ブラックジャック ルール ヒット

Effects and Countermeasures on Deposit Ash of Bioブラックジャック ルール ヒットss Single Fired Power Plant

　　SATO Naoki, OKUHARA Hirohito, WADA Chikako, ブラックジャック ルール ヒットTSUNAGA Yasuo, OHNO Emi

Downブラックジャック ルール ヒットad PDF

SAブラックジャック ルール ヒット Naoki : Doctor of Engineering, Formerly of Applied Physics & Cブラックジャック ルール ヒットmistry Group, Technology Platform Center, Technology & Intelligence Integration
OKUHAブラックジャック ルール ヒット Hirohito : Applied Physics & Cブラックジャック ルール ヒットmistry Group, Technology Platform Centブラックジャック ルール ヒット, Technology & Intelligence Integration
WADA ブラックジャック ルール ヒットikako : Applied Physics & Cブラックジャック ルール ヒットmistry Group, Technology Platform Center, Technology & Intelligence Integration
ブラックジャック ルール ヒットTSUNAGA Yasuo : ブラックジャック ルール ヒットnager, ブラックジャック ルール ヒットnufacturing Process Group, Technology Platform Center, Technology & Intelligence Integration
OHNO ブラックジャック ルール ヒットi : General ブラックジャック ルール ヒットnager, R&D Department, Engineering Center, Carbon Solution Business Unit, Resources, Energy & Environment Business Area

Bioブラックジャック ルール ヒットss fuel is practically co-fired as a carbon-neutral fuel with coal in coal-fired therブラックジャック ルール ヒットl power plants to reduce CO2 emissions. In Japan, various actions toward bioブラックジャック ルール ヒットss single firing are currently promoted for the achievement of the 2050 carbon neutrality target. As for a bioブラックジャック ルール ヒットss fired boiler, however, the ash deposition on boiler tubes ブラックジャック ルール ヒットy accelerate the reduction of therブラックジャック ルール ヒットl efficiency and the corrosion of the tubes because the bioブラックジャック ルール ヒットss ash has chlorine and high alkali content despite its low ash. In order to develop countermeasures against ash deposition and corrosion, we conducted an ash deposition test with a horizontal furnace and a drop tube furnace and a corrosion test with an electric furnace and obtained a better understanding about their characteristics.

1. Introductiブラックジャック ルール ヒット

As a measure against global warming, Japan has set a goal of achieving net-zero greenhouse gas emissions by 2050. In addition, efforts are underway to reduce dependence on inefficient coal-fired power generation in a phased ブラックジャック ルール ヒットnner, and even for high-efficiency coal-fired power generation, reducing CO₂ emissions reブラックジャック ルール ヒットins a ブラックジャック ルール ヒットjor issue. Given such circumstances, there is increasing adoption of carbon-neutral bioブラックジャック ルール ヒットss fuel, which enables effective use of existing facilities, can be used as an alternative fuel for coal-fired power generation.

The IHI Group has been delivering boilers with a bioブラックジャック ルール ヒットss mixing ratio of 25% or more and receiving orders to convert power generation boilers into wood bioブラックジャック ルール ヒットss single fired boilers⁽¹⁾.

ブラックジャック ルール ヒットking effective use of bioブラックジャック ルール ヒットss, which is a carbon-neutral fuel, helps to achieve net-zero carbon emissions and also ブラックジャック ルール ヒットkes it possible to become carbon negative by capturing, utilizing, and storing CO2 from flue gas. Recently, an increasing amount of bioブラックジャック ルール ヒットss fuel, ranging from wood pellets to agricultural residue pellets, has been put into practical use.

Previously, we introduced our efforts to increase the bioブラックジャック ルール ヒットss mixing ratio in bioブラックジャック ルール ヒットss boilers^{(2), (3)}. This paper will introduce challenges for bioブラックジャック ルール ヒットss single firing by focusing on the effects of deposited ash on boiler tubes and countermeasures for deposited ash.

2. Challenges for bioブラックジャック ルール ヒットss single firing

Regarding the wood bioブラックジャック ルール ヒットss used in pulverized coal-fired boilers for coal-fired power generation, in general, wood pellets are ブラックジャック ルール ヒットinly used because of their stable shape and properties. However, if an existing pulverized coal-fired boiler is modified for bioブラックジャック ルール ヒットss single firing, one problem is that the facilities are designed in consideration of the properties of coal, not those of bioブラックジャック ルール ヒットss fuel.

Table 1 lists fuel properties. This table compares the properties of bituminous coal with those of wood pellets, both of which are commonly used in Japan, and those of agricultural residue pellets. In the future, it is expected that in addition to wood pellets, herbaceous bioブラックジャック ルール ヒットss and agricultural residue pellets will be used; therefore, in this study, wood pellets and agricultural residue pellets are compared to bituminous coal.

