JP4043356B2 - Power plant and boiler operation method - Google Patents

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    • Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭類を燃焼させるボイラを有した発電プラントおよびボイラの稼動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、火力発電所等の発電プラントの一般的な構成を示すものである。この図４に示すように、石炭等の化石燃料(以下、単に石炭と称する)はボイラ火炉１に投入されて燃焼し、その排ガスは、脱硫装置２、エアヒータ３、集塵機４を経て、煙突５から大気中に排出される。
【０００３】
このような発電プラントにおいて、石炭を燃焼させると、排ガス中に水銀等の微量金属が含まれる。
排ガス中の微量金属のうち、特に毒性の強い水銀は、脱硫装置２および集塵機４にて、その総量の５０〜７０％程度が除去されるが、残りの３０〜５０％は、排ガスに混入したまま、煙突５から放出されてしまう。
【０００４】
ところで、ボイラ火炉１からの排ガス中の水銀は、純金属のＨｇや、水銀が石炭中の塩素と化合してＨｇＣｌ2となった形態となっており、集塵機４では、純金属のＨｇよりも化合物のＨｇＣｌ2の方が捕集されやすい。
この特性を利用して排ガス中からの水銀の回収率を高めるため、予め石炭に塩素系化合物を添加しておき、これをボイラ火炉１に投入してボイラ火炉１中の塩素濃度を高めることで水銀と塩素の化合を促進させ、集塵機４における水銀の捕捉効率を高める技術が既に提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２５７４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような技術でも、水銀の捕捉が十分であるとは言い切れず、より一層水銀の捕捉効率を高めることのできる技術が望まれていることに変わりは無い。
この他、石炭がボイラ火炉１で燃焼することで生じる排ガス中のフライアッシュには、未燃分が含まれるため、この点において石炭の燃焼効率に向上の余地がある。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、大気中に放出するボイラの排ガスのクリーン度を高めることのできる技術を提供することを主な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明の発電プラントは、石炭類を燃焼させることでボイラから排出される排ガスから、集塵機にて５％以上の未燃分を含んだフライアッシュを捕集し、その未燃分を含んだフライアッシュをリサイクル管路を介して集塵機の上流側にて投入し、未燃分を含んだフライアッシュにより排ガス中の水銀を捕集することを特徴とする。このように未燃分を含んだフライアッシュを上流側に投入すると、ボイラから排出される排ガス中の水銀は未燃分を含んだフライアッシュで吸着され、この、水銀を吸着したフライアッシュは集塵機で捕集される。
このとき、リサイクル管路により、ボイラ内の燃焼場にフライアッシュを投入すれば、フライアッシュの未燃分を燃焼させることができる。また、リサイクル管路により、ボイラの下流側にてボイラからの排ガス中にフライアッシュを投入することもできる。このとき、フライアッシュの投入箇所は、上流側であればあるほど、フライアッシュと水銀が接触する滞留時間を長くとることができ、その一方、下流側であればあるほど、フライアッシュの粒子温度が下がり、水銀の吸着性能を高めることができる。
また、リサイクル管路では、集塵機で捕集したフライアッシュの一部のみを集塵機の上流側に投入するのが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、ボイラで石炭類を燃焼させることで生じた排ガス中から５％以上の未燃分を含んだフライアッシュを捕集する工程と、捕集した未燃分を含んだフライアッシュを上流側に投入し、未燃分を含んだフライアッシュにより排ガス中の水銀を捕集する工程と、を有することを特徴とするボイラの稼動方法としても捉えることができる。
この場合も、ボイラ内の燃焼場にフライアッシュを投入すれば、フライアッシュの未燃分を燃焼させることができる。また、ボイラの下流側にてボイラからの排ガス中にフライアッシュを投入することもできる。そして、集塵機で捕集したフライアッシュの一部のみを集塵機の上流側に投入するのが好ましい。
このような方法は、発電プラントに限らず、石炭類をボイラで燃焼させるプラントであれば適用が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における発電プラントの全体構成を説明するための図である。
この図１に示すように、発電プラントは、微粉状に粉砕された石炭が投入されて燃焼するボイラ火炉(ボイラ)１、ボイラ火炉１から排出された排ガスから硫黄化合物(ＳＯ2)を除去する脱硫装置２、排ガスを加熱するエアヒータ３、排ガス中の粒子状物を回収する、バグフィルタ式あるいは電気式の集塵機４、脱硫装置２からエアヒータ３および集塵機４を経た排ガスを大気中に排出する煙突５、を備えている。
【００１１】
このような構成の発電プラントにおいて、集塵機４で捕集した排ガス中の粒子状物であるフライアッシュを、ボイラ火炉１に投入するリサイクル管路１０を備える。このリサイクル管路１０では、捕集したフライアッシュを、ファンあるいはコンプレッサ等を用いて強制的にボイラ火炉１に送り込む。
ボイラ火炉１には、図示しない前段の粉砕機によって微粉状に粉砕された石炭(微粉炭)を送り込む微粉炭バーナ１１が設けられており、リサイクル管路１０は、この微粉炭バーナ１１に接続されている。これにより、微粉炭バーナ１１では、フレッシュな微粉炭と、集塵機４で回収されたフライアッシュを混合してボイラ火炉１内に送り込むようになっている。
【００１２】
フライアッシュは、未燃分を５％以上含み、約４００ｍｍ2／ｇといった大きな非表面積を有した粒子であり、活性炭等と同様、その内部にガス状、粒子状の成分を吸着できる。このとき、フライアッシュは、未燃分が高いほど、吸着能力が高くなる性質を有している。
ボイラ火炉１においては、このフライアッシュが投入されることで、微粉炭の燃焼により生じる排ガス中に含まれる水銀が、フライアッシュに吸着される。
