(57)【要約】  燃焼に係る問題点、例えば凝集、沈着、腐食を回避し、また放出物を低減するための、鉱物添加物ブレンド組成物及び炉を運転する方法を提供する。流動床反応器、微粉燃料燃焼器、火格子燃焼器等の炉を運転する方法は、燃料及びクレーと官能性鉱物とを含む鉱物添加物ブレンドを該炉に導入する工程を含む。該方法は、更に該無機化合物-含有物質及びクレーの少なくとも一部を加熱し、結果として該クレーの少なくとも一部を、少なくとも部分的に焼成し、該少なくとも部分的に焼成されたクレー及び該官能性鉱物に、該炉内に存在する無機揮発性化合物の少なくとも一部を吸着せしめ、かつこれらを、燃料の燃焼中に生成される灰分と反応させて、該灰分の耐火性を高める工程を含む。該方法は、更に該少なくとも部分的に焼成されたクレー及び該吸着された無機化合物の少なくとも一部分を該炉から取出す工程をも含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器を運転する方法であって、該方法が以下の工程、
燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程、
(i) アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物及び(ii) 官能性鉱物を含む鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程、及び
該燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程、
を含み、該官能性鉱物が、マグネシウム含有鉱物及びカルシウム含有鉱物の1種又はそれ以上から選択されるものであることを特徴とする、前記運転方法。
【請求項２】
前記燃料が、望ましからぬ汚染物を含み、あるいは該望ましからぬ汚染物が、加熱中に発生又は生成され、かつ前記鉱物添加物ブレンドが、該汚染物を結合するための収着剤として作用する、請求項1記載の方法。
【請求項３】
前記汚染物が、揮発性の無機化合物、例えばアルカリ、アルカリ土類、硫黄、リン含有物、塩素、フッ素、酸化物及び金属(鉄、亜鉛、アンチモン、バナジウム、ヒ素、カドミウム、バリウム、鉛、水銀、セレン、ニッケル、クロム、コバルト)を含む、請求項2記載の方法。
【請求項４】
前記汚染物が、バナジウム化合物を含む、請求項2記載の方法。
【請求項５】
前記汚染物が、水銀化合物を含む、請求項2記載の方法。
【請求項６】
前記官能性鉱物が、マグネシウム含有鉱物であるか、又はこれを含む、請求項1〜5の何れかに記載の方法。
【請求項７】
前記マグネシウム含有鉱物が、酸化マグネシウム又は前記炉内で加熱された際に酸化マグネシウムを形成する、酸化マグネシウムプリカーサ物質であるか、又はこれを含み、場合により該酸化マグネシウムプリカーサ物質が、タルク、ドロマイト、ブルーサイト及び炭酸マグネシウムの1種又はそれ以上から選択される、請求項6記載の方法。
【請求項８】
前記マグネシウム含有鉱物が、タルクであるか、又はこれを含む、請求項7記載の方法。
【請求項９】
前記マグネシウム含有鉱物が、水酸化マグネシウム、例えばブルーサイトであるか、あるいはこれを含む、請求項7記載の方法。
【請求項１０】
前記マグネシウム含有鉱物が、ドロマイトであるか、あるいはこれを含む、請求項7記載の方法。
【請求項１１】
前記マグネシウム含有鉱物が、炭酸マグネシウム、ハイドロ-マグネサイト、バーミキュライト、スメクタイト、フロゴパイト、クリノクロア、セピオライト、アタパルジャイト又はパリゴルスカイトから選択される鉱物であるか、あるいは顔鉱物を含む、請求項6記載の方法。
【請求項１２】
前記官能性鉱物が、カルシウム含有鉱物であるか、あるいはこれを含む、請求項1〜11の何れかに記載の方法。
【請求項１３】
前記カルシウム含有鉱物が、酸化カルシウム又は前記炉内で加熱された際に酸化カルシウムを形成する、酸化カルシウムプリカーサ物質、例えば炭酸カルシウム及び/又は水酸化カルシウムであるか、又はこれを含む、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
前記カルシウム含有鉱物が、石灰石、大理石、チョーク、ドロマイト、アラゴナイトサンド、貝殻、サンゴ、セメントキルンダスト、マール、石灰質マール又は粘土質マールから選択される鉱物であるか、あるいはこれを含む、請求項12記載の方法。
【請求項１５】
前記カルシウム含有鉱物が、酸化カルシウムであるか、あるいはこれを含む、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
前記鉱物添加物ブレンドが、更にマンガン含有鉱物又は過酸化マンガン含有鉱物をも含む、請求項1〜15の何れかに記載の方法。
【請求項１７】
前記マンガン含有鉱物が、軟マンガン鉱、褐マンガン鉱、硬マンガン鉱、及び菱マンガン鉱から選択される鉱物を含む、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
前記鉱物添加物ブレンドが、更に1種又はそれ以上の二酸化チタン(例えば、ルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び板チタン石)、酸化ジルコニウムをも含む、請求項1〜17の何れかに記載の方法。
【請求項１９】
前記鉱物添加物ブレンドが、燃焼中に発生する燃料灰分の耐火性を増大し、それによってより耐火性の高い灰分をもたらし、該灰分が、前記燃焼器あるいは該燃焼器と関連する熱交換機の露出した表面上に堆積する傾向は低く、あるいはスラグ形成及び/又は凝集する傾向は低い、請求項1〜18の何れかに記載の方法。
【請求項２０】
前記アルミナ含有化合物が、酸化アルミニウム又はアルミナ水和物、例えばボーキサイト、又はギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト及びダイアスポアから選択される鉱物であるか、又はこれを含む、請求項1〜19の何れかに記載の方法。
【請求項２１】
前記アルミノシリケートが、1種又はそれ以上のアルミノシリケートクレー、アンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される、請求項1〜20の何れかに記載の方法。
【請求項２２】
前記アルミノシリケートクレーが、1種又はそれ以上のカオリン、ハロイサイト、ボールクレー、スメクタイト、ベントナイト、カオリン、クレー又はアルミノシリケート採鉱作業由来のオーバーバーデン物質、ボーキサイトカオリン、マール、石灰質マール又は粘土質マールから選択される、請求項21記載の方法。
【請求項２３】
前記アルミノシリケートが、ボーキサイトカオリン、場合によりこれとカオリン及び/又はベントナイトとの組合せであるか、あるいはこれを含む、請求項22記載の方法。
【請求項２４】
前記ボーキサイトカオリンが、1種又はそれ以上のギブス石、ベーマイト及びダイアスポアから選択されるアルミナ水和物、及びカオリナイトの天然に産する混合物であり、場合により該アルミナ水和物が、該混合物の約10〜95質量％なる範囲を構成し、かつ該カオリナイトが、該混合物の約5〜90質量％なる範囲を構成する、請求項23記載の方法。
【請求項２５】
前記ボーキサイトカオリンが、カオリンと1又は複数のアルミナ水和物(例えば、トリハイドレート)とを混ぜ合わせ、例えばブレンド又は混合することにより製造され、場合により該カオリン及びアルミナ水和物、アルミナ水和物の混合物又はアルミナトリハイドレートの量が、該ボーキサイトカオリンが、約10〜95質量％なる範囲の1又は複数のアルミナ水和物(例えば、トリハイドレート)及び約5〜90質量％なる範囲のカオリンを含むような量である、請求項23記載の方法。
【請求項２６】
前記鉱物添加物ブレンドが、ボーキサイトカオリン及び1種又はそれ以上の酸化マグネシウム又は前記炉内で加熱された際に酸化マグネシウムを生成する、酸化マグネシウムプリカーサ物質及び酸化カルシウム又は該炉内で加熱された際に酸化カルシウムを形成する、酸化カルシウムプリカーサ物質を含み、場合によって該酸化マグネシウムプリカーサ物質が、ドロマイト、ブルーサイト及び/又は炭酸マグネシウムから選択され、また場合により該酸化カルシウムプリカーサ物質が炭酸カルシウム及び/又は水酸化カルシウムから選択される、請求項23〜25の何れかに記載の方法。
【請求項２７】
前記アルミノシリケートが、アルミノシリケート物質であるか、あるいはこれを含み、該アルミノシリケート物質が、該物質の全質量を基準として、約75〜85質量％なる範囲のカオリナイト及び場合により約12〜16質量％なる範囲のモスコバイト、約3〜6質量％なる範囲の石英、及び約1.5〜5質量％なる範囲のルチルを含む、請求項1〜26の何れかに記載の方法。
【請求項２８】
前記アルミノシリケートが、アルミノシリケートクレーであるか、あるいはこれを含み、該アルミノシリケートクレーが、前記アルミノシリケート物質の全質量を基準として、約30％〜約100％なる範囲、例えば約40％〜約100％なる範囲の量の鉱物であるカオリナイト及びスメクタイトの一方又は両者;及び約0〜約95％なる範囲、例えば約0％〜約60％なる範囲の、1種又はそれ以上のギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト及びダイアスポアから選択されるアルミナ水和物を含む、請求項1〜27の何れかに記載の方法。
【請求項２９】
前記アルミノシリケートが、カオリン、場合によりこれとボーキサイトカオリン及び/又はベントナイトとの組合せであるか、あるいはこれを含む、請求項22記載の方法。
【請求項３０】
前記アルミノシリケートが、ベントナイト、場合によりこれとボーキサイトカオリン及び/又はカオリンとの組合せであるか、あるいはこれを含む、請求項22記載の方法。
【請求項３１】
前記鉱物添加物ブレンドが、カオリン及び炭酸カルシウムを含み、但し(i) 該カオリンは、約5質量％〜約15質量％なる範囲の含水率を持つ含水クレーであり；又は(ii) 該カオリンクレーの約30％〜約50％は、約1μm未満の粒度を有し；あるいは(iii) 該カオリンは、少なくとも約9m2/g又は約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持ち；あるいは(iv) 該炭酸カルシウムが、該鉱物添加物ブレンドの50質量％未満を占めることを条件とする、請求項1記載の方法。
【請求項３２】
前記鉱物添加物ブレンドが、カオリン及び炭酸カルシウムを含み、該ブレンドが、約0.1％〜約99.9％なる範囲の炭酸カルシウム、例えば約0.1％〜約50％又はそれ未満の炭酸カルシウム、例えば約20％又は約20％を超える値から約50％又はそれ未満までの炭酸カルシウムを含む、請求項1記載の方法。
【請求項３３】
前記鉱物添加物ブレンドが、カオリン及び炭酸カルシウムを含み、但し(i) 該カオリンは、約1質量％又は約5質量％〜約15質量％なる範囲の含水率を持つ含水クレーであり；又は(ii) 該カオリンクレーの約20％又は約30％〜約50％は、約1μm未満の粒度を有し；あるいは(iii) 該カオリンは、少なくとも約9m2/g又は約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持ち；あるいは(iv) 該ブレンドは、訳0.1％〜約99.9％の炭酸カルシウム、例えば約0.1％〜約50％又はそれ未満の炭酸カルシウム、例えば約20％又は約20％を超える値から約50％又はそれ未満までの炭酸カルシウムを含むことを条件とする、請求項1記載の方法。
【請求項３４】
前記アルミノシリケートクレーが、ハロイサイトを含む、請求項22記載の方法。
【請求項３５】
前記アルミノシリケートクレーが、アンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される鉱物を含む、請求項21記載の方法。
【請求項３６】
前記アルミノシリケートクレーが、モンモリロナイト及びバイデライトを含む、スメクタイトを含有する、請求項22記載の方法。
【請求項３７】
前記アルミノシリケートクレーが、含水クレー、例えば含水カオリンである、請求項1〜36の何れかに記載の方法。
【請求項３８】
前記アルミノシリケートクレーが、焼成クレーである、請求項1〜37の何れかに記載の方法。
【請求項３９】
前記アルミノシリケートクレーが、約1質量％又は約5質量％〜約15質量％なる範囲の含水率を有し、場合により該アルミノシリケートクレーがカオリンである、請求項1〜38の何れかに記載の方法。
【請求項４０】
前記アルミノシリケートクレーが、約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率を持つ、請求項1〜39の何れかに記載の方法。
【請求項４１】
前記アルミノシリケートクレーが、塊状クレーである、請求項1〜40の何れかに記載の方法。
【請求項４２】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含む、請求項1〜41の何れかに記載の方法。
【請求項４３】
前記アルミノシリケートクレーが、選鉱処理されていないクレーを含む、請求項1〜42の何れかに記載の方法。
【請求項４４】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも約9m2/g、又は約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持つ、請求項1〜43の何れかに記載の方法。
【請求項４５】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも約15m2/g、例えば少なくとも約30m2/g、又は少なくとも約50m2/gなるBET表面積を持つ、請求項1〜44の何れかに記載の方法。
【請求項４６】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも約15％の含水率を持つ粗製クレーから誘導される、請求項1〜45の何れかに記載の方法。
【請求項４７】
前記燃料を燃焼させて、望ましからぬ燃焼生成物を形成し、また前記官能性鉱物が触媒として作用して、該望ましからぬ燃焼生成物を、さほど望ましからぬものではない化合物に転化する、請求項1記載の方法。
【請求項４８】
前記望ましからぬ燃焼生成物が、窒素酸化物を含有する、請求項47記載の方法。
【請求項４９】
前記鉱物添加物ブレンドが、少なくとも約25m2/g、例えば少なくとも約40m2/gなるBET表面積を持つ、請求項1〜48の何れかに記載の方法。
【請求項５０】
前記炉が微粉燃料炉を含む、請求項1〜49の何れかに記載の方法。
【請求項５１】
前記炉が火格子炉を含む、請求項1〜50の何れかに記載の方法。
【請求項５２】
前記炉が循環流動床を含む、請求項1〜51の何れかに記載の方法。
【請求項５３】
更に、前記燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部を相互に混合した後、該燃料の一部を前記炉内に導入する工程をも含む、請求項1〜52の何れかに記載の方法。
【請求項５４】
前記燃料及び前記鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部、又はその全てを相互にペレット化した後、前記炉内に導入する、請求項53記載の方法。
【請求項５５】
前記燃料及び前記鉱物添加物ブレンドを、粉末形状にて、凝集体又はスラリーとして前記炉内に別々に導入する、請求項1〜54の何れかに記載の方法。
【請求項５６】
前記鉱物添加物ブレンドが、アルミノシリケートクレーを含み、前記加熱工程が、該クレーの少なくとも一部の焼成をもたらし、かつ前記方法が、更に以下の工程、
前記炉内の無機揮発性化合物の少なくとも一部を、前記焼成クレー及び官能性鉱物を介して吸着させる工程、
該焼成クレー及び官能性鉱物ブレンドを、前記燃料の燃焼により生じる灰分と反応させて、該灰分の耐火性を高める工程、及び
該焼成クレー及び吸着された無機化合物の少なくとも一部分を該炉から取出す工程、
を含む、請求項1〜55の何れかに記載の方法。
【請求項５７】
前記燃料が、石炭、石油コークス、小麦藁、木材ペレット、又はバイオ燃料、又はこれらの任意の組合せである、請求項1〜56の何れかに記載の方法。
【請求項５８】
前記燃料が、亜瀝青炭又は褐炭である、請求項57記載の方法。
【請求項５９】
前記亜瀝青炭が、PRB石炭、高アルカリPRB石炭、又はイリノイ産及びアパラチア産石炭のブレンド、例えばイリノイ産石炭とアパラチア産石炭との25/75質量％ブレンドである、請求項58記載の方法。
【請求項６０】
前記鉱物添加物ブレンドが、アルミノシリケートクレーを含み、該クレーが、約7.62cm(約3 in)以下のサイズを持つ含水クレー凝集体を含む、請求項1〜59の何れかに記載の方法。
【請求項６１】
前記含水クレー凝集体が、約5.08cm(約2 in)程度又はそれ未満のサイズを持つ、請求項60記載の方法。
【請求項６２】
前記含水クレー凝集体が、約2.54cm(約1 in)以下のサイズを持つ請求項60記載の方法。
【請求項６３】
前記成分(i)、成分(ii)及び鉱物添加物ブレンドの量が、(1) 前記炉内に存在するアルカリ及び/又は無機揮発性化合物の少なくとも一部を吸着させ、及び/又は(2) 前記燃料の燃焼により生じる燃料灰分と反応させて、該燃料灰分の耐火性を高め、及び/又は(3) SOxの放出を減じ又は排除するのに十分な値である、請求項1〜62の何れかに記載の方法。
【請求項６４】
前記鉱物添加物ブレンドが、前記燃料と該鉱物添加物ブレンドとの総量を基準として、約0.1、例えば約1〜約20質量％なる範囲の量にて、前記炉内に存在する、請求項1〜63の何れかに記載の方法。
【請求項６５】
前記鉱物添加物が、前記燃料と該鉱物添加物ブレンドとの総量を基準として、約0.3又は約2から約10又は15質量％まで、例えば約0.5又は約5から約3又は10質量％までの量で前記炉内に存在する、請求項64記載の方法。
【請求項６６】
前記炉において、元素モル比：(Si+K+Na+P):(Ca+Mg+Al)が約1.75以下、例えば約1.25以下、例えば約1.0以下、例えば約1.0未満である、請求項1〜65の何れかに記載の方法。
【請求項６７】
前記元素モル比が、少なくとも約0.05又は少なくとも約0.1である、請求項66記載の方法。
【請求項６８】
燃焼器を運転するための方法であって、該方法が、
燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；
(i) アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物及び(ii) 官能性鉱物を含む鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程；及び
該燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程、
を含み、該アルミノシリケートが、クレー、例えばカオリンであるか、又はこれを含み、かつ該官能性鉱物が、高い表面積を持つ鉱物又は耐火性の鉱物であるか、あるいはこれを含むことを特徴とする運転方法。
【請求項６９】
前記アルミノシリケートクレーが、ハロイサイトを含む、請求項68記載の方法。
【請求項７０】
前記アルミノシリケートクレーが、アンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される鉱物を含む、請求項68記載の方法。
【請求項７１】
前記アルミノシリケートクレーが、モンモリロナイト及びバイデライトを含む、スメクタイトを含有する、請求項68記載の方法。
【請求項７２】
前記アルミノシリケートクレーが、含水クレー、例えば含水カオリンである、請求項68記載の方法。
【請求項７３】
前記アルミノシリケートクレーが、焼成クレーである、請求項68記載の方法。
【請求項７４】
前記アルミノシリケートクレーが、約1質量％又は約5質量％から約15質量％までの含水率を有し、場合により該アルミノシリケートクレーがカオリンである、請求項68記載の方法。
【請求項７５】
前記アルミノシリケートクレーが、約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率を持つ、請求項68記載の方法。
【請求項７６】
前記アルミノシリケートクレーが、塊状クレーを含有する、請求項68記載の方法。
【請求項７７】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含む、請求項68記載の方法。
【請求項７８】
前記アルミノシリケートクレーが、選鉱処理されていないクレーを含む、請求項68記載の方法。
【請求項７９】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも約9m2/g、又は約3m2/g〜約200m2/gなる範囲又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持つ、請求項68〜78の何れか1項に記載の方法。
【請求項８０】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも約15m2/g、例えば少なくとも約30m2/g、又は少なくとも約50m2/gなるBET表面積を持つ、請求項68〜79の何れか1項に記載の方法。
【請求項８１】
前記アルミノシリケートクレーが、少なくとも約15％なる含水率を持つ粗製クレーから誘導されたものである、請求項68〜80の何れか1項に記載の方法。
【請求項８２】
前記燃料を燃焼させて、望ましからぬ燃焼生成物を形成し、また前記官能性鉱物が触媒として作用して、該望ましからぬ燃焼生成物を、さほど望ましからぬものではない化合物に転化する、請求項68〜81の何れか1項に記載の方法。
【請求項８３】
前記望ましからぬ燃焼生成物が、窒素酸化物を含む、請求項82記載の方法。
【請求項８４】
前記鉱物添加物ブレンドが、少なくとも約25m2/g、例えば少なくとも約40m2/gなるBET表面積を持つ、請求項68〜83の何れか1項に記載の方法。
【請求項８５】
前記炉が、微粉燃料炉を含む、請求項68〜84の何れか1項に記載の方法。
【請求項８６】
前記炉が、火格子炉を含む、請求項68〜85の何れか1項に記載の方法。
【請求項８７】
前記炉が、循環流動床を含む、請求項68〜86の何れか1項に記載の方法。
【請求項８８】
更に、前記燃料の少なくとも一部と鉱物添加物ブレンドとを、該燃料の一部を前記炉内に導入するに先立って、相互に混合することをも含む、請求項68〜87の何れか1項に記載の方法。
