JP3746010B2

JP3746010B2 - スラッギング防止用燃料添加剤及び燃料の燃焼方法

Info

Publication number: JP3746010B2
Application number: JP2002066513A
Authority: JP
Inventors: 光雄小野沢; 滋中井; 良美井元
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: JP2003261890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種燃料、特に石炭、オイルコークス等に代表される灰分含有量の多い燃料の燃焼の際に燃料中の灰分に起因するスラッギングを防止することができるスラッギング防止用燃料添加剤及び燃料の燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭やオイルコース、副生油等を燃料とするボイラ、回収ボイラ、各種加熱炉及び各種廃棄物、廃タイヤ等を焼却処理する種々の焼却炉等は、燃料及び廃棄物中の灰分に起因するクリンカーが生じ易く、またこれらの成長により、スラッギング（閉塞現象）を起こすことが知られている。
これらの障害を防止する対処法として、ボイラ等において水管の間隔を広げたり、スートブローを多数設置する方策が採られているが、それでも燃料の粗悪化や燃焼変動、負荷の変動等により、燃料等の灰分の含有量や生成した灰分の融点等によっては１ヶ月程度しか連続操業できない場合もあった。即ちスラッギングが生じてしまうため、操業を停止して炉内を冷却してクリンカーを剥離脱落する作業が必要であった。
また、これらの障害に対して、特開昭６１−２５０４１６号公報、特開昭６２−７７５０８号公報等に記載されているように、従来より水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、ドロマイト等のアルカリ土類金属化合物やmＦeＯ・nＦe₂Ｏ₃（ｍ，ｎは０以上の数）で示されるＦe化合物を水又は油に分散させた燃料添加剤を燃料中に添加するか、燃焼ガス中に注入することによりスラッギングを抑制しようとする試みも検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の燃料添加剤は、比較的灰分含有量の少ない燃料に対しては効果的に作用する。即ち灰の融点上昇、灰の軟質化、灰の黒色化等により、水管付着灰の性質を変えることにより、スラッギングを防止することができる。
しかしながら、石炭に代表される灰分含有量の多い燃料や、特に燃焼灰の融点の低い例えばプリマ炭等では、これら燃焼させた場合に生ずる水管付着灰が多量であり、時には粘着性のクリンカーとして水管及び水管壁に強固に付着し、さらに飛散灰を吸収して巨大なクリンカーを成長し易くなり、前記従来の燃料添加剤ではたとえ多量に添加してもスラッギングを抑制することが困難であった。
そして、現段階では、このような多量の灰分含有量の燃料を燃焼する際に生ずるスラッギングを有効に防止する手段は見出されていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記に鑑み鋭意研究の末得られたものであり、(Ａ)粒径０.１〜１０μmの粉末状のＭg化合物、Ｓi化合物、Ｆe化合物の一種又は二種以上１０〜６０重量％と、(Ｂ)粒径３〜２００nmの超微粒子状のシリカ化合物５〜４０重量％と、(Ｃ)アルカリ金属（Ｒ＝Ｎa，Ｋ）化合物をＲ₂Ｏ濃度として０.０２〜２.５重量％と、を水及び／又は油に分散させた組成物よりなることを特徴とするスラッギング防止用燃料添加剤に関するものである。ここでいう粒径とは平均一次粒径を意味し、以後単に粒径と記す。
【０００５】
また、本発明は、上記燃料添加剤を液体燃料油又は固体燃料中に添加して燃焼させるか、直接燃焼雰囲気中に添加して燃焼させることを特徴とする燃料の燃焼方法、及び固体燃料が石炭の場合、石炭粉砕工程の前で上記燃料添加剤を石炭に添加し、粉砕後燃焼させることを特徴とする燃料（石炭）の燃焼方法をも提供する。
