(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なくかつアルカリ成分が多い石炭中に、灰中の二酸化けい素及び酸化アルミニウムの少なくとも一方が多くかつアルカリ成分が少ない石炭の燃焼灰を混入し、これら石炭及び燃焼灰の混合物をボイラ内で燃焼させることを特徴とする石炭焚きボイラの灰付着抑制方法。
【請求項２】
上記石炭と上記燃焼灰とは、ボイラに関連して設備された微粉炭機に投入され、該微粉炭機によって混合された混合物がボイラの火炉に供給されることを特徴とする請求項１に記載の石炭焚きボイラの灰付着抑制方法。
【請求項３】
上記燃焼灰は、上記石炭が供給されるボイラの火炉に直接投入されることを特徴とする請求項１に記載の石炭焚きボイラの灰付着抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭を燃料とする石炭焚きボイラの灰付着抑制方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な石炭焚きボイラは、供給された石炭をバーナなどで燃焼させて熱を発生させる火炉と、該火炉の上方に所定のピッチで並列配置され、内部に蒸気を流し外部から燃焼熱を伝えて熱し、所定の圧力、温度の蒸気を発生させる伝熱管群とを備えており、同石炭焚きボイラから出た燃焼ガスは、空気予熱器、電気集塵器等を経て煙突から排出されるようになっている。
このような石炭焚きボイラでは、燃焼した石炭から灰が発生するため、この灰が排出の途中で火炉の壁面や火炉上部から下流にわたって配置された伝熱管等に付着することになる。灰がこれら火炉の壁面や伝熱管群等に付着すると、熱吸収効率が低下したり、或いは最悪の状態で伝熱管間に灰が付着成長して燃焼ガスが通過できなくなり、運転障害を起こすおそれがある。この傾向は、アルカリ成分の多い石炭を使用すると、顕著にあらわれる。
【０００３】
そこで、従来の石炭焚きボイラにあっては、灰が高温になるほど溶け伝熱管群等に付着しやすくなることを考慮して、火炉を大きくして火炉出口のガス温度を下げたり、すす吹き（スートブロワ）の設置数を増やして付着した灰を除去するなどの対応策を採っている。
一方、最近はアダロ炭（インドネシア産）に代表される灰分や硫黄分が非常に低い石炭を主燃料とする石炭焚きボイラが増えて来ている。これはアダロ炭の価格が安く、かつアダロ炭の性状が灰分１ｗｔ％、硫黄分０．１ｗｔ％と低く、排煙処理設備が不要である等の魅力があるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記アダロ炭の灰性状は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）等のアルカリ成分が非常に多いので、アダロ炭を燃料とする石炭焚きボイラは火炉の壁面や伝熱管群への灰付着による運転障害を起こし易いという不具合があった。このような灰付着を抑制するには、通常の瀝青炭焚きボイラに比べて非常に大きな火炉が必要となるので、設備費が嵩むと共に、燃焼効率の低下を招くなど、経済的に不利であった。
しかも、アダロ炭を主燃料とした場合、亜瀝青炭対応設計のボイラでも、灰性状によっては運転障害を起こしており、灰付着の十分な抑制効果を得ることができず、ユーザは灰性状の許容範囲を設けて対応しているため、生産性の向上を図ることが困難であった。
【０００５】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、スラッギング及びファウリングを少なくすることにより、低ＳＯX でかつ低ＮＯX 燃焼が可能であって安価な石炭を使用でき、運転コスト及び設備費を低減させることが可能な石炭焚きボイラの灰付着抑制方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明においては、硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なくかつアルカリ成分が多い石炭中に、灰中の二酸化けい素及び酸化アルミニウムの少なくとも一方が多くかつアルカリ成分が少ない石炭の燃焼灰を混入し、これら石炭及び燃焼灰の混合物をボイラ内で燃焼させている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明の実施の形態に係る石炭焚きボイラの灰付着抑制方法を説明する概略図である。
