燃料の灰成分の組成に基づいて、実験的に求められた算出式により、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を算出する（ステップＳ５）。これによれば、実験を行うことなく、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を求めることができる。
　なお、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性は、各固体燃料の灰を所定の雰囲気温度で加熱した際に生じるスラグのスラグ粘性を予め測定しておき、その測定結果に基づいて算出されてもよい。これによれば、実際のボイラの状況に合ったスラグ粘性を求めることができる。
　次に、演算機９は、ステップＳ５で算出された、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性が、ステップＳ３で決定した基準値以上となるように、２種類の固体燃料の混合比率を算出して混合比率を決定する（ステップＳ６）。
　このように、本実施形態では、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性を評価指数とし、このスラグ粘性に基づいて灰付着特性を評価する。そして、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように、各固体燃料の混合比率が決定される。これにより、劣質炭を含む様々な種類の固体燃料を燃料として用いる場合でも、ボイラ７内における灰の付着を簡便に且つ精度良く予測し、灰の付着を抑制することができる。
　また、所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値である３００～１０００Ｐａ・ｓが、基準値として定められる。従って、混合後の固体燃料のスラグ粘性の値を３００～１０００Ｐａ・ｓ以上とすれば、灰付着率が５～７％以下となるので、ボイラ７内に灰が付着し難くなり、灰の付着を好適に抑制することができる。
　ここで、スラグ粘性を算出する際に、所定の雰囲気温度として、ボイラ壁への灰付着が顕著に発生するバーナ６近傍の雰囲気温度を用いることにより、ボイラ７の内部の各部分における灰中のスラグのスラグ粘性を適正に求めることができる。従って、２種類の固体燃料の適切な混合比率を算出することができる。
　なお、スラグ粘性を算出する際に、所定の雰囲気温度として、ボイラ７の設計上の最高雰囲気ガス温度を用いることにより、ボイラ７の炉内の燃焼温度に依存することなく、２種類の固体燃料の適切な混合比率を算出することができる。
　次に、ステップＳ６で決定された各固体燃料の混合比率に基づいて、２種類の固体燃料が混合されるとともに、粉砕して得られた微粉炭が燃料としてボイラ７に供給される（ステップＳ７）。具体的には、演算機９は、ステップＳ６で決定された各固体燃料の混合比率に基づいて、燃料供給量調整装置３ａ，３ｂを制御することにより、ホッパ１，２からボイラ７への固体燃料の供給量を調整する。混合機４は、燃料供給量調整装置３ａ，３ｂで供給量が調整された２種類の固体燃料を混合する。粉砕機５は、混合機４で混合された固体燃料を粉砕して微粉炭とし、燃料としてボイラ７に供給する。バーナ６は、粉砕機５から空気と共に供給された微粉炭を燃料として燃焼させる。
（実施例）
　次に、ボイラの灰付着抑制方法及び灰付着抑制装置の実施例を説明する。
　本実施例では、微粉炭燃焼試験炉（炉内径４００ｍｍ、炉内有効高さ３６５０ｍｍ）を用いて、加熱用の都市ガスの投入熱量の合計が１４９ｋＷで一定である条件下で、灰成分の組成が異なる５種類の微粉炭を燃料として用いて実験を行った。本実施例では、スラグ粘性を算出する際の所定の雰囲気温度は、１３００℃としている。表１は、１３００℃における５種類の微粉炭の灰成分の組成を示す。
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　実験では、２種類の微粉炭を混合し、混合後の微粉炭の投入熱量が６０ｋＷで一定となるように、混合後の微粉炭の供給量が調整される。混合後の微粉炭は、微粉炭燃焼試験炉の炉頂に設けられたバーナで、燃焼空気とともに燃焼される。ここで、バーナの下方に位置するように炉内に挿入されて１００分間保持された灰付着プローブについて、表面に付着する灰の付着率を調査した。灰付着プローブが挿入された部分における、微粉炭燃焼試験炉の内部の雰囲気温度は、実缶ボイラにおいて灰付着現象が発生している温度と同様の約１３００℃である。また、灰付着プローブの表面温度が約５００℃になるように、灰付着プローブの内部が水冷されて温度調整されている。
　そして、表１に示される各微粉炭の灰成分の組成に基づき、１３００℃における混合後の微粉炭のスラグ粘性を、実験的に求められた算出式により算出した。図３は、１３００℃におけるスラグ粘性と灰付着率との関係を示す。
　図３に示されるように、混合後の微粉炭のスラグ粘性が３００～１０００Ｐａ・ｓより高いと、灰付着率が５～７％以下となる。これにより、混合後の微粉炭のスラグ粘性が３００～１０００Ｐａ・ｓ以下であると、灰付着率が急激に上昇することがわかる。このことから、１３００℃における混合後の微粉炭のスラグ粘性が３００～１０００Ｐａ・ｓ以上となるように、２種類の微粉炭の混合比率を算出して決定すれば、灰の付着が抑制できることがわかる。
