JP2016079192A - Coal manufacturing method for fuel, coal ash evaluation method and coal ash - Google Patents

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高憲 岡
岳史 山下
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善之 宮部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coal manufacturing method for fuel capable of preventing generation of adhesion of coal ash at low cost.SOLUTION: The coal manufacturing method for fuel of the present invention is a method for manufacturing coal for fuel by mixing raw material coal and includes a process for mixing raw material coal so that a value of evaluation value D=(2×W+1.3×A×W)/W, where Wis the percentage content of magnesium in ash of coal for fuel in terms of magnesium oxide, Wis the percentage content of sodium in terms of sodium oxide and Wis the percentage content of sulfur in terms of sulfur trioxide by using factor A=0 is preset determination threshold or more. The determination threshold is preferably 0.3 or more. The coal evaluation method determines that the one having the determination value D of the preset determination threshold or more is good. The coal ash of the present invention is a coal ash generated by burning coal and has the determination value D is 0.3 or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料用石炭調製方法、石炭灰評価方法及び石炭灰に関する。   The present invention relates to a method for preparing fuel coal, a method for evaluating coal ash, and coal ash.

石炭火力発電設備等の石炭を燃料とする石炭燃焼設備では、石炭1tあたり約100kg以上もの石炭灰が発生する。例えば百万キロワット級の石炭火力発電設備では、毎日数百トンの石炭灰が生じる。   In coal combustion facilities using coal as fuel, such as coal-fired power generation facilities, about 100 kg or more of coal ash is generated per 1 ton of coal. For example, a million kilowatt-class coal-fired power plant generates several hundred tons of coal ash every day.

石炭灰はシリカ及びアルミナを主成分とし、微量成分としてFe,Ca,K,Na,Mg,S等を含む。このような石炭灰は、例えばセメント原料、コンクリート混和材、土壌又は排水改良材等に利用される。   Coal ash contains silica and alumina as main components and contains Fe, Ca, K, Na, Mg, S and the like as trace components. Such coal ash is used, for example, as a cement raw material, a concrete admixture, soil, or a drainage improving material.

石炭灰製造量の多い石炭燃焼設備からセメント製造工場等の石炭灰利用設備への移送は、主に船舶によって行われる。このような船舶への石炭灰の積み下ろしは、一般に空気輸送によって行われる。しかしながら、輸送中に船舶内で石炭灰が凝集固結(ブロック)して荷下ろしが困難となるいわゆる居着きと呼ばれる現象が発生することがある。   Transfer from a coal combustion facility with a large amount of coal ash production to a coal ash utilization facility such as a cement production plant is mainly carried out by ships. Such loading and unloading of coal ash to a ship is generally performed by pneumatic transportation. However, a phenomenon called so-called occupancy may occur in which coal ash aggregates and blocks (blocks) in the ship during transportation, making unloading difficult.

このような居着きが発生すると、人手により固結した石炭灰を粉砕する必要があり、人件費が必要となるだけでなく、船舶の停泊期間が長くなることによって滞船料の発生及び船舶の稼働率の低下を招来し、大きなコストアップの原因となる。   When such an occupancy occurs, it is necessary to pulverize the coal ash that has been consolidated manually, which not only requires labor costs, but also increases the ship's berthing period and generates berthing charges and operation of the ship. This leads to a decrease in the rate and causes a significant increase in cost.

石炭灰は、燃焼室から回収されるクリンカアッシュと、燃焼排ガスから回収されるフライアッシュとに大別されるが、居着きの主要因は、主にフライアッシュ表面に生成する二水石膏(硫酸カルシウム2水和物:CaSO−2HO)による粒子架橋であると報告されている(内田俊一郎他著「石炭灰固結生成メカニズムの解明」太平洋セメント研究報告、第151号)。 Coal ash is broadly divided into clinker ash recovered from the combustion chamber and fly ash recovered from the combustion exhaust gas. The main cause of the occupancy is dihydrate gypsum (calcium sulfate produced mainly on the fly ash surface). It is reported that particle crosslinking is caused by dihydrate: CaSO 4 -2H 2 O) (Shunichiro Uchida et al., “Elucidation of coal ash consolidation mechanism”, Taiheiyo Cement Research Report, No. 151).

具体的に説明すると、石炭中の硫黄化合物は、ほとんどが石炭の燃焼時に分解され、その硫黄分は酸化されて二酸化硫黄(SO)となる。この二酸化硫黄の一部は更に酸化されて三酸化硫黄(SO)となる。排ガスの温度が低下し、一定の温度(いわゆる酸露点)以下となると、三酸化硫黄は水蒸気と反応して硫酸(HSO)ミストとなり、石炭灰表面に付着する。この硫酸が石炭灰中のカルシウムとさらに反応すると石膏(硫酸カルシウム:CaSO)を生成し、この石膏が吸湿により二水石膏(CaSO−2HO)となって架橋構造を形成することで、石炭灰の固結による居着きが発生するという不都合を生じる。 When specifically described, the sulfur compounds in the coal are mostly decomposed during the combustion of coal, the sulfur content will be oxidized sulfur dioxide (SO 2). A part of this sulfur dioxide is further oxidized to sulfur trioxide (SO 3 ). When the temperature of the exhaust gas decreases and becomes below a certain temperature (so-called acid dew point), sulfur trioxide reacts with water vapor to become sulfuric acid (H 2 SO 4 ) mist and adheres to the coal ash surface. When this sulfuric acid further reacts with calcium in coal ash, gypsum (calcium sulfate: CaSO 4 ) is generated, and this gypsum becomes dihydrate gypsum (CaSO 4 -2H 2 O) by moisture absorption to form a crosslinked structure. Inconvenience occurs due to coal ash consolidation.

