WO2021187103A1 - 石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法 - Google Patents

石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法 Download PDF

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潤一 茂田
卓 高野
陽一 長島
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    • Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Definitions

  • the present invention relates to a method for predicting and evaluating the adhesion of combustion ash in a coal co-firing boiler.
  • the power generation efficiency is the ratio of the input energy to the power generation equipment and the amount of power energy obtained by power generation
  • the power generation efficiency is achieved by using biomass, which is a renewable energy, as the input energy. Can also be improved.
  • FIG. 1 shows an example of a coal co-firing boiler.
  • 1 is a boiler main body composed of a furnace 1a formed of a furnace wall tube (heat transfer tube) and a rear heat transfer section 1b
  • 2 is a furnace of the boiler main body 1.
  • a mixed fuel of coal (pulverized coal) and biomass to be put into 1a 3 is a primary superheater, 4 is a secondary superheater, 5 is a tertiary superheater, 6 is a final superheater, 7 is a primary reheater, 8 Is a secondary reheater and 9 is an economizer, and these heat exchangers are composed of heat transfer tubes.
  • the generated combustion gas heats the heat transfer tube constituting the furnace wall of the furnace 1a, and then the secondary superheater 4 in the upper part of the furnace 1a.
  • the upper heat transfer unit 11 including the tertiary heater 5, the final heater 6, and the secondary reheater 8 is heated, and then the primary heater 3, the primary reheater 7 and the economizer of the rear heat transfer unit 1b are heated.
  • the exhaust gas flows out to the exhaust gas duct 10, and nitrogen oxides, sulfur oxides, etc. are generated by a smoke exhaust treatment device (not shown) such as denitration and desulfurization provided on the downstream side. After being removed, it is released into the atmosphere.
  • fouling adheresion of combustion ash from the upper part of the furnace 1a to the heat transfer tube in the subsequent stage
  • ash damage such as heat transfer inhibition, blockage, and physical damage due to dropping of a massive hard clinker.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to be able to evaluate in advance the adhesion state of combustion ash in a coal co-firing boiler using biomass as renewable energy.
  • the present invention is a method for predicting and evaluating the adhesion of combustion ash in a coal co-firing boiler using biomass as renewable energy
  • ash is a sample obtained by mixing biomass with coal, which is the main fuel of the coal co-firing boiler, at a predetermined addition rate.
  • the test ash is prepared by converting the ash into a test ash, and the test ash is sintered under the combustion temperature conditions of the coal co-firing boiler to produce a sintered ash.
  • the degree of sticking is obtained from the ratio obtained by dividing the weight of the sintered ash after the test, and the adhesion state of the combustion ash in the coal co-firing boiler is evaluated in advance based on the degree of sticking.
  • the adhesion result of the combustion ash in the actual coal co-firing boiler and the sticking degree are compared, and the sticking degree that does not cause ash damage in the actual coal co-firing boiler. It is good to specify the adhesion safety area of the coal, and in this way, it is possible to avoid the ash damage by adjusting the addition rate of biomass so that the degree of adhesion is within the adhesion safety area.
  • the degree of sticking is obtained for a plurality of test ashes in which the addition rate of biomass to coal is changed, and the addition rate of biomass in which the degree of sticking is the maximum within the adhesion safety range is evaluated as the optimum addition rate. Is preferable.
  • the combustion ash that would occur when coal mixed with biomass at the same addition rate as the sample is burned in an actual coal co-firing boiler.
  • FIGS. 2 to 10 show an example of the embodiment of the present invention.
  • the ash stain (adhesiveness) of low-grade coal (biomass coal) has already been proven.
  • the degree measurement method is used to evaluate in advance the state of adhesion of combustion ash during co-firing of coal and biomass.
  • the degree of sticking is newly defined as an index for quantifying the hardness of the sintered body by applying the rattra test for quantitatively evaluating the wear resistance and tip stability of the metal green compact.
  • the degree of sticking is defined as the ratio of the weight after the ratra test divided by the weight before the ratra test.
  • the ratra test is a muffle furnace in which a sample in which biomass is mixed at a predetermined addition rate in accordance with JIS (JIS M 8812), which is a coal ash analysis method, is used.
