專利名稱：加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將添加有金屬系化合物或含金屬的化合物的固體燃料作為燃料的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置。
背景技術(shù)：
在將含有劣質(zhì)炭的單種或者多種的固體燃料作為燃料的鍋爐等加熱爐(指所有使固體燃料燃燒的爐)中，將被粉碎機(jī)粉碎的固體燃料與搬送用空氣一起作為燃料供給。加熱爐具備利用燃燒器等使所供給的燃料燃燒而產(chǎn)生熱量的火爐、從火爐的上方跨到下游地配置且使燃燒氣體在內(nèi)部流動而進(jìn)行熱交換的導(dǎo)熱管組，從加熱爐產(chǎn)生的燃燒氣體從煙囪排出。在此，導(dǎo)熱管組包括具備在火爐的上方以規(guī)定間隔并列配置的二次加熱器、三次加熱器、最終加熱器及二次再熱器的上部導(dǎo)熱部、具備在火爐的后部配置的一次加熱器、一次再熱器及節(jié)炭器的后部導(dǎo)熱部。在這種加熱爐中，由于從燃燒后的煤產(chǎn)生灰，所以灰在加熱爐的燃燒氣體的作用下流動，產(chǎn)生在排出的中途附著在火爐的壁面、從火爐上方跨到下游配置的導(dǎo)熱管組等上且堆積而成的渣蝕、污垢。當(dāng)產(chǎn)生灰附著于火爐的壁面、導(dǎo)熱管組上并堆積而成的渣蝕、污垢時，導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱面被堵塞而使熱吸收效率大幅低下。進(jìn)一步而言，當(dāng)因渣蝕、污垢而在壁面等上生成巨大的渣塊時，渣塊落下，產(chǎn)生爐內(nèi)壓大幅變動、或者爐底的導(dǎo)熱管受到損傷、或者爐底的閉塞的問題。另外，由于設(shè)置在火爐的上方的上部導(dǎo)熱部以狹窄的間隔配置，所以當(dāng)灰附著時，爐內(nèi)壓發(fā)生較大變動，另外，附著于導(dǎo)熱管間的灰成長而導(dǎo)致氣體流路閉塞，從而燃燒氣體無法通過，可能引發(fā)運(yùn)行障礙。進(jìn)一步而言，在燃燒器附近，由于因燃料的燃燒火炎的放射熱導(dǎo)致火爐的壁面附近的溫度升高，從而產(chǎn)生灰容易在溫度較低的導(dǎo)熱管組上附著熔融而容易生長出巨大的渣塊的問題。因此，為了使加熱爐穩(wěn)定運(yùn)行，需要事先預(yù)測因固體燃料的燃燒造成灰附著的可能性，從而需要避免發(fā)生因灰附著造成的問題。因此，嘗試將產(chǎn)生灰附著的可能性作為指標(biāo)來進(jìn)行表示。例如，在非專利文獻(xiàn)I中，提出有如下的方法，即，根據(jù)基于由氧化物表示灰含有元素的灰組成的灰所涉及的指標(biāo)及評價基準(zhǔn)，事先預(yù)測灰附著的可能性。然而，非專利文獻(xiàn)I所示的指標(biāo)及評價基準(zhǔn)以灰附著等問題少的良質(zhì)炭即煙煤作為對象，而不以近年需要升高的劣質(zhì)炭(例如，次煙煤、褐煤、高硅炭、高鈣炭等炭種)作為對象。因此，非專利文獻(xiàn)I所示的指標(biāo)與灰附著的關(guān)系存在不一定一致的傾向，這成為問題。因此，以劣質(zhì)炭作為對象，如專利文獻(xiàn)I所述那樣，開發(fā)出了如下技術(shù)，即，通過使將所使用的煤預(yù)先灰化而得到的煤灰燒結(jié)，從而對燒結(jié)灰的膠著度進(jìn)行測定而預(yù)測評價灰的附著。然而，灰的燒結(jié)性、熔融性不僅受到溫度影響，而且還較大程度地受到氣氛氣體組成的影響。若氣氛是CO、H2等還原性氣體濃度高的還原氣氛，則灰的軟化點(diǎn)、融點(diǎn)下降，變得容易燒結(jié)。另外，若氣氛為氧化氣氛，則灰的軟化點(diǎn)、融點(diǎn)升高，變得不易燒結(jié)。因此，在不考慮氣氛氣體組成的專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，存在難以高精度地預(yù)測加熱爐內(nèi)的灰附著的問題點(diǎn)。
另外，為了降低未燃量，如專利文獻(xiàn)2那樣，開發(fā)出將鈣、鎂、鐵、銅等的金屬氧化物添加到煤中的技術(shù)。然而，在專利文獻(xiàn)2中，僅算出了未燃量的含有率，添加金屬氧化物的量與加熱爐內(nèi)的灰附著的關(guān)系并未得到記載。另外，在專利文獻(xiàn)2中，由于沒有確定與所使用的劣質(zhì)炭對應(yīng)的金屬氧化物的添加量，所以存在如下問題，即，所添加的金屬氧化物的適當(dāng)量不確定，從而無法高精度地預(yù)測加熱爐內(nèi)的灰附著。
在先技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I日本國特開2004-361368號公報
專利文獻(xiàn)2日本國特開2008-169338號公報
非專利文獻(xiàn)
非專利文獻(xiàn)IGordon Couch,Understanding slagging and foulingduring pf combustion (IEACR/72)，1994發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明要解決的課題在于提供如下的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置，即，將添加有金屬系化合物或含金屬的化合物的、含有劣質(zhì)炭的各種各樣的固體燃料的混合物作為燃料的加熱爐中，為了使加熱爐穩(wěn)定運(yùn)行，高精度地對加熱爐內(nèi)的灰附著進(jìn)行預(yù)測，從而能夠抑制灰的附著。
用于解決課題的手段
本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法的特征在于，包括對多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成進(jìn)行預(yù)先測定的步驟；根據(jù)以多種混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定出能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率的步驟，其中， 所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的；將通過以所述規(guī)定的混合比率添加并混合所述多種固體燃料和所述金屬系化合物或含金屬的化合物而得到的所述多種固體燃料與所述金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物作為燃料而向所述加熱爐供給的步驟。
