JP2905967B2 - 石炭灰の含有未燃分低減装置及び焼却灰流動層冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭燃焼ボイラ
から排出された石炭灰（被処理物）に残留する未燃分を
再度燃焼処理してその含有量を低減し良好なセメント混
和材として利用可能に改質するための石炭灰の含有未燃
分低減装置、及び独立した装置構成とともに外部から大
熱量を有する焼却灰を受入れて流動冷却しこの間に排出
又は伝熱回収された熱量を他の装置系へ分配可能な焼却
灰流動層冷却装置に関する。なお、焼却灰は被処理物粉
体の燃焼残渣（燃焼灰）の意である。

【０００２】

【従来の技術】微粉炭燃焼ボイラから排出される石炭灰
は、セメント混和材としての使用が認められている。

【０００３】ところが、一般の微粉炭を燃焼した石炭灰
は、３〜６％の未燃分が残留しているので、セメント混
和材の品質を低下させるメチレンブルー吸着量が増加
し、このままでセメント混和材として使用する場合、セ
メントに混入されている空気連行材（ＡＥ材）をこの未
燃分が吸着して空気量を管理が困難となる等の問題があ
った。

【０００４】そこで、現状ではこの石炭灰は以下〜
に示す態様で処理されている。 埋立て用とする。 セパレータで分級して高未燃分石炭灰粒子を除去し全
体の未燃分含有率を低下させて良質なセメント混和材に
改質する。 燃焼性の良好な石炭を使用して残留未燃分の発生を阻
止するとともに石炭灰の未燃分含有率を低下させて良質
なセメント混和材に改質する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来処理については以下（イ）〜（ハ）に示すような
問題点があった。 （イ）埋立て用としての処理量には限度があり、不使用
の石炭灰が無用な廃棄物となってしまう。 （ロ）セパレータで分級して高未燃分石炭灰粒子を除去
するには、高価なセパレータや分級する手間（工数）を
要する。 （ハ）燃焼性の良好な石炭を使用すると、ボイラの運転
コストが上昇する。

【０００６】こうしたなかで本発明者らは、石炭を燃料
とする発電所から排出される多量の石炭灰を有効利用す
るために高品質化（改質）に関する研究等をすすめてき
た。そして、石炭灰に残留する未燃分を低減するための
流動層燃焼炉による燃焼方式を新たに開発するに至っ
た。この成果は、先に「石炭灰の未燃分低減方法及び石
炭灰流動層燃焼炉」（特願平７−５７９４８号；先願技
術という。）として本出願人により提案されている。

【０００７】先願技術を包含する石炭灰の含有未燃分低
減装置系では、石炭灰流動層燃焼炉から排出される大熱
量の低未燃分石炭灰を冷却して回収するための冷却装置
（系）が必要であり、両者を連携した効率的な熱利用形
態とともにそのフローシートの提案が要請されていた。

【０００８】このことから、燃焼処理後の低未燃分石炭
灰を被処理物とする石炭灰流動層クーラーが考慮され
る。一方、この石炭灰流動層クーラーは石炭灰に限らず
焼却灰全般（粉体）を被処理物とするものであってよ
く、上述した石炭灰の含有未燃分低減装置系から分離可
能に独立した装置構成（焼却灰流動冷却装置）とされる
のが好ましい。

