JP4055452B2 - Coal-fired boiler, organic waste gasifier and coal ash treatment plant - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な石炭焚きボイラと有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化する噴流層式ガス化炉とを備えた新規な石炭灰処理プラントに係り、特に石炭炊きボイラから生成した石炭灰を溶融処理すると共に、廃プラスチック等の有機性廃棄物を酸素などの酸化剤により熱分解、部分酸化し処理するガス化炉に石炭灰を供給し溶融処理する石炭焚きボイラと噴流層式ガス化炉とを備えた石炭灰処理プラントに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の石炭火力発電所の増設・新設に伴い燃焼灰の排出量も増大することが予想され、石炭火力発電所から排出される燃焼灰の処理が大きな課題となっている。
【0003】
従来の石炭炊きボイラから排出した燃焼灰の代表的な処理方法として、▲1▼埋め立てと▲2▼有効再利用に大別される。埋め立てする場合には、燃焼灰の溶出水が高アルカリのため、燃焼灰の処分場の確保が困難になっている。このため、有効再利用を図ることが望まれている。
【0004】
その有効利用としては、▲1▼セメント分野、▲2▼土木分野、▲3▼建築分野、▲4▼農林水産分野に大別され、このなかでも大部分がセメント分野での再利用である。セメント分野では、セメント原材料、セメント混合材及びコンクリート混和材に利用されているのが現状である。更に、石炭灰の利用を拡大するためには、▲2▼〜▲4▼の分野に拡大する必要がある。ただし、セメント原材料として使用するためには灰中未燃分をなるべく少なくする必要がある。微粉炭ボイラから排出した燃焼灰は未燃分を3〜5%含有している。この値は石炭種によって異なり、燃料比が高く燃えにくい石炭は未燃分が多く生成する。炭素分が5.0%以上の石燃焼は、石炭灰改質炉等で前処理する必要があった。セメント原材料に用いられる炭素分の規制値は5.0%以下である。下記に石炭炊きボイラから生成した燃焼灰を連続的に処理する代表的な例を下記に示す。
【0005】
特開昭62−125891号公報には、石炭の燃焼によって生成されたガスから飛散灰を分離捕集する第1の飛散灰捕集手段と、この手段で捕集された飛散灰と酸素富化空気が噴射導入されるスラグタップ式燃焼炉と、この燃焼炉内での飛散灰の酸素富化燃焼により生成された溶融スラグを燃焼炉から取り出す手段と、生成ガスから未燃炭素分の少ない飛散灰を捕集する第2の飛散灰手段により系外に取り出すか、前記燃焼炉に再度戻す手段を具備する飛散灰の処理方法が示されている。
【0006】
特開平7-145924号公報には、微粉炭炊きボイラから発生する石炭灰を処理するにあたり、前記ボイラにおいて、石炭灰中の未燃炭素濃度が5〜20%になるように微粉炭を燃焼させ、その後未燃炭素分が残存している石炭灰を溶融炉に導き、該石炭灰を酸素又は酸素富化ガスで燃焼溶融すると共に、該溶融炉から排出される高温の燃焼排ガスを前記ボイラに戻す石炭灰処理方法が示されている。
【0007】
特開2001-153309号公報には、高温の燃焼ガスを生成する灰溶融炉と複数段のバーナを有する微粉炭ボイラにおいて、集塵器で回収した石炭灰を前記灰溶融炉に供給する手段を設け、前記微粉炭ボイラの最下段バーナの下段に灰溶融炉の排気ガスの出口管を取り付け、その排気ガス及び灰溶融炉からの飛灰も同時に微粉炭ボイラに供給する微粉炭ボイラと灰溶融炉を用いた石炭灰処理方法が示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭62-125891公報では、未燃炭素を有するフライアッシュをスラグタップ式燃焼炉で燃焼させ、フライアッシュ中の未燃炭素を低減することにあり、ボイラ底部に形成される石炭灰の処理については示されていないし、有機性廃棄物の処理についても示されていない。
【0009】
特開平7-145924号公報では、ボイラにおいて、石炭灰中の未燃炭素濃度が5〜20%になるように微粉炭を燃焼させ、そのボイラ底部から取り出されるボトムアッシュと、燃焼排ガスから回収される未燃炭素を有するフライアッシュとを溶融炉の上に設けられた燃焼部で燃焼させ、ボトムアッシュとフライアッシュ中の未燃炭素を低減すると共にそれらの石炭灰を溶融することにあるが、有機性廃棄物の処理とそれによる石炭灰の処理との関係も示されていない。
【0010】
特開2001-153309号公報では、未燃炭素を有するフライアッシュを灰溶融炉で燃焼させ、フライアッシュ中の未燃炭素を低減すること、更にNOxの排出量を低減するように灰溶融炉から出た高温の燃焼ガスをボイラ底部に供給するものであるが、ボイラ底部に形成される石炭灰の処理については示されていないし、有機性廃棄物の処理についても示されていない。
