JP2005337644A - 火力発電所運用方法、火力発電所排水汚泥処理システム、火力発電所及び燃料添加剤 - Google Patents

Abstract

【課題】火力発電所の排水処理装置からの排水汚泥を有効利用することのできる火力発電所運用方法、火力発電所排水汚泥処理システム、火力発電所及び燃料添加剤を提供する。
【解決手段】火力発電所運用方法は、火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を燃料添加剤として火力発電所のボイラに添加する工程を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、火力発電所運用方法、火力発電所排水汚泥処理システム、火力発電所及び燃料添加剤に関する。

火力発電所には、発電所内の各設備から排出される排水を一括処理するための排水処理装置が設けられている。排水処理装置では、通常、凝集沈殿方式により排水中の不純物を濾過し、不純物除去後の水を中和してから発電所外に排出する。一方、除去した不純物（以下、排水汚泥ともいう）は、以前は、脱水処理後に廃棄物として埋め立て処理されていた。

近年、この排水汚泥を有効利用するための技術が開発されてきた。その結果、現在ではこうした排水汚泥は、脱水・焼却後、セメント原料や鉄鋼原料として利用されたり（例えば、非特許文献１参照）、発電所の排煙脱硫装置（発電所の燃料ボイラから排出される排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）を除去するための装置）において硫黄酸化物吸着物質として利用されたりしている（例えば、非特許文献２参照）。
「産業構造審議会 廃棄物処理リサイクルガイドライン（業種別編）」、１４〜１５頁、［online］、２００３年、経済産業省、［平成１６年１月２２日検索］、インターネット＜URL: http://www.cjc.or.jp/cjc_news/gyoshu/gyoshu1.pdf＞ 「平成１０年度省エネルギー優秀事例全国大会 資源エネルギー庁長官賞 総合排水処理装置からの廃棄物の低減と有効利用による動力低減」、［online］、財団法人省エネルギーセンター、［平成１６年１月２１日検索］、インターネット＜URL: http://www.eccj.or.jp/succase98/b/bb_05.html＞

上記排水汚泥には、マグネシウム、カルシウム、鉄等の化合物が含まれていることが知られている。

一方、発電所の燃料ボイラには、燃料のほかに、マグネシウム、カルシウム、鉄、ケイ素、アルミニウム等の化合物が燃料添加剤として添加されることが多い。マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、ＭｇＯ等）は、バナジウム酸化物による高温加速酸化腐食を防止する効果や、ナトリウム化合物による高温硫化腐食を防止する効果がある。カルシウム化合物（ＣａＯ等）は、金属触媒としてはたらき燃焼を促進する効果がある。鉄化合物（ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＦｅＯ_３、Ｆｅ（ＯＨ）_２等）は、燃料ボイラから排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）量を低下させる効果や、金属触媒としてはたらき燃焼を促進する効果や、ナトリウム化合物による高温硫化腐食を防止する効果がある。ケイ素化合物（シリカ等）は、スラッギング対策のために添加される。アルミニウム化合物（Ａｌ_２Ｏ_３等）は、スラッギング対策のために添加されるとともに、バナジウム酸化物による高温加速酸化腐食を防止する効果がある。

そこで、本発明は、排水汚泥と燃料添加剤の成分の共通性に着目し、火力発電所の排水処理装置からの排水汚泥を有効利用することのできる火力発電所運用方法、火力発電所排水汚泥処理システム、火力発電所及び燃料添加剤を提供することを目的としてなされた。

上記課題を解決するための本発明の火力発電所運用方法は、火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を燃料添加剤として前記火力発電所のボイラに添加する工程を備える。

また、本発明の火力発電所運用方法は、前記排水汚泥を前記ボイラに添加する際に、前記ボイラにマグネシウム化合物を添加する工程を更に備えるのが好ましい。

また、本発明の火力発電所運用方法は、前記火力発電所の燃料が石油系燃料の場合には、前記排水汚泥を前記ボイラに添加する際に、前記ボイラにアルミニウム化合物を添加し、前記火力発電所の燃料が石炭系燃料の場合には、前記排水汚泥を前記ボイラに添加する際に、前記ボイラに鉄化合物又はカルシウム化合物のうち少なくともいずれか一方を添加する工程を更に備えるのが好ましい。

また、本発明の火力発電所排水汚泥処理システムは、火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を回収するための排水汚泥回収装置と、前記排水汚泥を燃料添加剤として前記火力発電所のボイラに添加するための排水汚泥添加装置と、前記排水汚泥回収装置により回収した前記排水汚泥を前記排水汚泥添加装置まで移動させるための排水汚泥移動装置とを備える。