【０００９】すなわち、微粉炭燃焼ボイラから排出され
た石炭灰（被処理物）に残留する未燃分を再度燃焼処理
してその含有量を低減し良好なセメント混和材として利
用可能に改質するための石炭灰の含有未燃分低減装置、
及び独立した装置構成とともに外部から大熱量を有する
焼却灰を受入れて流動冷却しこの間に排出又は伝熱回収
された熱量を他の装置系へ分配可能な焼却灰流動層冷却
装置の提案が期待される。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、石炭灰の含有未燃分低減装置であって、炉
底部に内装される石炭灰載置手段と、この石炭灰載置手
段の下方に設けられる空気室と、この空気室に連絡する
支燃ガス供給手段と、炉外と連絡する石炭灰供給手段
と、石炭灰装入後の予熱を含み流動燃焼中の炉内温度を
石炭灰の自燃温度範囲に保持する燃焼制御手段と、流動
上層域の炉壁に多段に設けられる処理物排出手段とを有
する石炭灰流動層燃焼炉と；前記石炭灰流動層燃焼炉か
ら排出された低未燃分石炭灰を冷熱手段を介して低温域
に保持した流動冷却層に受入れて冷却し、処理後の低未
燃分石炭灰を排出回収するようにした石炭灰流動層クー
ラーと；前記石炭灰流動層燃焼炉及び石炭灰流動層クー
ラーの混合排ガスと前記冷熱手段の冷媒をそれぞれ配管
導入し、これらの間で熱交換するようにした熱回収ボイ
ラーとを具備したことを特徴とするものである。

【００１１】また、外部から大熱量を有する焼却灰を受
入れて流動冷却するとともにこの間に排出又は伝熱回収
された熱量を他の装置系へ分配可能とする焼却灰流動層
冷却装置であって、本体内底部に内装された焼却灰載置
手段と、焼却灰載置手段の下方に設けられた空気室と、
この空気室に連絡する空気供給手段と、焼却灰載置手段
の上方に設けられ本体外部から配管導入して流動冷却層
間に蛇行して配設された冷熱手段と、流動上層域の側壁
に設けられた焼却灰排出回収手段とを具備したことを特
徴とするものである。

【００１２】ここで、焼却灰載置手段が１〜１００μｍ
径の微細穴を多数穿設した多孔板である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の石炭灰の含有未燃分低減
装置は、上述した石炭灰流動層燃焼炉と石炭灰流動層ク
ーラーと熱回収ボイラーを主構成とし、これら構成要素
間を連絡して系統化した処理工程レイアウト（フローシ
ート）を有している。

【００１４】そして、未燃分残留石炭灰を石炭灰流動層
燃焼炉に投入して石炭灰中の未燃分を自燃温度範囲で燃
焼処理し、流動層上層域の炉壁に設けた排出管から処理
後の低未燃分石炭灰を排出するとともに、これを冷熱手
段を介して低温域に保持した石炭灰流動層クーラーの流
動冷却層に受入れ、冷却処理後の低未燃分石炭灰を排出
回収する一方、冷熱手段から排出される冷媒（温水）を
熱回収ボイラーに配管導入して、別系統から導入された
石炭灰流動層燃焼炉及び石炭灰流動層クーラーの混合排
ガス（燃焼排ガス及び高温空気）との間で熱交換し、得
られた高温水を別途利用するようにしたものである。

【００１５】石炭灰流動層燃焼炉では、未燃分残留石炭
灰（被処理物）を炉内の多孔板上に装入し、燃焼手段に
より自燃温度範囲（６５０〜８５０℃）まで予熱し、支
燃ガス供給手段により炉内の多孔板の下方に支燃ガスを
供給し、支燃ガスを多孔板の微細穴から石炭灰の粒子間
を上昇させ、かつ、石炭灰を流動させるとともに、燃焼
手段により石炭灰に残留する未燃分を６５０〜８５０℃
で燃焼させ、石炭灰の未燃分含有率を１％程度又はそれ
以下に低減した低未燃分石炭灰に改質する。

【００１６】石炭灰流動層クーラーでは、上記処理後の
大熱量を有する低未燃分石炭灰を被処理物として受入
れ、冷熱手段を介して流動冷却して排出・回収する。こ
うして得られた低未燃分石炭灰は、メチレンブルー吸着
量が少ないので良質なセメント混和材として使用するこ
とができる。

【００１７】ここで、上記石炭灰流動層クーラーは独立
した装置構成を有して焼却灰流動層冷却装置として分離
可能であり、本体内底部に内装された多孔板からなる焼
却灰載置手段と、焼却灰載置手段の下方に設けられた空
気室と、この空気室に連絡する空気供給手段と、焼却灰
載置手段の上方に設けられ本体外部から配管導入して流
動冷却層間に蛇行して配設された冷熱手段と、流動上層
域の側壁に設けられた焼却灰排出回収手段とを具備して
おり、外部から大熱量を有する焼却灰を受入れて流動冷
却するとともに、この間に排出又は伝熱回収された熱量
を他の装置系へ分配可能とするものである。

