(57)【要約】【課題】流動材の凝集の抑制効果を向上できる凝集抑制方法、凝集抑制材、化合物調整方法、及び流動床ボイラを提供する。【解決手段】粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させている。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、コーティング相の融点を良好に上昇させることができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。【選択図】図８
2018071802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床ボイラ内の流動材の凝集を抑制する凝集抑制方法であって、
粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を前記流動材の表面に付着するコーティング相と反応させることで、前記コーティング相の融点を上昇させる工程を含む、凝集抑制方法。
【請求項２】
前記融点調整物質は、ＭｇＯである、請求項１に記載の凝集抑制方法。
【請求項３】
流動床ボイラ内の流動材の凝集を抑制する凝集抑制材であって、
前記流動材の表面に付着するコーティング相と反応して融点を上昇させる融点調整物質を含み、
前記融点調整物質の粒径が１５μｍ以下である、凝集抑制材。
【請求項４】
流動床ボイラ内の流動材の表面に付着するコーティング相に対して、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を反応させることで、反応前の前記コーティング相より融点が高い化合物を調整する、化合物調整方法。
【請求項５】
燃料を燃焼させる燃焼炉と、
前記燃焼炉から排出される流動材、及び前記流動材の表面に付着するコーティング相と反応して融点を上昇させる融点調整物質を循環させる循環系と、
前記循環系の系外に設けられ、前記循環系から排出される前記融点調整物質のうち、粒径が１５μｍ以下の前記融点調整物質を捕捉する捕捉部と、を備える流動床ボイラ。
【請求項６】
流動床ボイラ内の流動物であって、
複数の流動材を含み、
前記流動材の表面に付着したコーティング相には、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着している、流動物。
【請求項７】
前記複数の流動材のうち、前記コーティング相に粒径が１５μｍ以下の前記融点調整物質に含まれる成分が付着している流動材の割合は３０％以上である、請求項６に記載の流動物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集抑制方法、凝集抑制材、化合物調整方法、流動床ボイラ、及び流動物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流動床ボイラ（「ＣＦＢボイラ」ともいう）へのバイオマス燃料等の適用がなされている（特許文献１参照）。バイオマス燃料のうち、モミ殻やＥＦＢ（Empty Fruit Bunches）などの低品位のバイオマス燃料はアルカリ成分を多く含み、このアルカリ成分は低融点の化合物を生じさせる。このような低融点の化合物は流動材の表面に付着して、流動材を凝集させて流動不良を引き起こす原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような低融点の化合物は、流動材の表面に付着してコーティング相を形成する。このようなコーティング相の融点を上げるために、燃焼炉に添加剤を投入する場合があった。コーティング相の融点を上げることで、コーティング相の流動材に対する付着性を低減し、流動材の凝集を抑制できる。このように、コーティング相の融点を下げる場合に、添加した物質とコーティング相との反応性を高め、流動材の凝集の抑制効果を向上することが求められていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、流動材の凝集の抑制効果を向上できる凝集抑制方法、凝集抑制材、化合物調整方法、流動床ボイラ、及び流動物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】
上記課題を解決するため、本発明に係る凝集抑制方法は、流動床ボイラ内の流動材の凝集を抑制する凝集抑制方法であって、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を流動材の表面に付着形成するコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させる工程を含む。
【０００７】
本発明に係る凝集抑制方法によれは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させている。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、コーティング相の融点を良好に上昇させることができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【０００８】