図１に示す石炭焚きボイラ１は、発電プラントなどに設備される大型ボイラであり、主として、供給された燃料の石炭をバーナ２で燃焼させて熱を発生させる火炉３と、この火炉３の上方位置に所定のピッチで並設された伝熱管（温熱器、再熱器等）４群と火炉３の反対側の排出口付近に配設され、燃焼ガスの余熱を利用して給水の予熱などを行い、ボイラ効率を高めるエコノマイザ（節炭器）５とをそれぞれ備えている。
【０００９】
上記石炭焚きボイラ１の燃焼ガス排出側には、該石炭焚きボイラ１と関連して設けられ、管路６を介して接続される空気予熱器７、電気集塵器８、排煙脱硫装置９及び煙突１０等が設備されており、石炭焚きボイラ１から出た燃焼ガスはこれら装置を通って粉塵や亜硫酸ガスなどの有害物質を除去させながら煙突１０から大気中に排出されるようになっている。
また、電気集塵器８と排煙脱硫装置９との間には誘引通風機１１が配設され、該誘引通風機１１によって電気集塵器８から燃焼ガスを吸い出し、排煙脱硫装置９へ送り込むよう構成されている。そして空気予熱器７の上流側には、管路１２を介して押込通風機１３が配設され、管路１４を介して一次空気通風機１５が押込通風機１３と並列的に配設されている。
【００１０】
押込通風機１３は、石炭の燃焼を促進するため、空気予熱器７の熱を利用して高温にした空気を石炭焚きボイラ１の火炉３に供給すべく設けられたものである。また、一次空気通風機１５は、空気予熱器７の熱を利用して高温にした一次空気を後述の微粉炭機に供給すべく設けられたものである。しかも、管路１４の途中は、空気予熱器７を経て高温空気が通る分岐路１４ａと、常温空気が通る分岐路１４ｂとに分かれており、分岐路１４ａ，１４ｂには流量調整弁１６がそれぞれ配設され、これら流量調整弁１６の作用で後述の微粉炭機内に投入される石炭性状に対応させて供給する空気の温度を調整するよう構成されている。
【００１１】
一方、上記石炭焚きボイラ１の燃料供給側には、該石炭焚きボイラ１と関連して微粉炭機（ミル）１７が設備され、該微粉炭機１７は管路１８を介して石炭焚きボイラ１のバーナ２と接続されている。微粉炭機１７の上方には、燃料の石炭を貯蔵する石炭バンカ１９と、一般瀝青炭の燃焼灰を貯蔵する燃焼灰用サイロ２０とが設備されている。また、これら微粉炭機１７と石炭バンカ１９及びサイロ２０との上下間には、ベルトコンベアなどから構成される給炭機２１が配設され、該給炭機２１より管路２２を介して所定量の石炭及び燃焼灰が微粉炭機１７内にそれぞれ投入され、その混合物が得られるようになっている。
【００１２】
本実施の形態の石炭焚きボイラ１に供給される主燃料の石炭としては、硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なく、かつアルカリ成分の多いアダロ炭が使用されている。すなわち、このアダロ炭の性状としては、例えば、硫黄分が０．１ｗｔ％であって、灰分が１ｗｔ％と低く、かつアルカリ成分の酸化カルシウム（ＣａＯ）が２５．６ｗｔ％であって、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）が１１．４ｗｔ％と高い分析値を有している。しかも、この主燃料のアダロ炭は、一般瀝青炭対応設計のボイラで低ＳＯX でかつ低ＮＯX 燃焼が可能な石炭である。
【００１３】
また、上記石炭中に混入される燃焼灰としては、灰中の二酸化けい素（ＳｉＯ2 ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）の少なくとも一方が多く、かつアルカリ成分が少ない一般瀝青炭（例えば、ハンタバレー炭）の燃焼灰が使用されている。この燃焼灰の性状としては、例えば、二酸化けい素（ＳｉＯ2 ）が６３．４ｗｔ％であって、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）が２１．９ｗｔ％と高く、かつアルカリ成分の酸化カルシウム（ＣａＯ）が１．４ｗｔ％であって、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）が０．４ｗｔ％と低い分析値を有している。この燃焼灰は、近隣に設置された瀝青炭焚きボイラから排出されるものを使用する。