【請求項８９】
前記燃料及び前記鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部、又はその全てを、前記炉内に導入する前に、相互にペレット化する、請求項88記載の方法。
【請求項９０】
前記燃料及び前記鉱物添加物ブレンドを、粉末形状にて、凝集体又はスラリーとして、別々に前記炉内に導入する、請求項68〜89の何れか1項に記載の方法。
【請求項９１】
前記鉱物添加物ブレンドが、アルミノシリケートクレーを含み、前記加熱工程が、該クレーの少なくとも一部の焼成をもたらし、かつ前記方法が、更に以下の工程、
前記炉内の無機揮発性化合物の少なくとも一部を、前記焼成クレー及び官能性鉱物を介して吸着させる工程、
該焼成クレー及び官能性鉱物ブレンドを、前記燃料の燃焼により生じる灰分と反応させて、該灰分の耐火性を高める工程、及び
該焼成クレー及び吸着された無機化合物の少なくとも一部分を該炉から取出す工程、
を含む、請求項68〜90の何れか1項に記載の方法。
【請求項９２】
前記燃料が、石炭、石油コークス、小麦藁、木材ペレット、又はバイオ燃料、又はこれらの任意の組合せである、請求項68〜91の何れか1項に記載の方法。
【請求項９３】
前記燃料が、亜瀝青炭又は褐炭である、請求項92記載の方法。
【請求項９４】
前記亜瀝青炭が、PRB石炭、高アルカリPRB石炭、又はイリノイ産及びアパラチア産石炭のブレンド、例えばイリノイ産石炭とアパラチア産石炭との25/75質量％ブレンドである、請求項93記載の方法。
【請求項９５】
前記高表面積鉱物又は耐火性鉱物が、スメクタイト、例えばベントナイト、ハロイサイト、ボーキサイト、珪藻岩、パイロフィライト、タルク、セピオライト、パリゴルスカイト、金属酸化物、酸化アルミニウム、ボーキサイト、ギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト、ダイアスポア、ボーキサイトカオリン、酸化チタン、ルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、板チタン石、酸化ジルコニウム、アルミノシリケート、アンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される、請求項68〜94の何れか1項に記載の燃焼器を運転するための方法。
【請求項９６】
燃焼器を運転するための方法であって、該方法が、燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；カオリンとベントナイト及び/又はスメクタイト、又はカオリンとボーキサイトカオリンを含み、又はこれから本質的になる、鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程；及び該燃料及び添加剤ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程を含むことを特徴とする、前記運転方法。
【請求項９７】
前記ブレンドが、ハロイサイトを含む、請求項96記載の燃焼器を運転するための方法。
【請求項９８】
前記ブレンドが、アンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される鉱物を含む、請求項96記載の方法。
【請求項９９】
前記ブレンドが、モンモリロナイト及びバイデライトを包含するスメクタイトを含有する、請求項96記載の方法。
【請求項１００】
前記カオリンが、含水カオリンである、請求項96〜99の何れか1項に記載の方法。
【請求項１０１】
前記カオリンが、焼成カオリンである、請求項96〜98の何れかに記載の方法。
【請求項１０２】
前記ブレンドが、約1質量％又は約5質量％から約15質量％までの含水率を持つ、請求項96〜101の何れか1項に記載の方法。
【請求項１０３】
前記ブレンドが、約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率を持つ、請求項96〜102の何れかに記載の方法。
【請求項１０４】
前記ブレンドが、塊状クレーである、請求項96〜103の何れかに記載の方法。
【請求項１０５】
前記ブレンドが、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含む、請求項96〜104の何れかに記載の方法。
【請求項１０６】
前記ブレンドが、選鉱処理されていないクレーを含む、請求項1〜105の何れかに記載の方法。
【請求項１０７】
前記ブレンドが、少なくとも約9m2/g、又は約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持つ、請求項96〜106の何れかに記載の方法。
【請求項１０８】
前記ブレンドが少なくとも約15m2/g、例えば少なくとも約30m2/g、又は少なくとも約50m2/gなるBET表面積を持つ、請求項96〜107の何れかに記載の方法。
【請求項１０９】
前記ブレンドが、粗製クレー又は少なくとも約15％の含水率を持つクレーから誘導される、請求項96〜108の何れかに記載の方法。
【請求項１１０】
前記燃料を燃焼させて、望ましからぬ燃焼生成物を形成し、また前記ブレンドが触媒として作用して、該望ましからぬ燃焼生成物を、さほど望ましからぬものではない化合物に転化する、請求項96記載の方法。
【請求項１１１】
前記望ましからぬ燃焼生成物が窒素酸化物を含有する、請求項110記載の方法。
【請求項１１２】
前記ブレンドが、少なくとも約25m2/g、例えば少なくとも約40m2/gなるBET表面積を持つ、請求項96〜111の何れかに記載の方法。
【請求項１１３】
前記炉が、微粉燃料炉を含む、請求項96〜112の何れかに記載の方法。
【請求項１１４】
前記炉が、火格子炉を含む、請求項96〜113の何れかに記載の方法。
【請求項１１５】
前記炉が、循環流動床を含む、請求項96〜114の何れかに記載の方法。
【請求項１１６】
更に、前記燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部を相互に混合した後、該燃料の一部を前記炉内に導入する、請求項96〜115の何れかに記載の方法。
【請求項１１７】
前記燃料及び前記鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部、又はその全てを、前記炉内に導入する前に、相互にペレット化する、請求項116記載の方法。
【請求項１１８】
前記燃料及び前記鉱物添加物ブレンドを、粉末形状にて、凝集体又はスラリーとして前記炉内に別々に導入する、請求項96〜117の何れかに記載の方法。
【請求項１１９】
前記ブレンドが、カオリンを含み、前記加熱工程が、該カオリンの少なくとも一部の焼成をもたらし、かつ前記方法が、更に以下の工程、
前記炉内の無機揮発性化合物の少なくとも一部を、該焼成カオリンを介して吸着させる工程、
該焼成カオリンを前記燃料の燃焼により生じる灰分と反応させて、その耐火性を高める工程、及び
該焼成カオリン及び吸着された無機化合物の少なくとも一部を該炉から取出す工程、
を含む、請求項96〜118の何れかに記載の方法。
【請求項１２０】
前記燃料が、石炭、石油コークス、小麦藁、木材ペレット、又はバイオ燃料、又はこれらの任意の組合せである、請求項96〜119の何れかに記載の方法。
【請求項１２１】
前記燃料が、亜瀝青炭又は褐炭である、請求項120記載の方法。
【請求項１２２】
前記亜瀝青炭が、PRB石炭、高アルカリPRB石炭、又はイリノイ産及びアパラチア産石炭のブレンド、例えばイリノイ産石炭とアパラチア産石炭との25/75質量％ブレンドである、請求項121記載の方法。
【請求項１２３】
燃焼器の運転中のスラグ形成及び/又は凝集体形成を減じるための方法であって、該方法が、以下の工程、
燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程、
鉱物添加物を、該炉に導入する工程、及び
該燃料及び鉱物ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程、
を含み、該炉内の元素モル比：(Si+K+Na+P):(Ca+Mg+Al)が約1.75以下であり、例えば約1.25以下であり、例えば約1.0以下であり、例えば約1.0未満であり、また場合により該元素モル比は、少なくとも約0.05又は少なくとも約0.1であることを特徴とする、前記方法。
【請求項１２４】
前記鉱物添加物が、前記請求項の何れか1項に記載の鉱物添加物ブレンドである、請求項123記載の方法。
【請求項１２５】
炉又はボイラー内のアルカリに富む及びシリケートに富む沈着物を制御する際に使用するための、鉱物添加物ブレンドであって、
0.1％〜99.9質量％なる範囲、例えば2〜98質量％なる範囲のアルミノシリケート及び/又はアルミニウム-含有化合物；及び
0.1％〜99.9質量％なる範囲、例えば2〜95質量％なる範囲の、1種又はそれ以上のマグネシウム-含有鉱物、アルミノシリケート-含有鉱物及びカルシウム-含有鉱物から選択される官能性鉱物、
を含むことを特徴とする、鉱物添加物ブレンド。
【請求項１２６】
10〜90質量％なる範囲の前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム-含有化合物、及び
10〜90質量％なる範囲の、1種又はそれ以上のマグネシウム-含有鉱物、アルミノシリケート-含有鉱物及びカルシウム-含有鉱物から選択される前記官能性鉱物、
を含む、請求項125記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１２７】
少なくとも約15質量％の前記官能性鉱物、例えば少なくとも約20質量％、又は少なくとも約30質量％、又は少なくとも約40質量％、又は少なくとも約50質量％、又は少なくとも約60質量％、又は少なくとも約70質量％、又は少なくとも約80質量％の該官能性物質を含む、請求項125又は126記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１２８】
少なくとも約15質量％の前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム-含有化合物、例えば少なくとも約20質量％、又は少なくとも約30質量％、又は少なくとも約40質量％、又は少なくとも約50質量％、又は少なくとも約60質量％、又は少なくとも約70質量％、又は少なくとも約80質量％の該アルミノシリケート及び/又はアルミニウム-含有化合物を含む、請求項125〜127の何れかに記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１２９】
前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム-含有化合物及び前記官能性鉱物が、請求項6〜124の何れか1項において定義されたものである、請求項125〜128に記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３０】
前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム化合物が、ボーキサイトカオリン、カオリン、ベントナイト及び約75-85質量％のカオリナイト、約12-16質量％のモスコバイト約3-6質量％の石英、及び約1.5-5質量％のルチルを含むアルミノシリケート物質の1種又はそれ以上、又は2種又はそれ以上、又は3種又はそれ以上、又は4種全てから選択される、請求項125〜129の何れかに記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３１】
前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム化合物が、ボーキサイトカオリン、カオリン、ベントナイト及び該アルミノシリケート物質の全量を基準として、約30％〜約100％なる範囲、例えば約40％〜約100％なる範囲の量の該鉱物としてのカオリナイト及び/又はスメクタイトの一方又は両者、及び約0％〜約95％、例えば約0％〜約60％なる範囲の量のギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト及びダイアスポアの1種又はそれ以上から選択されるアルミナ水和物を含むアルミノシリケート物質の1種又はそれ以上、又は2種又はそれ以上、又は3種又はそれ以上、又は4種全てから選択される、請求項125〜130の何れかに記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３２】
前記官能性鉱物が、ドロマイト、ブルーサイト及び炭酸カルシウムの1種又はそれ以上、又は2種又はそれ以上、又は3種全てから選択される、請求項125〜130の何れかに記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３３】
前記ボーキサイトカオリンが、前記鉱物添加物ブレンド中に、該ブレンドの全質量を基準として、少なくとも約15質量％、例えば少なくとも約20質量％、又は少なくとも約30質量％、又は少なくとも約40質量％、又は少なくとも約55質量％の量で存在する、請求項125〜132の何れか1項に記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３４】
約25-98質量％の前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び2-75質量％の前記官能性鉱物を含む、請求項125〜133の何れか1項に記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３５】
約40-98質量％の前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び2-60質量％の前記官能性鉱物を含む、請求項134記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３６】
約50-80質量％の前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び20-50質量％なる範囲、即ち20質量％を超えかつ50質量％未満までの前記官能性鉱物を含む、請求項135記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３７】
約60-98質量％の前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び2-40質量％の前記官能性鉱物を含む、請求項135記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３８】
約70-98質量％の前記アルミノシリケート；及び2-30質量％の前記官能性鉱物を含む、請求項137記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１３９】
約85-98質量％の前記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び2-15質量％の前記官能性鉱物を含む、請求項138記載の鉱物添加物ブレンド。
【請求項１４０】
燃焼器用の燃料混合物であって、該燃料混合物が、約0.1-20質量％又は約1-20質量％の請求項125〜139の何れかに記載の鉱物添加物ブレンド及び残部の燃料及び他の随意の添加剤を含むことを特徴とする、燃料混合物。
【請求項１４１】
粉末形状にある、請求項140記載の燃料混合物。
【請求項１４２】
ペレット形状にある、請求項140記載の燃料混合物。
【請求項１４３】
前記燃料が、石炭、石油コークス、小麦藁、木材ペレット、又はバイオ燃料、又はこれらの任意の組合せである、請求項140〜142の何れかに記載の燃料混合物。
【請求項１４４】
前記燃料が、亜瀝青炭又は褐炭である、請求項143記載の燃料混合物。
【請求項１４５】
前記亜瀝青炭が、PRB石炭、高アルカリPRB石炭、又はイリノイ産及びアパラチア産石炭のブレンド、例えばイリノイ産石炭とアパラチア産石炭との25/75質量％ブレンドである、請求項144記載の燃料混合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鉱物(mineral)添加剤ブレンド組成物及び炉を運転するための方法、及びより詳しくは流動床反応器、微粉燃料燃焼器又は火格子燃焼器等の炉を、スラグ形成、凝集、沈着、腐食(例えば、ファウリング)等の燃焼に係る問題を回避し、かつ放出物を減じる目的で、該炉に鉱物(mineral)ブレンドを導入することにより運転する方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
燃焼行程は、動力プラント炉において使用して、電力を発生する、ボイラー又は蒸気発生器を運転するための熱を発生することができる。このような方法に対して使用される燃料は、石炭、石油コークス、バイオマス由来のバイオ燃料及び/又は固形廃棄物を含むことができる。該燃料は、無機揮発性物質、例えばアルカリ、アルカリ土類、塩素、フッ素、硫黄及び金属等を含む可能性がある。
【０００３】
電気ユーティリティーズによって使用される、石炭燃焼設備等の化石燃料燃焼式熱動力プラントは、炉内で燃料を燃焼することにより動作する。次いで、該炉からの熱は、水を沸騰させて、熱を得るべく蒸気とするのに使用されるか、あるいはタービンを回転させるのに使用され、該タービンの回転は最終的には電気の生成を結果する。典型的な化石燃料燃焼式動力プラントにおいては、石炭が該炉内に供給され、酸素の存在下で、約850℃〜約1,700℃なる範囲の燃焼温度にて燃焼される。その際の燃焼ガス(煙道ガス)は、二酸化炭素、窒素酸化物類を含んでおり、またアルカリ、アルカリ土類、硫黄、塩素、フッ素及び金属、例えば鉄、亜鉛、アンチモン、バナジウム、ヒ素、カドミウム、バリウム、鉛、ニッケル、クロム、コバルト及び水銀等を含む、他の様々な望ましからぬ無機揮発性成分を含む可能性がある。更に、該燃焼ガスは、また典型的に同伴される灰分をも含み、該灰分は、粒状物除去システム及びスクラバーの使用を必要とする可能性がある。
【０００４】
効率を高めるために、上記高温燃焼ガスは、また典型的に熱交換機に通されて、該熱交換機により該ガスは、煙突から放出される前に、約150℃程度の温度まで冷却される。典型的な熱交換機において、該高温燃焼ガスは、熱媒液(典型的には水)を含む、多数の束状の管に通され、該熱媒液は該ガスからその熱の一部を取出す。該熱交換機の管は、該燃焼ガスを由来とする、アルカリ塩、アルカリ及びアルカリ土類金属硫酸塩、及び塩化物、例えば塩化鉄の沈着を可能とするのに十分に冷却される恐れがあり、またこれに伴って、該熱交換機の管のファウリングをもたらす恐れのある、シリカに富む灰分粒子の沈着が起こる可能性がある。
【０００５】
幾つかの動力プラントは、例えばしばしば「流動床燃焼」法と呼ばれる方法を用いて運転されるシステムを含むことができる。このような方法の一例は、循環流動床燃焼法であり、この方法は、発電のために使用することができる。循環流動床反応器の幾つかの例は、ガス化装置、燃焼器、及び蒸気発生器を含むことができ、また典型的に循環流動床反応器は、竪型の炉又はボイラーを含む。
【０００６】
運転中、燃料、例えば粒状の燃料を、炉の下方部分に導入し、一次及び二次ガス、例えば空気を、該炉の底部及び/又は側壁を介して供給し得る。該燃料の燃焼は、燃料粒子及び他の固体粒子、例えば二酸化硫黄を捕獲するために含めることのできる炭酸カルシウム、及び/又は不活性物質の床内で起こる。例えば、該流動床反応器(即ち、炉)は、該燃料粒子及び他の物質の床を、該燃焼過程中に、該一次及び二次ガスの上向きに吹込まれたジェットに浮遊、懸濁するように構成することができる。該上向きに吹込まれたジェットは、流動粒子及び他の物質の混合を容易にし、これは燃焼を、例えば望ましからぬ放出物を減じまた燃焼及び熱交換効率を高めることによって、燃焼性を改善するのに役立つ。
【０００７】
幾つかの動力プラントは、微粉燃料の燃焼を利用して動作するシステムを含むことができ、そこにおいて燃料は、微粉末としてその燃焼チャンバーに投入される。微粉燃料燃焼においては、他の燃焼技術と比較して、該燃焼チャンバーにおけるより高い温度プロファイルが得られる。該微細粒子は、空気等のガスと共に、該燃焼チャンバーの下方部分におけるバーナーを介して導入され、また該微細な燃料粒子サイズ及び高い酸素濃度のために、高温度の火炎が生成される。
【０００８】
幾つかの動力プラントは、固定又は可動性の火格子(走行、揺動、振動、回転等)を備えた、火格子炉を作動するシステムを含むことができる。その燃料は、連続的又は断続的に該燃焼チャンバーに導入することができ、ここで該燃料は支持火格子上で燃焼する。空気は、効率的な燃焼を促すために、下側から及び該火格子の側部から該燃焼チャンバーに供給することができる。幾つかの動力プラントは、ガス化工程を適用する、ガス化装置を含むことができる。ガス化は、さほど純粋でない固形燃料又は廃棄物から清浄なガス状燃料を製造するのに使用し得る。該ガス化工程において、燃料は約400〜900℃なる温度、あるいは更にはこれより高い温度にまで加熱される。これらの温度において、複雑な有機分子は、より低分子量の連鎖に破壊される。
【０００９】
上記床又は上記煙道ガス内に同伴される排気ガス及び/又は固体粒子は、例えば該炉の上方部分における排気口を介して該炉を離れることができ、また粒子分離装置に通すことができる。該粒子分離装置において、該固体粒子の殆ど又は実質的に全てを、該排気ガスから分離することができる。典型的に、排気ガスから粒子を分離するために、接線方向の力を利用する、1種又はそれ以上のサイクロンを、該炉と連結することができる。正常な運転中に、サイクロンは、約99.9％の該粒子を該排気ガスから分離することを可能とする。
【００１０】
次いで、上記排気ガス及びあらゆる残留固体粒子、あるいはフライアッシュを、最終的に大気中に放出する前に、追加の処理ユニットに通すことができる。例えば、常圧循環流動床システムにおいて、該排気ガスはボイラーを通して、また供給水を含むそのボイラー管を介して流動し、水を蒸気に転化すべく熱を供給する。次に、この蒸気は、蒸気タービンを駆動して発電するのに使用し得る。該排気ガスを熱交換機に通して、上記燃焼過程中に発生した熱の少なくとも一部を回収することができ、また該排気ガスを環境保全処理(environmental processing)ユニットに通して、望ましからぬ放出物、例えば汚染物質、例えば窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)、及び/又は粒状物質(PM)等のレベルを減じることができる。