本発明に係る凝集抑制方法において、融点調整物質は、ＭｇＯであってよい。これにより、少ない融点調整物質の投入量にて、コーティング相の融点を上昇させることができる。
【０００９】
本発明に係る凝集抑制材は、流動床ボイラ内の流動材の凝集を抑制する凝集抑制材であって、流動材の表面に付着するコーティング相と反応して融点を上昇させる融点調整物質を含み、融点調整物質の粒径が１５μｍ以下である。
【００１０】
本発明に係る凝集抑制材によれは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させることができる。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、コーティング相の融点を良好に上昇させることができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００１１】
本発明に係る化合物調整方法は、流動床ボイラ内の流動材の表面に付着するコーティング相に対して、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を反応させることで、反応前のコーティング相より融点が高い化合物を調整する。
【００１２】
本発明に係る化合物調整方法によれは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、反応前のコーティング相よりも融点が高い化合物を調整できる。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、融点の高い化合物を良好に調整することができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００１３】
本発明に係る流動床ボイラは、燃料を燃焼させる燃焼炉と、燃焼炉から排出される流動材、及び流動材の表面に付着するコーティング相と反応して融点を上昇させる融点調整物質を循環させる循環系と、循環系の系外に設けられ、循環系から排出される融点調整物質のうち、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を捕捉する捕捉部と、を備える。
【００１４】
本発明に係る流動床ボイラによれは、捕捉部が、循環系から排出される融点調整物質のうち、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を捕捉できる。このように捕捉された融点調整物質を再び燃焼炉へ供給することで、コーティング相の厚みに対して適切な粒径に設定された融点調整物質をコーティング相と反応させることができる。これにより、コーティング相との反応性を高めることができ、融点の高い化合物を良好に調整することができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００１５】
本発明に係る流動物は、流動床ボイラ内の流動物であって、複数の流動材を含み、流動材の表面に付着したコーティング相には、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着形成している。
【００１６】
本発明に係る流動物によれば、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分がコーティング相に付着している。これは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質とコーティング相とが反応して、反応前のコーティング相よりも融点が高い化合物が調整されたことを示している。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、融点の高い化合物を良好に調整することができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００１７】
また、本発明に係る流動物において、複数の流動材のうち、コーティング相に粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着形成している流動材の割合は３０％以上であってよい。これにより、十分な量の流動材の凝集を抑制できるため、流動床ボイラ内を流動物が良好に流動することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、流動材の凝集の抑制効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施形態に係る凝集抑制方法が適用される流動床ボイラの概略構成図である。
【図２】図２は、溶融誘発メカニズム及びコーティング誘発メカニズムについて説明するための模式図である。