上記居着きを防止する方法としては、吸い取り紙効果を有する非水溶性の無機質微粉末を添加することによって、この無機質微粉末に優先的に吸湿させ、石炭灰が吸湿して二水石膏を生成することを抑制する方法が提案されている(特開2000−53456号公報参照)。しかしながら、このような添加剤を混合する方法を採用すると、石炭灰の製造コストが増大する。   As a method for preventing the staying, a water-insoluble inorganic fine powder having a blotting paper effect is added to preferentially absorb moisture in the inorganic fine powder, and coal ash absorbs moisture to produce dihydrate gypsum. A method of suppressing this has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-53456). However, if such a method of mixing additives is employed, the production cost of coal ash increases.

また、フライアッシュ中の酸化カルシウム(CaO)の含有率が3.5質量%以上となり、かつ酸化鉄(Fe)の含有率の酸化カルシウムの含有率に対する比が2以下となるよう複数種類の原料石炭を混炭することにより、酸化カルシウムに優先的に吸湿させて、二水石膏の生成を抑制する方法が提案されている(特開2012−126913号公報)。しかしながら、酸化カルシウムの含有率を大きくすると、架橋の原因となる硫酸カルシウムの生成を促進するという欠点を有するため、十分な居着き防止効果が得られないおそれがある。 Further, the content of calcium oxide (CaO) in fly ash is 3.5% by mass or more, and the ratio of the content of iron oxide (Fe 2 O 3 ) to the content of calcium oxide is 2 or less. A method has been proposed in which calcium oxide is preferentially absorbed by calcium oxide by mixing different types of raw material coal to suppress the formation of dihydrate gypsum (Japanese Patent Laid-Open No. 2012-126913). However, when the content of calcium oxide is increased, there is a drawback in that the production of calcium sulfate that causes crosslinking is promoted, so that there is a possibility that a sufficient staying prevention effect cannot be obtained.

特開2000−53456号公報JP 2000-53456 A 特開2012−126913号公報JP 2012-126913 A

内田俊一郎他著「石炭灰固結生成メカニズムの解明」太平洋セメント研究報告、第151号 p.50−59、2006年Shunichiro Uchida et al. “Elucidation of coal ash consolidation mechanism” Taiheiyo Cement Research Report, No. 151 p. 50-59, 2006

上記不都合に鑑みて、本発明は、安価に石炭灰の居着きの発生を抑制できる燃料用石炭調製方法、居着きの発生し易さをより正確に判定できる石炭灰評価方法、及び居着きが発生し難い石炭灰を提供することを課題とする。   In view of the above inconveniences, the present invention provides a coal preparation method for fuel that can suppress the occurrence of coal ash set-up at a low cost, a coal ash evaluation method that can more accurately determine the ease of occurrence of settling, and the occurrence of settling-off. The issue is to provide coal ash.

上記課題を解決するためになされた本発明の燃料用石炭調製方法は、原料石炭の混合により燃料用石炭を調製する方法であって、燃料用石炭の灰分中のマグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(1)で表わされる判定値Dの値が予め設定される判定閾値以上となるよう原料石炭を混合する工程を備えることを特徴とする。
D=(2×WMg+1.3×A×WNa)/W ・・・(1)
The coal preparation method for fuel of the present invention made to solve the above-mentioned problem is a method for preparing coal for fuel by mixing raw material coal, and the magnesium oxide equivalent mass content of magnesium in the ash content of the coal for fuel the W Mg, sodium oxide reduced mass content of sodium W Na, and sulfur trioxide reduced mass content of the sulfur is taken as W S, with coefficients a = 0 or 1, by the following formula (1) The method includes a step of mixing raw coal so that the value of the determination value D to be expressed is equal to or greater than a predetermined determination threshold value.
D = (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) / W S ··· (1)

当該燃料用石炭調製方法により得られる燃料用石炭は、マグネシウム、ナトリウム及び硫黄の含有率から算出される上記判定値Dが判定閾値以上とされる。この燃料用石炭の燃焼により燃料用石炭の灰分中のマグネシウム、ナトリウム及び硫黄は、それぞれ酸化され、燃焼直後の石炭灰中に、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ナトリウム(NaO)及び三酸化硫黄(SO)として存在する。つまり、当該燃料用石炭調製方法により得られる燃料用石炭の燃焼により得られる石炭灰においても、上記判定値Dが判定閾値以上となる。この石炭灰が吸湿すると、三酸化硫黄は、水分(HO)と反応して、硫酸(HSO)を生じる。この硫酸は、上記酸化マグネシウム(MgO)又は酸化ナトリウム(NaO)と優先的に反応し、硫酸マグネシウム(MgSO)又は硫酸ナトリウム(NaSO)を生成する。さらに、この石炭灰は、硫黄に対して一定量以上のマグネシウム及びナトリウムを含有するので、硫酸の大半を硫酸マグネシウム(MgSO)又は硫酸ナトリウム(NaSO)の生成に消費することができ、石膏(CaSO)の生成を抑制できる。ここで生成される硫酸マグネシウム及び硫酸ナトリウムは石炭灰の粒子を固結させ難いため、居着きの原因とならない。従って、当該燃料用石炭調製方法により得られる燃料用石炭を燃焼することにより、石膏の吸湿による架橋を抑制し、居着きが発生し難い石炭灰を製造できる。また、当該燃料用石炭調製方法は、原料石炭を混合するだけであり、添加剤を使用しないので、安価に石炭灰の居着きの発生を抑制できる。 In the fuel coal obtained by the fuel coal preparation method, the determination value D calculated from the contents of magnesium, sodium and sulfur is equal to or higher than the determination threshold. Magnesium, sodium, and sulfur in the ash content of the fuel coal are each oxidized by the combustion of the fuel coal, and magnesium oxide (MgO), sodium oxide (Na 2 O), and sulfur trioxide in the coal ash immediately after combustion. It exists as (SO 3 ). That is, also in the coal ash obtained by the combustion of the fuel coal obtained by the fuel coal preparation method, the determination value D is equal to or greater than the determination threshold value. When this coal ash absorbs moisture, sulfur trioxide reacts with moisture (H 2 O) to produce sulfuric acid (H 2 SO 4 ). This sulfuric acid reacts preferentially with the magnesium oxide (MgO) or sodium oxide (Na 2 O) to produce magnesium sulfate (MgSO 4 ) or sodium sulfate (Na 2 SO 4 ). Furthermore, since this coal ash contains a certain amount or more of magnesium and sodium with respect to sulfur, most of the sulfuric acid can be consumed for the production of magnesium sulfate (MgSO 4 ) or sodium sulfate (Na 2 SO 4 ). , Generation of gypsum (CaSO 4 ) can be suppressed. Magnesium sulfate and sodium sulfate produced here do not cause coal ash particles to settle, and therefore do not cause occupancy. Therefore, by burning the coal for fuel obtained by the method for preparing coal for fuel, it is possible to suppress bridging due to moisture absorption of gypsum and to produce coal ash that is less likely to occur. Moreover, since the said coal preparation method for fuels only mixes raw material coal and does not use an additive, it can suppress generation | occurrence | production of coal ash occupancy at low cost.