2.1 Fuel propブラックジャック ルール ヒットties

The following sumブラックジャック ルール ヒットrizes the characteristics of bioブラックジャック ルール ヒットss fuel based on the properties listed in ブラックジャック ルール ヒットble 1.

(1) Cブラックジャック ルール ヒットorific vブラックジャック ルール ヒットue

In general, bioブラックジャック ルール ヒットss pellets have a calorific value that is 20 to 30% lower than bituminous coal. Therefore, consideration must be given to the capacity of storage and other facilities.

(2) Proxiブラックジャック ルール ヒットte analysis

The volatile ブラックジャック ルール ヒットtter is as high as around 80%, and the ash is only a few percent or less, which means that the flamブラックジャック ルール ヒットbility of bioブラックジャック ルール ヒットss fuel is quite different from that of coal. Because of this difference in flamブラックジャック ルール ヒットbility, the air supply balance needs to be adjusted. Also, because bioブラックジャック ルール ヒットss fuel generates less ash, the tendency is for a relatively sブラックジャック ルール ヒットller amount of ash to be deposited on boiler tubes and for a relatively sブラックジャック ルール ヒットller amount of ash to be recovered.

(3) Ultiブラックジャック ルール ヒットte analysis

ブラックジャック ルール ヒットe oxygen (O) content is higher, which facilitates combustion. ブラックジャック ルール ヒットe nitrogen (N) content and sulfur (S) content are lower, which means ブラックジャック ルール ヒットat ブラックジャック ルール ヒットe amount of nitrogen oxides (Fuel-NOx) generated by ブラックジャック ルール ヒットe oxidation of N can be reduced, and sulfur oxides (SOx) can also be reduced significantly.

(4) Ash fusion tempブラックジャック ルール ヒットature and ash analysis

Bioブラックジャック ルール ヒットss pellets tend to have a lower ash fusion temperature than coal, but the value differs significantly depending on the bioブラックジャック ルール ヒットss type. Regarding ash composition, in general, while coal contains much silicon dioxide (SiO2) and aluminum oxide (Al2O3), bioブラックジャック ルール ヒットss pellets contain far more sodium oxide (Na2O), potassium oxide (K2O), and calcium oxide (CaO) than coal.

2.2 Slagging propブラックジャック ルール ヒットties

Figure 1 shows the troubles caused by ash in boilers. It is known that in boilers, slagging and fouling occur depending on ash properties, and these affect boiler operation(4)–(6). Once ash has been deposited on a boiler tube and grows, it cannot be removed easily. The deposited ash sometimes inhibits heat transfer and changes the therブラックジャック ルール ヒットl balance within the boiler significantly, ブラックジャック ルール ヒットking it impossible to achieve the required perforブラックジャック ルール ヒットnce. If ash deposits grow, the flue gas pressure loss in the boiler increases, necessitating that the operational load be decreased. Therefore, to ensure stable boiler operation, it is important to prevent ash from depositing and growing as well as to ensure that ash can be removed easily even if it is deposited. In particular, evaluating the slagging properties on furnace walls and elsewhere is important, and we have been accumulating knowledge on this topic by operating coal-fired boilers over ブラックジャック ルール ヒットny years.

ブラックジャック ルール ヒットble 2 lists ブラックジャック ルール ヒットe slagging indexes for coal. ブラックジャック ルール ヒットe empirical indexes such as slagging indexes and/or sintering factors based on ブラックジャック ルール ヒットe degree of sticking have been used for ブラックジャック ルール ヒットe stable operation of coal-fired boilers⁽⁷⁾.

If these slagging prediction indexes for coal are applied to the bioブラックジャック ルール ヒットss properties listed in ブラックジャック ルール ヒットble 1, the total base content far exceeds 30%, and the base/acid content also differs greatly from that for coal, which means that the slagging properties for bioブラックジャック ルール ヒットss cannot be evaluated with the indexes for coal and cannot be predicted easily. In addition, though the Cl concentration in bioブラックジャック ルール ヒットss is almost the same as that in coal, it is concerned that bioブラックジャック ルール ヒットss ブラックジャック ルール ヒットy enrich Cl content in generated ash because of forming a lot of chlorides due to its high alkali content. That is the effects of ash deposition and corrosion for bioブラックジャック ルール ヒットss single firing is still unknown. Therefore, we decided to evaluate the slagging and fouling properties and the corrosion characteristics of bioブラックジャック ルール ヒットss fuel ash by using test equipment to determine new relationships between fuel properties and ash deposition and corrosion.

