(57)【要約】【課題】炉内脱硫を行なう火炉併設ボイラ設備にて、ボイラ伝熱面への灰付着を確実に防止できる火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法及び火炉併設ボイラ設備を提供する。【解決手段】火炉１にて燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を吹き込み炉内脱硫を行なった後、燃焼排ガスをボイラ３に導入し、燃焼排ガスと熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換する火炉併設ボイラ設備において、燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算するとともに、燃料の成分から予め推定された燃焼排ガス中の水分濃度に対応する管理限界値（温度）を設定し、ボイラ伝熱面の低温端温度を温度検知手段２１にて監視し、該監視温度が前記管理限界値（温度）以上になるように、制御装置５にて熱媒の温度若しくは流量調整による熱エネルギー制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉にて燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を吹き込み炉内脱硫を行なった後、該火炉で発生した燃焼排ガスをボイラに導入し、該燃焼排ガスと、空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換する火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法において、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算するとともに、前記燃料の成分から予め推定された前記燃焼排ガス中の水分濃度に対応する管理限界値（温度）を設定し、
前記ボイラ伝熱面の低温端温度を温度検知手段にて監視し、該監視温度が前記管理限界値（温度）以上になるように、前記熱媒の温度若しくは流量調整による熱エネルギー制御を行うことを特徴とする火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法。
【請求項２】
火炉にて燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を吹き込み炉内脱硫を行なった後、該火炉で発生した燃焼排ガスをボイラに導入し、該燃焼排ガスと空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換する火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法において、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算しておき、
前記燃焼排ガスの水分濃度を計測し、該計測した水分濃度に対応する前記管理温度を求め、前記ボイラ伝熱面の低温端温度が該管理温度以上となるように前記熱媒の温度制御を行うことを特徴とする火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法。
【請求項３】
前記潮解性物質が、ＣａＣｌ２であることを特徴とする請求項１若しくは２記載の火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法。
【請求項４】
燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を投入して炉内脱硫を行なう火炉と、該火炉にて発生した燃焼排ガスが導入され、前記燃焼排ガスと、空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換するボイラと、を備えた火炉併設ボイラ設備において、
前記ボイラ伝熱面の低温端温度を監視する温度検知手段と、
前記燃料の成分から前記燃焼排ガス中の水分濃度を推定する水分濃度推定手段と、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算し記憶するとともに、前記水分濃度推定手段にて推定された前記燃焼排ガス中の水分濃度に対応する管理限界値（温度）が設定され、
前記温度検知手段による監視温度が前記管理限界値（温度）以上になるように、前記熱媒の温度若しくは流量調整による熱エネルギー制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする火炉併設ボイラ設備。
【請求項５】
燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を投入して炉内脱硫を行なう火炉と、該火炉にて発生した燃焼排ガスが導入され、前記燃焼排ガスと、空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換するボイラと、を備えた火炉併設ボイラ設備において、
