JP2004286352A - 灰溶融炉システム - Google Patents
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Abstract
【課題】灰溶融炉における稼動用運転コストを低減することのできる灰溶融炉システムを提供する。
【解決手段】石炭焚ボイラの燃焼排ガスに含まれる石炭燃焼灰を電気集塵機５で捕集し、その灰を溶融する灰溶融炉１５を備えた灰溶融炉システムにおいて、灰溶融炉１５で発生する高温ガスと熱交換して蒸気を発生させる排熱ボイラ２１と、排熱ボイラ２１で発生した蒸気を用いて電力を得る蒸気タービン２３とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】石炭焚ボイラの燃焼排ガスに含まれる石炭燃焼灰を電気集塵機５で捕集し、その灰を溶融する灰溶融炉１５を備えた灰溶融炉システムにおいて、灰溶融炉１５で発生する高温ガスと熱交換して蒸気を発生させる排熱ボイラ２１と、排熱ボイラ２１で発生した蒸気を用いて電力を得る蒸気タービン２３とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭焚きボイラの燃焼排ガスに含まれる石炭燃焼灰（フライアッシュ）の溶融処理に係り、特に灰溶融炉で発生する高温排ガスを熱交換する排熱ボイラを有し、その排熱ボイラ発生した蒸気を蒸気タービンで電力にする灰溶融炉システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石炭火力で発生するフライアッシュは、セメント混和剤等に利用されているが、その利用率は発生した燃焼灰の約６割であり、残りは産業用廃棄物として埋め立て処分されているのが実態である。このようなフライアッシュの処理方法として、灰を溶融する技術がある。フライアッシュに比べ、灰を溶融することにより（スラグ化）、水銀や砒素等の重金属の溶出性が低くなり、一般廃棄物としての処理が可能であり、また減容化により取り扱いが容易で、骨材等の適用範囲の拡大という利点がある。
【０００３】
図３は、従来の石炭焚き火力発電の一例を示す系統図である。石炭焚ボイラは、石炭バンカ８からミル１０を介して供給される微粉炭を、ウインドボックス１２から供給されるエアヒータ３で熱交換された高温空気と共に火炉１内で燃焼させるものである。燃焼によって生成した燃焼排ガスは脱硝装置２で脱硝処理、エアヒータ３ならびにガス／ガスヒータ４で熱交換、電気集塵機５で脱塵、脱硫装置６で脱硫処理された後、煙突２２から大気へ放出される。
【０００４】
図４は、従来の灰溶融炉を設置した石炭焚ボイラの一例を示す系統図である。電気集塵機５で捕集された石炭灰（ＥＰ灰）は、灰溶融炉１５へ供給される。灰溶融炉１５は石炭バンカ１６からミル１８を介して供給される微粉炭を用いて、灰溶融炉１５内の温度を１５００〜１８００℃の温度範囲に維持する。灰溶融炉１５で溶融したスラグは炉下方より排出され、高温排ガスは灰溶融炉１５の上方より排出され、ウインドボックス１２に供給される。図中の１９は灰溶融炉１５に燃焼用空気を供給するためのＦＤＦである。
【０００５】
このように火力発電で生成したフライアッシュを溶融し、スラグにして再利用を図る灰溶融炉システムとしては、例えば下記の特許文献１，２などを挙げることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−１４５９２４号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−００１３３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す従来技術は、石炭焚ボイラに灰溶融炉を設置したことを特徴としており、灰溶融炉で発生する高温排ガスを石炭焚ボイラへ戻している。しかし、フライアッシュを溶融する際には１５００℃以上の高温雰囲気となり、このような高温排ガスをボイラに戻すことはボイラの熱負荷が高くなり、またボイラ内の温度が高温になることにより、サーマルＮＯｘが発生し、排ガスのＮＯｘ濃度が高くなるという問題が生じる。
【０００９】
また灰溶融炉を設けることは、灰溶融炉を稼動するための例えば灰溶融炉用のミルやＦＤＦなどの付帯設備の運転コストが問題となる。
