JP2009204197A - 重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バナジウムを含有する重質残渣油燃料と燃焼空気とを火炉に導入し、前記重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法において、前記火炉内の浮遊ダスト中に存在するバナジウムの価数を断続的に検出し、該検出結果に応じて、前記燃焼空気の火炉への導入量によって火炉内の酸素濃度を調整し、バナジウムの価数を4とする。
【選択図】図1
Description
バナジウムを含有する重質残渣油燃料と燃焼空気とを火炉に導入し、前記重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法において、前記火炉内の浮遊ダスト中に存在するバナジウムの価数を断続的に検出し、該検出結果が5価である場合に、バナジウムの価数を4以下とするように、前記燃焼空気の火炉への導入量を減少することによって、前記火炉内の酸素濃度を下げるように調整することを特徴とする。
なお、硫酸はバナジウムを溶解してもバナジウムの価数を変化させることがない溶媒である。
燃料中に含まれるバナジウムは、火炉内でガスであるV4O10、5価のバナジウム化合物であるV2O5及び4価のバナジウム化合物であるV2O4となることが図1(A)、(B)から分かる。またバナジウムが前記何れの化合物の状態となるかは、燃料中のバナジウム濃度、火炉内の温度及び酸素濃度の影響を受けることも分かる。
今回、運転中の火炉内のガスを採取し炉内の浮遊ダスト中のバナジウムの価数を把握することで、バナジウムが燃料中のバナジウム濃度、火炉内の温度及び酸素濃度の条件によっては火炉内で4価の化合物(V2O4)の状態となるという新たな知見が得られた。
従って、バナジウムの価数が4の状態で運転を行うと、火炉の炉壁への灰付着が生じにくくなる。
従って、酸素濃度1%では通常運転時の火炉内の温度(1000〜1200℃)においてはバナジウムは4価の状態であり、火炉内の炉壁への灰付着が生じにくいといえる。
従って、酸素濃度4%では通常運転時の火炉内の温度(1000〜1200℃)においてはバナジウムは4価又は5価の状態であり、火炉内の炉壁へ灰付着が生じる可能性がある。
このように、火炉内の酸素濃度の違いにより、バナジウムが4価であるか5価であるかの境界温度が変わる。
これにより、火炉内の浮遊ダスト中に存在するバナジウムの価数を簡単に短時間で把握することができる。従って火炉内のガスを取り出してから、バナジウムの価数を求め、該求められたバナジウムの価数を元に燃焼空気の導入量を調整するまでを短時間で終えることができ、測定結果の迅速なフィードバックが可能となる。
火炉下部から排出されるボトムアッシュは、一端炉壁に付着した灰が落下したものと考えられる。従ってボトムアッシュのバナジウムの価数を断続的に検出することで、炉壁面に付着したバナジウムの価数を把握することができ、これにより付着面での状況判断が可能となる。
これにより、ボトムアッシュ中に存在するバナジウムの価数を簡単に短時間で把握することができる。
図2は実施例1に係るボイラの概略図である。1はボイラ火炉であり、該ボイラ火炉には内部温度を計測する温度計2と、内部の酸素濃度を計測する酸素濃度計3が取り付けられている。燃料であるバナジウムを含有する重質残渣油燃料は、燃料供給部4より燃焼空気とともにボイラ火炉1内に供給され、該ボイラ火炉1内で前記重質残渣油燃料が燃焼される。またボトムアッシュはホッパ5に落下し、脱水機6で脱水処理などをされる。
燃料中に含まれるバナジウムは、火炉内でガスであるV4O10、5価のバナジウム化合物であるV2O5及び4価のバナジウム化合物であるV2O4となることが図1(A)、(B)から分かる。またバナジウムが前記何れの化合物の状態となるかは、燃料中のバナジウム濃度、火炉内の温度及び酸素濃度の影響を受けることも分かる。
今回、運転中の火炉内のガスを採取し炉内の浮遊ダスト中のバナジウムの価数を把握することで、バナジウムが燃料中のバナジウム濃度、火炉内の温度及び酸素濃度の条件によっては火炉内で4価の化合物(V2O4)の状態となることが新たに得られた知見である。
また、図1(A)と(B)を比較すれば分かるとおり、火炉内の酸素濃度の違いによってバナジウムが4価であるか5価であるかの境界温度変わることも新たな知見として得られた。
図3は、ボイラ火炉1内の浮遊ダスト中に存在するバナジウムの価数を求め燃焼空気量を調整する方法を説明するための説明図である。
