JP2017044350A - Process of manufacture of fly ash - Google Patents

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Hiroshi Kato
寛 加藤
望月 直人
Naoto Mochizuki
直人 望月
井上 博之
Hiroyuki Inoue
博之 井上
猛 藤井
Takeshi Fujii
猛 藤井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for increasing an amount of production of fly ash that is effectively utilized for applications for admixture or cement raw material for concrete and further foundation improvement and the like that will have an anxiety of lack in future.SOLUTION: This invention relates to a process of manufacture of fly ash in which raw materials of inorganic oxide (at least one kind selected from sand, volcanic ash, mineral, synthetic silica) are supplied to a furnace for a combustion boiler used for a coal steam power generation and the like where fuel is ignited.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、燃焼ボイラにおいて発生するフライアッシュの新規の製造方法に関するものである。更に述べると、石炭等の燃料を燃焼させて蒸気を発生させる燃焼ボイラにおいて、石炭等の燃料と一緒に無機酸化物系原料を供給することによってフライアッシュの生産量を向上させることを特徴とする、新規のフライアッシュ製造方法である。   The present invention relates to a novel method for producing fly ash generated in a combustion boiler. More specifically, in a combustion boiler that generates steam by burning fuel such as coal, it is characterized in that fly ash production is improved by supplying inorganic oxide-based raw materials together with fuel such as coal. This is a novel fly ash manufacturing method.

石炭火力発電所では、石炭等の燃料を燃焼ボイラの火炉内で燃焼させ、そのエネルギーを電気に変換している。燃料としては、石炭以外にもバイオマス系、タイヤチップ、製紙スラッジ、ゴミ固形燃料、重油といった燃料も一部併用されている(例えば、特許文献1〜3)。   In a coal-fired power plant, fuel such as coal is burned in a furnace of a combustion boiler, and the energy is converted into electricity. In addition to coal, some fuels such as biomass, tire chips, paper sludge, solid waste fuel, and heavy oil are also used in combination (for example, Patent Documents 1 to 3).

また、燃焼ボイラとしては、微粉化した石炭を燃料に用いる微粉炭焚きボイラや石炭の微粉砕が不要な循環流動層ボイラなどが知られている。上記の燃焼過程で生成した石炭灰の粒子は、高温の燃焼ガス中を浮遊し、ボイラ出口で温度が低下することにともない、微細粒子となって電気集塵装置で捕集されたり、バグフィルタで回収されたりするが、この灰をフライアッシュと称している。使用する石炭の産地にもよるが、フライアッシュの構成成分は、シリカとアルミナを主成分とする酸化物微粒子である。これらの粒子は、概ね球状をしており、その粒径範囲はサブμmから100μmの範囲である。従来は廃棄物として埋め立て等に利用されることが多かったが、最近は廃棄場所の確保が困難となってきたために様々な用途で有効活用されている。例えば、コンクリートの混和材やセメント原料、さらには地盤改良剤などに有効利用されている。また、フライアッシュの性能向上や用途を拡大させるために様々な改良も試みられている。例えば、フライアッシュの平均粒径を拡大させる方法(特許文献4)、未燃カーボンの低減方法(特許文献5)、カルシウム源を添加したフライアッシュの改質方法やフライアッシュセメント(特許文献6〜8)などである。   As combustion boilers, pulverized coal-fired boilers using pulverized coal as fuel, circulating fluidized bed boilers that do not require pulverization of coal, and the like are known. The coal ash particles generated in the above combustion process float in the high-temperature combustion gas, and as the temperature drops at the boiler outlet, they become fine particles and are collected by the electric dust collector, or the bag filter This ash is called fly ash. Although it depends on the production area of the coal used, the constituents of fly ash are fine oxide particles mainly composed of silica and alumina. These particles are generally spherical, and their particle size ranges from sub-μm to 100 μm. Conventionally, it has been often used as landfill for waste disposal, but recently it has become difficult to secure a disposal site, so it is effectively used for various purposes. For example, it is effectively used in concrete admixtures, cement raw materials, and ground improvement agents. Various improvements have also been attempted in order to improve fly ash performance and expand applications. For example, a method for expanding the average particle size of fly ash (Patent Document 4), a method for reducing unburned carbon (Patent Document 5), a method for modifying fly ash added with a calcium source, and a fly ash cement (Patent Documents 6 to 6) 8).

