(57)【要約】【課題】廃棄物焼却炉に連設されるボイラ内の対流伝熱室の過熱器伝熱管に融解、固着する塩化物により生じる伝熱管の腐食防止、また、付着ダスト層の形成によって生じるボイラの閉塞抑制を、効率よくかつ低い設備費、運転費で行う。【解決手段】廃棄物焼却炉１０に連設され排ガスから熱回収するための、上流側から、第１、第２放射室２６、２８及び対流伝熱室３０を備えるボイラ２０で、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、第２放射室２８に配設された圧力波放出ノズルからボイラ２０内へ圧力波を放出する圧力波発生装置６１の運転を制御する圧力波発生制御装置７０を用いて、排ガス温度計７１、７２により測定する対流伝熱室３０入口又は対流伝熱室３０の最上流側過熱器３４入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、圧力波放出ノズルから圧力波を放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、
燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記第２放射室に配設すると共に、
前記対流伝熱室の入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、前記圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、
該圧力波発生制御装置は、排ガス温度計による対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの腐食防止装置。
【請求項２】
前記圧力波発生制御装置は、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とする請求項１に記載のボイラの腐食防止装置。
【請求項３】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、
燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記第２放射室に配設すると共に、
前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、前記圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、
該圧力波発生制御装置は、排ガス温度計による対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの腐食防止装置。
【請求項４】
前記圧力波発生制御装置は、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とする請求項３に記載のボイラの腐食防止装置。
【請求項５】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、
前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置と、
前記対流伝熱室の入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、
前記水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置とを設け、
該水噴射制御装置は、前記排ガス温度計による対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することを特徴とするボイラの腐食防止装置。
【請求項６】
前記水噴射制御装置は、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することを特徴とする請求項５に記載のボイラの腐食防止装置。
【請求項７】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、
前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置と、
前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、
前記水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置とを設け、
該水噴射制御装置は、前記排ガス温度計による対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することを特徴とするボイラの腐食防止装置。
【請求項８】
前記水噴射制御装置は、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することを特徴とする請求項７に記載のボイラの腐食防止装置。
【請求項９】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、
燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記第２放射室に配設された圧力波放出ノズルからボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、
排ガス温度計により測定する対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法。
【請求項１０】
前記圧力波発生制御装置を用いて、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とする請求項９に記載のボイラの腐食防止方法。