上記判定閾値としては、0.3以上が好ましい。このように、上記判定閾値の値が上記範囲内であることによって、石炭灰中に生成される硫酸を硫酸マグネシウム(MgSO)又は硫酸ナトリウム(NaSO)の生成により十分に消費することができ、かつ原料石炭を過度に選別する必要がなく、安価で安定した燃料用石炭の提供ができる。 The determination threshold is preferably 0.3 or more. Thus, when the value of the determination threshold is within the above range, the sulfuric acid produced in the coal ash is sufficiently consumed by the production of magnesium sulfate (MgSO 4 ) or sodium sulfate (Na 2 SO 4 ). Therefore, it is not necessary to select raw coal excessively, and cheap and stable coal for fuel can be provided.

また、上記課題を解決するためになされた本発明の石炭灰の評価方法は、石炭燃焼設備で生成される石炭灰の評価方法であって、石炭灰中のマグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(1)で表わされる判定値Dの値が予め設定される判定閾値以上であるものを良品と判断することを特徴とする。
D=(2×WMg+1.3×A×WNa)/W ・・・(1)
Moreover, the evaluation method of the coal ash of the present invention made in order to solve the above problems is an evaluation method of coal ash generated in a coal combustion facility, and the magnesium oxide equivalent mass content of magnesium in the coal ash is calculated. W Mg, sodium oxide reduced mass content of sodium W Na, and sulfur trioxide reduced mass content of the sulfur is taken as W S, with coefficients a = 0 or 1, expressed by the following formula (1) The determination value D is determined to be a non-defective product when the determination value D is equal to or greater than a predetermined determination threshold value.
D = (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) / W S ··· (1)

当該石炭灰の評価方法は、吸湿により硫酸を生成する三酸化硫黄の含有率に対して、生成した硫酸を消費できる酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムの含有率の比を基準に石炭灰を評価するので、石炭灰の二水石膏の生成による居着きの発生し易さを比較的正確に判定できる。   The coal ash evaluation method evaluates coal ash on the basis of the ratio of the content of magnesium oxide and sodium oxide that can consume the generated sulfuric acid to the content of sulfur trioxide that generates sulfuric acid by moisture absorption. The ease of occupancy due to the formation of dihydrate gypsum of coal ash can be determined relatively accurately.

また、上記課題を解決するためになされた本発明の石炭灰は、石炭の燃焼により生成される石炭灰であって、マグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(1)で表わされる判定値Dの値が0.3以上であることを特徴とする。
D=(2×WMg+1.3×A×WNa)/W ・・・(1)
Moreover, the coal ash of the present invention made to solve the above problems is coal ash produced by coal combustion, and the magnesium oxide equivalent mass content of magnesium is W Mg , and the sodium oxide equivalent mass content of sodium is the rate W Na, and sulfur trioxide reduced mass content of the sulfur is taken as W S, with coefficients a = 0 or 1, the value of the judgment value D represented by the following formula (1) 0.3 It is the above.
D = (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) / W S ··· (1)

当該石炭灰は、硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率に対してマグネシウム及びナトリウムの含有率が一定の値より大きいので、三酸化硫黄の吸湿により生成される硫酸を硫酸マグネシウム又は硫酸ナトリウムの生成により消費することができる。これにより当該石炭灰は、吸湿しても居着きが発生し難い。   In the coal ash, the content of magnesium and sodium is larger than a certain value with respect to the sulfur trioxide equivalent mass content of sulfur, so that the sulfuric acid produced by moisture absorption of sulfur trioxide is reduced by the production of magnesium sulfate or sodium sulfate. Can be consumed. Thereby, even if the said coal ash absorbs moisture, it is hard to generate | occur | produce.

ここで、石炭の灰分又は石炭灰中の「マグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率」、「ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率」及び、「硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率」は、石炭の灰分又は石炭灰の乾燥質量を基準とする値であり、測定対象の石炭を灰化した試料(石炭灰)又は測定対象の石炭灰の溶出試験により測定される値である。上記「溶出試験」とは、上記資料を上記試料に対して質量10倍の蒸留水中に分散し6時間振とうすることにより水中に溶出するイオンのイオンクロマトグラフを用いた測定をいうものとする。また、石炭灰の「良品」とは、吸湿による居着きが発生し難いものをいう。   Here, “magnesium oxide equivalent mass content of magnesium”, “sodium oxide equivalent mass content of sodium”, and “sulfur trioxide equivalent mass content of sulfur” in coal ash are the ash content of coal. Or it is a value based on the dry mass of coal ash, and it is a value measured by the elution test of the sample (coal ash) which ashed the coal of measurement object, or the coal ash of measurement object. The “elution test” refers to measurement using an ion chromatograph of ions eluted in water by dispersing the material in distilled water having a mass of 10 times the sample and shaking for 6 hours. . In addition, “good product” of coal ash refers to a material that is difficult to settle due to moisture absorption.