  • JIS JIS M 8812
  • a test ash was prepared by ashing at 815 ° C., and as shown in FIG. 2, the test ash was loaded into an alumina boat 12 and then housed in an alumina pipe 14 attached to an electric furnace 13 to provide a coal co-firing boiler (FIG. 1).
  • Sintered by heat treatment under the combustion temperature conditions of (see), and the hardness of the sintered ash produced by this (the degree of adhesion described later) is measured and evaluated by the ratra tester 15 as shown in FIG. Is.
  • the rattra tester 15 is a device for measuring the abrasion resistance and tip stability of the metal green compact, and is a cylindrical wire mesh 16 (opening 1 mm #) having a diameter of 100 mm and a length of 120 mm at 80 rpm. It is a device that rotates at a high speed.
  • the sintered ash is put into the cylindrical wire mesh 16 of the ratra tester 15 and rotated, the sintered ash is once lifted upward and then falls and collides with the inner wall of the wire mesh and gradually collides with the inner wall of the wire mesh. After rotating under certain conditions, the sinterability of the ash is evaluated from the weight remaining in the cylindrical wire mesh 16.
  • Table 1 shows the results of property analysis of coal (bituminous coal) and woody biomass. Woody biomass is characterized by lower calorific value but higher volatile content than coal, and volatile matter combustion burns. Since it has high properties (fast combustion rate), it is conceivable that the combustibility will be improved by co-firing biomass.
  • the nitrogen (N) content and sulfur (S) content are as low as 0.1% or less, it is expected that nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) in the exhaust gas will be reduced in the co-firing of biomass. ..
  • the ash content of woody biomass is much lower than that of coal, but it is characterized by a high content of potassium oxide (K 2 O) that induces ash adhesion at high temperatures.
  • Fig. 5 shows the relationship between the degree of sticking of pine, oak and cedar at a heating temperature of 1100 ° C. and the addition rate of biomass. Although no change was observed due to the difference in the type of woody biomass. It was confirmed that the degree of ash sticking of all woody biomass increased as the addition rate increased, and more specifically, the degree of ash sticking of bituminous coal A was about 0.05 (see FIG. 4). On the other hand, it was confirmed that the addition rate increased to 0.6 to 0.7 at an addition rate of 50%. If the addition rate of the woody biomass used this time is about 20% or less, it is predicted that the sinterability of the combustion ash will hardly change.
  • Base basic component
  • Acid acidic component
  • the Rf value increases by increasing the addition rate, but the Rs value decreases because it contains almost no S content.
  • the biomass addition rate is 50%
  • the Rf value is about 1.5 times that of the bituminous coal A, while the Rs value is decreased to about 3/4. That is, if the conventional index can be applied, fouling (adhesion of combustion ash from the upper part of the furnace to the heat transfer tube in the latter stage) becomes stronger due to the addition of biomass, but slugging (adhesion of combustion ash in the furnace part) is reversed. Will be weakened.
  • the Rs value is proportional to the S content in the fuel as shown by the above formula (3), but the increase in the S content in coal is affected by the S component because the Fe component is often contained as pyrite (FeS 2). Rather, it is an index for evaluating the influence of the Fe component.
  • fouling In coal-burning boilers, the main factor of fouling is the alkaline components (Na 2 O, K 2 O) contained in the ash, but woody biomass contains a particularly large amount of K 2 O in the ash. Since fouling is more of a concern than slugging, it can be said that it is not appropriate to predict ash damage during biomass co-firing with the slugging index.
  • CaO In general coal ash, CaO often takes the compound form of CaSO 4 (CaO + SO 3 ) and MgO takes the compound form of sulfonyl 4 (MgO + SO 3 ), but biomass has a small amount of SO 3 in the ash. , CaO and MgO alone may exist, and since these CaO (melting point: 257 ° C.) and MgO (melting point: 2852 ° C.) have high melting points, it is considered that ash sintering was suppressed.
  • the composition of ash differs greatly depending on the type of biomass, and there is a risk of ash damage depending on the type and addition rate of biomass, so it is clear that prior investigation and examination are required.