【請求項１１】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、
燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記第２放射室に配設された圧力波放出ノズルからボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、
排ガス温度計により測定する対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法。
【請求項１２】
前記圧力波発生制御装置を用いて、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とする請求項１１に記載のボイラの腐食防止方法。
【請求項１３】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、
前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置を用いて、
排ガス温度計により測定する対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、水を噴射するように制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法。
【請求項１４】
前記水噴射制御装置を用いて、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することを特徴とする請求項１３に記載のボイラの腐食防止方法。
【請求項１５】
廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、
前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置を用いて、
排ガス温度計により測定する対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、水を噴射するように制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法。
【請求項１６】
前記水噴射制御装置を用いて、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することを特徴とする請求項１５に記載のボイラの腐食防止方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの伝熱管に融解、固着した塩化物によるボイラの腐食防止装置及び腐食防止方法に係り、特に、発電設備を有するごみ焼却施設に用いるのに好適な、ボイラ腐食防止装置及び腐食防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電設備を有するごみ焼却施設の運営において、発電量・売電量の維持と向上は、ごみの安定処理に次ぐ最重要項目のひとつである。ごみ焼却施設における発電は、焼却炉でのごみの燃焼から得られる高温の排ガスからボイラにて熱回収を行い、所定の温度・圧力の蒸気を発生させてタービン発電機に導入することにより行われている。ボイラは、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備える放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生し更に過熱する対流伝熱室とを備えている。
【０００３】
放射室には、排ガス流路を囲む鋼製側壁の外側に加温水を流通させ放射加熱により蒸気を発生させる放射伝熱管が放射伝熱面として配設されている。対流伝熱室には、排ガス流路内に排ガスと接触して対流伝熱により蒸気を発生させ更に過熱する伝熱管（過熱器とも称する）が対流伝熱面として配設されている。対流伝熱面は水平方向に伝熱管が複数配設された伝熱管群が高さ方向に複数段配設されて構成されている。対流伝熱室には、排ガス流路内に水を加熱して加温水とする伝熱管を有するエコノマイザが配設されることがある。また、ボイラの下流側にボイラに供給する水を加熱するために排ガス流路内に水を加熱して加温水とする伝熱管を有する別置エコノマイザが連設されることもある。
【０００４】
ごみ焼却において発生する排ガス中には、塩素・硫黄・重金属類等を含む小粒径のダストが含まれるが、これらがボイラの放射伝熱面、対流伝熱面に付着すると、その付着ダストが断熱材の役割をするので伝熱効率が低下する。それにより、熱回収効率も低下する。その結果、蒸気発生量が低下し、タービン発電機の発電量が減少する。その他にも、伝熱管同士の間隙が付着ダストにより閉塞し、排ガスの流通に支障が生じることもある。
【０００５】
このため、付着したダストを定期的に除去する設備が必要となる。対流伝熱面に付着するダストを除去する技術として、石炭ボイラや多くのボイラでの実績のある装置として蒸気式スートブロワ（特許文献１参照）が挙げられる。蒸気式スートブロワは複数のノズルから水蒸気を伝熱管に向けて噴射し、伝熱管表面に付着したダストを剥離し除去するもので、定期的なタイミングで水蒸気を噴射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８３０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