【0011】
本発明の目的は、プラスチック等の有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化すると共に石炭炊きボイラの燃焼部及びその節炭器から生成した石炭灰を溶融処理することのできる噴流層式ガス化炉を備えたこと、又、その生成された可燃性ガスを石炭炊きボイラの燃料として使用することができる石炭焚きボイラを備えた石炭灰処理プラントを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、後述する石炭炊きボイラと、有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化すると共に前記ボイラから回収した石炭灰を溶融処理する噴流層式ガス化炉とを備えた石炭灰処理プラントにあり、その石炭焚きボイラは、石炭を燃焼させる燃焼部と、該燃焼部上部に過熱管が設けられた一次熱交換部と、該熱交換部の下流に節炭器が設けられた二次熱交換部と、前記燃焼部で生成したボトム灰を冷却する冷却塔と、有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化する噴流層式ガス化炉に前記冷却塔から回収された前記ボトム灰を供給するボイラ燃焼部ボトム灰供給装置と、前記節炭器を出たガスから回収された飛散灰を前記ガス化炉に供給する飛散灰供給装置と、該飛散灰供給装置を加熱する加熱装置とを有する。
【0014】
又、本発明の石炭灰処理プラントにおいては、石炭焚きボイラが、石炭を燃焼させる燃焼部と、該燃焼部上部に過熱管が設けられた一次熱交換部と、該熱交換部の下流に節炭器が設けられた二次熱交換部と、前記燃焼部で生成したボトム灰を冷却する冷却塔と、有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化する噴流層式ガス化炉に前記冷却塔から回収された前記ボトム灰を供給するボイラ燃焼部ボトム灰供給装置と、前記節炭器を出たガスから回収された飛散灰を前記ガス化炉に供給する飛散灰供給装置と、該飛散灰供給装置を加熱する加熱装置とを有し、前述の噴流層式ガス化炉から生成される前記可燃性ガスを前記燃焼部に供給する可燃性ガス供給手段を有する。
【0015】
本発明の有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化する噴流層式ガス化炉は、有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化するガス化室と、該ガス化室の上部に設けられ前記ガス化室にて発生した熱を回収する熱回収ボイラと、前記ガス化室にて発生した生成ガスを石炭炊きボイラに燃料として供給する前記石炭炊きボイラと熱回収ボイラとを結ぶ流通管とを有することが好ましい。
【0016】
前述に、前記石炭炊きボイラで生成した石炭灰を前記ガス化室に供給する石炭灰供給ノズル及び前記噴流層式ガス化炉から発生した前記可燃性ガス中のチャ−及び有害成分を除去し前記流通管に接続された除去装置の少なくとも一方を有する。
【0017】
本発明に係る石炭灰処理プラントの噴流層式ガス化炉は、有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化する円筒状のガス化室と、前記有機性廃棄物及び酸化剤が前記ガス化室内で周方向に沿って旋回流形成するように配置された有機性廃棄物供給ノズルと、前記ガス化室で溶融した灰分を冷却する前記ガス化室の下部に設けられたスラグ冷却室と、前記ガス化室で生成した熱を回収する熱回収ボイラと、前記ガス化室の下部に設けられ石炭炊きボイラに生成した石炭灰を前記ガス化室内で周方向に沿って旋回流を形成するように供給する石炭灰供給ノズルとを有することを特徴とする。
【0018】
前述に、前記可燃性ガスを石炭炊きボイラに燃料として供給する前記石炭炊きボイラとガス化炉とを結ぶ流通管と、前記ガス化炉から発生した前記可燃性ガス中のチャ−及び有害成分を除去し前記流通管に接続された除去装置とを有することが好ましい。
【0019】
前記有機性廃棄物供給ノズル及び石炭灰供給ノズルは各々の外周に酸化剤を供給する酸化剤供給ノズルが設けられていることが好ましい。
【0020】
前記ガス化室に、酸化剤を供給する酸化剤供給ノズルが前記ガス化室の周方向に旋回流を形成するように複数本配置され、前記酸化剤供給ノズルが前記有機性廃棄物供給ノズル及び石炭灰供給ノズルの上部に設けられていることが好ましい。
【0021】
前記酸化剤供給ノズルによって形成される旋回流の直径は前記有機性廃棄物供給ノズル及び石炭灰供給ノズルによって形成される旋回流の直径よりも大きくなるように配置されていることが好ましい。
【0024】