另外，本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制裝置的特征在于，具備運(yùn)算部，其預(yù)先測定并輸入多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，且根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定出能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率， 其中，所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的，燃料供給量調(diào)整部，其根據(jù)由所述運(yùn)算部確定的所述規(guī)定的混合比率，對所述多種固體燃料和所述金屬系化合物或含金屬的化合物的供給量進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明著眼于在加熱爐內(nèi)通過燃燒熔融且隨著加熱爐內(nèi)的燃燒空氣的氣流飄游而附著于爐壁、導(dǎo)熱管組上的成分即爐渣。此外，在本發(fā)明中，根據(jù)對將金屬系化合物或含金屬的化合物作為添加劑以多種的混合比率添加并混合的多種固體燃料算出的爐渣比例、 和多種固體燃料的灰成分的組成及金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，以成為爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的方式，從多種的混合比率中確定出規(guī)定的混合比率。因此，根據(jù)在本發(fā)明中重新構(gòu)建的評價指數(shù)即爐渣比例，以成為爐渣比例為預(yù)先對灰附著特性進(jìn)行了評價的基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的方式，根據(jù)多種的混合比率確定適當(dāng)?shù)幕旌媳嚷剩纱四軌蚋呔鹊仡A(yù)測加熱爐內(nèi)的灰附著，從而能夠抑制灰的附著。
在此，“固體燃料”包括煤、污泥炭化物、生物量燃料等。另外，由于在加熱爐中熱量受到重視，所以對于成為燃料的固體燃料而言，以向加熱爐投入的熱量被固定的方式確定其供給量。在此，金屬系化合物或含金屬的化合物為以鎂或鋁為金屬元素的主要成分的化合物，除了包括含有鎂或鋁的金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬碳氧化物等(例如，MgO, Mg(CO3)、Mg(0H)2、Al203、Al (OH)3等)之外，還包括含有鎂或鋁的含氧酸鹽、有機(jī)鹽、礦物等。 作為金屬系化合物或含金屬的化合物，具體而言可以列舉出作為無機(jī)鹽的氧化鎂MgO(苦土)、過氧化鎂MgO2、氫氧化鎂Mg (OH)2、和作為含氧酸鹽的碳酸鎂MgCO3 (菱苦土石)、碳酸鈣鎂CaMg(CO3)2(苦灰石、白云石)、硝酸鎂Mg(NO3)2、硫酸鎂MgSO4、亞硫酸鎂MgSO3、磷酸三鎂Mg3(PO4)2 · 8H20、過錳酸鎂Mg(MnO4)2、和作為礦物的三硅酸鎂2Mg0 · 3Si02 · ηΗ20、尖晶石(spinel)、MgO ·Al2O3、滑石 Mg3Si4Oltl (OH) 2、蛇紋石 Mg3Si2O5 (OH) 4、和作為有機(jī)鹽的醋酸鎂 Mg (CH3COO) 2、檸檬酸鎂、L-谷氨酸鎂、安息香酸鎂C14HltlMgO4、硬脂酸鎂Mg (CH3 (CH2) 16C00) 2。 需要說明的是，“金屬氧化物”表示在加熱爐內(nèi)的環(huán)境下具有將固體燃料中的碳氧化的氧化力的金屬氧化物，包括金屬氧化物的原料。另外，“金屬氧化物的原料”表示通過熱分解而生成金屬氧化物的化合物。
另外，本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法的特征在于，包括對多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成進(jìn)行預(yù)先測定的步驟；根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率及規(guī)定的平均粒徑的步驟，其中，所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的；將所述多種固體燃料和所述規(guī)定的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物以所述規(guī)定的混合比率添加并混合而得到的所述多種固體燃料與所述金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物作為燃料而向所述加熱爐供給的步驟。
另外，本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制裝置的特征在于，具備運(yùn)算部，其預(yù)先測定并輸入多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，且根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率及規(guī)定的平均粒徑，其中，所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的；燃料供給量調(diào)整部，其根據(jù)由所述運(yùn)算部確定的所述規(guī)定的混合比率及規(guī)定的平均粒徑，對所述多種固體燃料與所述金屬系化合物或含金屬的化合物的供給量進(jìn)行調(diào)難
iF. O本發(fā)明著眼于在加熱爐內(nèi)通過燃燒熔融且隨著加熱爐內(nèi)的燃燒空氣的氣流飄游而附著于爐壁、導(dǎo)熱管組的成分即爐渣。此外，在本發(fā)明中，根據(jù)對將多種的平均粒徑的金屬系化合物或含金屬的化合物作為添加劑以多種的混合比率混合的多種固體燃料算出的爐渣比例、和多種固體燃料的灰成分的組成及金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，根據(jù)多種的混合比率確定規(guī)定的混合比率，根據(jù)多種的平均粒徑確定規(guī)定的平均粒徑。因此，根據(jù)在本發(fā)明中重新構(gòu)建的評價指數(shù)即爐渣比例評價灰附著特性，以成為爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的方式，從多種的混合比率確定規(guī)定的混合比率，且從多種的平均粒徑確定規(guī)定的平均粒徑，由此能夠高精度地預(yù)測加熱爐內(nèi)的灰附著，從而能夠求出適當(dāng)?shù)幕旌媳嚷识軌蛞种苹业母街?。在此，在本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及加熱爐的灰附著抑制裝置中，所述金屬系化合物或含金屬的化合物的金屬元素的主要成分優(yōu)選為鎂或鋁。根據(jù)預(yù)先調(diào)查的、向多種固體燃料作為添加劑添加的灰中的鎂或鋁的含有比例與爐渣比例的比較結(jié)果可知，隨著灰中的鎂或鋁的含有比例的增加，爐渣比例減少。因此，通過將金屬系化合物或含金屬的化合物的金屬元素的主要成分為鎂或鋁的添加劑向多種固體燃料中添加，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對灰附著的抑制。在此，所述爐渣比例優(yōu)選所述爐渣比例根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的所述灰成分的組成，并通過熱力學(xué)平衡計算來算出?；蛘?，優(yōu)選所述爐渣比例根據(jù)對以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料進(jìn)行預(yù)先測定而測得的、以規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成加熱而生成的爐渣來算出。