【００１１】
上記燃料粒子の燃焼及び/又は他の物質(例えば、炭酸カルシウム)の加熱は、アルカリ-含有物質の加熱をもたらし、結果として、例えばそこに含まれるアルカリ化合物が放出される。該放出されたアルカリ化合物は、灰分又は該燃料中に存在する他の無機成分、例えば硫黄、塩素、及び/又はシリカ等と反応する恐れがあり、これは、該燃焼器部品、例えば炉壁及び/又はボイラー管の露出した表面領域において生じる望ましからぬ沈着物形成、灰分の堆積、及び/又は腐食をもたらす可能性がある。このような沈着物及び腐食は、長いメンテナンス-関連停止期間のために、より低効率の運転及び/又は損失生産に導く恐れがある。理論によりなんら限定されることなしに、該アルカリ化合物は、液体又は蒸気の形態で放出される恐れがあり、これらは上記排気ガス中に同伴される恐れがある。該アルカリ化合物は、灰分粒子相互のくっ付き合いを生じ、結果として望ましからぬ灰分の堆積(例えば、ボイラー管上)に導き、また上記反応器システム表面のファウリングをもたらす恐れがある。理論によりなんら限定されるものではないが、該灰分の他の無機成分と結合した該アルカリ成分は、該反応器表面上に結晶/アモルファス性の沈着物を生成する、共融混合物を形成する可能性がある。
【００１２】
結果として、上記アルカリ化合物及び他の望ましからぬ無機揮発性物質、例えば硫黄、塩素、フッ素及び金属等の少なくとも一部を、これらが該灰分及び/又は他の無機成分と反応する前に該炉から取出して、例えば望ましからぬ沈着物及び/又は腐食を減じ又は阻止することが望ましい可能性がある。
【００１３】
更に、上記生成された灰分の耐火性を高め、該灰分の結晶化能、結晶画分及びその粘度を高め、また結果として灰分をより粘着性の低い、かつ上記燃焼器部品の露出表面上への沈着及び高密度化傾向のより低いものとすることができる。
【発明の概要】
【００１４】
以下の説明において、幾つかの局面及び態様が明らかになるであろう。該局面及び態様は、その最も広い意味において、これら局面及び態様の1又はそれ以上の特徴を持つことなしに実施し得るものと理解すべきである。これら局面及び態様は、単なる例であるものと理解すべきである。
【００１５】
第一の局面によれば、燃焼器を運転する方法が提供され、該方法は以下の諸工程：燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；(i) アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物及び(ii) 官能性鉱物を含む鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程；及び該燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程を含み、ここで該官能性鉱物は、マグネシウム含有鉱物及びカルシウム含有鉱物の1種又はそれ以上から選択されるものである。
【００１６】
更なる一局面においては、燃焼器を運転する方法が提供され、該方法は以下の諸工程：燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；カオリンとベントナイト及び/又はスメクタイト、又はカオリンとボーキサイトカオリンを含み、又はこれから本質的になる、鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程；及び該燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程を含む。
【００１７】
更なる局面の一つにおいては、燃焼器を運転するための方法が提供され、該方法は、燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；(i) アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物及び(ii) 官能性鉱物を含む鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程；及び該燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程を含み、ここで該アルミノシリケートは、クレー、例えばカオリンであるか、又はこれを含み、かつ該官能性鉱物は、高い表面積を持つ鉱物又は耐火性の鉱物であるか、あるいはこれを含む。
【００１８】
更なる一局面においては、燃焼器を運転する方法が提供され、該方法は以下の諸工程：燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；カオリンとベントナイト及び/又はスメクタイトを含み、又はこれらから本質的になる、鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程；及び該燃料及び添加剤ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程を含む。
【００１９】
第二の局面によれば、燃焼器の運転中のスラグ形成及び/又は凝集を減じるための方法が提供され、該方法は、燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；該炉に鉱物添加物を導入する工程；及び該燃料及び鉱物ブレンドの少なくとも一部分を加熱する工程を含み、ここで該炉内の元素モル比：(Si+K+Na+P):(Ca+Mg+Al)は、約1.5以下又は約1.75以下である。
【００２０】
第三の局面によれば、炉又はボイラー内のアルカリに富む及びシリケートに富む沈着物の生成を制御する際に使用するための、あるいは上記本発明の第一及び第二の局面に係る方法において使用するための鉱物添加物ブレンドが提供され、該鉱物添加物ブレンドは、0.1％〜99質量％(又は0.1％〜99.9質量％)のアルミノシリケート及び/又はアルミニウム-含有化合物；及び0.1％〜99.9質量％の、1種又はそれ以上のマグネシウム-含有鉱物及びカルシウム-含有鉱物から選択される官能性鉱物を含む。
【００２１】
第四の局面によれば、燃焼器用の燃料混合物が提供され、該燃料混合物は、約0.1又は1〜20質量％の、本発明による上記第三の局面に従う鉱物添加物ブレンド及び残部の燃料及び他の随意の添加剤を含む。
【００２２】
本開示のその他の局面は、以下の通りである。
【００２３】
本開示の一局面は、燃焼器を運転するための方法に係り、該方法は、燃料を燃焼するように構成された炉に該燃料を導入する工程；クレー及び官能性鉱物を含む鉱物添加物ブレンドを該炉に導入する工程；及び該燃料及び鉱物ブレンドの少なくとも一部分を加熱して、該クレーの少なくとも一部を、少なくとも部分的に焼成し、かつ該炉内に存在するアルカリの少なくとも一部を、該少なくとも部分的に焼成されたクレー及び該官能性鉱物に吸着させる工程を含む。
【００２４】
一局面において、上記燃料は望ましからぬ汚染物を含み、また上記官能性鉱物(及び場合により上記クレー)は、収着剤として作用して、該汚染物を結合する。もう一つの局面において、該汚染物は硫黄、塩素、フッ素及び金属化合物等のような、無機揮発性種であり得、該金属化合物は、例えばバナジウム化合物、鉄化合物、亜鉛化合物、アンチモン化合物、ヒ素化合物、カドミウム化合物、バリウム化合物、鉛化合物、ニッケル化合物、クロム化合物、コバルト化合物、セレン化合物又は水銀化合物等である。もう一つの局面において、上記官能性鉱物は、マグネシウム-含有鉱物、例えばタルク、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム(又はブルーサイト)、ドロマイト、炭酸マグネシウム(例えば、マグネサイト)、ハイドロ-マグネサイト、バーミキュライト、フロゴパイト、クリノクロア、セピオライト、アタパルジャイト又はパリゴルスカイト及び/又はスメクタイト(例えば、モンモリロナイト又はバイデライト)を含むことができる。更に別の態様において、該官能性鉱物は、マンガン-含有鉱物、例えば軟マンガン鉱、褐マンガン鉱(ブラウナイト)、硬マンガン鉱、及び/又は菱マンガン鉱(ロードクロサイト)を含むことができる。
【００２５】
もう一つの局面において、上記官能性鉱物は、上記燃料灰分及び/又は上記クレーの耐火性を高めるように作用し得る。一局面において、該官能性鉱物は、金属酸化物、例えば酸化アルミニウムを含む。もう一つの局面においては、該酸化アルミニウムを、ボーキサイト、ギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト、ダイアスポア及び/又はボーキサイトカオリン等の鉱物として含むことができる。もう一つの局面において、該金属酸化物は、ルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び/又は板チタン石(ブルッカイト)等のチタン酸化物を含むことができる。更に別の局面において、該金属酸化物は、酸化ジルコニウムを含むことができる。更に別の局面において、該金属酸化物は、アンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト、ドンバサイト、及び/又はハロイサイト等のアルミノシリケートを含むことができる。
【００２６】
別の局面において、上記燃料が燃焼して、望ましからぬ燃焼生成物を形成し、また上記官能性鉱物は触媒として作用して、該望ましからぬ燃焼生成物をさほど望ましからぬものでない化合物に転化する。一局面において、該望ましからぬ燃焼生成物は、窒素酸化物を含む。もう一つの局面において、該官能性鉱物はチタン酸化物、例えばルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び/又は板チタン石(ブルッカイト)を含む。
【００２７】
もう一つの局面において、上記官能性鉱物は上記クレーの表面積を増大するように作用する(これは、有効吸着サイト数を増大することによって、無機化合物の揮発分の吸着効率を改善し得る)。一局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、ベントナイト等のスメクタイトを含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、ハロイサイトを含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物はボーキサイトを含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、珪藻岩(ダイアトマイト)を含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、パイロフィライト、タルク、セピオライト、又はパリゴルスカイトを包含する。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、少なくとも約25m2/gなる表面積を持つ。
【００２８】
更に別の局面において、上記クレーは、カオリンを含むことができる。もう一つの局面において、該クレーはボールクレーを含む。更に別の局面において、該クレーは、カオリン、クレー又は任意のアルミノシリケート採鉱作業由来のオーバーバーデン物質(overburden material)又はプロセス廃棄物を含むことができる。更に別の局面において、該クレーはブレンドカオリン及び又はボールクレーを含むことができる。他の局面において、該クレーは、ボーキサイトカオリン及び/又はスメクタイトベントナイト及び/又はベントナイトを含み、あるいはこれらから本質的になるものであり得る。
【００２９】
一局面において、上記クレーは含水クレーであり得る。もう一つの局面において、該クレーは焼成クレーであり得る。該焼成クレーはメタカオリンを含むことができる。更に別の局面において、該クレーは、約1質量％又は約5質量％から約15質量％まで、例えば約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率、又は更にはそれよりも高い含水率を持つ。もう一つの局面において、該クレーは塊状クレーを含む。更に別の局面において、該クレーは、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含むことができる。もう一つの局面において、該クレーは選鉱処理されていないクレーであり得る。もう一つの局面において、該クレーは、少なくとも約5m2/g又は少なくとも約9m2/g、例えば少なくとも約15m2/g、例えば約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持つ含水クレーを含む。もう一つの局面において、該クレーは、少なくとも約15％なる含水率を持つ粗製クレーから誘導された、含水クレーを含むことができる。
【００３０】
もう一つの局面においては、スラリーを、上記クレーと上記官能性鉱物とのブレンドを用いて調製することができる。
【００３１】
もう一つの局面において、上記クレーは、約7.62cm(約3 in)以下のサイズを持つ、含水クレー凝集物を含む。もう一つの局面において、該クレーは、約5.08cm(約2 in)以下のサイズを持つ、含水クレー凝集物を含む。もう一つの局面において、該クレーは、約2.54cm(約1 in)以下のサイズを持つ、含水クレー凝集物を含む。
【００３２】
もう一つの局面において、本発明の燃料を燃焼するための方法は、炭酸カルシウム及び/又は上記クレー並びに上記官能性鉱物ブレンドを、上記炉内に導入するという随意の工程を含むことができる。もう一つの局面において、該炉は、循環流動床、火格子燃焼器及び微粉燃料燃焼器を含むことができる。もう一つの局面において、該燃料を燃焼するための方法は、該燃料の少なくとも一部分、該クレー及び該官能性鉱物を、該燃料部分を該炉に導入するのに先立って、混合することを含む。
【００３３】
もう一つの局面において、上記加熱段階は、上記クレーの少なくとも一部の焼成をもたらし、また該方法は、更に前記炉内のアルカリ及び金属化合物又は揮発性無機化合物の少なくとも一部を、該焼成クレー及び上記官能性鉱物を介して吸着させる工程；該焼成クレー及び官能性鉱物及び吸着されたアルカリ及び金属化合物又は該揮発性無機化合物の少なくとも一部分を該炉から取出す工程をも含む。
【００３４】
もう一つの局面において、上記燃料は石炭、石油コークス、固体廃棄物、又はバイオ燃料、又はこれらの任意の組合せを含むことができる。もう一つの局面において、該燃料はバイオマス燃焼用途においてしばしば使用されている(Reynolds等によるUS20080171297A1、KlukoによるUS20090205546等)ような、バイオマスペレット又は顆粒を含むことができる。
【００３５】
本開示のもう一つの局面は、炉又はボイラー内のアルカリに富む又はシリケートに富む沈着物形成を制御する際に使用するための組成物に係り、該組成物は5〜99.9質量％のクレー；及び0.1〜95質量％の官能性鉱物を含み、該官能性鉱物は、マグネシウム-含有鉱物、マンガン-含有鉱物、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、ボーキサイト系鉱物、珪藻土、アルミノシリケート鉱物又はこれらのブレンドから選択される。本開示のもう一つの局面は、炉及びボイラーにおけるスラグ形成及び床の凝集、アルカリに富む又はシリケートに富む沈着物及び腐食、及び望ましからぬ煙道ガス放出物、例えば微細な粒状物質(<1μm)、重金属及び金属化合物、アルカリ揮発物、SOx、NOx及びClを制御する際に使用するための、鉱物ブレンドの組成物に係り、該組成物は、0.1〜99.9質量％のクレー；及び0.1-99.9質量％のマグネシウム-含有鉱物、マンガン-含有鉱物、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、ボーキサイト系鉱物、珪藻土、アルミノシリケート鉱物又はこれらのブレンドから選択される官能性鉱物を含む。
【００３６】
一局面において、上記官能性鉱物は、マグネシウム-含有鉱物を含む。もう一つの局面において、該マグネシウム-含有鉱物は、タルク、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ドロマイト、マグネサイト、ハイドロ-マグネサイト、バーミキュライト、フロゴパイト、クリノクロア、セピオライト、アタパルジャイト又はパリゴルスカイト及び/又はスメクタイト(モンモリロナイト又はバイデライト)を含むことができる。更に別の局面において、該官能性鉱物は、マンガン-含有鉱物、例えば軟マンガン鉱、褐マンガン鉱(ブラウナイト)、硬マンガン鉱、及び/又は菱マンガン鉱(ロードクロサイト)を含むことができる。一局面において、該官能性鉱物は、カルシウム-含有鉱物を含む。もう一つの局面において、該カルシウム-含有鉱物は、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、ドロマイト、炭酸カルシウム、石灰石、大理石、チョーク、アラゴナイトサンド、貝殻、又はサンゴ及びセメントキルンダスト、石灰質マール又はマール又は粘土質マールを含むことができる。石灰質マールは、約5％〜35％のクレーを含み、マールは約35％〜65％のクレーを含み、粘土質マールは約65％〜95％のクレーを含む。
【００３７】
もう一つの局面において、上記官能性鉱物は、金属酸化物、例えば酸化アルミニウムを含む。もう一つの局面において、該酸化アルミニウムは、鉱物として、例えばボーキサイト、ギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト、ダイアスポア及び/又はボーキサイトカオリンを含むことができる。もう一つの局面において、該金属酸化物は、酸化チタン、例えばルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び/又は板チタン石を含むことができる。更に別の局面において、該金属酸化物は、酸化ジルコニウムを含むことができる。更に別の局面において、該金属酸化物は、アルミノシリケート、例えばアンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト、ドンバサイト及び/又はハロイサイトを含むことができる。もう一つの局面において、該官能性鉱物は、酸化チタン、例えばルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び/又は板チタン石を含む。
【００３８】
もう一つの局面において、上記官能性鉱物は、上記クレーの表面積を増大するように作用する。一局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、スメクタイト、例えばベントナイトを含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、ハロイサイトを含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、酸化アルミニウムを含み、これは、鉱物、例えばボーキサイト、ギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト、ダイアスポア、ボーキサイトカオリンを含むことができる。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、珪藻岩を含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、パイロフィライト、タルク、セピオライト、又はパリゴルスカイトを含む。もう一つの局面において、該表面積を増大する官能性鉱物は、少なくとも約25m2/gなる表面積を持つ。
【００３９】
更に別の局面において、上記クレーはカオリンを含むことができる。もう一つの局面において、該クレーはボールクレーを含む。更に別の局面において、該クレーは、カオリン又はクレー又はあらゆるアルミノシリケート採鉱作業に由来する、オーバーバーデン物質又はプロセス廃棄物を含むことができる。更に別の局面において、該クレーは、ボーキサイトカオリンを含むことができる。更に別の局面において、該クレーは、スメクタイトベントナイトを含むことができる。更に別の局面において、該クレーは、カオリン及び/又はボールクレー及び/又はベントナイト及び/又はボーキサイトカオリンのブレンドを含むことができる。
【００４０】
一局面において、上記クレーは含水クレーであり得る。もう一つの局面において、該クレーは焼成クレーであり得る。一局面において、該焼成クレーは、メタカオリンを含むことができる。更に別の局面において、該クレーは約1質量％又は約5質量％から約15質量％まで、例えば約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率を持ち、あるいは更には15質量％よりも高い含水率を持つ。もう一つの局面において、該クレーは塊状クレーを含む。更に別の局面において、該クレーは、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含むことができる。もう一つの局面において、該クレーは、選鉱処理されていないクレーであり得る。もう一つの局面において、該クレーは、少なくとも約5m2/g又は少なくとも約9m2/g、例えば少なくとも約15m2/g、例えば約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持つ含水クレーを含む。もう一つの局面において、該クレーは、少なくとも約15％なる含水率を持つ粗製クレーから誘導された、含水クレーを含むことができる。もう一つの局面において、スラリーを、該クレーと該官能性鉱物とのブレンドを用いて製造することができる。もう一つの局面において、炉又はボイラーにおけるアルカリに富む又はシリケートに富む沈着物の生成を制御する際に使用する上記組成物は、25-99.9質量％のクレー；及び0.1-75質量％の官能性鉱物を含む。もう一つの局面において、炉又はボイラーにおけるアルカリに富む又はシリケートに富む沈着物の生成を制御する際に使用する該組成物は、40-99.9質量％のクレー；及び0.1-60質量％の官能性鉱物を含む。もう一つの局面において、炉又はボイラーにおけるアルカリに富む又はシリケートに富む沈着物の生成を制御する際に使用する該組成物は、60-99.9質量％のクレー；及び0.1-40質量％の官能性鉱物を含む。もう一つの局面において、炉又はボイラーにおけるアルカリに富む又はシリケートに富む沈着物の生成を制御する際に使用する該組成物は、70-99.9質量％のクレー；及び0.1-30質量％の官能性鉱物を含む。もう一つの局面において、炉又はボイラーにおけるアルカリに富む又はシリケートに富む沈着物の生成を制御する際に使用する該組成物は、85-99.9質量％のクレー；及び0.1-15質量％の官能性鉱物を含む。