廃棄物焼却炉から排出される排ガスには廃棄物に含まれる成分と排ガス中の塩化水素との反応により生成した塩化物が含まれている。廃棄物焼却炉に連設されているボイラの対流伝熱室の過熱器伝熱管表面には、焼却炉より飛散、揮散した塩化物等が付着する。飛散、揮散する塩化物の融点は組成により異なるが、代表的な塩化物である塩化カリウムと塩化ナトリウムの１：１混合塩の融点は６５７℃であり、この二つの混合塩の融点は６５７℃が最も低い融点となる。
【０００８】
一般的な廃棄物焼却炉において、焼却炉出口の排ガス温度は９００℃以上であるため、これらの塩化物は排ガス中に液体あるいは気体の状態で含まれ、ボイラに流入する。排ガスはボイラの放射室内に設けられた水冷壁で構成される放射伝熱面で熱回収されて温度が低下し、下流側の過熱器伝熱管群が設置されている対流伝熱室の入口で排ガス温度が約６００〜６５０℃となる。この対流伝熱室の入口の排ガス温度雰囲気は、塩化カリウム・塩化ナトリウム混合塩（塩化物という）の融点以下であるため、混合塩は固体状態となっている。そのため、過熱器伝熱管表面に付着する塩化物は融解固着せず、他の飛灰などのダストと同様に付着しているだけであるため、通常ダスト除去のために用いられている蒸気式スートブロワにて、過熱器伝熱管表面の付着ダストは容易に除去することが可能である。
【０００９】
廃棄物焼却炉を連続運転すると、ボイラ放射伝熱面である水冷壁上にもダストが付着し、堆積する。この付着ダストは堆積厚さが増すにつれて断熱材として作用し、水冷壁の熱回収能力が低下し、排ガス温度を低下させる能力が低下する。そのため、下流側の過熱器伝熱管群が設置されている対流伝熱室の入口に流入する排ガス温度が上昇し、６５０℃以上になることがある。
【００１０】
塩化物の融点は６５７℃以上であるため、過熱器伝熱管表面に付着した塩化物は、その融点より高い排ガスと接触することで、その一部が融解して伝熱管表面に固着する。融解、固着した塩化物は、蒸気式スートブロワによっても除去できなくなる場合がある。これらの伝熱管表面に融解、固着した塩化物に他の飛散ダストが付着し、時間経過に伴って伝熱管表面に形成された付着ダスト層の厚さが増加すると伝熱管の間隙が狭くなりボイラが閉塞することとなる危険性が増加する。また、過熱器伝熱管表面の付着ダスト層厚さが増加すると、過熱器伝熱管の熱回収能力が低下する。
【００１１】
さらに、排ガスに含まれる塩化物が過熱器伝熱管表面に付着して、その一部が融解すると、過熱器伝熱管表面において塩化物中の塩素の作用により伝熱管の腐食、減肉が生じる。伝熱管の腐食、減肉が進行し、法令で定められている減肉量を超過すると過熱器伝熱管を交換する必要がある。この過熱器伝熱管の交換には多大なコストがかかるため、その対策として過熱器伝熱管表面にインコネルやハステロイなどの耐食金属材料を溶射あるいは肉盛して耐食性被覆を行うことで減肉速度を軽減させている。しかし、この耐食金属材料の溶射、肉盛にも多大な費用が必要であり、廃棄物発電施設の設備コストを増大させる問題となっている。
【００１２】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたもので、廃棄物焼却炉に連設されるボイラ内の対流伝熱室の過熱器伝熱管に融解、固着する塩化物により生じる伝熱管の腐食防止、また、付着ダスト層の形成によって生じるボイラの閉塞抑制を、効率よくかつ低い設備費、運転費で行うことができるボイラの腐食防止装置及び腐食防止方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
実際の廃棄物焼却施設にて過熱器伝熱管表面の付着ダストを採取し分析して明らかにした付着ダストの組成、化合物形態と対流伝熱室入口排ガス温度を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
廃棄物焼却施設Ａ、Ｂのように対流伝熱室入口排ガス温度が６５０℃より高い場合は、過熱器伝熱管表面の付着ダストの組成はＣｌが高く、Ｓが低く、主要化合物の化学形態は塩化物のＫＣｌ、ＮａＣｌであった。
【００１６】
一方、廃棄物焼却施設Ｃでは、第２放射室に圧力波発生装置を設置して放射伝熱面への付着ダストを剥離除去してダスト付着による熱回収効率の低下を防ぎ、第２放射室での排ガスからの熱回収を着実に行い、対流伝熱室入口排ガス温度を６５０℃以下に維持した。この場合には、過熱器伝熱管表面の付着ダストの組成はＣｌが低くてＳが高く、主要化合物の形態はＫ、Ｎａの硫酸化物であった。また、廃棄物焼却施設Ｄでは、圧力波発生装置を具備しないが、比較的排ガス温度が低く対流伝熱室入口温度が６５０℃以下であるが、この場合には廃棄物焼却施設Ｃと同様の結果であった。
【００１７】
これら４箇所の廃棄物焼却施設から採取した付着ダストを用いて過熱器伝熱管と同様の材料の腐食試験を行ったところ、表１に示すように塩化物を含むダストでは腐食性が高く、硫酸化物含むダストでは腐食性が低いという結果であった。
【００１８】
廃棄物焼却施設Ｃでは、第２放射室に圧力波発生装置を設置して放射伝熱面への付着ダストを剥離除去したが、圧力波発生装置の代わりにボイラ頂部から水噴射ノズルを挿入して第２放射室内の水冷壁上に液体の水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置を用いた場合でも同じ結果が得られた。
【００１９】
第２放射室に圧力波発生装置あるいは水噴射装置を設置して放射伝熱面の付着ダストを剥離除去してダスト付着による熱回収効率の低下を防ぎ、第２放射室での排ガスからの熱回収を着実に行い、対流伝熱室入口排ガス温度を６５０℃以下に維持することにより、このような結果が得られる理由について、発明者らが検討した内容を以下に説明する。
【００２０】