【０００６】
さらに、上記燃焼方法において、燃料添加剤投入時間における燃料中に含まれている灰分に起因する燃焼時の飛散スケール量１００重量部に対して、燃料添加剤中の灰分として１〜５０重量部を１日１〜５回、各々３０分〜２時間の短時間に間欠多量投入することにより、より効果的に燃料中の灰分に起因する障害を防止できることを見出した。
【０００７】
即ち本発明者らは、粒径０.１〜１０μmの粉末と非常に粒径の細かいシリカ化合物を組み合わせた特定の組成の燃料添加剤を用いて液体燃料油又は固体燃料を燃焼させることにより、生成灰の強度を低下させてスートブロー等で容易に掻き落とせるようにできることを見いだした。
さらに、従来では行われたことのない短時間に集中的に多量添加する燃焼方法との組み合わせにより、石炭等の灰分含有量が多く、時には生成灰の融点の低い灰分を含有するような燃料を燃焼させる際に生ずるスラッギング等の障害を防止することに成功したのである。
その結果として、強固な水管付着灰や巨大なクリンカーをスートブロー等にて容易に剥離、脱落させ、伝熱面に対する熱吸収率を向上させ、さらに高温腐食、低温腐食を低減させ、未燃カーボン、ＳＯ₃、ＮＯ_Xの生成を抑制させ、ボイラ等の運転を長期的に安定操業させることができるのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる(Ａ)成分である粒径０.１〜１０μmの粉末状のＭg化合物、Ｓi化合物、Ｆe化合物としては、以下のものを使用することができる。
Ｍg化合物：水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム
Ｓi化合物：珪石（石英）粉、天然けい砂粉、人工けい砂粉、カオリン、タルク、ケイソウ土粉、焼成ケイソウ土粉、クレー（組成SiO₂46％,Al₂O₃39％）、ケイ酸ジルコニウム
Ｆe化合物：弁柄、四三酸化鉄、黄色酸化鉄（ゲーサイト）
【０００９】
また、本発明に用いられる(Ｂ)成分である粒径３〜２００nmの超微粒子状のシリカ化合物は、特に水に分散（ほぼ溶解に近い）させたものは、シリカゾル（コロイダルシリカ）として市販もされている。また、粒径がこの範囲より大きいものでは十分なスラッギング防止効果が得られず、より好ましくは粒径１０〜１００nmである。
【００１０】
さらに、本発明の燃料添加剤には、(Ｃ)成分としてアルカリ金属（Ｒ＝Ｎa，Ｋ）化合物を、Ｒ₂Ｏ濃度として０.０２〜２.５重量％を含有させることにより、前述の(Ａ)成分や(Ｂ)成分の水管及び水管炉壁への付着性を向上すると共に燃料灰に起因するスケールを多孔質化させることができる。また、燃料添加剤が水又は水−油のエマルジョン（Ｗ／Ｏ型、Ｏ／Ｗ型）の場合、前述の(Ｂ)成分として市販のシリカゾル（コロイダルシリカ）を用いることができるが、この市販シリカゾル中には(Ｃ)成分が既に不純物として含有されており、例えば合成コロイダルシリカの場合には、ＳiＯ₂２０〜５０重量％に対し、通常Ｎa₂Ｏが０.０１〜０.７重量％、Ｋ₂Ｏが０.１重量％以下の微量含まれている。そこで、(Ｃ)成分としては、珪酸塩（珪酸ナトリウム、珪酸カリウム）等の水ガラス類や水酸化物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム）、炭酸塩化合物（例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム）、キレートのアルカリ金属塩（例えばエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）の(２〜０)Ｈ・(２〜４)Ｎa、(２〜０)Ｈ・(２〜４)Ｋ及びニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）の(２〜０)Ｈ・(１〜３)Ｎa、(２〜０)Ｈ・(１〜３)Ｋ）、キレート金属・アルカリ金属塩（例えば２価金属をＭ(II)、３価金属をＭ(III)とすると、ＥＤＴＡ・Ｍ(II)・２Ｎa、ＥＤＴＡ・Ｍ(III)・Ｎa、ＮＴＡ・Ｍ(II)・Ｎa、ＥＤＴＡ・Ｍ(II)・２Ｋ、ＥＤＴＡ・Ｍ(III)・Ｋ、ＮＴＡ・Ｍ(II)・Ｋ）等の水溶性物質を市販シリカゾル中に新たに添加して不純物との合計量でＲ₂Ｏ濃度として０.