【００４１】
本開示のもう一つの局面は、炉を運転するための方法に係る。この方法は、5-99.9質量％のクレーと；0.1-95質量％の、マグネシウム-含有鉱物、マンガン-含有鉱物、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、ボーキサイト鉱物、珪藻土、アルミノシリケート鉱物又はこれらのブレンドから選択される官能性鉱物とのブレンドを該炉に導入する工程を含む。ここで使用する表現「無機化合物-含有物質」及び「無機化合物」とは、アルカリ、アルカリ土類、硫黄、塩素、フッ素、酸化物及び金属(鉄、亜鉛、アンチモン、バナジウム、ヒ素、カドミウム、バリウム、鉛、水銀、ニッケル、クロム、コバルト、セレン)及び/又はアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の炭酸塩及び/又は水酸化物、及び/又はアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の塩及び/又はイオン等の化合物を含む物質を意味する。上記含水クレーは、少なくとも約1質量％又は少なくとも約5質量％の含水率を持つ。この方法は、更に上記燃料及び含水クレーの少なくとも一部分を、該含水クレーの少なくとも一部が少なくとも部分的に焼成され、かつ該焼成されたクレーが、該炉内に存在するアルカリの少なくとも一部分を吸着するように、加熱する工程をも含む。この方法は、更に該少なくとも部分的に焼成されたクレー及び吸着されたアルカリの少なくとも一部分を、該炉から除去する工程をも含む。
【００４２】
更に別の局面によれば、炉内におけるアルカリに富む又はシリケートに富む灰分の蓄積を減じるための方法は、燃料を該炉内に導入する工程及び5-99.9質量％のクレーと、0.1-95質量％の、マグネシウム-含有鉱物、マンガン-含有鉱物、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、ボーキサイト鉱物、珪藻土、アルミノシリケート鉱物又はこれらのブレンドから選択される官能性鉱物とのブレンドを該炉に導入する工程を含み、ここで該含水クレーは、少なくとも約5質量％なる含水率を持つ。この方法は、更に該燃料及び該含水クレー及び該官能性鉱物を、該含水クレーの少なくとも一部分が、少なくとも部分的に焼成され、かつ該少なくとも部分的に焼成されたクレー及び官能性鉱物が、該炉内に存在するアルカリ及び/又は無機揮発性化合物の少なくとも一部分を吸着するように、加熱する工程をも含む。この方法は、更に該炉から、該焼成されたクレー及び官能性鉱物及び吸着されたアルカリ及び無機揮発性化合物の少なくとも一部を取出す工程をも含む。
【００４３】
上に示した構造上の及び手順上の配列に加えて、上記した様々な態様は、多数の他の配列、例えば以下において説明されるような配列を含むことができる。上記説明及び以下の説明両者は、説明のためにのみ与えられるものであることを理解すべきである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の上記第一乃至第四の局面に関連するが、これらに限定されない、例示的な態様の幾つかについて、詳細に言及する。燃料を炉内で燃焼して、熱を発生することができ、また該生成された熱は、順に例えば蒸気発生器を介して発電のために利用することができる。該燃料及び/又は燃焼過程と関連性を持つ物質(例えば、炭酸カルシウム)を加熱することは、該炉内での無機成分、例えばアルカリ、アルカリ土類、硫黄、塩素、フッ素、酸化物及び金属(鉄、亜鉛、アンチモン、バナジウム、ヒ素、カドミウム、バリウム、鉛、水銀、ニッケル、クロム、コバルト、セレン)の放出をもたらす可能性がある。
【００４５】
本発明の第一の局面に係る方法よれば、(i) アルミノシリケート及び/又はアルミニウム-含有化合物及び(ii) 官能性鉱物を含む鉱物添加物ブレンドが、上記炉内に導入される。
【００４６】
幾つかの態様において、上記官能性鉱物は、マグネシウム-含有鉱物であるか、あるいはこれを含む。幾つかの態様において、該マグネシウム-含有鉱物は、酸化マグネシウム又は上記炉内で加熱された際に酸化マグネシウムを生成する酸化マグネシウムプリカーサ物質であるか、あるいはこれを含む。例えば、該酸化マグネシウムプリカーサ物質は、1種又はそれ以上のタルク、ドロマイト、ブルーサイト及び炭酸マグネシウムから選択することができる。このような態様において、上記熱は、少なくとも部分的に該酸化マグネシウムプリカーサを焼成することができ、結果として該少なくとも部分的に焼成された物質を、該炉内で、上記無機揮発性化合物及び汚染物の少なくとも一部分に対する吸着剤として作用させるように利用することができる。更に、該少なくとも部分的に焼成された物質の存在は、該燃焼過程において発生する燃料灰分の耐火性を高めるように作用し得る。更に、該少なくとも部分的に焼成された物質の存在は、該燃焼過程におけるSOx及び/又は塩素ガスの発生を減じ、抑制し又は排除するように作用し得る。
【００４７】
幾つかの態様において、上記マグネシウム-含有鉱物はタルクであるか、あるいはこれを含む。
【００４８】
幾つかの態様において、上記マグネシウム-含有鉱物は水酸化マグネシウム、例えばブルーサイトであるか、あるいはこれを含む。
【００４９】
幾つかの態様において、上記マグネシウム-含有鉱物はドロマイトであるか、あるいはこれを含む。
【００５０】
幾つかの態様において、上記マグネシウム-含有鉱物は炭酸マグネシウム、ハイドロ-マグネサイト、バーミキュライト、スメクタイト、フロゴパイト、クリノクロア、セピオライト、アタパルジャイト又はパリゴルスカイトから選択される鉱物であるか、あるいはこれを含む。
【００５１】
幾つかの態様において、上記官能性鉱物はカルシウム-含有鉱物であるか、あるいはこれを含む。
【００５２】
幾つかの態様において、上記カルシウム-含有鉱物は、酸化カルシウム又は上記炉内で加熱された際に酸化カルシウムを生成する、酸化カルシウムプリカーサ物質、例えば炭酸カルシウム及び/又は水酸化カルシウムである。このような態様において、上記熱は該酸化カルシウムプリカーサを少なくとも部分的に焼成することができ、結果として該少なくとも部分的に焼成された物質を、該炉内で上記無機揮発性化合物及び汚染物の少なくとも一部に対する吸着剤として作用するように利用することができる。更に、該少なくとも部分的に焼成された物質の存在は、上記燃焼過程において発生する燃料灰分の耐火性を高めるように作用し得る。更に、該少なくとも部分的に焼成された物質の存在は、該燃焼過程におけるSOx及び/又は塩素ガスの発生を減じ、抑制し又は排除するように働くことができる。
【００５３】
幾つかの態様において、上記カルシウム-含有鉱物は石灰石、大理石、チョーク、ドロマイト、アラゴナイトサンド、貝殻、サンゴ、又はセメントキルンダスト、石灰質マール、マール又は粘土質マールから選択される鉱物であるか、又はこれを含む。
【００５４】
幾つかの態様において、上記カルシウム-含有鉱物は炭酸カルシウムであるか、あるいはこれを含む。
【００５５】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、更にマンガン-含有鉱物又は過酸化マンガン-含有鉱物、例えば軟マンガン鉱、褐マンガン鉱(ブラウナイト)、硬マンガン鉱、及び菱マンガン鉱(ロードクロサイト)又はこれらの組合せから選択されるマンガン-含有鉱物を含む。
【００５６】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、更に1種又はそれ以上の二酸化チタン、例えばルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び板チタン石、及び酸化ジルコニウムをも含む。
【００５７】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、燃焼中に発生した燃料灰分の耐火性を高めるように作用し、それによってより耐火性の高い灰分をもたらし、この灰分は上記燃焼器又はその関連する熱交換機の露出表面上に沈着し難いものあるいはスラグ形成及び/又は凝集体生成を起し難いものである。
【００５８】
幾つかの態様において、上記アルミナ-含有化合物は、酸化アルミニウム又はアルミナ水和物、例えばボーキサイト、又はギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト及びダイアスポア、例えば1種又はそれ以上のギブス石、ベーマイト及びダイアスポアから選択される鉱物であるか、又はこれを含む。
【００５９】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートは、1種又はそれ以上のアルミノシリケートクレー、アンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される。
【００６０】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは、1種又はそれ以上のカオリン、ハロイサイト、ボールクレー、スメクタイト、ベントナイト、カオリン、クレー又はアルミノシリケート採鉱作業由来のオーバーバーデン物質、ボーキサイトカオリン、石灰質マール又はマール又は粘土質マールから選択される。
【００６１】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートはボーキサイトカオリン、場合によりこれとカオリン及び/又はベントナイトとの組合せであるか、又はこれを含む。
【００６２】
幾つかの態様において、上記ボーキサイトカオリンは1種又はそれ以上のギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト及びダイアスポア(例えば、1種又はそれ以上のギブス石、ベーマイト及びダイアスポア)から選択されるアルミナ水和物と、カオリナイトとの天然に産する混合物である。該アルミナ水和物は、該混合物の約10〜95質量％なる範囲を構成し、かつ該カオリナイトは、該混合物の約5〜90質量％なる範囲を構成することができ、例えば該アルミナ水和物は、該混合物の約20〜95質量％なる範囲を構成し、かつ該カオリナイトは、該混合物の約5〜80質量％なる範囲を構成することができ、あるいは該アルミナ水和物は、アルミナ水和物の約30〜95質量％なる範囲を構成することができ、また約5〜70質量％のカオリナイト、あるいは約30〜70質量％のカオリナイト及び約40-70質量％のアルミナ水和物で構成することができ、あるいは約40〜60質量％のカオリン及び約40-60質量％のアルミナ水和物、あるいは約40-50質量％のカオリナイト及び約45-55質量％のアルミナ水和物で構成し得る。幾つかの態様において、該ボーキサイトカオリンは、約5質量％までの二酸化チタン、例えばアナターゼを含み、例えば約4質量％までの二酸化チタン、又は約3質量％までの二酸化チタンを含む。
【００６３】
幾つかの態様において、ボーキサイトカオリンは、例えば、カオリンとアルミニウム三水和物等のアルミナ水和物とを併合、例えばブレンド又は混合することにより製造される。カオリン及びアルミナ水和物の相対的な量は、該ボーキサイトカオリンが、上記天然産のボーキサイトカオリンに関連して上記した組成を持つように選択できる。
【００６４】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、ボーキサイトカオリン及び1又はそれ以上の酸化マグネシウム又は上記炉内で加熱された際に酸化マグネシウムを生成する酸化マグネシウムプリカーサ物質及び/又は酸化カルシウム又は該炉内で加熱された際に酸化カルシウムを生成する酸化カルシウムプリカーサ物質を含む。該酸化マグネシウムプリカーサ物質は、ドロマイト、ブルーサイト、炭酸マグネシウム及びこれらの組合せから選択することができる。該酸化カルシウムプリカーサは、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、及びこれらの組合せから選択することができる。このような態様において、該鉱物添加物ブレンドは、更にボーキサイトカオリン以外のアルミノシリケートクレー、例えば1種又はそれ以上のカオリン、ベントナイト又はスメクタイトをも含むことができる。
【００６５】
幾つかの態様において、アルミノシリケートは、アルミノシリケートクレー物質であるか、あるいはこれを含み、該アルミノシリケートクレー物質は、該クレー物質の全質量を基準として、約30-100質量％なる範囲の量で、鉱物であるカオリナイト及びスメクタイトの一方又は両方を含んでいる。幾つかの態様において、該アルミノシリケートクレー物質は、約40-100質量％の該鉱物であるカオリナイト及びスメクタイトの1種又はそれ以上、例えば約50-100質量％の該鉱物であるカオリナイト及びスメクタイトの1種又はそれ以上、あるいは約60-80質量％の該鉱物であるカオリナイト及びスメクタイトの1種又はそれ以上を含む。幾つかの態様において、該アルミノシリケート物質は、該物質の全質量を基準として、約12-16質量％のモスコバイト(白雲母)、約3-6質量％の石英、及び約1.5-5質量％のルチルを含むことができる。
【００６６】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、直ぐ上に記載されたアルミノシリケート物質及び1種又はそれ以上の酸化マグネシウム又は上記炉内で加熱された際に酸化マグネシウムを生成する酸化マグネシウムプリカーサ物質及び/又は酸化カルシウム又は該炉内で加熱された際に酸化カルシウムを生成する酸化カルシウムプリカーサ物質を含む。該酸化マグネシウムプリカーサ物質は、ドロマイト、ブルーサイト、炭酸マグネシウム及びこれらの組合せから選択することができる。該酸化カルシウムプリカーサ物質は、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、及びこれらの組合せから選択することができる。このような態様において、該鉱物添加物ブレンドは、上記アルミノシリケート物質以外のアルミノシリケートクレー、例えば1種又はそれ以上のカオリン、ボーキサイトカオリン(上記のようなもの)、ベントナイト又はスメクタイトをも含むことができる。
【００６７】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートはカオリン、場合によりこれとボーキサイトカオリン及び/又はベントナイトとの組合せであるか、又はこれを含む。
【００６８】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートはベントナイト、場合によりこれとボーキサイトカオリン及び/又はカオリンとの組合せであるか、又はこれを含む。
【００６９】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、カオリン及び炭酸カルシウムを含むが、但し(i) 該カオリンは、約1質量％又は約5質量％から約15質量％までの含水率(以下においてより詳細に説明する)を持つ含水クレーであり；あるいは(ii) 約20％又は約30％から約50％まで又は約75％までの該カオリンクレーは、約1μm未満の粒度を持ち(以下においてより詳しく説明するように)；又は(iii) 該カオリンは、少なくとも約9m2/gなるBET表面積を持ち(以下においてより詳しく説明するように)；又は(iv) 該炭酸カルシウムは、該鉱物添加物ブレンドの50質量％未満を占めることを条件とする。該鉱物添加物ブレンドは、カオリン及び炭酸カルシウムを含むことができ、ここで該ブレンドは、約0.1％〜約99.9％の炭酸カルシウム、例えば約0.1％〜約50％又はそれ未満の炭酸カルシウム、例えば約20％又は約20％を超え、かつ約50％又はそれ未満までの炭酸カルシウムを含む。幾つかの態様において、該鉱物添加物ブレンドは、カオリン及び炭酸カルシウムを含むが、但し(i) 該カオリンは、約1質量％又は約5質量％から約15質量％までの含水率を持つ含水クレーであり；あるいは(ii) 約20％又は約30％から約50％まで又は約75％までの該カオリンクレーは、約1μm未満の粒度を持ち；又は(iii) 該カオリンは、少なくとも約9m2/g又は約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、あるいは約5m2/g〜約150m2/gなる範囲のBET表面積を持ち；又は(iv) 該ブレンドは、約0.1％〜約99.9％なる範囲の炭酸カルシウム、例えば約0.1％〜約50％又はそれ未満の炭酸カルシウム、例えば約20％又は約20％を超え、かつ約50％又はそれ未満の炭酸カルシウムを含むことを条件とする。
【００７０】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートはハロイサイトを含む。
【００７１】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートはアンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される鉱物を含む。
【００７２】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートは、モンモリロナイト及びバイデライトを包含する、スメクタイトを含む。
【００７３】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは含水クレー、例えば含水カオリンである。
【００７４】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは焼成クレーである。該焼成クレーは、メタカオリンを含むことができる。
【００７５】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレー、例えばカオリンは、約1質量％〜少なくとも約50質量％まで、又は約70質量％までの範囲の含水率を持つ。幾つかの態様によれば、該アルミノシリケートクレーは、約4質量％〜約16質量％なる範囲の、例えば約8質量％〜約12質量％なる範囲(例えば、約10質量％)の、約5質量％〜約10質量％なる範囲、又は約10質量％〜約15質量％なる範囲、5質量％〜約15質量％なる範囲の含水率、例えば約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率を持つことができる。幾つかの態様において、必要な含水率は、該アルミノシリケートクレーを部分的に乾燥することにより得ることができる。
【００７６】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは塊状クレー、例えば少なくとも約1質量％〜少なくとも約50質量％なる範囲の含水率まで、部分的に乾燥することのできる含水クレーを含む。幾つかの態様によれば、該塊状クレーは、約4質量％〜約16質量％なる範囲、例えば約8質量％〜約12質量％なる範囲(例えば、約10質量％)の、約5質量％〜約10質量％なる範囲、又は約10質量％〜約15質量％なる範囲の含水率まで部分的に乾燥することができる。
【００７７】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含む。
【００７８】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは、選鉱処理されていないクレーを含む。ここで用いる、選鉱処理されていないクレーとは、該クレーの分散、混ぜ捏ね、選択的凝集、オゾン漂白、分級、磁気分離、化学的浸出、フロス(泡)浮選及び脱水処理から選択される少なくとも一つの工程に掛けられていないクレーを含むことができる。幾つかの態様において、該クレーの少なくとも一部分はカオリン、例えば式：Al2Si2O5(OH)4を持つ含水アルミノシリケートであり得る。
【００７９】
上記鉱物添加物ブレンドがアルミノシリケートクレーを含んでいる、幾つかの態様によれば、上記熱は、少なくとも部分的に該クレーを焼成し、結果として該少なくとも部分的に焼成されたクレー及び上記官能性鉱物は、上記炉内で上記アルカリ及び/又は無機揮発性化合物の少なくとも一部に対する吸着剤として作用するように利用することができる。更に、該アルミノシリケートクレー及び該官能性無機添加物ブレンドは、灰分と反応して、その結晶化能、結晶性画分、及びその粘度を高め、結果としてより耐火性の高い灰分を与えることができる。結局、該鉱物添加物ブレンドは、灰分を、より粘着性の低いものとし、しかも上記燃焼器部品の露出表面上への沈着及び高密度化を一層起し難くする。幾つかの態様によれば、該官能性無機ブレンドを構成する様々な官能性鉱物は、上記燃焼システムにおいて起り得る様々な燃焼に係る問題を解決する上で、補足的な効果を持つ。例えば、クレーは、アルカリ、金属及び重金属揮発性化合物に対する強力な吸着剤として作用でき、一方でマグネシウム及びカルシウム含有官能性鉱物は、硫黄、塩素、フッ素及び幾つかの金属及び重金属揮発性化合物、例えばバナジウム化合物に対する強力な吸着剤として作用できる。幾つかの態様によれば、ボーキサイトカオリン含有鉱物は、同時に、アルカリ、金属及び重金属化合物に係る吸着性を高め、かつ上記燃料灰分の耐火性を著しく高めるように作用することができる。従って、該鉱物添加物ブレンドの組成は、燃料及び燃焼システムの特定の組合せに従って設計して、上記燃焼上の問題点、例えばスラグ形成、凝集、ファウリング、腐食及び放出物(粒状物質、金属類及び重金属揮発物、SOx、NOx、塩素)を、同時に軽減し、又は更には完全に排除することができる。例えば、鉱物添加物ブレンドの組成は、本発明に従って、微粉燃料燃焼器等の高温燃焼システムにおいて使用される、高アルカリ及び硫黄含有率を持つ燃料により引起される様々な問題点を同時に扱うように与えることができる。官能性無機ブレンドの組成は、本発明に従って、火格子ボイラー等の比較的高温度の燃焼システムにおいて使用される、低い硫黄含有率、低い灰分融点、高アルカリ、高金属及び重金属含量を持つ燃料、及び高塩素含有率の燃料によって引き起こされる様々な問題点を同時に処理するように与えることができる。
