(57)【要約】【課題】石炭の燃焼によって生成するクリンカアッシュの燃焼炉内への付着を安定して抑制できるクリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法を提供すること。【解決手段】クリンカ付着抑制用添加剤は、石炭焚ボイラ内におけるクリンカ付着抑制用添加剤であって、塩基性成分と酸性成分との比（塩基性成分／酸性成分）が０．２以下であって、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が１．５以下２．５以上であるアルミノ珪酸塩含有物質を有効成分として含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭焚ボイラ内におけるクリンカ付着抑制用添加剤であって、
塩基性成分と酸性成分との比（塩基性成分／酸性成分）が０．２以下であって、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が１．５以下２．５以上であるアルミノ珪酸塩含有物質を有効成分として含有することを特徴とする、クリンカ付着抑制用添加剤。
【請求項２】
前記塩基性成分が、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して定量された前記アルミノ珪酸塩含有物質中の酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウムの合計量によって算出されたものである、請求項１に記載のクリンカ付着抑制用添加剤。
【請求項３】
前記酸性成分が、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して定量された前記アルミノ珪酸塩含有物質中の酸化珪素、酸化アルミニウム及び酸化チタンの合計量によって算出されたものである、請求項１又は請求項２に記載のクリンカ付着抑制用添加剤。
【請求項４】
前記アルミノ珪酸塩含有物質が、石炭燃焼灰及び天然鉱物からなる群から選択された少なくとも１種を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のクリンカ付着抑制用添加剤。
【請求項５】
前記石炭燃焼灰が、フライアッシュである、請求項４に記載のクリンカ付着抑制用添加剤。
【請求項６】
前記天然鉱物が、カオリナイト類及びクォーツからなる群から選択された少なくとも１種のフライアッシュである、請求項４に記載のクリンカ付着抑制用添加剤。
【請求項７】
石炭と、塩基性成分と酸性成分との比（塩基性成分／酸性成分）が０．２以下であって、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が１．５以下２．５以上であるアルミノ珪酸塩含有物質と、を混合して石炭焚ボイラで燃焼させることを特徴とする、クリンカ付着抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法に関し、例えば、石炭の燃焼により発生したクリンカアッシュの燃焼炉内への付着を抑制するクリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭の燃焼により生成した石炭燃焼灰が燃焼炉内へ付着したもの（クリンカアッシュ）を抑制するクリンカ付着抑制用添加剤が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このクリンカ付着抑制用添加剤は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１法により求めた融点が、石炭焚ボイラで燃焼させる微粉炭のＪＩＳ  Ｍ  ８８１２法で作製した石炭灰（ＪＩＳ灰）の融点より３０℃以上高いフライアッシュを有効成分として含有する。これにより、特許文献１に記載のクリンカ付着抑制用添加剤によれば、石炭燃焼灰全体としての融点が高くなり、溶融液化にともなう付着力が低下することにより、石炭焚ボイラ内のクリンカアッシュの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６５９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、石炭焚ボイラにおいては、石炭価格の上昇及びエネルギー資源の有効活用の観点から、瀝青炭などの高品位炭だけでなく、亜瀝青炭、褐炭、高灰分炭などの低品位炭も燃料として利用拡大が図られている。一方で、石炭焚ボイラにおいては、燃料の石炭の炭種によって石炭燃焼灰に含まれる各種鉱物の含有量が変化して石炭燃焼灰の性状が変化する。そこで、石炭の炭種によらずに燃焼炉のクリンカアッシュの付着を安定して抑制できるクリンカ付着抑制用添加剤の開発が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、石炭の燃焼によって生成するクリンカアッシュの燃焼炉内への付着を安定して抑制できるクリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るクリンカ付着抑制用添加剤は、石炭焚ボイラ内におけるクリンカ付着抑制用添加剤であって、塩基性成分と酸性成分との比（塩基性成分／酸性成分）が０．２以下であって、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が１．５以下２．５以上であるアルミノ珪酸塩含有物質を有効成分として含有することを特徴とする。
【０００７】
上記クリンカ付着抑制用添加剤によれば、塩基性成分と酸性成分との比が０．２以下であり塩基性成分の含有量が低くなるので、石炭の燃焼に伴って燃焼炉内で発生する石炭燃焼灰全体としての塩基性成分に基づく燃焼炉内のクリンカアッシュ付着促進成分の発生量が低減される。そして、アルミノ珪酸塩含有物質は、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が１．５以下である場合には、カオリナイト及びハロサイトなどのカオリナイト類の含有量が高くなるので、燃焼炉内でカオリナイト類が熱分解してクリストバライトが生成する。また、アルミノ珪酸塩含有物質は、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が２．５以上である場合には、クォーツの含有量が高くなるので、燃焼炉内でクォーツが熱分解してクリストバライトが生成する。このようにして生成したクリストバライトは、塩基性成分の含有率が低く燃焼炉内に存在するクリンカ付着促進成分を捕捉するので、燃焼炉内で発生するクリンカアッシュ付着促進成分を更に低減すると推定される。これらにより、クリンカ付着抑制用添加剤は、燃焼炉内での石炭の燃焼に伴う燃焼炉内へのクリンカアッシュの付着を安定して抑制することが可能となる。
【０００８】
上記クリンカ付着抑制用添加剤においては、前記塩基性成分が、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して定量された前記アルミノ珪酸塩含有物質中の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及び酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）の合計量によって算出されたものであることが好ましい。この構成により、燃焼炉内に存在する塩基性成分の中でも、クリンカアッシュ付着促進成分となる上記塩基性酸化物を基準に塩基性成分／酸性成分比を算出することができるので、石炭の燃焼に伴う燃焼炉内へのクリンカアッシュの付着をより安定して防ぐことができる。
