JP2895344B2 - 石炭灰からのコンクリート混和材製造方法 - Google Patents

石炭灰からのコンクリート混和材製造方法

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敏之 竹川
勝征 植田
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭灰からのコンクリ
ート混和材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料を燃焼して得られる高温燃焼場で石
炭灰を加熱しSiO2を選択的に気化させSiO2気化ガスを含
む高温の混合ガスを得、これを冷却ガスにより冷却して
SiO2ガスを凝結させSiO2超微粒子を多量に含むコンクリ
ート混和材を製造する方法が既に提案されている。その
ような従来の製造システムを図2に示す。図2において
01は燃焼炉で、微粉炭ホッパ03から供給された微粉
炭及び酸素16により高温燃焼が維持される。
【0003】この高温燃焼場へ石炭灰ホッパ04から石
炭灰を供給すると石炭灰中の低沸点鉱物質であるSiO2
炉内で選択的に蒸発気化し、燃焼排ガスとともに下流の
冷却部02に高温混合ガスとして流れる。この高温混合
ガスをファン06により送気される冷却空気15により
急冷すると高温混合ガス中のSiO2ガスが凝結しSiO2を多
量に含む超微粒子が生成する。このSiO2を多量に含む超
微粒子(以下SiO2リッチ超微粒子と呼ぶ)の粒径は冷却
ガス量(冷却度)によって制御できる。この生成したSi
O2リッチ超微粒子を含むガスはガス冷却器07により冷
却され集塵器08によりSiO2リッチ超微粒子13が捕集
される。
【0004】一方、石炭灰中の主たる高沸点物質Al2O3
は燃焼炉01で溶融し燃焼炉炉壁に溶融スラグとして捕
捉され、炉底から溶融スラグとして流下し水チャンバ1
0で水砕され水砕スラグ12として回収される。このSi
O2リッチ超微粒子13及び水砕スラグ12を粉砕したも
のはコンクリート混和材として有効なものである。
【0005】本製造方法においては、石炭灰中の低沸点
物質SiO2(沸点2230℃)を気化させるに必要な高い
燃焼と、十分高いガス温度の混合ガスを急冷する大量の
冷却ガスが必要である。高温燃焼のためには酸素燃焼が
必須であるが、従来技術では石炭灰及び石炭の搬送ガス
としてはハンドリング上の安全性を確保するため100
℃以下の空気を使用していた。また高温混合ガスの冷却
ガスとしても空気あるいは燃焼用酸素分離後の分離ガス
(窒素)を使用していた。
【0006】その結果、本製造方法では、高温燃焼のた
め石炭および石炭灰の搬送用空気及び冷却ガス用空気中
の窒素が窒素酸化物(NOX )に転換する割合が多く、排
ガス中のNOX 濃度が高くSiO2超微粒子を捕集後に排ガス
処理装置(脱硝装置)の設置が必要となり、単独設備で
は本設備設置により設備建設コストがアップし結果とし
てSiO2超微粒子(コンクリート混和材)の製造コストが
アップする。更に、石炭及び石炭灰の搬送ガスを空気と
しているため、これらの予熱が十分できず、そのため炉
内の高温燃焼に必要な酸素量が多く必要であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温燃焼場
で石炭灰を加熱しSiO2を選択的に気化させSiO2気化ガス
を含む高温の混合ガスを得、これを冷却ガスにより冷却
してSiO2ガスを凝結させSiO2超微粒子を多量に含むコン
クリート混和材を製造する方法においてNOX の発生を低
減させると共に、エネルギーを有効に活用した経済的な
コンクリート混和材の製造方法を提供することを課題と
している。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した工程
でSiO2超微粒子を多量に含むコンクリート混和材を製造
する方法において、前記SiO2超微粒子分離後の排ガスを
前記冷却ガスとして用いると共に前記高温燃焼場に対す
る前記燃料と前記石炭灰の搬送ガス及び前記石炭灰の昇
温用ガスとして循環し、この循環する排ガスは、前記冷
却ガスとして用いる分を除き少なくとも前記石炭灰の昇
温用ガスとして用いる分を前記高温の混合ガスとの熱交
換により昇温する。
【0009】本発明においては、循環する排ガスのう
ち、高温の混合ガスに対する冷却ガスとして用いる分を
除いた残り全部を高温の混合ガスと熱交換させて昇温
し、その昇温後の排ガスを燃料と石炭灰の搬送ガスとし
て用いてもよい。
【0010】
【作用】本発明によるコンクリート混和材の製造方法に
おいては、循環されるSiO2超微粒子分離後の排ガスによ
ってSiO2気化ガスを含む高温燃焼場からの約2500℃
程度の高温ガスを1000℃程度までに冷却する。ま
た、このSiO2超微粒子分離後の排ガスは燃料及び石炭灰
の搬送用に用いられる。このように、本発明によれば従
来の空気に代わって、SiO2超微粒子分離後のCO2を主体
とする排ガスを使用するので高温燃焼場及び冷却部への
N2の導入が無くなるため、高温場でのN2ガスとO2ガスの
反応によるNOx の発生が著しく低減される。また、本発
明において利用する排ガスはCO2 を主体とする不活性ガ
スであるため、石炭等の燃料、未燃分を含む石炭灰の搬
送に用いても自然酸化昇温や燃焼等が発生せず安全であ
る。
【0011】更にまた、本発明においては循環する排ガ
スの少なくとも1部をSiO2気化ガスを含む高温の混合ガ
スとの熱交換により昇温して石炭灰の昇温用ガスとし
て、或いは、冷却ガスとして用いる分を除いた循環排ガ
スの全量を前記したように昇温して燃料と石炭灰の搬送