以上のように、本発明によれば、石炭灰の居着きを安価かつ効果的に抑制できる。   As described above, according to the present invention, coal ash occupancy can be suppressed inexpensively and effectively.

本発明の一実施形態の石炭灰を製造するための石炭燃焼設備の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the coal combustion facility for manufacturing the coal ash of one Embodiment of this invention.

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

[石炭灰]
本発明の一実施形態に係る石炭灰は、石炭の燃焼により生成される石炭灰であって、マグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(1)で表わされる判定値Dの値が所定の判定閾値以上である。
D=(2×WMg+1.3×A×WNa)/W ・・・(1)
[Coal ash]
The coal ash according to an embodiment of the present invention is coal ash generated by combustion of coal, wherein the magnesium oxide equivalent mass content of magnesium is W Mg , the sodium oxide equivalent mass content of sodium is W Na , and sulfur trioxide reduced mass content of the sulfur is taken as W S, with coefficients a = 0 or 1, the value of the judgment value D represented by the following formula (1) is greater than a predetermined determination threshold.
D = (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) / W S ··· (1)

上記判定閾値の下限としては、0.3が好ましく、0.5がより好ましく、0.8がさらに好ましい。係数A=0の場合には、特に0.9が好ましい。一方、上記判定閾値の上限としては、1.5が好ましく、1.3が好ましく、1.2がより好ましい。上記判定閾値が上記下限に満たない場合、三酸化硫黄が水と反応して生成する硫酸を酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムによって十分に消費できず、居着きの発生を十分抑制できないおそれがある。逆に、上記判定閾値が上記上限を超える場合、そのような組成を得るためのコストが大きくなり、当該石炭灰が高価となるおそれがある。特に係数A=1の場合の好ましい判定閾値としては、1を用いることができる。   As a minimum of the above-mentioned judgment threshold, 0.3 is preferred, 0.5 is more preferred, and 0.8 is still more preferred. In the case of the coefficient A = 0, 0.9 is particularly preferable. On the other hand, as the upper limit of the determination threshold, 1.5 is preferable, 1.3 is preferable, and 1.2 is more preferable. When the determination threshold is less than the lower limit, sulfuric acid produced by the reaction of sulfur trioxide with water cannot be sufficiently consumed by magnesium oxide and sodium oxide, and there is a possibility that the occurrence of seizure cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, when the determination threshold value exceeds the upper limit, the cost for obtaining such a composition increases, and the coal ash may become expensive. In particular, 1 can be used as a preferable determination threshold when the coefficient A = 1.

[石炭灰の評価方法]
また、本発明の一実施形態に係る石炭灰の評価方法は、マグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、上記式(1)で表わされる判定値Dの値が予め設定される上記判定閾値以上であるものを良品と判断する。
[Coal ash evaluation method]
Moreover, the evaluation method of the coal ash which concerns on one Embodiment of this invention is the magnesium oxide conversion mass content rate of magnesium, W Mg , the sodium oxide conversion mass content rate of sodium is W Na , and sulfur trioxide conversion mass content of sulfur. the rate is taken as W S, the value of the judgment value D represented by the above formula (1) is determined to be nondefective what is the determination threshold value or more set in advance.

なお、一般的な石炭を燃焼して得られる石炭灰におけるナトリウムの含有率は、マグネシウムの含有率よりも十分小さいので、上記式(1)において係数A=0とし、ナトリウムの含有率を無視して判定値Dを算出してもよい。   In addition, since the content rate of sodium in the coal ash obtained by burning general coal is sufficiently smaller than the content rate of magnesium, the coefficient A is set to 0 in the above formula (1), and the content rate of sodium is ignored. Thus, the determination value D may be calculated.

ここで、石炭燃焼設備で生成された直後の石炭灰は、マグネシウム、ナトリウム及び硫黄が酸化され、それぞれを酸化マグネシウム、酸化ナトリウム及び三酸化硫黄の形で含有する。従って、上記マグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率WMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率WNa及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率Wは、そのまま溶出試験を行うことにより測定することができる。 Here, the coal ash immediately after being generated in the coal combustion facility is oxidized with magnesium, sodium and sulfur, and contains each in the form of magnesium oxide, sodium oxide and sulfur trioxide. Thus, sulfur trioxide conversion mass content W S of the magnesium oxide reduced mass content W Mg, sodium oxide reduced mass content W Na and sulfur sodium of the magnesium can be measured by performing as dissolution test .

[石炭灰の製造方法]
当該石炭灰の製造方法は、本発明の一実施形態に係る燃料用石炭調製方法により燃料用石炭を調製する工程と、この燃料用石炭調製工程で得られた燃料用石炭を燃焼させる工程とを備える。
[Manufacturing method of coal ash]
The method for producing coal ash includes a step of preparing fuel coal by the fuel coal preparation method according to one embodiment of the present invention, and a step of burning the fuel coal obtained in the fuel coal preparation step. Prepare.

<燃料用石炭調製方法>
本発明の一実施形態に係る燃料用石炭調製方法は、各原料石炭(通常はロット毎)の成分を分析する工程と、原料石炭の混合比率を決定する工程と、原料石炭を混合する工程とを備える。原料石炭としては、例えば無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭等が挙げられる。
<Method for preparing coal for fuel>
The method for preparing coal for fuel according to an embodiment of the present invention includes a step of analyzing components of each raw coal (usually for each lot), a step of determining a mixing ratio of raw coal, and a step of mixing raw coal Is provided. Examples of the raw material coal include anthracite, bituminous coal, subbituminous coal, and lignite.