【００１０】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消して、灰溶融炉における稼動用運転コストを低減することのできる灰溶融炉システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、石炭焚ボイラの燃焼排ガスに含まれる石炭燃焼灰を電気集塵機で捕集し、その灰を溶融する灰溶融炉を備えた灰溶融炉システムにおいて、前記灰溶融炉で発生する高温ガスと熱交換して蒸気を発生させる排熱ボイラと、その排熱ボイラで発生した蒸気を用いて電力を得る蒸気タービンとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記蒸気タービンで発電した電力の少なくとも一部を灰溶融炉システムの動力に用いることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記蒸気タービンで発電した電力を、前記灰溶融炉へ微粉炭を供給するためのミル、前記灰溶融炉へ燃焼用空気を供給するための送風機の少なくともいずれか一方に供給することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第４の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記排熱ボイラから排出された排ガスを石炭焚ボイラの燃焼排ガスと混合することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第５の手段は前記第４の手段において、前記排熱ボイラから排出された排ガスを前記電気集塵機の前流で燃焼排ガスと混合することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第６の手段は前記第４の手段において、前記石炭焚ボイラの後流に脱硝装置を設け、前記排熱ボイラから排出された排ガスを前記脱硝装置の前流で燃焼排ガスと混合することを特徴とするものである。
【００１７】
前述のように灰溶融炉からの高温排ガスを後流に設けた排熱ボイラで熱交換し、その熱交換により発生した蒸気を蒸気タービンで電力にして、灰溶融炉運転動力に用いることにより、ボイラの運転に影響せず、かつ灰溶融炉の運転コストを低減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。
【００１９】
図中の１は火炉、２は脱硝装置、３はエアヒータ、４はガス／ガスヒータ、５は電気集塵機、６は脱硫装置、７はＩＤＦ、８は石炭バンカ、９はフィーダ、１０はミル、１１はバーナ、１２はウインドボックス、１３はＦＤＦ、１４はＧＲＦ、１５は灰溶融炉、１６は石炭バンカ、１７はフィーダ、１８はミル、１９はＦＤＦ、２０は空気予熱器、２１は排熱ボイラ、２２は煙突、２３は蒸気タービン、２４はＥＰ灰バンカ、２５はフィーダである。
【００２０】
石炭焚ボイラは、石炭バンカ８からミル１０を介して供給される微粉炭を、ウィンドボックス１２から供給されるエアヒータ３で熱交換された高温空気と共に火炉１内で燃焼させるものである。燃焼によって生成した燃焼排ガスは脱硝装置２で脱硝処理、エアヒータ３で熱交換、電気集塵機５で脱塵、脱硫装置６で脱硫処理された後、煙突２２から大気へ放出される。
【００２１】
電気集塵機５で捕集された石炭灰は、灰溶融炉１５へ供給される。灰溶融炉１５は石炭バンカ１６からミル１８を介して供給される微粉炭を用いて、灰溶融炉１５内の温度を１５００〜１８００℃の温度範囲に維持する。灰溶融炉１５で溶融したスラグは炉下方より排出・回収され、高温排ガスは灰溶融炉１５の上方より排出される。
【００２２】
排出した高温排ガスは空気予熱器２０で熱交換し、さらに後流の排熱ボイラ２１で熱交換した後、電気集塵機５の前流でボイラからの排ガスに混合し、電気集塵機５で除塵後、煙突２２より大気へ放出される。前記空気予熱器２０で予熱された高温空気は灰溶融炉１５の燃焼用空気として用いる。排熱ボイラ２１で発生した蒸気は、蒸気タービン２３で発電し、得られた電力は点線で示すように灰溶融炉１５のＦＤＦ１９及びミル１８の動力として用いる。
【００２３】
本実施形態のように、灰溶融炉１５で発生する高温排ガスを排熱ボイラ２１で熱交換し、得られた蒸気で蒸気タービン２３を駆動して発電し、それで得られた電力を灰溶融炉１５のＦＤＦ１９及びミル１８の運転動力として用いることにより、灰溶融炉１５の運転コストを低減することができる。排熱ボイラ２１で熱交換した排ガスは電気集塵機５の前流でボイラ排ガスと混合して温度を下げることにより、ボイラ本体の運転に影響を与えることなく灰溶融炉１５を運転することができる。
【００２４】
図２は、本発明の第２実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。本実施形態の場合、灰溶融炉１５からの高温排ガスは排熱ボイラ２１で熱交換された後、ボイラ本体の脱硝装置２の前流でボイラ排ガスと混合している。
【００２５】