燃焼灰の種類としては、図１中の符号▲１▼に示す如き火炉３の底部から取り出される塊状の炉底灰、符号▲２▼に示す如き電気集塵器８から取り出されるフライアッシュ（ＥＰ灰）、符号▲３▼に示す如きエコノマイザ５や空気予熱器７の下方から取り出される小さな塊状のシンダアッシュなどがある。
【００１４】
上記燃焼灰のうち、フライアッシュを例に取ると、上記アダロ炭へのフライアッシュの混入量は、従来の燃焼実績の結果から判断して、ボイラ供給時における灰中の酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）が３ｗｔ％以下となるように規定するのが好ましい。
また、上記アダロ炭は灰分が１ｗｔ％と少ないので、瀝青炭灰のフライアッシュを多少混入しても総灰量としては一般瀝青炭以下であり、灰処理設備の容量は僅かに増えるだけで済む。
【００１５】
本実施の形態の灰付着抑制方法においては、まず、石炭バンカ１９から主燃料のアダロ炭を給炭機２１及び管路２２を介して微粉炭機１７内に投入すると共に、サイロ２０から燃焼灰のフライアッシュをアダロ炭の投入量に対応させながら給炭機２１及び管路２２を介して微粉炭機１７内に投入する。微粉炭機１７内に投入されたアダロ炭及び燃焼灰は、図示しない粉砕テーブルとローラとによって混合されると共に、所定寸法（例えば、７４μｍ程度）の粒子になるまで微粉砕される。
【００１６】
次いで、アダロ炭及びフライアッシュの混合物を、微粉炭機１７から管路１８を介して石炭焚きボイラ１の火炉３内に供給する。この火炉３内では、アダロ炭及びフライアッシュの混合物がバーナ２によって燃焼させられる。この際、微粉炭のアダロ炭には燃焼灰のフライアッシュが混入されているため、該フライアッシュがアダロ炭燃焼灰中のアルカリ成分を希釈し、これによって灰付着性が緩和されることになる。したがって、特に火炉３の壁面に生じるスラッギングや伝熱管群に生じるファウリングが抑えられることになる。
その後、燃焼ガスは、エコノマイザ５を経て石炭焚きボイラ１から排出され、空気予熱器７、電気集塵器８及び排煙脱硫装置９等を通って煙突１０から排出されることになる。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得るものである。
例えば、既述の実施の形態では、アダロ炭及びフライアッシュの混合物を微粉炭機１７を介して石炭焚きボイラ１の火炉３に供給したが、図１に示す如く、燃焼灰のフライアッシュをサイロ２０から管路２３を介して石炭焚きボイラ１の火炉３に直接投入し、火炉３内で微粉炭機１７を介して供給されたアダロ炭と混合して燃焼させても良い。
【００１８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係る石炭焚きボイラの灰付着抑制方法は、硫黄分及び灰分の少なくとも一方が少なくかつアルカリ成分が多い石炭中に、灰中の二酸化けい素及び酸化アルミニウムの少なくとも一方が多くかつアルカリ成分が少ない石炭の燃焼灰を混入し、これら石炭及び燃焼灰の混合物をボイラ内で燃焼させているので、次のような種々の効果が得られる。
（１）  アルカリ成分が多い石炭、例えばアダロ炭であっても、燃焼灰の混入によってスラッギング及びファウリングを少なくすることができ、運転障害の原因となる火炉の壁面や伝熱管群の伝熱面への灰付着を抑制できる。
（２）  上記アダロ炭は、低ＳＯX でかつ低ＮＯX 燃焼が可能であって安価な石炭であるため、運転コスト及び設備費を低減させることができる。
（３）  上記アダロ炭の使用によって、従来技術のように火炉を非常に大きくしたり、或いはすす吹きの設置数を増やしたりする対策を採用せずに済む。
（４）  近隣に瀝青炭焚きボイラが設備されている場合、そのフライアッシュを有効に利用して廉価なアダロ炭専焼が可能となるため、より一層経済的に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るを石炭焚きボイラの灰付着抑制方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
１  石炭焚きボイラ
２  バーナ
３  火炉
４  伝熱管
１７  微粉炭機
１９  石炭バンカ
２０  燃焼灰用サイロ
２１  給炭機
【図１】
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