この、水銀を吸着したフライアッシュは、微粉炭が燃焼されることで生じた排ガスとともに下流側に排出され、集塵機４にて回収される。
これにより、煙突５から排出される排ガス中の水銀の量を大幅に削減することが可能となる。ちなみに、従来の図４に示したような構成において、集塵機４で除去される水銀の量は、投入された全水銀量の３０％程度であったが、上記構成を適用することで、除去できる水銀の量をさらに向上させることができるのである。
【００１３】
ところで、上記のようにリサイクル管路１０によるフライアッシュのリサイクルを続けていると、フライアッシュ中の水銀量が徐々に多くなり、水銀の吸着効率も低下してしまう。
このため、集塵機４で回収したフライアッシュ(水銀を吸着したフライアッシュと新たに発生したフライアッシュが混在している)のうち、一定量のみをリサイクル管路１０からボイラ火炉１に循環させ、残りは従来通り排出するのが好ましい。
【００１４】
上述したように、集塵機４で回収したフライアッシュを循環させ、このフライアッシュで排ガス中の水銀を吸着するようにしたので、排ガスのクリーン度を向上させることができる。
しかも、水銀吸着のために塩素系化合物等を別途添加するわけでもなく、従来廃棄していたフライアッシュをリサイクルするので、非常に経済的である。
【００１５】
ところで、図１の例では、回収したフライアッシュを微粉炭バーナ１１から投入する構成としたが、これに限るものでは無い。
例えば、図２に示すように、ボイラ火炉１の燃焼場にＮｏｘ低減のためにエアを送り込むＯＦＡ(Over Firing Air)ポート１２にリサイクル管路１０を接続する構成とすることもできる。
このようにして、集塵機４で回収したフライアッシュを、リサイクル管路１０を介してボイラ火炉１の燃焼場に供給すると、図１の場合と同様、ボイラ火炉１で微粉炭が燃焼されることで生じる排ガス中に含まれる水銀が、フライアッシュに吸着される。
さらに、リサイクル管路１０から投入されるフライアッシュには未燃分が含まれているが、これを燃焼場に投入することで、灰中未燃分を燃焼させることができ、ボイラ火炉１における石炭の燃焼効率を全体として向上させることができる。
【００１６】
また、図３に示すように、リサイクル管路１０により、回収したフライアッシュを、脱硫装置２の上流側、エアヒータ３の上流側、集塵機４の上流側等において投入する構成とすることも可能である。
フライアッシュを投入する箇所が上流側であればあるほど、集塵機４で捕集されるまでにフライアッシュと水銀とが接触する滞留時間を長くすることができる。その一方で、フライアッシュは、その粒子温度が２００℃以下であるときに水銀を吸着するため、投入する箇所が下流側であればあるほど、水銀の吸着効率が高まる。これらの点を鑑み、実際の発電プラントの条件等に応じ、リサイクル管路１０を介して送り込まれるフライアッシュを、水銀の吸着効率が最も高くなる箇所にて投入する構成とするのが好ましい。
【００１７】
なお、上記実施の形態では、発電プラントにボイラ火炉１、脱硫装置２、エアヒータ３、集塵機４、煙突５を備える構成を例に挙げたが、これはあくまでも一例に過ぎず、例えば脱硫装置２を省略したり、他の装置を追加する等、適宜変更を加えた構成の発電プラントであっても、上記と同様の効果を得ることが可能である。
また、主に有害な水銀を対象としたが、もちろん、他の微量金属についても同様に除去、回収することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボイラ火炉から排出される排ガスからフライアッシュを回収し、これを上流側に投入することで、排ガス中に含まれる水銀等の微量金属を吸着し、特に、有害な水銀の捕集率を高めることができる。その結果、発電プラントからの排ガスのクリーン度を高めることができる。
また、フライアッシュを燃焼場に投入すれば、水銀等を除去するとともに、灰中未燃分を燃焼させ、燃焼効率を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態における発電プラントの構成を示す図である。
【図２】 フライアッシュの投入位置の他の一例を示す図である。
【図３】 フライアッシュの投入位置のさらに他の位置の例を示す図である。
【図４】 従来の発電プラントの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ボイラ火炉(ボイラ)、２…脱硫装置、３…エアヒータ、４…集塵機、５…煙突、１０…リサイクル管路、１１…微粉炭バーナ、１２…ＯＦＡポート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power plant having a boiler for burning coals and a method for operating the boiler.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows a general configuration of a power plant such as a thermal power plant. As shown in FIG. 4, fossil fuel such as coal (hereinafter simply referred to as coal) is charged into a boiler furnace 1 and burned, and the exhaust gas passes through a desulfurization device 2, an air heater 3, and a dust collector 4, and then a chimney 5. From the atmosphere.
[0003]
In such a power plant, when coal is burned, trace metals such as mercury are contained in the exhaust gas.
Among trace metals in the exhaust gas, particularly toxic mercury is removed by about 50 to 70% of the total amount in the desulfurizer 2 and the dust collector 4, but the remaining 30 to 50% is mixed in the exhaust gas. It will be discharged from the chimney 5 as it is.