以上のように、本発明は、プラスチック等の有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化すること、又その際に、その生成した灰を石炭炊きボイラから生成した石炭灰と同時に溶融処理すると共に、有機性廃棄物をガス化処理し、その生成された一酸化炭素、水素に富む可燃性ガスを石炭炊きボイラ内に供給し、燃料として混焼することにより、エネルギーの有効利用を図ると同時に、石炭灰の連続処理の高効率化が図れるものである。
【0025】
特に、本発明における有機性廃棄物をガス化する噴流層式ガス化炉は、1室で、その炉内に上段と下段の2段に旋回流を形成せしめることにより粒子の滞留時間が延び、かつ熱分解と部分酸化を一つの炉で同時に満たすことにより、一酸化炭素及び水素を主成分とする可燃性ガスが得られることを利用したものである。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の有機性廃棄物と石炭燃焼による石炭灰処理プラントの構成を示す系統図である。図1に示すように、石炭炊きボイラ21に有機性廃棄物3と酸化剤を噴流層式ガス化炉9(以下、ガス化炉9という)内に供給し、有機性廃棄物5の熱分解反応及び部分酸化反応により水素及び一酸化炭素を主成分とするガスを得るガス化炉9(ガス化炉反応部上部に熱回収ボイラ敷設)とガス化炉の出口に生成ガス中のチャ−及び塩素等の有害物質を除去する除去装置35(集塵装置、精製装置含む)とガス化炉9と石炭炊きボイラ21の燃焼部34を連結する流通管16と石炭炊きボイラ21から生成するボトム灰及び飛散灰をガス化炉9に供給するボイラ燃焼部ボトム灰供給装置22と飛散灰供給装置25とから石炭灰供給ノズル28を通してガス化炉9に供給される。
【0027】
ガス化炉9の下段部に有機性廃棄物5、石炭炊き燃焼部34から生成したボトム灰をボトム灰供給ライン23、ボイラから飛散回収した飛散灰を飛散灰供給ライン26を介して供給するノズル28、28’(いずれも酸化剤6を噴出させる)を有し、かつ酸化剤6を単独供給するノズル30を設置する。有機性廃棄物5を供給するのと同時に酸化剤はガス化炉9内に供給されると、ガス化室11’に旋回流31が形成される。下段部に有機性廃棄物5を有機性廃棄物供給装置3を用いてガス化炉9内に供給すると、重力により落下し、一部の有機性廃棄物5は、熱分解され、炭素類2以上の炭化水素ガスを生成する。発生した熱により高温になり、有機性廃棄物5中の灰分が溶融する。この高温ゾーンに石炭炊きボイラ21の燃焼部34の底部から排出したボトム灰をボトム灰供給ライン23と石炭炊きボイラ21の節炭器を出たガスから飛散回収した飛散灰を飛散灰供給ライン26を介して、各供給装置22、25により搬送し、下段部に設置した灰供給ノズル28、28’を介して供給した。溶融した灰はガス化炉底部から排出される。
【0028】
熱分解により生成した炭素鎖2以上の炭化水素ガスは、ガス化炉上部へと上昇し、上段部に設置した酸化剤ノズル12から酸化剤32を旋回供給し酸化剤と反応させると、軽質化され、一酸化炭素及び水素を生成する。しかし、有機性廃棄物5をガス化すると塩素等の有害物質が微量に発生するため、有害物質を除去する精製装置を設置すると共に生成ガス中には未燃の炭素分を含有したチャ−を含んでいるため、それを除去する集塵装置を設置し、クリーンガスにした。このガスを流通管から石炭炊きボイラ燃焼部34に流通し、燃料として使用する。
【0029】
図1のシステムは大きく分けて有機性廃棄物ガス化用ガス化炉9、除去装置(集塵装置及び精製装置含む)35有機性廃棄物ガス化炉9から石炭炊きボイラ間流通管16、石炭炊きボイラ21、石炭炊きボイラ燃焼部ボトム灰供給装置22、集塵装置(サイクロン、バグフィルタ等)24及び飛散灰供給装置25から成る。
【0030】
ガス化炉9は、溶融スラグ冷却部14、ガス化反応部11及び熱回収ボイラ10から成る。ガス化反応部11は気流中で酸化剤と有機性廃棄物5を接触させガス化する噴流層式のガス化炉である。この特徴は、1室2段ガス化方式を採用し、原料と酸化剤を上、下段に分岐し、旋回流を形成せしめることによりガス+原料の滞留時間が長くなり、ガス化効率向上が図れるものである。下段部に有機性廃棄物充填容器1内の有機性廃棄物5を有機性廃棄物供給装置3(機械的手段等)を介して供給ライン4からガス化炉反応部下段部11’内に供給すると、重力により落下し、一部の有機性廃棄物5は、熱分解され、炭素類2以上の炭化水素ガスを生成する。発生した熱により高温になり、有機性廃棄物5中の灰分が溶融する。この高温ゾーンに石炭炊きボイラ21の燃焼部34の底部から排出したボトム灰をボトム灰供給ライン23を介してボイラ燃焼部ボトム灰供給装置22と、石炭炊きボイラ21の節炭器を出たガスから飛散回収した飛散灰を飛散灰供給ライン26を介して、飛散灰供給装置25により排出し、不活性ガス(窒素、二酸化炭素等)36、36’により気流搬送し、ガス化反応部下段部11’に設置した図2に示す石炭灰供給ノズル28、28’を介して供給した。石炭灰供給ノズル28、28’は、外壁に対して水を流通させた水冷却タイプである。
【0031】