  • diligent research by the present inventors confirmed that the degree of ash sticking increased by adding biomass to coal, and that the degree of sticking also increased as the co-firing rate increased. Since a clear correlation with the degree was also confirmed, it was verified that the degree of sticking is extremely effective in evaluating the adhesion of combustion ash generated when biomass is co-firing with coal.
  • the adhesion state of combustion ash that would occur when coal mixed with biomass at the same addition rate as the sample is burned in an actual coal co-firing boiler is reproduced, and the degree of sticking is used as an index.
  • the addition rate of biomass can be set as large as possible within a range that does not cause ash damage, and the biomass can be efficiently and effectively used.
  • the adhesion safety range of the degree of adhesion that does not cause ash damage in the actual coal co-firing boiler the occurrence of ash damage may be somewhat affected by the structure of the actual coal co-firing boiler even if the degree of sticking is the same.
  • an adhesion safety zone it can be considered that serious ash damage is generally avoided.
  • the degree of adhesion is lower than 0.2, the ash adheres in the form of powder, and if the degree of adhesion is in the range of 0.2-0.4, the ash adheres to the extent that it is brittle and spontaneously collapses, and the degree of adhesion is 0.
  • the ash adhered state is such that it can be easily broken by hand, and if the degree of adhesion is greater than 0.8, it melts and sticks hard to glass, resulting in an ash adhered state that cannot be easily broken.
  • the addition rate of biomass can be set as large as possible within a range that does not cause the above, and the biomass can be used most efficiently and effectively.
  • the method for predicting and evaluating the adhesion of combustion ash in the coal co-firing boiler of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the biomass co-firing in the coal co-firing boiler may be biomass other than wood-based.
  • the biomass co-firing in the coal co-firing boiler may be biomass other than wood-based.
  • various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