【００８０】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは、約3m2/g〜約200m2/gなる範囲、例えば少なくとも約9m2/g、又は少なくとも約15m2/g、又は少なくとも約20m2/g、又は少なくとも約30m2/g、又は少なくとも約40m2/g、又は少なくとも約50m2/g、又は少なくとも約75m2/g、又は少なくとも約100m2/g、又は少なくとも約125m2/g、又は少なくとも約150m2/g、又は少なくとも約175m2/gなるBET表面積を持つ。幾つかの態様において、該アルミノシリケートクレーは、約3m2/g〜約175m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約150m2/gなる範囲、又は約9m2/g〜約150m2/gなる範囲、例えば約9m2/g〜約125m2/gなる範囲、又は約9m2/g〜約100m2/gなる範囲のBET表面積を持つ。
【００８１】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケートクレーは、少なくとも約15％なる含水率を持つ粗製クレーから誘導することができる。
【００８２】
本明細書に開示された例示的方法において使用される、上記アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレー及び/又は官能性鉱物は、測定可能な粒度を持つことができる。粒度及びここにおいて言及するその他の粒子サイズ特性、例えば粒度分布(「psd」)は、マイクロメリティックス社(Micromeritics Corporation)により供給されている計測器：セディグラフ(SEDIGRAPH) 5100を使用して測定することができる。例えば、与えられた粒子のサイズは、懸濁液を通して沈降する等価な径を持つ球の直径、即ち等価球径、即ち「esd」によって表すことができる。
【００８３】
上記測定可能な粒度は、上記アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーの相対的な粗さを示すことができる。幾つかの態様において、該アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーの約10％乃至約50％まで、又は約75％までが、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、該アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーの約20％乃至約40％まで、又は約50％までが、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、例えば該アルミノシリケートクレーが上記アルミノシリケート物質であるか、あるいはこれを含む様な態様において、該アルミノシリケート物質の約20％〜約30％が、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、例えば該アルミノシリケートがボーキサイトカオリンであるか、あるいはこれを含む様な態様において、該ボーキサイトカオリンの約30％乃至約40％まで、又は約60％までが、約1μm未満の粒度を持つ。
【００８４】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーの約5％又は約20％乃至約70％まで、又は約85％までが、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、該アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーの約20％〜約60％が、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、該アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーの約30％〜約55％が、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、該アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーの約35％〜約50％が、約2μm未満の粒度を持つ。
【００８５】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーは、約0.5又は約1乃至約10μmまで、又は約30μmまでの範囲、例えば約0.5又は約1乃至約5μmまでの範囲、又は約2〜約5μmなる範囲、又は約2〜約4μmなる範囲のd50を持つ。該アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーは、約3又は約5乃至約30μmまでの範囲、例えば約10〜約30μmなる範囲、例えば約10〜約20μmなる範囲、又は約20〜約30μmなる範囲のd50を持つことができる。該アルミノシリケート、例えばアルミノシリケートクレーは、約0.1乃至約5μmまで、又は約15μmまでの範囲、例えば約0.1〜約2μmなる範囲、又は約0.5〜約2μmなる範囲、又は約0.5〜約1.5μmなる範囲のd10を持つことができる。
【００８６】
本明細書において開示した例示的方法において使用される上記アルミノシリケートクレーは、測定可能な洗浄スクリーン残留物(washed screen residue)、例えば測定し得る+325洗浄スクリーン残率(screen retention)を持つことができる。例えば、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.2％又は約0.5％乃至約20％まで、又は約9％までの範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約8％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約1.5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約4％〜約5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約1％〜約4.5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約4.5％〜約9％なる範囲であり得る。
【００８７】
上記測定可能な粒度は、上記官能性鉱物の相対的な粗さを示すものであり得る。幾つかの態様において、該官能性鉱物の約50％〜約80％は、約8μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、該官能性鉱物の約60％〜約80％は、約8μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、該官能性鉱物の約70％〜約80％は、約8μm未満の粒度を持つ。
【００８８】
幾つかの態様において、上記官能性鉱物は、約5〜約40μmなる範囲、例えば約5〜約30μmなる範囲、あるいは約10〜約30μmなる範囲、あるいは約15〜約25μmなる範囲、あるいは約10〜約20μmなる範囲のd50を持つ。該官能性鉱物は、約20〜約70μmなる範囲、例えば約30〜約60μmなる範囲、あるいは約40〜約60μmなる範囲のd90を持つ。該官能性鉱物は、約2〜約10μmなる範囲、例えば約2〜約8μmなる範囲、あるいは約2〜約6μmなる範囲、あるいは約3〜約5μmなる範囲のd10を持つ。
【００８９】
本明細書において開示した例示的方法において使用される上記官能性鉱物は、測定可能な洗浄スクリーン残留物、例えば測定し得る+325洗浄スクリーン残率を持つことができる。例えば、該+325洗浄スクリーン残率は、約0.2％又は約0.5％乃至約9％まで、又は約20％まであり得る。幾つかの態様において、該+325洗浄スクリーン残率は、約0.2％又は約0.5％乃至約8％までであり得る。幾つかの態様において、該+325洗浄スクリーン残率は、約0.2％又は約0.5％乃至約5％までであり得る。幾つかの態様において、該+325洗浄スクリーン残率は、約0.2％又は約0.5％乃至約1.5％までであり得る。幾つかの態様において、該+325洗浄スクリーン残率は、約4％〜約5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325洗浄スクリーン残率は、約1％〜約4.5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325洗浄スクリーン残率は、約4.5％乃至約9％まで、又は約20％までの範囲であり得る。
【００９０】
幾つかの態様において、上記官能性鉱物は、約0.5m2/g〜約200m2/gなる範囲、例えば少なくとも約1m2/g、又は少なくとも約5m2/g、又は少なくとも約10m2/g、又は少なくとも約30m2/g、又は少なくとも約50m2/gのBET表面積を持つ。幾つかの態様において、該官能性鉱物は、約1m2/g〜約150 m2/gなる範囲、又は約3m2/g〜約50m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約30m2/gなる範囲、例えば約9m2/g〜約20 m2/gなる範囲のBET表面積を持つ。
【００９１】
幾つかの態様においては、上記燃料を燃焼させて、望ましからぬ燃焼生成物を生成し、また上記官能性鉱物は触媒として作用して、該望ましからぬ燃焼生成物をさほど望ましからぬものではない化合物に転化する。幾つかの態様において、該望ましからぬ燃焼生成物は窒素酸化物を含んでいる。幾つかの態様において、該望ましからぬ燃焼生成物は一酸化炭素を含んでいる。幾つかの態様において、該望ましからぬ燃焼生成物は、窒素酸化物及び一酸化炭素を含んでいる。
【００９２】
幾つかの態様において、上記炉は、微粉燃料炉を含む。
【００９３】
幾つかの態様によれば、燃焼は、例えば蒸気発生器を通して発電するための流動床反応器システムの一部である炉内で起こり得る。例えば、該炉は、循環流動床反応器システムの一部であり得る。該炉は、当業者には公知の無機化合物-含有物質を燃焼するための他のシステムの一部分であってもよい。他の態様において、該炉は火格子炉を含む。
【００９４】
幾つかの態様において、上記方法は、更に上記燃料及び鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部を、上記炉内に該燃料の一部を導入する前に、相互に併合する工程をも含む。例えば、該燃料及び該鉱物添加物ブレンドの少なくとも一部又はその全てを、該炉内に導入する前に、相互にペレット化する。該燃料及び鉱物添加物ブレンドは、ペレット化する前にいっしょに粉砕することができる。あるいはまた、該燃料は、別々に粉砕し、次いで該鉱物添加物ブレンドと混合することができる(該ブレンドも別途粉砕して、所定の粒度、例えば上記のような粒度とされていてもよい)。ペレット化は、当分野において公知の従来法、例えばEN 14961-6に従って行うことができる。水等の液状媒体を、該ペレット化工程に先立って、又はその最中に添加することができる。この水の量は、一般的に燃料の量及びその型及び鉱物添加物の量及びその型に依存するであろう。水を添加する場合、その量は、燃焼に適したペレット、例えばEN 14961-6の要件を実質上満足するペレットを製造するのに十分なものである。幾つかの態様において、該燃料及び該鉱物添加物ブレンドの乾燥質量を基準として、約1〜30質量%なる範囲の量の水を添加することができ、例えば約5〜20質量%の水、又は約7〜15質量%の水を添加することができる。
【００９５】
他の態様において、上記燃料及び上記鉱物添加物ブレンドは、例えば凝集体又はスラリーとして、粉末化された形状にて、上記炉に別々に導入される。
【００９６】
上記鉱物添加物ブレンドがアルミノシリケートクレーを含む、幾つかの態様において、上記加熱段階は該クレーの少なくとも一部分の焼成を結果し、また該方法は、更に該焼成されたクレー及び上記官能性鉱物を介して上記炉内の(上記の如き)無機揮発性化合物の少なくとも一部を吸着する工程、該焼成されたクレー及び官能性鉱物と、燃料の燃焼により発生する灰分と反応させて、その耐火性を高める工程、及び該焼成されたクレー及び吸着された無機化合物の少なくとも一部分を該炉から取出す工程を含む。
【００９７】
幾つかの態様において、上記燃料は、石炭(例えば、亜炭)、石油コークス、又はバイオ燃料(例えば、小麦藁、木材ペレット、又はMDF(中密度繊維板)の混合物)、又はこれらの任意の組合せである。
【００９８】
例示的な石炭の源は、褐炭、亜炭及び瀝青炭、例えば東部瀝青炭、原料炭、ジュラ紀石炭、三畳紀石炭、二畳紀石炭、及び石炭紀の石炭を包含するが、これらに限定されない。
【００９９】
幾つかの態様によれば、本明細書に記載の上記例示的方法に関連する上記燃料は、石油コークス、例えばオイル精製所コーカー及び分解ユニット由来の炭素質固体を含むことができる。幾つかの態様において、該燃料は石油コークスのサンドを含むことができる。幾つかの態様において、該燃料は石炭と石油コークスとの組合せを含むことができる。
【０１００】
本明細書に記載の幾つかの例示的方法によれば、上記反応器システムに添加されるアルミノシリケートクレー及び官能性鉱物の量における増大は、上記循環炉内で燃焼される石炭の量を減じることを可能とする。例えば、該システムに導入される約1質量部のアルミノシリケートクレー及び官能性鉱物に関連して、該システムに導入される石炭の量は、約5質量部の石炭だけ減じることを可能とする。
【０１０１】
幾つかの態様によれば、本明細書に記載の例示的方法に関連する上記燃料は、バイオマス等から誘導されるバイオ燃料を含むことができる。例示的なバイオマス源は、限定ではなしに、木材、木材ペレット、藁、藁ペレット、小麦藁、小麦藁ペレット、ピート、リグノセルロース、廃棄物バイオマス、塵芥-由来の燃料、例えばバガス、小麦の茎、トウモロコシの茎、燕麦の茎、ヒマワリ種子残留物、オリーブ残留物、米籾殻、ココナッツの殻、椰子殻、解体木材、ロギング残留物、大鋸屑、及び/又はエネルギーバイオマス、例えばススキ属(Miscanthus genus)の草本を含むことができる。
【０１０２】
更に、幾つかの態様によれば、上記燃料は、他の塵芥由来の燃料又は廃棄物で構成され又はこれらを含み、あるいはこれらからなっており、これらは、限定なしに、都市及び家庭ゴミ、工業廃棄物、紙、カートン、生地、タイヤ、プラスチック、下水汚泥、黒液、家禽敷料、その他の動物用敷料、一般的な農業廃棄物、及び堆肥、例えば乾燥された堆肥を包含する。
【０１０３】
幾つかの態様において、上記燃料は亜瀝青炭又は褐炭である。該亜瀝青炭は、PRB石炭、高-アルカリPRB石炭、又はイリノイ産及びアパラチア産石炭のブレンド、例えばイリノイ産石炭とアパラチア産石炭との25/75(質量％)比のブレンドであり得る。
【０１０４】
本発明の方法において使用するための例示的な燃料は、以下の実施例部分において記載されている。直ぐ下に記載されている該燃料の諸特性及び組成に係る特徴は、以下の実施例部分において記載されている分析法に従って測定することができる。
【０１０５】
幾つかの態様において、上記燃料は、以下の諸特徴を持つPRB石炭であるか、あるいはこれを含む：
・約10-30MJ/kgなる範囲、例えば約15-25MJ/kgなる範囲、又は約18-22MJ/kgなる範囲の、受入れたままの(as received)より高い発熱量；
・約60-80質量%なる範囲、例えば約65-75又は70質量%なる範囲、又は約68-72質量%なる範囲の、C含有率(乾燥燃料における)；
・約1-10質量%なる範囲、例えば約2-8質量%なる範囲、又は約3-6質量%なる範囲、又は約3又は4-5質量%なる範囲のH含有率(乾燥燃料における)；
・約1-20質量%なる範囲、例えば約2又は5-15質量%なる範囲、又は約3又は7-10又は12質量%なる範囲、又は約4又は8-10質量%なる範囲の、全灰分含有率(乾燥燃料における)；
・約10-50質量%なる範囲、例えば約15又は20-40質量%なる範囲、又は約20又は25-35質量%なる範囲、又は約23又は28-32質量%なる範囲の含水率。
【０１０６】
幾つかの態様では、上記燃料は、以下の諸特徴を持つ小麦藁であるか、まこれを含む：
・約9-27MJ/kgなる範囲、例えば約13-23MJ/kgなる範囲、又は約14-20MJ/kgなる範囲の、受入れたままのより高い発熱量；
・約32-55質量%なる範囲、例えば約35-50質量%なる範囲、又は約38-48質量%なる範囲の、C含有率(乾燥燃料における)；
・約2-10質量%なる範囲、例えば約2-8質量%なる範囲、又は約4-7質量%なる範囲、又は約5-6質量%なる範囲のH含有率(乾燥燃料における)；
・約1-20質量%なる範囲、例えば約1-10質量%なる範囲、又は約1.5-8質量%なる範囲、又は約2-7質量%なる範囲の、全灰分含有率(乾燥燃料における)；
・約1-50質量%なる範囲、例えば約2-30質量%なる範囲、又は約5-20質量%なる範囲、又は約5-10質量%なる範囲の含水率。
【０１０７】
幾つかの態様では、上記燃料は、以下の諸特徴を持つ、25％のイリノイ産石炭＋75％のアパラチア産石炭(約25/75)であるか、あるいはこれを含む：
・約10-35MJ/kgなる範囲、例えば約15-33MJ/kgなる範囲、又は約23-32MJ/kgなる範囲の、受入れたままのより高い発熱量；
・約50-85質量%なる範囲、例えば約60-80質量%なる範囲、又は約67-78質量%なる範囲の、C含有率(乾燥燃料における)；
・約2-10質量%なる範囲、例えば約2-8質量%なる範囲、又は約4-7質量%なる範囲、又は約4-6質量%なる範囲のH含有率(乾燥燃料における)；
・約1-20質量%なる範囲、例えば約5-20質量%なる範囲、又は約10-18質量%なる範囲、又は約12-17質量%なる範囲の、全灰分含有率(乾燥燃料における)；
・約1-50質量%なる範囲、例えば約2-30質量%なる範囲、又は約5-20質量%なる範囲、又は約5-10質量%の含水率。
【０１０８】
幾つかの態様では、上記燃料は、以下の諸特徴を持つ、木材ペレットであるか、あるいはこれを含む：
・約12-25MJ/kgなる範囲、例えば約14-23MJ/kgなる範囲、又は約15-20MJ/kgなる範囲の、受入れたままのより高い発熱量；
・約35-60質量%なる範囲、例えば約40-55質量%なる範囲、又は約45-54質量%なる範囲の、C含有率(乾燥燃料における)；
・約2-10質量%なる範囲、例えば約2-8質量%なる範囲、又は約4-7質量%なる範囲、又は約4-6質量%なる範囲のH含有率(乾燥燃料における)；
・約1-20質量%なる範囲、例えば約1-10質量%なる範囲、又は約1.5-8質量%なる範囲、又は約2-6質量%なる範囲の、全灰分含有率(乾燥燃料における)；
・約1-50質量%なる範囲、例えば約2-30質量%なる範囲、又は約5-20質量%なる範囲、又は約5-10質量%の含水率。
【０１０９】
幾つかの態様では、上記燃料は、以下の諸特徴を持つ、高-アルカリPRB石炭であるか、あるいはこれを含む：
・約5-20MJ/kgなる範囲、例えば約7-15MJ/kgなる範囲、又は約8-14MJ/kgなる範囲の、受入れたままのより高い発熱量；
・約45-70質量%なる範囲、例えば約50-65質量%なる範囲、又は約50-60質量%なる範囲の、C含有率(乾燥燃料における)；
・約2-10質量%なる範囲、例えば約2-8質量%なる範囲、又は約3-7質量%なる範囲、又は約3-5質量%なる範囲のH含有率(乾燥燃料における)；
・約1-20質量%なる範囲、例えば約1-10質量%なる範囲、又は約3-8質量%なる範囲、又は約5-8質量%なる範囲の、全灰分含有率(乾燥燃料における)；
・約1-50質量%なる範囲、例えば約5-40質量%なる範囲、又は約10-35質量%なる範囲、又は約20-35質量%の含水率。
【０１１０】
幾つかの態様では、上記燃料は、以下の諸特徴を持つ褐炭(亜炭)であるか、あるいはこれを含む：
・約1-20MJ/kgなる範囲、例えば約1-15MJ/kgなる範囲、又は約2-14MJ/kgなる範囲の、受入れたままのより高い発熱量；
・約15-70質量%なる範囲、例えば約20-60質量%なる範囲、又は約30-50質量%なる範囲の、C含有率(乾燥燃料における)；
・約2-10質量%なる範囲、例えば約2-8質量%なる範囲、又は約2-7質量%なる範囲、又は約2-5質量%なる範囲のH含有率(乾燥燃料における)；
・約10-70質量%なる範囲、例えば約15-60質量%なる範囲、又は約20-50質量%なる範囲、又は約25-45質量%なる範囲の、全灰分含有率(乾燥燃料における)；
・約5-50質量%なる範囲、例えば約10-45質量%なる範囲、又は約15-45質量%なる範囲、又は約25-45質量%の含水率。
【０１１１】
幾つかの態様では、上記燃料は、以下の諸特徴を持つ、MDF及び廃水汚泥(WWS)であるか、あるいはこれらを含む：
・約5-25MJ/kgなる範囲、例えば約10-20MJ/kgなる範囲、又は約12-18MJ/kgなる範囲の、受入れたままのより高い発熱量；
・約25-60質量%なる範囲、例えば約40-55質量%なる範囲、又は約45-55質量%なる範囲の、C含有率(乾燥燃料における)；
・約2-10質量%なる範囲、例えば約2-8質量%なる範囲、又は約3-7質量%なる範囲、又は約4-6質量%なる範囲のH含有率(乾燥燃料における)；
・約0.5-10質量%なる範囲、例えば約1-6質量%なる範囲、又は約1.5-5質量%なる範囲、又は約1.5-4質量%なる範囲の、全灰分含有率(乾燥燃料における)；
・約5-40質量%なる範囲、例えば約10-35質量%なる範囲、又は約15-35質量%なる範囲、又は約20-35質量%の含水率。
【０１１２】
本件文書において説明された燃料は、以下の方法に従って分析される：
【０１１３】
発熱量：小麦藁、木材ペレット、MDF木材残留物、廃水汚泥及び褐炭(亜炭)に対するXP CEN/TS 14918標準法及び石炭に対するASTM D 5865；
【０１１４】
C及びH含有率：小麦藁、木材ペレット、MDF木材残留物、廃水汚泥及び褐炭に対するPR NF EN 15104標準法及び石炭に対するASTM D 5373；
【０１１５】
含水率：小麦藁、木材ペレット、MDF木材残留物、廃水汚泥及び褐炭に対するXP CEN/TS 14774-1標準法及び石炭に対するASTM D 5142；
【０１１６】