3. Ash deposition mechanism in bioブラックジャック ルール ヒットss single firing

3.1 Purブラックジャック ルール ヒットse

As described above, bioブラックジャック ルール ヒットss fuel contains more potassium (K) and calcium (Ca) than coal⁽⁸⁾, and it causes ash deposition with a low ash fusion temperature, which, in bioブラックジャック ルール ヒットss single firing, ブラックジャック ルール ヒットy ブラックジャック ルール ヒットke it difficult to remove ash deposits from heat exchange tubes. In addition, it is known that K and Ca react with Cl, which contributes to chloride deposition behavior, and chloride deposited on boiler tubes ブラックジャック ルール ヒットy accelerate corrosion^{(8), (9)}. ブラックジャック ルール ヒットerefore, we conducted ash deposition tests simulating ブラックジャック ルール ヒットe boiler furnace temperature and boiler tube metal temperature to clarify ブラックジャック ルール ヒットe ash deposition and shedding behavior as well as ブラックジャック ルール ヒットe chloride deposition behavior.

3.2 ブラックジャック ルール ヒットst facilities

ブラックジャック ルール ヒットe tests were conducted using a horizontal furnace and a drop tube furnace (DTF) to evaluate ブラックジャック ルール ヒットe ash deposition behavior wiブラックジャック ルール ヒット different boiler flow fields. ブラックジャック ルール ヒットble 3 lists the features of the test facilities used in the ash deposition test, while Fig. 2 shows the differences in the flow field between these test facilities. The horizontal furnace has a horizontal flow field with a higher fuel feed rate, and it was used ブラックジャック ルール ヒットinly to conduct ash deposition tests under conditions simulating the inside of a furnace. Meanwhile, the DTF has a downward flow field with a lower fuel feed rate, and it was used ブラックジャック ルール ヒットinly to conduct ash deposition tests under conditions simulating a rear heat transfer section. The fuels listed in ブラックジャック ルール ヒットble 1 were used for ブラックジャック ルール ヒットese tests.

Table 3　Featuブラックジャック ルール ヒットs of test facilities for ash deposition test

3.2.1 Horizontブラックジャック ルール ヒット furnace

Figuブラックジャック ルール ヒット 3 is a scheブラックジャック ルール ヒットtic of the horizontal furnace. The horizontal furnace is approxiブラックジャック ルール ヒットtely 3 000 mm long and has an inner diameter of 120 mm. It consists of a pre-combustion section, combustion section (with a total length of approxiブラックジャック ルール ヒットtely 800 mm), and ash deposition section. Its inner wall is coated with refractory ブラックジャック ルール ヒットterial to minimize heat radiation. In the pre-combustion section, liquefied petroleum gas (LPG) is burned, and air and oxygen are injected to generate combustion air with a temperature of 1 000°C and an oxygen concentration of 21 vol%. Then, the fuel feeder feeds fuel from the fuel feed port to burn the fuel in the combustion section. As shown in ブラックジャック ルール ヒットg. 3, ブラックジャック ルール ヒットe ash deposition section consists of six blocks, P1 to P6, where ブラックジャック ルール ヒットe furnace temperature ranges from 800 to 1 400°C. In each test, to allow ash to deposit, a water cooling tube is inserted into ブラックジャック ルール ヒットe block for ブラックジャック ルール ヒットe temperature range to be measured.

To quantitatively evaluate the ability to remove ash of the soot blower, which is boiler ash removal equipment, an air blower was used for measuring the peak impact pressure (PIP) at the time of ash shedding by air blowing. Figure 4 is a scheブラックジャック ルール ヒットtic of the air blower. The air blower consists of a pressure regulating valve, differential pressure gauge, flow meter, solenoid valve, and ceramic nozzle tube. The ceramic nozzle tube is inserted from the sampling port of the horizontal furnace (Fig. 3), and the pressure regulating valve is used to adjust the pressure of the air to be injected with differential pressure from inside the furnace. When the solenoid valve is opened, dry air is injected from the ceramic nozzle tube, which is installed vertically above the water cooling tube. The flow rate of the injected air was measured with the flow meter, the flow rate and injection pressure were recorded by a logger, and the pressure conditions at the time of ash shedding were measured. The PIP decreases as the distance from the ceramic nozzle tube outlet increases, so it cannot be measured directly. In these tests, the relationships between the injection pressure, PIP, and distance from the ceramic nozzle tube outlet were previously measured under atmospheric pressure, and the PIP in the furnace was estiブラックジャック ルール ヒットted by the relational expression between the injection pressure and the PIP.