【０００９】
上記クリンカ付着抑制用添加剤においては、前記酸性成分が、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して定量された前記アルミノ珪酸塩含有物質中の酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化チタン（ＴｉＯ２）の合計量によって算出されたものであることが好ましい。この構成により、塩基性成分／酸性成分比をより正確に算出できるので、石炭の燃焼に伴う燃焼炉内へのクリンカアッシュの付着をより安定して防ぐことができる。
【００１０】
上記クリンカ付着抑制用添加剤においては、前記アルミノ珪酸塩含有物質が、石炭燃焼灰及び天然鉱物からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。この構成により、クリンカ付着抑制添加剤は、石炭の燃焼によって生じた石炭燃灰及び天然鉱物を燃焼炉へのクリンカアッシュ付着の抑制に用いることができるので、廃棄物となる石炭燃焼灰の廃棄量の削減及び天然鉱物を有効に活用することが可能となる。
【００１１】
上記クリンカ付着抑制用添加剤においては、前記石炭燃焼灰がフライアッシュであることが好ましい。この構成により、燃焼炉内で発生したフライアッシュをクリンカ付着抑制用添加剤として用いるので、石炭の燃焼に伴って発生する廃棄物を有効活用することができる。
【００１２】
上記クリンカ付着抑制用添加剤においては、前記天然鉱石が、カオリナイト類及びクォーツからなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。この構成により、クリンカ付着抑制添加剤は、天然鉱物を燃焼炉へのクリンカアッシュ付着の抑制に用いることができるので、天然鉱物を有効に活用することが可能となる。
【００１３】
本発明に係るクリンカ付着抑制方法は、石炭と、塩基性成分と酸性成分との比（塩基性成分／酸性成分）が０．２以下であって、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が１．５以下２．５以上であるアルミノ珪酸塩含有物質と、を混合して石炭焚ボイラで燃焼させることを特徴とする。
【００１４】
上記クリンカ付着抑制方法によれば、塩基性成分と酸性成分との比が０．２以下であり塩基性成分の含有量が低くなるので、石炭の燃焼に伴って燃焼炉内で発生する石炭燃焼灰全体としての塩基性成分に基づく燃焼炉内のクリンカアッシュ付着促進成分の発生量が低減される。そして、アルミノ珪酸塩含有物質は、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が１．５以下である場合には、カオリナイト及びハロサイトなどのカオリナイト類の含有量が高くなるので、燃焼炉内でカオリナイト類が熱分解してクリストバライトが生成する。また、アルミノ珪酸塩含有物質は、酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（酸化珪素／酸化アルミニウム）が２．５以上である場合には、クォーツの含有量が高くなるので、燃焼炉内でクォーツが熱分解してクリストバライトが生成する。このようにして生成したクリストバライトは、塩基性成分の含有率が低く燃焼炉内に存在するクリンカ付着促進成分を捕捉するので、燃焼炉内で発生するクリンカアッシュ付着促進成分を更に低減すると推定される。これらにより、クリンカ付着抑制用添加方法は、燃焼炉内での石炭の燃焼に伴う燃焼炉内へのクリンカアッシュの付着を安定して抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、石炭の燃焼によって生成するクリンカアッシュの燃焼炉内への付着を安定して抑制できるクリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る石炭焚ボイラの断面模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るアルミノ珪酸塩含有物質中に含まれるカオリナイト類の説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るアルミノ珪酸塩含有物質中に含まれるクォーツの説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るアルミノ珪酸塩含有物質中におけるＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比と、カオリナイト類の含有率との関係を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係るアルミノ珪酸塩含有物質におけるＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比とクリストバライト発生量との関係を示す概念図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施例に係る灰付着率の測定方法で用いた燃焼試験装置の概略を示す断面模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６ＡのＸ−Ｙ線矢視断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例及び比較例に係るＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比と灰付着率との関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施例及び比較例に係る塩基性成分／酸性成分比と灰付着率との関係を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施例及び比較例に係るＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比及び塩基性成分／酸性成分比と灰付着率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態によって何ら限定されるものではない。
【００１８】
まず、本実施の形態に係るクリンカ付着抑制用添加剤が適用される石炭焚ボイラについて簡単に説明する。図１は、本実施の形態に係る石炭焚ボイラの断面模式図である。なお、図１に示す石炭焚ボイラは、微粉炭焚ボイラであるが、本実施の形態に係るクリンカ付着抑制用添加剤は、石炭を燃焼するものであれば微粉炭焚ボイラ以外の流動床ボイラ及びストーカボイラなどの各種石炭焚ボイラにも適用可能である。
【００１９】
図１に示すように、石炭焚ボイラ１００は、微粉炭（石炭）Ｆの燃焼によって発生した熱を水により回収して水蒸気を発生させるものである。石炭焚ボイラ１００は、燃料としての微粉炭Ｆを燃焼させる燃焼装置１０と、微粉炭Ｆの燃焼によって発生した燃焼排ガスＧを処理する排ガス処理装置２０とを備える。