【図３】図３は、Ｋ２Ｏ−ＳｉＯ２状態図である。
【図４】図４は、Ｋ２Ｏ−ＭｇＯ−ＳｉＯ２状態図である。
【図５】図５は、Ｋ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２状態図である。
【図６】図６は、運転時間に対する初期アメグロ温度の関係、及び運転時間に対するコーティング相の平均厚さの関係を示すグラフである。
【図７】図７は、ＭｇＯ粒子の粒径に関する実験結果を示す表である。
【図８】図８は、融点調整物質をコーティング相へ投入する際の様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１に示されるように、流動床ボイラ（ＣＦＢボイラ）１は、燃料を燃焼し、密閉容器内の水を加熱して蒸気を生成する燃焼炉（炉本体）３と、燃焼炉３で生じた燃焼ガス（以下、「排ガス」という）Ｇから固形物を分離するサイクロン分離器（循環系）５と、排ガスＧの熱を熱回収する熱回収部７と、サイクロン分離器５で排ガスＧから分離された飛灰、すなわち排ガスＧから分離された流動材Ｆａ（図２参照）を燃焼炉３の下部に戻す循環ライン（循環系）９等を備えている。なお、熱回収部７には、過熱器などの熱交換チューブ等が配置されている。
【００２２】
燃焼炉３には、モミ殻やＥＦＢ（Empty Fruit Bunches）などのバイオマス燃料が投入される。この種のバイオマス燃料は、カリウムやナトリウムなどのアルカリ成分を多く含む低品位燃料である。さらに、燃焼炉３には、添加剤が投入される。燃焼炉３には、石英粒子を主成分とする流動材Ｆａが投入されており、この流動材Ｆａ中に下部から空気が供給され、流動材Ｆａが流動して流動床（以下「ベット」という）Ｆが形成される。ベットＦの形成により、燃料の燃焼が促進される。燃焼の結果として生じる排ガスＧは、流動材Ｆａの一部を随伴しながら燃焼炉３内を上昇する。
【００２３】
サイクロン分離器５は、燃焼炉３に隣接して配置されており、燃焼炉３から排出された排ガスＧ及び排ガスＧに随伴された流動材Ｆａを受け入れ、遠心分離作用によって排ガスＧと流動材Ｆａとを分離し、流動材Ｆａを燃焼炉３に戻し、排ガスＧを熱回収部７に送り込む。熱回収部７は、循環系の系外に設けられている。熱回収部７の後段には、排ガスＧ中の流動材Ｆａ及び後述の融点調整材を捕捉する捕捉するフィルタ（捕捉部）１２が設けられている。フィルタ１２の構成については後述する。
【００２４】
サイクロン分離器５には、循環ライン９が接続されている。循環ライン９は、燃焼炉３の下部に接続された管路からなり、循環ライン９上にはループシール９ａが設けられている。ループシール９ａは、燃焼炉３からの排ガスＧの逆流を防止する設備であり、ループシール９ａ内には、サイクロン分離器５から送り込まれた流動材Ｆａが蓄積され、流動材Ｆａはループシール９ａの出口のリターンシュート部９ｂから燃焼炉３内に投入される。
【００２５】
また、流動床ボイラ１は、ループシール９ａ内に添加剤を供給するための添加剤供給部１１を備えている。ループシール９ａ内に添加剤を供給することで、ループシール９ａ内での流動不良を効果的に抑えることができる。
【００２６】
次に、バイオマス燃料を流動床ボイラ１に投入して燃焼させた際に生じる現象を説明する。
【００２７】
バイオマス燃料の燃焼におけるボトムアッシュ（BottomAsh）とフライアッシュ（FlyAsh）の生成概念について説明する。ボトムアッシュは、流動材Ｆａである砂を種としてバイオマス燃料中の成分が凝縮、融体、凝集して付着したり、砂表面で化学反応したりして粒子形成される。また、フライアッシュは、粒子形成されたボトムアッシュの一部が細かくなったものを除くと、バイオマス燃料中の成分そのものの凝縮、融体、凝集により形成される。
【００２８】
バイオマス燃料の燃焼における流動材（「流動砂」、「ベット材」ともいう）Ｆａ中での流動阻害の主たる原因であるアグロメＸ（図２参照）は、ほとんどが低融点化合物の融体、すなわちバイオマス燃料中の成分により形成される物質の融体が流動材Ｆａ表面へ付着したり、流動材Ｆａの表面での共晶形成、すなわちバイオマス燃料中の成分が流動材Ｆａの表面で化学反応したりして引き起こされ、溶融誘発およびコーティング誘発として知られている二つのメカニズムであると考えられている。
【００２９】
具体的には、バイオマス燃料を燃焼した際のアグロメＸの生成の主要な原因は、バイオマス燃料からのアルカリ成分、たとえばカリウム（Ｋ）やナトリウム（Ｎａ）等と流動材Ｆａの主成分である石英粒子との間で化学反応が生じ、流動材Ｆａの表面での粘着性のあるアルカリ珪酸塩層が形成されることに起因すると特定されている。なお、アルカリ成分に加えてリンもアグロメＸにおける重要因子であることが確認されている。
【００３０】
（溶融誘発メカニズム）
図２（ｂ）に示されるように、溶融誘発メカニズムのアグロメＸは、低融点化合物（アルカリ珪酸塩）の融体Ｍが流動材Ｆａの表面に付着したボトムアッシュ粒子群が互いに集まって起こる。このメカニズムの制御因子は、局部温度と燃料灰組成とであり、高濃度のアルカリ成分と塩素とが含まれた燃焼灰では、溶融誘発メカニズムを通してアグロメＸが形成される傾向にある。