特開2012−093006号公報JP 2012-093006 A 特開2006−007158号公報JP 2006-007158 A 特開2014−202448号公報JP 2014-202448 A 特開2009−074770号公報JP 2009-074770 A 特開平06−126252号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-126252 特開平07−109153号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-109153 特開2008−094637号公報JP 2008-094637 A 特開平09−255380号公報JP 09-255380 A

従来、石炭灰は埋め立て処分がなされていたが、近年、環境保全の観点から、上述のような用途で有効利用されるようになってきている。特に、コンクリートの混和材やセメント原料、さらには地盤改良剤などの用途における利用率が高まりつつあり、将来的にフライアッシュが不足することが懸念される。   Conventionally, coal ash has been disposed of in landfills. However, in recent years, from the viewpoint of environmental conservation, it has come to be effectively used in the above-described applications. In particular, the utilization rate in applications such as concrete admixtures, cement raw materials, and ground improvement agents is increasing, and there is a concern that fly ash will be insufficient in the future.

上記のような現況に鑑み、本発明者らは、工業的にも有用となってきたフライアッシュの生産量を増加させる方法について鋭意検討した。燃焼ボイラは、発電に利用する蒸気を発生させるためのものであるが、一般的にボイラの火炉の温度は1400〜1500℃に達する。本発明は、このような高温の炉内雰囲気を有効利用し、フライアッシュの増量化を達成しようとするものである。すなわち、燃焼ボイラの火炉に石炭等の燃料を投入する際に無機酸化物系原料を供給することによって、フライアッシュの増量化を達成できると想到し、本発明を完成させるに至った。   In view of the current situation as described above, the present inventors have intensively studied a method for increasing the production amount of fly ash which has become industrially useful. Although a combustion boiler is for generating the steam utilized for electric power generation, generally the temperature of the furnace of a boiler reaches 1400-1500 degreeC. The present invention is intended to effectively increase the amount of fly ash by effectively utilizing such a high-temperature furnace atmosphere. In other words, the present inventors have completed the present invention by conceiving that an increase in fly ash can be achieved by supplying an inorganic oxide raw material when fuel such as coal is fed into a furnace of a combustion boiler.

すなわち、本発明は、燃焼ボイラの火炉で燃料を燃焼させる際に、無機酸化物系原料を火炉に供給することを特徴とするフライアッシュ製造方法を提供するものである。   That is, this invention provides the fly ash manufacturing method characterized by supplying an inorganic oxide type raw material to a furnace when fuel is burned in a furnace of a combustion boiler.

上記製造方法の発明において、無機酸化物系原料は、砂、火山灰、鉱物、合成シリカから選ばれる少なくとも一種の固体の無機酸化物系原料や液体の有機珪素化合物であることが好適であり、燃焼ボイラが石炭火力発電の燃焼ボイラであることも好適である。   In the invention of the above production method, the inorganic oxide-based material is preferably at least one solid inorganic oxide-based material selected from sand, volcanic ash, mineral, and synthetic silica, or a liquid organic silicon compound, and combustion It is also preferred that the boiler is a coal-fired power generation combustion boiler.

従来、フライアッシュは、石炭火力発電所の副産物あるいは廃棄物という位置付けであったが、本発明においては、フライアッシュは目的生産物と考えている。すなわち、上記したようにフライアッシュはサブμmから100μmの広い範囲の粒径分布を持った球状粒子であり、各種の添加材や原料として有用な無機粉体である。このようなフライアッシュを目的生産するためには、火力発電所の火炉のような高温の炉が必要であるが、本発明では既設の燃焼ボイラの火炉が利用できるので、エネルギー効率や生産効率の面で極めて有効な製造方法と言える。また、新たな生産設備を新設する必要がないので、二酸化炭素の発生抑制にもつながり、環境保全の面でも有益な方法である。   Conventionally, fly ash has been positioned as a by-product or waste of a coal-fired power plant, but in the present invention, fly ash is considered a target product. That is, as described above, fly ash is a spherical particle having a particle size distribution in a wide range from sub-μm to 100 μm, and is an inorganic powder useful as various additives and raw materials. In order to produce such fly ash for the purpose, a high-temperature furnace such as a furnace of a thermal power plant is necessary. However, in the present invention, since an existing combustion boiler furnace can be used, energy efficiency and production efficiency are improved. It can be said that this is an extremely effective manufacturing method. In addition, since it is not necessary to install a new production facility, it is possible to suppress the generation of carbon dioxide, which is a useful method in terms of environmental conservation.