【００２０】
燃焼装置１０は、微粉炭Ｆが燃焼する燃焼空間Ｓを有する火炉（燃焼炉）１０１を備える。火炉１０１は、上部に設けられた火炉天井１０１ａと、下部に設けられたホッパ１０１ｂと、側方に設けられた火炉前壁１０１ｃ、火炉後壁１０１ｄ及び火炉側壁１０１ｅ，１０１ｆとを有する。燃焼空間Ｓは、火炉天井１０１ａと、ホッパ１０１ｂと、火炉前壁１０１ｃと、火炉後壁１０１ｄ及び火炉側壁１０１ｅ，１０１ｆとにより囲まれている。火炉天井１０１ａ、ホッパ１０１ｂ、火炉前壁１０１ｃ、火炉後壁１０１ｄ及び火炉側壁１０１ｅ，１０１ｆは、水冷管群（不図示）が配設された水冷壁である。微粉炭Ｆの燃焼により燃焼空間Ｓ内で発生した燃焼熱の一部は、水冷管群を流れる水との間での熱交換によって一部が吸収される。
【００２１】
火炉１０１内の火炉前壁１０１ｃ及び火炉後壁１０１ｄの下部には、複数段のバーナ１０２が対向して配置されている。このバーナ１０２は、粉砕器（不図示）で粉砕された微粉炭Ｆと燃焼用空気Ａとを燃焼空間Ｓ内に噴出する。これにより、燃焼空間Ｓ内では、微粉炭Ｆと燃焼用空気Ａとの燃焼によって燃焼排ガスＧが発生する。この燃焼排ガスＧには、石炭の燃焼によって生成した石炭燃焼灰としてのフライアッシュＦＡなどが同伴する。なお、本実施の形態では、火炉前壁１０１ｃ及び火炉後壁１０１ｄにバーナ１０２をそれぞれ配置する対向燃焼方式について説明するが、バーナ１０２は、火炉１０１の四隅に配置するコーナファイアリング方式などであってもよい。
【００２２】
火炉１０１内の燃焼空間Ｓの上方には、燃焼空間Ｓ内で発生した燃焼排ガスＧの熱を回収する熱交換器１０３が設けられている。熱交換器１０３は、水が流れる複数の伝熱管群を有し、燃焼排ガスＧと伝熱管群を流れる水との間で熱交換させることによって燃焼排ガスＧの熱を回収する。なお、図１に示した例では、火炉１０１上部の火炉天井１０１ａに１つの熱交換器１０３が設けられた例について説明するが、熱交換器１０３は、燃焼装置１０内における燃焼排ガスＧが流れる煙道などに複数設けてもよい。
【００２３】
排ガス処理装置２０は、燃焼排ガスＧの流れ方向における、燃焼装置１０の後段に設けられた脱硝装置２０１と、脱硝装置２０１の後段に設けられた電気集塵機（ＥＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ）２０２と、電気集塵機２０２の後段に設けられた脱硫装置２０３と、脱硫装置２０３の後段に設けられた煙突２０４とを備える。
【００２４】
脱硝装置２０１は、燃焼装置１０から供給される燃焼排ガスＧに還元剤を供給する還元剤供給部と、還元剤が供給された燃焼排ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する還元触媒とを備える。還元剤としては、例えば、無水のアンモニア、アンモニア水及び尿素などが用いられる。また、還元触媒としては、セラミックス及び酸化チタンなどを担体とし、担体上にバナジウム、モリブデン及びタングステンなどの活性触媒成分などを担持させた選択還元触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）などが用いられる。脱硝装置２０１は、還元剤供給部を介して燃焼装置１０から供給される窒素酸化物（ＮＯｘ）を含有する燃焼排ガスＧに還元剤を供給し、還元剤が供給された燃焼排ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元触媒により水と窒素とに還元して分解除去する。脱硝装置２０１は、窒素酸化物（ＮＯｘ）が除去された燃焼排ガスＧを電気集塵機２０２に供給する。
【００２５】
電気集塵機２０２は、脱硝装置２０１から供給された脱硝された燃焼排ガスＧ中に同伴されたフライアッシュＦＡなどの粉塵を集塵して除去する。電気集塵機２０２で集塵されたフライアッシュＦＡは、回収してアルミノ珪酸塩含有物質として利用することができる。電気集塵機２０２は、粉塵が除去された燃焼排ガスＧを脱硫装置２０３に供給する。
【００２６】
脱硫装置２０３は、電気集塵機２０２から供給された燃焼排ガスＧに硫黄酸化物（ＳＯｘ）を吸収する吸収液を供給する吸収液供給部を備える。吸収液としては、燃焼排ガスＧ中の硫黄酸化物を吸収できるものであれば特に制限はなく、例えば、石灰石（ＣａＣＯ３）の粉末と水とを混合したスラリー液が用いられる。脱硫装置２０３は、吸収液供給部を介して電気集塵機２０２から供給された燃焼排ガスＧと吸収液とを接触させて、燃焼排ガスＧに含まれる二酸化硫黄（ＳＯ２）などの硫黄酸化物を除去する。脱硫装置２０３は、煙突２０４を介して硫黄酸化物が除去された燃焼排ガスＧを石炭焚ボイラ１００の外部に排出する。
【００２７】
石炭焚ボイラ１００では、バーナ１０２によって燃焼空間Ｓ内に供給された微粉炭Ｆが燃焼用空気Ａと共に火炉１０１内で燃焼し、石炭燃焼灰が発生する。火炉１０１内では、微粉炭Ｆの燃焼によって発生した石炭燃焼灰が火炉前壁１０１ｃ、火炉後壁１０１ｄ及び火炉側壁１０１ｅ，１０１ｆ、熱交換器１０３などに塊状となって付着してクリンカアッシュＣＡとなる。クリンカアッシュＣＡの一部は、火炉１０１の底部に落下してボトムアッシュとなる。クリンカアッシュＣＡ及びボトムアッシュは、石炭焚ボイラ１００の底部から落下回収される。石炭の燃焼によって発生した石炭燃焼灰には、粗粒灰（シンダアッシュ）、細粒灰（フライアッシュＦＡ）が含まれる。また、フライアッシュＦＡ及びシンダアッシュは、総称してフライアッシュＦＡと呼ばれることもある。大部分の石炭燃焼灰は、フライアッシュＦＡとなる。フライアッシュＦＡは、ガラス状の球形粒子で、非常に細かい細粒子である。フライアッシュＦＡ及びシンダアッシュは、火炉１０１内に付着することなく、燃焼排ガスＧと共に火炉１０１から排出される。シンダアッシュは、燃焼排ガスＧが石炭焚ボイラ１００の煙道内を通過する際に落下回収される。燃焼排ガスＧに同伴して火炉１０１から排出されたフライアッシュＦＡは、後段の排煙処理設備２０の電気集塵機２０２などによって回収される。
【００２８】
石炭焚ボイラ１００においては、石炭燃焼灰は、各種無機成分を含有する。石炭燃焼灰に含まれる無機成分は、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して酸化物として定量することができる。石炭燃焼灰に含まれる成分を酸化物として表した場合、酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの酸性酸化物、及び酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）などの塩基性酸化物などが挙げられる。これらの各種酸化物の含有量は、燃料として用いる石炭の種類によって異なる。これらの酸化物は、高い融点を有しており（ＳｉＯ２（クォーツ：１４２３℃、クリストバライト：１７２３℃）、Ａｌ２Ｏ３：２０２０℃、ＴｉＯ２：１８７０℃、Ｆｅ２Ｏ３：１５６６℃、ＣａＯ：２５７２℃、ＭｇＯ：２８００℃）、共晶化合物の生成に伴い溶融温度が低下する。また、石炭燃焼灰は、融点が低い塩基性酸化物（Ｎａ２Ｏ：１１３２℃、Ｋ２Ｏ：３５０℃（分解温度））の含有量が多くなるほど融点が低下する。
【００２９】