灰分含有率：小麦藁、木材ペレット、MDF木材残留物、廃水汚泥及び褐炭に対する標準的方法として、550℃における灰分に対するXP CEN/TS 14775及び815℃における灰分に対するISO 1171、及び石炭に対するASTM D 5142；
【０１１７】
無機及び金属元素：上記燃料としての小麦藁、木材ペレット、MDF木材残留物、廃水汚泥及び褐炭の元素上の組成は、HNO3消化後に、ISO 17294標準法により、ICP-MSを用いることにより得た。XP CEN/TS 15290標準法を、主な元素：Al、Ca、Fe、Mg、P、K、Si、Naを測定するために適用し、またXP CEN/TS 15297標準法を、少量の元素に対して適用した(少量元素を、ISO 1171標準法をによって測定した褐炭を除く)。XP CEN/TS 15289標準法を、S及びClの測定のために適用した。上記石炭PRB、高-アルカリPRB、イリノイ産及びアパラチア産石炭については、標準規格ASTM D 6349を使用して、上記元素上の組成を測定した。
【０１１８】
上記鉱物添加物ブレンドがアルミノシリケートクレーを含んでいる、幾つかの態様において、該クレーは、約7.62cm(約3 in)以下のサイズを持つ含水クレー凝集物、例えば約5.08cm(約2 in)程度又はそれ未満のサイズを持つ含水クレー凝集物を含み、あるいは含水クレー凝集物は、約2.54cm(約1 in)以下のサイズを持つ。該凝集体の所要サイズは、物理的変性法、例えば少なくとも一つの微粉砕、槌打ち、ロール粉砕、乾燥、磨砕、スクリーニング、押出、摩擦(電気)分離、液体分級(liquid classifying)、及び風力分級によって得ることができる。
【０１１９】
幾つかの態様において、成分(i)及び成分(ii)及び鉱物添加物ブレンドの量は、(1) 上記炉内に存在するアルカリ及び/又は無機揮発性成分の少なくとも一部を吸着し、及び/又は(2) 上記燃料の燃焼を起源とし、又はこれにより発生する燃料灰分と反応して、該燃料灰分の耐火性を増大し、及び/又は(3) SOx放出物を減じ又は排除するのに十分な値である。
【０１２０】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、燃料及び鉱物添加物ブレンドの総質量を基準として、約0.1〜約20質量％なる範囲、例えば約0.3又は約1から約10質量％まで又は約20質量％までの範囲、あるいは約0.5又は約1から約8又は約15質量％までの範囲、あるいは約0.7又は約1から約6又は約12質量％までの範囲、あるいは約1から約5又は約10質量％までの範囲、あるいは約1又は約1.5から約3又は約10質量％までの範囲、あるいは約1.5から約2.5又は約9.5質量％までの範囲の量にて、上記炉内に存在する。当業者は、該炉に添加すべき鉱物添加物ブレンドの量が、燃焼に付されている燃料の特定の型に依存する可能性があることを理解するであろう。
【０１２１】
幾つかの態様において、上記無機ブレンドは、例えば上記燃料がPRB石炭(上記の如き)である態様においては、約1〜約3質量％なる範囲の量で上記炉内に存在する。
【０１２２】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、例えば上記燃料がアルカリPRB石炭(上記の如き)である態様では、約2〜約5質量％なる範囲の量で上記炉内に存在する。
【０１２３】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、例えば上記燃料が、25/75(wet％)アパラチア産石炭(上記の如き)である態様においては、約6〜約10質量％なる範囲の量で上記炉内に存在する。
【０１２４】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、例えば上記燃料が褐炭(上記の如き)である態様においては、約3〜約8質量％なる範囲の量で上記炉内に存在する。
【０１２５】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、例えば上記燃料が小麦藁(上記の如き)である態様においては、約1〜約8質量％なる範囲の量で上記炉内に存在する。
【０１２６】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、例えば上記燃料が木材ペレット(上記の如き)である態様においては、約0.5又は約1.5から約4質量％までの範囲の量で上記炉内に存在する。
【０１２７】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、例えば上記燃料がMDF木材残留物よ廃水汚泥との混合物(上記の如き)である態様においては、約0.5〜約2質量％なる範囲の量で、上記炉内に存在する。
以下の表は、燃料の型及び鉱物添加物ブレンドの添加量に関して、幾つかの例示的な態様をまとめたものである。
【０１２８】
2015506452.tif 000002
【０１２９】
幾つかの態様において、スラグ形成及び凝集、例えば床凝集の傾向は、燃焼中の上記炉における元素モル比(Si+K+Na+P):(Ca+Mg+Al)の解析により評価される。前に記載したように、Si-、K-、Na-及びP-含有種が、灰分形成種である。これらの種は、燃焼中に形成される液体相を安定化するように作用し、またより粘着性でしかも容易に流動する灰分の形成を促進する。このような種の液体相生成能力は、加熱した際に焼成され又は少なくとも部分的に焼成されて、対応する酸化物を形成する、Ca-、Mg-、及びAl-含有種の添加により、抑制される可能性がある。該カルシウム-含有、マグネシウム-含有及びアルミニウム-含有種が、十分な量にて存在する場合、これらは、灰分の粘着性及び流動性を減じるのに寄与する、耐火性結晶性相を結晶化するのに寄与する。本発明者等は、該炉における該元素モル比(Si+K+Na+P):(Ca+Mg+Al)が、約1.75以下又は約1.5以下である場合には、燃焼器内のスラグ形成及び凝集を減じることができることを見出した。本発明の第二の局面によれば、また本発明の第一の局面の幾つかの態様においては、該炉における該元素モル比(Si+K+Na+P):(Ca+Mg+Al)が、約1.75以下又は約1.5以下、例えば約1.25以下、あるいは約1.2以下、又は約1.1以下、あるいは約1.0以下、あるいは0.95以下、あるいは0.90以下、あるいは0.85以下、あるいは0.80以下、あるいは0.75以下、あるいは0.70以下、あるいは0.65以下、あるいは0.60以下、あるいは0.55以下である場合には、燃焼器内のスラグ形成及び凝集を減じることができる。幾つかの態様において、該炉における該元素モル比(Si+K+Na+P):(Ca+Mg+Al)は、約1.25以下であり、また少なくとも約0.10又は少なくとも約0.30、例えば少なくとも約0.20又は少なくとも約0.30又は少なくとも約0.45である。Si、K、Na、P、Ca、Mg及びAlの量は、ここに記載のものを含む従来公知の分析技術を利用して測定することができる。更なる詳細は、以下の実施例に係る項目において与えられる。
【０１３０】
本発明の第三の局面によれば、また本発明の上記第一及び第二の局面に係る幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンド(炉又はボイラー内のアルカリに富む及びシリケートに富む沈着物形成を抑制する際に使用するための)は、該ブレンドの全質量を基準として、以下の成分を以下の量で含んでいる：
0.1〜99.9質量％のアルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び
0.1〜99.9質量％の、1種又はそれ以上のマグネシウム-含有鉱物及びカルシウム含有鉱物から選択される官能性鉱物。
【０１３１】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、10〜80％のカオリン、5〜90％のベントナイト、18〜85％のボーキサイトカオリン、5〜85％のドロマイト、5〜85％のブルーサイト、10〜87％の炭酸カルシウムをを含む。
【０１３２】
幾つかの態様において、燃料としてPRB石炭が使用される場合には、最適の上記鉱物添加物ブレンドは、60％までのカオリン、60％までのベントナイト、40〜70％のボーキサイトカオリン、30〜60％のドロマイト、30〜60％のブルーサイト、30〜60％の炭酸カルシウムをを含む。
【０１３３】
幾つかの態様において、燃料として高-アルカリPRB石炭が使用される場合には、最適の上記鉱物添加物ブレンドは、90％までのカオリン、30〜90％のベントナイト、20〜90％のボーキサイトカオリン、5〜40％のドロマイト、5〜40％のブルーサイト、5〜40％の炭酸カルシウムをを含む。
【０１３４】
幾つかの態様において、25％のイリノイ産石炭+75％のアパラチア産石炭が、燃料として使用される場合には、最適の上記鉱物添加物ブレンドは、20％までのカオリン、20％までのベントナイト、40％までのボーキサイトカオリン、65〜95％のドロマイト、65〜95％のブルーサイト、65〜95％炭酸カルシウムをを含む。
【０１３５】
幾つかの態様において、燃料として褐炭が使用される場合には、最適の上記鉱物添加物ブレンドは、10〜60％のカオリン、20％までのベントナイト、20〜70％のボーキサイトカオリン、30〜60％のドロマイト、30〜60％のブルーサイト、30〜60％の炭酸カルシウムをを含む。
【０１３６】
幾つかの態様において、燃料として小麦藁を使用する場合には、最適の上記鉱物添加物ブレンドは、90％までのカオリン、30〜90％のベントナイト、30〜70％のボーキサイトカオリン、50％までのドロマイト、50％までのブルーサイト、50％までの炭酸カルシウムをを含む。
【０１３７】
幾つかの態様において、燃料として木材ペレットを使用する場合には、最適の上記鉱物添加物ブレンドは、50％までのカオリン、20〜50％のベントナイト、20〜80％のボーキサイトカオリン、20〜80％のドロマイト、20〜80％のブルーサイト、20〜80％の炭酸カルシウムをを含む。
【０１３８】
幾つかの態様において、燃料としてMDF木材残留物+廃水汚泥を使用する場合には、最適の上記鉱物添加物ブレンドは、60％までのカオリン、60％までのベントナイト、50〜90％のボーキサイトカオリン、20〜90％のドロマイト、20〜90％のブルーサイト、20〜90％の炭酸カルシウムをを含む。
【０１３９】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドはカオリン及びベントナイト及び/又はスメクタイト、又はカオリン及びボーキサイトカオリンを含むか、あるいはこれらから本質的になる。
【０１４０】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、該鉱物添加物ブレンドの全質量を基準として、約2〜98質量％のアルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び約2〜98質量％の、1種又はそれ以上のマグネシウム含有鉱物及びカルシウム含有鉱物から選択される官能性鉱物を含む。
【０１４１】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、約10〜90質量％の上記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物；及び約10〜90質量％の、1種又はそれ以上のマグネシウム含有鉱物及びカルシウム含有鉱物から選択される上記官能性鉱物を含む。
【０１４２】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、少なくとも約15質量％の上記官能性鉱物、例えば少なくとも約20質量％、又は少なくとも約30質量％、又は少なくとも約40質量％、又は少なくとも約50質量％、又は少なくとも約60質量％、又は少なくとも約70質量％、又は少なくとも約80質量％の該官能性鉱物を含む。
【０１４３】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、少なくとも約15質量％の上記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物、例えば少なくとも約20質量％、又は少なくとも約30質量％、又は少なくとも約40質量％、又は少なくとも約50質量％、又は少なくとも約60質量％、又は少なくとも約70質量％、又は少なくとも約80質量％の該アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物を含む。
【０１４４】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物及び上記官能性鉱物は、本発明の上記第一の局面に係る様々な態様において上記した型のものである。
【０１４５】
幾つかの態様において、上記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物は、該アルミノシリケート材料の全質量を基準として、30％〜100％なる範囲、より優先的には40％〜100％なる範囲の、ボーキサイトカオリン、カオリン、ベントナイト及び鉱物のカオリナイト及びスメクタイトの一方又は両者を含むアルミノシリケートの、1種又はそれ以上、あるいは2種又はそれ以上、あるいは3種又はそれ以上、あるいは4種全て；及び0〜95％なる範囲、又は優先的には0〜60％なる範囲の、1種又はそれ以上のギブス石、ノードストランド石、ドイレー石、バイヤーライト、ベーマイト及びダイアスポアから選択されるアルミナ水和物から選択される。
【０１４６】
幾つかの態様において、上記官能性鉱物は、ドロマイト、ブルーサイト及び炭酸マグネシウムの1種又はそれ以上、あるいは2種又はそれ以上、あるいはこれら3種全てとして選択される。
【０１４７】
幾つかの態様において、ボーキサイトカオリンは、上記鉱物添加物ブレンド中に、該ブレンドの全質量を基準として、少なくとも約15質量％、例えば少なくとも約20質量％、又は少なくとも約30質量％、又は少なくとも約40質量％、又は少なくとも約55質量％なる量で存在する。
【０１４８】
幾つかの態様において、上記鉱物添加物ブレンドは、約25〜98質量％の上記アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物、及び2〜75質量％の上記官能性鉱物；例えば40〜98質量％の該アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物、及び約2〜60質量％の該官能性鉱物；又は約60〜98質量％の該アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物、及び2〜40質量％の該官能性鉱物；あるいは約70〜98質量％の上記クレー、及び2〜30質量％の該官能性鉱物；あるいは約85〜98質量％の該アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物、及び2〜15質量％の該官能性鉱物を含む。幾つかの態様において、約50％〜約80質量％の該アルミノシリケート及び/又はアルミニウム含有化合物及び/又は約20％又は20％を超え、かつ約50％又は50％未満までの官能性鉱物(これは炭酸カルシウムであり得る)が存在し得る。
【０１４９】
幾つかの態様において、燃焼器用の燃料混合物が提供され、該燃焼混合物は、約0.1〜20質量％の上記の如き鉱物添加物ブレンドを含み、残部は、燃料及びその他の随意の添加剤である。
【０１５０】
上記燃料混合物は、粉末形状で提供することができる。
【０１５１】
上記燃料混合物は、ペレット形状で提供することができる。
【０１５２】
上記燃料は、1種又はそれ以上の上記した燃料、例えば1種又はそれ以上の石炭、石油コークス、又はバイオ燃料であり得る。
【０１５３】
幾つかの態様において、上記燃料混合物中の燃料は、亜瀝青炭又は褐炭、例えばPRB石炭、高-アルカリPRB石炭、又はイリノイ産石炭とアパラチア産石炭とのブレンド、例えばイリノイ産石炭とアパラチア産石炭との25/75(質量％)比のブレンドである。
【０１５４】
その他の例示的な態様を、以下に記載する。幾つかの態様において、「クレー」なる用語への言及は、上記したアルミノシリケートクレーへの言及をも含む。幾つかの態様において、「官能性鉱物」なる用語への言及は、上記したマグネシウム及びカルシウム含有鉱物に対する言及を含む。
【０１５５】
幾つかの態様によれば、クレー及び官能性鉱物が、上記炉に添加され、また熱が、該クレーを少なくとも部分的に焼成し、結果として該部分的に焼成されたクレー及び官能性鉱物は、該炉内で、上記アルカリ及び/又は無機揮発性化合物の少なくとも一部に対する吸着剤として作用するように利用することができる。更に、該クレー及び該官能性無機添加物ブレンドは、灰分と反応して、その結晶化能力を高め、結晶性部分を増大し、かつその粘度を高めて、流動性が低く、かつより耐火性の高い灰分を与える。結果として、該鉱物添加物ブレンドは、灰分を、粘着性の低いものとし、かつ上記燃焼器部品の露出した表面上での沈着及び高密度化を起す傾向をより低くする。
【０１５６】
幾つかの態様によれば、炉を運転する方法は、炉内にアルカリ-含有物質を導入する工程、少なくとも約5％の含水率(例えば、約5質量％〜約15質量％なる範囲の含水率)を持つ官能性鉱物及びクレーを該炉に導入する工程、及び該クレーの少なくとも一部(例えば、上記含水クレーの少なくとも部分的に焼成された部分)を、該炉又はその排気ガス流から取出す工程を、少なくとも含むことができる。
【０１５７】
幾つかの態様によれば、クレーは塊状クレー、例えば少なくとも約1質量％〜少なくとも約50質量％なる範囲の含水率まで、部分的に乾燥することのできる、含水クレーを含むことができる。幾つかの態様によれば、該塊状クレーは、約4質量％〜約16質量％なる範囲、例えば約8質量％〜約12質量％なる範囲(例えば、約10質量％)、約5質量％〜約10質量％なる範囲、又は約10質量％〜約15質量％なる範囲の含水率まで、部分的に乾燥することが可能である。
【０１５８】
一態様において、上記塊状クレーは、約2.54cm(約1in)又はそれ未満のサイズを持つ含水クレー凝集体を含むことができる。その他の態様において、該塊状クレーは、約1.91cm(約3/4in)又はそれ未満、例えば約1.27cm(約1/2in)又はそれ未満のサイズを持つ含水クレー凝集体を含むことができる。他の態様において、該塊状クレーは、約0.64cm(約1/4in)又はそれ未満(例えば、約0.32cm(約1/8in)又はそれ未満)のサイズを持つ含水クレー凝集体を含むことができる。他の態様において、該塊状クレーは、約7.62cm(約3in)以下、例えば約5.08cm(約2in)以下又は約2.54cm(約1in)以下の、最大塊状物サイズを持つ含水クレー凝集体を含むことができる。
【０１５９】
幾つかの例示的態様によれば、上記クレーは、1種又はそれ以上の塊状クレー、細断され及び/又は破砕されている(shredded and/or crushed)クレー、選鉱処理されていないクレー、カオリン、ボールクレー(例えば、約20％〜80％のカオリン、10％〜35％のマイカ、及び/又は6％〜65％の石英を含むクレー)、及びカオリン又は任意のアルミノシリケート採鉱作業からのオーバーバーデン又はプロセス廃棄物(例えば、カオリン鉱床上に位置する物質由来のクレーが採掘される)由来のクレーを含むことができる。幾つかの態様によれば、該クレーは、少なくとも約9m2/g、例えば少なくとも約10m2/g又は少なくとも約15m2/gなるBET表面積を持つことができる。
【０１６０】
幾つかの態様に従う無機化合物-含有材料は、燃焼用燃料として供し得る。例えば、無機化合物-含有材料は、1種又はそれ以上の石炭、石油コークス、バイオ燃料(例えば、バイオマスから得た燃料)及び固体廃棄物を含むことができる。例示的な石炭源は、制限なしに、褐炭、亜炭及び瀝青炭、例えば東部瀝青炭、原料炭、ジュラ紀石炭、三畳紀石炭、二畳紀石炭、及び石炭紀の石炭を包含する。他の態様において、無機化合物-含有材料は、燃焼のために使用される上記燃料には実質的に存在しないものである。
【０１６１】
幾つかの態様によれば、無機化合物-含有材料は炭酸カルシウムを含むことができる。幾つかの態様において、該炭酸カルシウムは、粒状の石灰石、大理石、チョーク、ドロマイト、アラゴナイトサンド、貝殻、サンゴ、及び/又はこれらの混合物として与えることができる。一態様において、該無機化合物-含有材料は海洋起源の堆積物から生じた炭酸カルシウムであり得、例えばそこにおいて、そのアルカリは海水由来の残留塩を含んでいてもよい。
【０１６２】
幾つかの態様によれば、燃料及び/又は無機化合物-含有材料及びクレー並びに官能性鉱物は、炉に供給する前に、混合せることができる。例えば、燃料及び/又は無機化合物-含有材料及びクレー並びに官能性鉱物は、燃焼に先立って混合及び/又はブレンドすることができる。幾つかの態様においては、石炭及び石油コークスの少なくとも一つを、該クレー及び官能性鉱物と混合及び/又はブレンドすることができる。他の態様においては、炭酸カルシウムを、該クレー及び官能性鉱物と混合及び/又はブレンドすることができる。更に別の態様においては、該クレー及び官能性鉱物を、粉末形状にて、凝集体又はスラリーとして、燃焼器システムに直接添加することができる。例えば、該クレー及び官能性鉱物を該炉に添加することができ、あるいは該クレー及び官能性鉱物を、該炉に重力供給される、ボトムアッシュの流れに添加することができる。
【０１６３】
幾つかの態様によれば、燃焼は、例えば蒸気発生器を介して発電するための、流動床反応器システムの一部である炉内で起こり得る。例えば、該炉は、循環流動床反応器システムの一部であり得る。該炉は、当業者には公知の無機化合物-含有材料を燃焼するための他のシステムの一部分であり得る。
【０１６４】
幾つかの態様において、上記クレーは、炉内で、少なくとも部分的に焼成クレーに転化することができる。幾つかの態様において、該少なくとも部分的に焼成されたクレーは、該炉内に存在するアルカリ又は無機化合物の少なくとも一部を吸着するのに役立つ可能性がある。幾つかの態様において、該クレーは灰分と反応して、その結晶化能力を高め、結晶部分を増大し、かつその粘度を高めて、より流動性の低い、かつより耐火性の高い灰分をもたらす。
【０１６５】
