特許ウォッチ

公開番号2025175740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2024081966
出願日2024-05-20
発明の名称燃焼装置の運転方法、燃料の選定方法及び運転制御システム
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F23N 5/00 20060101AFI20251126BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】燃料の種類によらずに燃焼装置の内部の腐食を抑制することができる燃焼装置の運転方法を提供する。
【解決手段】燃焼装置の運転方法であって、灰中のSiO₂、CaO、MgO、Na₂O及びK₂Oの含有量をR_SiO2、R_CaO、R_MgO、R_Na2O及びR_K2Oと定義し、第1係数mと第2係数nを定義し、(R_SiO2+R_CaO+mR_MgO+R_Na2O+nR_K2O)をR_sumと定義し、R_SiO2/R_sumを第1座標軸、(R_CaO+mR_MgO)/R_sumを第2座標軸、(R_Na2O+nR_K2O)/R_sumを第3座標軸とする三角座標を定義すると、灰の成分を検出し、三角座標において、第1、第2座標軸と、第1座標軸上における第1位置と第2座標軸上における第2位置を結ぶ第1境界線とによって囲まれる第1範囲内に灰の組成が位置するように燃焼装置を運転するステップを備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
燃料を燃焼させる燃焼装置の運転方法であって、
前記燃料の燃焼によって生成される灰について、前記灰中のＳｉＯ
２
、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
２
Ｏ及びＫ
２
Ｏの含有量をそれぞれＲ
ＳｉＯ２
［ｗｔ％］、Ｒ
ＣａＯ
［ｗｔ％］
、
Ｒ
ＭｇＯ
［ｗｔ％］、Ｒ
Ｎａ２Ｏ
［ｗｔ％］及びＲ
Ｋ２Ｏ
［ｗｔ％］と定義し、０より大きく５より小さい係数である第１係数ｍと、０より大きく３より小さい係数である第２係数ｎとを定義し、（Ｒ
ＳｉＯ２
＋Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
＋Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）をＲ
ｓｕｍ
と定義し、
Ｒ
ｓｕｍ
に対するＲ
ＳｉＯ２
の比であるＲ
ＳｉＯ２
／Ｒ
ｓｕｍ
を第１座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）の比である（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第２座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）の比である（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第３座標軸とする三角座標を定義すると、
前記燃料又は前記灰を分析することによって前記灰の成分を検出し、前記三角座標において、前記第１座標軸と、前記第２座標軸と、前記第１座標軸上における０．５より大きく１より小さい値である第１位置と前記第２座標軸上における０．３より大きく０．８より小さい値である第２位置とを結ぶ第１境界線と、によって囲まれる第１範囲内に前記灰の組成が位置するように、前記燃焼装置を運転するステップを備える、燃焼装置の運転方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１座標軸上における前記第１位置の値は、前記第２座標軸上における前記第２位置の値よりも大きい、請求項１に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項３】
前記第１位置は、前記第１座標軸上における０．７より大きく０．９より小さい値であり、
前記第２位置は、前記第２座標軸上における０．３より大きく０．７より小さい値である、請求項２に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項４】
前記灰中のＡｌ
２
Ｏ
３
の含有量をＲ
Ａｌ２Ｏ３
と定義すると、
前記ステップでは、Ｒ
ＳｉＯ２
に対するＲ
Ａｌ２Ｏ３
の比であるＲ
Ａｌ２Ｏ３
／Ｒ
ＳｉＯ２
に応じて前記第１境界線を変更する、請求項１に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項５】
前記ステップでは、Ｒ
Ａｌ２Ｏ３
／Ｒ
ＳｉＯ２
が小さくなるにつれて前記第１位置の値が大きくなるように前記第１境界線を変更する、請求項４に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項６】
前記ステップでは、前記灰の組成が前記三角座標の前記第１範囲から外れる場合に、ＳｉＯ
２
及びＡｌＯ
２
のうち少なくとも一方を含む添加剤の前記燃焼装置への投入量を増加させる、請求項１に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項７】
前記燃焼装置は、石炭ガス化複合発電のガス化炉であり、