ところで、近年、石炭焚ボイラにおいては、エネルギー資源の有効活用の観点から、燃料として亜瀝青炭、褐炭、高灰分炭などの低品位炭の利用拡大が図られている。しかしながら、これらの低品位炭を燃料として用いる場合には、火炉１０１の伝熱管面及び炉壁管への灰付着が多くなり、巨大なクリンカアッシュＣＡが成長しやすくなる。その結果、クリンカアッシュのホッパ１０１ｂなどへの脱落により火炉１０１などへの悪影響を招く場合がある。
【００３０】
本発明者らは、上述したアルミノ珪酸塩物質に含まれる各種酸化物の成分について詳細に検討した結果、酸性酸化物と塩基性酸化物との比（以下、「塩基性成分／酸性成分比」ともいう。）を特定範囲としたアルミノ珪酸塩含有物質を石炭と共に燃焼させることにより、火炉１０１へのクリンカアッシュの付着を低減できることを見出した。さらに、本発明者らは、アルミノ珪酸塩含有物質の酸化珪素と酸化アルミニウムとの比（以下、「ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比」ともいう。）を特定範囲とすることによっても火炉１０１へのクリンカアッシュの付着を低減できることも見出した。そして、本発明者らは、これらの相乗効果により、より一層火炉１０１へのクリンカアッシュの付着を安定して低減できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００３１】
以下、本実施の形態に係るクリンカ付着抑制用添加剤について詳細に説明する。本実施の形態に係るクリンカ付着抑制用添加剤は、特定の組成を有するアルミノ珪酸塩含有物質を微粉炭Ｆなどの石炭に添加することにより、石炭の燃焼に伴って石炭焚ボイラ１００の火炉１０１内へ付着するクリンカアッシュを低減するものである。なお、以下においては、アルミノ珪酸塩含有物質の一例として石炭燃焼灰を用いる例を主として説明するが、本実施の形態に適用可能なアルミノ珪酸塩含有物質は、石炭燃焼灰に限定されない。アルミノ珪酸塩含有物質としては、アルミノ珪酸塩を含有する各種物質を用いることが可能であり、例えば、アルミノ珪酸塩を含有する天然鉱石なども用いることが可能である。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係る石炭及び燃焼灰中に含まれるカオリナイト類の説明図である。図２に示すように、石炭中には、カオリナイト（ｋａｏｌｉｎｉｔｅ）及びハロイサイト（ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ）などのカオリナイト類１１が含まれる。カオリナイト類１１は、石炭焚ボイラ１００の火炉１０１内で６００℃以上に加熱されることにより、熱分解してメタカオリナイト１２となる。また、メタカオリナイト１２は、１０００℃以上に加熱されることにより、熱分解してムライト１３となる。さらに、ムライト１３は、１２００℃以上に加熱されることにより、熱分解してクリストバライト１４を放出する。
【００３３】
図３は、本実施の形態に係る石炭及び燃焼灰中に含まれるクォーツの説明図である。図３に示すように、石炭中には、低温安定型のクォーツ１５（ｑｕａｒｔｚ：石英）などの珪酸塩鉱物が含まれる。このクォーツ１５は、石炭焚ボイラ１００の火炉１０１内などで１５００℃以上に加熱されることにより、相転移して高温安定型のクリストバライト１４となる。
【００３４】
ここで、本発明者らは、火炉１０１中に存在する（Ｎａ）、カリウム（Ｋ），カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）などの塩基性酸化物に由来する成分が、火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着を促進するクリンカアッシュの付着促進成分１６となることを見出した。また、本発明者らは、火炉１０１内での石炭燃焼灰などのアルミノ珪酸塩含有物質中のカオリナイト類１１の熱分解及びクォーツ１５の相転移によって生じたクリストバライト１４が、クリンカアッシュの付着促進成分１６となるアルカリ金属及びアルカリ土類金属と反応して捕捉することを見出した。そして、本発明者らは、燃焼炉内での塩基性酸化物の発生量を低減してクリンカアッシュ付着促成成分１６の発生を減少させること、及び火炉１０１中で発生したクリンカアッシュの付着促進成分１６を捕捉するクリストバライト１４の生成量を多くすることにより、火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着を安定して抑制することを着想した。
【００３５】
まず、本発明者らは、燃焼炉内での塩基性酸化物の発生量を低減することについて検討し、クリンカ付着抑制用添加剤として用いるアルミノ珪酸塩含有物質に含まれる塩基性成分がクリンカアッシュ付着促進成分１６の発生原因となることを見出した。そこで、本発明者らは、塩基性成分／酸性成分比が０．２以下のアルミノ珪酸塩含有物質をクリンカ付着抑制用添加剤として用いることを着想した。これにより、上述したように、火炉１０１内でのクリンカ付着抑制用添加剤に由来するナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの塩基性成分が減少するので、火炉１０１内でのクリンカアッシュの付着促進成分１６の発生量が減少し、火炉１０１へのクリンカアッシュの付着をより一層安定して防ぐことができる。塩基性成分／酸性成分比としては、上述した効果が一層向上する観点から、０．１３以下が好ましく、０．１以下がより好ましく、０．０５以下が更に好ましく、０．０３以下がより更に好ましい。また、塩基性成分／酸性成分比としては、小さければ小さいほど上述した効果が一層向上し、例えば、０以上であることが好ましく、０．００１以上であることがより好ましい。
【００３６】
本実施の形態では、塩基性成分は、上述した塩基性酸化物に由来する。そのため、塩基性成分としては、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して定量されたアルミノ珪酸塩含有物質中の塩基性酸化物である酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）及び酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）の合計量を用いて算出することが好ましい。また、酸性成分は、上述した酸性酸化物に由来する。そのため、酸性成分としては、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して定量されたアルミノ珪酸塩含有物質中の酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化チタン（ＴｉＯ２）の合計量を用いて算出することが好ましい。そして、塩基性成分／酸性成分比は、下記式（１）を用いて算出することが好ましい。これらにより、火炉１０１内に存在する塩基性成分の中でも、クリンカアッシュ付着促進成分となる塩基性酸化物を基準に塩基性成分／酸性成分比を算出することができると共に、塩基性成分／酸性成分比をより正確に算出できるので、石炭の燃焼に伴う火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着を更に安定して防ぐことができる。
