JP2013202434A - Method for disposing of fluidized bed-system boiler ash and disposer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流動床式ボイラーから排出される灰を有効利用すると共に、排ガス中の水銀を効率よく除去する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for effectively removing ash discharged from a fluidized bed boiler and efficiently removing mercury in exhaust gas.
石炭火力発電所での燃焼方式には、微粉炭燃焼方式と流動床燃焼方式の2つのタイプがある。現状は微粉炭燃焼方式が主流であるが、近年、低品位炭やバイオマス等も燃料として使用できる循環流動床方式の発電所の建設も進められている。 There are two types of combustion systems at coal-fired power plants: a pulverized coal combustion system and a fluidized bed combustion system. At present, the pulverized coal combustion method is the mainstream, but in recent years, the construction of a circulating fluidized bed power plant that can use low-grade coal, biomass, etc. as fuel has also been promoted.
また、セメント製造設備においても、図3に示すように、循環流動床式ボイラー22を設置し、燃料の石炭Cを、硫黄酸化物を除去するための石灰石Lと共にボイラー22内へ投入して流動させながら燃焼させ、自家発電用の蒸気を発生させている。ボイラー22の排ガスG1は、電気集塵機23で除塵され、回収されたボイラー灰Aをセメント原料として利用する。この循環流動床式ボイラー22は、流動床内の伝熱が効率よく行われるため、800〜900℃程度の低温燃焼によりNOxの発生量も少ない。
Also in the cement manufacturing facility, as shown in FIG. 3, a circulating fluidized
しかし、上記流動床式ボイラーから排出される灰は、微粉炭焚きボイラーの灰に比較して多量の未燃カーボンを含むため、セメント原料としても、セメント用の混合材としても用途が限定され、その処理が逼迫している。 However, since the ash discharged from the fluidized bed boiler contains a large amount of unburned carbon compared to the ash of the pulverized coal-fired boiler, its use is limited as a cement raw material and a cement mixture, The process is tight.
他方、流動床式ボイラーは、上述のように、脱硫を行うために大量の石灰石を投入するため、灰に生石灰分を多く含み、そのため、セメント用混和材として利用することができない。また、現状の設備では、ボイラーの排ガスに含まれる水銀に対応することが困難であるという課題が指摘されている。 On the other hand, as described above, since a large amount of limestone is added to perform desulfurization, the fluidized bed boiler contains a large amount of quick lime in the ash, and therefore cannot be used as an admixture for cement. In addition, it is pointed out that the current equipment has difficulty in dealing with mercury contained in boiler exhaust gas.
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、流動床式ボイラー灰を有効利用すると共に、排ガス中の水銀除去も同時に行うことのできる流動床式ボイラー灰の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and is a fluidized bed boiler ash that can effectively use fluidized bed boiler ash and can simultaneously remove mercury in exhaust gas. An object of the present invention is to provide a processing method and a processing apparatus.
上記目的を達成するため、本発明は、流動床式ボイラー灰の処理方法であって、石炭を燃焼させる流動床式ボイラーの排ガスを除塵してボイラー灰を回収し、該回収したボイラー灰に水を添加してスラリーとし、除塵後の前記流動床式ボイラーの排ガス中の揮発性成分を含むガスにアルカリを添加した後、さらに前記スラリーを添加しながら湿式洗浄することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for treating a fluidized bed boiler ash, wherein the exhaust gas from a fluidized bed boiler that burns coal is removed to recover the boiler ash, and the recovered boiler ash is treated with water. Is added to form a slurry, and after adding alkali to the gas containing volatile components in the exhaust gas of the fluidized bed boiler after dust removal, wet cleaning is performed while further adding the slurry.
そして、本発明によれば、流動床式ボイラーの排ガスからボイラー灰を回収した後の排ガス中の揮発性成分を含むガスに、アルカリを添加した後、さらに回収したボイラー灰をスラリー化して添加しながら湿式洗浄することで、流動床式ボイラーに投入した石灰分を石膏に転換し、さらに排ガス中の揮発性成分を含むガスに含まれるSO2を硫酸アルカリとして除去すると共に、ボイラー灰に含まれる未燃カーボンにより排ガス中の水銀を吸着除去することもできる。この際、流動床式ボイラーで生ずるSO2の量とバランスする程度の石灰石を流動床式ボイラーに供給することで、過剰のCaOがボイラー灰に残存するのを回避することができる。 And according to the present invention, after adding the alkali to the gas containing the volatile components in the exhaust gas after recovering the boiler ash from the exhaust gas of the fluidized bed boiler, the recovered boiler ash is further added in the form of a slurry. While being wet-cleaned, the lime content put into the fluidized bed boiler is converted to gypsum, and SO 2 contained in the gas containing volatile components in the exhaust gas is removed as alkali sulfate and also contained in the boiler ash Mercury in the exhaust gas can also be adsorbed and removed by unburned carbon. At this time, it is possible to avoid excess CaO remaining in the boiler ash by supplying the fluidized bed boiler with limestone that balances with the amount of SO 2 generated in the fluidized bed boiler.