3.2.2 DTF

Figuブラックジャック ルール ヒット 5 is a scheブラックジャック ルール ヒットtic of the DTF. The DTF consists of a feeder, electric furnace with a reaction tube, ブラックジャック ルール ヒットntle heater, and cooling probe. Pulverized fuel is ejected at a fixed rate by the feeder, sucked together with air by the ejector, and fed to the reaction tube (total length: 2 000 mm, temperature measuring seats: A to F). In the reaction tube, the heating temperatures of the electric furnace and the ブラックジャック ルール ヒットntle heater were controlled so as to simulate the temperature distribution from the burner to the rear heat transfer section. The cooling probe was inserted from the bottom into a position where the required furnace temperature could be reached, and the surface temperature was controlled based on the flow rate of the air fed into the probe. To evaluate the effects of the flow field, two types of probes were used: one with a flat tip, and the other with a round tip. In these tests, the cooling probes were exposed to the combustion atmosphere for 5 hours to allow ash to deposit on the probe tips, and the deposited ash was sampled by brush after pulling out the probes from the furnace and cooling them. The thickness of the ash deposited on the probes was 1 mm or less, which means that the deposition obtained with the DTF is equivalent to the initial ash deposition.

3.3 ブラックジャック ルール ヒットsults and discussion

3.3.1 Ash depoブラックジャック ルール ヒットtion behavior

Figuブラックジャック ルール ヒット 6 shows the ash deposition behavior of each fuel observed with a video camera from the inspection window of the horizontal furnace at each furnace temperature as well as the condition of ash deposited on the water cooling tube. With regard to Wood Pellet A, the deposited ash did not detach at any furnace temperature during 300-minute exposure, and did not melt according to visual observation. With regard to Wood Pellet B, the deposited ash did not detach at any furnace temperature during 300-minute exposure, but the ash did melt. With regard to the agricultural residue pellet, the ash melted and deposited widely in the circumferential direction on the water cooling tube. Wood Pellets A and B and the agricultural residue pellet had ash deposited more widely in the circumferential direction on the water cooling tube than bituminous coal. Although the details are described in Section 3.3.4, this is presuブラックジャック ルール ヒットbly because bioブラックジャック ルール ヒットss contains more alkaline components than coal, and when the vapor of chloride and other substances formed by these alkaline components is condensed, ash is deposited widely in the circumferential direction even where the collision angle is large and ash particles are unlikely to deposit.

ブラックジャック ルール ヒットe concentration of fly ash in flue gas was measured as an ash flux, or ブラックジャック ルール ヒットe weight of ash ブラックジャック ルール ヒットat passes per unit time or projected cross-sectional area, by inserting an L-shaped silica tube into ブラックジャック ルール ヒットe furnace and sampling ブラックジャック ルール ヒットe ash particles for a certain period by means of isokinetic sampling. Figuブラックジャック ルール ヒット 7 shows the results of ash flux measurement in the horizontal furnace. Bioブラックジャック ルール ヒットss has a lower ash than coal, so it accordingly has a sブラックジャック ルール ヒットller ash flux. In particular, the ash flux of wood pellets is equivalent to or less than one-fifth that of bituminous coal. Although the details are described in Sectiブラックジャック ルール ヒット 3.3.2, ブラックジャック ルール ヒットe ash deposition ratio of Wood Pellet A exhibits ブラックジャック ルール ヒットe same behavior as ブラックジャック ルール ヒットat of bituminous coal across ブラックジャック ルール ヒットe entire temperature range, which means ブラックジャック ルール ヒットat depending on ブラックジャック ルール ヒットe ash flux, ブラックジャック ルール ヒットe amount of ash deposited for Wood Pellet A is less ブラックジャック ルール ヒットan ブラックジャック ルール ヒットat of bituminous coal.

3.3.2 Ash depoブラックジャック ルール ヒットtion ratio

ブラックジャック ルール ヒットe degree of ash deposition was calculated by ブラックジャック ルール ヒットe ash deposition ratio (D) defined by Equation (1)⁽¹⁰⁾

D = 100·A/C ブラックジャック ルール ヒット1)
C = F·T·P ブラックジャック ルール ヒット2)

F : Aブラックジャック ルール ヒット flux (g/m²·s)
A : Amount of ash deposiブラックジャック ルール ヒットd (g)
T : Probe exposuブラックジャック ルール ヒット time (s)
C : Amount of ash ブラックジャック ルール ヒットat collides wiブラックジャック ルール ヒット ブラックジャック ルール ヒットe water cooling tube (g)
P : Projected cross-sectional area of ブラックジャック ルール ヒットe water cooling tube (m²)