前記ステップでは、前記灰の組成が前記三角座標の前記第１範囲から外れる場合に、前記ガス化炉のリダクタ部への前記添加剤の投入量を増加させる、請求項６に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項８】
前記燃焼装置は、石炭ガス化複合発電のガス化炉であり、
前記添加剤中のＡｌ
２
Ｏ
３
の含有量［ｗｔ％］を、前記添加剤中のＳｉＯ
２
の含有量［ｗｔ％］で除算した値が０以上０．２５以下である、請求項６に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項９】
前記燃焼装置は、石炭ガス化複合発電のガス化炉であり、
前記ステップでは、前記三角座標において、前記第２座標軸と、前記第１境界線と、前記第２座標軸上における０より大きく前記第２位置より小さい値である第３位置から前記第１境界線に交わるように延在する第２境界線と、によって囲まれる第２範囲内に前記灰の組成が位置するように、前記燃焼装置を運転する、請求項１に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項１０】
前記ステップでは、前記灰の組成が前記三角座標の前記第２範囲から前記第１座標軸側に外れる場合に、アルカリ土類金属を含む添加剤の前記ガス化炉への投入量を増加させる、請求項９に記載の燃焼装置の運転方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃焼装置の運転方法、燃料の選定方法及び運転制御システムに関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃焼炉あるいはガス化炉の内部への灰の付着や灰中におけるＣｌ元素の濃縮を抑制しつつ燃料を燃焼させる燃焼制御方法が開示されている。この燃焼制御方法は、燃料の成分を検出するステップと、燃料の灰分あたりのアルカリ金属揮発量が(灰中のＮａ２Ｏ［ｗｔ％］＋５×灰中のＫ２Ｏ［ｗｔ％］)
１．６
×(灰中のＣａＯ［ｗｔ％］＋灰中のＭｇＯ［ｗｔ％］)≧５６０を満たす等の条件を満たす場合、酸化アルミニウム／（酸化珪素＋酸化アルミニウム）比が０．２５以上（重量比）の燃料添加剤を燃焼・ガス化炉に供給するステップと、を含む。この方法によれば、灰中におけるＣｌ元素の濃縮を抑制することにより、燃焼装置の内部の腐食を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２３－０９５５７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の方法では、添加剤を供給する条件を燃料の種類に応じて（例えば燃料が石炭であるかバイオマスであるかに応じて）変更する必要があり、燃料の種類によっては燃焼装置の内部の腐食を抑制することが困難となる懸念がある。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、燃料の種類によらずに燃焼装置の内部の腐食および灰の付着を抑制することができる燃焼装置の運転方法、燃料の選定方法及び運転制御システム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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る燃焼装置の運転方法は、
燃料を燃焼させる燃焼装置の運転方法であって、
前記燃料の燃焼によって生成される灰について、前記灰中のＳｉＯ
２
、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
２
Ｏ及びＫ
２
Ｏの含有量をそれぞれＲ
ＳｉＯ２
［ｗｔ％］、Ｒ
ＣａＯ
［ｗｔ％］
、
Ｒ
ＭｇＯ
［ｗｔ％］、Ｒ
Ｎａ２Ｏ
［ｗｔ％］及びＲ
Ｋ２Ｏ
［ｗｔ％］と定義し、０より大きく５より小さい係数である第１係数ｍと、０より大きく３より小さい係数である第２係数ｎとを定義し、（Ｒ
ＳｉＯ２
＋Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
＋Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）をＲ
ｓｕｍ
と定義し、
Ｒ
ｓｕｍ
に対するＲ
ＳｉＯ２
の比であるＲ
ＳｉＯ２
／Ｒ
ｓｕｍ
を第１座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）の比である（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第２座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）の比である（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第３座標軸とする三角座標を定義すると、
前記燃料又は前記灰を分析することによって前記灰の成分を検出し、前記三角座標において、前記第１座標軸と、前記第２座標軸と、前記第１座標軸上における０．５より大きく１より小さい値である第１位置と前記第２座標軸上における０．３より大きく０．８より小さい値である第２位置とを結ぶ第１境界線と、によって囲まれる第１範囲内に前記灰の組成が位置するように、前記燃焼装置を運転するステップを備える。
