特開 2024-113918 流動層運転制御装置、流動層運転方法及び流動層運転制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113918

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】流動層運転制御装置、流動層運転方法及び流動層運転制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   F23C 10/28 20060101AFI20240816BHJP

   F23N 5/00 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

F23C10/28

F23N5/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019196

(22)【出願日】2023-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】土山 佳彦

【テーマコード（参考）】

3K003

3K064

【Ｆターム（参考）】

3K003EA07

3K003FA02

3K003FA10

3K003FB05

3K064AA10

3K064AB01

3K064AD05

3K064BA07

3K064BA14

3K064BA17

3K064BB05

(57)【要約】

【課題】流動材の付着を抑制しつつ、燃料を加熱する流動層運転制御装置、流動層運転方法及び流動層運転制御プログラムを提供する。
【解決手段】バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御装置であって、バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得する計測部と、前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得する温度取得部と、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御する制御部と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御装置であって、
バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得する計測部と、
前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得する温度取得部と、
前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御する制御部と、を含む流動層運転制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、予め算出した、前記流動層内のアルカリ金属と塩素の反応物の濃度及び前記流動層の温度と、付着物の付着速度との関係を有し、
前記関係と、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出する請求項１に記載の流動層運転制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記運転条件として、前記燃料の投入量を制御する請求項１に記載の流動層運転制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層の塩素濃度を３００ｍｇ／ｋｇ未満またはアルカリ金属濃度を７５０ｍｇ／ｋｇ未満とする請求項３に記載の流動層運転制御装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層装置の運転期間を算出する請求項１に記載の流動層運転制御装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層内の前記流動材の入れ替え量を制御する請求項１に記載の流動層運転制御装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層の温度を制御する請求項１に記載の流動層運転制御装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層の温度を５８０℃以下とする請求項１に記載の流動層運転制御装置。

【請求項9】

前記アルカリ金属は、カリウムである請求項１に記載の流動層運転制御装置。

【請求項10】

バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御方法であって、
バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得するステップと、
前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得するステップと、
前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御するステップと、を含む流動層運転方法。

【請求項11】

バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御プログラムであって、
バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得するステップと、
前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得するステップと、
前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御するステップと、を含む処理をコンピュータに実行させる流動層運転制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流動層運転制御装置、流動層運転方法及び流動層運転制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料を燃焼させる装置としては、例えば特許文献１のように、燃料と流動材とを燃焼室内で流動混合させながらガス化させる流動層ボイラがある。流動材を用いて流動させる装置は、流動層で燃焼させる燃焼装置もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１０７２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、流動材で流動混合させる燃料としてバイオマスを用いる場合がある。バイオマスを加熱した場合、流動材が流動層内で付着し、伝熱管の伝熱効率を低下させ、または、流動性を低下させる場合がある。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、流動材の付着を抑制しつつ、燃料を加熱する流動層運転制御装置、流動層運転方法及び流動層運転制御プログラ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】

上記の目的を達成するために流動層運転制御装置は、バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御装置であって、バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得する計測部と、前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得する温度取得部と、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御する制御部と、を含む。

【0007】

上記の目的を達成するために流動層運転方法は、バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御方法であって、バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得するステップと、前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得するステップと、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御するステップと、を含む。

【0008】

上記の目的を達成するために流動層運転制御プログラムは、バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御プログラムであって、バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得するステップと、前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得するステップと、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御するステップと、を含む処理をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、流動材が伝熱管等に付着すること及び、流動材同士が付着することを抑制しつつ、燃料を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態の流動層ボイラを表す概略構成図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る流動層火炉を示す概略構成図である。

【図3】図３は、試験装置の一例を示す模式図である。

【図4】図４は、燃焼温度と生成ガスとの関係を示すグラフである。

【図5】図５は、ＫＣｌ濃度と付着物との関係の測定結果を示すグラフである。

【図6】図６は、温度と流動材の付着物のＣｌ量との関係の測定結果を示すグラフである。

【図7】図７は、温度と流動材の付着物のＫ量との関係の測定結果を示すグラフである。

【図8】図８は、制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照して、好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。以下、本実施形態では、流動層で燃料を燃焼させる流動層ボイラの場合で説明するが、これに限定されない。本開示は、燃料と流動材とを流動層で流動させつつ、燃料をガス化させるガス化炉にも用いることができる。つまり、本実施形態は、流動層で燃料を加熱する種々の装置に用いることができる。ここで、燃料は、バイオマスを含む。具体的には、燃料は、アルカリ金属と塩素の含有量が多く、硫黄の含有量が少ない燃料、例えば草や木を原料とするバイオマスである。なお、燃料は、バイオマスを含めばよく、バイオマス以外の燃料を含んでもよい。ここで、本開示の燃料は、アルカリ金属の含有量が、０．０１ｗｔ％以上、塩素の含有量が０．０５ｗｔ％以上、硫黄の含有量は、０．０１ｗｔ％以下である。