（Ｆｅ２Ｏ３＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＯ２）  ・・・  式（１）
【００３７】
次に、本発明者らは、ＪＩＳ  Ｍ  ８２０５法に準拠して定量された石炭灰中に含まれる成分とクリンカアッシュ付着率との関係について詳細に調べた。図４は、本実施の形態に係る石炭灰のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比と、カオリナイト類１１の含有率との関係を示す図である。石炭灰では、天然鉱物の一種であるカオリナイト類１１から酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の大部分が供給され、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が様々な値を有する。そこで、図４に示す例においては、石炭灰に異なる含有率でカオリナイト類１１を混合することで、種々のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比をもつアルミノ珪酸塩含有物質を再現した。なお、図４においては、横軸に石炭灰のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比を示し、縦軸にカオリナイト類１１の含有率を示している。
【００３８】
図４に示すように、天然鉱物の一種であるカオリナイト類１１は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１．１を示す。カオリナイト類１１の含有率が小さくなるにつれて、石炭灰におけるＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比は急速に増加する。カオリナイト類１１の含有率が約５０％未満になると、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２．０以上となる。したがって、カオリナイト類１１の含有率が高い特定範囲のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比を有する石炭灰を用いることにより、石炭灰中でクリストバライト１４の生成率が高くなるので、上述したクリストバライト１４によるクリンカアッシュ付着抑制効果が得られると考えられる。
【００３９】
また、図４に示す例では、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が高い範囲では、カオリナイト類１１が減少する一方、クォーツ１５の割合が増大する。したがって、図４に示したように、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が低い範囲であっても、石炭燃焼灰中に含まれるクォーツ１５が多く、クリストバライト１４が発生する条件であれば、上述したクリストバライト１４によるクリンカアッシュ付着抑制効果が得られるものと考えられる。
【００４０】
図５は、本実施の形態に係るアルミノ珪酸塩含有物質中におけるＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比とクリストバライト発生量との関係を示す概念図である。なお、図５においては、横軸にＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比を示し、縦軸にクリストバライト１４の発生量を示している。また、カオリナイト類１１に基づくクリストバライト１４の発生量を実線Ｌ１に示し、クォーツ１５に基づくクリストバライト１４の発生量を破線Ｌ２に示し、クリストバライト１４の発生量の合計量を一点鎖線Ｌ３に示している。また、図５では、上述したカオリナイト類１１に基づくクリストバライト１４の発生量が多いＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比の範囲を第１領域Ａ１とし、クォーツ１５に基づくクリストバライト１４の発生量が多いＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比の範囲を第２領域Ａ２とし、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２以外の範囲を第３領域Ａ３としている。
【００４１】
図５に示すように、本実施の形態では、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比に応じてクリストバライトの発生量１４が変動する。カオリナイト類１１に基づくクリストバライト１４の発生量は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が小さい第１領域Ａ１では大量である一方、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が増大すると急激に減少する（実線Ｌ１参照）。そして、カオリナイト類１１に基づくクリストバライト１４の発生量は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が中程度の第３領域Ａ３からＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が大きい第２領域Ａ２にかけて更に減少する。
【００４２】
クォーツ１５に基づくクリストバライト１４の発生量は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が小さい第１領域Ａ１では少量である一方、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が大きくなるにつれて増大する（破線Ｌ２参照）。そして、クォーツ１５に基づくクリストバライト１４の発生量は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が中程度の第３領域Ａ３で徐々に増大し、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が大きい第２領域Ａ２で急激に増大する。
【００４３】
クリストバライト１４の発生量の合計量は、カオリナイト類１１に基づくクリストバライト１４の発生量とクォーツ１５に基づく発生量との合計量とほぼ一致する（一点鎖線Ｌ３参照）。このため、クリストバライト１４の発生量は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が小さく、カオリナイト類１１に基づいてクリストバライト１４が発生する第１領域Ａ１及びＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が大きく、クォーツ１５に基づくクリストバライト１４が発生する第２領域Ａ２では高くなる一方、クリストバライト１４の発生源が微量となるＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が中程度の第３領域Ａ３では極めて小さくなる。
【００４４】