前記燃焼排ガス中の水分濃度を計測する水分濃度計測手段と、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算し記憶するとともに、前記水分濃度計測手段にて計測された水分濃度に対応する前記管理温度を求め、前記ボイラ伝熱面の低温端温度が該管理温度以上となるように前記熱媒の温度制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする火炉併設ボイラ設備。
【請求項６】
前記潮解性物質が、ＣａＣｌ２であることを特徴とする請求項４若しくは５記載の火炉併設ボイラ設備。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れかに記載の火炉併設ボイラ設備が、廃棄物を燃料とした流動床ボイラ設備であり、前記熱媒として空気を用い、前記ボイラにて加熱された空気を流動床炉に燃焼用空気として導入することを特徴とする火炉併設ボイラ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内脱硫を行なう火炉併設ボイラ設備にて、火炉から排出される燃焼排ガス中の灰が、ボイラの排ガス通路を通過する際にボイラ伝熱面に付着、堆積することを防止可能な火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法及び火炉併設ボイラ設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に火炉併設ボイラ設備では、廃棄物、バイオマス、化石燃料等の燃料を火炉で燃焼させ、火炉で発生した高温の燃焼排ガスからボイラにて熱回収を行なうようにしている。図１５に火炉併設ボイラ設備の一例を示す。火炉５１内に投入された燃料は炉内で燃焼し、高温の燃焼排ガスを発生する。燃焼排ガスは、火炉５１に併設されたボイラ５２に送られる。ボイラ５２には、空気予熱器、或いは再熱器、二次過熱器、一次過熱器、節炭器などからなる熱交換器５３が設けられており、ボイラ５２内の排ガス通路５４を通る高温の燃焼排ガスと、空気又はボイラ水等の熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換することにより燃焼排ガス中の熱を回収する構成となっている。ボイラにて冷却された燃焼排ガスは、必要に応じて後段の排ガス処理設備（図示略）に送られる。
【０００３】
火炉で燃焼させる燃料に硫黄（Ｓ）分が含有される場合、火炉から排出される燃焼排ガス中には硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれる。これを除去するために、アルカリ土類系の脱硫剤を火炉内に吹き込む炉内脱硫法がある。これは、設備の改造が簡単であり、水を使用しないなど簡便な方法として広く用いられている。脱硫剤として最も多く用いられているのは、Ｃａ系の固体脱硫剤である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、ドロマイト（ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３）などである。
【０００４】
上記したような火炉併設ボイラ設備において、ボイラ伝熱面に灰が付着しやすいことが問題となっている。ボイラ伝熱面に灰が付着すると熱回収効率が低下し、また火炉併設ボイラ設備の運転に影響を及ぼすため停止してメンテナンスを行なわなければならず、長期連続運転ができないことによるコスト上昇が問題となる。
ボイラは、一般的に熱媒が通流する複数のボイラ管が配設された構造を有し、そのボイラ管で形成される金属面（ボイラ伝熱面）にて燃焼排ガスと熱媒との熱交換が行なわれるが、このボイラ伝熱面への灰付着要因は、主に、水露点、塩酸露点、酸露点と考えられていた。即ち、上記露点以下まで燃焼排ガスが冷却されることで、結露によりボイラ伝熱面に液相が生じ、灰が付着すると考えられていた。
【０００５】
そこで、従来は水分濃度、ガス中ＨＣｌ濃度、ガス中ＳＯ３濃度等から水露点、塩酸露点、酸露点等を計算し、その各露点以上にボイラ伝熱面の低温端温度を維持することにより灰付着を抑制していた。
このうち酸露点は最も温度が高いため、燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２ＳＯ４はボイラ伝熱面が酸露点以下になる低温部にＨ２ＳＯ４として凝縮付着し、灰付着の原因となる。そこで特許文献１（特許第３７９０３５８号公報）では、燃焼排ガス中にＳＯ３低減剤として水素ガスを添加し、燃焼排ガス中に含まれるＨ２ＳＯ４及びＳＯ３を還元し低減することにより、酸露点による灰付着を防止する方法を提案している。
【０００６】
また、火炉併設ボイラ設備には、ボイラ伝熱面に付着した灰を吹き飛ばすスートブロワが設置されることがあるが、このスートブロワの蒸気量、設置数を増やすことにより、ボイラ伝熱面に付着した灰が堆積することを防止する方法もある。