【００１８】熱回収ボイラーでは、石炭灰流動層クーラ
ーの冷熱手段から排出される冷媒（温水）を配管導入し
て、別系統から導入した石炭灰流動層燃焼炉及び石炭灰
流動層クーラーの混合排ガス（燃焼排ガス及び高温空
気）との間で熱交換し、得られた高温水を別途（系内又
は系外）利用する。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例を添付図面を参照して以下
説明する。図１は、本発明の一実施例である石炭灰の含
有未燃分低減装置を示すフローシートである。

【００２０】図２は、石炭灰流動層クーラー（又は焼却
灰流動層冷却装置）を説明する構成概略図である。

【００２１】図１に示すように、石炭灰の含有未燃分低
減装置（Ｘ）は、石炭灰供給手段（４）から未燃分残留
石炭灰（被処理物）を受入れて流動燃焼する石炭灰流動
層燃焼炉（１）と、該燃焼炉（１）から排出された燃焼
処理後の低未燃分残留石炭灰を受入れて流動冷却する石
炭灰流動層クーラー（21）と、これらから排出される燃
焼排ガス（16）及び高温空気（15）に対する後処理手段
としてのサイクロン（23）、熱回収ボイラー（24）、集
塵器（25）及び脱硫脱硝装置（26）と、前記各構成要素
間を連絡する各処理系統（配管）から構成される。

【００２２】ここで、石炭灰供給手段（４）に図示しな
い粉体調製手段〔独立した装置としては粉体用混合物供
給装置〕を付設して、未燃分残留石炭灰を前処理し、燃
焼成分（発熱量）を調整した混合物〔未燃分残留石炭灰
と助燃材〕を被処理物として受け入れるようにしてもよ
い。

【００２３】この前処理は、２〜３％程度の未燃分残留
石炭灰を処理する際に、炉内温度を所望の６５０〜８５
０℃（自燃温度範囲）に維持すべく燃焼成分を調整して
燃焼時の発熱量を増補する（未燃分含有率が５〜６％程
度の石炭灰の発熱量に相当する。）ことが要請される場
合に有用である。

【００２４】また、図２に示すように、石炭灰流動層ク
ーラー（21）は、本体内底部に内装された多孔板（2'）
と、多孔板（2'）の下方に設けられた空気室（3'）及び
この空気室（3'）に連絡する空気供給管（6'）と、多孔
板（2'）の上方に設けられ本体（21）外部から配管導入
して流動冷却層間に蛇行して配設された冷却管（５）
と、流動上層域の側壁に設けられた排出管（7d）と、頂
部に排気管（8b）を有している。

【００２５】そして、石炭灰流動層クーラー（21）の排
気管（8b）を流通する高温空気（15）は、石炭灰流動層
燃焼炉（１）の排気管（8a）を流通する燃焼排ガス（1
6）と合流し、混合排ガス（17）となってサイクロン（2
3）に導入され、サイクロン（23）からの排気管（8c）
を流通する混合排ガス（17）は熱回収ボイラー（24）に
導入されている。また、冷却管（５）の排出側は熱回収
ボイラー（24）内の熱交換器（11）に接続されている。
〔図１〕

【００２６】なお、石炭灰流動層クーラー（21）は、独
立した焼却灰流動層冷却装置（Ｙ）として分離可能であ
る。

【００２７】そこで、石炭灰の含有未燃分低減装置
（Ｘ）における処理プロセスを説明する。

【００２８】まず、石炭灰供給装置（22）の石炭灰供給
管（図示省略）を介して燃焼炉（１）内の多孔板（２）
上に供給（投入）し、予熱装置（10）によりバーナ着火
し、石炭灰（12）を予熱（及び燃焼）する。