上記流動床式ボイラー灰の処理方法において、前記流動床式ボイラーの排ガス中の揮発性成分を含むガスは、前記除塵後の前記流動床式ボイラーの排ガスそのものであってもよく、前記除塵後の前記流動床式ボイラーの揮発性成分を吸着材に吸着させた後、該吸着材を加熱して脱離した揮発性成分を含むガスとすることもできる。 In the fluidized bed boiler ash treatment method, the gas containing a volatile component in the exhaust gas of the fluidized bed boiler may be the exhaust gas itself of the fluidized bed boiler after the dust removal, or after the dust removal. After the volatile component of the fluidized bed boiler is adsorbed on the adsorbent, the adsorbent can be heated to form a gas containing the volatile component desorbed.
上記流動床式ボイラー灰の処理方法において、前記湿式洗浄によって得られたスラリーを、浮遊選鉱法によって、未燃カーボンとそれ以外の灰分とに分離することができる。 In the method for treating fluidized bed boiler ash, the slurry obtained by the wet cleaning can be separated into unburned carbon and other ash by a flotation method.
また、前記浮遊選鉱法によって分離した前記未燃カーボン以外の灰分をセメント用混和材として用い、前記未燃カーボンを廃棄することができる。これによって、CaOを含まないセメント用混和材を得ることができると共に、水銀を吸着した未燃カーボンを廃棄することで、安全に水銀を埋め立て処分することが可能となる。 Moreover, the ash content other than the unburned carbon separated by the flotation method can be used as an admixture for cement, and the unburned carbon can be discarded. As a result, an admixture for cement that does not contain CaO can be obtained, and the unburned carbon adsorbed with mercury can be discarded, so that mercury can be safely landfilled.
さらに、本発明は、流動床式ボイラー灰の処理装置であって、石炭を燃焼させる流動床式ボイラーの排ガスからボイラー灰を回収する集塵装置と、該集塵装置で回収したボイラー灰に水を添加してスラリーとするスラリー化手段と、該集塵装置の排ガス中の揮発性成分を含むガスにアルカリを添加した後、前記スラリー化手段で生成したスラリーを添加しながら洗浄する湿式スクラバーとを備えることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、流動床式ボイラーに投入した石灰分を石膏に転換し、さらに排ガスに残存するSO2を硫酸アルカリとして除去すると共に、ボイラー灰に含まれる未燃カーボンにより排ガス中の水銀を吸着除去することもできる。 Furthermore, the present invention is a fluidized bed type boiler ash treatment apparatus, which is a dust collector that collects boiler ash from the exhaust gas of a fluidized bed boiler that burns coal, and water that is collected in the boiler ash collected by the dust collector. And a wet scrubber for washing while adding the slurry generated by the slurrying means after adding alkali to the gas containing the volatile component in the exhaust gas of the dust collector It is characterized by providing. According to the present invention, similarly to the above-described invention, the lime content charged into the fluidized bed boiler is converted to gypsum, and SO 2 remaining in the exhaust gas is removed as alkali sulfate, and unburned carbon contained in the boiler ash. Thus, mercury in the exhaust gas can be adsorbed and removed.
上記流動床式ボイラー灰の処理装置は、前記湿式スクラバーから排出されるスラリーを、未燃カーボンとそれ以外の灰分とに分離する浮選機を備えることができる。 The fluidized bed boiler ash treatment apparatus may include a flotation machine that separates the slurry discharged from the wet scrubber into unburned carbon and other ash.
以上のように、本発明によれば、流動床式ボイラー灰を有効利用すると共に、排ガス中の水銀除去も同時に行うことのできる流動床式ボイラー灰の処理方法及び処理装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fluidized bed boiler ash treatment method and treatment apparatus that can effectively use fluidized bed boiler ash and simultaneously remove mercury in exhaust gas. .