０２〜２.５重量％とするが、過剰量の添加は添加剤成分の粘着性が強くなり過ぎ、付着灰の融点も低下させてしまうため、好ましくはＲ₂Ｏ濃度として０.１〜１.５重量％である。この(Ｃ)成分であるアルカリ金属（Ｒ＝Ｎa，Ｋ）化合物が珪酸塩、水酸化物、炭酸塩化合物、キレートのアルカリ金属塩、キレート金属・アルカリ金属塩の一種又は二種以上である場合は、特に水又は水−油のエマルジョン（Ｗ／Ｏ型、Ｏ／Ｗ型）系において、前記(Ａ)成分である粉末と(Ｂ)成分であるシリカゾル（コロイダルシリカ）との混合における流動性や分散安定性を改善する作用を有し、例えば水酸化マグネシウム６０％の水スラリー１００重量部に対し、４０％の合成コロイダルシリカ５０重量部を単に混合すると、ペースト状からゲル状の高粘度水スラリーになってしまうが、そこへ１号水ガラス２重量部を添加すると、流動性と安定性に優れたスラリー状水分散液に改善できる。
【００１１】
また、燃料添加剤が油又は水−油のエマルジョン（Ｗ／Ｏ型、Ｏ／Ｗ型）系の場合、この(Ｃ)成分として石油スルホン酸ナトリウム、ナフテン酸ナトリウム、オクチル酸カリウム等の油溶性アルカリ金属塩、或いは後述する(Ｄ)成分の一部のアルカリ金属塩等の油溶性アルカリ金属塩などを微量添加しても良い。油タイプ、即ち油又は水−油のエマルジョン（Ｗ／Ｏ型、Ｏ／Ｗ型）系に使用できる油としては灯油、軽油、Ａ重油、メチルナフタレン等脂肪族系及び芳香族炭化水素が例示できる。
【００１２】
本発明の燃料添加剤は、その組成割合としては前記(Ａ)〜(Ｃ)成分の所定量を、水及び／又は油に分散させたものであるが、必要に応じて(Ｄ)界面活性剤を１０重量％以下添加して分散安定性をより向上させるようにしても良い。また、燃料油との乳化混合性、固体燃料へのぬれ性向上を目的として(Ｄ)界面活性剤を使用しても良い。
用いられる(Ｄ)界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸Ｎa等のアルキルアリルスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ジアルキルスルフォコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩などのアニオン界面活性剤やポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、高級脂肪酸グリセリンエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキロールアミド等の非イオン界面活性剤が例示される。
【００１３】
また、本発明の燃料添加剤には、必要に応じて粒径３〜２００nmの超微粒子状のＳi化合物単体及び／又はその表面の全体又は一部をＡl化合物又はＦe化合物でコーティング又は置換したアルミニウム変性又は鉄変性させたＳi化合物、特にシリカを用いても良い。
【００１４】
さらに本発明の燃料添加剤には、必要に応じて(Ｅ)粒径０.１〜１０μmの粉末状のＣa化合物、Ａl化合物、Ｚr化合物などを２５重量％以下添加することにより、種々の燃焼障害を防止又は抑制することができる。これらの(Ｅ)成分は前記(Ａ)成分を補足する成分であり、燃料灰の組成や燃焼条件、スラッギングを起こしている部位等の諸条件に応じて添加されるもので、以下の粉末を用いることができる。
Ｃa化合物：水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム
Ａl化合物：水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム
Ｚr化合物：酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、ジルコン砂（組成ZrO₂66％,SiO₂33％）