【0012】

図１は、本発明の本実施形態にかかる流動層火炉２０を備えた流動層ボイラ１０を示す概略図であり、図２は、流動層火炉２０を示す概略構成図である。流動層ボイラ１０は、流動材（例えば、砂）と燃料（例えば、バイオマス）を流動混合させながら燃焼室２１内で燃焼させる流動層火炉２０に加えて、流動層火炉２０から排出される燃焼ガスと流動材とを分離するサイクロン１１と、サイクロン１１に接続された排気通路１２と、排気通路１２の下流に配置された内部熱交換器１３と、空気予熱器１４と、集塵機１５と、煙突１６と、空気予熱器１４からの空気を流動層火炉２０へと導入する空気供給管１７と、空気供給管１７へと空気を供給する空気ファン１８と、を備える。

【0013】

流動層火炉２０は、図１および図２に示すように、燃焼室２１と、散気管３０と、流動材供給部３２と、燃料供給部３４と、加熱装置３６と、流動材循環部４０と、を含む。

【0014】

燃焼室２１は、散気管３０と、流動材供給部３２と、燃料供給部３４と、加熱装置３６と、流動材循環部４０と、の一部が配置される。なお、燃焼室２１には、燃焼を開始させるための起動バーナや燃焼室２１内へと二次空気、三次空気および四次空気を供給する複数の空気供給部等が設けられている。燃焼室２１は、容器２１２の内部に底面２２が配置される。底面２２は、空気が通過でき、燃料と流動材が通過しない多数の穴が形成される。燃焼室２１は、底面２２の上面の流動層２３に流動材と燃料が供給される。燃焼室２１は、底面２２の下に配置された散気管３０から一次空気が供給され、底面２２の孔を通じて、流動層２３内に一次空気が流入し、流動層２３の燃料と流動材が流動方向２３ａに流動する。これにより、流動材と燃料は、流動層２３内で流動する。

【0015】

散気管３０は、燃料および流動材を流動混合させると共に燃焼用空気としても用いられる一次空気を燃焼室２１内に供給する。散気管３０は、燃焼室２１を貫通して燃焼室２１の外側に配置された吸気マニホールド２４に接続されている。当該吸気マニホールド２４には、空気供給管１７が接続されており、空気予熱器１４で加熱された高温の空気が空気供給管１７を介して供給される。散気管３０は、図２に示すように、燃焼室２１内へと一次空気を吹き込み可能な複数の空気供給孔３０ｏが軸方向に沿って互いに間隔を空けて形成されている。なお、本実施形態では、散気管３０を用いることで、流動層２３に平均的に一次空気を供給したが、燃焼室２１の底面２２の下の空間をマニホールドとして、均圧できれば、散気管３０を用いずに、吸気マニホールド２４から燃焼室２１の側面に空気を供給してもよい。

【0016】

流動材供給部３２は、供給配管３２ａで燃焼室２１と接続し、燃焼室２１に流動材を供給する。燃料供給部３４は、燃焼室２１と接続し、燃焼室２１に燃料を供給する。

【0017】

加熱装置３６は、流動層２３の燃料と流動材を加熱する熱源である。第１加熱部３６ａと、第２加熱部３６ｂとを有する。第１加熱部３６ａと、第２加熱部３６ｂとは、流動層２３の内部に伝熱管が配置され、伝熱管に加熱された熱媒を流通させることで、流動層２３内で流動する燃料と流動材を加熱する。第２加熱部３６ｂは、第１加熱部３６ａの鉛直方向上側の領域に配置される。加熱装置３６は、第１加熱部３６ａを流れる熱媒と、第２加熱部３６ｂを流れる熱媒を異なる温度としてもよい。例えば、加熱装置３６は、第１加熱部３６ａを流れる熱媒よりも第２加熱部３６ｂを流れる熱媒を高い温度としてもよい。これにより、流動層の鉛直方向上側の領域をより高温にすることができる。また、加熱装置３６は、熱媒の温度を調整して、流動層２３の温度を調整することもできる。

