報告書番号

Q11001

タイトル（和文）

微粉炭火力発電所における硫化腐食挙動に及ぼすバイオマス混焼の影響 －混焼バイオマス種と混焼量の影響調査－

タイトル（英文）

The Influence of Coal Biomass Co-combustion on High Temperature Gases Corrosion Behavior in Coal Firing Boiler - Investigation of effect of Type and Volume of Biomass -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

微粉炭火力発電所は、既存の事業用発電システムの中で最もCO2排出量が多く、これを抑える等の目的で、木質チップ、下水汚泥、一般廃棄物炭化物などのバイオマスを混焼することが進められている。現在、微粉炭火力発電所では、ボイラ蒸発管に腐食減肉を引き起こす硫化腐食が問題となっており、多くの不純物を含有するバイオマスを混焼する事により硫化腐食に何らかの影響を与える事が懸念される。
本研究では、平衡ガス組成計算により、混焼バイオマス種類と混焼量によるボイラ内のガス組成への影響を予測した。また、バイオマス混焼によりボイラ内ガス濃度が上昇すると想定される塩化水素(HCl)がボイラ蒸発管の硫化腐食へおよぼす影響を明らかにする。
1. バイオマス混焼によるボイラ内ガス組成の評価
混焼するバイオマスとして、木質チップ、下水汚泥、一般廃棄物炭化物を想定し、熱力学平衡計算ソフトFactsageを用いてボイラ内の多成分系の平衡計算を行い、バイオマスの化学組成および混焼条件がボイラ内のガス組成に与える影響を評価した。例えば、バイオマスとして下水汚泥を適用し、混焼率50%、二段燃焼用空気供給率50%の条件で混焼を行った場合、発生するH2Sは最大1,400ppm程度、HClは最大500ppm程度である事が予測された。
2. ボイラ内バイオマス混焼を想定した高温ガス腐食試験
微粉炭火力発電所ボイラ内を想定した代表的な２条件（硫化腐食が著しい条件と軽微な条件）にそれぞれ最大500ppmのHClを添加した雰囲気でボイラ蒸発管用低合金鋼の電気炉腐食試験（500℃、100時間）を実施し、その結果、①試験片の腐食重量変化および皮膜構造について、すくなくとも本試験で実施した500ppmまでの条件では、HCl濃度の影響は確認されなかった。②一部の腐食試験条件で、皮膜と母材界面のボイド成長、皮膜中のClの偏在等の特異的な事象があることを明らかにした。

概要 （英文）

The corrosion of water wall tubes in the coal firing boiler because of the low oxygen combustion becomes a problem. To decrease the volume of the CO2 exhaust in the coal-fired thermal power station, the coal biomass co-combustion is promoted. The woody chip, the sewage sludge, and the municipal waste carbide, etc. are examined as a biomass. But the relation between the coal biomass co-combustion and high temperature gases corrosion is not investigated.
(1) To clarify the influence of the biomass co-combustion gave to the gas composition in the boiler, the equilibrium gas was calculated. As the result the concentration of H2S in the boiler was 1700ppm or less , and HCl was 900ppm or less , when the condition of the the sewage sludge co-combustion rate was 50% or more.
(2) The dependence of HCl concentration to the corrosion behavior of STBA20 STBA22 and STBA24 was investigated in the typical conditions of assuming in the coal firing boiler which HCl was added by 500ppm or less at 773K. As the result it was clarified that the scale structure can be divided into two types in the condition of sulfur potential and oxygen potential. The dependency to the HCl concentration was not seen about the both scale structure.
(3) The rise of Cl concentration in the scale and rapid void growth between the scale and welding base metal were confirmed as a peculiar event.

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