(成分分析工程)
成分分析工程では、原料石炭の灰分中のマグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率WMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率WNa及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率Wを測定する。この成分分析工程は、各原料石炭のサプライヤにより行われてもよい。
(Component analysis process)
Component in the analysis step, measuring the sulfur trioxide conversion mass content W S of the magnesium oxide reduced mass content W Mg, sodium oxide reduced mass content W Na and sulfur sodium magnesium in the ash of raw coal. This component analysis step may be performed by a supplier of each raw material coal.

上記質量含有率の測定方法としては、原料石炭を灰化して得られる石炭灰中の酸化マグネシウム、酸化ナトリウム及び三酸化硫黄の含有量を測定し、元の原料石炭の乾燥質量で除することにより算出する方法が適用できる。   By measuring the content of magnesium oxide, sodium oxide and sulfur trioxide in coal ash obtained by ashing raw coal, and dividing by the dry mass of the original raw coal A calculation method can be applied.

(混合比率決定工程)
混合比率決定工程では、上記式(1)で表わされる判定値Dが予め設定される上記判定閾値以上となるよう原料石炭の混合比率を決定する。
(Mixing ratio determination process)
In the mixing ratio determination step, the mixing ratio of the raw coal is determined so that the determination value D represented by the above formula (1) is equal to or higher than the predetermined determination threshold value.

(原料石炭混合工程)
原料石炭混合工程では、混合比率決定工程において決定した混合比率で、原料石炭を混合することによって、燃料用石炭を調製する。
(Raw material coal mixing process)
In the raw material coal mixing step, fuel coal is prepared by mixing raw material coal at the mixing ratio determined in the mixing ratio determination step.

<燃料用石炭燃焼工程>
燃料用石炭燃焼工程では、例えば図1に示すような石炭燃焼設備において、上記燃料用石炭を燃焼させることにより、当該石炭灰を得る。より詳しくは、当該石炭灰は上記燃料用石炭を燃焼させることにより発生するクリンカアッシュ及びフライアッシュを混合することにより得られる。
<Coal combustion process for fuel>
In the coal burning process for fuel, the coal ash is obtained by burning the coal for fuel in, for example, a coal burning facility as shown in FIG. More specifically, the coal ash is obtained by mixing clinker ash and fly ash generated by burning the fuel coal.

(石炭燃焼設備)
図1の石炭燃焼設備は、ボイラ1と、このボイラの煙道に順に配設されるエコノマイザ2、脱硝装置3、エアヒータ4、電気集塵機5及び脱硫装置6とを備える。上記エコノマイザ2、脱硝装置3、エアヒータ4、電気集塵機5及び脱硫装置6を通過して浄化された燃焼排ガスは、煙突7から大気に放出される。
(Coal combustion facility)
The coal combustion facility in FIG. 1 includes a boiler 1, an economizer 2, a denitration device 3, an air heater 4, an electrostatic precipitator 5, and a desulfurization device 6 that are sequentially disposed in the flue of the boiler. The combustion exhaust gas purified by passing through the economizer 2, the denitration device 3, the air heater 4, the electrostatic precipitator 5, and the desulfurization device 6 is discharged from the chimney 7 to the atmosphere.

また、図1の石炭燃焼設備は、ボイラ1から排出されるクリンカアッシュ、並びにエコノマイザ2、脱硝装置3、エアヒータ4及び電気集塵機5から排出されるフライアッシュが貯留される複数のサイロ8と、ボイラ1、エコノマイザ2、脱硝装置3、エアヒータ4及び電気集塵機5から複数のサイロ8の内の任意の1つへアッシュを移送する搬送装置9とをさらに備える。   The coal combustion facility of FIG. 1 includes a clinker ash discharged from the boiler 1, a plurality of silos 8 in which fly ash discharged from the economizer 2, the denitration device 3, the air heater 4 and the electric dust collector 5 is stored, and the boiler. 1, the economizer 2, the denitration device 3, the air heater 4, and the electrostatic precipitator 5 are further provided with a transfer device 9 that transfers the ash to any one of the plurality of silos 8.

この石炭燃焼設備では、ボイラ1から排出されるクリンカアッシュ、並びにエコノマイザ2、脱硝装置3、エアヒータ4及び電気集塵機5から排出されるフライアッシュが同一のサイロ8に移送されることにより混合されて当該石炭灰となる。   In this coal combustion facility, the clinker ash discharged from the boiler 1 and the fly ash discharged from the economizer 2, the denitration device 3, the air heater 4, and the electric dust collector 5 are mixed by being transferred to the same silo 8. It becomes coal ash.

〈ボイラ〉
ボイラ1は、石炭を燃焼する燃焼炉10と、燃焼炉10の内部に配設され、石炭の燃焼熱により水を加熱して水蒸気を発生させるための水管11とを備える。また、ボイラ1は、クリンカアッシュを回収するクリンカ回収部12を備える。
<boiler>
The boiler 1 includes a combustion furnace 10 that burns coal, and a water pipe 11 that is disposed inside the combustion furnace 10 and generates water vapor by heating water with combustion heat of coal. In addition, the boiler 1 includes a clinker recovery unit 12 that recovers clinker ash.

〈エコノマイザ〉
エコノマイザ2は、ボイラ1から排出される燃焼排ガスの熱によって、水管11等に供給される補給水を加熱する熱交換器である。
<Economizer>
The economizer 2 is a heat exchanger that heats makeup water supplied to the water pipe 11 and the like by the heat of the combustion exhaust gas discharged from the boiler 1.

このエコノマイザ2は、その底部に、エコノマイザ2の内部において燃焼排ガスから分離されるフライアッシュを捕集するエコノマイザ集塵部13を有し、集塵装置としても機能する。   The economizer 2 has an economizer dust collecting portion 13 that collects fly ash separated from the combustion exhaust gas inside the economizer 2 at the bottom thereof, and also functions as a dust collector.