廃棄物焼却施設のボイラ内を流通する排ガスには、硫黄酸化物ＳＯｘが含まれる。このＳＯｘは他に含まれるＯ2、Ｈ2Ｏなどと共にボイラ内の過熱器伝熱管表面上に付着している塩化物Ｋ(Ｎａ)Ｃｌと反応し、硫酸化物Ｋ(Ｎａ)2ＳＯ4を生成する。
２Ｋ(Ｎａ)Ｃｌ＋ＳＯ2＋１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ → Ｋ(Ｎａ)2ＳＯ4＋２ＨＣｌ …（１）
【００２１】
廃棄物焼却施設のボイラの過熱器伝熱管表面においては、この塩化物から硫酸化物が生成する反応は６５０℃以下の温度雰囲気で容易に進行する。６５０℃より高い温度では融解した塩化物が付着ダスト層表面を被覆してしまい、ダスト層表面で硫酸化物が生成してもダスト層内部まで排ガス中のＳＯｘなどが到達することが難しく、上記（１）式の反応が進行しにくい。
【００２２】
また、対流伝熱室入口排ガス温度が６５０℃より高い温度では塩化物が融解、固着することにより、対流伝熱室で蒸気式スートブロワを運転しても過熱器伝熱管表面の付着ダスト、特に伝熱管同士の間隙の過熱器伝熱管表面の付着ダストを完全に除去することが困難になる。すると過熱器伝熱管表面に残存するダスト層厚さが増大し、ますますダスト層内の塩化物と排ガスに含まれるＳＯｘなどとの反応が阻害され、硫酸化物への反応が進行しなくなる。
【００２３】
これに対して、対流伝熱室入口での排ガス温度が６５０℃以下の場合は、伝熱管表面の付着ダスト中の塩化物がＳＯｘ等と反応して硫酸化物が生成する反応が進行するため、伝熱管表面に塩化物が融解、固着することがなく、蒸気式スートブロワによる過熱器伝熱管表面の付着ダスト除去を良好に行うことができる。そのため、過熱器伝熱管表面のダスト層厚さが増加することを抑制し、かつ塩化物の融解によるダスト層表面の被覆もないので排ガス中のＳＯｘがダスト層内への侵入が容易となり、硫酸化物への反応が進行する。そして、過熱器伝熱管表面に塩化物が融解、固着することを防止できるため、塩化物による伝熱管の腐食、減肉を抑制することができる。
【００２４】
対流伝熱室入口での排ガス温度を６５０℃以下に維持することにより、対流伝熱室の過熱器伝熱管表面に塩化物が融解、固着することを防止でき、塩化物による伝熱管の腐食、減肉を抑制することができることが明らかになった。また、蒸気式スートブロワによる過熱器伝熱管表面の付着ダスト除去を良好に行うことができる。
【００２５】
対流伝熱室入口での排ガス温度を６５０℃以下に維持するために、第２放射室に圧力波発生装置あるいは水噴射装置を設置して放射伝熱面の付着ダストを剥離除去してダスト付着による熱回収効率の低下を防ぎ、第２放射室での排ガスからの熱回収を着実に行うことが好ましい。これにより対流伝熱室入口排ガス温度を６５０℃以下に維持することを着実に行うことができる。
【００２６】
対流伝熱室入口での排ガス温度を６５０℃以下に維持することとしたが、対流伝熱室入口での排ガス温度の好ましい上限値を、廃棄物から生成する塩化物の融点とすることとしてもよい。廃棄物の組成により生成する塩化物の組成は影響され、融点も影響を受けるが、予め生成する塩化物の組成を調べておくことにより融点を把握することができる。
【００２７】
対流伝熱室に上流側からスクリーン管、過熱器が配設されている場合には、排ガスはスクリーン管により冷却され最上流側過熱器入口での排ガス温度は対流伝熱室入口での温度に比べて５０℃程度低下する。そこで、対流伝熱室入口での排ガス温度を６５０℃以下に維持することに代えて、対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度を６００℃以下に維持することとしてもよい。対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度を６００℃以下に維持することにより、対流伝熱室の過熱器伝熱管表面に塩化物が融解、固着することを防止でき、塩化物による伝熱管の腐食、減肉を抑制することができる。また、蒸気式スートブロワによる過熱器伝熱管表面の付着ダスト除去を良好に行うことができる。
【００２８】
対流伝熱室入口での排ガス温度を過熱器伝熱管表面に付着した塩化物に代表される腐食性ダストをＳＯｘ等と反応せしめ低腐食性ダストに変換せしめることができる反応を行わせることができる温度雰囲気とすることにより、過熱器伝熱管の腐食、減肉を防止することができる。
【００２９】
また、対流伝熱室において蒸気式スートブロワによる過熱器伝熱管表面の付着ダスト除去を行うことの代わりに、対流伝熱室にも圧力波発生装置を設置して１〜３時間毎にダスト除去運転することがより好ましい。１２〜２４時間毎に運転する蒸気式スートブロワと比較して、１〜３時間毎運転の圧力波発生装置では過熱器伝熱管表面のダスト層厚さをより薄くできる。すると排ガス中のＳＯｘなどがダスト層内へ侵入し易くなって硫酸化物への反応が進行し易くなる。また硫酸化物に変換すべき塩化物の付着量も低減できるので、より効果が大きくなる。
【００３０】
本発明は、上記の検討結果に基いてなされたもので、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記第２放射室に配設すると共に、前記対流伝熱室の入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、前記圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、該圧力波発生制御装置は、排ガス温度計による対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することにより、前記課題を解決したものである。