通過根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了金屬系化合物或含金屬的化合物的多種固體燃料的灰成分的組成，并通過熱力學(xué)平衡計算算出爐渣比例，能夠在不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況下求出爐渣比例。另外，根據(jù)對以多種的混合比率添加并混合了金屬系化合物或含金屬的化合物的多種固體燃料預(yù)先測定的、在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成加熱生成的爐渣而算出爐渣比例，由此能夠求出與實(shí)際的加熱爐的狀況相符的爐渣比例。另外，在本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及加熱爐的灰附著抑制裝置中，優(yōu)選以根據(jù)相對于所述爐渣比例的灰附著率灰附著率降低的方式確定所述基準(zhǔn)值。所述灰附著率優(yōu)選以實(shí)際的附著灰分相對于與預(yù)先插入在被調(diào)查的熱爐內(nèi)的灰附著探針碰撞的碰撞灰分的比而算出。所述碰撞灰量優(yōu)選以根據(jù)所述固體燃料的供給量、灰分含有率及加熱爐的爐形狀求出的與所述灰附著探針的投影面積碰撞的灰的總量而算出。由此，根據(jù)預(yù)先調(diào)查的灰附著率與爐渣比例的比較結(jié)果，通過以灰附著率降低的方式確定爐渣比例的基準(zhǔn)值，由此能夠抑制灰的附著。
另外，在本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及加熱爐的灰附著抑制裝·置中，優(yōu)選以所述灰附著率為5 7重量％ (wt% )以下的方式將所述基準(zhǔn)值確定為50 60重量％ 以下。
根據(jù)預(yù)先調(diào)查的灰附著率與爐渣比例的比較結(jié)果，若爐渣比例為50 60重量％ 以下的范圍，則灰附著率變低(5 7重量％以下)，從而能夠抑制灰的附著。
在此，在本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法中，所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成可以為燃燒器附近的氣氛溫度及氣氛氣體組成。
另外，優(yōu)選本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制裝置還具備對加熱爐的燃燒室的溫度及氣氛氣體組成進(jìn)行測定的計測部，所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成為由所述計測部測定的所述加熱爐的燃燒室的溫度及氣氛氣體組成。
由此，能夠適當(dāng)?shù)厍蟪黾訜釥t內(nèi)部的各部分的灰中的爐渣比例，能夠計算出多種固體燃料的適切的混合比率。
另外，在本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及加熱爐的灰附著抑制裝置中，所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成優(yōu)選為加熱爐的設(shè)計上的最高氣氛溫度及對應(yīng)該最高氣氛溫度的部位的氣氛氣體組成，或者為加熱爐的設(shè)計上的還原度最高的氣氛氣體組成及對應(yīng)該還原度最高的氣氛氣體組成的部位的溫度。
由此，能夠不依存于加熱爐的狀態(tài)地計算出多種固體燃料的適當(dāng)?shù)幕旌媳嚷?。需要說明的是，“加熱爐的設(shè)計上的還原度最高的氣氛氣體組成”是指CO、H2等還原性氣體的濃度最高的氣氛氣體組成。
另外，在本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及加熱爐的灰附著抑制裝置中，所述金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑優(yōu)選比所述固體燃料中的灰的平均粒徑小。
根據(jù)預(yù)先調(diào)查的、改變金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒子量的情況下的灰附著率與爐渣比例的比較結(jié)果，即便是所添加的金屬系化合物或含金屬的化合物的量相同，金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑越小，則灰附著率也越減小。因此，尤其是在金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑比固體燃料中的灰的平均粒徑小的情況下， 也能夠有效抑制向加熱爐的灰附著。
另外，在本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及加熱爐的灰附著抑制裝置中，所述金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑優(yōu)選為5 μ m以下。
根據(jù)預(yù)先調(diào)查的改變金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒子量情況下的灰附著率與爐渣比例的比較結(jié)果，即便是所添加的金屬系化合物或含金屬的化合物的量相同，在金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑小的情況下，灰附著率變小。因此，在平均粒徑小到5 μ m以下的情況下,灰附著抑制效果增大。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置，在將向包含劣質(zhì)炭的各種各樣的固體燃料添加有金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物作為燃料的加熱爐中，通過高精度地預(yù)測加熱爐內(nèi)的灰附著能夠抑制灰的附著，從而能夠使加熱爐穩(wěn)定運(yùn)行。


圖I是表示本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法的順序的步驟圖。
圖2是表示本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制裝置的概略圖。圖3是表示預(yù)先測定的爐渣比例與灰附著率的關(guān)系的具體例的圖。圖4是表示本實(shí)施例I的灰中的MgO成分含有比例與爐渣比例的關(guān)系的圖。圖5是表示本實(shí)施例2的灰中的Al2O3成分含有比例與爐渣比例的關(guān)系的圖。圖6是表示本實(shí)施例I的爐渣比例與灰附著率的關(guān)系的圖。圖7是表示本實(shí)施方式的變形例的加熱爐的灰附著抑制方法的順序的步驟圖。圖8是表示本實(shí)施例3的固體燃料的灰的粒徑分布的圖。圖9是表示本實(shí)施例3的爐渣比例與灰附著率的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照圖面通過具體的一例對用于實(shí)施本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置的方式進(jìn)行說明。