図2に示すように、ボイラの底部から出たボトム灰23はボイラ燃焼部石炭灰供給装置22を通って石炭灰供給ノズル28’よりガス化炉9に、又ボイラ21から飛散回収した飛散灰26は石炭灰供給装置25を通って石炭灰供給ノズル28よりガス化炉9に各々供給される。更に、各々のノズルにはそれらの外周に設けられた酸素供給ラインを通して酸素が供給される。又、この石炭灰供給部分には、有機性廃棄物5とその外周に設けられた酸素供給ラインからの酸素とのガス化炉9への供給、及び酸化剤ノズル30から酸素が供給される。いずれの供給も旋回流を形成するように供給される。
【0032】
図3は、ガス化炉9への酸素を供給する酸化剤ノズル12の断面図である。酸化剤ノズル12は4個均等にガス化炉9の外周に配置されており、いずれも旋回流が形成するように配置されている。この旋回流の直径は、石炭灰供給ノズルによって形成される旋回流の直径よりも大きく、2段の旋回流が形成されるものである。
【0033】
このように、本実施例におけるガス化炉9は、1室で、その炉内に上段と下段の2段に旋回流を形成せしめることにより石炭灰と有機性廃棄物粒子の滞留時間が延び、かつ一つの炉で熱分解と部分酸化とを同時に満たすことにより、一酸化炭素及び水素を主成分とする燃料ガスが得られることを利用したものである。
【0034】
下段領域は1600℃以上の高温度になるため、有機性廃棄物5中の灰分及び石炭灰が溶融してスラグ13が生成する。このスラグ13は、ガス化反応部下段部11’の下部に水を充填した冷却部14内に自由落下せしめ、急冷固化した。
【0035】
酸化剤(酸素)は、酸化剤充填容器6、上段酸素供給ライン32、上段酸素供給量調節弁7、下段酸素供給ライン29、下段酸素供給量調節弁8を有している。上段、下段の酸化剤供給量は、上段部及び下段部の温度に見合って、供給量を設定した。上、下段部の温度制御は、酸素供給量と有機性廃棄物5供給量の比で調節する。
【0036】
熱分解により生成した炭素鎖2以上の炭化水素ガスは、ガス化炉上部へと上昇し、上段部11”に設置した酸化剤ノズル12から酸化剤32を旋回供給し、酸化剤と反応させると、形質化され、一酸化炭素及び水素を生成する。ガス化反応部11から生成したガスは、熱回収ボイラ10により高温ガスの熱を回収する。また、ガス化炉9出口に生成ガス中の有害物質を除去する除去装置35(生成ガス中には塩素等の有害物質が微量に含有しているため、その有害物質を除去する精製装置及び未燃の炭素分を含有したチャ−が数%含んでいるため、このチャ−を除去する集塵装置から成る)を設置し、クリーンガスにした後、石炭炊きボイラ燃焼部34に供給した。
【0037】
一酸化炭素、水素に富んだクリーンガスは、ガス化炉9から石炭炊きボイラ間流通管16を経て、石炭炊きボイラ燃焼部34に供給され、燃料として混焼される。ガス化炉9から発生する生成ガス中には窒素酸化物は少ない。ただし、有機性廃棄物5中の窒素量が多い原料は、窒素酸化物の含有量は多少多くなる。石炭炊きボイラ21には、石炭供給ノズル18より石炭と空気が供給され、図示していないが、ボイラ本体には一次、二次及び三次過熱管、再熱管が順次下流側に配置され、又ボイラ補助部には再熱管、加熱器、蒸発器及び節炭器が順次配置されている。
【0038】
石炭炊きボイラ燃焼部ボトム灰供給装置22及び飛散灰供給装置25は、ロータリフィーダ等の機械的手段により定量排出した後、不活性ガス(窒素、二酸化炭素等)により気流搬送し、ガス化炉反応部11’内に供給する。石炭炊きボイラ燃焼部ボトム灰供給装置22及び飛散灰供給装置25の詳細を図1を用いて説明する。
【0039】
燃焼炉34の下部には、ボトム灰を冷却する水を充填した冷却塔38、40を設置し、800℃前後のボトム灰を一旦冷却した後、灰回収容器42に排出した。その後、200℃前後の乾燥用空気を噴出しながらベルトコンベア51で破砕機43を有した石炭炊きボイラ燃焼部ボトム灰供給装置22に供給し、粉砕されたボトム灰をスクリュウフィ−ダー45で送給すると共に、搬送用ガス(又は不活性ガス)36でボトム灰供給ライン23から石炭灰供給ノズル28’を介してガス化反応部11’に供給した。ボトム灰中には40mm以上の塊状部を含有しているため、この状態で搬送ラインに供給すると、閉塞する可能性があるため、0.15mm以下に粉砕した後、スクリュウフィーダ45により定量排出した。
【0040】
飛散灰供給系は、集塵装置24、集塵回収ホッパ46、バルブ48、飛散灰供給装置25から成る。飛散灰供給装置25は、ホッパ47、スクリュウフィーダ50及び搬送用ガス(又は不活性ガス)36’及び飛散灰供給ライン26からなる。飛散灰は200℃前後であるため、飛散灰供給系で温度が低下して凝縮しないように、上記各装置は150℃前後に加熱されている。飛散灰は集塵装置24で回収した後、集塵用ホッパ46に充填した後、飛散灰供給装置25に供給し、スクリュウフィーダ50を用いて定量排出する。排出された飛散灰は、搬送用ガス36’にて、飛散灰供給ライン26から石炭灰ノズル28を介して、ガス化反応部11’に供給する。
【0041】