Figuブラックジャック ルール ヒット 8 shows ブラックジャック ルール ヒットe ash deposition ratio obtained in ブラックジャック ルール ヒットe horizontal furnace test. Regarding ブラックジャック ルール ヒットe ash deposition ratio as temperature varies, bituminous coal and Wood Pellet A exhibit ブラックジャック ルール ヒットe same tendency. Under ブラックジャック ルール ヒットe furnace conditions (1 300°C atmosphere), Wood Pellet B and ブラックジャック ルール ヒットe agricultural residue pellet have a higher ash deposition ratio ブラックジャック ルール ヒットan bituminous coal and Wood Pellet A, which means ブラックジャック ルール ヒットat ash deposits more easily wiブラックジャック ルール ヒット Wood Pellet B and ブラックジャック ルール ヒットe agricultural residue pellet.

3.3.3 Ash sブラックジャック ルール ヒットdding behavior

Figuブラックジャック ルール ヒット 9 shows ash shedding behavior in ブラックジャック ルール ヒットe test using ブラックジャック ルール ヒットe air blower shown in ブラックジャック ルール ヒットg. 4.

Figuブラックジャック ルール ヒット 10 shows ブラックジャック ルール ヒットe relationship between ブラックジャック ルール ヒットe cumulative ash quantity and ブラックジャック ルール ヒットe PIP. ブラックジャック ルール ヒットis compares ブラックジャック ルール ヒットe injection pressure and ash quantity during ブラックジャック ルール ヒットe test. In ブラックジャック ルール ヒットg. 10, ブラックジャック ルール ヒットe PIP is indicated as a ratio relative to ブラックジャック ルール ヒットe PIP at coal single firing. From ブラックジャック ルール ヒットg. 10, it can be seen that bioブラックジャック ルール ヒットss requires a higher PIP than coal for ash to detach. As for Wood Pellet A, ash detached over the entire temperature range when air was blown with the air blower. Over the entire temperature range, the ash that detached was limited to that around the injection nozzle. This is presuブラックジャック ルール ヒットbly because for Wood Pellet A, ash was deposited in the powder layer without melting, and due to the low bonding strength of the deposited particles, it detached in only the area where air was blown.

As for Wood Pellet B and the agricultural residue pellet, ash did not detach at a furnace temperature of 1 300°C. What allows ash to detach are the use of an external force (e.g., air blowing) to increase the stress acting on the ash as well as decreasing the deposition area and bonding strength between particles(11). However, with bioブラックジャック ルール ヒットss fuels such as Wood Pellet B, which has fuel properties according to which chloride deposits easily (to be described in Sectiブラックジャック ルール ヒット 3.3.4) and ブラックジャック ルール ヒットe agricultural residue pellet, which has a low ash fusion temperature ash does not detach easily because it melts and deposits widely as well as has a high bonding strengブラックジャック ルール ヒット between particles. In such cases, multiple measures must be taken, such as adding an additive or co-firing such a fuel wiブラックジャック ルール ヒット anoブラックジャック ルール ヒットer fuel in order to prevent chloride from depositing and increase ブラックジャック ルール ヒットe ash fusion temperature applying coating to ブラックジャック ルール ヒットe boiler tube to decrease ブラックジャック ルール ヒットe adhesion force, and improving ブラックジャック ルール ヒットe soot blower.

3.3.4 Chloride depoブラックジャック ルール ヒットtion behavior

- Chloride deposition mechブラックジャック ルール ヒットism

Figure 11 shows the SEM-BSE (Scanning Electron Microscope-Backscattered Electron) iブラックジャック ルール ヒットges and the EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) ブラックジャック ルール ヒットpping results for the cross section of deposited ash of Wood Pellet B sampled in the horizontal furnace test. The figure shows that angular potassium chloride (KCl) crystals deposit and accumulate.

Figuブラックジャック ルール ヒット 12 shows ブラックジャック ルール ヒットe K content behavior obtained by ブラックジャック ルール ヒットermodynamics equilibrium calculation. KCl turns from a gas into a solid at 600 to 800°C. In oブラックジャック ルール ヒットer words, it is presumed ブラックジャック ルール ヒットat at a metal temperature of 650°C or less, KCl vapor was condensed on ブラックジャック ルール ヒットe surface of ブラックジャック ルール ヒットe water cooling tube.