【００３１】
（コーティング誘発メカニズム）
図２（ａ）に示されるように、コーティング誘発メカニズムのアグロメＸは、流動材Ｆａの表面での共晶コーティング（アルカリ珪酸塩相、コーティング相）Ｃが形成されたボトムアッシュ粒子群が、それらの共晶コーティングＣにより接合と離散と繰り返し、その結果、粒子凝集が開始され、徐々にネック（流動阻害要因）になるアグロメＸの形成に到る。このメカニズムの主要な制御因子は、共晶コーティング厚さ（接合離間のし易さ）、共晶コーティング組成（接合強度）および局所温度である。
【００３２】
なお、流動材Ｆａの表面に実際にコーティングされた部分の詳細な分析結果から、このコーティング相は、共晶コーティング（Ｋ２Ｏ−ＳｉＯ２：アルカリ珪酸塩相）Ｃであることが確認されている。この共晶コーティングＣは、図３に示されるように、７００℃にて溶融しはじめる。流動床ボイラ１の流動材Ｆａ中の温度、具体的には、８００℃〜９００℃においては、流動材Ｆａである粒子同士を容易に付着、凝集させるものであることが確認できる。なお、図３は、Ｋ２Ｏ−ＳｉＯ２状態図である。
【００３３】
このようなコーティング相に対して、流動材Ｆａの凝集を抑制する凝集抑制材が投入される。なお、凝集抑制材は、添加剤を流動床ボイラ１内に入れた後の状態のことを指すものとする。また、添加剤として含まれる化合物と、凝集抑制材として含まれる化合物とでは、組成が異なる場合もある。凝集抑制材は、コーティング相と反応して融点を上昇させる融点調整物質を含んでいる。コーティング相の融点を上昇させることで、高い温度で流動床ボイラ１を運転しても、流動材Ｆａ同士が付着、凝集することを抑制できる。添加剤として、石灰石（ＣａＣＯ３）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、ドロマイト（（ＣａＣＯ３）ｍ（ＭｇＣＯ３）ｎ、ＣａＭｇ(ＣＯ３)2）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）２）等が採用される。このような添加剤の組成が変化することで、ＭｇＯの粒子、ＣａＯの粒子、Ａｌ２Ｏ３の粒子等が、凝集抑制材に含まれる融点調整物質として機能する。
【００３４】
次に、コーティング相の形成と融点調整物質との関係について図４及び図５を参照して説明する。図４は、Ｋ２Ｏ−ＭｇＯ−ＳｉＯ２状態図であり、図５は、Ｋ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２状態図である。
【００３５】
例えば、コーティング相の融点を高めるためＫ２Ｏに対して「Ｃａ／Ｋ＝２〜１０」に相当するＣａＯ（融点調整物質）を入れるとする。この場合、図５に示すように、融点が上昇したコーティング相（Ｋ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２化合物）の融点は、約１０００（１０％ＣａＯ）〜約１５００（９９％ＣａＯ）の範囲にあると推定される。
【００３６】
図４に示すように、融点調整物質がＭｇＯである場合に、コーティング相（Ｋ２Ｏ−ＭｇＯ−ＳｉＯ２化合物）の融点を上述の温度範囲にする場合、約１０００（５％ＭｇＯ）〜約１５００（２５％ＭｇＯ）という添加量となる。このように、融点調整物質としてＣａＯよりもＭｇＯを使用した方が、少量の添加量で融点を高めることができることが理解される。
【００３７】
ここで、本発明者らは、鋭意研究の結果、次の知見を得るに至った。すなわち、本発明者らは、融点調整物質の粒径を１５μｍ以下とすることにより、コーティング相に対する反応性を向上することができ、コーティング相の融点を良好に高めることができることを見いだした。
【００３８】
例えば、図６に示す表は、２つのタイプのボイラについて、運転時間に対する初期アメグロ温度（流動材同士が付着し始める温度）の関係、及び運転時間に対するコーティング相の平均厚さの関係を示している。四角の点が９０ＭＷタイプのボイラでの測定結果を示し、丸の点が１２２ＭＷタイプのボイラの測定結果を示す。白抜きの測定点に対するグラフが、運転時間に対する初期アメグロ温度を示し、塗りつぶされた測定点に対するグラフが、運転時間に対する平均厚みの関係を示している。なお、初期アメグロ温度とは、流動材Ｆａの凝集初期温度（「凝集が始まる温度」と略同じである）の事を意味している。初期アメグロ温度の推移を参照すると、運転初期においては、初期アメグロ温度は急激に低下してゆき、所定の運転時間が経過した後（例えば１０日以降）は、初期アメグロ温度は一定の温度で略横ばいとなる。このように、一定の運転時間が経過した後は、ボイラのタイプに応じて、初期アメグロ温度が安定する。すなわち、運転初期の段階では、コーティング相の平均厚みの増加に伴い、初期アメグロ温度が急激に減少し、安定しない状態であったが、ある程度の運転時間の経過後は、ボイラのタイプや運転条件に応じた固有の初期アメグロ温度に収束することが理解される。一方、初期アメグロ温度が略横ばいとなり始める期間（おおむね、運転時間が１０〜２０日付近）におけるコーティング相の平均厚みは、約１０〜１５μｍの範囲に収まる。コーティング相の平均厚みは、初期アメグロ温度ほどに横ばいとはなっておらず、運転時間の経過と共に更に平均厚みが増す傾向が見られるが、これ以上コーティング相の平均厚みが増しても、初期アメグロ温度が低下する傾向は見られないため、初期アメグロ温度が略横ばいとなり始める期間におけるコーティング相の平均厚みを考慮して、融点調整物質５２の設定を行えばよい。