【0018】

流動材循環部４０は、燃焼室２１の流動材を回収し、再生し、流動材供給部３２に供給させる。流動材循環部４０は、循環経路４２と、分離部４４と、洗浄部４６と、を有する。循環経路４２は、燃焼室２１の底面２２と、流動材供給部３２とを接続する。循環経路４２は、燃焼室２１の底面２２から流動材を回収し、処理した後、流動材供給部３２に供給する。分離部４４は、循環経路４２に配置される。分離部４４は、燃焼室２１から排出された流動材に含まれる不純物や、再生不可能な流動材を分離する。不純物には、燃料も含まれる。洗浄部４６は、循環経路４２の分離部４４の下流に配置される。洗浄部４６は、分離部４４を通過した流動材を洗浄し、流動材への付着物を除去する。洗浄部４６は、水や洗浄液を用いて洗浄する。

【0019】

また、流動層ボイラ１０は、運転を制御する制御機能として、温度測定部５０と、燃料測定部５２と、流動材測定部５４と、制御装置７０と、を備える。流動層ボイラ１０は、温度測定部５０と、燃料測定部５２と、流動材測定部５４とで取得した情報に基づいて、制御装置７０で、流動層ボイラ１０の動作を制御する。

【0020】

温度測定部５０は、流動層２３の温度を測定する。燃料測定部５２は、燃焼室２１に供給する燃料の成分の情報を取得する。燃料測定部５２は、燃料を分析して成分情報を取得しても、燃料の情報から成分を推定してもよい。流動材測定部５４は、流動材の付着物の成分と量を検出する。流動材測定部５４は、流動材をサンプリングしてもよい。

【0021】

制御装置７０は、流動層運転制御装置であり、制御部７２と、記憶部７４と、を有する。制御部７２は、演算装置であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算回路を含む。制御部７２は、記憶部７４に記憶されたプログラムを処理することで、各種制御機能を実行する。制御部７２は、記憶部７４に記憶された情報と、温度測定部５０、燃料測定部５２、流動材測定部５４で取得した情報に基づいて、流動層ボイラ１０の運転を制御する。制御部７２は、運転条件として、運転期間（メンテナンスを行うまでの期間）、運転温度、燃料投入量、流動材の投入量等を制御する。

【0022】

記憶部７４は、制御部７２の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。記憶部７４が保存する制御部７２用のプログラムは、制御装置７０が読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。

【0023】

流動層ボイラ１０は、流動層火炉２０の燃焼炉２１に、流動材供給部３２から流動材が供給され、燃料供給部３４から燃料が供給される。流動層ボイラ１０は、流動層火炉２０に対して、空気予熱器１４により加熱された高温の空気が空気供給管１７および吸気マニホールド２４を介して複数の散気管３０に導入され、各散気管３０に形成された複数の空気供給孔３０ｏから燃焼室２１内に一次空気が供給されると、流動材と燃料とが流動混合され、流動層２３で流動する。また、流動層２３は、加熱装置３６で加熱される。これにより、燃焼室２１の流動層２３の燃料の燃焼が行われる。流動層ボイラ１０は、燃焼により発生した燃焼ガスは、流動材と共にサイクロン１２に導かれ、サイクロン１２により燃焼ガスと流動材とに分離される。サイクロン１２で分離された燃焼ガスは、排気通路１２に導かれて内部熱交換器１３及び空気予熱器１４を通過し、流動層火炉２０に導入する空気と熱交換を行なった後、集塵機１５を通して飛灰等を除去した後、煙突１６により大気に放出される。一方、サイクロン２１で分離された高温の流動材は、流動層火炉２０の燃焼室２１内へと還流される。

【0024】

制御装置７０は、本開示のアルカリ金属の含有量が、０．０１ｗｔ％以上、塩素の含有量が０．０５ｗｔ％以上、硫黄の含有量は、０．０１ｗｔ％以下である燃料を流動層で燃焼させる場合、予め算出した流動層内のアルカリ金属と塩素の反応物の濃度及び前記流動層の温度と、付着物の付着速度との関係を取得し、取得した関係と、流動層ボイラ１０の燃料の成分、流動層の温度とに基づいて、運転条件を制御する。