さらに、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ベントナイト、セピオライト等の有機性、無機性増粘剤を添加しても良く、特に粒径が大きい粉末状の(Ａ)成分や(Ｅ)成分を使用する場合に粉末（粗粒子）の沈降防止に有効である。
【００１５】
以下に本発明の燃料添加剤の作用を水性シリカゾルを例に説明する。
前記(Ｂ)成分として用いられるシリカゾルは高分子量の無水ケイ酸の超微粒子を水に分散させたコロイダルシリカ液であり、コロイダルシリカ粒子は図１のようになっている。
このコロイダルシリカ粒子は非晶質で、ほぼ真球状であり、非常に安定した状態で半永久的に水に分散している。このようなシリカゾルを集中的に燃焼炉内に添加すると、水分の蒸発に伴い、非常に微細な球状シリカ粒子や球状シリカ粒子の集合体となり、この集合体も球状で、それらの一部は水管炉壁に付着し、球状の緻密な滑り性のあるしかも離型性を有する薄い皮膜を形成し、他の一部は燃焼灰の粘着粒子の表面に付着し、灰の粘着性を低下させる。
また、この球状の超微粒子からなるシリカ(＝(Ｂ)成分)及び粉末状（粗粒子）のＭg系、Ｓi系、Ｆe系の化合物(＝(Ａ)成分)に微量のアルカリ金属化合物(＝(Ｃ)成分)を付加させることで元来高融点で付着性の低い球状シリカ粒子やその集合体、及びＭg系、Ｓi系、Ｆe系の粗粒子を効率的に水管や水管炉壁に付着させることができ、他の一部は燃焼灰の粘着粒子表面に効率的に付着被覆させて飛散灰の粘着性を低下させることができる。このようにアルカリ金属化合物は球状シリカ粒子表面やその集合体表面、及びＭg系、Ｓi系、Ｆe系の粗粒子表面に微量点在することで灰に付着し易くなるばかりでなく、球状シリカ粒子とＭg系、Ｓi系、Ｆe系の粗粒子との付着性を高めさせることができる。
また、(Ｂ)成分であるシリカゾル中の球状シリカの平均粒径を２０nm、(Ａ)成分であるＭg系、Ｓi系、Ｆe系の粗粒子の平均粒径を２μmとすると、粒子径が１００倍異なることから、球状シリカがＭg系、Ｓi系、Ｆe系の粗粒子表面に付着し、一部は球状シリカの粒子集合体とＭg系、Ｓi系、Ｆe系の粗粒子が付着する。この燃料添加剤成分同士の付着は、球状シリカの集合体への成長や球状シリカ集合体の更なる成長による粗大化を抑制できるため、球状シリカの超微粒子状の形態を少なくとも付着灰に到達するまでの期間だけ維持するのに有効である。
そして、一時的に燃料添加剤を多量に添加すると、燃料添加剤中の球状シリカが付着灰の細孔中に侵入し、付着灰全体を脆弱化させることができる。脆弱化が進行すると球状シリカ粒子のマイクロベアリング効果と称される滑り向上作用とＭg系、Ｓi系、Ｆe系の粗粒子による付着灰の改質により、クリンカーの粉体化が可能になる。
さらに、これらの球状シリカ粒子は、１２００℃程度の温度で非晶質から結晶質への結晶化が起こり、この際に球状シリカ粒子内部やその集合体内部に取り込まれている微量の水分子や粒子外側に存在する水酸基及び(Ｃ)成分由来のＮaやＫが急激にガス化することなどにより、球状シリカ粒子やその集合体が膨張、多孔質となり、全体として破壊され易くなる。
上記これらの作用の単独乃至複合された効果によりスートブロー等により簡単にクリンカーが水管表面及び水管炉壁表面より簡単に剥離脱落するのである。
【００１６】
本発明の燃料添加剤は、前記(Ａ)〜(Ｃ)成分を含有しているが、従来の燃料添加剤のように(Ａ)成分のみ、例えば数μmの石英粒子だけでは結晶質を粉砕して製造するため、粒径分布が大きく且つ形状も不規則である。これを集中的に燃焼炉内に添加すると、粒径が大きく分布も広く且つ形状も不規則であるが故に容易にすばやく水分の蒸発が終了し、シリカ粒子の形状は球状に変化することなく単なるシリカ粒子の集合体になる。集合体の強度は弱いものの膨張を起こさないため多孔質にならず、スケールの希釈効果程度しか効果が発揮できず、スラッギングの防止までには至らないと推察される。
【００１７】