【００３９】
図８に示すように、融点を上昇させるために融点調整物質５２を投入して反応させる際は、融点調整物質５２が当該コーティング相５１内に含まれることで、反応性を向上できる。すなわち、融点調整物質５２の粒径Ｒの上限値は、流動材５０に付着したコーティング相５１の厚みｔに近いことが好ましい。この点、上述の図６に示す結果より、コーティング相５１の厚みｔは１０〜１５μｍの範囲に収まるため、融点調整物質５２の粒径Ｒを１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下に設定することで、反応性を向上できることを、本願発明者らは見いだした。
【００４０】
例えば、図７に示すように、融点調整物質としてＭｇＯ粒子の粒径を複数の値に設定して、流動不良の発生の有無について実験した。ここでは、炉内ベッド温度を７８０℃に設定し、融点調整物質の投入量としてＭｇ／Ｋを０．３に設定した。当該条件に対して、粒径が５３μｍ以下、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下に設定されたＭｇＯ粒子を投入した。また、炉内ベッド温度を８３０℃に設定し、融点調整物質の投入量としてＭｇ／Ｋを０．８に設定した。当該条件に対して、粒径が５３μｍ以下、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下に設定されたＭｇＯ粒子を投入した。このとき、図７に示すように、粒径が５３μｍ以下の場合は、いずれの条件下においても流動不良が生じた。粒径が２０μｍの場合は、炉内ベッド温度が８３０℃の場合は流動不良が生じなかったが、炉内ベッド温度が７８０℃の場合は流動不良が生じた。一方、粒径が１５μｍ以下の場合、及び１０μｍ以下の場合は、いずれの条件下においても流動不良が生じなかった。当該実験より、融点調整物質の粒径を１５μｍ以下とすることで、コーティング相との反応性を向上し、流動材の凝集の抑制効果を向上できることが理解される。
【００４１】
以上のような知見より、本実施形態に係る凝集抑制材に含まれる融点調整物質の粒径は１５μｍ以下に設定される。すなわち、流動材の凝集を抑制する凝集抑制方法としては、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させる工程が実行される。また、化合物調整方法としては、流動床ボイラ１内の流動材の表面に付着するコーティング相に対して、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を反応させることで、反応前のコーティング相より融点が高い化合物を調整する。
【００４２】
このとき、図８に示すように、融点調整物質の粒径は、コーティング相の内部へ投入される瞬間の値が反応性に影響を及ぼす。なお、本発明においては、コーティング相の内部へ投入される瞬間の融点調整物質の粒径が１５μｍ以下であればよいものであり、融点調整物質を流動材に対してどのように投入するかについての投入方法は特に限定されるものではない。すなわち、どのような形態、タイミング、方法で融点調整物質を投入したとしても、コーティング相に投入される瞬間の融点調整物質の粒子が１５μｍ以下であればよい。
【００４３】
なお、流動床ボイラ１に対する添加剤の投入量としては、Ｍｇ／Ｋを０．２〜２の範囲とすることが好ましい。また、ベッド温度を７５０〜９００℃の範囲で運転することで、好適に流動材の凝集抑制効果を得てもよい。
【００４４】
また、図１に示すフィルタ１２は、循環系から排出される融点調整物質のうち、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を捕捉する。このようにフィルタ１２で捕捉した１５μｍ以下の融点調整物質は、再び燃焼炉３内へ供給されてよい。このとき、フィルタ１２で捕捉した融点調整物質を作業者が搬送することによって、燃焼炉３へ供給してもよく、供給装置を設けることで、融点調整物質を燃焼炉３へ供給してもよい。
【００４５】