  • Boiler body 1a Fire furnace 1b Rear heat transfer part 2 Mixed fuel 3 Primary superheater 4 Secondary superheater 5 Tertiary superheater 6 Final superheater 7 Primary reheater 8 Secondary reheater 9 Economizer 10 Exhaust duct 11 Upper part Heat Transfer Unit 12 Alumina Boat 13 Electric Furnace 14 Alumina Tube 15 Rattra Tester 16 Cylindrical Wire Net

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Abstract

バイオマスを再生可能エネルギーとして利用した石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法に関し、前記石炭混焼ボイラの主燃料となる石炭にバイオマスを所定の添加率で混合した試料を灰化して試験灰を調製し、該試験灰を前記石炭混焼ボイラの燃焼温度条件で焼結させて焼結灰を生成し、該焼結灰をラトラ試験機１５にかけて試験前の焼結灰の重量で試験後の焼結灰の重量を割った比から膠着度を求め、該膠着度に基づいて前記石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着状況を事前に評価する。

Description

石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法
　本発明は、石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法に関するものである。
　近年、地球温暖化対策を推進する観点から再生可能エネルギーの導入拡大は重要事項となっており、火力発電所等にてバイオマス（動植物に由来する有機物）を再生可能エネルギーとして利用した石炭混焼ボイラが増加してきている。
　特に火力発電所の場合においては、発電効率が発電設備への投入エネルギーと発電で得られる電力エネルギー量との比率であることから、再生可能エネルギーであるバイオマスを投入エネルギーとして利用することで発電効率の向上を図ることもできる。
　図１は石炭混焼ボイラの一例を示すもので、図中１は炉壁管（伝熱管）で形成されている火炉１ａと後部伝熱部１ｂとからなるボイラ本体、２はボイラ本体１の火炉１ａ内へ投入される石炭（微粉炭）とバイオマスの混合燃料、３は一次過熱器、４は二次過熱器、５は三次過熱器、６は最終過熱器、７は一次再熱器、８は二次再熱器、９は節炭器であり、これらの熱交換器は伝熱管により構成されている。
　そして、ボイラ本体１の火炉１ａ内へ混合燃料を投入して燃焼させると、生成した燃焼ガスは、火炉１ａの炉壁を構成する伝熱管を加熱した後、火炉１ａ上部における二次過熱器４、三次過熱器５、最終過熱器６、二次再熱器８からなる上部伝熱部１１を加熱し、続いて、後部伝熱部１ｂの一次過熱器３、一次再熱器７及び節炭器９を加熱し、熱交換した後の排ガスは排ガスダクト１０へ流出し、下流側に設けられた脱硝、脱硫等の排煙処理装置（図示せず）で窒素酸化物や硫黄酸化物等が除去された後に大気へ放出されるようになっている。
　尚、この種のバイオマスを再生可能エネルギーとして利用した石炭混焼ボイラに関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
特開２０１５－８７０５３号公報
　しかしながら、前述した如き石炭混焼ボイラの場合、石炭と混焼されるバイオマスの種類によっては、石炭混焼ボイラにファウリング（火炉１ａ上部から後段の伝熱管にかけての燃焼灰の付着）を起こすことがあり、例えば、このようなファウリングが進むことにより、伝熱阻害や閉塞、塊状の硬質クリンカ落下による物理的損傷等といった灰障害を誘発することが懸念されたが、これまで石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着状況を事前に評価する有効な手段が無く、灰障害を招かない範囲でバイオマスをどの程度の添加率にまで高められるかを的確に見極めることが難しかった。
　本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、バイオマスを再生可能エネルギーとして利用した石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着状況を事前に評価し得るようにすることを目的とする。
　本発明は、バイオマスを再生可能エネルギーとして利用した石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法であって、前記石炭混焼ボイラの主燃料となる石炭にバイオマスを所定の添加率で混合した試料を灰化して試験灰を調製し、該試験灰を前記石炭混焼ボイラの燃焼温度条件で焼結させて焼結灰を生成し、該焼結灰をラトラ試験機にかけて試験前の焼結灰の重量で試験後の焼結灰の重量を割った比から膠着度を求め、該膠着度に基づき前記石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着状況を事前に評価するものである。