微粉炭焚きボイラ発電装置を用いて本発明を実施する態様を模式的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows typically the aspect which implements this invention using a pulverized coal burning boiler power generator. 循環流動層ボイラ発電装置を用いて本発明を実施する態様を模式的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows typically the aspect which implements this invention using a circulating fluidized bed boiler electric power generating apparatus.

本発明において使用される燃焼ボイラは、従来公知の装置であり、それらを何ら制限なく使用することができる。例えば、燃焼ボイラとしては、石炭火力発電の燃焼ボイラが挙げられ、具体的には公知の微粉炭焚きボイラや流動層ボイラなどが挙げられる。   The combustion boiler used in the present invention is a conventionally known device, and can be used without any limitation. For example, the combustion boiler includes a combustion boiler for coal-fired power generation, and specifically includes a known pulverized coal-fired boiler, a fluidized bed boiler, and the like.

微粉炭焚きボイラの中でも代表的な微粉炭焚きボイラ発電装置は、石炭を主燃料としてミルにより微粉砕した燃料粉体を供給する供給口を有する火炉;火炉から高温の燃焼ガスを供給して熱交換により蒸気を発生させる対流伝熱部;とを主構成とするものである。微粉炭焚きボイラ発電装置から排出される燃焼排ガスは、集塵装置と各種除害装置を経由して大気に放出されるが、フライアッシュは前記の集塵装置によって回収される。   A typical pulverized coal-fired boiler among the pulverized coal-fired boilers is a furnace having a supply port for supplying fuel powder finely pulverized by a mill using coal as a main fuel; supplying high-temperature combustion gas from the furnace to heat And a convection heat transfer section that generates steam by exchange. The combustion exhaust gas discharged from the pulverized coal fired boiler power generator is released to the atmosphere via the dust collector and various abatement devices, but fly ash is recovered by the dust collector.

後述するように、主燃料の他に種々の副燃料が燃料として使用され、該副燃料は主燃料と共に供給口から火炉に供給・燃焼される。また、主燃料の供給口とは別の供給口から火炉に供給されることもある。   As will be described later, various auxiliary fuels are used as fuel in addition to the main fuel, and the auxiliary fuel is supplied and burned from the supply port to the furnace together with the main fuel. Further, the furnace may be supplied to the furnace from a supply port different from the main fuel supply port.

また、流動層ボイラの中でも代表的な流動層ボイラ発電装置は、主燃料の石炭を供給する供給口と下部に流動床とを有する火炉;火炉から高温の燃焼ガスを供給して熱交換により蒸気を発生させる対流伝熱部;とを主構成とするものである。好適には、火炉からの燃焼ガスに同伴して排出される粒子を捕集するサイクロンと、該サイクロンで分離された粒子を前記火炉に戻す固体粒子循環路とを備えた循環流動層ボイラ発電装置が好ましい。更に、固体粒子循環路には、後述の副燃料、例えばタイヤ片や未粉砕或いは一部粉砕したバイオマス系を投入して火炉で燃焼させるための副燃料投入口を備える態様が好ましい。流動層ボイラ発電装置から排出される燃焼排ガスは、集塵装置と各種除害装置を経由して大気に放出されるが、フライアッシュは前記の集塵装置によって回収される。   In addition, a typical fluidized bed boiler power generator among fluidized bed boilers is a furnace having a supply port for supplying coal as a main fuel and a fluidized bed at the bottom; a high-temperature combustion gas is supplied from the furnace and steam is exchanged by heat exchange. And a convection heat transfer section that generates Preferably, a circulating fluidized bed boiler power generator comprising a cyclone for collecting particles discharged accompanying combustion gas from a furnace and a solid particle circulation path for returning particles separated by the cyclone to the furnace Is preferred. Further, it is preferable that the solid particle circulation path is provided with an auxiliary fuel input port for supplying an after-mentioned auxiliary fuel, for example, a tire piece or an unground or partially pulverized biomass system and burning it in a furnace. The combustion exhaust gas discharged from the fluidized bed boiler power generation device is released to the atmosphere via a dust collector and various abatement devices, and fly ash is recovered by the dust collector.