需要說明的是，以下的說明僅為例示，并不表示本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置的適用界限。即，本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置不限于下述的實(shí)施方式，可以在權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)作出各種變更。首先，根據(jù)圖I說明本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法的一例。圖I是表示本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法的順序的步驟圖。在本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法中，如圖I所示，對要在加熱爐中使用的預(yù)定各固體燃料的煤性狀進(jìn)行測定，并且對要向固體燃料添加并混合的預(yù)定金屬系化合物或含金屬的化合物的添加劑性狀進(jìn)行測定(步驟Si)。在此，作為固體燃料的煤性狀，對固體燃料的水分含量、發(fā)熱量、灰分含量、灰成分的組成等進(jìn)行測定。需要說明的是，“固體燃料”包括煤、污泥炭化物、生物量燃料等。另外，作為金屬系化合物或含金屬的化合物的添加劑性狀，對金屬系化合物或含金屬的化合物的水分含量、無機(jī)成分含量、無機(jī)成分的組成等進(jìn)行了測定。在此，金屬系化合物或含金屬的化合物表示金屬元素的主要成分為鎂或鋁的化合物，包括含有鎂或鋁的金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬碳氧化物等(例如，MgO, Mg(CO3)、Mg(OH)2, A1203、Al (OH)3等)，此外還包括含有鎂或鋁的含氧酸鹽、有機(jī)鹽、礦物等。作為金屬系化合物或含金屬的化合物，具體而言可以列舉出作為無機(jī)鹽的氧化鎂MgO(苦土)、過氧化鎂MgO2、氫氧化鎂Mg (OH)2、和作為含氧酸鹽的碳酸鎂MgCO3 (菱苦土石)、碳酸鈣鎂CaMg(CO3)2 (苦灰石、白云石)、硝酸鎂Mg(NO3)2、硫酸鎂MgSO4、亞硫酸鎂MgSO3、磷酸三鎂Mg3(PO4)2 · 8H20、過錳酸鎂Mg(MnO4)2、和作為礦物的三硅酸鎂2Mg0 · 3Si02 · ηΗ20、尖晶石(spinel)MgO · Al2O3'滑石Mg3Si4O10 (OH) 2、蛇紋石Mg3Si2O5 (OH) 4、和作為有機(jī)鹽的醋酸鎂Mg (CH3COO) 2、檸檬酸鎂、L-谷氨酸鎂、安息香酸鎂C14H1QMg04、硬脂酸鎂Mg (CH3 (CH2) 16C00) 2。需要說明的是，“金屬氧化物”表示在加熱爐內(nèi)的環(huán)境下具有將固體燃料中的炭氧化的氧化力的金屬氧化物，包括金屬氧化物的原料。另外，“金屬氧化物的原料”表示通過熱分解生成金屬氧化物的化合物。接下來，確定成為加熱爐中的爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率(步驟S2)。該規(guī)定的混合比率根據(jù)多種固體燃料的灰成分的組成和表示對多種固體燃料預(yù)先算出的固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例來確定。另外，針對以多種混合比率添加并混合多種平均粒徑的金屬系化合物或含金屬的化合物而成的多種固體燃料預(yù)先測定或算出上述灰成分的組成及上述爐渣比例。在此，“爐渣比例”是本實(shí)施方式中使用的灰附著特性的評價指標(biāo)，表示固定量的固體狀的灰中的在某一溫度、氣氛條件下成為爐渣的比例。另外，“爐渣”表示因燃燒而熔融，從而隨著加熱爐內(nèi)的燃燒氣流而飄游，并附著在爐壁、導(dǎo)熱管組上的成分。爐渣比例的基準(zhǔn)值可預(yù)先確定。首先，爐渣比例根據(jù)多種固體燃料與向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的多種混合比率而算出。即，改變各固體燃料與向各固體燃料添加的金屬系化合物或含金屬的化合物的組合，且改變向各固體燃料添加的金屬系化合物或含金屬的化合物的混合比率，同時算出多種爐渣比例。另外，可以改變向多種固體燃料混合的固體燃料的組合，且改變所混合的各固體燃料的混合比率，同時算出多種爐渣比例。在此，爐渣比例通過利用熱力學(xué)平衡計算算出預(yù)先測定的各固體燃料的灰在某種條件(溫度、氣氛氣體組成)下為熱力學(xué)的最穩(wěn)定的狀態(tài)、即吉布斯(Gibbs)的自由能(AG)接近零的狀態(tài)下的組成、相而被求出。需要說明的是，爐渣比例不局限于上述的方式，可以通過預(yù)先對各固體燃料的灰進(jìn)行加熱，并對各溫度及氣氛氣體組成的爐渣比例進(jìn)行測定，從而算出爐渣比例。由此，能夠求出與實(shí)際加熱爐的狀況對應(yīng)的爐渣比例。 此外，為了評價本實(shí)施方式中使用的灰附著特性的評價指標(biāo)即爐渣比例，算出灰附著率。在此，“灰附著率”表示向灰附著探針附著的附著灰分與向插入到加熱爐的爐內(nèi)的灰附著探針碰撞的碰撞灰分的比，表示灰容易附著的程度?；腋街视扇缦率阶颖硎尽Ｐ枰f明的是，“向灰附著探針碰撞的碰撞灰分”是與灰附著探針的投影面積碰撞的灰的總量，根據(jù)固體燃料的供給量、灰分含有率及加熱爐的爐形狀求出。此外，根據(jù)所算出的灰附著率與爐渣比例的關(guān)系，確定灰附著率變低的(灰附著率為5 7重量％程度以下)爐渣比例的值(基準(zhǔn)值)。式I
灰附著率[wt%]=—-灰附著量[kg] 士___——χ100
向灰附著探針碰撞的碰撞灰量[kg]需要說明的是，用于算出灰附著率的評價無需實(shí)際利用加熱爐進(jìn)行，可以用燃燒試驗(yàn)爐、實(shí)罐加熱爐進(jìn)行。此外，預(yù)先使多個固體燃料(可以是要使用的預(yù)定的固體燃料，也可以不是要使用的預(yù)定的固體燃料)燃燒而調(diào)查灰附著率，通過算出燃燒后的固體燃料的爐渣比例，并根據(jù)預(yù)先測定的灰附著率與爐渣比例的關(guān)系，確定灰附著率降低成5 7重量％左右以下的爐渣比例的值(基準(zhǔn)值)。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，根據(jù)灰附著率評價灰附著特性的評價指標(biāo)即爐渣比例，但是不局限于此。使用燃燒試驗(yàn)爐、實(shí)罐加熱爐，改變?nèi)剂现邪臓t渣比例并進(jìn)行燃燒測試，可以將利用在加熱爐上設(shè)置的運(yùn)算裝置無法搬出這種大小的渣塊(熔融爐渣)的塊向爐壁落下時的爐渣比例作為基準(zhǔn)值?；蛘撸谕瑯拥臏y試中，可以將主蒸氣溫度·主蒸氣壓力超出規(guī)定區(qū)域或變動時的爐渣比例作為基準(zhǔn)值。此外，將多種固體燃料與向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的多種的混合比率作為參數(shù)使用，根據(jù)在步驟Si中測定的多個固體燃料的灰成分的組成與金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，算出以多種的混合比率添加混合金屬系化合物或含金屬的化合物后的多種固體燃料的灰成分的組成。此外，根據(jù)熱力學(xué)平衡計算求出灰中的爐渣比例。然后，從多種的混合比率中算出灰中的爐渣比例成為預(yù)先決定的爐渣比例的基準(zhǔn)值以下的規(guī)定的混合比率。在此，對于成為燃料的固體燃料，以向加熱爐投入的熱量固定的方式確定供給量。