【0025】

図３は、試験装置の一例を示す模式図である。図３に示す試験装置１００は、流動層２３の環境を再現し、流動層内の加熱装置の伝熱管への付着物と、流動材への付着物を評価する。試験装置１００は、筐体１０２と、試験配管１０６と、冷却部１０７と、ガス供給部１０８と、を含む。筐体１０２は、内部に流動材１０４が配置される。筐体１０２は、流動材１０４が配置される部分に試験配管１０６が挿入される。試験配管１０６は、ガス供給部１０８側の端部となる。鉛直方向下側の端部で折り返す形状である。試験配管１０６は、折り返し部１１０が付着物の評価対象領域となる。冷却部１０７は、試験配管１０６に冷却媒体を供給する。冷却媒体は、液体例えばシリコーンオイルや、気体である。冷却部１０７は、試験配管１０６を、伝熱管を模擬する所定の温度、例えば３５０℃から４５５０℃の範囲で所定の温度に保持する。ガス供給部１０８は、筐体１０２の鉛直方向下側の端部に接続され、ＫＣｌを含み、所定温度、例えば、７００℃、７５０℃のガスを供給する。

【0026】

試験装置１００は、ガス供給部１０８から７００℃、７５０℃で、ＫＣｌを含むガスを筐体１０２に供給しつつ、折り返し部１１０を３５０℃から５５０℃に冷却することで、流動層ボイラ１０の燃焼炉の流動層の環境を再現する。具体的には、ＫＣｌを含むガスを、加熱された状態の流動材１０４、折り返し部１１０に供給することで、流動材１０４で流動層の加熱された流動材を模擬し、折り返し部１１０で伝熱管や炉壁の環境を模擬する。試験装置１００は、ガス供給部１０８の温度、折り返し部の温度、供給するＫＣｌの濃度を変更して、複数の組み合わせで、所定時間試験を行い、所定時間経過後の折り返し部１１０の付着と、流動材１０４の付着を評価した。

【0027】

図４は、燃焼温度と生成ガスとの関係を示すグラフである。試験装置１００は、ガスの温度（燃焼温度）に応じて、排出されるガスに含まれる全塩素に対する、アルカリ金属と塩素との化合物、本実施形態ではＫＣｌの割合が変化する。同様に流動層ボイラ１０の燃焼室２１の燃焼温度に応じて変化する。図４は、縦軸をアルカリ金属と塩素との化合物、本実施形態ではＫＣｌの割合（ＫＣｌ／全Ｃｌ）［ｍｏｌ／ｍｏｌ］とし、横軸はガスの温度とした。図４に示すように、ガス温度が約５８０℃でＫＣｌの生成が開始し、温度の上昇に比例して、ＫＣｌの割合が増える。

【0028】

図５は、ＫＣｌ濃度と付着物との関係の測定結果を示すグラフである。図５は、縦軸が伝面付着物中含有量［ｍｇ／ｃｍ^２］、つまり、折り返し部１１０に付着した付着物のカリウム、塩素の付着物の測定結果であり、横軸は、ガス中のＫＣｌの濃度［ｐｐｍ］である。図５は、ガス供給部１０８から供給するガスの温度、つまり、流動層に相当する部分の温度を７５０℃とし、折り返し部１１０の温度を５００℃とした。図５に示す基準線１５０は、１年換算で付着物が、５．８ｍｍとなる付着物の含有量である。

【0029】

次に、図６は、温度と流動材の付着物のＣｌ量との関係の測定結果を示すグラフである。図６は、縦軸が流動砂（流動材）の付着物中の塩素の含有量［ｍｇ／ｃｍ^２］の測定結果であり、横軸は、折り返し部１１０の温度である。図７は、温度と流動材の付着物のＫ量との関係の測定結果を示すグラフである。図７は、縦軸が流動砂（流動材）の付着物中のカリウムの含有量［ｍｇ／ｃｍ^２］の測定結果であり、横軸は、折り返し部１１０の温度である。図６及び図７に示す試験結果のアグロメ粒子は、流動材に付着物が付着して、流動材自体が付着して、所定の大きさ以上になった粒子である。アグロメ粒子ありは、流動材の中にアグロメ粒子が生成された試験である。また、Ｔｂ温度は、流動層の温度である。図６及び図７に示すように、付着物中のカリウム、塩素の量が所定以上となると、アグロメ粒子が発生することがわかる。

【0030】

図８は、制御装置の処理の一例を示すフローチャートである。制御装置７０は、図５から図８に示す関係と、燃料の成分、流動層の温度、運転時の計測結果等に基づいて、運転条件を制御する。制御装置７０は、例えば、ＫＣｌ濃度と付着速度との関係の情報を取得する（ステップＳ２０）。