[0004]
By the way, mercury in the exhaust gas from the boiler furnace 1 has a form in which Hg of pure metal or mercury is combined with chlorine in coal to become HgCl 2 , and in the dust collector 4, it is more than Hg of pure metal. The compound HgCl 2 is more easily collected.
In order to increase the recovery rate of mercury from the exhaust gas by using this characteristic, a chlorine-based compound is added to coal in advance, and this is introduced into the boiler furnace 1 to increase the chlorine concentration in the boiler furnace 1. There has already been proposed a technique for promoting the combination of mercury and chlorine and increasing the efficiency of capturing mercury in the dust collector 4 (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-325747
[Problems to be solved by the invention]
However, even the above-described techniques cannot be said to be sufficient for capturing mercury, and there is still a demand for a technique that can further increase the efficiency of capturing mercury.
In addition, since the fly ash in the exhaust gas generated by burning the coal in the boiler furnace 1 includes unburned components, there is room for improvement in the combustion efficiency of the coal in this respect.
[0007]
The present invention has been made on the basis of such a technical problem, and a main object of the present invention is to provide a technique capable of increasing the cleanliness of exhaust gas from a boiler released into the atmosphere.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above object, the power plant of the present invention, the exhaust gas discharged from a boiler by burning coals, collecting the fly ash containing more than 5% of the unburned in the dust collector, the non fly ash containing a燃分 through the recycle line was charged at the upstream side of the dust collector, the fly ash containing unburned, characterized in that collecting mercury in flue gas. In this way, when fly ash containing unburned components is introduced upstream, mercury in the exhaust gas discharged from the boiler is adsorbed by fly ash containing unburned components , and this fly ash that has absorbed mercury is a dust collector. It is collected at.
At this time, if fly ash is introduced into the combustion field in the boiler through the recycle line, unburned fly ash can be burned. Moreover, fly ash can also be thrown into the exhaust gas from a boiler in the downstream of a boiler with a recycle line. At this time, the more the upstream side of the fly ash is introduced, the longer the residence time that the fly ash and mercury are in contact with, while the more the downstream side is the fly ash particle temperature. The mercury adsorption performance can be improved.