〈脱硝装置〉
脱硝装置3は、例えばエコノマイザ2を通過した燃焼排ガスにアンモニアを注入し、触媒を通過させることによって、窒素酸化物とアンモニアとを反応させて窒素ガスと水蒸気とに変成する選択触媒還元脱硝装置(SCR:Selective Catalytic Reduction)である。
<Denitration equipment>
The denitration device 3 is a selective catalytic reduction denitration device (for example, injecting ammonia into the combustion exhaust gas that has passed through the economizer 2 and allowing the catalyst to pass through, thereby reacting nitrogen oxides with ammonia to convert them into nitrogen gas and water vapor ( SCR: Selective Catalytic Reduction).

この脱硝装置3も、その底部に、内部で分離されるフライアッシュを捕集するSCR集塵部14を有し、集塵装置としても機能する。   The denitration device 3 also has an SCR dust collection unit 14 that collects fly ash separated inside at the bottom thereof, and also functions as a dust collection device.

〈エアヒータ〉
エアヒータ4は、脱硝装置3を通過した燃焼排ガスに残留する熱によって、燃焼炉10に供給する燃焼用空気を予熱する熱交換器である。
<Air heater>
The air heater 4 is a heat exchanger that preheats combustion air supplied to the combustion furnace 10 with heat remaining in the combustion exhaust gas that has passed through the denitration device 3.

このエアヒータ4も、内部で分離されるフライアッシュを捕集するエアヒータ集塵部15を有し、集塵装置としても機能する。   The air heater 4 also has an air heater dust collecting portion 15 that collects fly ash separated inside, and also functions as a dust collecting device.

〈電気集塵機〉
電気集塵機5は、排ガス中のフライアッシュを静電気力により捕集する装置である。
<Electric dust collector>
The electric dust collector 5 is a device that collects fly ash in the exhaust gas by electrostatic force.

この電気集塵機5は、直列に配設される第1電気集塵部16、第2電気集塵部17及び第3電気集塵部18を有する。   The electrostatic precipitator 5 includes a first electrostatic precipitator 16, a second electrostatic precipitator 17, and a third electrostatic precipitator 18 that are arranged in series.

〈脱硫装置〉
脱硫装置6は、例えば水に石灰石(CaCO)を分散したスラリーを噴霧して燃焼排ガスと接触させることで、石灰石を燃焼排ガス中の二酸化硫黄(SO)と反応させて石膏(CaSO)を生成させることにより、燃焼排ガス中から二酸化硫黄を除去する湿式脱硫装置(FGD:Flue Gas Desulfurization)である。
<Desulfurization equipment>
For example, the desulfurization apparatus 6 sprays a slurry in which limestone (CaCO 3 ) is dispersed in water and makes it contact with the combustion exhaust gas, thereby reacting the limestone with sulfur dioxide (SO 2 ) in the combustion exhaust gas to thereby form gypsum (CaSO 4 ). This is a wet desulfurization device (FGD: Fluid Gas Desulfurization) that removes sulfur dioxide from combustion exhaust gas.

〈搬送装置〉
搬送装置9としては、クリンカ回収部12、エコノマイザ集塵部13、SCR集塵部14、エアヒータ集塵部15、第1電気集塵部16、第2電気集塵部17及び第3電気集塵部18から任意のサイロ8にアッシュを移送できるものであれば特に限定されず、例えば空気輸送装置、ベルトコンベア、バケットコンベア等を単独又は組み合わせて使用することができる。
<Conveyor>
As the conveying device 9, the clinker collecting unit 12, the economizer dust collecting unit 13, the SCR dust collecting unit 14, the air heater dust collecting unit 15, the first electric dust collecting unit 16, the second electric dust collecting unit 17 and the third electric dust collecting unit. It will not specifically limit if an ash can be transferred from the part 18 to the arbitrary silos 8, For example, a pneumatic transport apparatus, a belt conveyor, a bucket conveyor etc. can be used individually or in combination.

[作用]
当該燃料用石炭調製方法によって得られる燃料用石炭は、マグネシウム、ナトリウム及び硫黄の含有率が上記式(1)を満たす。この燃料用石炭の燃焼により燃料用石炭中のマグネシウム及びナトリウムは、それぞれ酸化され、燃焼直後の当該石炭灰中に酸化マグネシウム(MgO)及び酸化ナトリウム(NaO)として残留する。また、燃料用石炭中の硫黄は、酸化されて二酸化硫黄(SO)又は三酸化硫黄(SO)として残留する。従って、燃料用石炭におけるマグネシウム、ナトリウム及び硫黄の含有量の比は、燃焼により得られる石炭灰におけるマグネシウム、ナトリウム及び硫黄の含有量の比と殆ど変わらない。
[Action]
The fuel coal obtained by the fuel coal preparation method has magnesium, sodium and sulfur contents satisfying the above formula (1). Due to the combustion of the fuel coal, magnesium and sodium in the fuel coal are each oxidized and remain as magnesium oxide (MgO) and sodium oxide (Na 2 O) in the coal ash immediately after combustion. Further, sulfur in the fuel coal is oxidized and remains as sulfur dioxide (SO 2 ) or sulfur trioxide (SO 3 ). Therefore, the ratio of magnesium, sodium and sulfur content in fuel coal is almost the same as the ratio of magnesium, sodium and sulfur content in coal ash obtained by combustion.