需要說明的是，在熱力學(xué)平衡計算中，使用向加熱爐壁附著的灰附著顯著發(fā)生的燃燒器附近的氣氛溫度和氣氛氣體組成。另外，不限于燃燒器附近的氣氛溫度及氣氛氣體組成，也可以根據(jù)容易產(chǎn)生灰附著的導(dǎo)熱管組等的期望部分的氣氛溫度及氣氛氣體組成進(jìn)行熱力學(xué)平衡計算。由此，能夠適當(dāng)?shù)厍蟪黾訜釥t內(nèi)部的各部分的灰中的爐渣比例，從而能夠適當(dāng)?shù)赜嬎愣喾N固體燃料與向多種固體燃料中添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的混合比率。
需要說明的是，熱力學(xué)平衡計算不限于上述的方式，可以使用加熱爐設(shè)計上的最高氣氛氣體溫度及對應(yīng)該最高氣氛氣體溫度的部位的氣氛氣體組成進(jìn)行。另外，可以使用加熱爐設(shè)計上的還原度最高的(CO、H2等還原性氣體的濃度最高的)氣氛氣體組成與對應(yīng)該還原度最高的氣氛氣體組成的部位的溫度。這樣一來，能夠不依存加熱爐的爐內(nèi)的燃燒溫度地確定多種固體燃料與向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物規(guī)定的混合比率。
最后，根據(jù)在步驟S2中算出的多種固體燃料與向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的混合比率混合固體燃料和金屬系化合物或含金屬的化合物。在固體燃料和金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物被粉碎后，作為燃料向加熱爐供給(步驟S3)。
接下來，根據(jù)圖2說明本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制裝置的一例。圖2是表示本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制裝置的概略圖。
如圖2所示，加熱爐7具有料斗1、2、燃料供給量調(diào)整裝置(燃料供給量調(diào)整部)3、 混合機(jī)4、粉碎機(jī)5、燃燒器6、運(yùn)算器(運(yùn)算部)9。本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制裝置由燃料供給量調(diào)整裝置3和運(yùn)算器9構(gòu)成。
料斗1、2分別保持固體燃料、金屬系化合物或含金屬的化合物。在此，“固體燃料” 包括煤、污泥炭化物、生物量燃料等。另外，“金屬系化合物或含金屬的化合物”是金屬元素的主要成分為鎂或鋁的化合物，包括含有鎂或鋁的氧化物、氫氧化物、碳氧化物等(例如， 1%0、1%(0)3)、1%(0!1)2、六1203、六1(0!1)3等)。需要說明的是，在圖2中設(shè)置有兩個料斗，但是不局限于此，也可以設(shè)置多個。燃料供給量調(diào)整裝置3根據(jù)由后述的運(yùn)算器9算出的多種固體燃料與向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的混合比率來調(diào)整來自料斗1、2的固體燃料、金屬系化合物或含金屬的化合物的送出量?；旌蠙C(jī)4 向由燃料供給量調(diào)整裝置3送出的固體燃料添加并混合由燃料供給量調(diào)整裝置3送出的金屬系化合物或含金屬的化合物。粉碎機(jī)5將由混合機(jī)4混合的固體燃料與金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物粉碎而形成微粉炭。燃燒器6將與空氣一同吹入的微粉炭燃燒。 加熱爐7使微粉炭燃燒而回收熱。需要說明的是，雖然沒有進(jìn)行圖示，但是，加熱爐7具備利用燃燒器6等使所供給的燃料燃燒而產(chǎn)生熱的火爐、從火爐的上方跨到下游地配置且在內(nèi)部使燃燒氣體流動而進(jìn)行熱交換的導(dǎo)熱管組。從加熱爐產(chǎn)生的燃燒氣體從煙囪排出。另外，導(dǎo)熱管組包括具備在火爐的上方以規(guī)定的間隔并列配置的二次加熱器、三次加熱器、最終加熱器及二次再熱器的上部導(dǎo)熱部；具備在火爐的后部配置的一次加熱器、一次再熱器及節(jié)炭器的后部導(dǎo)熱部。運(yùn)算器9將要在加熱爐使用的預(yù)定的各固體燃料的煤性狀(固體燃料的水分含量、發(fā)熱量、灰分含量、灰成分的組成等)、和要向固體燃料添加并混合的預(yù)定的金屬系化合物或含金屬的化合物的添加劑性狀(金屬系化合物或含金屬的化合物的水分含量、無機(jī)成分含量、無機(jī)成分的組成等)作為數(shù)據(jù)8而預(yù)先集中。運(yùn)算器9將多種固體燃料與向多種固體燃料中添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的多種的混合比率作為參數(shù)使用，根據(jù)預(yù)先測定的多個固體燃料的灰成分的組成與金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成算出將金屬系化合物或含金屬的化合物以多種的混合比率添加并混合的多種固體燃料的灰成分的組成。此外，運(yùn)算器9通過熱力學(xué)平衡計算求出灰中的爐渣比例。接下來，運(yùn)算器9從多種的混合比率中算出灰中的爐渣比例成為所確定的基準(zhǔn)值以下的規(guī)定的混合比率。在此，以向加熱爐投入的熱量固定的方式確定成為燃料的固體燃料的供給量。需要說明的是，“爐渣比例”表示在本實(shí)施方式中使用的灰附著特性的評價指標(biāo)，是固定量的固體狀的灰中在某一溫度、氣氛條件下成為爐渣的比例。灰附著率與爐渣比例的關(guān)系如上述那樣，省略其說明。另外，爐渣比例的基準(zhǔn)值根據(jù)上述的本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法中記載那樣確定，省略其說明。另外，在熱力學(xué)平衡計算中，例如，使用向加熱爐壁附著的灰附著顯著發(fā)生的燃燒器附近的氣氛溫度和氣氛氣體組成。燃燒器附近的氣氛溫度和氣氛氣體組成使用在燃燒器附近設(shè)置的未圖示的計測裝置(計測部)測定。需要說明的是，計測裝置不限于燃燒器附近，也可以設(shè)置灰容易附著的導(dǎo)熱管組等的所需的部分，可以根據(jù)該部分的氣氛溫度及氣氛氣體組成進(jìn)行熱力學(xué)平衡計算。由此，能夠適當(dāng)求出加熱爐內(nèi)部的各部分的灰中的爐渣比例，從而適當(dāng)?shù)厮愠龆喾N固體燃料及向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的混合比率。進(jìn)一步而言，熱力學(xué)平衡計算不限于上述的方式，也可以使用加熱爐設(shè)計上的最高氣氛氣體溫度及其部位的氣氛氣體組成，例如，可以使用加熱爐設(shè)計上的還原度最高的(CO、H2等還原性氣體的濃度最高的)氣氛氣體組成和其部位的溫度來進(jìn)行。這樣一來，能夠不依存加熱爐的爐內(nèi)的燃燒溫度地確定多種固體燃料與向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的混合比率。