燃焼ボイラの集塵装置としては、電気集塵装置、バグフィルタ等が用いられる。   An electric dust collector, a bag filter, or the like is used as a dust collector for the combustion boiler.

副燃料は主燃料と共に供給口から火炉に供給・燃焼される。また、固体粒子循環路に設けられた副燃料投入口から固体粒子循環路を経由しても火炉に供給・燃焼される。さらには、主燃料の供給口とは別の供給口から火炉に直接供給されることもある。   The auxiliary fuel is supplied to the furnace from the supply port and burned together with the main fuel. Further, it is supplied and burned to the furnace from the auxiliary fuel input port provided in the solid particle circulation path via the solid particle circulation path. Furthermore, it may be directly supplied to the furnace from a supply port different from the main fuel supply port.

燃焼ボイラの燃料としては、主燃料の石炭と石炭以外の副燃料が使用される。   As fuel for the combustion boiler, main fuel coal and secondary fuel other than coal are used.

主燃料の石炭はその産地(炭層)によって性質が大きく異なるが、特に制限される訳ではない。石炭としては、無煙炭や瀝青炭などの高品位炭をはじめ、亜瀝青炭、褐炭、泥炭などの低品位炭も使用できる。石炭は、微粉炭焚きボイラの場合、通常、ミルによって微粉砕して粒径75μm程度の微粉炭とし、空気輸送により火炉に供給される。また、流動層ボイラの場合、破砕機等で粒径10mm以下の塊とし、火炉に供給される。   The main fuel coal varies greatly depending on its production area (coal seam), but is not particularly limited. As the coal, high-grade coal such as anthracite and bituminous coal, and low-grade coal such as sub-bituminous coal, lignite and peat can be used. In the case of a pulverized coal-fired boiler, the coal is usually pulverized by a mill to form a pulverized coal having a particle size of about 75 μm and supplied to the furnace by pneumatic transportation. Moreover, in the case of a fluidized bed boiler, it is made into a lump having a particle size of 10 mm or less by a crusher or the like and supplied to a furnace.

石炭以外の副燃料としては、バイオマス系、タイヤチップ、製紙スラッジ、ゴミ固形燃料、重油といった副燃料も併用することが可能である。これらの副燃料は、主燃料である石炭と共に供給口から火炉に供給されたり、主燃料の供給口とは別の供給口から火炉に供給されたりする。   As auxiliary fuel other than coal, auxiliary fuels such as biomass, tire chips, paper sludge, solid waste fuel, and heavy oil can be used in combination. These auxiliary fuels are supplied to the furnace from the supply port together with coal as the main fuel, or are supplied to the furnace from a supply port different from the supply port of the main fuel.

無機酸化物系原料としては、高温の火炉中で、燃焼、分解、溶融等によって無機酸化物になり、フライアッシュとして回収されるものであれば特に制限を受けない。また、その性状についても特に制限を受けず、固体や液体など各種の無機酸化物系原料が好適に採用できる。   The inorganic oxide raw material is not particularly limited as long as it becomes an inorganic oxide by combustion, decomposition, melting and the like and recovered as fly ash in a high-temperature furnace. Moreover, the property is not particularly limited, and various inorganic oxide materials such as solids and liquids can be suitably used.