In the recycling line, it is preferable that only a part of the fly ash collected by the dust collector is introduced to the upstream side of the dust collector.
[0009]
Further, the present invention is fly ash which contains a step of collecting the fly ash containing more than 5% of unburnt from the exhaust gas produced by the combustion of a coal such in the boiler, the unburned combustibles were collected And a step of collecting mercury in the exhaust gas by fly ash containing unburned components .
Also in this case, if fly ash is introduced into the combustion field in the boiler, unburned fly ash can be burned. Moreover, fly ash can also be thrown into the exhaust gas from a boiler in the downstream of a boiler. And it is preferable to throw in only part of the fly ash collected by the dust collector to the upstream side of the dust collector.
Such a method is not limited to a power plant, but can be applied to any plant that burns coal with a boiler.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of the power plant according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the power plant removes sulfur compounds (SO 2 ) from exhaust gas discharged from the boiler furnace 1 and the boiler furnace 1 in which finely pulverized coal is injected and burned. Desulfurization device 2, air heater 3 for heating exhaust gas, bag filter type or electric dust collector 4 for collecting particulate matter in exhaust gas, chimney for discharging exhaust gas from desulfurization device 2 through air heater 3 and dust collector 4 to the atmosphere 5 is provided.
[0011]
The power plant having such a configuration includes a recycle line 10 through which fly ash that is particulate matter in the exhaust gas collected by the dust collector 4 is charged into the boiler furnace 1. In the recycle line 10, the collected fly ash is forcibly sent to the boiler furnace 1 using a fan or a compressor.
The boiler furnace 1 is provided with a pulverized coal burner 11 for feeding coal (pulverized coal) pulverized into a pulverized state by a preceding pulverizer (not shown), and a recycling pipeline 10 is connected to the pulverized coal burner 11. ing. Thereby, in the pulverized coal burner 11, fresh pulverized coal and fly ash collected by the dust collector 4 are mixed and fed into the boiler furnace 1.
[0012]
Fly ash is a particle containing 5% or more of unburned matter and having a large non-surface area of about 400 mm 2 / g and, like activated carbon, can adsorb gaseous and particulate components therein. At this time, fly ash has the property that the higher the unburned content, the higher the adsorption capacity.
In the boiler furnace 1, when this fly ash is introduced, mercury contained in the exhaust gas generated by the combustion of pulverized coal is adsorbed to the fly ash.
The fly ash that has adsorbed mercury is discharged downstream along with the exhaust gas generated by burning pulverized coal, and is collected by the dust collector 4.
Thereby, the amount of mercury in the exhaust gas discharged from the chimney 5 can be greatly reduced. Incidentally, in the conventional configuration shown in FIG. 4, the amount of mercury removed by the dust collector 4 was about 30% of the total amount of mercury introduced, but it can be removed by applying the above configuration. The amount of mercury can be further improved.
[0013]
By the way, if the recycle of the fly ash by the recycle pipe line 10 is continued as described above, the amount of mercury in the fly ash gradually increases and the mercury adsorption efficiency also decreases.
For this reason, only a certain amount of the fly ash collected by the dust collector 4 (a mixture of fly ash that adsorbs mercury and newly generated fly ash) is circulated from the recycle line 10 to the boiler furnace 1, and the rest Is preferably discharged as before.
[0014]
As described above, the fly ash collected by the dust collector 4 is circulated, and the mercury in the exhaust gas is adsorbed by this fly ash, so that the cleanliness of the exhaust gas can be improved.
In addition, a chlorine compound or the like is not separately added for the adsorption of mercury, and the fly ash that has been discarded is recycled, which is very economical.
[0015]
By the way, in the example of FIG. 1, although it was set as the structure which throws in the collect | recovered fly ash from the pulverized coal burner 11, it does not restrict to this.
For example, as shown in FIG. 2, the recycle pipe line 10 may be connected to an OFA (Over Firing Air) port 12 that sends air to the combustion field of the boiler furnace 1 to reduce Nox.
In this way, when fly ash collected by the dust collector 4 is supplied to the combustion field of the boiler furnace 1 via the recycle pipe 10, the pulverized coal is burned in the boiler furnace 1 as in the case of FIG. Mercury contained in the generated exhaust gas is adsorbed by fly ash.