　而して、このようにすれば、試料と同じ添加率でバイオマスを混合した石炭を実際の石炭混焼ボイラで燃焼させた場合に起こり得る燃焼灰の付着状況を再現し、その膠着度を指標とすることで実際的で信頼性の高い評価を行うことが可能となり、灰障害を招かない範囲でバイオマスをどの程度の添加率にまで高められるかを容易に見極めることが可能となる。
　また、本発明をより具体的に実施するにあたっては、実際の石炭混焼ボイラでの燃焼灰の付着結果と膠着度とを比較し、実際の石炭混焼ボイラにて灰障害を招くことのない膠着度の付着安全域を特定すると良く、このようにすれば、膠着度が付着安全域内に収まるようにバイオマスの添加率を調整することで灰障害を未然に回避することが可能となる。
　更に、本発明においては、石炭に対するバイオマスの添加率を変えた複数の試験灰について膠着度を求め、該膠着度が付着安全域内で最大値をとるバイオマスの添加率を最適添加率として評価することが好ましい。
　尚、実際の石炭混焼ボイラにて灰障害を招くことのない膠着度の付着安全域を特定するにあたり、同じ膠着度でも実際の石炭混焼ボイラの構造等により灰障害の発生状況に多少の違いがあるものの、膠着度が０．５以下の領域を付着安全域として特定すれば、概ね重篤な灰障害は回避されるものと見做せる。
　上記した本発明の石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法によれば、試料と同じ添加率でバイオマスを混合した石炭を実際の石炭混焼ボイラで燃焼させた場合に起こるであろう燃焼灰の付着状況を再現し、その膠着度を指標とすることで実際的で信頼性の高い評価を行うことができるので、燃焼灰の付着が進むことによる伝熱阻害や閉塞、塊状の硬質クリンカ落下による物理的損傷等といった灰障害の発生を回避することができると共に、灰障害の発生を招かない範囲内でバイオマスの添加率を極力大きく設定して該バイオマスを効率良く有効利用することができる。
本発明を適用する石炭混焼ボイラの一例を示す概略図である。 本発明の方法で試料の焼結を行う電気炉の概略図である。 膠着度の測定を行うラトラ試験機の一例を示す正面図である。 膠着度と焼結温度との関係を示すグラフである。 膠着度と木質系のバイオマスの添加率との関係を示すグラフである。 膠着度とその他のバイオマスの添加率との関係を示すグラフである。 Ｒｆ値と木質系のバイオマスの添加率との関係を示すグラフである。 Ｒｓ値と木質系のバイオマスの添加率との関係を示すグラフである。 膠着度とＲｆ値との関係を示すグラフである。 膠着度とＲｓ値との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
　図２～図１０は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本実施例においては、既に低品位炭（亜瀝青炭）での灰汚れ（付着性）を評価する上で実績のある膠着度測定法を利用し、石炭とバイオマスとの混焼時における燃焼灰の付着状況を事前に評価するようにしている。
　即ち、膠着度とは、金属圧粉体の耐摩耗及び先端安定性を定量的に評価するラトラ試験を応用し、焼結体の固さを定量化するための指標として新たに定義したものであり、ラトラ試験後の重量をラトラ試験前の重量で割った比を膠着度としている。
　より具体的に本実施例に即して説明すると、ラトラ試験とは、石炭の灰分分析法のＪＩＳ（ＪＩＳ Ｍ ８８１２）に準拠してバイオマスを所定の添加率で混合した試料をマッフル炉にて８１５℃で灰化して試験灰を調製し、図２に示す如く、その試験灰をアルミナボート１２に装填した上、電気炉１３に取り付けたアルミナ管１４内に収容して石炭混焼ボイラ（図１参照）の燃焼温度条件で加熱処理することにより焼結させ、これにより生成された焼結灰の硬さ（後述の膠着度）を図３に示す如きラトラ試験機１５で測定して評価するものである。
　ここで、ラトラ試験機１５とは、金属圧粉体の耐摩耗性及び先端安定性を測定するための装置で、直径１００ｍｍ、長さ１２０ｍｍの円筒形金網１６（目開き１ｍｍ＃）を８０ｒｐｍの速度で回転させる装置であり、前記ラトラ試験機１５における円筒形金網１６に焼結灰を入れて回転させると、焼結灰は一旦上方に持ち上げられた後に金網内壁に落下衝突して表面から徐々に崩されるので、一定条件で回転した後、円筒形金網１６内に残った重量から灰の焼結性を評価するようにしている。
　尚、試験条件は、例えば下記のように決めて行うことができる。
・温度　　：９００～１３００℃
・雰囲気　：空気
・加熱時間：１ｈ
・評価方法：下記式（１）で求められる数値を膠着度と定義して焼結性を定量化する（膠着度が１．０に近いほど硬く焼結していることになる）。