無機酸化物系原料が固体の場合、火炉中で十分溶融球状化又は蒸発できない場合があるので、粉体であることが好ましい。粉体としては、例えば、川砂、海砂、陸砂、山砂等の砂、火山灰、各種の鉱物等を微粉砕したもの、ヒュームドシリカや沈殿法シリカ等の合成シリカが好適に採用できるが、火炉の温度範囲で溶融球状化させるためには融点の低い原料を用いることが好ましく、シリカを主成分とした原料が好適に用いられる。また、大きな粒径の粉体を用いると、火炉中で溶融球状化できない場合があるので可能な限り微粉砕した無機酸化物系原料を用いることが好ましく、その平均粒子径は100μm以下、好ましくは30μm以下、さらに好ましくは10μm以下が好ましい。粒子径は小さい方が溶融球状化しやすいので粒径の下限は特に限定されない。取り扱いの容易さより平均粒子径は0.1μmよりも大きいことが好ましいが、0.1μmよりも小さな粒子であっても一般に凝集して存在するので、本発明では特に問題なく使用できる。例えば、ヒュームドシリカは、一次粒子径が10〜50nmオーダーの微細なシリカが凝集したものであるため、微粉砕する必要がなく、粉体の流動性が高く、火炉への供給を空気輸送で容易に行える。   When the inorganic oxide material is solid, it may not be sufficiently melted and spheroidized or evaporated in a furnace, and therefore it is preferably a powder. As the powder, for example, sand such as river sand, sea sand, land sand, mountain sand, volcanic ash, finely pulverized minerals, synthetic silica such as fumed silica and precipitated silica can be preferably used. In order to melt and spheroidize in the temperature range of the furnace, a raw material having a low melting point is preferably used, and a raw material mainly composed of silica is preferably used. In addition, if a powder with a large particle size is used, it may be impossible to melt and spheroidize in a furnace, so it is preferable to use a finely pulverized inorganic oxide-based material as much as possible, and the average particle size is 100 μm or less, preferably It is preferably 30 μm or less, more preferably 10 μm or less. Since the smaller the particle diameter is, the easier it is to form a melt spheroid, the lower limit of the particle diameter is not particularly limited. The average particle diameter is preferably larger than 0.1 μm for ease of handling, but even particles smaller than 0.1 μm are generally aggregated and can be used without any particular problems in the present invention. For example, fumed silica is an agglomeration of fine silica with a primary particle size of the order of 10 to 50 nm, so there is no need to finely pulverize, the powder has high fluidity, and the supply to the furnace can be achieved by pneumatic transportation. Easy to do.

無機酸化物系原料としては、上記のような粉体以外にも、液体の原料も採用できる。燃焼後にシリカやシリカと他の酸化物との複合酸化物粒子となるようなものが好ましく、具体的には、メチルシリケートオリゴマー等のアルコキシシランやシリコーンオイルのような液体の有機珪素化合物が好適に採用できる。有機基を含んでいることによって、火炉中に導入すると有機基が燃焼するため、火炉の燃料効率を下げないという意味でも好適である。   In addition to the powder as described above, liquid raw materials can also be used as the inorganic oxide raw material. It is preferable that it becomes silica or composite oxide particles of silica and other oxides after combustion. Specifically, liquid organosilicon compounds such as alkoxysilanes such as methyl silicate oligomers and silicone oils are suitable. Can be adopted. By including the organic group, the organic group is combusted when introduced into the furnace, which is also preferable in terms of not reducing the fuel efficiency of the furnace.

本発明においては、燃焼ボイラの火炉で燃料を燃焼させる際に、無機酸化物系原料を、火炉に供給してフライアッシュを製造する。   In the present invention, when the fuel is burned in the furnace of the combustion boiler, the fly ash is manufactured by supplying the inorganic oxide material to the furnace.

無機酸化物系原料は、主燃料の供給口とは別に無機酸化物系原料の供給口を設けて別個に火炉に供給しても良く、無機酸化物系原料が固体の場合には主燃料の供給口より主燃料と共に火炉に供給しても良い。主燃料の供給口より主燃料と共に火炉に供給する場合、主燃料と混合して供給することが好ましい。   The inorganic oxide raw material may be supplied separately to the furnace by providing an inorganic oxide raw material supply port separately from the main fuel supply port. When the inorganic oxide raw material is solid, You may supply to a furnace with a main fuel from a supply port. When the main fuel is supplied from the main fuel supply port to the furnace together with the main fuel, it is preferably mixed and supplied with the main fuel.