当該石炭灰は、冷却されると上記三酸化硫黄が水分(HO)と反応して硫酸(HSO)を生じる。この硫酸が当該石炭灰中のカルシウムと反応すると石膏(CaSO)を生じるが、当該石炭灰には、酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムが多く含まれるため、上記硫酸は優先的に酸化マグネシウム又は酸化ナトリウムと反応し、硫酸マグネシウム(MgSO)又は硫酸ナトリウム(NaSO)を生成する。 When the coal ash is cooled, the sulfur trioxide reacts with moisture (H 2 O) to produce sulfuric acid (H 2 SO 4 ). When this sulfuric acid reacts with calcium in the coal ash, gypsum (CaSO 4 ) is produced. Since the coal ash contains a large amount of magnesium oxide and sodium oxide, the sulfuric acid preferentially contains magnesium oxide or sodium oxide. The reaction produces magnesium sulfate (MgSO 4 ) or sodium sulfate (Na 2 SO 4 ).

このため、当該石炭灰において、硫酸が生じても、硫酸マグネシウム(MgSO)又は硫酸ナトリウム(NaSO)の生成により消費されるので、当該石炭灰中のカルシウムと反応して石膏(CaSO)を生成し難い。 For this reason, even if sulfuric acid is generated in the coal ash, it is consumed by the production of magnesium sulfate (MgSO 4 ) or sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), and thus reacts with calcium in the coal ash to cause gypsum (CaSO 4 ) It is difficult to generate.

[利点]
従って、当該石炭灰は、吸湿しても粒子同士を架橋する二水石膏(CaSO−2HO)が生じ難いため、居着きが発生し難い。
[advantage]
Therefore, the coal ash is unlikely to generate seizure because dihydrate gypsum (CaSO 4 -2H 2 O) that cross-links particles hardly occurs even when moisture is absorbed.

また、当該石炭灰を製造するために行われる当該燃料用石炭調製方法は、原料石炭の組合せを選んで混合するだけであり、添加剤を使用しないので、燃料用石炭、ひいては居着きの発生を抑制できる当該石炭灰を安価に提供できる。   In addition, the fuel coal preparation method used to produce the coal ash only selects and mixes raw material coal combinations, and does not use additives. The coal ash that can be produced can be provided at low cost.

[その他の実施形態]
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
[Other Embodiments]
The said embodiment does not limit the structure of this invention. Therefore, in the above-described embodiment, the components of each part of the above-described embodiment can be omitted, replaced, or added based on the description and common general knowledge of the present specification, and they are all interpreted as belonging to the scope of the present invention. Should.

本発明の別の実施形態に係る石炭灰は、石炭の燃焼により生成される石炭灰であって、マグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(2)によって表わされる第2判定値D2が所定の第2判定閾値以下である石炭灰である。
D2=W−(2×WMg+1.3×A×WNa) ・・・(2)
Coal ash according to another embodiment of the present invention is coal ash produced by coal combustion, wherein magnesium content in terms of magnesium oxide is W Mg , and sodium content in terms of sodium oxide is W Na , and sulfur trioxide reduced mass content of the sulfur is taken as W S, with coefficients a = 0 or 1, the second determination value D2 is equal to or less than a predetermined second determination threshold value represented by the following formula (2) It is a certain coal ash.
D2 = W S - (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) ··· (2)

このように、上記第2判定値D2が所定の第2判定閾値以下であることによって、硫黄が水と反応して硫酸が発生しても、この硫酸が酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムと反応して硫酸マグネシウム及び硫酸ナトリウムを生成する。これにより、当該石炭灰は、吸湿しても粒子同士を架橋する二水石膏(CaSO−2HO)が生じ難いため、居着きが発生し難い。 As described above, when the second determination value D2 is equal to or less than the predetermined second determination threshold value, even if sulfur reacts with water and sulfuric acid is generated, the sulfuric acid reacts with magnesium oxide and sodium oxide to generate sulfuric acid. Produces magnesium and sodium sulfate. Thus, the coal ash, since the gypsum be moisture to bridge the particles together (CaSO 4 -2H 2 O) hardly occurs, it is difficult Itsuki occurs.

上記第2判定閾値の上限としては、0.3%が好ましく、0.2%がより好ましく、0.1%がさらに好ましい。特に係数A=0の場合には、上記第2判定閾値の上限としては、0.05%が好ましく、0%がより好ましい。一方、上記第2判定閾値の下限としては、−0.2%が好ましく、−0.1%が好ましく、−0.05%がより好ましい。上記第2判定閾値が上記上限を超える場合、三酸化硫黄が水と反応して生成する硫酸を酸化マグネシウム及び酸化ナトリウムによって十分に消費できず、居着きの発生を十分抑制できないおそれがある。逆に、上記第2判定閾値が上記下限に満たない場合、当該石炭灰が高価となるおそれがある。特に係数A=1の場合の好ましい第2判定閾値としては、0%を用いることができる。   The upper limit of the second determination threshold is preferably 0.3%, more preferably 0.2%, and further preferably 0.1%. In particular, when the coefficient A = 0, the upper limit of the second determination threshold is preferably 0.05%, and more preferably 0%. On the other hand, the lower limit of the second determination threshold is preferably -0.2%, preferably -0.1%, more preferably -0.05%. When the second determination threshold exceeds the upper limit, sulfuric acid generated by the reaction of sulfur trioxide with water cannot be sufficiently consumed by magnesium oxide and sodium oxide, and the occurrence of seizure may not be sufficiently suppressed. Conversely, if the second determination threshold is less than the lower limit, the coal ash may be expensive. In particular, 0% can be used as a preferable second determination threshold value when the coefficient A = 1.

また、本発明の別の実施形態に係る石炭灰の評価方法は、上記式(2)によって表わされる第2判定値D2が予め設定される上記第2判定閾値以上であるものを良品と判断する方法である。   Moreover, the evaluation method of the coal ash which concerns on another embodiment of this invention judges that the 2nd determination value D2 represented by the said Formula (2) is more than the said 2nd determination threshold value set beforehand as non-defective product. Is the method.