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る流動床式ボイラー灰の処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置1は、循環流動床式ボイラー(以下「ボイラー」という)2の排ガスG1を集塵する電気集塵機3と、電気集塵機3の排ガスG2の保有する熱で湿式スクラバー5の排ガスG4を昇温させるガスガスヒータ4と、排ガスG3にアルカリALを添加した後、電気集塵機3で回収したフライアッシュFA(ボイラー灰)のスラリーS1を添加しながら排ガスG3を洗浄する湿式スクラバー5と、湿式スクラバー5から排出されるスラリーS2に捕収剤Coを添加して撹拌する撹拌槽6と、撹拌槽6からのスラリーS3に剪断力を付与してフライアッシュFAに含まれる未燃カーボン等の表面を改質する表面改質機7と、表面改質機7からのスラリーS4にさらに起泡剤Bを加えて気泡を発生させて浮遊選鉱を行う浮選機8と、浮選機8からのフロスFを固液分離して未燃カーボンUCを得るためのフィルタープレス9と、浮選機8からのテールTを固液分離するろ過分離装置10等で構成される。
FIG. 1 shows an embodiment of a treatment apparatus for fluidized bed boiler ash according to the present invention. This
ボイラー2は、石炭火力発電所や自家発電用に設置されるものであって、燃料の石炭Cを脱硫用の石灰石Lと共にボイラー2内へ投入して流動させながら燃焼させ、蒸気を発生させる。このボイラー2は、燃料への適応性が高く、環境負荷が低いため、バイオマスの直接燃焼にも適する。
The
電気集塵機3は、ボイラー2からの排ガスG1中のフライアッシュFAを回収するために備えられる。この電気集塵機2は、後段のガスガスヒータ4で排ガスG2から熱回収するため、少なくとも150℃以上の耐熱性を有することが好ましい。電気集塵機3に代えてバグフィルタを用いることもできる。
The
ガスガスヒータ4は、電気集塵機3から排出された排ガスG2によって周囲から取り入れた空気を加熱し、ガスガスヒータ4で加熱された高温空気を湿式スクラバー5の排ガスG4の昇温に利用するために備えられる。ガスガスヒータ4に代えて、熱回収器及び再加熱器、ヒートパイプ、ユングストローム(登録商標)式熱交換器(アルストム株式会社製)等を用いることもできる。
The
湿式スクラバー5は、電気集塵機3で回収したフライアッシュFAのスラリーS1が有する水分等によって排ガスG3を冷却し、排ガスG3に含まれる微粉を回収すると共に、排ガスG3中に残存するSO2を湿式スクラバー5の前段で添加したアルカリALや、スラリーS1中のCa(OH)2と反応させて脱硫するために備えられる。アルカリALには、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等を用いることができる。
The wet scrubber 5 cools the exhaust gas G3 with moisture or the like contained in the fly ash FA slurry S1 collected by the
撹拌槽6は、湿式スクラバー5からのスラリーS2に軽油等の捕収剤Coを添加し、ろ過分離装置10からのろ液W’と共に撹拌混合するために備えられる。
The
表面改質機7は、撹拌槽6からのスラリーS3に剪断力を付与することにより、スラリーS3中の未燃カーボン等の表面を改質する。
The surface reformer 7 modifies the surface of unburned carbon or the like in the slurry S3 by applying a shearing force to the slurry S3 from the
浮選機8は、表面改質機7から供給されたスラリーS4に起泡剤Bを添加して気泡を発生させ、スラリーS4に含まれる未燃カーボンを気泡に付着させて浮上させ、スラリーS4から未燃カーボンを分離するために設けられる。浮選機8の上方には、気泡を発生させるための空気を供給する空気供給装置が設けられる。
The
フィルタープレス9は、浮選機8から排出された未燃カーボンを含むフロスFを固液分離するために備えられ、水銀を吸着した未燃カーボンUCをケーク側に回収する。
The filter press 9 is provided for solid-liquid separation of the floss F containing unburned carbon discharged from the
ろ過分離装置10は、浮選機8から排出された石膏を含む未燃カーボン以外の灰分を含むテールTを固液分離するために備えられ、分離されたケークに石膏GYを含む灰分Aが回収される。分離されたろ液W’は、撹拌槽6等で再利用される。
The filtration /
次に、上記構成を有する流動床式ボイラー灰の処理装置1を用いた本発明に係る処理方法について図1を参照しながら説明する。
Next, a treatment method according to the present invention using the fluidized bed boiler