【特許文献１】特許第３７９０３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来灰付着の原因と考えられていた水露点、塩酸露点、酸露点に基づく燃焼排ガスの温度制御を行っても、十分に灰付着を防止することはできなかった。以下にその理由を説明する。
水露点は、ボイラ伝熱面の低温部が、燃焼排ガス中の水分濃度から算出された水露点以下になると、低温部で結露し、ボイラ伝熱面に液相を生じさせることにより灰付着の要因となる。塩酸露点は、ボイラ伝熱面の低温部が、燃焼排ガス中の水分濃度、ＨＣｌ濃度等から算出された塩酸露点以下になると、低温部で結露し、ボイラ伝熱面に液相を生じさせることにより灰付着の要因となる。酸露点は、ボイラ伝熱面の低温部が、燃焼排ガス中の水分濃度、ＳＯ３濃度等から算出された酸露点以下になると、低温部で結露し、ボイラ伝熱面に液相を生じさせることにより灰付着の要因となる。
【０００８】
ここで図９に、廃棄物を燃料とし、空気予熱器を備えた流動床式ボイラにて、ボイラ伝熱面の低温端温度、空気予熱器の出口空気温度を測定した結果を示す。運転中、ボイラ伝熱面に灰が付着した時期は、矢印の範囲である。さらに、水露点、塩酸露点、酸露点を算出し、グラフ中に示してある。
同図に示されるように、ボイラ伝熱面の低温端温度は常に水露点以上であり、水露点により結露が生じて灰付着を起こしたとは考えられない。
また、塩酸露点についても同様で、ボイラ伝熱面の低温端温度は常に塩酸露点以上であり、塩酸露点により結露が生じて灰付着を起こしたとは考えられない。
【０００９】
酸露点については、ボイラ伝熱面の低温端温度は酸露点以下であり、結露して灰付着を生じる可能性がある。しかし、図１１に示すように、灰付着がみられない健全な空気予熱器においても低温端温度は酸露点以下となっており、酸露点と灰付着の有無の関係性を説明することはできない。また、酸露点による灰付着の場合、硫酸の影響により灰のｐＨは低下するはずだが、実際に付着灰のｐＨを測定すると、図１２、１３の付着灰の分析結果に示すように付着灰のｐＨは高かった。尚、図１２は付着灰の成分分析結果で、図１３は水溶性成分の分析結果である。さらにボイラ伝熱面の硫酸腐食も見られなかった。従って、硫酸露点が灰付着要因とは考え難い。
【００１０】
このように、ボイラ伝熱面への灰付着の要因は、従来考えられていた水露点、塩酸露点、酸露点による結露の影響は少なく、これらに基づいた温度制御のみでは灰付着を防止することは出来なかった。
また、スートブロワをの蒸気量、設置数を増やす方法では、煙道内の水分濃度が上昇するため水が結露しやすくなり、スートブロワを設置していない部位に灰が付着し易くなることが考えられる。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、炉内脱硫を行なう火炉併設ボイラ設備にて、ボイラ伝熱面への灰付着を確実に防止できる火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法及び火炉併設ボイラ設備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】
【００１１】
上記したように、火炉併設ボイラ設備にて、ボイラ伝熱面への灰付着の要因として、水露点、塩酸露点、酸露点の影響は少ないと考えられる。そこで本発明者らは、灰付着の要因として燃焼排ガス中に含まれる潮解性物質の影響に着眼した。図１４に示されるように、燃焼排ガス中に含まれる灰４２がボイラ管４１の伝熱面に付着し、空気４３により冷却されることによって灰４２中の潮解性物質が潮解開始温度以下で潮解し、灰を付着させるバインダ成分４４となる。このバインダ成分４４により燃焼排ガス中の灰が付着していきボイラ伝熱面に固着してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は上記した課題を解決するために、
火炉にて燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を吹き込み炉内脱硫を行なった後、該火炉で発生した燃焼排ガスをボイラに導入し、該燃焼排ガスと、空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換する火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法において、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算するとともに、前記燃料の成分から予め推定された前記燃焼排ガス中の水分濃度に対応する管理限界値（温度）を設定し、
