JP3310843B2 - 石炭灰処理方法 - Google Patents

石炭灰処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭や高濃度石
炭水スラリ(CWM)などの石炭を燃料として使用する
石炭焚ボイラから発生する石炭灰に適用される石炭灰処
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭灰の総発生量は、平成5年度の実績
によると約400万トンであり、そのうち50%強はセ
メント原料や混和材として有効利用されているが、50
%弱は埋立てなどにより廃棄処分されているのが実状で
ある。
【0003】従来の石炭灰の処理において、石炭灰の性
状は燃焼条件や炭種により変化するが、石炭灰発生時に
おけるその性状変化のオンラインによる検出は行われて
おらず、事後の検査のみによって処理がなされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の石炭灰の処理に
おいて、石炭灰中の未燃分が多くなるとセメント原料と
しての再利用が不可能となり、重金属類(Pb,Cdな
ど)が多く含まれると埋立処分が不可能となるなど、性
状が不安定なために処理が困難となる場合が度々生じて
いた。
【0005】本発明は、上記課題を解決するため、石炭
灰性状をオンラインで常時計測し、ミル、ボイラ及び分
級機の運転条件を最適化し、常に目標性状がクリアでき
る良質石炭灰を得られるようにするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、ミルにより粉砕された石炭をボイラで燃焼させるこ
とにより生じた石炭灰を回転式分級機により良質石炭灰
と不良石炭灰とに選別する石炭灰処理方法において、上
記回転式分級機の下流側の良質石炭灰の輸送ラインの石
炭灰中に含まれる未燃分の分量をレーザ誘起ブレークダ
ウン方法(LaserInduced Breakdown Spectroscopy:以
下LIBS方法とする)により常時測定し、良質石炭灰
中に含まれる未燃分が過多の場合には回転式分級機を制
御し、同分級機の制御後も依然として未燃分が過多の場
合にはミル及びボイラを制御して良質石炭灰中に含まれ
る未燃分の分量を一定値以下としている。
【0007】上記において、LIBS方法とは石炭灰に
レーザー光を照射して石炭灰中の成分をプラズマ化さ
せ、そのプラズマ光を分光してそれぞれの波長の発光強
度を計測するものであり、未燃分の発光強度は石炭灰中
に含まれるその分量とほヾ比例関係にある。また、上記
石炭灰に含まれる未燃分の分量については、石炭灰の粒
径にほヾ比例し、石炭灰の粒径が小さいほどその中に含
まれる未燃分の分量は少ない。
【0008】そのため、本発明においては、回転式分級
機の下流側で石炭灰に含まれる未燃分をLIBS方法に
より常にオンライン計測し、未燃分量が過多の場合に
は、まず、回転式分級機の回転数を調整して良質石炭灰
の輸送ラインへ送り込む石炭灰の粒径を小さくし、それ
でもなお未燃分が過多の場合は、ミルの粉砕条件及びボ
イラの燃焼条件を調整して、未燃分の分量が所定値以下
の良好な良質石炭灰を自動的に得ることができるものと
している。
【0009】なお、有害成分である重金属等について
も、上記回転式分級機の回転数を制御することにより、
良質石炭灰中におけるその含有量を所定値以下とするこ
とができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る石炭灰
処理装置について、図1乃至図5により説明する。
【0011】図1に示す本実施形態に係る装置は、ミル
1が接続されたボイラ2の排ガス中より石炭灰4を集塵
する電気集塵機(EP)3に輸送管5を介して接続され
良質石炭灰10を排出する輸送管8と不良石炭灰14を
排出し造粒・焼成装置16に接続された輸送管13とが
接続された回転式分級機7、上記輸送管5,8,13に
それぞれ設けられたレーザ誘起ブレークダウン分光セン
サ(Laser Induced Breakdown Spectroscopic Sensor:
以下LIBSセンサとする)6,9,15、および上記
LIBSセンサ6,9,15がそれぞれ信号ライン1
8,19,20を介して接続され上記回転式分級機7と
造粒・焼成装置16とミル1とボイラ2にそれぞれ信号
ライン21,22,23,24を介して接続されたLI
BS管理制御ユニット12を備えている。
【0012】上記において、ミル1より供給された微粉
炭がボイラ2で燃焼することにより生じ、EP3で集塵
された石炭灰4は、輸送管5を経て回転式分級機7に送
られ、良質石炭灰10である微粒石炭灰と不良石炭灰1
4である粗粒石炭灰とに分別される。
【0013】上記石炭灰4については、回転式分級機7
の上流側に設置されたLIBSセンサ6により石炭灰4
中の未燃分が計測され、その計測値が信号ライン18を
介してLIBS管理制御ユニット12に送られ、同ユニ
ット12により回転式分級機7の回転数が決定され、信
号ライン21を介して回転式分級機7の回転数制御が行
われる。
【0014】上記回転式分級機7より排出された良質石
炭灰10である微粒側石炭灰については、LIBSセン
サ9により未燃分が計測され、その計測値を信号ライン
19を介して入力したLIBS管理制御ユニット12に
よりセメント原料用として問題ない未燃分量か否かが確