【０００７】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る燃焼装置の燃料の選定方法は、
前記燃料の燃焼によって生成される灰について、前記灰中のＳｉＯ
２
、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
２
Ｏ及びＫ
２
Ｏの含有量をそれぞれＲ
ＳｉＯ２
［ｗｔ％］、Ｒ
ＣａＯ
［ｗｔ％］
、
Ｒ
ＭｇＯ
［ｗｔ％］、Ｒ
Ｎａ２Ｏ
［ｗｔ％］及びＲ
Ｋ２Ｏ
［ｗｔ％］と定義し、０より大きく５より小さい係数である第１係数ｍと、０より大きく３より小さい係数である第２係数ｎとを定義し、（Ｒ
ＳｉＯ２
＋Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
＋Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）をＲ
ｓｕｍ
と定義し、
Ｒ
ｓｕｍ
に対するＲ
ＳｉＯ２
の比であるＲ
ＳｉＯ２
／Ｒ
ｓｕｍ
を第１座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）の比である（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第２座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）の比である（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第３座標軸とする三角座標を定義すると、
前記燃料の複数の候補について、前記燃料又は前記灰を分析することによって前記灰の成分を検出し、前記三角座標において、前記第１座標軸と、前記第２座標軸と、前記第１座標軸上における０．５より大きく１より小さい値である第１位置と前記第２座標軸上における０．３より大きく０．８より小さい値である第２位置とを結ぶ第１境界線と、によって囲まれる第１範囲内に前記灰の組成が位置するような候補を前記燃料として選定するステップを備える。
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る運転制御システムは、
燃料を燃焼させる燃焼装置の運転制御システムであって、
前記燃料の燃焼によって生成される灰について、前記灰中のＳｉＯ
２
、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
２
Ｏ及びＫ
２
Ｏの含有量をそれぞれＲ
ＳｉＯ２
［ｗｔ％］、Ｒ
ＣａＯ
［ｗｔ％］
、
Ｒ
ＭｇＯ
［ｗｔ％］、Ｒ
Ｎａ２Ｏ
［ｗｔ％］及びＲ
Ｋ２Ｏ
［ｗｔ％］と定義し、０より大きく５より小さい係数である第１係数ｍと、０より大きく３より小さい係数である第２係数ｎとを定義し、（Ｒ
ＳｉＯ２
＋Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
＋Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）をＲ
ｓｕｍ
と定義し、
Ｒ
ｓｕｍ
に対するＲ
ＳｉＯ２
の比であるＲ
ＳｉＯ２
／Ｒ
ｓｕｍ
を第１座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）の比である（Ｒ
ＣａＯ
＋ｍＲ
ＭｇＯ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第２座標軸、Ｒ
ｓｕｍ
に対する（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）の比である（Ｒ
Ｎａ２Ｏ
＋ｎＲ
Ｋ２Ｏ
）／Ｒ
ｓｕｍ
を第３座標軸とする三角座標を定義すると、
前記燃料又は前記灰を分析することによって前記灰の成分を検出する検出部と、
前記三角座標において、前記第１座標軸と、前記第２座標軸と、前記第１座標軸上における０．５より大きく１より小さい値である第１位置と前記第２座標軸上における０．３より大きく０．８より小さい値である第２位置とを結ぶ第１境界線と、によって囲まれる第１範囲内に前記灰の組成が位置するように、前記燃焼装置を運転する運転制御部と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、燃料の種類によらずに燃焼装置の内部の腐食および灰の付着を抑制することができる燃焼装置の運転方法、燃料の選定方法及び運転制御システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一実施形態に係るガス化炉１０１を適用した石炭ガス化複合発電設備１０の概略構成図である。
図１に示した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉１０１及びその周囲の構成の一例を示す図である。
運転制御部４０のハードウェア構成の一例を示す図である。
運転制御部４０の運転制御方法の一例を説明するための図である。
運転制御部４０の運転制御方法の一例を説明するための図である。
燃料の選定方法の一例を説明するための図である。
燃料の混焼割合の決定方法の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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