前記ボイラ伝熱面の低温端温度を温度検知手段にて監視し、該監視温度が前記管理限界値（温度）以上になるように、前記熱媒の温度若しくは流量調整による熱エネルギー制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ボイラ伝熱面の低温端温度が、灰付着の要因となる潮解性物質の潮解開始温度より高くなるように熱媒の熱エネルギー制御を行っているため、潮解性物質がボイラ伝熱面にて潮解することを防止し、灰がボイラ伝熱面に付着、堆積することを確実に防止できる。
また、潮解性物質の潮解開始温度は水分濃度によって異なるため、予め潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関を求めておき、水分濃度に基づいて熱エネルギー制御を行うようにしているため、燃料の種類、成分に関わらず適切な熱エネルギー制御を行うことができ、灰付着を確実に防止することが可能となる。
さらに火炉投入前の燃料の成分から、演算により前記燃焼排ガス中の水分濃度を推定しているため、追従性が高く安定した熱エネルギー制御を行うことが可能となる。
尚、前記脱硫剤の吹き込む位置は、火炉内及び火炉からボイラへの煙道を含むものである。
【００１４】
また、火炉にて燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を吹き込み炉内脱硫を行なった後、該火炉で発生した燃焼排ガスをボイラに導入し、該燃焼排ガスと空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換する火炉併設ボイラ設備の灰付着防止方法において、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算しておき、
前記燃焼排ガスの水分濃度を計測し、該計測した水分濃度に対応する前記管理温度を求め、前記ボイラ伝熱面の低温端温度が該管理温度以上となるように前記熱媒の温度制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、上記と同様に潮解性物質がボイラ伝熱面にて潮解し、燃焼排ガス中の灰がボイラ伝熱面付着、堆積することを確実に防止することができ、また水分濃度に基づいて温度制御を行うことにより、燃料の種類、成分に関わらず適切な熱エネルギー制御を行うことが可能となる。
さらに、燃焼排ガスの水分濃度を直接計測して求めるようにしたため、廃棄物やバイオマス等のように短い時間で水分濃度が変動することがあっても精度良く水分濃度を取得することができ、管理温度を正確に設定することが可能である。
【００１６】
さらに、前記潮解性物質が、ＣａＣｌ２であることを特徴とする。
これは、ボイラ伝熱面の水分濃度範囲、温度範囲において、最も潮解する可能性が高い物質であるＣａＣｌ２の潮解開始温度に基づいて温度制御を行うことにより、ボイラ伝熱面への灰付着を確実に防止することが可能となる。また、炉内脱硫にはＣａ系脱硫剤が用いられることが多く、この場合燃焼排ガス中にはＣａＣｌ２が多く含まれる。従ってＣａＣｌ２に基づいて温度制御を行うことが、灰付着防止に対してより効果的である。
【００１７】
また、燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を投入して炉内脱硫を行なう火炉と、該火炉にて発生した燃焼排ガスが導入され、前記燃焼排ガスと、空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換するボイラと、を備えた火炉併設ボイラ設備において、
前記ボイラ伝熱面の低温端温度を監視する温度検知手段と、
前記燃料の成分から前記燃焼排ガス中の水分濃度を推定する水分濃度推定手段と、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算し記憶するとともに、前記水分濃度推定手段にて推定された前記燃焼排ガス中の水分濃度に対応する管理限界値（温度）が設定され、
前記温度検知手段による監視温度が前記管理限界値（温度）以上になるように、前記熱媒の温度若しくは流量調整による熱エネルギー制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、燃料を燃焼させるとともに脱硫剤を投入して炉内脱硫を行なう火炉と、該火炉にて発生した燃焼排ガスが導入され、前記燃焼排ガスと、空気、蒸気若しくはボイラー水からなる熱媒とをボイラ伝熱面を介して熱交換するボイラと、を備えた火炉併設ボイラ設備において、
前記燃焼排ガス中の水分濃度を計測する水分濃度計測手段と、
前記燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算し記憶するとともに、前記水分濃度計測手段にて計測された水分濃度に対応する前記管理温度を求め、前記ボイラ伝熱面の低温端温度が該管理温度以上となるように前記熱媒の温度制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記潮解性物質が、ＣａＣｌ２であることを特徴とする。