膠着度＝ラトラ試験後の重量／ラトラ試験前の重量…（１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に石炭（瀝青炭）と木質系のバイオマスの性状分析結果を示している通り、木質系のバイオマスには、石炭より発熱量は低いが揮発分が多いという特徴があり、揮発分燃焼は燃焼性が高い（燃焼速度が速い）ため、バイオマスの混焼により燃焼性の向上が考えられる。
　また、窒素（Ｎ）分と硫黄（Ｓ）分が０．１％以下と少ないため、バイオマスの混焼では排ガス中の窒素酸化物（ＮＯx）、硫黄酸化物（ＳＯx）の低減化が予測される。一方、木質系のバイオマスの灰分は石炭より極めて少ないが、高温での灰の付着性を誘発する酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）の含有量が多いことが特徴である。
　図４に膠着度と焼結温度との関係を示す如く、本発明者らによる試験結果によれば、瀝青炭Ａに木質系のバイオマスを添加することにより灰は焼結し易くなり（膠着度が高くなる）、また、松を３０％添加した場合に瀝青炭Ａと同一膠着度を示す温度条件が３０℃～１００℃低温となることが確認された。
　更に、図５に燃焼灰の加熱温度１１００℃における松、樫及び杉の膠着度とバイオマスの添加率との関係を示すと、木質系のバイオマスの種類の違いによる変化は認められなかったが、何れの木質系のバイオマスも添加率が増えるほど灰の膠着度が高くなることが確認され、より具体的には、瀝青炭Ａの灰の膠着度が約０．０５（図４参照）であったのに対し、添加率５０％では０．６～０．７に上昇することが確認された。尚、今回用いた木質系のバイオマスの添加率が約２０％以下であれば、燃焼灰の焼結性は殆ど変化しないものと予測される。
　その他のバイオマスとして、農業残渣系稲わら、木質系竹についても３０％混焼での燃焼灰の膠着度を調査しており、これらバイオマスの性状を表２に、膠着度を図６に夫々示している。杉、樫、松の混焼灰の膠着度に比べて、稲わら混焼灰は高値、竹混焼灰は低値を示しており、バイオマスの種類により灰組成が異なることが膠着度に影響を与えたものと考えられる。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　また、バイオマスの混焼により生成する灰のファウリングインデックスＲｆ及びスラッギングインデックスＲｓがどのように変化するかを計算し、その結果を図７及び図８に示す。尚、単位は灰中の各成分の濃度（％）である。
Ｒｆ＝（Ｂａｓｅ／Ａｃｉｄ）×Ｎａ2Ｏ…（２）
Ｒｓ＝（Ｂａｓｅ／Ａｃｉｄ）×燃料中Ｓ…（３）
　ここで、Ｂａｓｅ（塩基性成分）；Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｆｅ2Ｏ3＋ＣａＯ＋ＭｇＯ…（４）
Ａｃｉｄ（酸性成分）；Ａｌ2Ｏ3＋ＳiＯ2＋ＴiＯ2 …（５）
　図７及び図８に示す通り、木質系のバイオマスはＢａｓｅが主成分のため添加率を増やすことによりＲｆ値は大きくなるが、Ｓ分を殆ど含まないためＲｓ値は小さくなる。一例を挙げると、バイオマス添加率５０％では瀝青炭Ａと比較すると、Ｒｆ値は１．５倍前後になるのに対し、Ｒｓ値は逆に約３／４に低下する。即ち、従来のインデックスが適用できるとすると、バイオマスの添加によりファウリング（火炉上部から後段の伝熱管にかけての燃焼灰の付着）は強くなるが、スラッギング（火炉部分での燃焼灰の付着）は逆に弱くなることになる。
　焼結試験で得られた焼結灰の膠着度とＲｆ値及びＲｓ値との関係を図９と図１０に示すと、焼結灰の膠着度はＲｆ値が大きくなるほど上がるのに対し、Ｒｓ値が大きくなるほど下がることが分かる。この際、灰の焼結性とＲｓ値との関連性はみられなかった。
　Ｒｓ値は上記式（３）で示すように燃料中のＳ分に比例するが、石炭中のＳ分の増加はＦｅ成分がパイライト（ＦｅＳ2）として含まれることが多いため、Ｓ分の影響と言うよりＦｅ成分の影響を評価するインデックスである。
　石炭燃焼ボイラでは、ファウリングの主因子は灰中に含まれるアルカリ成分（Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ）であるが、木質系のバイオマスは灰中にＫ2Ｏが特に多く含まれることから、スラッギングよりはファウリングが強く懸念されるため、スラッギングインデックスでバイオマス混焼時の灰障害を予測するのは適切ではないと言える。
　松、樫、杉との石炭混焼灰での膠着度に比べて、稲わら、竹との石炭混焼灰での膠着度には差異がみられた。これにはバイオマスの灰組成が大きく係わっており、特に酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の存在が関与しているものと考えられる。
　一般的な石炭灰では、ＣａＯはＣａＳＯ4（ＣａＯ+ＳＯ3）、ＭｇＯはＭｇＳＯ4（ＭｇＯ+ＳＯ3）の化合物形態をとることが多いが、バイオマスは灰中にＳＯ3分が少ないことから、ＣａＯ、ＭｇＯ単独で存在する可能性があり、このＣａＯ（融点：２５７２℃）、ＭｇＯ（融点：２８５２℃）は高融点であることから灰の焼結を抑制したものと考えられる。