【0031】

制御装置７０は、燃料の成分の情報を取得する（ステップＳ２２）。制御装置７０は、燃料測定部５２から燃料の成分、アルカリ金属の割合と、塩素の割合の情報を取得する。

【0032】

制御装置７０は、流動層の温度の情報を取得する（ステップＳ２４）。制御装置７０は、温度測定部５０から流動層の温度の情報を取得する。なお、制御装置７０は、流動層ボイラの運転の企画や、運転条件から温度の情報、つまり温度の設定値を取得してもよい。

【0033】

制御装置７０は、付着量を算出する（ステップＳ２６）。制御装置７０は、ステップＳ２０で取得した関係と、ステップＳ２２で取得した燃料の評価対象成分の割合と、ステップＳ２４で取得した流動層の温度の情報に基づいて、流動層での付着物の量、例えば、付着速度を算出する。

【0034】

制御装置７０は、付着量に基づいて、運転条件を決定する（ステップＳ２８）。運転条件としては、上述したように、運転期間、燃料の投入量、流動層の温度、流動材の入れ替え量等がある。制御装置７０は、決定した運転条件に基づいて、流動層ボイラ１０を運転する。例えば、制御装置７０は、決定した燃料投入量に基づいて、燃料を投入する。また、制御装置７０は、燃焼室２１の温度を決定した温度で維持する。また、制御装置７０は、決定した運転期間まで運転を継続する。

【0035】

流動層ボイラ１０は、以上のように、燃料中のアルカリ金属及び塩素の量と、運転条件と、付着速度との関係を予め算出し、算出した関係に基づいて、運転を制御することで、伝熱面での伝熱効率の低下や、流動層の流動性の低下を抑制することができる。これにより、流動層ボイラ１０の燃焼室２０の運転状態を安定させることができ、温度の低下による燃焼不良や、効率の低下を抑制することができる。また、本開示の流動層ボイラ１０は、燃料の硫黄が低く、付着物としてアルカリ金属と塩素との化合物が生成される。このため、付着物による腐食の発生が抑制される。流動層ボイラ１０は、流動層内がエロージョン環境であり、付着速度が、エロージョン速度を上回った時に付着が進行する。上記図５の関係に基づいて、付着速度を算出し、燃料の成分及び供給量と、流動層の温度に基づいて付着速度を算出し、運転条件を制御することで、流動層を適切に運転することができる。

【0036】

制御装置７０は、図５の付着量の情報と取得した燃料の情報、流動層の温度に基づいて、付着速度を算出し、運転期間中に付着する付着物の量が閾値以下となるように、燃料の供給量を調整し、流動層に供給されるＫＣｌ量を抑制する。これにより、運転時に燃焼室２１内で伝熱不良が生じ、流動層の温度が低下すること、また、加熱装置で消費するエネルギーが増加することを抑制できる。

【0037】

また、制御装置７０は、図５の付着量の情報と、取得した燃料の情報、流動層の温度に基づいて、付着速度を算出し、付着量が許容値を超える時点を算出し、運転期間を決定する。つまりメンテナンスを行うタイミングを決定する。これにより、メンテナンスを適切なタイミングで行うことができる。

【0038】

また、制御装置７０は、付着物の除去機構、例えば水洗機構を備える場合、図５の付着量の情報と、取得した燃料の情報、流動層の温度に基づいて、付着速度を算出し、付着量が、一定以上となるタイミングで、除去機構を稼働させるようにしてもよい。つまり、運転条件として、除去機構の可動タイミングを設定してもよい。また、本実施形態のように、ＫＣｌが付着する場合、水溶性の付着物になるため、水洗で付着物を除去できる。また、本実施形態のように、硫黄成分（Ｓ分）が低い燃料を加熱する機構では、運転時に水を用いて洗浄しても、腐食の促進を抑制することができる。

【0039】

また、上記実施形態では、図５の関係に基づいて、運転条件を設定したが、図６、図７の燃料の成分と流動材への付着に基づいて、運転条件を制御してもよい。制御装置７０は、流動材測定部５４で、流動材に付着した付着物の濃度を評価し、流動材中のＣｌ濃度（Ｃｌ量／流動材の量）が３００ｍｇ／ｋｇ未満、またはＫ濃度（Ｋ量／流動材の量）が７５０ｍｇ／ｋｇ未満とする。流動材の付着量の成分を、上記条件を満たすようにすることで、アグロメ粒子の発生を抑制することができる。これにより、流動層内の流動性を維持することができる。