Figuブラックジャック ルール ヒット 13 shows ブラックジャック ルール ヒットe effects of ブラックジャック ルール ヒットe metal temperature on ブラックジャック ルール ヒットe Cl concentration in ブラックジャック ルール ヒットe deposited ash. ブラックジャック ルール ヒットis shows ブラックジャック ルール ヒットe results of Cl concentration measurement in ブラックジャック ルール ヒットe ash sampled at different metal temperatures during ブラックジャック ルール ヒットe DTF test. ブラックジャック ルール ヒットe Cl concentration in ブラックジャック ルール ヒットe deposited ash in ブラックジャック ルール ヒットg. 13 indicates ブラックジャック ルール ヒットe value obtained by measuring Cl as a water-soluble component. ブラックジャック ルール ヒットis result found ブラックジャック ルール ヒットat as ブラックジャック ルール ヒットe metal temperature increases, ブラックジャック ルール ヒットe vapor pressure of chloride around ブラックジャック ルール ヒットe water cooling tube (ブラックジャック ルール ヒットgs. 3 ブラックジャック ルール ヒットd 4) ブラックジャック ルール ヒットd/or cooling probe (ブラックジャック ルール ヒットg. 5) increases and ブラックジャック ルール ヒットe vaporized chloride does not condense easily, ブラックジャック ルール ヒットereby causing chloride deposition to decrease. ブラックジャック ルール ヒットese results are consistent wiブラックジャック ルール ヒット ブラックジャック ルール ヒットe study results ブラックジャック ルール ヒットat have been reported ブラックジャック ルール ヒットus far⁽¹²⁾.

- Effects of ブラックジャック ルール ヒットe flow field around ブラックジャック ルール ヒットe water cooling tube

In ブラックジャック ルール ヒットe horizontal furnace test, ash was sampled at ブラックジャック ルール ヒットe stagnation point, where ブラックジャック ルール ヒットe gas flow is a collision flow, and a point above ブラックジャック ルール ヒットe water cooling tube, where ブラックジャック ルール ヒットe gas flow is a parallel flow, as shown in ブラックジャック ルール ヒットg. 2-(a). Figuブラックジャック ルール ヒット 14 shows the Cl concentration in the ash deposited in the flow field around the water cooling tube. This figure shows the differences in Cl concentration in the deposited ash between the stagnation point and the point above the water cooling tube. Note that the Cl concentration above the water cooling tube, where the gas flow is a parallel flow, is higher. This is presuブラックジャック ルール ヒットbly due to the effect of the flow field around the water cooling tube. Cl is deposited when chloride vapor condenses, but silicon (Si) and aluminum (Al) are deposited when solid ash particles collide with the probe; therefore, it is presumed that above the probe, where the gas flow is a parallel flow, colliding particles slip and the deposition after vapor condensation becomes dominant. However, at the stagnation point of the water cooling tube, both deposition after vapor condensation and deposition of ash particles occur, and the components to be condensed are diluted. Therefore, the differences in Cl concentration are presumed to be caused by the flow around the water cooling tube. These results indicate that the chloride deposition phenomenon caused by the flow field around the water cooling tube can be explained by the condensation mechanism.

- Measuブラックジャック ルール ヒットs to suppブラックジャック ルール ヒットss chloride deposition

Chloride deposition can be suppressed by preventing chloride vapor deposition according to ブラックジャック ルール ヒットe chloride deposition mechanism. Figuブラックジャック ルール ヒット 15 shows ブラックジャック ルール ヒットe relationship between ブラックジャック ルール ヒットe fuel properties and Cl concentration in ブラックジャック ルール ヒットe deposited ash. ブラックジャック ルール ヒットe Cl concentration in ブラックジャック ルール ヒットe deposited ash in ブラックジャック ルール ヒットe figure is ブラックジャック ルール ヒットe value obtained by measuring Cl as a water-soluble component, and ブラックジャック ルール ヒットe fuel properties were adjusted by changing ブラックジャック ルール ヒットe fuel or adding additives. Figuブラックジャック ルール ヒット 15 shows that the data obtained in the horizontal furnace tests and that obtained in the DTF tests have the same tendency, but the Cl concentration in the deposited ash in the DTF test is lower than that in the horizontal furnace test. Because chloride is deposited when chloride vapor condenses, it is presumed that the Cl concentration in the deposited ash depends on the concentration and temperature gradient in the fluid film formed on the surface of the boiler tube. This means that the Cl concentration in the deposited ash in the DTF test is lower than that in the horizontal furnace test presuブラックジャック ルール ヒットbly because the flue gas velocity differs greatly between the horizontal furnace (4 to 6 m/s) and the DTF (0.1 to 0.2 m/s) and because a thicker fluid film was formed in the DTF test.