なお、一般的な石炭を燃焼して得られる石炭灰における酸化ナトリウムの含有率は、酸化マグネシウムの含有率よりも十分小さいので、上記式(2)において係数A=0とし、酸化ナトリウムの含有率を無視して第2判定値D2を算出してもよい。   In addition, since the content rate of sodium oxide in coal ash obtained by burning general coal is sufficiently smaller than the content rate of magnesium oxide, the coefficient A = 0 in the above formula (2), and the content rate of sodium oxide May be ignored and the second determination value D2 may be calculated.

また、本発明の別の実施形態に係る燃料用石炭調製方法は、原料石炭の混合により燃料用石炭を調製する方法であって、燃料原料石炭中のマグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、上記式(2)で表わされる第2判定値D2の値が予め定められる上記第2判定閾値以上となるよう原料石炭を混合する工程を備える。 Moreover, the coal preparation method for fuel which concerns on another embodiment of this invention is a method of preparing coal for fuel by mixing raw material coal, Comprising: Magnesium oxide conversion mass content of magnesium in fuel raw material coal is set to W Mg , the sodium oxide reduced mass content of sodium W Na, and sulfur trioxide reduced mass content of the sulfur is taken as W S, with coefficients a = 0 or 1, represented by formula (2) A step of mixing raw coal so that the value of the 2 determination value D2 is equal to or greater than a predetermined second determination threshold value.

また、本発明に係る燃料用石炭調製方法により得られるクリンカアッシュ及びフライアッシュを全て混合するのではなく、従来の燃料用石炭を複数の集塵部を有する石炭燃焼設備において燃焼し、クリンカアッシュ及び各集塵部で回収されるフライアッシュのうち、本発明に係る石炭灰の評価方法による評価結果が良品であるもののみを混合して石炭灰を製造することにより、居着きの発生を抑制できる石炭灰を得ることもできる。   Also, instead of mixing all the clinker ash and fly ash obtained by the fuel coal preparation method according to the present invention, conventional fuel coal is burned in a coal combustion facility having a plurality of dust collecting sections, and clinker ash and Coal that can suppress the occurrence of occupancy by producing coal ash by mixing only the fly ash collected in each dust collecting part that is evaluated as good by the coal ash evaluation method according to the present invention. Ashes can also be obtained.

本発明は、石炭火力発電所等の石炭燃焼設備において好適に利用される。   The present invention is suitably used in a coal combustion facility such as a coal-fired power plant.

1 ボイラ
2 エコノマイザ
3 脱硝装置
4 エアヒータ
5 電気集塵機
6 脱硫装置
7 煙突
8 サイロ
9 搬送装置
10 燃焼炉
11 水管
12 クリンカ回収部
13 エコノマイザ集塵部
14 SCR集塵部
15 エアヒータ集塵部
16 第1電気集塵部
17 第2電気集塵部
18 第3電気集塵部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boiler 2 Economizer 3 Denitration device 4 Air heater 5 Electric dust collector 6 Desulfurization device 7 Chimney 8 Silo 9 Transfer device 10 Combustion furnace 11 Water pipe 12 Clinker collection part 13 Economizer dust collection part 14 SCR dust collection part 15 Air heater dust collection part 16 1st electricity Dust collector 17 Second electric dust collector 18 Third electric dust collector

Claims (4)

原料石炭の混合により燃料用石炭を調製する方法であって、
燃料用石炭の灰分中のマグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(1)で表わされる判定値Dの値が予め設定される判定閾値以上となるよう原料石炭を混合する工程を備えることを特徴とする燃料用石炭調製方法。
D=(2×WMg+1.3×A×WNa)/W ・・・(1)
A method of preparing coal for fuel by mixing raw material coal,
Magnesium oxide in terms of mass content of magnesium in the ash of the fuel coal when W Mg, sodium oxide reduced mass content of sodium W Na, and sulfur trioxide conversion mass content of sulfur and W S, factor Preparation of coal for fuel, comprising the step of mixing raw coal using A = 0 or 1 so that the value of determination value D represented by the following formula (1) is equal to or greater than a predetermined determination threshold value Method.
D = (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) / W S ··· (1)
上記判定閾値が、0.3以上である請求項1に記載の燃料用石炭調製方法。   The method for preparing coal for fuel according to claim 1, wherein the determination threshold value is 0.3 or more. 石炭燃焼設備で生成される石炭灰の評価方法であって、
石炭灰中のマグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(1)で表わされる判定値Dの値が予め設定される判定閾値以上であるものを良品と判断することを特徴とする石炭灰評価方法。
D=(2×WMg+1.3×A×WNa)/W ・・・(1)
An evaluation method for coal ash produced in a coal combustion facility,
When the magnesium oxide in terms of mass content of magnesium in the coal ash W Mg, sodium oxide reduced mass content of sodium W Na, and sulfur trioxide conversion mass content of sulfur and W S, the coefficient A = 0 Alternatively, the coal ash evaluation method is characterized in that, using 1, the determination value D represented by the following formula (1) is determined to be a non-defective product that is equal to or greater than a predetermined determination threshold value.
D = (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) / W S ··· (1)
石炭の燃焼により生成される石炭灰であって、
マグネシウムの酸化マグネシウム換算質量含有率をWMg、ナトリウムの酸化ナトリウム換算質量含有率をWNa、及び硫黄の三酸化硫黄換算質量含有率をWとしたときに、係数A=0又は1を用いて、下記式(1)で表わされる判定値Dの値が0.3以上であることを特徴とする石炭灰。
D=(2×WMg+1.3×A×WNa)/W ・・・(1)
Coal ash produced by the combustion of coal,
Magnesium oxide in terms of mass content W Mg of magnesium, sodium oxide reduced mass content of sodium W Na, and sulfur trioxide reduced mass content of the sulfur is taken as W S, with coefficients A = 0 or 1 And the value of the judgment value D represented by following formula (1) is 0.3 or more, Coal ash characterized by the above-mentioned.
D = (2 × W Mg + 1.3 × A × W Na) / W S ··· (1)
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