【0040】

また、制御装置７０は、図６、図７の燃料の成分と流動材への付着に基づいて、例えば、流動材中のＣｌ濃度（Ｃｌ量／流動材の量）が３００ｍｇ／ｋｇ未満、またはＫ濃度（Ｋ量／流動材の量）が７５０ｍｇ／ｋｇ未満を満たすように、流動層の流動材の入れ替え量、つまり、流動層に投入する量と、排出する量を制御する。流動層に付着物がない流動材または流動材循環部４０で付着物を除去した流動材を供給することで、流動層内の付着物の塩素の量、カリウムの量を低減することができ、アグロメ粒子の発生を抑制できる。

【0041】

また、制御装置７０は、図６、図７の燃料の成分と流動材への付着に基づいて、付着物の増加を抑制する場合、例えば、付着物が閾値以上となった場合、流動層の温度を５８０℃以下とする。これにより、図４に示すようにＫＣｌの生成を抑制でき、付着物の増加を抑制することができる。

【0042】

また、上記実施形態では、アルカリ金属がカリウムの場合として説明したが、ナトリウム（Ｎａ）の場合も同様である。アルカリ金属は、燃料中の合計量で評価すればよい。

【0043】

本開示は、以下の発明を開示している。なお、下記に限定されない。
（１）バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御装置であって、バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得する計測部と、前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得する温度取得部と、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御する制御部と、を含む流動層運転制御装置。

【0044】

（２）前記制御部は、予め算出した、前記流動層内のアルカリ金属と塩素の反応物の濃度及び前記流動層の温度と、付着物の付着速度との関係を有し、
前記関係と、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出する（１）に記載の流動層運転制御装置。

【0045】

（３）前記制御部は、前記運転条件として、前記燃料の投入量を制御する（１）または（２）に記載の流動層運転制御装置。

【0046】

（４）前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層の塩素濃度を３００ｍｇ／ｋｇ未満またはアルカリ金属濃度を７５０ｍｇ／ｋｇ未満とする（３）に記載の流動層運転制御装置。

【0047】

（５）前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層装置の運転期間を算出する（１）から（４）のいずれかに記載の流動層運転制御装置。

【0048】

（６）前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層内の前記流動材の入れ替え量を制御する（１）から（５）のいずれかに記載の流動層運転制御装置。

【0049】

（７）前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層の温度を制御する（１）から（６）のいずれかに記載の流動層運転制御装置。

【0050】

（８）前記制御部は、前記運転条件として、前記流動層の温度を５８０℃以下とする（１）から（７）のいずれかに記載の流動層運転制御装置。

【0051】

（９）前記アルカリ金属は、カリウムである（１）から（８）のいずれかに記載の流動層運転制御装置。

【0052】

（１０）バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御方法であって、バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得するステップと、前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得するステップと、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御するステップと、を含む流動層運転方法。

【0053】

（１１）バイオマスを含む燃料を流動材で流動させつつ加熱する流動層装置を制御する流動層運転制御プログラムであって、バイオマスを含む燃料のアルカリ金属の含有量と塩素の含有量を取得するステップと、前記流動層装置の前記流動材と前記燃料が流動する流動層の温度を取得するステップと、前記アルカリ金属の含有量と、前記流動層の温度に基づいて、付着物の量を算出し、算出した付着物の量に基づいて、前記流動層装置の運転条件を制御するステップと、を含む処理をコンピュータに実行させる流動層運転制御プログラム。

【符号の説明】

【0054】

１０ 流動層ボイラ
１１ サイクロン
１２ 排出通路
１３ 内部熱交換器
１４ 空気予熱器
１５ 集塵機
１６ 煙突
１７ 空気供給管
１８ 空気ファン
２０ 流動層火炉
２１ 燃焼室
２１２ 側壁
２２ 底面
２３ 流動層
２３ａ 流動方向
３０ 散気管
３０ｏ 空気供給孔
３２ 流動材供給部
３４ 燃料供給部
３６ 加熱装置
３６ａ 第１加熱部
３６ｂ 第２加熱部
４０ 流動材循環部
４２ 循環経路
４４ 分離部
４６ 洗浄部
５０ 温度測定部
５２ 燃料測定部
５４ 流動材測定部
７０ 制御装置
７２ 制御部
７４ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】