主燃料の供給口とは別に無機酸化物系原料の供給口を設けて別個に火炉に供給する場合、無機酸化物系原料を効率よくフライアッシュとするために、無機酸化物系原料は燃料の供給口と同じ高さかそれ以上の高さから供給するのが好ましく、火炉の上部から火炎中に供給するのがより好ましい。無機酸化物系原料は、無機酸化物系原料が火炉内に分散して供給されることから空気輸送されることが好ましい。   When an inorganic oxide raw material supply port is provided separately from the main fuel supply port and supplied separately to the furnace, the inorganic oxide raw material is used as a fuel in order to make the inorganic oxide raw material fly ash efficiently. It is preferable to supply from the height equal to or higher than the supply port, and more preferable to supply into the flame from the upper part of the furnace. The inorganic oxide material is preferably pneumatically transported because the inorganic oxide material is supplied dispersedly in the furnace.

無機酸化物系原料が液体の場合は、スプレー等により噴霧して直接火炉に供給することが好ましい。この場合、液体の無機酸化物系原料はミストまたはガス化して供給されるので、該無機酸化物系原料を燃焼させるためには、該無機酸化物系原料は、主燃料の燃焼部に近い個所へ供給することが好ましく、十分燃焼させるためには、主燃料が火炉へ供給される下段に供給することがより好ましい。液体の粘度が高過ぎて噴霧が難しいときは、可燃性の有機溶媒等で希釈したものを使用すれば良い。   When the inorganic oxide raw material is liquid, it is preferably sprayed by spraying or the like and supplied directly to the furnace. In this case, since the liquid inorganic oxide-based material is supplied in the form of mist or gasification, in order to burn the inorganic oxide-based material, the inorganic oxide-based material is located near the combustion portion of the main fuel. In order to sufficiently burn, it is more preferable to supply the main fuel to the lower stage where the main fuel is supplied to the furnace. When the viscosity of the liquid is too high and spraying is difficult, a liquid diluted with a flammable organic solvent may be used.

図1に、代表的な微粉炭焚きボイラ発電装置を用いた本発明の実施態様を示す。   FIG. 1 shows an embodiment of the present invention using a typical pulverized coal fired boiler power generator.

固体の無機酸化物系原料は、必要に応じて平均粒子径が100μm以下になるように粉砕した後、火炉に供給される。図1では、無機酸化物系原料は主燃料とは別個に供給されているが、上記したように、主燃料と混合して主燃料の供給口から火炉に供給しても良い。   The solid inorganic oxide-based raw material is pulverized so as to have an average particle diameter of 100 μm or less as necessary, and then supplied to the furnace. In FIG. 1, the inorganic oxide material is supplied separately from the main fuel, but as described above, it may be mixed with the main fuel and supplied to the furnace from the main fuel supply port.

また、液体の無機酸化物系原料は、そのまま又は可燃性の有機溶媒等で希釈して噴霧することにより直接火炉に供給される。   The liquid inorganic oxide-based raw material is directly supplied to the furnace as it is or after being diluted with a combustible organic solvent and sprayed.

図2に、代表的な循環流動層ボイラ発電装置を用いた本発明の実施態様を示す。   FIG. 2 shows an embodiment of the present invention using a typical circulating fluidized bed boiler power generator.

固体粒子循環路を備える循環流動層ボイラ発電装置の場合、固体の無機酸化物系原料の火炉への供給方法は、上記したように無機酸化物系原料を別個に供給、又は主燃料と共に供給するほか、副燃料として供給されるタイヤチップやバイオマス系同様、固体の無機酸化物系原料を固体粒子循環路に導入して火炉に供給してもよい。   In the case of a circulating fluidized bed boiler power generator equipped with a solid particle circulation path, the method for supplying a solid inorganic oxide material to a furnace is to supply the inorganic oxide material separately or together with the main fuel as described above. In addition, a solid inorganic oxide-based raw material may be introduced into the solid particle circulation path and supplied to the furnace as in the case of tire chips and biomass-based fuels supplied as auxiliary fuel.

