JP2004190930A

JP2004190930A - 発電プラント、ボイラの稼動方法

Info

Publication number: JP2004190930A
Application number: JP2002358234A
Authority: JP
Inventors: Ryuhei Takashima; 竜平高島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP4043356B2

Abstract

【課題】大気中に放出するボイラの排ガスのクリーン度を高めることのできる技術を提供することを主な目的とする。
【解決手段】集塵機４で回収したフライアッシュを循環させ、このフライアッシュで排ガス中の水銀を吸着するようにした。このとき、リサイクル管路１０を介し、フライアッシュをボイラ火炉１の燃焼場に供給することもできる。また、集塵機４で回収したフライアッシュのうち、一定量のみをリサイクル管路１０からボイラ火炉１に循環させ、残りは従来通り排出するのが好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭類を燃焼させるボイラを有した発電プラントおよびボイラの稼動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、火力発電所等の発電プラントの一般的な構成を示すものである。この図４に示すように、石炭等の化石燃料（以下、単に石炭と称する）はボイラ火炉１に投入されて燃焼し、その排ガスは、脱硫装置２、エアヒータ３、集塵機４を経て、煙突５から大気中に排出される。
【０００３】
このような発電プラントにおいて、石炭を燃焼させると、排ガス中に水銀等の微量金属が含まれる。
排ガス中の微量金属のうち、特に毒性の強い水銀は、脱硫装置２および集塵機４にて、その総量の５０〜７０％程度が除去されるが、残りの３０〜５０％は、排ガスに混入したまま、煙突５から放出されてしまう。
【０００４】
ところで、ボイラ火炉１からの排ガス中の水銀は、純金属のＨｇや、水銀が石炭中の塩素と化合してＨｇＣｌ_２となった形態となっており、集塵機４では、純金属のＨｇよりも化合物のＨｇＣｌ_２の方が捕集されやすい。
この特性を利用して排ガス中からの水銀の回収率を高めるため、予め石炭に塩素系化合物を添加しておき、これをボイラ火炉１に投入してボイラ火炉１中の塩素濃度を高めることで水銀と塩素の化合を促進させ、集塵機４における水銀の捕捉効率を高める技術が既に提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２５７４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような技術でも、水銀の捕捉が十分であるとは言い切れず、より一層水銀の捕捉効率を高めることのできる技術が望まれていることに変わりは無い。
この他、石炭がボイラ火炉１で燃焼することで生じる排ガス中のフライアッシュには、未燃分が含まれるため、この点において石炭の燃焼効率に向上の余地がある。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、大気中に放出するボイラの排ガスのクリーン度を高めることのできる技術を提供することを主な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明の発電プラントは、石炭類を燃焼させることでボイラから排出される排ガスから、集塵機にてフライアッシュを捕集し、そのフライアッシュをリサイクル管路を介して集塵機の上流側にて投入することを特徴とする。このようにフライアッシュを上流側に投入すると、ボイラから排出される排ガス中の水銀はフライアッシュで吸着され、この、水銀を吸着したフライアッシュは集塵機で捕集される。
このとき、リサイクル管路により、ボイラ内の燃焼場にフライアッシュを投入すれば、フライアッシュの未燃分を燃焼させることができる。また、リサイクル管路により、ボイラの下流側にてボイラからの排ガス中にフライアッシュを投入することもできる。このとき、フライアッシュの投入箇所は、上流側であればあるほど、フライアッシュと水銀が接触する滞留時間を長くとることができ、その一方、下流側であればあるほど、フライアッシュの粒子温度が下がり、水銀の吸着性能を高めることができる。
また、リサイクル管路では、集塵機で捕集したフライアッシュの一部のみを集塵機の上流側に投入するのが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、ボイラで石炭類を燃焼させることで生じた排ガス中からフライアッシュを捕集する工程と、捕集したフライアッシュを上流側に投入する工程と、を有することを特徴とするボイラの稼動方法としても捉えることができる。この場合も、ボイラ内の燃焼場にフライアッシュを投入すれば、フライアッシュの未燃分を燃焼させることができる。また、ボイラの下流側にてボイラからの排ガス中にフライアッシュを投入することもできる。そして、集塵機で捕集したフライアッシュの一部のみを集塵機の上流側に投入するのが好ましい。
このような方法は、発電プラントに限らず、石炭類をボイラで燃焼させるプラントであれば適用が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における発電プラントの全体構成を説明するための図である。
この図１に示すように、発電プラントは、微粉状に粉砕された石炭が投入されて燃焼するボイラ火炉（ボイラ）１、ボイラ火炉１から排出された排ガスから硫黄化合物（ＳＯ_２）を除去する脱硫装置２、排ガスを加熱するエアヒータ３、排ガス中の粒子状物を回収する、バグフィルタ式あるいは電気式の集塵機４、脱硫装置２からエアヒータ３および集塵機４を経た排ガスを大気中に排出する煙突５、を備えている。
【００１１】
このような構成の発電プラントにおいて、集塵機４で捕集した排ガス中の粒子状物であるフライアッシュを、ボイラ火炉１に投入するリサイクル管路１０を備える。このリサイクル管路１０では、捕集したフライアッシュを、ファンあるいはコンプレッサ等を用いて強制的にボイラ火炉１に送り込む。
ボイラ火炉１には、図示しない前段の粉砕機によって微粉状に粉砕された石炭（微粉炭）を送り込む微粉炭バーナ１１が設けられており、リサイクル管路１０は、この微粉炭バーナ１１に接続されている。これにより、微粉炭バーナ１１では、フレッシュな微粉炭と、集塵機４で回収されたフライアッシュを混合してボイラ火炉１内に送り込むようになっている。