以上のようにプラスチック等の有機性廃棄物を溶融処理するガス化炉内に石炭炊きボイラから生成した石炭灰を同時に溶融処理すると共に有機性廃棄物を可燃性ガスが生成されるようにガス化処理し、その生成された一酸化炭素、水素に富む可燃性ガスを石炭炊きボイラ内に供給し、燃料として混焼することにより、エネルギーの有効利用が図れると同時に石炭灰の連続処理の高効率化が図れる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、プラスチック等の有機性廃棄物を溶融処理するガス化炉内に石炭炊きボイラから生成した石炭灰を同時に溶融処理すると共に有機性廃棄物を可燃性ガスにガス化処理し、その生成された一酸化炭素、水素に富む可燃性ガスを石炭炊きボイラ内に供給し、燃料として混焼することにより、エネルギーの有効利用が図れると同時に、より石炭灰の連続処理の高効率化が図れる。また、有機性廃棄物をガス化処理し、可燃性ガス中のダストや塩素等の有害物質を除去する集塵装置と精製装置に流通した後、一酸化炭素、水素に富む生成ガスを石炭炊きボイラ内に供給し、燃料として混焼することにより、ガス化炉から生成した可燃性ガスのエネルギーの有効利用が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の噴流層式ガス化炉と石炭焚ボイラとを有する石炭灰処理プラントの構成を示す系統図である。
【図2】 本発明のガス化炉における下段部の石炭灰供給ノズルの断面図である。
【図3】 本発明のガス化炉における上段部の酸化剤ノズルの断面図である。
【符号の説明】
1…有機性廃棄物充填容器、2…加圧用及び搬送用窒素ガス、3…有機性廃棄物供給装置(機械的手段等)、4…供給ライン、5…有機性廃棄物、6…酸化剤充填容器、7…上段酸素流量調節弁、8…下段酸素流量調節弁、9…ガス化炉、10…熱回収ボイラ、11…ガス化反応部、11’…ガス化反応部下段部、11”…ガス化反応部上段部、12…酸化剤ノズル、13…溶融スラグ、14…溶融スラグ冷却部(水充填)、15…スラグホッパ、16…ガス化炉からボイラ燃焼間流通管、17…石炭燃焼用空気ガス、18…石炭供給ノズル、19…石炭供給部、20…石炭供給ライン、21…石炭炊きボイラ、22…石炭炊きボイラ燃焼部ボトム灰供給装置、23…ボトム灰供給ライン、24…集塵装置(サイクロン、バグフィルタ等)、25…飛散灰供給装置、26…飛散灰供給ライン、27…精製装置へ、28、28’…石炭灰供給ノズル、29…下段酸素供給ライン、30…酸化剤ノズル、31…下段旋回流、32…上段酸素供給ライン、33…上段旋回流、34…石炭炊きボイラ燃焼部、35…除去装置、36、36’…不活性ガス(窒素、二酸化炭素等)、37…切り替えバルブ、38…冷却塔、39…切り替えバルブ、40…冷却塔、41…切り替えバルブ、42…灰回収容器、43…破砕機、44…ホッパ圧調整用ガス(又は不活性ガス)、45…スクリュウフィーダ、46…集塵ホッパ、47…ホッパ、48…切り替えバルブ、49…ホッパ加圧用ガス(又は不活性ガス)、50…スクリュウフィーダ、51…ベルトコンベア。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel coal ash treatment plant equipped with a novel coal-fired boiler and a spouted-bed gasifier that gasifies organic waste into combustible gas, and more particularly, coal ash produced from a coal-fired boiler. A coal-fired boiler and a spouted bed type gasifier that melts and processes coal ash in a gasification furnace that thermally decomposes and partially oxidizes organic waste such as waste plastic with an oxidizing agent such as oxygen. The present invention relates to a coal ash treatment plant equipped with a furnace.
[0002]
[Prior art]
The amount of combustion ash emitted is expected to increase with the recent expansion and construction of coal-fired power plants, and the treatment of combustion ash discharged from coal-fired power plants has become a major issue.