また、前記(Ａ)〜(Ｅ)の各成分を含む本発明の燃料添加剤の組成割合は、(Ａ)成分が１０〜５５重量％、(Ｂ)成分が５〜４０重量％、(Ｃ)成分が０.０２〜２重量％、(Ｄ)成分が１０重量％以下、(Ｅ)成分が２５重量％以下であり、残部が水及び／又は油であることが望ましい。
【００１８】
本発明の燃料添加剤を用いるに際しては、燃料と共に連続的に添加しても良く、液体燃料の場合は燃料配管に強制注入させたり、サービスタンクに比例注入させたりすることができる。
固形燃料、特に石炭に添加する場合、給炭機に直接、又は給炭機ベルト上の石炭に添加し、石炭粉砕機（ミル）で粉砕、混練することにより、石炭微粒子表面に添加剤を接着させて燃焼させることができ、それによってクリンカー表面に効率的に添加剤成分を蒸着させることができる。
【００１９】
そして、特にその添加方法を工夫することにより、より少ない使用量でより大きな効果を発揮させることができる。その添加方法とは、燃料添加剤投入時間における燃料中に含まれている灰分に起因する燃焼時の飛散スケール（灰分）量１００重量部に対して燃料添加剤中の灰分として１〜５０重量部を１日１〜５回、各々３０分〜２時間の短時間に間欠多量添加することであり、この添加方法により、スラッギングの防止効果を飛躍的に向上させることができるのである。
即ち本発明の燃料添加剤を燃料と共に連続的に添加する方法の場合にも、前述の作用によりクリンカーを多孔質にしてその強度を低下させることができるが、多量の燃料添加剤を添加しなければ、付着灰が容易に脱落できる程の強度低下を見込めないため、その使用量が多くなる。
これに対し、前述のように燃料添加剤を間欠多量添加した場合には、燃料添加剤を添加している間には強度の十分に低い灰が層状に付着し、燃料添加剤を添加していない間には強度の高い灰がその上に層状に付着する。そのため、仮にある程度厚い付着灰が形成されたとしても、灰自体の自重やスートブロー等で強度の低い層部分から剥離させてその上に付着した強度の高い層部分と共に脱落させることができる。この方法では短時間にのみ集中的に多量添加するので、合計使用量は連続的に添加した場合よりも少なくなる。したがって、この方法は、より少ない使用量でより大きな効果を発揮させることができる。
【００２０】
【実施例】
実施例１（基礎試験）
▲１▼供試灰分（クリンカー）
プリマ炭を微粉炭ボイラーにて燃焼させた際に生成したクリンカーを微粉砕し、２００メッシュをパスしたものを用いた。
▲１▼−１プリマ炭の性状
固有水分６.０％
灰分４.４％
揮発分４０.５％
固定炭素４９.１％
▲１▼−２クリンカー（灰分）組成
ＳiＯ₂ ５５.１％
Ｆe₂Ｏ₃ １１.２％
Ａl₂Ｏ₃ ２０.３％
ＣaＯ２.８％
ＭgＯ３.５％
Ｎa₂Ｏ０.８％
Ｋ₂Ｏ１.３％
ＳＯ₃ ３.６％
その他１.４％
【００２１】
▲２▼試験方法
２００メッシュ以下に粉砕されたサンプル灰に後述する▲３▼の供試添加剤を固形分として５％、１０％添加し、十分に混合撹拌して均一組成とし、成型器にて直径１０mm高さ１５mmの円柱状に成型し、１００℃で２４時間乾燥させた。
得られた試料を高温加熱顕微鏡で２０℃／minの割合で昇温させ、軟化点、融点、膨張率を観察測定し、テスト終了後に圧潰強度を測定した。
【００２２】
▲３▼供試添加剤
〔配合例１〕
粒径１０〜２０nmのシリカゾル、粒径０.３〜３μmのＭg(ＯＨ)₂、１号水ガラス１％を含有する水スラリー
（(Ｂ)成分；球状ＳiＯ₂＝３５％，
(Ａ)成分；Ｍg(ＯＨ)₂＝１５％，
(Ｃ)成分；Ｎa₂Ｏ＝０.７％）
〔配合例２〕
粒径１５〜３０nmのシリカゾル、粒径０.５〜５μmのＳiＯ₂、ＫＯＨ０.１％を含有する水スラリー
（(Ｂ)成分；球状ＳiＯ₂＝２０％，
(Ａ)成分；ＳiＯ₂＝５５％，
(Ｃ)成分；Ｎa₂Ｏ＝０.０３％，Ｋ₂Ｏ＝０.０８％）
〔配合例３〕
粒径２０〜８０nmの球状シリカ超微粒子、粒径３〜８μmのＭg(ＯＨ)₂、粒径２〜６μmのＦe₂Ｏ₃、石油スルホン酸Ｎa及びアルキルベンゼンスルホン酸Ｎaを含有する灯油スラリー
（(Ｂ)成分；球状ＳiＯ₂＝７％，
(Ａ)成分；Ｍg(ＯＨ)₂＝１０％，Ｆe₂Ｏ₃＝５％，
(Ｃ)成分；Ｎa₂Ｏ＝０.３％，