クレー及び官能性鉱物は、幾つかの態様においては、少なくとも2回循環炉に導入することができる。幾つかの態様において、上記無機化合物-含有物質の少なくとも一部は、該クレー及び官能性鉱物の少なくとも一部とブレンドし、その後該ブレンドされた無機化合物-含有物質及びクレー及び官能性鉱物を、該炉に導入することができる。幾つかの態様によれば、該クレー及び官能性鉱物の少なくとも一部は、該炉の下方部分に導入することができる。幾つかの態様において、該クレー及び官能性鉱物の少なくとも一部は、該炉の上方部分に導入することができる。幾つかの態様によれば、該クレー及び官能性鉱物の少なくとも一部は、熱交換機の灰分-スラリー側に導入することができる。
【０１６６】
無機化合物-含有物質及びクレー及び官能性鉱物を上記炉内に導入する前に、該無機化合物-含有物質及びクレー及び/又は官能性鉱物の少なくとも1つのサイズを、幾つかの態様においては、少なくとも一つの物理的変更工程に掛けることができる。例えば、該物理的な変更工程は、該無機化合物-含有物質及び/又はクレー及び/又は官能性鉱物の少なくとも1つのサイズを、例えば約2.54cm(約1in)又はそれ未満に減じるのに役立ち得る。幾つかの態様において、例示的な一物理的変更工程は、該無機化合物-含有物質及び/又はクレー及び/又は官能性鉱物の少なくとも1つのサイズを、約1.91cm(約3/4in)又はそれ未満、例えば約1.27cm(約1/2in)又はそれ未満に減じることを可能とする。幾つかの態様において、該例示的な物理的変更工程は、該無機化合物-含有物質及び/又はクレー及び/又は官能性鉱物の少なくとも1つのサイズを、約0.635cm(約1/4in)又はそれ未満(例えば、約0.318cm(約1/8in)又はそれ未満)に減じることを可能とする。他の態様において、該無機化合物-含有物質及び/又はクレー及び/又は官能性鉱物の少なくとも1つは、約7.62cm(約3in)以下、例えば約5.08cm(約2in)以下又は約2.54cm(約1in)以下の最大塊状物サイズを持つ、クレー及び官能性鉱物凝集体を含むことができる。例示的な物理的変更工程は、微粉砕、槌打ち、ロール粉砕、乾燥、磨砕、スクリーニング、押出、摩擦(電気)分離、液体分級、及び風力分級の少なくとも一種を含むことができる。
【０１６７】
幾つかの態様によれば、不活性物質を、上記炉内に導入することができる。例示的な不活性物質は、例えば砂、燃料残留物、及び/又は石膏を含むが、これらに限定されない。幾つかの態様において、微細な不活性物質を選択して、該炉システムに結合することのできる、1又はそれ以上のサイクロン内での分離効率を改善することができる。
【０１６８】
上記炉反応器に導入されるクレー及び官能性鉱物の量は、例えばボイラーの効率を維持するのに十分な量を基準として選択することができる。ボイラー効率の一尺度は、ボイラー蒸気温度に関連している。幾つかの態様において、クレー及び官能性鉱物は、該ボイラーの熱交換機の高温側において約850℃〜約1,200℃なる範囲の温度を維持するのに十分な量、例えば約950℃〜約1,010℃なる範囲のボイラー熱交換機の高温側における温度を維持するのに十分な量で添加することができる。幾つかの態様において、クレー及び官能性鉱物は、ボイラー熱交換機の高温側における温度を、約970℃〜約1,010℃なる範囲に維持するのに十分な量で、例えばボイラー熱交換機の高温側における温度を、約1,000℃〜約1,010℃なる範囲に維持するのに十分な量で添加することができる。例えば、幾つかの炉に対しては、上記燃料の約0.1％〜5質量％なる範囲の量のクレー及び官能性鉱物(例えば、塊状半-乾燥カオリン)を添加することができ、例えば該燃料の約1％〜約3質量％なる範囲の量を添加することができる。
【０１６９】
ここに開示する例示的方法において使用する、上記クレー及び官能性鉱物は、測定可能な含水率を持つことができる。幾つかの態様において、該クレー及び官能性鉱物は、少なくとも約1％(例えば、少なくとも約5％)の含水率を持つことができる。例えば、該クレーの含水率は、約5質量％〜約15質量％なる範囲、例えば約8質量％〜約12質量％なる範囲の値であり得る。幾つかの態様において、該クレーは、約9質量％〜約11質量％なる範囲、例えば約10質量％の含水率を持つことができる(例えば、約10％なる含水率を持つ塊状クレー)。幾つかの態様において、該クレーは、15質量％を超える含水率を持つ。
【０１７０】
ここに開示する例示的方法において使用する、上記クレー及び官能性鉱物は、様々な形状をとることができ、及び/又は様々な処理に付すことができる。例えば、該クレー及び官能性鉱物は、細断され及び/又は破砕されているクレーを含むことができる。幾つかの態様において、クレーは選鉱処理されていないクレーであり得る。ここにおいて使用する用語、選鉱処理されていないクレーとは、該クレーの分散、混ぜ捏ね、選択的凝集、オゾン漂白、分級、磁気分離、化学的浸出、フロス(泡)浮選及び脱水処理から選択される少なくとも一つの工程に掛けられていないクレーを含むことができる。幾つかの態様において、該クレーの少なくとも一部は、カオリン、例えば式：Al2Si2O5(OH)4を持つ含水アルミノシリケートであり得る。幾つかの態様において、該クレーはボールクレーを含むことができる。幾つかの態様において、該クレーは、カオリン又は任意のアルミノシリケート鉱物の採鉱作業からのオーバーバーデン又はプロセス廃棄物を由来とするクレーを含むことができる。幾つかの態様において、該クレーはボーキサイトカオリンを含むことができる。他の態様において、該クレーはスメクタイト(質)ベントナイトを含むことができる。他の態様において、該クレーはカオリン及び/又はボールクレー及び/又はベントナイト及び/又はボーキサイトカオリンのブレンドを含むことができる。幾つかの態様において、該クレーは含水クレーであり得る。他の態様において、該クレーは焼成クレーであり得る。幾つかの態様において、該焼成クレーはメタカオリンを含むことができる。幾つかの態様において、該クレーは、少なくとも約15％の含水率を持つ粗製クレーから誘導されたクレーであり得る。例えば、該クレーは、モンモリロナイトカオリンを含むことができる。
【０１７１】
ここに開示する例示的方法において使用する上記クレーは、含水クレーの組合せであり得る。例えば、少なくとも1種の含水クレーを、該含水クレーの組合せに、結合強度を付与するように選択することができる。幾つかの態様において、少なくとも1種の含水クレーを、該含水クレーの組合せの粗さを高めるように、選択することができる。
【０１７２】
幾つかの態様によれば、ここに開示する例示的方法において使用する上記クレーは、測定可能なBET表面積を持つことができる。例えば、該BET表面積は、少なくとも約9m2/gであり得、例えば該BET表面積は、少なくとも約10m2/g、あるいは少なくとも約15m2/g、あるいは少なくとも約25m2/gであり得る。
【０１７３】
ここに開示する例示的方法において使用する、上記クレー及び/又は官能性鉱物は、測定し得る粒度を持つことができる。ここにおいて言及する粒度及びその他の粒度特性、例えば粒度分布(「psd」)は、マイクロメリティックス社(Micromeritics Corporation)により供給されているような、セディグラフ(SEDIGRAPH) 5100計測器を用いて測定することができる。例えば、与えられた粒子のサイズは、懸濁液を通して沈降する等価な径を持つ球の直径、即ち等価球径「esd」によって表すことができる。
【０１７４】
上記測定し得る粒度は、上記クレーの相対的な粗さを示すものであり得る。幾つかの態様において、約30％〜約50％の該クレーが、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約35％〜約45％の該クレーが、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約30％〜約40％の該クレーが、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約40％〜約50％の該クレーが、約1μm未満の粒度を持つ。
【０１７５】
幾つかの態様において、約60％〜約80％の上記クレーが、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約65％〜約75％の該クレーが、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約60％〜約70％の該クレーが、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約70％〜約80％の該クレーが、約2μm未満の粒度を持つ。
【０１７６】
ここに開示する例示的方法において使用する上記クレーは、測定可能な洗浄スクリーン残留物、例えば測定可能な+325洗浄スクリーン残率を持つことができる。例えば、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約9％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約8％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約1.5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約4％〜約5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約1％〜約4.5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約4.5％〜約9％なる範囲であり得る。
【０１７７】
上記測定し得る粒度は、上記官能性鉱物の相対的な粗さを示すことができる。幾つかの態様において、約30％〜約50％の該官能性鉱物は、約20μm未満、好ましくは約10μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約35％〜約45％の該官能性鉱物は、約20μm未満、好ましくは約10μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約30％〜約40％の該官能性鉱物は、約20μm未満、好ましくは約10μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約40％〜約50％の該官能性鉱物は、約20μm未満、好ましくは約10μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、該官能性鉱物は、そのサイズにおいて、約1μm〜約50μmなる範囲であり得る。
【０１７８】
他の態様において、上記官能性鉱物は約20μmを超える、例えば50μmを超える、100μmを超える、250μmを超える、500μmを超える、1mmを超える、5mmを超える、あるいは更には1cmをも超える程の粒度を持つ、より粗い粒子として添加することができる。もう一つの態様において、該官能性鉱物は、そのサイズにおいて、約50μm〜約1cmなる範囲であり得る。
【０１７９】
幾つかの態様において、約60％〜約80％の上記官能性鉱物は、約50μm未満、好ましくは約20μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約65％〜約75％の該官能性鉱物は、約50μm未満、好ましくは約20μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約60％〜約70％の該官能性鉱物は、約50μm未満、好ましくは約20μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約70％〜約80％の該官能性鉱物は、約50μm未満、好ましくは約20μm未満の粒度を持つ。
【０１８０】
ここに開示する例示的方法において使用する上記官能性鉱物は、測定可能な洗浄スクリーン残留物、例えば測定可能な+325洗浄スクリーン残率を持つことができる。例えば、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約9％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約8％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約0.5％〜約1.5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約4％〜約5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約1％〜約4.5％なる範囲であり得る。幾つかの態様において、該+325メッシュ洗浄スクリーン残率は、約4.5％〜約9％なる範囲であり得る。
【０１８１】
幾つかの態様において、上記官能性鉱物は、約0.5m2/g〜約200m2/gなる範囲、例えば少なくとも約1m2/g、又は少なくとも約5m2/g、又は少なくとも約10m2/g、又は少なくとも約30m2/g、又は少なくとも約50m2/gなるBET表面積を持つ。幾つかの態様において、該官能性鉱物は、約1m2/g〜約150m2/gなる範囲、又は約3m2/g〜約50m2/gなる範囲、又は約5m2/g〜約30m2/gなる範囲、例えば約9m2/g〜約20m2/gなる範囲にあるBET表面積を持つ。
【０１８２】
ここに開示する例示的方法は、様々な燃料及び/又は無機化合物-含有物質と共に使用することができる。幾つかの態様において、該燃料は、アルカリ性物質を含むことができる。
【０１８３】
幾つかの態様によれば、上記燃料は石炭を含むことができる。例示的な石炭源は、限定されるものではないが、褐炭(亜炭)、瀝青炭、例えば東部瀝青炭、原料炭、ジュラ紀石炭、三畳紀石炭、二畳紀石炭、及び石炭紀の石炭を包含する。
【０１８４】
幾つかの態様によれば、ここに開示する例示的方法に関連する燃料は、石油コークス、例えばオイル精製所コーカー及び分解ユニット由来の炭素質固体を含むことができる。幾つかの態様において、該燃料は石油コークスのサンドを含むことができる。幾つかの態様において、該燃料は、石炭と石油コークスとの組合せを含むことができる。
【０１８５】
本明細書に開示した幾つかの例示的方法によれば、上記反応器システムに添加されるクレー及び官能性鉱物の量を増大することは、上記循環炉内で燃焼される石炭の量を減らすことを可能とする。例えば、該システムに導入される石炭量は、該システムに導入される約1質量部のクレー及び官能性鉱物に対して、石炭約5質量部だけ減じることを可能とする。
【０１８６】
幾つかの態様によれば、ここに開示する例示的方法に関連する燃料は、例えばバイオマスから誘導されるバイオ燃料を含むことができる。例示的なバイオマス源は、限定されるものではないが、木材、木材ペレット、藁ペレット、ピート、リグノセルロース、廃棄物バイオマス、例えばバガス、小麦の茎、トウモロコシの茎、燕麦の茎、及び/又はエネルギーバイオマス、例えばススキ属(Miscanthus genus)の草本を含むことができる。
【０１８７】
幾つかの態様において、無機化合物-含有物質は、SOx及びNOxの少なくとも一方を減じるように選択された物質であり得る。例えば、SOx及びNOxの少なくとも一方を減じるように選択された該無機化合物-含有物質は、炭酸カルシウムを含むことができる。例えば、炭酸カルシウムは、海洋から誘導することができる。幾つかの態様によれば、該物質は、SOx-ゲッター及びNOx-ゲッターの少なくとも一方を含むことができる。
【０１８８】
幾つかの態様において、約30％〜約50％の上記クレーは、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約35％〜約45％の該クレーは、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約30％〜約40％の該クレーは、約1μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約40％〜約50％の該クレーは、約1μm未満の粒度を持つ。
【０１８９】
幾つかの態様において、約60％〜約80％の上記クレーは、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約65％〜約75％の該クレーは、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約60％〜約70％の該クレーは、約2μm未満の粒度を持つ。幾つかの態様において、約70％〜約80％の該クレーは、約2μm未満の粒度を持つ。粒度測定は、例えば前に規定した如き、標準的なセディグラフ(Sedigraph)「psd」分析法により定義することができる。
【０１９０】
上記クレー及び官能性鉱物に加えて、幾つかの態様においては、上記固体物質の粒子は、SOx-ゲッター及びNOx-ゲッター及び/又は不活性物質の少なくとも一つを含むことができる。SOx-ゲッターの例は、例えばかつ限定的なものではないが、炭酸カルシウムを含むことができる。不活性物質の例は、例えば砂、石膏、及び/又は燃料の残留物を含むことができる。
【０１９１】
疑義の発生を回避するために、本発明は、以下の番号を付したパラグラフに規定するような課題をも含んでいる。
1. 燃焼器を運転するための方法であって、該方法は、以下の工程を含む：
燃料を燃焼するように構成された炉に、該燃料を導入する工程；
クレー及び官能性鉱物を含む鉱物添加物ブレンドを、該炉に導入する工程；及び
該燃料及び無機ブレンドの少なくとも一部を加熱する工程。
2. 上記燃料が望ましからぬ汚染物を含んでおり、また上記官能性鉱物が、該汚染物を結合するための収着剤として作用する、上記パラグラフ1記載の方法。
3. 上記汚染物が無機化合物、例えばアルカリ、アルカリ土類、硫黄、塩素、フッ素、酸化物及び金属(鉄、亜鉛、アンチモン、バナジウム、ヒ素、カドミウム、バリウム、鉛、水銀、ニッケル、クロム、コバルト)を含む、上記パラグラフ2記載の方法。
4. 上記汚染物がバナジウム化合物を含む、上記パラグラフ2記載の方法。
5. 上記汚染物が水銀化合物を含む、上記パラグラフ2記載の方法。
6. 上記官能性鉱物が、マグネシウム-含有鉱物を含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
7. 上記マグネシウム-含有鉱物がタルクを含む、上記パラグラフ6記載の方法。
8. 上記マグネシウム-含有鉱物が、酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムを含む、上記パラグラフ6記載の方法。
9. 上記マグネシウム-含有鉱物が、ドロマイトを含む、上記パラグラフ6記載の方法。
10. 上記マグネシウム-含有鉱物が、炭酸マグネシウム、ハイドロ-マグネサイト、バーミキュライト、スメクタイト、フロゴパイト、クリノクロア、セピオライト、アタパルジャイト又はパリゴルスカイトから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ6記載の方法。
11. 上記官能性鉱物が、カルシウム-含有鉱物を含む、上記パラグラフ2-5の何れかに記載の方法。
12. 上記官能性鉱物が石灰石、大理石、チョーク、ドロマイト、アラゴナイトサンド、貝殻、又はサンゴから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ11記載の方法。
13. 上記官能性鉱物が、マンガン-含有鉱物又は過酸化マンガン-含有鉱物を含む、上記パラグラフ2-5の何れかに記載の方法。
14. 上記マンガン-含有鉱物が、軟マンガン鉱、褐マンガン鉱(ブラウナイト)、硬マンガン鉱、及び菱マンガン鉱(ロードクロサイト)から選択される鉱物を含む、上記パラグラフ13記載の方法。
15. 上記官能性鉱物が、上記クレーの耐火性を高めるように作用し、それによって上記燃焼器又はそれに関連する熱交換機の露出表面に対して堆積し難い、より耐火性の高い灰分をもたらす、上記パラグラフ1記載の方法。
16. 上記官能性鉱物が金属酸化物を含む、上記パラグラフ15記載の方法。
17. 上記官能性鉱物が、酸化アルミニウム又はアルミナ水和物を含む、上記パラグラフ15記載の方法。
18. 上記官能性鉱物がボーキサイトを含む、上記パラグラフ15記載の方法。
19. 上記官能性鉱物がギブス石、ベーマイト及びダイアスポアから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ15記載の方法。
20. 上記官能性鉱物がボーキサイトカオリンを含む、上記パラグラフ15記載の方法。
21. 上記官能性鉱物が酸化チタンを含む、上記パラグラフ15記載の方法。
22. 上記官能性鉱物がルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び板チタン石から選択される鉱物を含む、上記パラグラフ15記載の方法。
23. 上記官能性鉱物が酸化ジルコニウムを含む、上記パラグラフ15記載の方法。
24. 上記官能性鉱物がアルミノシリケートを含む、上記パラグラフ15記載の方法。
25. 上記アルミノシリケートがハロイサイトを含む、上記パラグラフ24記載の方法。
26. 上記アルミノシリケートがアンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロトパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ24記載の方法。
27. 上記燃料を燃焼させて、望ましからぬ燃焼生成物を形成し、また上記官能性鉱物が触媒として作用して、該望ましからぬ燃焼生成物を、さほど望ましからぬものでない化合物に転化する、上記パラグラフ1記載の方法。
28. 上記望ましからぬ燃焼生成物が窒素酸化物を含む、上記パラグラフ27記載の方法。
29. 上記官能性鉱物が酸化チタンを含む、上記パラグラフ27記載の方法。
30. 上記官能性鉱物がルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び板チタン石から選択される鉱物を含む、上記パラグラフ27記載の方法。
31. 上記官能性鉱物が、上記クレーの表面積を増大するように作用する、上記パラグラフ1記載の方法。
32. 上記官能性鉱物が、モンモリロナイト及びバイデライトを包含する、スメクタイトを含む、上記パラグラフ31記載の方法。
33. 上記官能性鉱物がベントナイト、パイロフィライト、タルク、セピオライト及びパリゴルスカイトから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ31記載の方法。
34. 上記官能性鉱物がボーキサイトを含む、上記パラグラフ31記載の方法。