另外，多種固體燃料與向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的混合比率不限于根據(jù)利用熱力學(xué)平衡計算求出的爐渣比例而算出的方式，可以使用根據(jù)預(yù)先加熱各固體燃料的灰而測定的各溫度及氣氛氣體組成的爐渣比例而算出的方式。由此，能夠求出符合實(shí)際的加熱爐的狀況的爐渣比例。這樣，本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置著眼于作為在加熱爐內(nèi)通過燃燒熔融且隨著加熱爐內(nèi)的燃燒空氣的氣流飄游而附著于爐壁、導(dǎo)熱管組的成分的爐渣。在本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置中，根據(jù)對以多種的混合比率將金屬系化合物或含金屬的化合物作為添加劑添加并混合成的多種固體燃料而算出的爐渣比例和多種固體燃料的灰成分的組成及金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，而由多種混合比率確定規(guī)定的混合比率。因此，根據(jù)在本發(fā)明中重新構(gòu)建的評價指數(shù)即爐渣比例評價灰附著特性，通過以爐渣比例成為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的方式從多種的混合比率確定適當(dāng)?shù)幕旌媳嚷?，從而能夠高精度地預(yù)測加熱爐內(nèi)的灰附著而抑制灰的附著，能夠使加熱爐穩(wěn)定運(yùn)行。
需要說明的是，本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置不限于上述的實(shí)施方式。例如，作為固體燃料的煤性狀，可以求出基于灰的粒徑分布的平均粒徑。另外，作為金屬系化合物或含金屬的化合物的添加劑性狀，可以測定平均粒徑等(步驟SI、運(yùn)算器9)。進(jìn)一步而言，可以與固體燃料的灰的平均粒徑相比金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑小的方式，預(yù)先選擇要在加熱爐中使用的預(yù)定的固體燃料及金屬系化合物或含金屬的化合物。
根據(jù)預(yù)先調(diào)查的、使金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒子量變化的情況下的灰附著率與爐渣比例的比較結(jié)果，即使添加的金屬系化合物或含金屬的化合物的量相同，金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑越小，灰附著率也越小。因此，尤其是在金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑比固體燃料中的灰的平均粒徑小的情況下，能夠有效抑制向加熱爐的灰附著。
接下來，根據(jù)圖7說明本實(shí)施方式的變形例的加熱爐的灰附著抑制方法。圖7是表示本變形例的加熱爐的灰附著抑制方法的順序的步驟圖。需要說明的是，在關(guān)于本變形例的以下的說明中，對于與上述實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法相同的內(nèi)容，省略其說明而僅對不同的部分進(jìn)行說明。
在本變形例的加熱爐的灰附著抑制方法中，如圖7所示，對在加熱爐中使用的預(yù)定的各固體燃料的煤性狀進(jìn)行測定，并且對要向固體燃料中添加并混合的預(yù)定的金屬系化合物或含金屬的化合物的添加劑性狀進(jìn)行測定(步驟S11)。
在此，在本變形例中，作為固體燃料的煤性狀，求出基于灰的粒徑分布的平均粒徑。另外，作為金屬系化合物或含金屬的化合物的添加劑性狀，除了上述的本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法的內(nèi)容之外，還測定了平均粒徑等。
接下來，根據(jù)多種固體燃料的灰成分的組成與表示對多種固體燃料預(yù)先算出的固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定成為加熱爐中的爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的情況下的規(guī)定的混合比率 (步驟S12)。對于以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的金屬系化合物或含金屬的化合物的多種固體燃料預(yù)先測定或算出上述灰成分的組成及上述爐渣比例。
在此，在本變形例中，將多種固體燃料和向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的多種的混合比率、與金屬系化合物或含金屬的化合物的多種的平均粒徑作為參數(shù)使用。以多種的混合比率添加并混合多種平均粒徑的金屬系化合物或含金屬的化合物的多種固體燃料的灰成分的組成根據(jù)在步驟Sll中測定的多個固體燃料的灰成分的組成和金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成算出。此外，通過熱力學(xué)平衡計算求出灰中的爐渣比例。此外，從多種混合比率和多種平均粒徑中算出成為灰中的爐渣比例確定的爐渣比例的值(基準(zhǔn)值)的規(guī)定的混合比率和規(guī)定的平均粒徑。
最后，根據(jù)在步驟S12算出的、多種固體燃料和向多種固體燃料中添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的混合比率、金屬系化合物或含金屬的化合物的規(guī)定的平均粒徑，將固體燃料和金屬系化合物或含金屬的化合物混合。然后，將固體燃料與金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物粉碎后作為燃料供給到加熱爐中(步驟S13)。
接下來，根據(jù)圖2對本變形例的加熱爐的灰附著抑制裝置進(jìn)行說明。圖2是表示本變形例的加熱爐的灰附著抑制裝置的概略圖。需要說明的是，圖2與上述的實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制裝置相同。另外，在以下的說明中，對于與上述實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制裝置相同的內(nèi)容，省略其說明而僅說明不同的部分。在本變形例中，運(yùn)算器9將要在加熱爐中使用的預(yù)定的各固體燃料的煤性狀(固體燃料的水分含量、發(fā)熱量、灰分含量、灰成分的組成等)、和要向固體燃料添加并混合的預(yù)定的金屬系化合物或含金屬的化合物的添加劑性狀(金屬系化合物或含金屬的化合物的水分含量、無機(jī)成分含量、無機(jī)成分的組成、平均粒徑等)預(yù)先作為數(shù)據(jù)8集中。運(yùn)算器9將多種固體燃料和向多種固體燃料添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物運(yùn)算器9的多種的混合比率、與金屬系化合物或含金屬的化合物的多種的平均粒徑作為參數(shù)使用。