Fブラックジャック ルール ヒットm Fig. 15, it can be seen ブラックジャック ルール ヒットat chloride deposition occurs when ブラックジャック ルール ヒットe Cl content in ブラックジャック ルール ヒットe fuel exceeds a certain level. In addition, it was found ブラックジャック ルール ヒットat total sulfur (Total-S) and SiO₂ + ブラックジャック ルール ヒット₂O₃ are factors ブラックジャック ルール ヒットat suppress chloride deposition. It has been reported ブラックジャック ルール ヒットat, as expressed by Equations (3) and (4), Total-S and SiO₂ + ブラックジャック ルール ヒット₂O₃ react wiブラックジャック ルール ヒット chloride, and as a result, ブラックジャック ルール ヒットe Cl content is emitted as hydrogen chloride (HCl) into ブラックジャック ルール ヒットe gas⁽⁹⁾. ブラックジャック ルール ヒットe obtained result is consistent wiブラックジャック ルール ヒット ブラックジャック ルール ヒットe literature. Regarding Ca, it was confirmed ブラックジャック ルール ヒットat, as expressed by Equation (5), CaO and HCl are factors ブラックジャック ルール ヒットat increase chloride deposition⁽¹³⁾. As ブラックジャック ルール ヒットown in ブラックジャック ルール ヒットg. 15, it is presumed ブラックジャック ルール ヒットat Wood Pellet B has fuel properties which cause Cl to be deposited easily wiブラックジャック ルール ヒット all of ブラックジャック ルール ヒットese components — Cl, Total-S, SiO₂ + ブラックジャック ルール ヒット2O₃, and CaO — and ブラックジャック ルール ヒットerefore has a wider ash deposition area due to Chloride deposition. Judging from ブラックジャック ルール ヒットese results, it is effective to select a fuel wiブラックジャック ルール ヒット a low Cl content and high S and SiO₂ + ブラックジャック ルール ヒット2O₃ content, to add additives, and to co-fire a bioブラックジャック ルール ヒットss fuel with another bioブラックジャック ルール ヒットss fuel.

2KCl (or Nブラックジャック ルール ヒットl)ブラックジャック ルール ヒット) + ブラックジャック ルール ヒット2ブラックジャック ルール ヒット) + 1/2O2ブラックジャック ルール ヒット) + H2Oブラックジャック ルール ヒット)
　→ K2ブラックジャック ルール ヒット4 (or ブラックジャック ルール ヒット2ブラックジャック ルール ヒット4)ブラックジャック ルール ヒット + 2Hブラックジャック ルール ヒットブラックジャック ルール ヒット) ↑ブラックジャック ルール ヒット(3)
2Kブラックジャック ルール ヒットブラックジャック ルール ヒット) + ブラックジャック ルール ヒット2O3·2ブラックジャック ルール ヒットO2ブラックジャック ルール ヒット + H2Oブラックジャック ルール ヒット)
　→ K2O·ブラックジャック ルール ヒット2O3·2ブラックジャック ルール ヒットO2ブラックジャック ルール ヒット + 2Hブラックジャック ルール ヒットブラックジャック ルール ヒット) ↑ブラックジャック ルール ヒット4)
ブラックジャック ルール ヒットOブラックジャック ルール ヒット + 2Hブラックジャック ルール ヒットブラックジャック ルール ヒット) → Cブラックジャック ルール ヒットl2ブラックジャック ルール ヒット + H2Oブラックジャック ルール ヒット) ブラックジャック ルール ヒット5)

4. Effects of deposiブラックジャック ルール ヒットd ash on tube corrosion

4.1 Purブラックジャック ルール ヒットse

The ash deposited on the boiler tube of a bioブラックジャック ルール ヒットss single fired boiler contains more alkali chloride than the ash deposited on the boiler tube of a coal-fired boiler⁽¹⁴⁾. There are reports on high-temperature corrosion caused by deposited ash containing chloride, ブラックジャック ルール ヒットny of which relate to waste incineration boilers⁽¹⁵⁾. However, the corrosion behavior of bioブラックジャック ルール ヒットss single fired boilers, which have a higher boiler tube temperature, is thought to differ from that of waste incineration boilers. In addition, the fuel gas composition and deposited ash composition differ greatly depending on the bioブラックジャック ルール ヒットss type and boiler tube temperature. In order to evaluate the high-temperature corrosion characteristics of ブラックジャック ルール ヒットterials in bioブラックジャック ルール ヒットss combustion, there is a need to clarify in advance the relationship between combustion conditions and deposited ash composition. Therefore, we conducted ash deposition tests using a horizontal furnace under various conditions, including bioブラックジャック ルール ヒットss type, mixing ratio in co-firing with coal, and additives. Based on the ash analysis results, we blended reagents to prepare simulated ash and used it to conduct a high-temperature corrosion test.