[0003]
Typical treatment methods for combustion ash discharged from conventional coal-fired boilers are broadly divided into (1) landfill and (2) effective reuse. In the case of landfilling, it is difficult to secure a disposal site for combustion ash because the elution water of combustion ash is highly alkaline. For this reason, it is desired to promote effective reuse.
[0004]
The effective use is divided into (1) cement field, (2) civil engineering field, (3) architecture field, and (4) agriculture, forestry and fishery field, and most of them are reuse in cement field. In the cement field, it is currently used for cement raw materials, cement admixtures and concrete admixtures. Furthermore, in order to expand the use of coal ash, it is necessary to expand to fields (2) to (4). However, in order to use it as a raw material for cement, it is necessary to reduce the unburned content in the ash as much as possible. The combustion ash discharged from the pulverized coal boiler contains 3-5% of unburned content. This value varies depending on the type of coal, and coal that has a high fuel ratio and is difficult to burn produces much unburned coal. Stone combustion with a carbon content of 5.0% or more had to be pretreated in a coal ash reformer or the like. The regulation value of carbon used in cement raw materials is 5.0% or less. The typical example which processes the combustion ash produced | generated from the coal cooking boiler below is shown below.
[0005]
JP-A-61-225891 discloses a first fly ash collecting means for separating and collecting fly ash from gas generated by coal combustion, and fly ash and oxygen enriched by this means. A slag tap type combustion furnace in which air is injected and introduced, a means for taking out molten slag generated by oxygen-enriched combustion of scattered ash in the combustion furnace, and a small amount of unburned carbon from the generated gas There is shown a method for treating fly ash comprising a second fly ash means for collecting ash, which is taken out of the system or returned to the combustion furnace.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-59924 discloses that when treating coal ash generated from a pulverized coal-fired boiler, the boiler burns pulverized coal so that the unburned carbon concentration in the coal ash is 5 to 20%. Then, the coal ash in which the unburned carbon content remains is guided to the melting furnace, the coal ash is burned and melted with oxygen or oxygen-enriched gas, and the high-temperature combustion exhaust gas discharged from the melting furnace is fed to the boiler. A return coal ash treatment method is shown.
[0007]
JP-A-2001-153309 discloses a means for supplying coal ash recovered by a dust collector to the ash melting furnace in an ash melting furnace that generates high-temperature combustion gas and a pulverized coal boiler having a plurality of stages of burners. An ash melting furnace exhaust gas outlet pipe is attached to the lower stage of the bottom burner of the pulverized coal boiler, and the exhaust gas and fly ash from the ash melting furnace are also supplied to the pulverized coal boiler at the same time. A coal ash treatment method using a furnace is shown.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In Japanese Patent Laid-Open No. 62-125891, fly ash having unburned carbon is burned in a slag tap type combustion furnace to reduce unburned carbon in the fly ash, and treatment of coal ash formed at the bottom of the boiler Is not indicated, nor is it indicated for the treatment of organic waste.
[0009]
In JP-A-7-59924, in a boiler, pulverized coal is burned so that the unburned carbon concentration in the coal ash becomes 5 to 20%, and recovered from the bottom ash taken out from the bottom of the boiler and the combustion exhaust gas. The fly ash having unburned carbon is burned in the combustion section provided on the melting furnace, and the unburned carbon in the bottom ash and fly ash is reduced and the coal ash is melted. There is also no indication of the relationship between the treatment of organic waste and the resulting treatment of coal ash.
[0010]
In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-153309, fly ash having unburned carbon is burned in an ash melting furnace to reduce unburned carbon in fly ash and further reduce NOx emissions from the ash melting furnace. The high-temperature combustion gas that has come out is supplied to the bottom of the boiler, but the treatment of coal ash formed at the bottom of the boiler is not shown, and the treatment of organic waste is not shown.
[0011]
An object of the present invention, spouted bed gasification which can be melt processed coal ash produced from the combustion of coal-fired boilers and clause economizer with gasified combustible gas of organic waste, such as plastic An object of the present invention is to provide a coal ash treatment plant equipped with a furnace, and equipped with a coal-fired boiler that can use the generated combustible gas as fuel for a coal-fired boiler .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a coal ash treatment plant including a coal-fired boiler, which will be described later, and a spouted-bed gasification furnace that gasifies organic waste into a combustible gas and melts the coal ash recovered from the boiler. There, the coal-fired boiler, a combustion portion for burning coal, and primary heat exchange unit which superheated tube is provided to the combustion section upper secondary to economizer downstream of the heat exchange unit is provided The bottom ash recovered from the cooling tower in a heat exchange section, a cooling tower that cools the bottom ash generated in the combustion section, and a spouted bed gasification furnace that gasifies organic waste into a combustible gas. A boiler combustion unit bottom ash supply device to supply, a fly ash supply device for supplying fly ash recovered from the gas discharged from the economizer to the gasifier, and a heating device for heating the fly ash supply device Have
[0014]
Further, in the coal ash treatment plant of the present invention, the coal-fired boiler includes a combustion part for burning coal, a primary heat exchange part provided with a superheat pipe at the upper part of the combustion part, and a downstream part of the heat exchange part. A secondary heat exchange section provided with a charcoal unit, a cooling tower that cools bottom ash generated in the combustion section, and a spouted bed gasification furnace that gasifies organic waste into a combustible gas. a boiler combustion unit bottom ash supply device for supplying said bottom ash recovered from the fly ash supply unit for supplying fly ash recovered from the gas leaving the pre-Symbol economizer to said gasification furnace, said scattering and a heating device for heating the ash feeder, that having a combustible gas supply hand stage supplying pre Symbol combustible gases produced from the spouted-bed gasification furnace described above to the combustion unit.