このように、アルミノ珪酸塩含有物質は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比に応じて火炉１０１中でのクリストバライト１４の発生量が大幅に変化する。そして、アルミノ珪酸塩含有物質は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２内に存在すると、火炉１０１内で燃焼した際にクリストバライト１４が大量に発生し、クリンカアッシュの付着促進成分１６を捕捉して火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着を抑制することができる。これに対して、石炭燃焼灰は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第３領域Ａ３内に存在すると、火炉１０１でクリストバライト１４が十分に発生せず、火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着が増大する。そこで、本発明者らは、第１領域Ａ１又は第２領域Ａ２内の石炭燃焼灰をクリンカ付着抑制用添加剤として用いることにより、火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着をより一層安定して抑制することを着想した。
【００４５】
本実施の形態では、アルミノ珪酸塩含有物質における第１領域Ａ１のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比としては、１．５以下であることが好ましい。これにより、上述したように、アルミノ珪酸塩含有物質は、カオリナイト及びハロサイトなどのカオリナイト類の含有量が高くなるので、アルミノ珪酸塩含有物質に含まれるカオリナイト類１１に基づくクリストバライト１４が火炉１０１内で十分に発生する。このクリストバライト１４は、火炉１０１内に存在するクリンカアッシュの付着促進成分１６を捕捉するので、火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着をより一層安定して防ぐことができる。第１領域Ａ１のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比としては、上述した効果が一層向上する観点から、１．４７５以下であることがより好ましく、１．４５以下であることが更に好ましく、また０．１以上であることが好ましく、０．５以上であることがより好ましく、１．０以上であることが更に好ましい。
【００４６】
また、本実施の形態では、アルミノ珪酸塩含有物質における第２領域Ａ２のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比としては、２．５以上である。これにより、上述したように、アルミノ珪酸塩含有物質は、クォーツ１５の含有量が高くなるので、火炉１０１内でクォーツ１５が熱分解してクリストバライト１４が生成する。このクリストバライト１４は、塩基性成分の含有率が低く燃焼炉内に存在するクリンカ付着促進成分を捕捉するので、火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着をより一層安定して防ぐことができる。第２領域Ａ１のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比としては、上述した効果が一層向上する観点から、２．６以上であることがより好ましく、２．７以上であることが更に好ましく、また３．５以下であることが好ましく、３．２５以下であることがより好ましく、３．２以下であることが更に好ましい。
【００４７】
本実施の形態に係るクリンカ付着抑制用添加剤においては、アルミノ珪酸塩含有物質を添加する石炭は、単一の炭種であってもよく、２種以上の石炭の混炭であってもよい。混炭の場合は、少なくとも１種が低品位炭であると、クリンカ付着抑制効果が顕著に得られる。低品位炭としては、亜歴性炭、褐炭及び高灰分炭などが挙げられる。これらの低品位炭の中でも、灰分が少ない観点から、亜瀝青炭が望ましい。
【００４８】
クリンカ付着抑制用添加剤は、石炭を微粉砕する前に石炭に添加するなど、バーナに供給する微粉炭Ｆに添加してもよく、バーナに供給する微粉炭Ｆとは別の経路から燃焼炉内に直接添加してもよい。クリンカ付着抑制用添加剤は、添加方法に特に制限はない。クリンカ付着抑制用添加剤は、連続添加（常時添加）してもよく、間欠添加してもよい。
【００４９】
アルミノ珪酸塩含有物質としては、クリンカアッシュの付着抑制効果が得られるものであれば特に制限はない。アルミノ珪酸塩含有物質としては、石炭燃焼灰及びアルミノ珪酸塩を含有する天然鉱物からなる群から選択された少なくとも１種が好ましく、石炭燃焼灰からなる群から選択された少なくとも１種がより好ましい。これにより、クリンカ付着抑制添加剤は、石炭の燃焼によって生じた石炭燃灰及び天然鉱物を燃焼炉へのクリンカアッシュ付着の抑制に用いることができるので、廃棄物となる石炭燃焼灰の廃棄量の削減及び天然鉱物の有効活用が可能となる。
【００５０】
また、石炭燃焼灰としては、クリンカアッシュＣＡの付着を抑制できるものであれば特に制限はない。石炭燃焼灰としては、クリンカアッシュＣＡの付着を効率良く抑制する観点から、クリンカアッシュＣＡ及びフライアッシュが好ましく、フライアッシュＦＡがより好ましい。これにより、石炭焚ボイラ１００の燃焼設備１０後段の排煙処理設備２０（例えば、電気集塵機２０２）で捕集（回収）したフライアッシュＦＡをクリンカアッシュＣＡの付着抑制に用いることができるので、石炭の燃焼によって生じたフライアッシュＦＡをクリンカ付着抑制に用いることができ、廃棄物の有効活用が可能となる。この場合、フライアッシュＦＡとしては、電気集塵機２０２で捕集したフライアッシュＦＡのうち条件を満たしたものをそのまま用いることができる。
【００５１】
また、アルミノ珪酸塩含有物質は、公知の方法によって粒径を揃えて用いてもよい。この場合には、フライアッシュ以外の石炭燃焼灰（例えば、クリンカアッシュＣＡ）及び天然鉱物を粉砕処理によって所定の粒径（例えば、１μｍ以上１００μｍ以下）に揃えて用いてもよい。また、アルミノ珪酸塩含有物質としては、未燃分、アルカリ成分、塩素・硫黄などの腐蝕の原因となる成分を除去する処理を行ったものを用いてもよい。
【００５２】
天然鉱物としては、クリンカアッシュＣＡの付着を抑制できるものであれば特に制限はない。天然鉱物としては、例えば、カオリナイト類及びクォーツなどが挙げられる。これにより、クリンカ付着抑制添加剤は、天然鉱物を燃焼炉へのクリンカアッシュ付着の抑制に用いることができるので、天然鉱物を有効に活用することが可能となる。これらの天然鉱物は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５３】
また、アルミノ珪酸塩含有物質は、公知の方法でアルミノ珪酸塩含有物質をゼオライト化する処理を行ったものでもよい。ゼオライト化する処理を行ったものは、中空構造によるクリンカアッシュ脆化作用、塩基性成分及び腐食成分を取り込む効果が高い。
【００５４】
クリンカ付着抑制用添加剤は、粉体として用いてもよく、粉粒体として用いてもよく、水又は油などの分散媒に分散させたスラリー状又は分散液として用いてもよい。
【００５５】