【００２９】この予熱温度が６５０〜８５０℃〔石炭灰
の自燃温度範囲〕に達すると予熱装置（10）を停止して
自燃に切替え、空気供給管（６）から空気室（３）に空
気（13）を送給し、かつ、多孔板（２）の下方から吹き
込み、石炭灰（12）の粒子間を上昇させるとともに石炭
灰（12）を流動させ、石炭灰（12）に残留している未燃
分を燃焼（自燃) する。

【００３０】このとき、炉内温度（流動層温度）は燃焼
熱によって上昇するが、新たな石炭灰の投下供給により
６５０〜８５０℃に制御（温度管理）される。すなわち
燃焼中は、各々の温度計（図示省略）によって炉内温度
を検出し、この温度が低下すれば空気（13）の供給量を
減らし、温度が上昇すれば空気（13）の供給量を増加し
て６５０〜８５０℃の燃焼温度を保持するものであり、
石炭灰（12）と空気（13）の供給調整による炉内温度管
理を随時おこなう所謂連続操業である。

【００３１】図３に流動層温度と未燃分含有率のデータ
プロットを示す。ここで、燃焼前の５〜６％（先述）の
未燃分含有率が、６５０〜８５０℃の燃焼処理によって
0.4〜1.8 ％に減少することが確認できる。

【００３２】炉内の流動上層域に上昇してくる低未燃分
石炭灰（12ａ）は、未燃分含有率に応じて排出位置を変
えて取り出し（回収）するようにしており、その層間の
炉壁に設けた上部排出管（7b）又は下部排出管（7a）か
ら供給管（7c）を介して石炭灰流動層クーラ（21）内の
多孔板（2'）上に排出される。

【００３３】石炭灰流動層クーラー（21）では、多孔板
（2'）の下方から送給された空気（13’）を多孔板
（2'）の微細穴（図示省略）から低未燃分石炭灰（12
ａ）の粒子間を上昇させるとともに、流動冷却層間に蛇
行して配設された冷却管（５）内に冷却水（14）を流通
させて低未燃分石炭灰（12ａ）を流動冷却する。そし
て、低未燃分石炭灰（12ａ）は外部に排出回収される。

【００３４】また、低未燃分石炭灰（12ａ）を伝熱冷却
した引換えに昇温した温水（14')は後述の熱回収ボイラ
ー（24）における熱交換を経て別途系内又は系外利用さ
れる。

【００３５】石炭灰流動層クーラー（21）から排出され
た高温空気（15）は、燃焼炉（１）から排出される燃焼
排ガス（16）と経路途中で合流して混合排ガス（17）と
され、後流のサイクロン（23）に送給される。

【００３６】サイクロン（23）では、混合排ガス（17）
中の塵を含む低未燃分石炭灰（12ａ）を除去して下方に
排出するとともに除塵後の混合排ガス（17）を排気管(8
c)を介して熱回収ボイラ（24）に送給する。

【００３７】一方、石炭灰流動層クーラ（21）の排出側
の冷却管（５）が熱回収ボイラ（24）に接続されてお
り、冷却水（温水）(14') が熱回収ボイラ（24）内の熱
交換器（11）へ導入され、前記混合排ガス（17）との間
で熱交換される。

【００３８】こうして、冷却水（温水）(14') はさらに
昇温して高温水〔又は水蒸気〕（14a)となり、別途系内
又は系外利用される。

【００３９】なお、熱回収後の混合排ガス（17）は、集
塵器（25）へ導入されて再度除塵され、ついで脱硫・脱
硝装置熱回収ボイラ（24）で含有するSO_X , NO_X を除去
した後、大気放出される。

【００４０】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなるものであ
り、これによれば良好な燃焼（処理）を維持し、石炭灰
の未燃分含有率を１％程度又はそれ以下に低減した低未
燃分石炭灰を得ることができるので、良質なセメント混
和材として使用する等有効利用が図れる。

【００４１】また、系内で発生する大熱量を冷却処理を
含み熱回収して別途系内又は系外利用可能としたので、
省エネルギに寄与することができる。

【００４２】また、石炭灰流動層クーラが独立した装置
構成を有して燃焼炉を含む装置系とは分離可能とされて
いるので、焼却灰を被処理物とする流動層冷却装置とし
て汎用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である石炭灰の含有未燃分低
減装置を説明するフローシートである。