ボイラー2に、燃料として石炭Cと、脱硫用に適量の石灰石Lを供給し、石炭Cを流動させながら燃焼させる。これにより、石炭Cの燃焼により生じたSO2が石灰石Lより生成されたCaOと反応してCaSO3として脱硫される。尚、ここで供給される石灰石Lは、従来のように過剰に供給するのではなく、石炭Cの燃焼により生じたSO2の量とバランスする程度の量とする。また、石炭Cの燃焼により生じたフライアッシュFA中の未燃カーボンに、燃焼ガス中の水銀が吸着される。
The
ボイラー2の排ガスG1を電気集塵機3で除塵し、回収したフライアッシュFAに水Wを添加してスラリーS1とした後、湿式スクラバー5に供給する。一方、電気集塵機3の排ガスG2をガスガスヒータ4に導入し、湿式スクラバー5の排ガスG4と熱交換して排ガスG4を昇温する。ガスガスヒータ4において排ガスG2から熱回収することで、湿式スクラバー5における水蒸発量を最小限に抑えることができる。湿式スクラバー5からの排ガスG4は、ガスガスヒータ4で昇温した後、排ガスG5として大気へ放出される。
The exhaust gas G1 of the
ガスガスヒータ4からの排ガスG3に、アルカリALを添加した後、湿式スクラバー5においてスラリーS1と接触させる。これにより、排ガスG3に含まれていたSO2は、硫酸アルカリ(硫酸カリウム、硫酸ナトリウム等)となって湿式スクラバー5において水に溶解すると共に、フライアッシュFAに含まれていた生石灰が水と反応して生じた消石灰と、排ガスG3に残存していたSO2は、下記のように反応して脱硫され、石膏(CaSO4・2H2O)が生成される。また、ボイラー2で生成されたCaSO3からも石膏が生成される。
CaO + H2O → Ca(OH)2
SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3・1/2H2O + 1/2H2O
CaSO3・1/2H2O + 1/2O2 + 3/2H2O → CaSO4・2H2O
After adding alkali AL to the exhaust gas G3 from the
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
SO 2 + Ca (OH) 2 → CaSO 3 · 1 / 2H 2 O + 1 / 2H 2 O
CaSO 3 · 1 / 2H 2 O + 1 / 2O 2 + 3 / 2H 2 O → CaSO 4 · 2H 2 O
撹拌槽6において、湿式スクラバー5から排出されるスラリーS2に捕収剤Coを添加して撹拌し、表面改質機7において、スラリーS3に剪断力を付与した後、浮選機8へ供給する。スラリーS3に剪断力を付与するのは、フライアッシュFA中の未燃カーボン等の表面を改質して浮選浮遊性を向上させるためである。
In the
次に、浮選機8に起泡剤Bを添加して浮選操作を行い、浮選機8からのフロスFをフィルタープレス9で固液分離し、水銀Hgを吸着した未燃カーボンUCを回収して廃棄する。一方、浮選機8からのテールTをろ過分離装置10で固液分離し、石膏GYを含む灰Aをセメント用混和材として利用する。また、ろ過分離装置10で脱水されたろ液W’は、撹拌槽6に供給して再利用することができる。
Next, the foaming agent B is added to the
次に、本発明に係る流動床式ボイラー灰の処理装置の改変例について、図2を参照しながら説明する。 Next, a modified example of the fluidized bed boiler ash treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
この流動床式ボイラー灰の処理装置21は、電気集塵機3とガスガスヒータ4との間に脱硝のための触媒塔22を備えると共に、ガスガスヒータ4と湿式スクラバー5との間に脱硫装置23及び活性コークス再生塔24を備えることを特徴とし、他の構成要素については、図1に示した処理装置1と同様である。そこで、処理装置21において、処理装置1と同じ構成要素については、同一の参照番号を付してそれらの説明を省略する。
The fluidized bed boiler
触媒塔22は、電気集塵機3からの排ガスG2に残存するNOxを除去するために備えられ、チタン・バナジウム触媒等を用いることができる。
The
脱硫装置23は、吸着材としての活性コークスACに排ガスG4を接触させ、排ガスG4に含まれるSOxを活性コークスACに吸着させて除去するために設けられる。排ガス中のSOxは、硫酸として活性コークスACに吸着されて除去され、排ガスG4にアンモニアを注入した場合には、SOxはアンモニウム塩として吸着される。また、排ガスG4中に含まれる微量の水銀も活性コークスによって吸着されて除去される。
The
活性コークス再生塔24は、活性度が低下した活性コークスACを再生するために備えられ、硫酸、アンモニウム塩、水銀等の吸着物質を熱風によって加熱して脱離させて活性度を元に戻す。加熱再生の際には、活性コークスACからの脱離物をパージするため窒素ガスが供給される。
The activated
この処理装置21においては、電気集塵機3からの排ガスG2に残存するNOxが触媒塔22で除去された後、排ガスG3がガスガスヒータ4に導入され、脱硫装置23からの排ガスG5と熱交換をした後、脱硫装置23でSOx及び水銀が除去される。一方、活性コークス再生塔24で発生した排ガスG7には、脱離したSOx、水銀等が含まれる。この排ガスG7にアルカリALが添加されて、排ガスG7に含まれるSOxが硫酸アルカリとなって湿式スクラバー5において水に溶解する。また、湿式スクラバー5からの排ガスG8は、電気集塵機3の入口に戻される。ガスガスヒータ4で熱交換を行った後の排ガスG6は大気へ放出される。