(Ｄ)成分；界面活性剤２％）
〔配合例４〕
粒径１０〜４０nmのシリカゾル、粒径０.３〜３μmのＳiＯ₂、粒径１〜５μmのＡl(ＯＨ)₃、ＮaＯＨ０.５％を含有する水スラリー
（(Ｂ)成分；球状ＳiＯ₂＝３０％，
(Ａ)成分；ＳiＯ₂＝１０％，
(Ｅ)成分；Ａl(ＯＨ)₃＝１５％，
(Ｃ)成分；Ｎa₂Ｏ＝１.１％）
〔配合例５〕
粒径１０〜３５nmのシリカゾル、粒径２〜６μmのＺrＳiＯ₄、粒径１〜５μmのＦeＯＯＨ、３号水ガラス１.５％、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、Ａ重油を含むエマルジョン型スラリー
（(Ｂ)成分；球状ＳiＯ₂＝１５％，
(Ｅ)成分；ＺrＳiＯ₄＝３０％［ＺrＯ₂＝２０.２％，ＳiＯ₂＝９.８％］， (Ａ)成分；ＦeＯＯＨ＝１０％，
(Ｃ)成分；Ｎa₂Ｏ＝０.５％，
(Ｄ)成分；界面活性剤５％）
〔比較例１〕
粒径１〜５μmのシリカの水スラリー
（ＳiＯ₂濃度として３０％）
〔比較例２〕
粒径１〜５μmの水酸化マグネシウムの水スラリー
（Ｍg(ＯＨ)₂濃度として４０％）
〔比較例３〕
粒径１〜５μmの水酸化カルシウムの水スラリー
（Ｃa(ＯＨ)₂濃度として３５％）
〔ブランク〕
無添加
【００２３】
▲４▼試験結果
【表１】

【００２４】
▲５▼考察
１.本発明に係る配合例１〜５は、比較例１〜３及びブランクに比べて軟化点、融点の上昇が著しく、特に高添加量の場合に顕著に表れた。
２.同様に膨張率が大きく、比較例１〜３及びブランクに比べて優れていた。特に配合例１〜５の高添加量のものは膨張率が１.５〜１.９倍となり、非常に大きな値を示していた。
３.配合例１〜５は、比較例１〜３及びブランクに比べて圧潰強度が非常に小さな値を示していた。
４.灰分の膨張率が大きく、圧潰強度が小さいということは、配合例１〜５の灰は多孔質であり、しかも壊れやすいことを表している。
【００２５】
実施例２（実装置による試験）
▲１▼ボイラ仕様
・型式；三菱重工（株）製単胴型微粉炭ボイラ
・蒸発量；３５０Ｔ／Ｈ
・使用圧力；１３.７ＭＰa
・石炭使用量；８００t／日
・通風方式；平衡通風
・ミル（石炭粉砕機）；３台（ローラーミル）
【００２６】
▲２▼実装置の概略図
実験に用いた燃焼装置を図２に示した。
尚、図中、１はコールバンカー、２は給炭器、３はミル（粉砕機）、４は搬送用ブロア、５は薬品注入ポンプ、６は添加剤タンク、７は２次過熱器、８は３次過熱器、９は１次過熱器、１０はエコノマイザー、１１はバーナー、１２はエアヒーター、１３はＥＰ（電気集塵機）、１４は水封口、１５は灰取り用水タンクである。また、白矢印は排気の流れを示し、黒矢印はスートブロー等にて落下する灰を示す。
【００２７】
▲３▼試験方法
▲３▼−１概略
本実装置はプリマ炭専焼ボイラであり、ブランク試験において約１ヶ月で巨大なクリンカーが炉壁バーナー下部ゾーンに形成されることが覗き穴からの観察で確認されたので、試験期間を１ヶ月に設定した。
▲３▼−２供試添加剤
実施例１における配合例１及び比較例１の添加剤を用いた。
▲３▼−３添加剤の注入場所
ミル手前の給炭機ベルト上の石炭に添加した。
▲３▼−４添加剤の添加方法
配合例１の添加剤については、１日２回、各２時間、各２時間分の石炭中の灰分量の１０％に相当する添加剤灰分量（ＳiＯ₂＋Ｎa₂Ｏ＋ＭgＯ）として間欠注入した。
比較例１の添加剤については、前半（半月）石炭試料量の１／１０００を連続注入した。
【００２８】
▲４▼試験項目
▲４▼−１供試料；水封口下部灰取りタンクよりかき上げられるボトムクリンカー
▲４▼−２試験項目；重量、圧潰強度、見掛け比重
▲４▼−３測定間隙；３日に１回
【００２９】
▲５▼試験結果
▲５▼−１ボトムクリンカーの重量変化（t／３日）
【表２】

一般に石炭灰の約１０％がクリンカーとして回収されているが、配合例１の添加剤を添加した場合に１ヶ月間殆ど一定の値であるのに対して、比較例１の添加剤を添加した場合は、９日目（第３回目測定時）位から徐々に低下し、後半は急激に低下していた。