[0015]
Spouted bed gasification furnace organic waste gasified combustible gas of the present invention, a gasification chamber for gasifying the organic waste into a combustible gas, provided in the upper part of the gasification chamber A heat recovery boiler that recovers heat generated in the gasification chamber; and a flow pipe that connects the coal-fired boiler that supplies the generated gas generated in the gasification chamber as fuel to the coal-fired boiler and the heat recovery boiler. It is preferable to have.
[0016]
In the above, the coal ash generated in the coal-fired boiler is supplied to the gasification chamber, and the char and harmful components in the combustible gas generated from the spouted bed gasifier are removed. It has at least one of the removal apparatuses connected to the flow pipe.
[0017]
The spouted bed gasification furnace of the coal ash treatment plant according to the present invention includes a cylindrical gasification chamber that gasifies organic waste into a combustible gas, and the organic waste and oxidant are contained in the gasification chamber. An organic waste supply nozzle arranged to form a swirl flow along the circumferential direction, a slag cooling chamber provided at a lower portion of the gasification chamber for cooling the ash melted in the gasification chamber, A heat recovery boiler that recovers heat generated in the gasification chamber, and coal ash that is provided in the lower part of the gasification chamber and generated in the coal-fired boiler forms a swirl flow along the circumferential direction in the gasification chamber. and having a coal ash supply nozzle for supplying.
[0018]
In the above, the distribution pipe connecting the coal-fired boiler and the gasification furnace for supplying the combustible gas as fuel to the coal-fired boiler, and the char and harmful components in the combustible gas generated from the gasification furnace, It is preferable to have a removal device that is removed and connected to the flow pipe.
[0019]
The organic waste supply nozzle and the coal ash supply nozzle are preferably provided with an oxidant supply nozzle for supplying an oxidant to the outer periphery thereof.
[0020]
A plurality of oxidant supply nozzles for supplying an oxidant to the gasification chamber are arranged so as to form a swirling flow in the circumferential direction of the gasification chamber, and the oxidant supply nozzles are the organic waste supply nozzle and It is preferable to be provided in the upper part of the coal ash supply nozzle.
[0021]
It is preferable that the diameter of the swirl flow formed by the oxidant supply nozzle is larger than the diameter of the swirl flow formed by the organic waste supply nozzle and the coal ash supply nozzle.
[0024]
As described above, the present invention gasifies organic waste such as plastic into flammable gas, and at that time, the generated ash is melt-processed simultaneously with the coal ash generated from the coal-fired boiler. Gasification treatment of organic waste, and the generated carbon monoxide and hydrogen-rich combustible gas are supplied into a coal-fired boiler and co-fired as fuel. The efficiency of continuous processing of coal ash can be improved.
[0025]
In particular, the spouted bed type gasification furnace for gasifying organic waste in the present invention has one chamber, and the residence time of the particles is extended by forming a swirl flow in the upper stage and the lower stage in the furnace, In addition, it is possible to obtain a combustible gas mainly composed of carbon monoxide and hydrogen by simultaneously filling pyrolysis and partial oxidation in one furnace.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration of a coal ash treatment plant based on organic waste and coal combustion according to the present invention. As shown in FIG. 1, an
[0027]
Nozzle for supplying organic ash 5 to the lower stage of the
[0028]
The hydrocarbon gas having two or more carbon chains generated by pyrolysis rises to the upper part of the gasification furnace, and lightens when the
[0029]
The system of FIG. 1 is roughly divided into a
[0030]
The
[0031]
As shown in FIG. 2, the
[0032]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
[0033]
As described above, the
[0034]
Since the lower region becomes a high temperature of 1600 ° C. or higher, the ash and the coal ash in the organic waste 5 are melted to produce the slag 13. This slag 13 was allowed to fall freely into a cooling
[0035]
The oxidant (oxygen) has an oxidant filling container 6, an upper
[0036]
The hydrocarbon gas having two or more carbon chains generated by pyrolysis rises to the upper part of the gasification furnace, and when the
[0037]
The clean gas rich in carbon monoxide and hydrogen is supplied from the
[0038]
The coal-burning boiler combustion section bottom ash supply device 22 and the fly ash supply device 25 are discharged quantitatively by mechanical means such as a rotary feeder, and then air-flowed with an inert gas (nitrogen, carbon dioxide, etc.) to react with the gasifier. It supplies in part 11 '. Details of the coal-fired boiler combustion unit bottom ash supply device 22 and the fly ash supply device 25 will be described with reference to FIG.