また、循環流動層ボイラ発電装置においても、液体の無機酸化物系原料は、そのまま又は可燃性の有機溶媒等で希釈して噴霧することにより直接火炉に供給される。   Also in the circulating fluidized bed boiler power generator, the liquid inorganic oxide raw material is directly supplied to the furnace by spraying as it is or after diluting with a combustible organic solvent or the like.

上記無機酸化物系原料の供給量は、目的とする火炉の温度を維持できる量であれば何ら問題はない。固体の無機酸化物系原料の場合、主燃料である石炭に対して重量比で30%程度まで供給することができるが、好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下である。固体の無機酸化物系原料の供給量が上記範囲を超えると、火炉の温度が低下して必要とする蒸気発生量を下回ることが懸念されるためである。よって、温度管理をしながら供給量を調節することが重要である。   There is no problem with the supply amount of the inorganic oxide raw material as long as the target furnace temperature can be maintained. In the case of a solid inorganic oxide-based raw material, it can be supplied up to about 30% by weight with respect to coal as a main fuel, but is preferably 20% or less, more preferably 10% or less. This is because if the supply amount of the solid inorganic oxide-based raw material exceeds the above range, the temperature of the furnace is lowered and there is a concern that the amount of generated steam is below the required amount. Therefore, it is important to adjust the supply amount while controlling the temperature.

なお、無機酸化物系原料にアルコキシシランやシリコーンオイルのような液体の有機珪素化合物を使用する場合は、一般的に有機珪素化合物は可燃性であるため火炉の温度低下を心配する必要はないが、フライアッシュの生成量が多くなりすぎた場合は排出側の配管の詰まりやフライアッシュ回収装置の負荷が増大することも懸念される。したがって、主燃料である石炭に対して重量比で100%程度まで供給することができるが、好ましくは50%以下、さらに好ましくは30%以下が好ましい。   In addition, when using a liquid organosilicon compound such as alkoxysilane or silicone oil as the inorganic oxide raw material, it is generally not necessary to worry about a decrease in furnace temperature because the organosilicon compound is flammable. If the amount of fly ash generated is too large, there is a concern that the discharge-side piping may be clogged and the load on the fly ash recovery device will increase. Therefore, it can be supplied up to about 100% by weight with respect to coal as the main fuel, but is preferably 50% or less, more preferably 30% or less.

無機酸化物系原料を火炉に導入することによって、フライアッシュの生成量が増加する。図1や図2示したように、火炉より排出されるガスは、電気集塵機やバグフィルタを通過するため、フライアッシュの回収率はほぼ100%である。よって、当然のことながら、供給した無機酸化物系原料の固形分換算量分だけフライアッシュの生成量が増えることになる。   By introducing the inorganic oxide material into the furnace, the amount of fly ash generated is increased. As shown in FIGS. 1 and 2, the gas discharged from the furnace passes through the electric dust collector and the bag filter, so the fly ash recovery rate is almost 100%. Therefore, as a matter of course, the amount of fly ash generated increases by the solid content equivalent of the supplied inorganic oxide material.

一般的にフライアッシュの収量は火炉に供給した石炭の10質量%前後であるので、固体の無機酸化物系原料を主燃料に対して重量比で30%用いた場合、本発明の方法によってフライアッシュの収量を4倍程度にまで増加させることができる。   Since the yield of fly ash is generally around 10% by mass of coal supplied to the furnace, when the solid inorganic oxide material is used at 30% by weight with respect to the main fuel, the fly ash is produced by the method of the present invention. The yield of ash can be increased up to 4 times.