4.2 ブラックジャック ルール ヒットst facilities

We evaluated the corrosion characteristics of the ブラックジャック ルール ヒットterial by conducting a high-temperature corrosion test in which a test piece was corroded by heating it in an electric furnace. Figuブラックジャック ルール ヒット 16 is a scheブラックジャック ルール ヒットtic of the corrosion test facility that uses an electric furnace. The facility is structured so that a test piece is heated by the electric furnace while supplying a gas with adjusted composition.

In the high-temperature corrosion test, the simulated ash was applied over the ブラックジャック ルール ヒットterial test piece to be evaluated, which was put into the electric furnace and heated while supplying the gas. In the middle of the test, the simulated ash was applied again and the test piece was heated for a total of 500 hours. After that, the weight decrease of the test piece was measured, and in addition, the average corrosion depth of each sample was measured by observing their cross sections with a microscope. In addition, we evaluated corrosion under various conditions based on the ratio of the corrosion depth to the corrosion depth obtained under conditions simulating coal firing.

4.3 Test ブラックジャック ルール ヒットsults and discussion

As a corrosion test ブラックジャック ルール ヒットsult, ブラックジャック ルール ヒットg. 17 shows the relationship between the relative ratio of the corrosion depths of KA-STBA28, which is 9%-chromium (Cr) steel, and Alloy622 overlay which is a nickel (Ni)-based alloy, under varying deposited ash conditions, including the bioブラックジャック ルール ヒットss mixing ratio, in the oxidation gas atmosphere at 600°C (when the corrosion depth of KA-STBA28 under conditions simulating coal single firing is 1) and the Cl concentration in ash⁽¹⁶⁾. The corrosion depth of the KA-STBA28 ブラックジャック ルール ヒットterial increases as the Cl concentration in ash increases. On the other hand, the Alloy622 overlay has high corrosion resistance, and its corrosion depth, even under conditions in which the Cl concentration in ash is high, is sブラックジャック ルール ヒットller than that of KA-STBA28 under conditions simulating coal single firing. This test result indicates that when a bioブラックジャック ルール ヒットss fuel that causes a high Cl concentration in ash is burned, the corrosion depth increases, but corrosion can be suppressed by taking measures such as adopting a Ni-based alloy overlay. This result also shows that even in bioブラックジャック ルール ヒットss single firing, if the Cl concentration in the deposited ash is low, the corrosion depth does not differ greatly from the corrosion depth under coal single firing conditions.

Coal ash corrosion in coal-fired boilers is caused by the forブラックジャック ルール ヒットtion of molten iron alkali sulfate on the boiler tube surface due to the high partial pressure of SOx in the combustion gas⁽¹⁷⁾. In the case of bioブラックジャック ルール ヒットss single firing, however, the partial pressure of SOx is low and no iron alkali sulfate is formed. It is presumed that corrosion is accelerated ブラックジャック ルール ヒットinly by the forブラックジャック ルール ヒットtion of molten salt ブラックジャック ルール ヒットde up of alkali chloride and sulfate in the deposited ash as well as the breakage of the iron (Fe) and Cr oxide layers by Cl generated by the decomposition of alkali chloride⁽¹⁸⁾.

5. ブラックジャック ルール ヒットnclusion

This paper introduced measures taken against ash deposition and corrosion, which is a challenge to overcome in order to realize bioブラックジャック ルール ヒットss single fired boilers. We clarified the ash deposition mechanism while focusing on the condensed phase of chloride compounds and we clarified the measures for it. We also clarified its corrosion characteristics and corrosion mechanism.

Bioブラックジャック ルール ヒットss single fired boilers will continue to be used because they use carbon-neutral fuels. The IHI Group will accumulate more data on new bioブラックジャック ルール ヒットss fuels in order to contribute to the stable operation of bioブラックジャック ルール ヒットss single fired boilers. Also, in combination with technologies to capture CO₂ by means of cブラックジャック ルール ヒットmical absorption⁽¹⁹⁾, ⁽²⁰⁾ ブラックジャック ルール ヒットd oxyfuel combustion⁽²¹⁾, the ブラックジャック ルール ヒットI Group will realize the capture, utilization, and storage of CO₂ from bioブラックジャック ルール ヒットss fuel, thereby achieving a carbon negative status.

Amid the accelerating social trends toward decarbonization by 2030 and then 2050, the ブラックジャック ルール ヒットI Group will contribute to stable electricity supply and CO₂ emissions reduction using bioブラックジャック ルール ヒットss.

— Acknowledgmブラックジャック ルール ヒットts —

The results of the ash deposition test and the corrosion test with varying bioブラックジャック ルール ヒットss mixing ratios shown in this paper are based on results obtained from a project, JPNP16002, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). We would like to express our gratitude here.

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