　以上に説明した通り、バイオマスはその種類によって灰の組成が大きく異なり、バイオマスの種類と添加率によっては灰障害を発生する懸念があるため、事前の調査・検討が必要となることは明らかであるが、本発明者らによる鋭意研究により、バイオマスを石炭に添加することで灰の膠着度が上がり、しかも、その混焼率が増加するに従い膠着度も上昇することが確認され、ファウリングインデックスと膠着度との明確な相関も確認されたため、バイオマスを石炭と混焼した際に生じる燃焼灰の付着性を評価する上で、膠着度を指標とすることが極めて効果的であることが検証された。
　従って、上記実施例によれば、試料と同じ添加率でバイオマスを混合した石炭を実際の石炭混焼ボイラで燃焼させた場合に起こるであろう燃焼灰の付着状況を再現し、その膠着度を指標とすることで実際的で信頼性の高い評価を行うことができるので、燃焼灰の付着が進むことによる伝熱阻害や閉塞、塊状の硬質クリンカ落下による物理的損傷等といった灰障害の発生を回避することができると共に、灰障害の発生を招かない範囲内でバイオマスの添加率を極力大きく設定して該バイオマスを効率良く有効利用することができる。
　より具体的には、実際の石炭混焼ボイラでの燃焼灰の付着結果と膠着度とを比較し、実際の石炭混焼ボイラにて灰障害を招くことのない膠着度の付着安全域を特定すれば、膠着度が付着安全域内に収まるようにバイオマスの添加率を調整することで灰障害を未然に回避することができる。
　ここで、実際の石炭混焼ボイラにて灰障害を招くことのない膠着度の付着安全域を特定するにあたっては、同じ膠着度でも実際の石炭混焼ボイラの構造等により灰障害の発生状況に多少の違いがあるものの、膠着度が０．５以下の領域を付着安全域として特定すれば、概ね重篤な灰障害は回避されるものと見做すことができる。
　なぜなら、膠着度が０．２より低ければ、パウダー状の灰付着状態となり、膠着度が０．２－０．４の範囲では、脆くて自然崩落する程度の灰付着状態となり、膠着度が０．４－０．８の範囲では、手で簡単に崩せる程度の灰付着状態となり、膠着度が０．８より大きければ溶融してガラス状に硬く固着して簡単に崩せない灰付着状態となることが過去の実機付着灰調査に基づく知見として得られており、手で簡単に崩せる程度の灰付着状態となる膠着度が０．４－０．８の範囲にあっても、膠着度が０．５以下であれば重篤な灰障害を招かないことが確認されているからである。
　そして、石炭に対するバイオマスの添加率を変えた複数の試験灰について膠着度を求め、該膠着度が付着安全域内で最大値をとるバイオマスの添加率を最適添加率として評価すれば、灰障害の発生を招かない範囲内でバイオマスの添加率を極力大きく設定することができて該バイオマスを最も効率良く有効利用することができる。
　尚、本発明の石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、石炭混焼ボイラに混焼されるバイオマスは木質系以外のバイオマスであっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
　　１     ボイラ本体
　　１ａ   火炉
　　１ｂ   後部伝熱部
　　２     混合燃料
　　３     一次過熱器
　　４     二次過熱器
　　５     三次過熱器
　　６     最終過熱器
　　７     一次再熱器
　　８     二次再熱器
　　９     節炭器
　１０     排ガスダクト
　１１     上部伝熱部
　１２     アルミナボート
　１３     電気炉
　１４     アルミナ管
　１５     ラトラ試験機
　１６     円筒形金網

Claims (4)

  1. 　バイオマスを再生可能エネルギーとして利用した石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法であって、前記石炭混焼ボイラの主燃料となる石炭にバイオマスを所定の添加率で混合した試料を灰化して試験灰を調製し、該試験灰を前記石炭混焼ボイラの燃焼温度条件で焼結させて焼結灰を生成し、該焼結灰をラトラ試験機にかけて試験前の焼結灰の重量で試験後の焼結灰の重量を割った比から膠着度を求め、該膠着度に基づき前記石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着状況を事前に評価する石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法。
  2. 　実際の石炭混焼ボイラでの燃焼灰の付着結果と膠着度とを比較し、実際の石炭混焼ボイラにて灰障害を招くことのない膠着度の付着安全域を特定する請求項１に記載の石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法。
  3. 　石炭に対するバイオマスの添加率を変えた複数の試験灰について膠着度を求め、該膠着度が付着安全域内で最大値をとるバイオマスの添加率を最適添加率として評価する請求項２に記載の石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法。
  4. 　膠着度が０．５以下の領域を付着安全域として特定する請求項２に記載の石炭混焼ボイラにおける燃焼灰の付着予測評価方法。
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