次に、流動床ボイラ１内の流動物について説明する。ここで、「流動物」とは、流動床ボイラ１内を流動している途中の物質、または流動床ボイラ１が停止した後に当該流動床ボイラ１内に存在する物質である。流動物は、表面にコーティング相が付着した複数の流動材を含んでいる。本実施形態に係る流動物において、流動材の表面に付着したコーティング相には、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着している。融点調整物質がＭｇＯであった場合、当該成分とはＭｇのことである。融点調整物質がＣａＯであった場合、当該成分とはＣａのことである。融点調整物質がコーティング相に投入される瞬間は、融点調整物質は粒径１５μｍ以下の粒子の状態が保たれている。その後、当該融点調整物質がコーティング相と反応して融点を上昇させた後は、融点調整物質は投入時と同じような粒子の状態にはない。しかしながら、反応後のコーティング相には、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着した状態である。後述の方法を用いて反応後のコーティング相の成分を測定することにより、コーティング相に粒径１５μｍ以下の融点調整物質が投入されたことを事後的に確認することができる。
【００４６】
複数の流動材のうち、コーティング相に粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着形成している流動材の割合は３０％以上であってよい。これは、例えば流動物の中から流動材の粒子を１０００個取り出してコーティング相を解析した時に、コーティング相に粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着している粒子が３００個以上存在することを示している。なお、上記割合は、より好ましくは５０％以上であってよく、１００％であってもよい。
【００４７】
ここで、流動物１００のコーティング相５１に付着する、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分の測定方法の一例について説明する。当該測定方法では、ＥＤＸを備えるＳＥＭを用いて測定を行った。ＥＤＸは、電子線照射により発生する特性Ｘ線を検出し、エネルギーで分光することで組成解析を行う装置であり、例えばＯＸＦＯＲＤ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製のＩＮＣＡを採用した。ＳＥＭは走査電子顕微鏡であり、日立ハイテクノロジーズ製のＳ−３４００Ｎを採用した。以降、ＳＥＭ及びＥＤＸを組み合わせた物をまとめて「測定器」と称する。
【００４８】
まず、流動床ボイラ１から流動物を取りだし、その中から所定の数量（又は重量）の流動材を採取する。採取したサンプルは、樹脂に埋込後、＃１０００エメリー紙仕上げ（乾式）を行うことで、流動材の粒子断面を形成する。この粒子断面を測定器で測定する。具体的には、映し出された流動材の断面の画像の中から、コーティング相に相当する部分の所定の測定領域（例えば、図８においてＡＰで示す領域）を選定する。そして、当該測定領域に含まれる組成成分、及び各成分の濃度を測定する。このとき、所定の厚さのコーティング相内に融点調整物質に含まれる成分（例えばＭｇやＣａ）が含まれていることが確認できれば、当該コーティング相の厚さ以下の粒子径の融点調整物質が反応したことを事後的に確認することができる。よって、少なくとも１５μｍ以下の厚みのコーティング相の中に、融点調整物質に含まれる成分が含まれることが確認できれば、測定対象に係る流動材の表面に付着したコーティング相には、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着していることが確認でき、さらにそこから、反応時においてコーティング相と粒径が１５μｍ以下の融点調整物質が反応したことを確認できる。
【００４９】
次に、本実施形態に係る凝集抑制方法、凝集抑制材、化合物調整方法、及び流動床ボイラ１の作用・効果について説明する。
【００５０】
本実施形態に係る凝集抑制方法は、流動床ボイラ１内の流動材の凝集を抑制する凝集抑制方法であって、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を流動材の表面に付着するコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させる工程を含む。
【００５１】
この凝集抑制方法によれは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させている。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、コーティング相の融点を良好に上昇させることができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００５２】
本実施形態に係る凝集抑制方法において、融点調整物質は、ＭｇＯである。これにより、少ない融点調整物質の投入量にて、コーティング相の融点を上昇させることができる。
【００５３】
本実施形態に係る凝集抑制材は、流動床ボイラ１内の流動材の凝集を抑制する凝集抑制材であって、流動材の表面に付着するコーティング相と反応して融点を上昇させる融点調整物質を含み、融点調整物質の粒径が１５μｍ以下である。