【００３１】
ここで、前記圧力波発生制御装置は、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記圧力波発生ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することができる。
【００３２】
本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置を設け、該圧力波発生装置の圧力波放出ノズルを、前記第２放射室に配設すると共に、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、前記圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置とを備え、該圧力波発生制御装置は、排ガス温度計による対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００３３】
ここで、前記圧力波発生制御装置は、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することができる。
【００３４】
本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置と、前記対流伝熱室の入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、前記水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置とを設け、該水噴射制御装置は、前記排ガス温度計による対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００３５】
ここで、前記水噴射制御装置は、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することができる。
【００３６】
本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止装置であって、前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置と、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口で排ガス温度を測定する排ガス温度計と、前記水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置とを設け、該水噴射制御装置は、前記排ガス温度計による対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００３７】
ここで、前記水噴射制御装置は、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することができる。
【００３８】
本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記第２放射室に配設された圧力波放出ノズルからボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、排ガス温度計により測定する対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法を提供するものである。
【００３９】
ここで、前記圧力波発生制御装置を用いて、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することができる。
【００４０】
本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室を備えるボイラで、前記対流伝熱室の伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させ、前記第２放射室に配設された圧力波放出ノズルからボイラ内へ圧力波を放出する圧力波発生装置の運転を制御する圧力波発生制御装置を用いて、排ガス温度計により測定する対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法を提供するものである。
【００４１】
ここで、前記圧力波発生制御装置を用いて、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置を制御することができる。
【００４２】
本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置を用いて、排ガス温度計により測定する対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、水を噴射するように制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法を提供するものである。
【００４３】
ここで、前記水噴射制御装置を用いて、前記対流伝熱室入口での排ガス温度測定値が６５０℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することができる。
【００４４】