In this
湿式スクラバー5以降の各装置の運転要領は、処理装置1の場合と同様であり、この処理装置21においても、最終的に、浮選機8からのフロスFをフィルタープレス9で固液分離し、水銀Hgを吸着した未燃カーボンUCを回収して廃棄すると共に、浮選機8からのテールTをろ過分離装置10で固液分離し、石膏GYを含む灰Aをセメント用混和材として利用することができる。
The operation procedure of each apparatus after the wet scrubber 5 is the same as that of the
尚、上記実施の形態においては、循環流動床式ボイラーから排出される灰を有効利用すると共に、該ボイラーから排ガス中の水銀を除去する場合を例にとって説明したが、循環流動床式に限らず他の方式の流動床式ボイラーについても本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the case where the ash discharged from the circulating fluidized bed boiler is effectively used and the mercury in the exhaust gas is removed from the boiler is described as an example. However, the present invention is not limited to the circulating fluidized bed type. The present invention can also be applied to other types of fluidized bed boilers.
1 流動床式ボイラー灰の処理装置
2 循環流動床式ボイラー
3 電気集塵機
4 ガスガスヒータ
5 湿式スクラバー
6 撹拌槽
7 表面改質機
8 浮選機
9 フィルタープレス
10 ろ過分離装置
21 流動床式ボイラー灰の処理装置
22 触媒塔
23 脱硫装置
24 活性コークス再生塔
AC 活性コークス
AL アルカリ
B 起泡剤
C 石炭
Co 捕収剤
F フロス
FA フライアッシュ
G1〜G8 排ガス
GY 石膏
L 石灰石
T テール
UC 未燃カーボン
W 水
W’ろ液
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該回収したボイラー灰に水を添加してスラリーとし、
除塵後の前記流動床式ボイラーの排ガス中の揮発性成分を含むガスにアルカリを添加した後、さらに前記スラリーを添加しながら湿式洗浄することを特徴とする流動床式ボイラー灰の処理方法。 Dust is removed from the exhaust gas from a fluidized bed boiler that burns coal, and boiler ash is recovered.
Water is added to the recovered boiler ash to form a slurry,
A method for treating fluidized bed boiler ash, comprising adding an alkali to a gas containing a volatile component in the exhaust gas of the fluidized bed boiler after dust removal and then performing wet cleaning while adding the slurry.
該集塵装置で回収したボイラー灰に水を添加してスラリーとするスラリー化手段と、
該集塵装置の排ガス中の揮発性成分を含むガスにアルカリを添加した後、前記スラリー化手段で生成したスラリーを添加しながら洗浄する湿式スクラバーとを備えることを特徴とする流動床式ボイラー灰の処理装置。 A dust collector for recovering boiler ash from the exhaust gas of a fluidized bed boiler that burns coal;
Slurrying means for adding water to the boiler ash recovered by the dust collector to form a slurry;
A fluidized bed boiler ash comprising: a wet scrubber which is washed while adding a slurry generated by the slurrying means after adding alkali to a gas containing volatile components in the exhaust gas of the dust collector Processing equipment.
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