ボイラ火炉1内の浮遊ダスト中に存在するバナジウムの価数を求める場合、火炉壁11に設けられた覗き窓12に空冷又は水冷で冷やしたサンプリング管13を取り付け、該サンプリング管に一端が硫酸を入れたガス吸収瓶15内に投入されたサンプリングチューブ14を取り付ける。
バナジウムを4価に維持することで、4価のバナジウムの化合物(V2O4)の融点(1450℃)はボイラ火炉1内の燃焼温度(1000〜1200℃)よりも高温であるため、ボイラ火炉1内でバナジウムは固体として存在し、そのためボイラ火炉1の内壁へ付着が生じにくくなる。
ボイラ火炉1下部から排出されたボトムアッシュ中に存在するバナジウムの価数を求める場合、ボトムアッシュが排出されるホッパ5又は該ホッパに排出されたボトムアッシュを脱水する脱水機6からボトムアッシュの一部を採取する。
該採取されたボトムアッシュ21は、サンプル分配器22、サンプル粉砕機23で分配、粉砕の処理を為された後、サンプル24としてガス吸収瓶15内の硫酸中に導入される。前記サンプル24が導入されたガス吸収瓶15内の硫酸は、ホットスターラ16によって加温されるとともに、ホットスターラ16によって回転させられるスターラチップ17によって攪拌され、前記サンプルが硫酸に溶けて溶液となる。
2 温度計
3 酸素濃度計
4 原料供給部
18 pH計
19 ORP計
20 演算装置
Claims (4)
- バナジウムを含有する重質残渣油燃料と燃焼空気とを火炉に導入し、前記重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法において、
前記火炉内の浮遊ダスト中に存在するバナジウムの価数を断続的に検出し、
該検出結果が5価である場合に、バナジウムの価数を4以下とするように、前記燃焼空気の火炉への導入量を減少することによって、前記火炉内の酸素濃度を下げるように調整することを特徴とする重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法。 - 前記バナジウムの価数の検出を、
前記火炉内のガスの一部を火炉外に取り出し、
該火炉外に取り出したガスを、バナジウムの価数が変化しない溶媒に溶解させて溶液とし、
該溶液の水素イオン指数(pH)及び酸化還元電位(ORP)を測定し、
該水素イオン指数(pH)及び酸化還元電位(ORP)の測定結果からバナジウムの価数を求めることで行うことを特徴とする請求項1又は2記載の重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法。 - 前記火炉下部から排出されるボトムアッシュ中に存在するバナジウムの価数を断続的に検出することを特徴とする請求項1又は2記載の重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法。
- 前記火炉下部から排出されるボトムアッシュ中の一部を、バナジウムの価数が変化しない溶媒に溶解させて溶液とし、
該溶液の水素イオン指数(pH)及び酸化還元電位(OPR)を測定し、
該水素イオン指数(pH)及び酸化還元電位(ORP)の測定結果からバナジウムの価数を求めることを特徴とする請求項3記載の重質残渣油燃料を燃焼させるボイラの運転方法。
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JP2015117843A (ja) * | 2013-12-16 | 2015-06-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 重質油燃焼方法、重質油焚きボイラ及び制御装置 |
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JPS61250416A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-07 | Taihoo Kogyo Kk | 固体石油残滓の燃焼方法 |
JPH09303714A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-11-28 | Babcock Hitachi Kk | ボイラ装置及びその運転方法 |
JP2004354031A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼装置及び方法 |
JP2007107757A (ja) * | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 粗悪燃料ボイラの灰付着低減方法及び粗悪燃料燃焼装置 |
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