本発明は、又、廃棄物焼却炉に連設され排ガスから熱回収するための、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部により区分された、上流側から、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面を備えた第１、第２放射室、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換により蒸気を発生して更に過熱する過熱器を有する対流伝熱室、及び、排ガスと伝熱管の対流伝熱面との熱交換によりボイラに供給する水を加熱するエコノマイザを備えるボイラで、前記対流伝熱室及びエコノマイザの伝熱管に付着したダストによる伝熱管の腐食を防止するボイラの腐食防止方法であって、前記第２放射室内の水冷壁に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置の運転を制御する水噴射制御装置を用いて、排ガス温度計により測定する対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が所定値以上であるとき、水を噴射するように制御することを特徴とするボイラの腐食防止方法を提供するものである。
【００４５】
ここで、前記水噴射制御装置を用いて、前記対流伝熱室の最上流側過熱器入口での排ガス温度測定値が６００℃以上であるとき、前記水噴射装置から水を噴射するように制御することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、ボイラ内の対流伝熱室の過熱器伝熱管に融解、固着する塩化物により生じる伝熱管の腐食を防止し、付着ダスト層の形成によって生じるボイラの閉塞を抑制することを、効率よく、かつ、高コストの耐食金属材料の溶射、肉盛を行なわず、低い設備費、運転費で行うことができ、経済的に有利でかつ安定した廃棄物焼却施設の操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す断面図
【図２】本発明の第２実施形態の構成を示す断面図
【図３】本発明の第３実施形態の構成を示す断面図
【図４】本発明の第４実施形態の構成を示す断面図
【図５】本発明の第５実施形態の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
【００４９】
まず、本発明が適用される、廃棄物焼却炉と連設されるボイラについて説明する。図１に示す如く、焼却炉１０に連設され、排ガスから熱回収するためのボイラ２０は、排ガスの流通路を屈曲せしめる２つの変向部２１、２２により区分され、排ガス流れ方向の上流側から、第１放射室２６、第２放射室２８、及び対流伝熱室３０を備えている。焼却炉１０から排ガスを受け入れる第１放射室２６の入口近傍はガス混合室２４となっている。焼却炉１０から導入される排ガスは、第１放射室２６の下方から上方へ、第２放射室２８の上方から下方へ、対流伝熱室３０の下方から上方へ流通される。
【００５０】
前記第１放射室２６及び第２放射室２８は、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる放射伝熱面をそれぞれ備えている。
【００５１】
前記対流伝熱室３０は、排ガス流れ方向の上流側から、スクリーン管３２、２次過熱器３４、３次過熱器３６、１次過熱器３８、及び第２エコノマイザ４２を備えている。２次過熱器３４、３次過熱器３６、１次過熱器３８は、それぞれ、水平方向に配列した複数の伝熱管を高さ方向に多段に設けた伝熱管群を備え、該伝熱管群が対流伝熱面を構成しており、排ガスとの熱交換により蒸気を発生して更に過熱するようにされている。スクリーン管３２には伝熱管が旗形に備えられ、対流伝熱室３０に導入される排ガスを冷却するようにされている。
【００５２】
本発明を実施するため、本発明の第１実施形態においては、対流伝熱室３０の伝熱管に融解、固着する塩化物によるボイラ２０の伝熱管の腐食、減肉を防止するボイラの腐食防止装置として、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ２０の第２放射室２８内へ圧力波を放出する圧力波発生装置６１を設け、該圧力波発生装置６１の圧力波放出ノズル（図示省略）を、前記第２放射室２８に配設している。
【００５３】
この圧力波放出ノズルは、少なくとも第２放射室２８の高さ方向中間位置に１つ配設されている。
【００５４】
本実施形態においては、より好ましい形態として対流伝熱室３０にも圧力波発生装置６２、６３の圧力波放出ノズル（図示省略）が設けられており、これらはそれぞれ、スクリーン管３２と２次過熱器３４との間、及び、３次過熱器３６と１次過熱器３８との間に設けることができる。また、これらの位置に設けられたマンホール（図示省略）に圧力波放出ノズルを取り付けることもできる。
【００５５】
第２放射室２８に配設された圧力波発生装置６１の圧力波放出ノズルから放出される圧力波を制御するため、対流伝熱室３０入口又は第２放射室２８出口での排ガス温度を測定する排ガス温度計７１と、圧力波発生装置６１の運転を制御する圧力波発生制御装置７０とを備え、該圧力波発生制御装置７０は、排ガス温度計７１による排ガス温度測定値が所定値、例えば６５０℃以上であるとき、圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように前記圧力波発生装置６１を制御する。
【００５６】
前記圧力波発生装置６１は、その混合ガスホルダに燃料ガス（例えばメタンガス）と酸化剤ガス（例えば酸素ガス）を高圧下で充填、混合し、前記圧力波発生制御装置７０から与えられる指示により混合ガスを点火プラグで着火し、爆発燃焼させて圧力波を発生させる。爆発燃焼時の混合ガスホルダ内の圧力は例えば最高５３．２ｂａｒに達する。これにより、ボイラ２０の第２放射室２８に配設された圧力波放出ノズルの先端から第２放射室２８内部に圧力波が放出される。これにより、第２放射室２８の放射伝熱面に振動及び風圧が与えられ、付着ダストが剥離され除去される。