灰溶融炉１５では１５００℃以上の高温場になるため、サーマルＮＯｘが発生し易い。そのため排熱ボイラ２１から出た排ガスを脱硝装置２の前流で混合することにより、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を有効に低減することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、灰溶融炉からの高温排ガスを排熱ボイラで熱交換することによって生じる蒸気タービンで電力にし、灰溶融炉運転動力に用いる。それにより、ボイラの運転に影響せずかつ、灰溶融炉運転コストを低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。
【図３】従来の石炭焚き火力発電の一例を示す系統図である。
【図４】従来の灰溶融炉を設置した石炭焚ボイラの一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１：火炉、２：脱硝装置、３：エアヒータ、４：ガス／ガスヒータ、５：電気集塵機、６：脱硫装置、７：ＩＤＦ、８：石炭バンカ、９：フィーダ、１０：ミル、１１：バーナ、１２：ウインドボックス、１３：ＦＤＦ、１４：ＧＲＦ、１５：灰溶融炉、１６：石炭バンカ、１７：フィーダ、１８：ミル、１９：ＦＤＦ、２０：空気予熱器、２１：排熱ボイラ、２２：煙突、２３：蒸気タービン、２４：ＥＰ灰バンカ、２５：フィーダ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭焚きボイラの燃焼排ガスに含まれる石炭燃焼灰（フライアッシュ）の溶融処理に係り、特に灰溶融炉で発生する高温排ガスを熱交換する排熱ボイラを有し、その排熱ボイラ発生した蒸気を蒸気タービンで電力にする灰溶融炉システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石炭火力で発生するフライアッシュは、セメント混和剤等に利用されているが、その利用率は発生した燃焼灰の約６割であり、残りは産業用廃棄物として埋め立て処分されているのが実態である。このようなフライアッシュの処理方法として、灰を溶融する技術がある。フライアッシュに比べ、灰を溶融することにより（スラグ化）、水銀や砒素等の重金属の溶出性が低くなり、一般廃棄物としての処理が可能であり、また減容化により取り扱いが容易で、骨材等の適用範囲の拡大という利点がある。
【０００３】
図３は、従来の石炭焚き火力発電の一例を示す系統図である。石炭焚ボイラは、石炭バンカ８からミル１０を介して供給される微粉炭を、ウインドボックス１２から供給されるエアヒータ３で熱交換された高温空気と共に火炉１内で燃焼させるものである。燃焼によって生成した燃焼排ガスは脱硝装置２で脱硝処理、エアヒータ３ならびにガス／ガスヒータ４で熱交換、電気集塵機５で脱塵、脱硫装置６で脱硫処理された後、煙突２２から大気へ放出される。
【０００４】
図４は、従来の灰溶融炉を設置した石炭焚ボイラの一例を示す系統図である。電気集塵機５で捕集された石炭灰（ＥＰ灰）は、灰溶融炉１５へ供給される。灰溶融炉１５は石炭バンカ１６からミル１８を介して供給される微粉炭を用いて、灰溶融炉１５内の温度を１５００〜１８００℃の温度範囲に維持する。灰溶融炉１５で溶融したスラグは炉下方より排出され、高温排ガスは灰溶融炉１５の上方より排出され、ウインドボックス１２に供給される。図中の１９は灰溶融炉１５に燃焼用空気を供給するためのＦＤＦである。
【０００５】
このように火力発電で生成したフライアッシュを溶融し、スラグにして再利用を図る灰溶融炉システムとしては、例えば下記の特許文献１，２などを挙げることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−１４５９２４号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−００１３３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す従来技術は、石炭焚ボイラに灰溶融炉を設置したことを特徴としており、灰溶融炉で発生する高温排ガスを石炭焚ボイラへ戻している。しかし、フライアッシュを溶融する際には１５００℃以上の高温雰囲気となり、このような高温排ガスをボイラに戻すことはボイラの熱負荷が高くなり、またボイラ内の温度が高温になることにより、サーマルＮＯｘが発生し、排ガスのＮＯｘ濃度が高くなるという問題が生じる。
【０００９】
また灰溶融炉を設けることは、灰溶融炉を稼動するための例えば灰溶融炉用のミルやＦＤＦなどの付帯設備の運転コストが問題となる。