35. 上記官能性鉱物がハロイサイトを含む、上記パラグラフ31記載の方法。
36. 上記官能性鉱物が珪藻岩を含む、上記パラグラフ31記載の方法。
36. 上記官能性鉱物が、少なくとも約25m2/gなるBET表面積を持つ、上記パラグラフ1記載の方法。
37. 更に、上記炉に炭酸カルシウムを導入する工程をも含む、上記パラグラフ1記載の方法。
38. 上記炉が、微粉燃料炉を含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
39. 上記炉が火格子炉を含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
40. 上記炉が循環流動床を含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
41. 上記クレーがカオリンを含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
42. 上記クレーがボールクレーを含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
43. 上記クレーが、カオリン採鉱作業又は任意のアルミニウムシリケート採鉱作業からのオーバーバーデン又はプロセス廃棄物を由来とするクレーを含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
44. 上記クレーが含水クレーである、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
45. 上記クレーが焼成クレーである、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
46. 上記クレーが、約5質量％〜約15質量％なる範囲の含水率を持つ、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
47. 上記クレーが、約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率を持つ、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
48. 上記クレーが塊状クレーを含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
49. 上記クレーが、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
50. 上記クレーが選鉱処理されていないクレーを含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
51. 上記クレーが、少なくとも約9m2/gなるBET表面積を持つ、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
52. 上記クレーが、少なくとも約15m2/gなるBET表面積を持つ、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
53. 上記クレーが、少なくとも約15％の含水率を持つ粗製クレーから誘導されたものである、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
54. 更に、上記燃料、上記クレー、及び上記官能性鉱物の少なくとも一部を相互に混ぜ合わせ、次いで該燃料の一部を上記炉に導入する、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
55. 上記燃料、上記クレー、及び上記官能性鉱物が、粉末形状で、凝集体又はスラリーとして、別々に上記炉に導入される、上記パラグラフ1〜53の何れかに記載の方法。
56. 上記加熱工程が、上記クレーの少なくとも一部を焼成し、また該方法が更に以下の諸工程を含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法：
上記焼成されたクレー及び官能性鉱物を介して、上記炉内の無機揮発性化合物の少なくとも一部を吸着する工程；
該焼成クレー及び官能性鉱物と、燃料の燃焼により生じる灰分とを反応させて、該灰分の耐火性を高める工程；及び
該焼成クレー及び吸着された無機化合物の少なくとも一部を該炉から取出す工程。
57. 上記燃料が石炭、石油コークス、又はバイオ燃料、又はこれらの任意の組合せである、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
58. 上記クレーが、約7.62cm(約3in)以下のサイズを持つ含水クレー凝集体を含む、上記パラグラフの何れかに記載の方法。
59. 上記含水クレー凝集体が、約5.08cm(約2in)程度又はそれ未満のサイズを持つ、上記パラグラフ58記載の方法。
60. 上記含水クレー凝集体が、約2.54cm(約1in)以下のサイズを持つ、上記パラグラフ58記載の方法。
61. 以下の成分を含む、炉又はボイラーにおける、アルカリに富む及びシリケートに富む沈着物の生成を制御する際に使用するための組成物：
5〜99.9質量％のクレー；及び
0.1〜95質量％の、マグネシウム-含有鉱物、マンガン-含有鉱物、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、ボーキサイト系鉱物、珪藻土、アルミノシリケート鉱物又はこれらのブレンドから選択される官能性鉱物。
62. 上記官能性鉱物がマグネシウム-含有鉱物を含む、上記パラグラフ61に記載の組成物。
63. 上記マグネシウム-含有鉱物がタルクを含む、上記パラグラフ62に記載の組成物。
64. 上記マグネシウム-含有鉱物が酸化マグネシウムを含む、上記パラグラフ62記載の組成物。
65. 上記マグネシウム-含有鉱物が水酸化マグネシウムを含む、上記パラグラフ62記載の組成物。
66. 上記マグネシウム-含有鉱物が、ドロマイトを含む、上記パラグラフ62に記載の組成物。
67. 上記マグネシウム-含有鉱物がマグネサイト、ハイドロ-マグネサイト、バーミキュライト、スメクタイト、フロゴパイト、クリノクロア、セピオライト、アタパルジャイト又はパリゴルスカイトから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ62記載の組成物。
68. 上記官能性鉱物がマンガン-含有鉱物を含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
69. 上記マンガン-含有鉱物が軟マンガン鉱、褐マンガン鉱(ブラウナイト)、硬マンガン鉱、及び菱マンガン鉱(ロードクロサイト)から選択される鉱物を含む、上記パラグラフ68記載の組成物。
70. 上記官能性鉱物が酸化アルミニウムを含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
71. 上記官能性鉱物がボーキサイトを含む、上記パラグラフ70記載の組成物。
72. 上記官能性鉱物がギブス石、ベーマイト及びダイアスポアから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ70記載の組成物。
73. 上記官能性鉱物が、ボーキサイトカオリンを含む、上記パラグラフ70に記載の組成物。
74. 上記官能性鉱物がアルミノシリケート鉱物を含む、上記パラグラフ61に記載の組成物。
75. 上記官能性鉱物がアンダルサイト、カヤナイト、シリマナイト、ハイドロ-トパーズ、ムライト、パイロフィライト又はドンバサイトから選択される鉱物を含む、上記パラグラフ74に記載の組成物。
76. 上記官能性鉱物が酸化チタンを含む、上記パラグラフ61に記載の組成物。
77. 上記官能性鉱物がルチル、アナターゼ、イルメナイト、白チタン石、及び板チタン石から選択される鉱物を含む、上記パラグラフ76に記載の組成物。
78. 上記官能性鉱物が酸化ジルコニウムを含む、上記パラグラフ61に記載の組成物。
79. 上記クレーがカオリンを含む、上記パラグラフ61に記載の組成物。
80. 上記クレーがボールクレーを含む、上記パラグラフ61に記載の組成物。
81. 上記クレーが、カオリン採鉱作業又は任意のアルミノシリケート採鉱作業をからのオーバーバーデン又はプロセス廃棄物を由来とするクレーを含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
82. 上記クレーが含水クレーである、上記パラグラフ61記載の組成物。
83. 上記クレーが焼成クレーである、上記パラグラフ61記載の組成物。
84. 上記クレーが、約5質量％〜約15質量％なる範囲の含水率を持つ、上記パラグラフ61記載の組成物。
85. 上記クレーが、約8質量％〜約12質量％なる範囲の含水率を持つ、上記パラグラフ61記載の組成物。
86. 上記クレーが塊状クレーを含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
87. 上記クレーが、少なくとも1種の細断され及び破砕されているクレーを含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
88. 上記クレーが選鉱処理されていないクレーである、上記パラグラフ61記載の組成物。
89. 上記含水クレーが、少なくとも約9m2/gなるBET表面積を持つ、上記パラグラフ61記載の組成物。
90. 上記含水クレーが、少なくとも約15m2/gなるBET表面積を持つ、上記パラグラフ61記載の組成物。
91. 上記含水クレーが、少なくとも約15％の含水率を持つ粗製クレーから誘導されたクレーを含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
92. 25〜99.9質量％の上記クレー；及び0.1〜75質量％の上記官能性鉱物を含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
93. 40〜99.9質量％の上記クレー；及び0.1〜60質量％の上記官能性鉱物を含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
94. 60〜99.9質量％の上記クレー；及び0.1〜40質量％の上記官能性鉱物を含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
95. 70〜99.9質量％の上記クレー；及び0.1〜30質量％の上記官能性鉱物を含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
96. 85〜99.9質量％の上記クレー；及び0.1〜15質量％の上記官能性鉱物を含む、上記パラグラフ61記載の組成物。
【実施例】
【０１９２】
本開示のその他の態様は、当業者にとっては、本明細書の考察及びここに記載される例示的態様の実施により、明らかとなるであろう。本明細書及び実施例は、単なる例示であると考えるべきことを意図しており、本開示の真の範囲及び精神は、添付した特許請求の範囲によって示されている。
【０１９３】
藁を単独で、又は鉱物ブレンドに基く様々な添加剤との組合せで燃焼させた。各添加剤溶液は、パイロット-スケールの火格子バーナー内で、ペレット化された形状でテストされた。
【０１９４】
実験装置
燃焼は、約1040℃(±40℃)にて、25kW「HSマルチヒート(Multi Heat)」スケールの火格子ボイラー内で行った。このボイラーは、自動灰分除去システムを備えておらず、またその一次及び二次空気射出口は、ボトムアッシュの生産が促進されるように、高温度を維持するのに十分に近接させた。該空気の射出は、該燃焼中、λ=2及びO2=10%となるように設定した。各実施例のテストに関して、該ペレットは、5kg/時なる供給速度にて、計量スクリューを介して燃焼チャンバーに導入され、また該燃焼は、5時間30分間(定常状態(permanent regime)において4時間)継続させた。
【０１９５】
燃焼の監視
燃焼中、以下において掲載するパラメータを監視して、燃焼効率、粒子の放出及びガスの組成を評価した。
【０１９６】
燃焼回収率(Combustion Recovery)(％)及び放出されたエネルギー(pt100プローブ及び流量計と結合された熱量計を用いて測定されたkW量)を測定した。各実施例のテストに対して、燃焼させたペレットの質量を知ることにより、該ペレットの低発熱量を計算することができ、またこれを理論値と比較することにより該燃焼の効率(％)を見積もることができた。
【０１９７】
ダスト及びガスの等速ポンプ輸送を、NF X 44-052の標準的文書において与えられている指示に従って実施した。測定は上記定常状態の4時間に渡り行った。
【０１９８】
排気ガス中の全ダスト含有量(Total Dust Content)を、NF X 44-052の標準的手順に従って、如何なる寸法規制もなしに測定した。
【０１９９】
CO及びNOxの放出は、該排気ガスに対する化学電池を用いて測定した。これら値は、11%のO2及び9.5%のCO2において、規格化された条件下で、ppm単位で与えられている。
【０２００】
放出されたH2Sの質量は、等速ポンプ輸送システムにより捕獲した後に、該排気ガスについて測定され、該ポンプ輸送システムは、NaOH発泡吸収溶液に該ガスを導いた。この分析は、NF EN 1911の標準的文書に従って行った。
【０２０１】
重金属、例えばCd及びPbの量は、上記排気ガスの濾過後の粒子中及び等速ポンプ輸送システムによる捕獲処理後のガス自体の両者において測定し、該システムは、HNO3+H2O2発泡吸収溶液に該ガスを導いた。次いで、この測定は、NF EN 14385の標準的手順に従って行われた。
【０２０２】
Hgの量は、上記発泡吸収溶液が、HNO3+K-二クロム酸塩からなる点を除き、同様なプロトコールを利用して測定された。これらの測定は、NF EN 13211の標準的手順に従って行われた。
【０２０３】
バイオマス燃料、鉱物添加物及びペレットの詳細
燃料は、パリ-盆地領域において収穫された麦藁であった。この麦藁は、特徴的に高い塩素及びカリウム含有率を有している。その含水率は、XP CEN/TS 14774標準法を用いて得られ、またこれは8.8質量％(受入れたままのものとして)に等しいものであった。その灰分含有率は、XP CEN/TS 14775標準法を用いて得られ、またこれは6.1質量％に等しいものであった(乾燥量基準)。その発熱量は、XP CEN/TS 14918標準法を用いて得られ、またこれは乾燥体に対する高い発熱量：18,525 MJ/kg、乾燥体に対する低い発熱量：17,370 MJ/kg、受入れたままのものに対する高い発熱量：16,895 MJ/kg及び受入れたままのものに対する低い発熱量：15,638 MJ/kgであった。無機及び金属元素は、該麦藁のHNO3消化の後に、ISO 17294標準法に従って測定された。元素上の組成は、ICP-MSを用い、またAl、Ca、Fe、Mg、P、K、Si、NaについてはXP CEN/TS 15290標準法に従って；またAs、Cr、Cd、Cu、Ni、Zn、PbについてはXP CEN/TS 15297標準法に従って；更にS及びClについてはXP CEN/TS 15289標準法に従って得られた。mg.kg-1単位で与えられるこれらの結果は、以下の通りである：Na 47.65；Mg 792.23；Al 33.78；P 563.1；K 9228.13；Ca 3630.24；Si 104.31；Fe 85.65；As <0.1；Cr 0.56；Cd 0.10；Cu 1.57；Ni <0.5；Zn 4.76；Pb <0.5；Hg <0.05；Ti 0.75；Cl 2400。C、H、及びNの含有率は、NF EN 15104標準法に従って分析され、一方Sは、NF EN 15289に従って分析された。これらは、(乾燥量基準の百分率(％)で) C 41.6；H 5.61；N 0.77；及びS 0.11に等しいことが分かった。
【０２０４】
実施例1〜8
8例に及ぶ実施例のテストは、以下の表1に記載した組成物について行った。比較例1(以下実施例1)は、上記麦藁のみを使用して行った。実施例2〜8については、2.25質量％の上記のような添加剤を、97.75質量％の麦藁と混ぜ合わせた。その1.8質量％は80％の該添加剤部分に相当し、またその0.9質量％は40％の該添加剤部分に相当し、またその0.45質量％は20％の該添加剤部分に相当した。
【０２０５】
上記実施例のテストを開始する前に、各添加剤を分析した。化学的分析は、ブルーカー(Bruker)から入手したS4イクスプローラX-線蛍光デバイスを用いることにより、即ち1,200℃なる温度にて、予め乾燥したサンプル物質の融合半透明ボタンの成形を含む技術を用いて行われた。これら分析結果を表2に示す。同様に、表2に示されている強熱減量(LOI)は、該サンプルを一夜1,050℃の下に置くことにより測定した。
【０２０６】
C及びSの含有率に関する値(表3に示す)は、レコ(LECO) C、S分析装置を用いて得た。粒度分布は、マイクロメリティックス(Micromeritics)社からのセディグラフ(Sedigraph)を用いて測定した。
【０２０７】
比表面積(SSA)は、表4に示されており、これは、マイクロメリティックス(Micromeritics)社からのBETを用いて評価した。
定量的鉱物学的組成(表5に示した)は、ブルーカー(Bruker)社からのD8デバイスを用いることにより得た、X-線回折スペクトルに関するトパス(Topas)ソフトウエアを用いることにより得た。
【０２０８】
2015506452.tif 000003
【０２０９】
2015506452.tif 000004
【０２１０】
2015506452.tif 000005
【０２１１】
2015506452.tif 000006
【０２１２】
2015506452.tif 000007
【０２１３】
ペレット化法の詳細
上記麦藁を、2,400rpmにて動作し、また3mmのグリッドを備えたパイロットスケールのハンマーミルを用いて粉砕した。上記鉱物添加物をこの粉砕された麦藁に添加して、ペレットを製造した。
【０２１４】
最適ペレット化パラメータ(圧縮率=7及び水添加率=12％)は、上記EN 14961-6に記載されているものと最も近い諸特性を持つペレットを得るために、該麦藁単独について作業した際に決定した。該圧縮率は一定値に維持し、一方で水の添加率は、各無機ブレンドについて、微調整した。このペレット化中、該プレス(成形)システムの出力、生産速度及び押出部分の温度を測定した。
上記ペレットの物理的諸特性の詳細
上記ペレットを、次に、以下の表6に報告されているような以下の測定値：耐久性、硬さ、体積質量(volumetric mass)及び含水率の測定を行うことにより定量化した。
【０２１５】
2015506452.tif 000008
【０２１６】
上記データは、上記ペレットの全てが、物理的諸特性に関して同等であることを示している。
燃焼残留物の特徴付け
各実施例に対して、該燃焼の終了時点において、ボトムアッシュ、堆積(付着)アッシュ(水平熱交換器の燃焼ゾーン上にて垂直に)及びヒュームアッシュ(fume ashes)(排気パイプラインが開始する、該水平熱交換器の背後における)を集め、かつ秤量した。該ボトムアッシュは、8及び15mmにて篩別し、その後の画分を秤量した。全灰分含有率を算出し、受入れたままの材料自体の百分率(％)として与えた。
【０２１７】
>8mmのボトムアッシュを振盪テストに掛けて、その脆砕性を評価した。そのために、径31〜8mmなる範囲で検量した多数のボトムアッシュを選別し、これらを様々な局面(溶融したもの、脆いもの等)の代表とした。その数は、径約24.1cm(9.5 cm in)及び容積1LのPE-容器の1/3を満たすように規定された。これら>8mmの灰分をWAB社からのタービュラ(Turbula)デバイスで15分間振盪した。得られた灰分を、5分間に渡り、以下の篩：8mm、5mm、2.5mm、1mm、630μmを備えた、フリッシュ(Fritsch)から入手したアナリセット(Analysette) 3篩システムで篩別した。その設定は、振幅が0.2mmであり、また各30秒につき1秒の待機時間となるように選択された。脆砕性指数を、以下の式により計算する：
(F指数>8mm + F指数<630μm)/2
ここで、F指数>8mm=(100-質量％>8mm)/10及びF指数<630μm=質量％<630μm/10である。
脆砕性指数(F指数)は、1〜10なる範囲で変動し、その最大の値は、最大の脆砕性に相当する。
燃焼回収率及び効率に及ぼす効果
燃焼回収率及び効率に関する結果を、以下の表7に示す。
【０２１８】
2015506452.tif 000009
【０２１９】
放出量に及ぼす効果
分析結果の比較は、表8に示したように、上記添加剤のために、ダストの放出における著しい減少を示した。これらテスト例全体に対して、ダストの放出は、150mg/m3に等しい、仏国の排出限界値以下である。
【０２２０】
2015506452.tif 000010
【０２２１】
分析結果の比較は、表9に示したように、上記添加剤のおかげで、ガス中の望ましからぬ成分における著しい減少を示した。
【０２２２】
2015506452.tif 000011
【０２２３】
これら実施例のテスト全体に対するH2Sの放出に関連して、その値は、表10に示したように、5mg/m3に等しい、仏国の規制限界よりもかなり低いものである。
【０２２４】
2015506452.tif 000012
【０２２５】
重金属放出データを以下の表11に示す。
【０２２６】
2015506452.tif 000013
【０２２７】
灰分諸特性
灰分の分析データを、表12に示す。
【０２２８】
2015506452.tif 000014
【０２２９】
以下の表13は、灰分の再分配を示す。
灰分の諸特性に及ぼす鉱物の正の効果は、以下の基準を考慮することにより評価される：燃焼を促進するための可能な最低値(<3.15mmのボトムアッシュの量(質量％)が、可能な最大値である)でなければならない、>8mmボトムアッシュの量(質量％)及び1〜10なる範囲の脆砕性指数。後者は、燃焼ゾーンの清浄化及び該灰分の除去を促進するために、可能な最大値とすべきである。
【０２３０】
2015506452.tif 000015
【国際調査報告】
2015506452.tif 000016
2015506452.tif 000017
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