【００５７】
本実施形態では、対流伝熱室３０にも圧力波発生装置６２、６３を配設しているので、対流伝熱室３０の対流伝熱面に付着したダストも除去される。
【００５８】
圧力波放出ノズルから放出される圧力波が、対流伝熱面に付着ダストを剥離させる程度の振動及び風圧を与える範囲は、圧力波放出ノズルから上方及び下方へそれぞれ３．５ｍ程度の範囲である。そのため、対流伝熱室３０における圧力波放出ノズルの高さ方向配設間隔を７ｍ以下とすることが好ましく、付着ダストを剥離させる作用が及ぶ範囲を、隣接する範囲との間に隙間が生じることなく設けることができる。さらに、圧力波放出ノズルの高さ方向配設間隔を３ｍ以上とすることが好ましく、隣接する圧力波放出ノズルから放出する圧力波同士が干渉して圧力波の作用効果が低下することなく、付着ダストを確実に剥離させることができる。このように、対流伝熱室３０の伝熱管群に十分な振動と風圧を与えるためには、圧力波放出ノズルの高さ方向配設間隔を３ｍ以上７ｍ以下とすることが好ましい。
【００５９】
なお、図２に示す第２実施形態のように、排ガス温度計７２を対流伝熱室３０の最上流側（図では一番下）の過熱器３４の入口に設け、圧力波発生制御装置７０は、該排ガス温度計７２により検出される対流伝熱室３０の最上流側過熱器３４の入口での排ガス温度測定値が、第１実施形態の所定値よりも例えば５０℃低い所定値、例えば６００℃以上であるとき、圧力波発生装置６１〜６３の圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように制御することもできる。
【００６０】
次に、図３に示す如く、ボイラ２０の下流側に別置エコノマイザ５０が付設される場合に適用した本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、ボイラ２０の下流側に別置エコノマイザ５０が接続され、該別置エコノマイザ５０内には第１エコノマイザ５１が配設されている。別置エコノマイザ５０の第１エコノマイザ５１と対流伝熱室３０の第２エコノマイザ４２には伝熱管が配設され、排ガスとの熱交換により水が加熱され加温水が生成され、ボイラ２０に供給される。
【００６１】
本実施形態においては、図３に示す如く、燃料ガスと酸化剤ガスを高圧下で混合し燃焼して圧力波を発生させボイラ２０内と第１エコノマイザ５１内へ圧力波を放出する圧力波発生装置６１〜６４を設け、該圧力波発生装置６１〜６４の圧力波放出ノズルを、前記第２放射室２８、対流伝熱室３０及び別置エコノマイザ５０に配設する。
【００６２】
そして、対流伝熱室３０入口又は第２放射室２８出口での排ガス温度を測定する排ガス温度計７１と、圧力波発生装置６１の運転を制御する圧力波発生制御装置７０とを備え、圧力波発生制御装置７０は、排ガス温度計７１による排ガス温度測定値が所定値、例えば６５０℃以上であるとき、圧力波発生装置６１の圧力波放出ノズルから圧力波を放出するように制御する。
【００６３】
なお、第３実施形態では、圧力波発生制御装置７０により制御される圧力波発生装置を第２放射室２８に１個配設し、別途、圧力波発生装置を対流伝熱室３０に２個、別置エコノマイザ５０に少なくとも１個配設していたが、圧力波発生装置の配設位置及び個数はこれに限定されず、別置エコノマイザ５０の圧力波発生装置を省略したり、対流伝熱室３０に圧力波発生装置を１個配設することもできる。
【００６４】
又、前記第１〜第３実施形態においては、いずれも、第２放射室２８に圧力波放出ノズルを設置して放射伝熱面への付着ダストを剥離除去していたが、例えば図４に示す第４実施形態（第１実施形態に対応）や図５に示す第５実施形態（第２実施形態に対応）のように、圧力波放出ノズルの代わりにボイラ２０頂部から水噴射ノズル８１を挿入して第２放射室２８内の水冷壁上に水を噴射して付着ダストを除去する水噴射装置８０を用いてもよい。
【００６５】
前記水噴射ノズル８１から噴射される水は、排ガス温度計７１（第４実施形態）又は７２（第５実施形態）で測定される排気ガス温度が所定値、例えば６５０℃（第４実施形態）又は６００℃（第５実施形態）以上であるときに噴射されるように、水噴射制御装置８２により制御される。
【００６６】
第４、第５実施形態では、第１〜第３実施形態と同様の圧力波発生装置６２、６３も設けているので、対流伝熱室３０の付着ダストも除去できる。なお、これらを省略して、第２放射室２８への水噴射のみとしてもよい。
【００６７】
又、第１、第３、第４実施形態では排ガス温度計７１のみを設け、第２、第５実施形態では排ガス温度計７２のみを設けていたが、排ガス温度計７１、７２を共に設けて動作を確実にすることもできる。
【００６８】
前記説明では、本発明を都市ごみ焼却炉に連設されたボイラに適用していたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。
【符号の説明】
【００６９】
１０…焼却炉
２０…ボイラ
２１、２２…変向部
２６…第１放射室
２８…第２放射室
３０…対流伝熱室
３２…スクリーン管
３４…２次過熱器
３６…３次過熱器
３８…１次過熱器
４２…第２エコノマイザ
５０…別置エコノマイザ
５１…第１エコノマイザ
６１、６２、６３、６４…圧力波発生装置
７０…圧力波発生制御装置
７１、７２…排ガス温度計
８０…水噴射装置
８１…水噴射ノズル
８２…水噴射制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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