液体の無機酸化物系原料の場合、用いる原料の組成などにも依るが、例えばメチルシリケートオリゴマー(平均4量体)を用いた場合、シリカ分は約50質量%のため、液体の無機酸化物系原料を主燃料に対して重量比で100%用いた場合、本発明の方法によってフライアッシュの収量を6倍程度にまで増加させることができる。   In the case of a liquid inorganic oxide-based raw material, although depending on the composition of the raw material used, for example, when a methyl silicate oligomer (average tetramer) is used, the silica content is about 50% by mass. When the system raw material is used in a weight ratio of 100% with respect to the main fuel, the yield of fly ash can be increased to about 6 times by the method of the present invention.

通常、フライアッシュの組成は、燃料に使用する石炭などの燃料中の灰分組成に依存する。一般的なフライアッシュの化学組成例(出典:日本フライアッシュ協会ホームページ)を表1に示す。したがって、本発明によって得られるフライアッシュの最終的な組成は、燃料中の灰分組成と供給した無機酸化物系原料の化学組成とを反映したものになる。   Usually, the composition of fly ash depends on the ash composition in the fuel such as coal used for the fuel. Table 1 shows typical chemical compositions of fly ash (Source: Japan Fly Ash Association website). Therefore, the final composition of fly ash obtained by the present invention reflects the ash composition in the fuel and the chemical composition of the supplied inorganic oxide raw material.

シリカ成分を多く含む固体の無機酸化物原料を用いた場合は、本発明の製造方法により得られるフライアッシュをシリカ成分が多いものとすることができる。これに対して、融点が高く蒸気圧が低い成分(例えば、アルミナやジルコニア等)を含む固体の無機酸化物原料の場合は、火炉中で完全に溶融しないケースも懸念され、一次粒子が球状のフライアッシュが得られない場合がある。   When a solid inorganic oxide raw material containing a large amount of silica component is used, the fly ash obtained by the production method of the present invention can be rich in silica component. On the other hand, in the case of a solid inorganic oxide raw material containing a component having a high melting point and a low vapor pressure (for example, alumina, zirconia, etc.), there is a concern that it may not completely melt in the furnace, and the primary particles are spherical. Fly ash may not be obtained.

即ち、本発明のフライアッシュの製造方法は、フライアッシュの組成を例えばシリカ成分が多い組成とする等、フライアッシュの組成変更方法でもある。   That is, the method for producing fly ash according to the present invention is also a method for changing the composition of fly ash such that the composition of fly ash is, for example, a composition containing a large amount of silica components.

また、粒子の形状は、本系では気相中で粒子が形成させるため、概ね球状の粒子が得られる。   Moreover, since the particles are formed in the gas phase in this system, substantially spherical particles can be obtained.

Figure 2017044350
Figure 2017044350

Claims (5)

燃焼ボイラの火炉で燃料を燃焼させる際に、無機酸化物系原料を火炉に供給することを特徴とするフライアッシュ製造方法。   A fly ash manufacturing method comprising supplying an inorganic oxide material to a furnace when fuel is burned in a furnace of a combustion boiler. 無機酸化物系原料が、砂、火山灰、鉱物、合成シリカから選ばれる少なくとも一種の固体の無機酸化物系原料であることを特徴とする請求項1記載のフライアッシュ製造方法。   2. The fly ash production method according to claim 1, wherein the inorganic oxide-based material is at least one solid inorganic oxide-based material selected from sand, volcanic ash, mineral, and synthetic silica. 固体の無機酸化物系原料が、シリカを含有するものであることを特徴とする請求項2記載のフライアッシュ製造方法。   3. The fly ash production method according to claim 2, wherein the solid inorganic oxide-based material contains silica. 無機酸化物系原料が液体の有機珪素化合物であることを特徴とする請求項1記載のフライアッシュ製造方法。   2. The fly ash manufacturing method according to claim 1, wherein the inorganic oxide material is a liquid organosilicon compound. 燃焼ボイラが石炭火力発電の燃焼ボイラであることを特徴とする請求項1記載のフライアッシュ製造方法。   2. The fly ash manufacturing method according to claim 1, wherein the combustion boiler is a coal-fired power generation combustion boiler.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102467830B1 (en) * 2021-07-28 2022-11-16 (주)거우에스앤씨 Ferro-nickel composition for fluidized bed boiler

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