さらにまた、上記した何れかに記載の火炉併設ボイラ設備は、廃棄物を燃料とした流動床ボイラ設備であり、前記熱媒として空気を用い、前記ボイラにて加熱された空気を流動床炉に燃焼用空気として導入する構成であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
以上記載のごとく本発明によれば、本発明によれば、潮解性物質がボイラ伝熱面にて潮解し、燃焼排ガス中の灰がボイラ伝熱面付着、堆積することを確実に防止することができ、また水分濃度に基づいて熱エネルギー制御を行うことにより、燃料の種類、成分に関わらず適切な熱エネルギー制御を行うことが可能となる。
また、火炉投入前の燃料の成分から、演算により前記燃焼排ガス中の水分濃度を推定することにより、追従性が高く安定した熱エネルギー制御を行うことが可能となる。
さらに、燃焼排ガスの水分濃度を直接計測して求めることにより、廃棄物やバイオマス等のように短い時間で水分濃度が変動することがあっても精度良く水分濃度を取得することができ、管理温度を正確に設定することが可能である。
さらにまた、ボイラ伝熱面の水分濃度範囲、温度範囲において、最も潮解する可能性が高い物質であるＣａＣｌ２の潮解開始温度に基づいて熱エネルギー制御を行うことにより、ボイラ伝熱面への灰付着を確実に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２２】
図１に、本発明の第１実施形態に係る火炉併設ボイラ設備の全体構成を示す。同図に示されるように、火炉併設ボイラ設備は、燃料を燃焼させる火炉１と、該火炉１と排ガス通路２を介して接続されるボイラ３と、該ボイラ３に空気を供給する空気通路４と、該空気通路４上に設置された温度調整装置５とを備える。
前記火炉１は、燃料の投入手段と脱硫剤投入手段とを備えるとともに、必要に応じて燃焼用空気供給手段、助燃バーナ等を備える。尚、脱硫剤投入手段は、ボイラ３より上流側であれば何れに設けてもよく、その設置箇所は火炉１内、排ガス通路２を含む。脱硫剤として好適に用いられるのは、Ｃａ系の固体脱硫剤である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、ドロマイト（ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３）等である。火炉１の構造は特に限定されないが、流動床炉（循環流動床炉、気泡流動床炉を含む）、ストーカ炉、ロータリーキルン炉等が挙げられる。また、火炉１に投入される燃料は、廃棄物、バイオマス燃料、石炭に代表される化石燃料等が挙げられる。本実施形態では、特に廃棄物を燃料とした流動床ボイラが好適である。
【００２３】
前記ボイラ３は、火炉１からの燃焼排ガスがボイラ３上部から導入され、下方に向けて通流する排ガス通路３１を有している。該排ガス通路３１の外周には、複数のボイラ管が延設されており、空気予熱器３２を形成している。尚、本実施形態では、熱媒として空気を用い、ボイラで加熱した空気を火炉１内に燃焼用空気として用いる構成につき示しているが、熱媒としてボイラ水を用い、蒸気を生成して発電等を行なう設備としてもよい。この場合、ボイラ３には、再熱器、二次過熱器、一次過熱器、節炭器などからなる熱交換器が設けられる。ボイラにて冷却された燃焼排ガスは、必要に応じて後段の排ガス処理設備（図示略）に送られる。
また、空気予熱器３２の低温端部位３５に、該低温端部位のボイラ伝熱面温度を測定して監視する温度検知手段２１が設置されている。該温度検知手段２１には、熱電対が好適に用いられる。低温端部位３５は、ボイラに配設された熱交換器のうち、最も温度が低い伝熱面を有する部位をいう。
前記温度調整装置５は、ボイラに供給する空気を加熱する装置である。
【００２４】
さらに本実施形態では、火炉１に投入する燃料の成分を分析し、この分析結果に基づいて、燃料を燃焼させた時に発生する燃焼排ガス中の水分濃度を演算により推定する水分濃度推定手段７と、該水分濃度推定手段７にて推定した水分濃度に基づいて、温度調整装置５を制御する制御装置６とを備えている。水分濃度推定手段７は、制御装置６内に組み込まれた構成としてもよい。また制御装置６は、温度調整装置５内に装備された構成としてもよい。
【００２５】
前記制御装置６には、燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算した求めた結果が記憶されている。これは、例えば図３に示されるテーブルで表される。図３は潮解性物質の潮解開始温度と管理濃度の水分濃度に対する相関関係を示す。潮解性物質にはＣａＣｌ２を用いている。
そして、該制御装置６では、水分濃度推定手段７にて推定された燃焼排ガス中の水分濃度に対応する管理限界値（温度）が設定され、温度検知手段２１による監視温度が前記管理限界値（温度）以上になるように、前記熱媒の温度若しくは流量調整による熱エネルギー制御を行う。エネルギー制御は、温度調整装置５により空気の加熱制御によって行なう方法、若しくは空気通路４上にバルブを設けて（図示略）、ボイラへの空気流量を調整する方法により行なわれる。