【図２】実施例の石炭灰流動層クーラー（又は焼却灰流
動層冷却装置）を説明する構成概略図である。

【図３】実施例の石炭灰流動層燃焼装置における流動層
燃焼炉の流動層温度（石炭灰の燃焼温度）VS. 未燃分含
有率を示すデータプロットである。

【符号の説明】

１ 燃焼炉（石炭灰流動層燃焼炉） 2;2' 多孔板（石炭灰載置手段；焼却灰載置手段） 3;3' 空気室 ５ 冷却管（冷熱手段） 6;6' 空気供給管（支燃ガス供給手段；空気供給手段） 7a 下部排出管（処理物排出手段） 7b 上部排出管（処理物排出手段） 7c 供給管 7d 排出管（処理物排出回収手段） 8a 排気管（石炭灰流動層燃焼炉） 8b 排気管（石炭灰流動層クーラー） 8c 排気管（サイクロン） 10 予熱装置（燃焼制御手段） 12 石炭灰（未燃分残留石炭灰） 12a 低未燃分石炭灰 13;13'空気〔流路〕 14;14'冷媒（冷却水；温水）〔流路〕 14a 高温水〔流路〕 15 高温空気〔流路〕 16 燃焼排ガス〔流路〕 17 混合排ガス〔流路〕 21 石炭灰流動層クーラー 22 石炭灰供給装置（石炭灰供給手段） 23 サイクロン 24 熱回収ボイラー 25 集塵器 26 脱硫脱硝装置 Ｘ 石炭灰の含有未燃分低減装置 Ｙ 焼却灰流動層冷却装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉炭ボイラーから焼却灰として排出さ
   れた未燃分残留石炭灰を再度燃焼処理して改質処理する
   ために未燃分残留石炭灰を燃焼炉本体に受入れてその自
   燃温度範囲で流動燃焼させる石炭灰流動層燃焼炉を包含
   した石炭灰の含有未燃分低減装置において、炉底部に内
   装される石炭灰載置手段と、この石炭灰載置手段の下方
   に設けられる空気室と、この空気室に連絡する支燃ガス
   供給手段と、炉外と連絡する石炭灰供給手段と、石炭灰
   装入後の予熱を含み流動燃焼中の炉内温度を石炭灰の自
   燃温度範囲に保持する燃焼制御手段と、流動上層域の炉
   壁に多段に設けられる処理物排出手段とを有する石炭灰
   流動層燃焼炉と；前記石炭灰流動層燃焼炉から排出され
   た低未燃分石炭灰を冷熱手段を介して低温域に保持した
   流動冷却層に受入れて冷却し、処理後の低未燃分石炭灰
   を排出回収するようにした石炭灰流動層クーラーと；前
   記石炭灰流動層燃焼炉及び石炭灰流動層クーラーの混合
   排ガスと前記冷熱手段の冷媒をそれぞれ配管導入し、こ
   れらの間で熱交換するようにした熱回収ボイラーとを具
   備したことを特徴とする石炭灰の含有未燃分低減装置。
2. 【請求項２】 焼却灰流動層冷却装置において、外部か
   ら大熱量を有する焼却灰を受入れて流動冷却するととも
   にこの間に排出又は伝熱回収された熱量を他の装置系へ
   分配可能とする焼却灰流動層冷却装置であって、本体内
   底部に内装された焼却灰載置手段と、焼却灰載置手段の
   下方に設けられた空気室と、この空気室に連絡する空気
   供給手段と、焼却灰載置手段の上方に設けられ本体外部
   から配管導入して流動冷却層間に蛇行して配設された冷
   熱手段と、流動上層域の側壁に設けられた焼却灰排出回
   収手段とを具備したことを特徴とする焼却灰流動層冷却
   装置。
3. 【請求項３】 焼却灰載置手段が多孔板であって、１〜
   １００μｍ径の微細穴を多数穿設したものである請求項
   ２記載の焼却灰流動層冷却装置。