【００１０】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消して、灰溶融炉における稼動用運転コストを低減することのできる灰溶融炉システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、石炭焚ボイラの燃焼排ガスに含まれる石炭燃焼灰を電気集塵機で捕集し、その灰を溶融する灰溶融炉を備えた灰溶融炉システムにおいて、前記灰溶融炉で発生する高温ガスと熱交換して蒸気を発生させる排熱ボイラと、その排熱ボイラで発生した蒸気を用いて電力を得る蒸気タービンとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記蒸気タービンで発電した電力の少なくとも一部を灰溶融炉システムの動力に用いることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記蒸気タービンで発電した電力を、前記灰溶融炉へ微粉炭を供給するためのミル、前記灰溶融炉へ燃焼用空気を供給するための送風機の少なくともいずれか一方に供給することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第４の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記排熱ボイラから排出された排ガスを石炭焚ボイラの燃焼排ガスと混合することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第５の手段は前記第４の手段において、前記排熱ボイラから排出された排ガスを前記電気集塵機の前流で燃焼排ガスと混合することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第６の手段は前記第４の手段において、前記石炭焚ボイラの後流に脱硝装置を設け、前記排熱ボイラから排出された排ガスを前記脱硝装置の前流で燃焼排ガスと混合することを特徴とするものである。
【００１７】
前述のように灰溶融炉からの高温排ガスを後流に設けた排熱ボイラで熱交換し、その熱交換により発生した蒸気を蒸気タービンで電力にして、灰溶融炉運転動力に用いることにより、ボイラの運転に影響せず、かつ灰溶融炉の運転コストを低減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。
【００１９】
図中の１は火炉、２は脱硝装置、３はエアヒータ、４はガス／ガスヒータ、５は電気集塵機、６は脱硫装置、７はＩＤＦ、８は石炭バンカ、９はフィーダ、１０はミル、１１はバーナ、１２はウインドボックス、１３はＦＤＦ、１４はＧＲＦ、１５は灰溶融炉、１６は石炭バンカ、１７はフィーダ、１８はミル、１９はＦＤＦ、２０は空気予熱器、２１は排熱ボイラ、２２は煙突、２３は蒸気タービン、２４はＥＰ灰バンカ、２５はフィーダである。
【００２０】
石炭焚ボイラは、石炭バンカ８からミル１０を介して供給される微粉炭を、ウィンドボックス１２から供給されるエアヒータ３で熱交換された高温空気と共に火炉１内で燃焼させるものである。燃焼によって生成した燃焼排ガスは脱硝装置２で脱硝処理、エアヒータ３で熱交換、電気集塵機５で脱塵、脱硫装置６で脱硫処理された後、煙突２２から大気へ放出される。
【００２１】
電気集塵機５で捕集された石炭灰は、灰溶融炉１５へ供給される。灰溶融炉１５は石炭バンカ１６からミル１８を介して供給される微粉炭を用いて、灰溶融炉１５内の温度を１５００〜１８００℃の温度範囲に維持する。灰溶融炉１５で溶融したスラグは炉下方より排出・回収され、高温排ガスは灰溶融炉１５の上方より排出される。
【００２２】
排出した高温排ガスは空気予熱器２０で熱交換し、さらに後流の排熱ボイラ２１で熱交換した後、電気集塵機５の前流でボイラからの排ガスに混合し、電気集塵機５で除塵後、煙突２２より大気へ放出される。前記空気予熱器２０で予熱された高温空気は灰溶融炉１５の燃焼用空気として用いる。排熱ボイラ２１で発生した蒸気は、蒸気タービン２３で発電し、得られた電力は点線で示すように灰溶融炉１５のＦＤＦ１９及びミル１８の動力として用いる。
【００２３】
本実施形態のように、灰溶融炉１５で発生する高温排ガスを排熱ボイラ２１で熱交換し、得られた蒸気で蒸気タービン２３を駆動して発電し、それで得られた電力を灰溶融炉１５のＦＤＦ１９及びミル１８の運転動力として用いることにより、灰溶融炉１５の運転コストを低減することができる。排熱ボイラ２１で熱交換した排ガスは電気集塵機５の前流でボイラ排ガスと混合して温度を下げることにより、ボイラ本体の運転に影響を与えることなく灰溶融炉１５を運転することができる。
【００２４】
図２は、本発明の第２実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。本実施形態の場合、灰溶融炉１５からの高温排ガスは排熱ボイラ２１で熱交換された後、ボイラ本体の脱硝装置２の前流でボイラ排ガスと混合している。
【００２５】