【００２６】
潮解性物質の潮解開始温度は水分濃度によって変化するため、上記したように、潮解開始温度より高い管理温度を、水分濃度のパラメータに対応して設定している。管理温度は、潮解開始温度の平均値から一定幅をもたせて設定されており、潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定される。これは確実に潮解を防ぐための安全領域である。
制御装置６では、図３に示される相関関係から、水分濃度推定手段７にて推定した水分濃度に対応する管理温度を求め、ボイラ伝熱面の低温端温度が該管理温度以上となるように、温度調整装置５を制御して、空気予熱器３２に供給する空気温度を調整する。ボイラ伝熱面の低温端温度を目標とする温度に制御するには、該低温端温度を温度検知手段２１により直接測定し、温度の計測結果を見ながら制御してもよいし、空気予熱器３２に供給する空気温度から比例的に低温端温度を推定して制御してもよい。
【００２７】
このように本実施形態１によれば、ボイラ伝熱面の低温端温度が、灰付着の要因となる潮解性物質の潮解開始温度より高くなるように熱媒の熱エネルギー制御を行っているため、潮解性物質がボイラ伝熱面にて潮解することを防止し、灰がボイラ伝熱面に付着、堆積することを確実に防止できる。
また、潮解性物質の潮解開始温度は水分濃度によって異なるため、予め潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関関係を求めておき、水分濃度に基づいて熱エネルギー制御を行うようにしているため、燃料の種類、成分に関わらず適切な熱エネルギー制御を行うことができ、灰付着を確実に防止することが可能となる。
さらに火炉投入前の燃料の成分から、演算により前記燃焼排ガス中の水分濃度を推定しているため、追従性が高く安定した熱エネルギー制御を行うことが可能となる。
さらにまた、熱エネルギー制御の基準となる潮解性物質をＣａＣｌ２とすることが好ましい。これは、ボイラ伝熱面の水分濃度範囲、温度範囲において、最も潮解する可能性が高い物質であるＣａＣｌ２の潮解開始温度に基づいて熱エネルギー制御を行うことにより、ボイラ伝熱面への灰付着を確実に防止することが可能となる。また、炉内脱硫にはＣａ系脱硫剤が用いられることが多く、この場合燃焼排ガス中にはＣａＣｌ２が多く含まれる。従ってＣａＣｌ２に基づいて熱エネルギー制御を行うことが、灰付着防止に対してより効果的である。
【００２８】
図２に本実施形態２に係る火炉併設ボイラ設備の全体構成を示す。本実施形態２において、実施形態１と異なる構成は、水分濃度の取得方法である。ここでは、燃焼排ガスの水分濃度を直接測定し、該測定した水分濃度を用いてボイラ伝熱面温度の温度制御を行う。燃焼排ガスの水分濃度は、水分濃度計測手段２２によって行なう。該水分濃度計測手段２２は、ボイラの入口側、或いはボイラの出口側等に設置することが好ましいが、より好適にはボイラ出口側に設置するとよい。ボイラ出口側は、燃焼排ガスが空気予熱器３２にて冷却され低温化しているため、水分濃度計測手段２２の装置の耐熱性、耐久性の観点から好ましい。
制御装置５では、実施形態１と同様に燃焼排ガス中の灰に含まれる潮解性物質の潮解開始温度と水分濃度の相関と分散状態に基づき、前記潮解開始温度の平均値に偏差（σ）を加味して設定した管理限界値（温度）を水分濃度のパラメータに対応して演算した結果が記憶されている（図３参照）。そして、水分濃度計測手段２２にて計測された水分濃度に対応する前記管理温度を求め、前記ボイラ伝熱面の低温端温度が該管理温度以上となるように温度調整手段５により前記熱媒の温度制御を行うようになっている。
【００２９】
本実施形態２によれば、上記実施形態１と同様に潮解性物質がボイラ伝熱面にて潮解し、燃焼排ガス中の灰がボイラ伝熱面付着、堆積することを確実に防止することができ、また水分濃度に基づいて熱エネルギー制御（温度制御）を行うことにより、燃料の種類、成分に関わらず適切な温度制御を行うことが可能となる。
さらに、燃焼排ガスの水分濃度を直接計測して求めるようにしたため、廃棄物やバイオマス等のように短い時間で水分濃度が変動することがあっても精度良く水分濃度を取得することができ、管理温度を正確に設定することが可能である。
【実施例】
【００３０】
ここで、上記した実施形態における作用、効果を以下に実証する。
付着灰に存在する可能性がある潮解性物質の中で、潮解温度、含有量等の関係から灰付着の要因となり得る物質は、ＣａＣｌ２、ＺｎＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＮａＨＳＯ４、ＴｉＣｌ２、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｍｇ（ＨＳＯ４）２、ＦｅＣｌ３が考えられる。これらの潮解性物質において、水分濃度に対する潮解開始温度を図４に示す。ボイラ伝熱面は、図中Ａに示される温度範囲、水分濃度範囲に存在する。