【００５４】
この凝集抑制材によれは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、コーティング相の融点を上昇させることができる。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、コーティング相の融点を良好に上昇させることができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００５５】
本実施形態に係る化合物調整方法は、流動床ボイラ内の流動材の表面に付着するコーティング相に対して、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を反応させることで、反応前のコーティング相より融点が高い化合物を調整する。
【００５６】
この化合物調整方法によれは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質をコーティング相と反応させることで、反応前のコーティング相よりも融点が高い化合物を調整できる。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、融点の高い化合物を良好に調整することができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００５７】
本実施形態に係る流動床ボイラ１は、燃料を燃焼させる燃焼炉３と、燃焼炉３から排出される流動材、及び流動材の表面に付着するコーティング相と反応して融点を上昇させる融点調整物質を循環させる循環系（サイクロン分離器５及び循環ライン９）と、循環系の系外に設けられ、循環系から排出される融点調整物質のうち、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を捕捉するフィルタ１２と、を備える。
【００５８】
この流動床ボイラ１によれは、フィルタ１２が、循環系から排出される融点調整物質のうち、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質を捕捉できる。このように捕捉された融点調整物質を再び燃焼炉３へ供給することで、コーティング相の厚みに対して適切な粒径に設定された融点調整物質をコーティング相と反応させることができる。これにより、コーティング相との反応性を高めることができ、融点の高い化合物を良好に調整することができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００５９】
本実施形態に係る流動物は、流動床ボイラ内の流動物であって、複数の流動材を含み、流動材の表面に付着したコーティング相には、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着している。
【００６０】
この流動物によれば、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分がコーティング相に付着している。これは、粒径が１５μｍ以下の融点調整物質とコーティング相とが反応して、反応前のコーティング相よりも融点が高い化合物が調整されたことを示している。このように、コーティング相の厚みに対して、融点調整物質の粒径を適切な値に設定することで、コーティング相との反応性を高めることができ、融点の高い化合物を良好に調整することができる。以上により、流動材の凝集の抑制効果を向上することができる。
【００６１】
また、流動物において、複数の流動材のうち、コーティング相に粒径が１５μｍ以下の融点調整物質に含まれる成分が付着している流動材の割合は３０％以上である。これにより、十分な量の流動材の凝集を抑制できるため、流動床ボイラ内を流動物が良好に流動することができる。
【００６２】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００６３】
例えば、本発明に係る凝集抑制方法は、図１に示すような流動床ボイラ以外の装置に対して適用されてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…流動床ボイラ、３…燃焼炉、５…サイクロン分離器、９…循環ライン、１２…フィルタ（捕捉部）、５１…コーティング相、５２…融点調整物質、Ｆ，５０…流動材、１００…流動物。
【図１】
2018071802.tif 000003
【図２】
2018071802.tif 000004
【図３】
2018071802.tif 000005
【図４】
2018071802.tif 000006
【図５】
2018071802.tif 000007
【図６】
2018071802.tif 000008
【図７】
2018071802.tif 000009
【図８】
2018071802.tif 000010