また、本発明の火力発電所は、燃料を燃焼させるためのボイラと、排水処理装置と、前記排水処理装置から排出される排水汚泥を回収するための排水汚泥回収装置と、前記排水汚泥を燃料添加剤として前記ボイラに添加するための排水汚泥添加装置と、前記排水汚泥回収装置により回収した前記排水汚泥を前記排水汚泥添加装置まで移動させるための排水汚泥移動装置とを備える。

また、本発明の燃料添加剤は、火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を有効成分とする。

本発明によれば、火力発電所の排水処理装置からの排水汚泥を有効利用することのできる火力発電所運用方法、火力発電所排水汚泥処理システム、火力発電所及び燃料添加剤を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、実施例を挙げながら詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載する発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。

本発明の火力発電所運用方法は、火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を燃料添加剤として前記火力発電所のボイラに添加する工程を備える。以下、本発明の火力発電所運用方法について詳しく説明する。

上述したように、マグネシウム化合物（Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３、ＭｇＯ等）は、バナジウム酸化物による高温加速酸化腐食を防止する効果や、ナトリウム化合物による高温硫化腐食を防止する効果がある。カルシウム化合物（ＣａＯ等）は、金属触媒としてはたらき燃焼を促進する効果がある。鉄化合物（ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＦｅＯ_３、Ｆｅ（ＯＨ）_２等）は、燃料ボイラから排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）量を低下させる効果や、金属触媒としてはたらき燃焼を促進する効果や、ナトリウム化合物による高温硫化腐食を防止する効果がある。ケイ素化合物（シリカ等）は、スラッギング対策のために添加される。アルミニウム化合物（Ａｌ_２Ｏ_３等）は、スラッギング対策のために添加されるとともに、バナジウム酸化物による高温加速酸化腐食を防止する効果がある。このような効果が得られるため、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、鉄化合物、ケイ素化合物やアルミニウム化合物を燃料添加剤として発電所の燃料ボイラに添加することが多い。

一方、火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥は、例えば下記表１及び表２に示すような成分を有する。表１は、石油系燃料（重油）をボイラの燃料とした場合の排水汚泥の成分表である。表２は、石炭系燃料をボイラの燃料とした場合の排水汚泥の成分表であり、３種類の石炭系燃料各々についての排水汚泥の成分と、これら石炭系燃料の成分量の平均値とを示す。

上記表１及び表２から分かるように、火力発電所の排水処理装置の排水汚泥は、ボイラの燃料が石油系であるか石炭系であるかを問わず、鉄化合物（Ｆｅ_２Ｏ_３）、カルシウム化合物（ＣａＯ、ＣａＳＯ_４）、ケイ素化合物（ＳｉＯ_２）、マグネシウム化合物（ＭｇＯ）及びアルミニウム化合物（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む。

火力発電所の排水処理装置の排水汚泥はマグネシウム化合物、カルシウム化合物、鉄化合物、ケイ素化合物やアルミニウム化合物を含むので、排水汚泥を火力発電所のボイラに添加すれば、燃料添加剤としての上記効果を得ることができる。従って、本発明の火力発電所運用方法によれば、火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を燃料添加剤として火力発電所のボイラに添加することにより、火力発電所の排水処理装置からの排水汚泥を有効利用することが可能となる。

「火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥」の形態は、火力発電所の排水処理装置において凝集沈殿させたスラリーでもよく、スラリー状の排水汚泥を脱水・乾燥させてペレット化・粉末化したものでもよいが、これらに限定されるものではない。

また、「火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を燃料添加剤として前記火力発電所のボイラに添加する工程」において、排水汚泥をボイラに添加する方法としては、排水処理装置において凝集沈殿させたスラリー状の排水汚泥そのものを例えば本発明の火力発電所排水汚泥処理システム（以下詳述）を使ってボイラに直接フィードバックすることや、一旦貯蔵した排水汚泥（スラリー状のもの、ペレット、粉末等）を燃料とともにボイラに供給することや、排水汚泥（スラリー状のもの、ペレット、粉末等）を燃料と混合して燃料−排水汚泥混合物を作成し、この混合物をボイラに供給すること等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