配合例１と比較例１とでは１ヶ月間に１４.２t（(10.12-8.70)×10＝）の差が出たが、目視観察においても比較例１の場合では火炉水封口上部に巨大なクリンカーが堆積しており、ボイラ停止後クリンカーを剥離脱落させ、その重量を測定したところ、約１５tであり、ボトムクリンカーの重量差と符合していた。
【００３０】
▲５▼−２ボトムクリンカーの圧潰強度を見掛け比重の測定
【表３】

平均値より計算すると、配合例１は比較例１に比べて見掛け比重で４８％低下しており、燃焼石炭灰が空隙率の増大、即ち多孔質化して壊れ易くなって、スートブロー等により簡単に剥離脱落されることが知れた。
【００３１】
以上本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の燃料添加剤は、各種燃料、特に石炭焚きボイラを代表とする無機成分（灰分）含有量の多い燃料の燃焼において、燃料中の灰分に起因するスラッギング障害を、生成するクリンカーの性状を多孔性にして圧潰強度を低下させることができ、特に本発明の燃料添加剤を間欠多量添加した場合には、より少ない使用量でより大きな効果を発揮させることができ、付着灰を炉壁表面又は水管より容易に剥離脱落させて防止し、さらに高・低温腐食を防止すると共に未燃カーボン、ＳＯ₃、ＮＯ_Xの生成を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コロイダルシリカ粒子を示す概念図である。
【図２】実施例２にて使用した燃焼装置の概略図である。

Claims

粒径０.１〜１０μmの粉末状のＭg化合物、Ｓi化合物、Ｆe化合物の一種又は二種以上１０〜６０重量％と、粒径３〜２００nmの超微粒子状のシリカ化合物５〜４０重量％と、アルカリ金属（Ｒ＝Ｎa，Ｋ）化合物をＲ₂Ｏ濃度として０.０２〜２.５重量％と、を水及び／又は油に分散させた組成物よりなることを特徴とするスラッギング防止用燃料添加剤。
アルカリ金属（Ｒ＝Ｎa，Ｋ）化合物が珪酸ナトリウム、珪酸カリウム等の水ガラス類や水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸塩化合物、キレートのアルカリ金属塩、キレート金属・アルカリ金属塩、油溶性アルカリ金属塩の一種又は二種以上である請求項１に記載のスラッギング防止用燃料添加剤。
粒径０.１〜１０μmの粉末状のＭg化合物、Ｓi化合物、Ｆe化合物の一種又は二種以上は１０〜５５重量％で、粒径３〜２００nmの超微粒子状のシリカ化合物は５〜４０重量％、アルカリ金属（Ｒ＝Ｎa，Ｋ）化合物はＲ₂Ｏ濃度として０.０２〜２重量％、界面活性剤は１０重量％以下、残部が水及び／又は油であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスラッギング防止用燃料添加剤。
粒径３〜２００nmの超微粒子状のシリカ化合物は、シリカ単体及び／又はその表面の全体又はその一部をＡl化合物又はＦe化合物でコーティング又は置換したアルミニウム変性又は鉄変性させたシリカであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のスラッギング防止用燃料添加剤。
粒径０.１〜１０μmの粉末状のＣa化合物、Ａl化合物、Ｚr化合物の一種又は二種以上２５重量％以下を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のスラッギング防止用燃料添加剤。
請求項１〜５に記載の燃料添加剤を液体燃料油又は固体燃料中に添加して燃焼させるか、直接燃焼雰囲気中に添加して燃焼させることを特徴とする燃料の燃焼方法。
請求項１〜５に記載の燃料添加剤を石炭粉砕工程の前で石炭に添加し、粉砕後燃焼させることを特徴とする燃料の燃焼方法。
燃料添加剤投入時間における燃料中に含まれている灰分に起因する燃焼時の飛散スケール量１００重量部に対して、燃料添加剤中の灰分として１〜５０重量部を１日１〜５回、各々３０分〜２時間の短時間に間欠多量投入することを特徴とする請求項６又は７に記載の燃料の燃焼方法。