【００１２】
フライアッシュは、未燃分を５％以上含み、約４００ｍｍ^２／ｇといった大きな非表面積を有した粒子であり、活性炭等と同様、その内部にガス状、粒子状の成分を吸着できる。このとき、フライアッシュは、未燃分が高いほど、吸着能力が高くなる性質を有している。
ボイラ火炉１においては、このフライアッシュが投入されることで、微粉炭の燃焼により生じる排ガス中に含まれる水銀が、フライアッシュに吸着される。
この、水銀を吸着したフライアッシュは、微粉炭が燃焼されることで生じた排ガスとともに下流側に排出され、集塵機４にて回収される。
これにより、煙突５から排出される排ガス中の水銀の量を大幅に削減することが可能となる。ちなみに、従来の図４に示したような構成において、集塵機４で除去される水銀の量は、投入された全水銀量の３０％程度であったが、上記構成を適用することで、除去できる水銀の量をさらに向上させることができるのである。
【００１３】
ところで、上記のようにリサイクル管路１０によるフライアッシュのリサイクルを続けていると、フライアッシュ中の水銀量が徐々に多くなり、水銀の吸着効率も低下してしまう。
このため、集塵機４で回収したフライアッシュ（水銀を吸着したフライアッシュと新たに発生したフライアッシュが混在している）のうち、一定量のみをリサイクル管路１０からボイラ火炉１に循環させ、残りは従来通り排出するのが好ましい。
【００１４】
上述したように、集塵機４で回収したフライアッシュを循環させ、このフライアッシュで排ガス中の水銀を吸着するようにしたので、排ガスのクリーン度を向上させることができる。
しかも、水銀吸着のために塩素系化合物等を別途添加するわけでもなく、従来廃棄していたフライアッシュをリサイクルするので、非常に経済的である。
【００１５】
ところで、図１の例では、回収したフライアッシュを微粉炭バーナ１１から投入する構成としたが、これに限るものでは無い。
例えば、図２に示すように、ボイラ火炉１の燃焼場にＮｏｘ低減のためにエアを送り込むＯＦＡ（ＯｖｅｒＦｉｒｉｎｇＡｉｒ）ポート１２にリサイクル管路１０を接続する構成とすることもできる。
このようにして、集塵機４で回収したフライアッシュを、リサイクル管路１０を介してボイラ火炉１の燃焼場に供給すると、図１の場合と同様、ボイラ火炉１で微粉炭が燃焼されることで生じる排ガス中に含まれる水銀が、フライアッシュに吸着される。
さらに、リサイクル管路１０から投入されるフライアッシュには未燃分が含まれているが、これを燃焼場に投入することで、灰中未燃分を燃焼させることができ、ボイラ火炉１における石炭の燃焼効率を全体として向上させることができる。
【００１６】
また、図３に示すように、リサイクル管路１０により、回収したフライアッシュを、脱硫装置２の上流側、エアヒータ３の上流側、集塵機４の上流側等において投入する構成とすることも可能である。
フライアッシュを投入する箇所が上流側であればあるほど、集塵機４で捕集されるまでにフライアッシュと水銀とが接触する滞留時間を長くすることができる。その一方で、フライアッシュは、その粒子温度が２００℃以下であるときに水銀を吸着するため、投入する箇所が下流側であればあるほど、水銀の吸着効率が高まる。これらの点を鑑み、実際の発電プラントの条件等に応じ、リサイクル管路１０を介して送り込まれるフライアッシュを、水銀の吸着効率が最も高くなる箇所にて投入する構成とするのが好ましい。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、発電プラントにボイラ火炉１、脱硫装置２、エアヒータ３、集塵機４、煙突５を備える構成を例に挙げたが、これはあくまでも一例に過ぎず、例えば脱硫装置２を省略したり、他の装置を追加する等、適宜変更を加えた構成の発電プラントであっても、上記と同様の効果を得ることが可能である。
また、主に有害な水銀を対象としたが、もちろん、他の微量金属についても同様に除去、回収することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボイラ火炉から排出される排ガスからフライアッシュを回収し、これを上流側に投入することで、排ガス中に含まれる水銀等の微量金属を吸着し、特に、有害な水銀の捕集率を高めることができる。その結果、発電プラントからの排ガスのクリーン度を高めることができる。
また、フライアッシュを燃焼場に投入すれば、水銀等を除去するとともに、灰中未燃分を燃焼させ、燃焼効率を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における発電プラントの構成を示す図である。
【図２】フライアッシュの投入位置の他の一例を示す図である。
【図３】フライアッシュの投入位置のさらに他の位置の例を示す図である。
【図４】従来の発電プラントの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ボイラ火炉（ボイラ）、２…脱硫装置、３…エアヒータ、４…集塵機、５…煙突、１０…リサイクル管路、１１…微粉炭バーナ、１２…ＯＦＡポート

Claims

石炭類を燃焼させるボイラと、
前記ボイラから排出される排ガスからフライアッシュを捕集する集塵機と、
前記集塵機で捕集した前記フライアッシュを当該集塵機の上流側にて投入するリサイクル管路と、
を備えることを特徴とする発電プラント。
前記リサイクル管路は、前記ボイラ内の燃焼場に前記フライアッシュを投入することを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
前記リサイクル管路は、前記ボイラの下流側にて当該ボイラからの排ガス中に前記フライアッシュを投入することを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
前記リサイクル管路は、前記集塵機で捕集した前記フライアッシュの一部のみを当該集塵機の上流側に投入することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発電プラント。
ボイラで石炭類を燃焼させることで生じた排ガス中からフライアッシュを捕集する工程と、
捕集した前記フライアッシュを上流側に投入する工程と、
を有することを特徴とするボイラの稼動方法。