一方、上記表１及び表２から、火力発電所の排水処理装置の排水汚泥は、ボイラの燃料が石油系であるか石炭系であるかを問わず、マグネシウム化合物の割合が少ないことが分かる。そこで、排水汚泥をボイラに添加する際に、ボイラにマグネシウム化合物を添加してもよい。このように、排水汚泥に不足しているマグネシウム化合物を補うことにより、排水汚泥の燃料添加剤としての効果をより向上させることができる。なお、マグネシウム化合物を添加する方法としては、予めマグネシウム化合物を排水汚泥に混合してこの混合物をボイラに添加することや、排水汚泥をボイラに添加する時にマグネシウム化合物を別途ボイラに添加することや、燃料と排水汚泥とマグネシウム化合物とを混合してこの混合物をボイラに添加すること等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

更に、上記表１から、ボイラの燃料が石油系である場合には、排水汚泥中のアルミニウム化合物の割合が少ないことが分かる。また、上記表２から、ボイラの燃料が石炭系である場合には、排水汚泥中の鉄化合物及びカルシウム化合物の割合が少ないことが分かる。そこで、火力発電所の燃料が石油系燃料の場合には、排水汚泥をボイラに添加する際に、ボイラにアルミニウム化合物を添加することとし、火力発電所の燃料が石炭系燃料の場合には、排水汚泥をボイラに添加する際に、ボイラに鉄化合物又はカルシウム化合物のうち少なくともいずれか一方を添加することとしてもよい。このように、排水汚泥に不足しているアルミニウム化合物、鉄化合物又はカルシウム化合物を補うことにより、排水汚泥の燃料添加剤としての効果をより向上させることができる。なお、上記化合物を添加する方法としては、予め上記化合物を排水汚泥に混合してこの混合物をボイラに添加することや、排水汚泥をボイラに添加する時に上記化合物を別途ボイラに添加することや、燃料と排水汚泥と上記化合物とを混合してこの混合物をボイラに添加すること等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

＝＝＝火力発電所及び火力発電所排水汚泥処理システム＝＝＝
本発明の火力発電所及び火力発電所排水汚泥処理システムの一実施形態について以下説明する。
図１は、本発明の火力発電所及び火力発電所排水汚泥処理システムの一実施形態を示す概略構成図である。

本実施形態の火力発電所１は、燃料タンク１００と、ボイラ２００と、脱硝装置３００と、集塵装置４００と、脱硫装置５００と、煙突６００と、排水処理装置７００と、火力発電所排水汚泥処理システム８００とを備える。

燃料タンク１００は、ボイラ２００で燃焼させるための石油系燃料や石炭系燃料を貯蔵するためのものである。燃料タンク１００内の燃料は、ボイラ２００に燃料を供給するための注入装置８３０によりボイラ２００へ供給される。ボイラ２００では、燃料タンク１００から供給された燃料を燃焼させて、ボイラ２００内の水等を蒸気にし、この蒸気により発電タービン（不図示）を回転させて発電を行う。ボイラ２００から排出される排ガスは、脱硝装置３００へ移される。脱硝装置３００では、ＮＯ_Ｘを含む上記排ガスにアンモニアを噴霧するとともに、排ガスを触媒フィルタに通過させて、排ガス中のＮＯ_Ｘを窒素と水とに分解する。脱硝装置３００を通過した排ガスは、集塵装置４００へ移される。集塵装置４００では、排ガス中の煤塵を捕集する。集塵装置４００を通過した排ガスは、脱硫装置５００へ移される。脱硫装置５００では、ＳＯ_Ｘを含む上記排ガスに石灰石粉末と水との混合液を噴霧し、ＳＯ_Ｘと石灰石とを反応させて、排ガス中のＳＯ_Ｘを石膏として除去する。脱硫装置５００を通過した排ガスは、煙突６００を通って火力発電所１外へ排出される。

一方、脱硫装置５００にて回収された液状物質・固体状物質は、火力発電所１内の他の設備からの排水とともに、排水処理装置７００へ移される。排水処理装置７００は、排水貯槽７１０と、ｐＨ調整・反応槽７２０と、沈殿槽７３０とを備える。排水貯槽７１０では、火力発電所１内の各設備からの排水を蓄える。蓄えられた排水は、ｐＨ調整・反応槽７２０へ移され、ここで中和される。中和後の排水は、沈殿槽７３０へ移され、排水中の不純物が排水汚泥としてここで凝集沈殿する。不純物除去後の排水は、火力発電所１外へ排出される。

凝集沈殿した排水汚泥は、例えば本発明の火力発電所排水汚泥処理システム８００により、ボイラ２００に添加される。本発明の一実施形態に係る火力発電所排水汚泥処理システム８００は、排水汚泥回収装置８１０と、排水汚泥移動装置８２０と、排水汚泥添加装置としての上記注入装置８３０とを備える。

