JP2005321120A - 灰溶融炉システム - Google Patents

Abstract

【課題】ガス／ガスヒータを設けることなく煙突での白煙を確実に防止できる灰溶融炉システムを提供する。
【解決手段】石炭焚ボイラから生成したボイラ排ガスに含まれる燃焼灰を電気集塵機５で捕集し、その捕集した燃焼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、前記灰溶融炉１５で発生した溶融炉排ガスを空気と熱交換する熱交換器２０を設け、その熱交換器２０で熱交換した高温空気を前記石炭焚ボイラの脱硫装置６の後流でボイラ排ガスと混合することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、石炭焚ボイラのボイラ排ガスに含まれる燃焼灰（フライアッシュ）の溶融処理に係り、特に煙突での白煙を防止するのに好適な灰溶融炉システムに関する。

従来、石炭火力所で発生する燃焼灰は、セメント混和剤等に利用されているが、その利用率は発生する燃焼灰の約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。

このような燃焼灰の処理方法として、灰を溶融する技術がある。燃焼灰に比べて灰を溶融（スラグ化）することにより、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、減容化により取り扱いが容易となり、骨材等の適用範囲の拡大という利点がある。

このように火力発電の石炭灰を溶融し、スラグにして再利用を図るシステムとしては、例えば下記の特許文献１，２などを挙げることができる。これらのシステムは、石炭燃焼灰の溶融炉を設置することを特徴とした技術である。

一方、石炭焚ボイラにおける排ガス煤塵濃度を低減する技術として、脱硝装置の後流で熱回収し、脱硫装置の後流で熱交換するガス／ガスヒータを設置することにより、煙突での白煙を防止する技術がある。

図３は、従来の石炭焚ボイラ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燃焼させる。

ボイラから排出されたボイラ排ガスは脱硝装置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２１から大気へ放出されるシステムになっている。

図４は、石炭焚ボイラを併設した従来の灰溶融炉システムの一例を示す系統図である。電気集塵機５で捕集された燃焼灰は、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℃にする。灰溶融炉１５で溶融したスラグは炉下方より排出され、高温の溶融炉排ガスは炉上方より排出される。排出された高温の溶融炉排ガスは、ウィンドボックス１２に供給される。
特開平０７−１４５９２４号公報 特開平１０−００１３３９号公報

前記図４の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、溶融炉で発生する高温排ガスは石炭焚ボイラへ戻している。しかし、石炭燃焼灰を溶融するには1500℃以上の高温雰囲気が必要であり、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。

一方、石炭焚ボイラ後流の排ガスは電気集塵器で煤塵濃度を低減し、その後流で脱硫し排ガス中のSox濃度を低減して煙突から排ガスを排出しているが、脱硫装置後流で温度が低いと煙突から白煙を排出するという問題がある。

この課題に対し、従来は電気集塵機の前流と脱硫装置の後流の間にガス／ガスヒータを設け、煙突直前で燃焼排ガスを再加熱することにより、白煙防止を行っていた。このように従来は白煙防止のためガス／ガスヒータを設ける必要があり、そのために設置スペースが必要となり、コスト高を招来するという欠点を有していた。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、ガス／ガスヒータを設けることなく煙突での白煙を確実に防止でき、システムの小型化とコストの低減が図れる灰溶融炉システムを提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、石炭焚ボイラから生成したボイラ排ガスに含まれる燃焼灰を電気集塵機で捕集し、その捕集した燃焼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した溶融炉排ガスを空気と熱交換する熱交換器を設け、その熱交換器で熱交換した高温空気を前記石炭焚ボイラの脱硫装置の後流でボイラ排ガスと混合することを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記熱交換器で熱交換した溶融炉排ガスを前記石炭焚ボイラの電気集塵機の前流でボイラ排ガスと混合することを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記熱交換器で熱交換した溶融炉排ガスを前記石炭焚ボイラの脱硝装置の前流でボイラ排ガスと混合することを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１の手段ないし第３の手段において、前記熱交換器で熱交換した高温空気の一部を前記灰溶融炉の燃焼用空気として灰溶融炉に供給することを特徴とするものである。

本発明によれば、灰溶融炉からの高温の溶融炉排ガスと熱交換することによって得られた高温空気をボイラ本体の脱硫装置後流で混合することにより、ボイラ排ガスの温度が上がり、煙突出口での白煙を確実に防止することができる。そのため従来のガス／ガスヒータを省略することができ、システムの小型化とコストの低減が図れる。

次に本発明の第１実施形態を図１とともに説明する。同図において１は火炉、２は脱硝装置、３はエアヒータ、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は石炭バーナ、１２はウィンドボックス、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は熱交換器、２１は煙突である。

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燃焼させる。

ボイラから排出されたボイラ排ガスは脱硝装置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２１から大気へ放出される。

電気集塵機５で捕集された燃焼灰は、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℃にする。灰溶融炉１５で溶融したスラグは炉下方より排出され、高温の溶融炉排ガスは炉上方より排出される。

排出された高温の溶融炉排ガスは熱交換器２０で熱交換され、電気集塵機５の前流でボイラからのボイラ排ガスに混合し、電気集塵機５で除塵後、煙突２１より大気へ放出される。熱交換器２０で熱交換された高温空気の一部は灰溶融炉１５の燃焼用空気として用い、残りは脱硫装置６の後流でボイラ排ガスと混合してガス温度を上げて、煙突２１より大気へ放出される。

前述のように、灰溶融炉１５で発生する高温の溶融炉排ガスを熱交換することにより発生した高温空気を灰溶融炉１５の燃焼用空気に用い、残りは脱硫装置６の後流でボイラ排ガスと混合することにより煙突での白煙を防止し、従来のガス／ガスヒータ設備を省略することができる。

次に本発明の第２実施形態を図２とともに説明する。この実施形態の場合、灰溶融炉１５からの高温の溶融炉排ガスは熱交換器２０で熱交換された後、脱硝装置２の前流でボイラ排ガスと混合するシステムになっている。灰溶融炉１５では1500℃以上の高温場になるため、サーマルNOxが発生しやすい。そのため溶融炉排ガスを脱硝装置２の前流でボイラ排ガスと混合することにより、排ガス中のNOxを低減すことができる。

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。 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。 従来の石炭焚ボイラの一例を示す系統図である。 石炭焚ボイラを併設した従来の灰溶融炉システム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、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：石炭バーナ、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：熱交換器、２１：煙突。

Claims (4)

1. 石炭焚ボイラから生成したボイラ排ガスに含まれる燃焼灰を電気集塵機で捕集し、その捕集した燃焼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した溶融炉排ガスを空気と熱交換する熱交換器を設け、その熱交換器で熱交換した高温空気を前記石炭焚ボイラの脱硫装置の後流でボイラ排ガスと混合することを特徴とする灰溶融炉システム。
2. 請求項１記載の灰溶融炉システムにおいて、前記熱交換器で熱交換した溶融炉排ガスを前記石炭焚ボイラの電気集塵機の前流でボイラ排ガスと混合することを特徴とする灰溶融炉システム。
3. 請求項１記載の灰溶融炉システムにおいて、前記熱交換器で熱交換した溶融炉排ガスを前記石炭焚ボイラの脱硝装置の前流でボイラ排ガスと混合することを特徴とする灰溶融炉システム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の灰溶融炉システムにおいて、前記熱交換器で熱交換した高温空気の一部を前記灰溶融炉の燃焼用空気として灰溶融炉に供給することを特徴とする灰溶融炉システム。

Images