図４から明らかなように、ボイラ伝熱面の条件下において潮解する可能性がある物質は、上記した潮解性物質のうち潮解性ＣａＣｌ２である。一般に付着灰に含まれるＣａＣｌ２は２．５〜３．０ｗｔ％であると推測される。
【００３１】
次に、図５に示される潮解性試験装置により、温度、水分濃度を変化させ、そのときのＣａＣｌ２の重量変化を測定した。この試験装置は、水蒸気添加ガスが通流するガス流路１０１を電気炉１０２により外部加熱し、ガス流路１０１上にＣａＣｌ２を入れた容器１０３を設置し、この容器１０３の重量変化を重量測定手段１０４にて測定する構成となっている。図６に、ガス中水分濃度１０％において、雰囲気ガス温度を変化させたときのＣａＣｌ２の重量変化測定結果を示す。
１００℃において、水蒸気を添加し始めると同時に重量変化が見られるが、この重量変化（領域ｌ）は、塩化カルシウムの無水和物（ＣａＣｌ２）から塩化カルシウムの二水和物（ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ）に変化するためであり、この重量増加は潮解によるものではない。従って、このＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ以降の増加量（領域II）が潮解量であると定義することができる。
ガス中水分濃度を１５％、２０％と変えた場合についても同様に潮解量を測定し、図７（ａ）に示すように直線近似して潮解温度を求め、図７（ｂ）に示すようなＣａＣｌ２の潮解領域を求めた。
【００３２】
次に、図５に示した試験装置により、実機の流動床ボイラ設備にて回収した付着灰を用いて、潮解性試験を行なった。この流動床ボイラ設備における燃料は廃棄物である。
図８に、実機から回収された付着灰を用いた試験結果と、上記したＣａＣｌ２を用いた試験結果の比較を示す。各温度における潮解量はＣａＣｌ２含有量の差から付着灰の方が少ないが、潮解温度に関してはほぼ同程度を示した。
また、図９に、潮解試験から求めたＣａＣｌ２の潮解温度と、ボイラ伝熱面の低温端温度との比較を示す。図中矢印で示す灰付着発生時期において、低温端温度がＣａＣｌ２潮解温度以下に低下していることがわかる。これは、ＣａＣｌ２が灰付着の要因であることを示している。
【００３３】
図１０に、実機において、ＣａＣｌ２が灰付着の要因であるか検証を行なった結果を示す。Ａ設備とＢ設備における灰付着時、健全時のボイラ伝熱面の低温端温度とガス中水分濃度を整理し、ＣａＣｌ２の潮解領域と比較した結果を示す。図中のガス中水分濃度の振れは、スーツブロワ噴射時の水分濃度への影響を表している。同図に示されるように、ＣａＣｌ２潮解領域において、灰付着が発生しており、ＣａＣｌ２潮解開始温度より高い領域では灰付着が発生していない。
従って、実機においても、潮解性物質であるＣａＣｌ２が灰付着の要因となったことが明らかである。また、図１０に示す潮解領域よりも所定温度高い温度に管理温度を設定することにより、確実に潮解性物質の潮解を防止し、灰付着を防止可能である（図３参照）。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る火炉併設ボイラ設備の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る火炉併設ボイラ設備の全体構成を示す図である。
【図３】水分濃度に対する管理温度、潮解開始温度の相関関係を示すグラフである。
【図４】各潮解性物質の潮解温度と水分濃度の関係を示すグラフである。
【図５】潮解性試験装置の概略構成図である。
【図６】ＣａＣｌ２の潮解性試験結果を示すグラフである。
【図７】（ａ）潮解性試験から求めた潮解温度を示すグラフ、（ｂ）ＣａＣｌ２の潮解領域を示すグラフである。
【図８】付着灰とＣａＣｌ２の潮解温度を比較するグラフである。
【図９】ボイラ伝熱面の低温端温度の時系列変化とＣａＣｌ２の潮解開始温度、各露点を示すグラフである。
【図１０】付着灰とＣａＣｌ２の潮解開始温度を比較するグラフである。
【図１１】灰付着時の空気予熱器の酸露点とボイラ伝熱面の低温端温度を比較したグラフである。
【図１２】付着灰の成分分析結果を示す表である。
【図１３】付着灰の水溶性成分の分析結果を示す表である。
【図１４】潮解性による伝熱管への灰の付着を説明する図である。
【図１５】従来の火炉併設ボイラ設備の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    火炉
３    ボイラ
５    温度調整装置
６    制御装置
７    水分濃度推定手段
２１  温度検知手段
２２  水分濃度計測手段
３１  排ガス通路
３２  空気予熱器
３５  低温端部位
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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