本実施形態の火力発電所排水汚泥処理システム８００の排水汚泥回収装置８１０としては、例えば、沈殿槽７３０から排出される排水汚泥を蓄えるための貯槽（不図示）と当該貯槽から排水汚泥を汲み出すためのポンプ（不図示）とからなる機構や、沈殿槽７３０から排出される排水汚泥を沈殿槽７３０直下で受け取り排水汚泥移動装置８２０へ移動させるためのコンベヤ（不図示）や、沈殿槽７３０と排水汚泥移動装置８２０とを連結する配管（不図示）等が考えられるが、これらに限定されるものではない。排水汚泥回収装置８１０は、必要に応じて、コンベヤを駆動するための動力源（モータ等）や、排水汚泥を圧送するためのポンプを備えてもよい。

本実施形態の火力発電所排水汚泥処理システム８００の排水汚泥移動装置８２０としては、例えば、排水汚泥回収装置８１０にて回収した排水汚泥を注入装置８３０まで移動させるためのコンベヤ（不図示）や、排水汚泥回収装置８１０と注入装置８３０とを連結する配管（不図示）等が考えられるが、これらに限定されるものではない。排水汚泥移動装置８２０は、必要に応じて、コンベヤを駆動するための動力源（モータ等）や、排水汚泥を圧送するためのポンプを備えてもよい。

本実施形態の火力発電所排水汚泥処理システム８００の排水汚泥添加装置としては、燃料タンク１００内の燃料をボイラ２００に供給するための注入装置８３０を用いた。しかし、排水汚泥添加装置は、これに限定されるものではなく、注入装置８３０とは別個の装置であってもよい。

火力発電所排水汚泥処理システム８００は、排水汚泥の成分を調整するための成分調整装置８４０を更に備えてもよい。この成分調整装置８４０を用いて、例えばマグネシウム化合物、アルミニウム化合物、鉄化合物やカルシウム化合物等を排水汚泥に添加して、排水汚泥の成分調整を行う。なお、成分調整装置８４０の設置位置は、図示のものに限定されない。

なお、火力発電所１や火力発電所排水汚泥処理システム８００の構成は、上述したものに限定されるものではない。

本発明の火力発電所及び火力発電所排水汚泥処理システムの一実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 火力発電所
１００ 燃料タンク
２００ ボイラ
３００ 脱硝装置
４００ 集塵装置
５００ 脱硫装置
６００ 煙突
７００ 排水処理装置
８００ 火力発電所排水汚泥処理システム
８１０ 排水汚泥回収装置
８２０ 排水汚泥移動装置
８３０ 注入装置（排水汚泥添加装置）
８４０ 成分調整装置

Claims (6)

1. 火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を燃料添加剤として前記火力発電所のボイラに添加する工程を備えることを特徴とする火力発電所運用方法。
2. 前記排水汚泥を前記ボイラに添加する際に、前記ボイラにマグネシウム化合物を添加する工程を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の火力発電所運用方法。
3. 前記火力発電所の燃料が石油系燃料の場合には、前記排水汚泥を前記ボイラに添加する際に、前記ボイラにアルミニウム化合物を添加し、
   前記火力発電所の燃料が石炭系燃料の場合には、前記排水汚泥を前記ボイラに添加する際に、前記ボイラに鉄化合物又はカルシウム化合物のうち少なくともいずれか一方を添加する
   工程を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の火力発電所運用方法。
4. 火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を回収するための排水汚泥回収装置と、
   前記排水汚泥を燃料添加剤として前記火力発電所のボイラに添加するための排水汚泥添加装置と、
   前記排水汚泥回収装置により回収した前記排水汚泥を前記排水汚泥添加装置まで移動させるための排水汚泥移動装置と
   を備えることを特徴とする火力発電所排水汚泥処理システム。
5. 燃料を燃焼させるためのボイラと、
   排水処理装置と、
   前記排水処理装置から排出される排水汚泥を回収するための排水汚泥回収装置と、
   前記排水汚泥を燃料添加剤として前記ボイラに添加するための排水汚泥添加装置と、
   前記排水汚泥回収装置により回収した前記排水汚泥を前記排水汚泥添加装置まで移動させるための排水汚泥移動装置と
   を備えることを特徴とする火力発電所。
6. 火力発電所の排水処理装置から排出される排水汚泥を有効成分とすることを特徴とする燃料添加剤。
   
   

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