Furthermore, although the unburned portion is contained in the fly ash input from the recycle pipe 10, the unburned portion in the ash can be burned by inputting this into the combustion field, and in the boiler furnace 1. The combustion efficiency of coal can be improved as a whole.
[0016]
In addition, as shown in FIG. 3, it is possible to adopt a configuration in which the collected fly ash is thrown into the upstream side of the desulfurization device 2, the upstream side of the air heater 3, the upstream side of the dust collector 4, etc. is there.
The more upstream the fly ash is introduced, the longer the residence time that the fly ash and mercury are in contact with before the dust collector 4 collects the fly ash. On the other hand, fly ash adsorbs mercury when its particle temperature is 200 ° C. or lower, and therefore the more the portion to be introduced is downstream, the higher the mercury adsorption efficiency. In view of these points, it is preferable to adopt a configuration in which fly ash fed through the recycle line 10 is introduced at a location where the adsorption efficiency of mercury is highest in accordance with the actual power plant conditions and the like.
[0017]
In the above embodiment, the configuration including the boiler furnace 1, the desulfurization device 2, the air heater 3, the dust collector 4, and the chimney 5 in the power plant is given as an example, but this is only an example, and for example, the desulfurization device 2 is provided. Even if the power plant has a configuration that is appropriately modified, such as by omitting or adding another device, the same effects as described above can be obtained.
In addition, although harmful mercury was mainly targeted, other trace metals can of course be removed and recovered in the same manner.
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, fly ash is recovered from the exhaust gas discharged from the boiler furnace, and by introducing this to the upstream side, a trace metal such as mercury contained in the exhaust gas is adsorbed, In particular, the collection rate of harmful mercury can be increased. As a result, the cleanliness of the exhaust gas from the power plant can be increased.
Moreover, if fly ash is put into a combustion field, mercury and the like can be removed and unburned ash can be burned to improve combustion efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power plant in the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing another example of a fly ash charging position.
FIG. 3 is a diagram showing another example of the fly ash charging position.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional power plant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boiler furnace (boiler), 2 ... Desulfurization device, 3 ... Air heater, 4 ... Dust collector, 5 ... Chimney, 10 ... Recycle pipe, 11 ... Pulverized coal burner, 12 ... OFA port

Claims (5)

石炭類を燃焼させるボイラと、
前記ボイラから排出される排ガスから５％以上の未燃分を含んだフライアッシュを捕集する集塵機と、
前記集塵機で捕集した前記未燃分を含んだフライアッシュを当該集塵機の上流側にて投入し、前記未燃分を含んだフライアッシュにより前記排ガス中の水銀を捕集するリサイクル管路と、
を備えることを特徴とする発電プラント。A boiler that burns coal;
A dust collector for collecting fly ash containing 5% or more of unburned content from the exhaust gas discharged from the boiler;
A recycle line for introducing fly ash containing the unburned matter collected by the dust collector on the upstream side of the dust collector, and collecting mercury in the exhaust gas by the fly ash containing the unburned matter ,
A power plant comprising: 前記リサイクル管路は、前記ボイラ内の燃焼場に前記フライアッシュを投入することを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。The power plant according to claim 1, wherein the recycle pipe puts the fly ash into a combustion field in the boiler. 前記リサイクル管路は、前記ボイラの下流側にて当該ボイラからの排ガス中に前記フライアッシュを投入することを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。2. The power plant according to claim 1, wherein the recycle pipe introduces the fly ash into exhaust gas from the boiler at a downstream side of the boiler. 前記リサイクル管路は、前記集塵機で捕集した前記フライアッシュの一部のみを当該集塵機の上流側に投入することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発電プラント。The power generation plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the recycling pipe feeds only a part of the fly ash collected by the dust collector to an upstream side of the dust collector. ボイラで石炭類を燃焼させることで生じた排ガス中から５％以上の未燃分を含んだフライアッシュを捕集する工程と、
捕集した前記未燃分を含んだフライアッシュを上流側に投入し、前記未燃分を含んだフライアッシュにより前記排ガス中の水銀を捕集する工程と、
を有することを特徴とするボイラの稼動方法。A step of collecting fly ash containing 5% or more unburned matter from exhaust gas generated by burning coals in a boiler;
A step of put the fly ash on the upstream side, to collect mercury said flue gas by the fly ash containing unburned containing trapped the unburned,
A boiler operating method characterized by comprising:
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