灰溶融炉１５では１５００℃以上の高温場になるため、サーマルＮＯｘが発生し易い。そのため排熱ボイラ２１から出た排ガスを脱硝装置２の前流で混合することにより、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を有効に低減することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、灰溶融炉からの高温排ガスを排熱ボイラで熱交換することによって生じる蒸気タービンで電力にし、灰溶融炉運転動力に用いる。それにより、ボイラの運転に影響せずかつ、灰溶融炉運転コストを低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る灰溶融炉システムの系統図である。
【図３】従来の石炭焚き火力発電の一例を示す系統図である。
【図４】従来の灰溶融炉を設置した石炭焚ボイラの一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１：火炉、２：脱硝装置、３：エアヒータ、４：ガス／ガスヒータ、５：電気集塵機、６：脱硫装置、７：ＩＤＦ、８：石炭バンカ、９：フィーダ、１０：ミル、１１：バーナ、１２：ウインドボックス、１３：ＦＤＦ、１４：ＧＲＦ、１５：灰溶融炉、１６：石炭バンカ、１７：フィーダ、１８：ミル、１９：ＦＤＦ、２０：空気予熱器、２１：排熱ボイラ、２２：煙突、２３：蒸気タービン、２４：ＥＰ灰バンカ、２５：フィーダ。
Claims (6)
- 石炭焚ボイラの燃焼排ガスに含まれる石炭燃焼灰を電気集塵機で捕集し、その灰を溶融する灰溶融炉を備えた灰溶融炉システムにおいて、
前記灰溶融炉で発生する高温ガスと熱交換して蒸気を発生させる排熱ボイラと、
その排熱ボイラで発生した蒸気を用いて電力を得る蒸気タービンとを備えたことを特徴とする灰溶融炉システム。 - 請求項１記載の灰溶融炉システムにおいて、前記蒸気タービンで発電した電力の少なくとも一部を灰溶融炉システムの動力に用いることを特徴とする灰溶融炉システム。
- 請求項２記載の灰溶融炉システムにおいて、前記蒸気タービンで発電した電力を、前記灰溶融炉へ微粉炭を供給するためのミル、前記灰溶融炉へ燃焼用空気を供給するための送風機の少なくともいずれか一方に供給することを特徴とする灰溶融炉システム。
- 請求項１または請求項２記載の灰溶融炉システムにおいて、前記排熱ボイラから排出された排ガスを石炭焚ボイラの燃焼排ガスと混合することを特徴とする灰溶融炉システム。
- 請求項４記載の灰溶融炉システムにおいて、前記排熱ボイラから排出された排ガスを前記電気集塵機の前流で燃焼排ガスと混合することを特徴とする灰溶融炉システム。
- 請求項４記載の灰溶融炉システムにおいて、前記石炭焚ボイラの後流に脱硝装置を設け、前記排熱ボイラから排出された排ガスを前記脱硝装置の前流で燃焼排ガスと混合することを特徴とする灰溶融炉システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003080474A JP2004286352A (ja) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | 灰溶融炉システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003080474A JP2004286352A (ja) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | 灰溶融炉システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004286352A true JP2004286352A (ja) | 2004-10-14 |
Family
ID=33294317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003080474A Pending JP2004286352A (ja) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | 灰溶融炉システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004286352A (ja) |
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2003
- 2003-03-24 JP JP2003080474A patent/JP2004286352A/ja active Pending
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