然后，運(yùn)算器9根據(jù)預(yù)先測定的多個固體燃料的灰成分的組成和金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成算出以多種混合比率添加并混合多種平均粒徑的金屬系化合物或含金屬的化合物的多種固體燃料的灰成分的組成。然后，運(yùn)算器9通過熱力學(xué)平衡計算求出灰中的爐渣比例。然后，從多種混合比率與多種平均粒徑中算出灰中的爐渣比例成為確定的基準(zhǔn)值以下的規(guī)定的混合比率和規(guī)定的平均粒徑。這樣,本變形例的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置著眼于在加熱爐內(nèi)通過燃燒熔融，并隨著加熱爐內(nèi)的燃燒空氣的氣流飄游而附著于爐壁、導(dǎo)熱管組的成分即爐渣。在本變形例中，根據(jù)將多種平均粒徑的金屬系化合物或含金屬的化合物作為添加劑以多種混合比率混合后的多種固體燃料算出的爐渣比例、和多種固體燃料的灰成分的組成及金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，從多種混合比率確定規(guī)定的混合比率，并且，從多種平均粒徑確定規(guī)定的平均粒徑。因此，根據(jù)在本發(fā)明中重新構(gòu)建的評價指數(shù)即爐渣比例評價灰附著特性，以成為爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的方式，從多種混合比率確定適當(dāng)?shù)幕旌媳嚷?，且從多種平均粒徑確定規(guī)定的平均粒徑，由此能夠高精度地預(yù)測加熱爐內(nèi)的灰附著。由此，能夠抑制灰的附著，從而能夠使加熱爐穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)施例接下來，根據(jù)圖3 6及表1、2，對使用了上述的本實(shí)施方式的加熱爐的灰附著抑制方法及灰附著抑制裝置的實(shí)施例進(jìn)行說明。在實(shí)施例中，首先，根據(jù)預(yù)先測定的灰附著率與爐渣比例的關(guān)系，參照圖3及表1，對確定灰附著率降低到5 7重量％左右以下的爐渣比例的值(基準(zhǔn)值)的具體例進(jìn)行說明。在該具體例中，在微粉炭燃燒試驗(yàn)爐(爐內(nèi)徑400mm、爐內(nèi)有效高度3650mm)中，在加熱用的民用煤氣與微粉炭的投入熱量的合計固定為149kW的條件下，使用灰成分的組成不同的五種微粉炭進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，以五種微粉炭的投入熱量固定為60kW的方式，將單獨(dú)或多種微粉炭混合而調(diào)整了供給量。此外，使供給量被調(diào)整后的微粉炭和燃燒空氣一起在設(shè)置于爐頂?shù)娜紵髦腥紵?，向下方插入灰附著探針并保?00分鐘，由此，對附著于灰附著探針的表面的灰的附著率進(jìn)行調(diào)查。在此，灰附著探針插入部的爐內(nèi)氣氛溫度與在實(shí)罐加熱爐中產(chǎn)生灰附著現(xiàn)象的溫度同樣約為1300°C。另外，以灰附著探針的表面溫度成為約500°C的方式，通過對內(nèi)部進(jìn)行水冷而調(diào)整溫度。表I表示爐渣比例與灰附著率的關(guān)系的具體例的實(shí)驗(yàn)中使用的五種微粉炭的性狀。表I
權(quán)利要求
1.一種加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于，包括 對多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成進(jìn)行預(yù)先測定的步驟； 根據(jù)以多種混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定出能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率的步驟，其中，所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的；將通過以所述規(guī)定的混合比率添加并混合所述多種固體燃料和所述金屬系化合物或含金屬的化合物而得到的所述多種固體燃料與所述金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物作為燃料而向所述加熱爐供給的步驟。
2.一種加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于，包括 對多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成進(jìn)行預(yù)先測定的步驟； 根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率及規(guī)定的平均粒徑的步驟，其中，所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的； 將所述多種固體燃料和所述規(guī)定的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物以所述規(guī)定的混合比率添加并混合而得到的所述多種固體燃料與所述金屬系化合物或含金屬的化合物的混合物作為燃料而向所述加熱爐供給的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 所述金屬系化合物或含金屬的化合物的金屬元素的主要成分為鎂或鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 所述爐渣比例根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的所述灰成分的組成，并通過熱力學(xué)平衡計算來算出，或者所述爐渣比例根據(jù)對以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料進(jìn)行預(yù)先測定而測得的、以規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成加熱而生成的爐渣來算出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 以相對于所述爐渣比例的灰附著率降低的方式根據(jù)所述灰附著率確定所述基準(zhǔn)值，所述灰附著率以實(shí)際的附著灰分相對于與預(yù)先調(diào)查出的與插入所述加熱爐內(nèi)的灰附著探針碰撞的碰撞灰分的比而算出， 所述碰撞灰分以根據(jù)所述固體燃料的供給量、灰分含有率及所述加熱爐的爐形狀而求出的與所述灰附著探針的投影面積碰撞的灰的總量而算出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 以所述灰附著率成為5 7重量％以下的方式將所述基準(zhǔn)值確定為50 60重量％以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成為燃燒器附近的氣氛溫度及氣氛氣體組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成為所述加熱爐的設(shè)計上的最高氣氛溫度及對應(yīng)該最高氣氛溫度的部位的氣氛氣體組成，或者為所述加熱爐的設(shè)計上的還原度最高的氣氛氣體組成及對應(yīng)該還原度最高的氣氛氣體組成的部位的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 所述金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑比所述固體燃料中的灰的平均粒徑小。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 所述金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑為5 μ m以下。