及び石炭灰の昇温に用いるので、SiO2気化ガスを含む高
温の混合ガスを得るための炉内温度達成用の入熱量を低
減でき経済的な製造方法とすることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明によるコンクリート混和材製造
方法の実施の態様について図面を用いて説明する。図1
において燃焼炉20には、石炭ホッパ24からの石炭、
石炭灰ホッパ23からの石炭灰及び酸素37が供給され
る。石炭と石炭灰は搬送ガス36として集塵器27の後
流で抽気され送気ファン30で送られるSiO2超微粒子分
離後の排ガス34の1部を高温熱交換器25で昇温した
ガスを使用して燃焼炉20に搬送される。一方、排ガス
34の残部は分岐され低温排ガス35として燃焼炉20
で発生するSiO2気化ガスを含む高温ガスの冷却用ガスと
して冷却部22に投入される。
【0013】また、排ガス36の1部は更に分岐され3
8として灰ホッパ23に供給され石炭灰の予熱に使用さ
れた後、排気ファン28の入口に戻され煙突29から大
気に放出される。なお、図1において26は排ガス冷却
に使用される蒸気発生器、27はSiO2リッチ超微粒子3
3を捕集する集塵器である。また31は溶融スラグを冷
却水砕する水チャンバ、32は水砕スラグを示す。
【0014】以上、本発明を図示した実施態様に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこの実施態様に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、種々変更
を加えてよいことはいうまでもない。例えば、上記実施
態様では、循環利用する排ガスのうちSiO2気化ガスを含
む高温の混合ガスに対する冷却ガスとして用いる分を除
いた残部の全量をSiO2気化ガスを含む高温の混合ガスと
熱交換させて昇温し、石炭灰の昇温用の他、燃料と石炭
灰の搬送に用いているが、燃料と石炭灰の搬送用として
はSiO2超微粒子分離後の排ガスを昇温せずにそのまゝ利
用してもよい。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば下記
の効果が得られる。
【0016】(1)燃焼炉から発生する排ガスからSiO2
超微粒子捕集後の排ガス(CO2 )を空気に代わって石
炭、石炭灰の搬送ガス及び高温ガスの冷却用ガスとして
使用することにより、高温燃焼炉及び冷却部へのN2の導
入がなくなるため、高温場でのN2ガスとO2の反応による
NOx の発生が著しく低減でき、排ガス中における脱硝装
置が不要となる。
【0017】(2)不活性ガスである排ガス(CO2 )の
1部を石炭、石炭灰の搬送ガスとして使用することによ
り、石炭、若干の未燃分を含む石炭灰ハンドリングにお
ける自然酸化昇温あるいは燃焼など防止できため安全性
を向上できる。
【0018】(3)循環排ガスを用いて搬送することに
より、石炭及び石炭灰の予熱温度を上昇できる。更に、
循環排ガスをSiO2気化ガス含有の高温混合ガスによって
昇温し、それを石炭灰の昇温用ガスとして用い、或いは
その昇温排ガスを燃料や石炭灰の搬送ガスとして用いる
と、炉入熱を増すことができ、これは規定された炉内温
度を達成するための入熱量を低減できるため、結果的に
必要な燃料、酸素量を少くすることとなり、SiO2リッチ
超微粒子製造エネルギー原単位を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一態様を示すコンクリート混和
材製造システムの系統図。
【図2】従来の製造方法を示す製造システムの系統図。
【符号の説明】
20 燃焼炉 22 冷却部 23 石炭灰ホッパ 24 石炭ホッパ 25 高温熱交換器 26 蒸気発生器 27 集塵器 28 排気ファン 31 水チャンバ 32 水砕スラグ 33 SiO2リッチ超微粒子 34,35,36,38 排ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 勝征 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株 式会社長崎造船所内 (72)発明者 世良 俊邦 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−37144(JP,A) 特開 平3−54139(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 18/08,18/10,22/06 B09B 3/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料の酸素燃焼によって生ずる高温燃焼
    場で石炭灰を加熱しSiO2を選択的に気化させSiO2気化ガ
    スを含む高温の混合ガスを得、これを冷却ガスにより冷
    却してSiO2ガスを凝結させSiO2超微粒子を多量に含むコ
    ンクリート混和材を製造する方法において、前記SiO2
    微粒子分離後の排ガスを前記冷却ガスとして用いると共
    に前記高温燃焼場に対する前記燃料と前記石炭灰の搬送
    ガス及び前記石炭灰の昇温用ガスとして循環し、この循
    環する排ガスは前記冷却ガスとして用いる分を除き、少
    なくとも前記石炭灰の昇温用ガスとして用いる分を前記
    高温の混合ガスとの熱交換により昇温することを特徴と
    する石炭灰からのコンクリート混和材の製造方法。
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