クリンカ付着抑制用添加剤の配合量は、石炭の燃焼に伴って発生するクリンカアッシュの燃焼炉内への付着をより一層安定して防ぐ観点から、石炭１００質量部に対して、０．１質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、１質量部以上１０質量部以下であることがより好ましく、２質量部以上５質量部以下であることが更に好ましい。
【００５６】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、クリンカ付着抑制用添加剤は、塩基性成分と酸性成分との比が０．２以下であり塩基性成分の含有量が低いので、石炭の燃焼に伴って火炉１０１内で発生する石炭燃焼灰全体としての塩基性成分に基づく火炉１０１内のクリンカアッシュの付着促進成分の発生を低減することができると推定される。これにより、クリンカ付着抑制用添加剤は、火炉１０１内で石炭を燃焼させた際の火炉１０１内へのクリンカアッシュの付着を防ぐことができる。
【００５７】
また、クリンカ付着抑制用添加剤は、アルミノ珪酸塩含有物質のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１．５以下である第１領域Ａ１に存在する場合には、カオリナイト類１１に基づいてクリストバライト１４が生成し、アルミノ珪酸塩含有物質のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２．５以上である第２領域Ａ２に存在する場合には、クォーツ１５に基づいてクリストバライト１４が生成する。このクリストバライト１４は、塩基性成分の含有量が低く火炉１０１内に存在するクリンカアッシュＣＡの付着促進成分１６を吸着すると推定される。これによっても、クリンカ付着抑制用添加剤は、火炉１０１内へのクリンカアッシュＣＡの付着を防ぐことができる。したがって、上記実施の形態によれば、これらの相乗効果により、石炭の燃焼による燃焼炉内へのクリンカアッシュＣＡの付着を安定して抑制できるクリンカ付着抑制用添加剤及びクリンカ付着抑制方法を実現することができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。
【００５９】
（灰付着率の測定方法）
図６Ａは、本発明の実施例に係る灰付着率の測定方法で用いた燃焼試験装置の概略を示す断面模式図であり、図６Ｂは、図６ＡのＸ−Ｙ線矢視断面図である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、燃焼装置３００は、概略円筒形状の燃焼試験炉３０１と、燃焼試験炉３０１内の中央部に配置された灰付着回収用プローブ３０２とを備える。燃焼試験炉３０１の一端側には、燃料としての微粉炭及び搬送空気と一次空気Ａ１とが供給されるバーナ３０３が設けられている。このバーナ３０３には、燃焼試験炉３０１内に供給される全空気量の約７０ｍｏｌ％の一次空気Ａ１が供給される。また、燃焼試験炉３０１の外周面に、燃焼試験炉３０１内に二段燃焼空気を供給する８個の二段燃焼空気ポート３０４が併設されている。燃焼試験装置３００においては、８個の二段燃焼空気ポート３０４のうちの中央部の１個の二段燃焼空気ポート３０４Ａから、燃焼試験炉３０１内に供給される全空気量の約３０ｍｏｌ％の二段燃焼空気Ａ２が供給される。燃焼試験炉３０１内での微粉炭の燃焼によって発生した燃焼排ガスは、燃焼試験炉３０１の他端側から排出される。
【００６０】
本実施例に係る灰付着率の測定方法では、石炭を平均粒径４０μｍ以下の微粉炭Ｆとした。燃焼試験炉３０１で微粉炭７０ｋｇ所定量のクリンカアッシュ付着抑制用添加剤と共に空気比１．１５で全量燃焼させた。予め燃焼試験炉３０１内に設置した付着灰回収用プローブ３０２に付着した灰の質量を基に下記式（２）により付着率を測定した。
付着率＝灰付着回収用プローブ３０２に付着した石炭燃焼灰の質量  ÷  投入石炭量から見積もられる燃焼試験炉３０１内で発生する石炭燃焼灰の全質量  ×  １００  ・・・  式（２）
【００６１】
（基準例１）
クリンカアッシュ付着抑制用添加剤の添加効果を確認するための基準石炭として、塩基性成分／酸性成分比が１．０５であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２．７６である石炭を燃焼させて灰付着率を測定した。その結果、灰付着率は、１．７７％であった。結果を下記表１に示す。
【００６２】
（実施例１）
クリンカアッシュ付着抑制用添加剤として、塩基性成分／酸性成分比が０．０２であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１．１２である天然鉱物（第１領域Ａ１に属するカオリナイト）であるクリンカ付着抑制用添加剤を、基準例１の石炭１００質量部に対して、２．５４質量部添加（すなわち、石炭燃焼灰の発生量の全質量に対して１００質量％）して燃焼させて灰付着率を測定した。その結果、灰付着率は、１．０６％であった。
【００６３】
（実施例２）
クリンカアッシュ付着抑制用添加剤として、塩基性成分／酸性成分比が０．１１であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１．４２である石炭燃焼灰（第１領域Ａ１に属するフライアッシュＦＡ）を、基準例１の石炭１００質量部に対して、２．５４質量部添加（すなわち、石炭燃焼灰の発生量の全質量に対して１００質量％）して燃焼させて灰付着率を測定した。その結果、灰付着率は、１．４１％であった。
【００６４】
（実施例３）
クリンカアッシュ付着抑制用添加剤として、塩基性成分／酸性成分比が０．０８であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２．７１である石炭燃焼灰（第２領域Ａ２に属するフライアッシュＦＡであり、クォーツを多く含む）を、基準例１石炭１００質量部に対して、２．５４質量部添加（すなわち、石炭燃焼灰の発生量の全質量に対して１００質量％）して燃焼させて灰付着率を測定した。その結果、灰付着率は、０．９８％であった。
【００６５】
（実施例４）
クリンカアッシュ付着抑制用添加剤として、塩基性成分／酸性成分比が０．０８であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が３．１４であるフライアッシュ（第２領域Ａ２に属するフライアッシュＦＡであって、実施例３よりクォーツを多く含む）を、基準例１石炭１００質量部に対して、２．５４質量部添加（すなわち、石炭燃焼灰の発生量の全質量に対して１００質量％）して燃焼させて灰付着率を測定した。その結果、灰付着率は、１．１９％であった。
【００６６】
【表１】
2020139121.tif 000002
【００６７】
表１から分かるように、塩基性成分／酸性成分が０．２以下であるアルミノ珪酸塩含有物質をクリンカ付着抑制用添加剤として用いることにより、大幅にクリンカアッシュの灰付着率を低減できることが分かる（実施例１〜実施例４）。また、アルミノ珪酸塩含有物質は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第１領域Ａ１に属する場合（実施例１：点Ｐ１参照及び実施例２：点Ｐ２参照）及び第２領域Ａ２に属する場合（実施例３：点Ｐ３参照及び実施例４：点Ｐ４参照）のいずれであっても、大幅にクリンカアッシュの灰付着率を低減できることが分かる。これらの結果から、アルミノケイ酸塩含有物質の塩基性成分／酸性成分が０．２以下であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１．５以下又は２．５以上とすることにより、これらの相乗効果によって、クリンカアッシュの灰付着率を安定して低減できることが分かる。これに対して、塩基性成分／酸性成分が０．２超のアルミノ珪酸塩含有物質を用いた場合には、クリンカアッシュの付着量が大幅に増大することが分かる（基準例１）。