11.一種加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于，具備 運(yùn)算部，其預(yù)先測定并輸入多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，且根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率，其中，所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的， 燃料供給量調(diào)整部，其根據(jù)由所述運(yùn)算部確定的所述規(guī)定的混合比率，對所述多種固體燃料和所述金屬系化合物或含金屬的化合物的供給量進(jìn)行調(diào)整。
12.一種加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于，具備 運(yùn)算部，其預(yù)先測定并輸入多種固體燃料各自的灰成分的組成和向所述多種固體燃料中作為添加劑添加并混合的金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)成分的組成，且根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的灰成分的組成、表示固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定能夠得到加熱爐中的所述爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的規(guī)定的混合比率及規(guī)定的平均粒徑，其中，所述爐渣比例是針對以多種的混合比率添加并混合了多種的平均粒徑的所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料而預(yù)先算出的； 燃料供給量調(diào)整部，其根據(jù)由所述運(yùn)算部確定的所述規(guī)定的混合比率及規(guī)定的平均粒徑，對所述多種固體燃料與所述金屬系化合物或含金屬的化合物的供給量進(jìn)行調(diào)整。
13.根據(jù)要求11或12所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 所述金屬系化合物或含金屬的化合物的金屬元素的主要成分為鎂或鋁。
14.根據(jù)要求11或12所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 所述爐渣比例根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料的所述灰成分的組成，并通過熱力學(xué)平衡計算來算出，或者所述爐渣比例根據(jù)對以多種的混合比率添加并混合了所述金屬系化合物或含金屬的化合物的所述多種固體燃料進(jìn)行預(yù)先測定而測得的、以規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成進(jìn)行加熱而生成的爐渣來算出。
15.根據(jù)要求11或12所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 根據(jù)相對于所述爐渣比例的灰附著率以所述灰附著率降低的方式確定所述基準(zhǔn)值，所述灰附著率以實(shí)際的附著灰分相對于與預(yù)先插入被調(diào)查的所述加熱爐內(nèi)的灰附著探針碰撞的碰撞灰分的比而算出， 所述碰撞灰分以根據(jù)所述固體燃料的供給量、灰分含有率及所述加熱爐的爐形狀而求出的與所述灰附著探針的投影面積碰撞的灰的總量而算出。
16.根據(jù)要求15所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 以所述灰附著率為5 7重量％以下的方式，將所述基準(zhǔn)值確定為50 60重量％以下。
17.根據(jù)要求11或12所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成為燃燒器附近的氣氛溫度及氣氛氣體組成。
18.根據(jù)要求11或12所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 還具備對所述加熱爐的燃燒室的溫度及氣氛氣體組成進(jìn)行測定的計測部， 所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成為由所述計測部測定的所述加熱爐的燃燒室的溫度及氣氛氣體組成。
19.根據(jù)要求11或12所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成為所述加熱爐的設(shè)計上的最高氣氛溫度及對應(yīng)該最高氣氛溫度的部位的氣氛氣體組成，或者為所述加熱爐的設(shè)計上的還原度最高的氣氛氣體組成及對應(yīng)該還原度最高的氣氛氣體組成的部位的溫度。
20.根據(jù)要求11或12所述的加熱爐的灰附著抑制裝置，其特征在于， 所述金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑比所述固體燃料中的灰的平均粒徑小。
21.根據(jù)要求12所述的加熱爐的灰附著抑制方法，其特征在于， 所述金屬系化合物或含金屬的化合物的平均粒徑為5 μ m以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于對將金屬系化合物或含金屬的化合物添加到含有劣質(zhì)炭的各種各樣的固體燃料中的混合物作為燃料的加熱爐內(nèi)的灰附著進(jìn)行高精度地預(yù)測，并求出適當(dāng)?shù)幕旌媳嚷?，抑制灰附著的情況。本發(fā)明的加熱爐的灰附著抑制方法包括對在加熱爐中使用的預(yù)定的多種固體燃料的灰成分的組成及金屬系化合物或含金屬的化合物的無機(jī)組成進(jìn)行測定的步驟(S1)，根據(jù)以多種的混合比率添加并混合了金屬系化合物或含金屬的化合物的固體燃料的灰成分的組成、表示對以多種的混合比率混合的固體燃料預(yù)先算出的固定量的灰成分中的在規(guī)定的氣氛溫度及氣氛氣體組成下成為爐渣的比例的爐渣比例，而確定得到爐渣比例為基準(zhǔn)值以下的灰成分的組成的情況下的規(guī)定的混合比率(S2)。另外，本發(fā)明具備將金屬系化合物或含金屬的化合物以規(guī)定的混合比率添加并混合后的混合物作為燃料向加熱爐供給的步驟(S3)。
文檔編號F23C1/00GK102985756SQ20118003435
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者秋山勝哉, 樸海洋, 田洼陽司 申請人:株式會社神戶制鋼所