[0039]
At the bottom of the
[0040]
The fly ash supply system includes a
[0041]
As described above, coal ash generated from a coal-fired boiler is simultaneously melted in a gasification furnace that melts organic waste such as plastics, and organic waste is gasified so that combustible gas is generated. By supplying the combustible gas rich in carbon monoxide and hydrogen produced into the coal-fired boiler and co-firing it as fuel, the energy can be used effectively and at the same time the efficiency of continuous processing of coal ash is increased. Can be planned.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, the coal ash generated from the coal-fired boiler is simultaneously melt-treated in the gasification furnace for melting the organic waste such as plastic, and the organic waste is gasified to the combustible gas. By supplying the generated combustible gas rich in carbon monoxide and hydrogen into a coal-fired boiler and co-firing it as fuel, energy can be used effectively, and at the same time, the efficiency of continuous processing of coal ash can be improved. I can plan. In addition, after gasifying organic waste and distributing it to dust collectors and purifiers that remove toxic substances such as dust and chlorine in flammable gases, the product gas rich in carbon monoxide and hydrogen is cooked in coal. The energy of the combustible gas produced | generated from the gasification furnace can be effectively utilized by supplying in a boiler and co-firing as a fuel.
[Brief description of the drawings]
1 is a system diagram showing a configuration of a coal ash treatment plants that have a and a coal-fired boiler spouted bed gasification furnace of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a lower stage coal ash supply nozzle in the gasification furnace of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an upper-stage oxidizer nozzle in the gasification furnace of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記石炭炊きボイラは、石炭を燃焼させる燃焼部と、該燃焼部上部に過熱管が設けられた一次熱交換部と、該熱交換部の下流に節炭器が設けられた二次熱交換部と、前記燃焼部で生成したボトム灰を冷却する冷却塔と、前記噴流層式ガス化炉に前記冷却塔から回収された前記ボトム灰を供給するボイラ燃焼部ボトム灰供給装置と、前記ボイラの節炭器を出たガスから回収された飛散灰を前記噴流層式ガス化炉に供給する飛散灰供給装置と、該飛散灰供給装置を加熱する加熱装置とを有することを特徴とする石炭灰処理プラント。A coal-fired boiler, and a spouted-bed gasification furnace for gasifying organic waste into combustible gas and melting the coal ash recovered from the boiler,
The coal-fired boiler includes a combustion unit for burning coal, a primary heat exchange unit provided with a superheater pipe at the upper part of the combustion unit, and a secondary heat exchange unit provided with a economizer downstream of the heat exchange unit A cooling tower that cools the bottom ash generated in the combustion section, a boiler combustion section bottom ash supply device that supplies the bottom ash recovered from the cooling tower to the spouted bed gasification furnace, and the boiler Coal ash, comprising: a fly ash supply device for supplying fly ash recovered from gas exiting the economizer to the spouted bed gasification furnace; and a heating device for heating the fly ash supply device Processing plant.
前記石炭炊きボイラは、前記石炭を燃焼させる燃焼部と、該燃焼部上部に過熱管が設けられた一次熱交換部と、該熱交換部の下流に節炭器が設けられた二次熱交換部と、前記燃焼部で生成したボトム灰を冷却する冷却塔と、前記噴流層式ガス化炉に前記冷却塔から回収された前記ボトム灰を供給するボイラ燃焼部ボトム灰供給装置と、前記節炭器を出た燃焼ガスから回収された飛散灰を前記噴流層式ガス化炉に供給する飛散灰供給装置と、該飛散灰供給装置を加熱する加熱装置とを有することを特徴とする石炭灰処理プラント。A coal-fired boiler, a spouted-bed gasification furnace that gasifies organic waste into combustible gas and melt-treats the coal ash recovered from the boiler, and the combustible gas from the spouted-bed gasification furnace And a combustible gas supply means for supplying to the combustion section of the coal-fired boiler,
The coal-fired boiler includes a combustion section that burns the coal, a primary heat exchange section that is provided with a superheater pipe at the top of the combustion section, and a secondary heat exchange that is provided with a economizer downstream of the heat exchange section. A cooling tower that cools the bottom ash produced in the combustion section, a boiler combustion section bottom ash supply device that supplies the bottom ash recovered from the cooling tower to the spouted bed gasification furnace, and the section Coal ash comprising: a fly ash supply device for supplying fly ash recovered from combustion gas exiting the charcoal to the spouted bed gasification furnace; and a heating device for heating the fly ash supply device Processing plant.
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