【００６８】
図７は、実施例及び比較例に係る石炭燃焼灰の塩基性成分／酸性成分比と灰付着率との関係を示す図である。なお、図７においては、横軸に塩基性成分／酸性成分比（Ｂ／Ａ比）を示し、縦軸に灰付着率を示している。図７に示すように、塩基性成分／酸性成分比が０．２以下の範囲内に存在するクリンカアッシュ付着抑制用添加剤を添加した実施例１（点Ｐ１参照）、実施例２（点Ｐ２参照）、実施例３（点Ｐ３参照）及び実施例４（点Ｐ４参照）については、いずれも塩基性成分／酸性成分比が０．２より高い基準例１（点ＰＢ参照）の灰付着率より低くなることが分かる。これらの結果は、塩基性成分／酸性成分比が０．２以下の場合には、クリンカアッシュの付着抑制成分の発生量が低減されたためと考えられる。
【００６９】
図８は、実施例及び比較例に係る石炭燃焼灰のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比と灰付着率との関係を示す図である。なお、図８においては、横軸にＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比を示し、縦軸に灰付着率を示している。図８に示すように、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第１領域Ａ１に存在するクリンカアッシュ付着抑制用添加剤を添加した実施例１（点Ｐ１参照）及び実施例２（点Ｐ２参照）、並びに、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第２領域Ａ２に存在するクリンカアッシュ付着抑制用添加剤を添加した実施例３（点Ｐ３参照）及び実施例４（点Ｐ４参照）については、いずれも基準例１（点ＰＢ参照）の灰付着率より低くなることが分かる。これらの結果は、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の範囲内の場合には、カオリナイト類１１又はクォーツ１５に基づくクリストバライト１４が生成し、クリンカアッシュの付着促進成分１６を捕捉できたためと考えられる。
【００７０】
図９は、実施例及び比較例に係る石炭燃焼灰のＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比及び塩基性成分／酸性成分比と灰付着率との関係を示す図である。なお、図９においては、横軸にＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比を示し、縦軸に塩基性成分／酸性成分比（Ｂ／Ａ比）を示している。また、点Ｐ１〜点Ｐ４は、実施例１〜実施例４のクリンカ付着抑制用添加剤の組成を示し、点Ｐ１Ａ〜点Ｐ４Ａは、実施例１〜実施例４で用いたクリンカ付着抑制用添加剤添加後の石炭燃焼灰の灰組成を示し、点ＰＢは、基準例１で用いた石炭燃焼灰の組成を示している。また、点Ｐ１Ａ〜点Ｐ４Ａ及び点ＰＢの括弧内には灰付着率を示している。
【００７１】
図９に示すように、実施例１〜実施例４においては、クリンカアッシュ付着抑制用添加剤を添加することにより、石炭燃焼灰の灰組成が基準例１から変化して石炭燃焼灰の酸性成分及び塩基性成分が大幅に低減されると共にＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が変化する。その結果、塩基性成分／酸性成分比が０．２以下であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１．５以下であるクリンカアッシュ付着抑制用添加剤（点Ｐ１及び点Ｐ２参照）を基準例１（ＰＢ）の石炭に添加した実施例１（点Ｐ１Ａ参照）及び実施例２（点Ｐ２Ａ参照）の場合には、添加後の石炭燃焼灰の組成が変化して石炭燃焼後のクリンカアッシュの灰付着率を大幅に低減できることが分かる。
【００７２】
同様に、塩基性成分／酸性成分比が０．２以下であって、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が２．５以上であるクリンカアッシュ付着抑制用添加剤（点Ｐ３及び点Ｐ４参照）を基準例１（ＰＢ）の石炭に添加した実施例３（点Ｐ３Ａ参照）及び実施例４（点Ｐ４Ａ参照）の場合にも、添加後の石炭燃焼灰の組成が変化して石炭燃焼後のクリンカアッシュの灰付着率を大幅に低減できることが分かる。したがって、塩基性成分／酸性成分が０．２以下の場合には、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が第１領域Ａ１（実施例１：点Ｐ１参照及び実施例２：点Ｐ２参照）及び第２領域Ａ２（実施例３：点Ｐ３参照及び実施例４：点Ｐ４参照）のいずれであっても、これらの相乗効果により、添加後の石炭燃焼後のクリンカアッシュの灰付着率が低くなることが分かる。これに対して、クリンカ付着抑制用添加剤を用いずに塩基性成分／酸性成分が０．２超の基準例１（点ＰＢ参照）については、灰付着率が大幅に高いことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、石炭の燃焼によって生成するクリンカアッシュの燃焼炉内への付着を安定して抑制できるという効果を有し、特に、微粉炭焚ボイラなどの各種石炭焚ボイラを備えた発電設備などに好適に使用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１１  カオリナイト類
１２  メタカオリナイト
１３  ムライト
１４  クリストバライト
１５  クォーツ
１６  付着促進成分
２０  排ガス処理装置
１００  石炭焚ボイラ
１０１  火炉（燃焼炉）
１０１ａ  火炉天井
１０１ｂ  ホッパ
１０１ｃ  火炉前壁
１０１ｄ  火炉後壁
１０１ｅ，１０１ｆ  火炉側壁
１０２  バーナ
１０３  熱交換部
１０４  熱交換器
２０１  脱硝装置
２０２  電気集塵機
２０３  脱硫装置
２０４  煙突
３００  燃焼装置
３０１  燃焼試験炉
３０２  灰付着回収用プローブ
３０３  バーナ
３０４  二段燃焼空気ポート
Ａ  空気
Ａ１  第１領域
Ａ２  第２領域
Ａ３  第３領域
ＣＡ  クリンカアッシュ（石炭燃焼灰）
Ｆ  微粉炭
ＦＡ  フライアッシュ（石炭燃焼灰）
Ｇ  燃焼排ガス
【図１】
2020139121.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020139121.tif 000007
【図６Ａ】
2020139121.tif 000008
【図６Ｂ】
2020139121.tif 000009
【図７】
2020139121.tif 000010
【図８】
2020139121.tif 000011
【図９】
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