（本実施形態の変形例）
　以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、具体的構成などは適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、発明の実施の形態に記載されたものに限定されない。
　例えば、本実施形態では、予め測定されたスラグ粘性と灰付着率との関係に基づいて、基準値を決定しているが、これに限定されない。燃焼試験炉や実缶ボイラを用いて、燃料に含まれるスラグ粘性を変えながら燃焼テストを行う場合、基準値は、ボイラ７に設置されたコンベア（図示せず）では搬出できないサイズのクリンカ（溶融スラグ）の塊が炉壁に落下するときのスラグ粘性により決定されてもよい。また、基準値は、主蒸気温度・主蒸気圧力が規定領域から外れたり変動したりするときのスラグ粘性により決定されてもよい。
　本出願は２００９年１０月９日出願の日本特許出願（特願２００９－２３４８５２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１，２　ホッパ
　３ａ，３ｂ　燃料供給量調整装置（燃料供給量調整手段）
　４　混合機
　５　粉砕機
　６　バーナ
　７　ボイラ
　９　演算機（演算手段）
　１０　灰付着抑制装置

Claims (14)

  1. 　１種類以上の固体燃料を混合する場合の各固体燃料の混合比率を、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように算出して決定し、
    　前記混合比率に基づいて各固体燃料を混合して、燃料としてボイラに供給することを特徴とするボイラの灰付着抑制方法。
  2. 　前記スラグ粘性は、前記混合後の固体燃料の灰成分の組成に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のボイラの灰付着抑制方法。
  3. 　前記スラグ粘性は、各固体燃料の灰を前記所定の雰囲気温度で加熱した際に生じるスラグのスラグ粘性を測定した結果に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のボイラの灰付着抑制方法。
  4. 　前記基準値は、前記所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、前記灰付着率が所定値以下となるスラグ粘性の値であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のボイラの灰付着抑制方法。
  5. 　前記基準値は、前記灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値である３００～１０００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項４に記載のボイラの灰付着抑制方法。
  6. 　前記所定の雰囲気温度は、各固体燃料を燃焼させるバーナ近傍の雰囲気温度であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のボイラの灰付着抑制方法。
  7. 　前記所定の雰囲気温度は、ボイラ設計上の最高雰囲気温度であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のボイラの灰付着抑制方法。
  8. 　１種類以上の固体燃料を混合する場合の各固体燃料の混合比率を、所定の雰囲気温度における混合後の固体燃料のスラグ粘性の値が基準値以上となるように算出して決定する演算手段と、
    　前記混合比率に基づいて、各固体燃料のボイラへの供給量を調整する燃料供給量調整手段と、を有することを特徴とするボイラの灰付着抑制装置。
  9. 　前記スラグ粘性は、前記混合後の固体燃料の灰成分の組成に基づいて算出されることを特徴とする請求項８に記載のボイラの灰付着抑制装置。
  10. 　前記スラグ粘性は、各固体燃料の灰を前記所定の雰囲気温度で加熱した際に生じるスラグのスラグ粘性を測定した結果に基づいて算出されることを特徴とする請求項８に記載のボイラの灰付着抑制装置。
  11. 　前記基準値は、前記所定の雰囲気温度における各固体燃料のスラグ粘性と灰付着率との関係において、前記灰付着率が所定値以下となるスラグ粘性の値であることを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載のボイラの灰付着抑制装置。
  12. 　前記基準値は、前記灰付着率が５～７％以下となるスラグ粘性の値である３００～１０００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１１に記載のボイラの灰付着抑制装置。
  13. 　前記所定の雰囲気温度は、各固体燃料を燃焼させるバーナ近傍の雰囲気温度であることを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載のボイラの灰付着抑制装置。
  14. 　前記所定の雰囲気温度は、ボイラ設計上の最高雰囲気温度であることを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載のボイラの灰付着抑制装置。
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