認される。
【0015】問題ある場合は、直ちにLIBS管理制御
ユニット12から信号ライン21を介して制御信号が分
級機7に送られ、その回転数が再調整される。更に、問
題ある場合は、ミル1とボイラ2にも信号ライン23,
24を介して制御信号が送られ、粉砕・燃焼の最適調整
が行われる。
【0016】一方、上記回転式分級機7より排出された
不良石炭灰14である粗粒側石炭灰については、LIB
Sセンサ15により未燃分が計測され、その計測値を信
号ライン20を介して入力したLIBS管理制御ユニッ
ト12により造粒・焼成装置16において焼成に必要な
追加燃料量が決定され、信号ライン22を介して造粒・
焼成装置16の制御が行われ、最適焼成温度が維持さ
れ、高品質のコンクリート用人工骨材17が製造され
る。
【0017】上記LIBSセンサ6,9,15は、図2
(a)に示すようにレーザー光により石炭灰中の成分を
プラズマ化させ、そのプラズマ光を分光することにより
石炭灰中成分をオンライン計測するセンサであり、図2
(b)に示すようにレーザ、レンズ、ミラー、分光器、
電荷結合素子(CCD)カメラ、コンピュータにより形
成されている。
【0018】上記LIBSセンサ6,9,15による石
炭灰中の未燃分の計測値(C発光強度/Si発光強度)
は、図3(a)に示すようにJIS方法による化学分析
値と良好な相関関係があり、また、これらにより検出さ
れた発光スペクトルは、図3(b)に示すように各成分
について十分な発光強度があり、成分毎の差を十分に確
認できるものである。
【0019】上記図3(a),(b)に示すデータは、
いずれもオンラインで計測したものであり、LIBSセ
ンサによる石炭灰中の未燃分についてのオンライン計測
は、極めて有効なものであることが分かる。
【0020】上記回転式分級機7は、図4(a),
(b)に示すように回転羽根を回転させ、その遠心力に
より石炭灰4を分級するものである。図5は、分級後の
石炭灰の粒径と未燃分との関係を示したものであるが、
細粒になるほど未燃分が減少しており、これより分級作
用による石炭灰中の未燃分制御が可能であることが分か
る。
【0021】本実施形態に係る装置を用いて石炭灰を処
理し、得られた最終製品であるセメント原料用石炭灰と
コンクリート用人工骨材の性状を表1及び表2に示して
いる。両者ともJIS規格を充分満足しており、高品質
のものが得られることが分かる。また、不良石炭灰が高
未燃分石炭灰の場合は、残カロリが高いために焼成時の
燃料節約も可能であった。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明の石炭灰処理方法においては、石
炭灰を良質石炭灰と不良石炭灰とに選別する回転式分級
機の下流側の良質石炭灰の輸送ライン中の石炭灰中に含
まれる未燃分の分量をレーザ誘起ブレークダウン方法を
用いたセンサにより常時計測し、良質石炭灰中に含まれ
る未燃分が過多の場合は、まず回転式分級機を制御して
石炭灰の粒径を小さくし、なお過多の場合はミルの粉砕
条件及びボイラの燃焼条件を制御することによって、未
分の含有量が所定値以下の良質石炭灰を自動的に得る
ことが可能となったため、従来は困難であった石炭灰の
有効利用が可能となり、環境保全と廃棄物再資源化に資
することができる方法を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る石炭灰処理装置の
説明図である。
【図2】上記一実施形態に係るLIBSセンサの説明図
で、(a)は原理説明図、(b)は装置説明図である。
【図3】上記一実施形態に係るLIBSセンサの特性説
明図で、(a)は未燃分の化学分析値と発光強度の関係
説明図、(b)は発光スペクトルの説明図である。
【図4】上記一実施形態に係る回転式分級機の説明図
で、(a)は分級原理説明図、(b)は外観図である。
【図5】上記一実施例に係る未燃分を含む石炭灰の粒径
と重量%及び頻度の関係説明図である。
【符号の説明】 1 ミル 2 ボイラ 3 EP 4 石炭灰 5,8,13 輸送管 6 LIBSセンサ 7 回転式分級機 9 LIBSセンサ 10 良質石炭灰 11 セメント原料 12 LIBS管理制御ユニット 14 不良石炭灰 15 LIBSセンサ 16 造粒・焼成装置 17 人工骨材 18〜24 信号ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B07B 1/00 - 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ミルにより粉砕された石炭をボイラで燃
    焼させることにより生じた石炭灰を回転式分級機により
    良質石炭灰と不良石炭灰とに選別する石炭灰処理方法に
    おいて、上記回転式分級機の下流側の良質石炭灰の輸送
    ラインの石炭灰中に含まれる未燃分の分量をレーザ誘起
    ブレークダウン方法により常時測定し、良質石炭灰中に
    含まれる未燃分が過多の場合には回転式分級機を制御
    し、同分級機の制御後も依然として未燃分が過多の場合
    にはミル及びボイラを制御して良質石炭灰中に含まれる
    未燃分の分量を一定値以下とすることを特徴とする石炭
    灰処理方法。
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