JP4179948B2 - ミルパイライト有効利用方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、石炭火力発電所の石炭焚きボイラに使用する微粉炭の生産に伴って発生するミルパイライトの有効利用技術に関する。

近年通常の石炭焚きボイラは、原料炭をミルにかけて微粉炭化したものをボイラで燃焼させる。原料炭を粉砕するときには、岩石や黄鉄鉱からなるパイライト粒が異物として発生するので、ミルパイライトとして分離して排出し、クリンカに混入して主として埋立地などへ廃棄処理されていた。

図２は、従来のミルパイライト処理工程の例を説明するフロー図である。
図２の方法では、ボイラの燃焼室で発生した石炭燃焼灰のうちクリンカは、燃焼室の下に設けられ冷却水を張ったクリンカホッパに落とされ、冷却後、一旦ホッパの底に溜められる。ここから定期的に抜き出してクラッシャで粉砕した後、ジェットパルジョンポンプにより脱水槽にパイプ輸送される。

一方、石炭バンカーから供給される石炭は、ミルにより粉砕され、微粉炭として燃焼室に投入されるが、ミルによって粉砕されなかったものがミルパイライトホッパに貯められる。ミルパイライトは、ホッパから定期的に抜き出して、ミルパイライト中継タンクに供給して、ここでジェットパルジョンポンプによりクリンカと同じ脱水槽に輸送される。
脱水槽では、水と分離した後、槽底からミルパイライトとクリンカを一緒に取り出して処分する。
なお、ミルパイライトホッパから取り出したミルパイライトは、クリンカホッパに投入してクリンカと一緒に処理する場合もある。

しかし、ミルパイライトには可燃成分が付着しているので有効利用が難しく、ミルパイライトが混入したクリンカは、専ら、トラックやベルトコンベヤで埋立地に搬送して埋立て処分されていた。

特許文献１には、縦型ローラミルを使って微粉炭化する時に粉砕されずに分離されたパイライトを、横型ボールミルで微粉砕して、得られたパイライト微粉を微粉炭と一緒に微粉炭焚きボイラに給送して燃焼させ、フライアッシュと一緒に有効利用したり、クリンカと一緒に取り出してコンクリート混和材として活用したりすることが開示されている。

横型ボールミルは堅いパイライトも粉砕できるが、原料炭の全量を処理する容量を持つミルは極めて高価になり経済性が悪化する。しかし、原料炭に含まれる少量のパイライトだけを処理する機械ならば比較的経済的であるので、小型の横型ボールミルを導入し、パイライトのみを取り出して微粉炭と同じ程度の大きさに微粉化し、ボイラで燃焼することにより可燃成分を焼却して熱効率を向上させると共に、パイライトの燃焼灰について微粉炭の灰と同じ処分を可能にしたものである。
しかし、この方法はミルパイライトの処理のために横型ボールミルを必要とする。

特許文献２には、石炭焚きボイラの下に乾式クリンカコンベヤを設けて、ボイラで発生して落下してくるクリンカを直接受け止めて搬出する方式が開示されている。この方式は、高温のクリンカに耐えられる特殊な構造の乾式コンベヤが開発されたことで可能になったもので、クリンカを水に浸して冷却する必要がないため、クリンカを乾燥状態で取り出すことが可能となる。平衡通風式のボイラではボイラ内は負圧となるが、この負圧により乾式クリンカコンベヤを通して空気を吸入することにより、コンベヤ上の未燃焼物質の燃焼や高温の灰によって空気に伝えられた熱が再びボイラに戻されるので、熱効率が向上する効果がある。
このような、新しい乾式クリンカコンベヤを活用した設備においては、ミルパイライトの処理に新しい工夫が可能となる。また、従来クリンカと混合処理されていたミルパイライトは、クリンカが乾式処理されることにより別途処理する系統を設ける必要があり、経済的でなかった。
特開２００３−００１１３９号公報 特公平０７−０５６３７５号公報

本発明が解決しようとする課題は、石炭焚きボイラにおいて、微粉炭生成時に発生するミルパイライトに含まれる未燃焼成分を燃焼させて熱効率を向上させると共に、ミルパイライトを燃焼灰と一緒に処分することにより有効活用できるようにする方法を提供することである。特に、乾式クリンカコンベヤを設備した石炭焚きボイラにおいて簡単な付属部品を追加することにより、ミルパイライトの輸送、埋立、廃棄等に要する設備を省略し、従来廃棄物として処分されたきたミルパイライトをセメント用原料等として有効利用することを可能とする方法を提供することである。またクリンカと混合処理されていたミルパイライトについても、分離して別途処理する系統を省いて経済的な処理を可能とする方法を提供することである。

上記課題を解決するため、ボイラ底部に密閉式の乾式クリンカコンベヤが取り付けられボイラから落下するクリンカを搬出するようにした石炭焚ボイラにおける、本発明のミルパイライト有効利用方法は、ミルパイライトを乾式クリンカコンベヤの端部に供給して、ミルパイライト中の可燃成分を乾式クリンカコンベヤ上で燃焼させて、クリンカと一緒に回収して一緒に処理することを特徴とする。
なお、ミルパイライトは乾式クリンカコンベヤに供給する前に粒度を均質化することが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明のミルパイライト有効利用装置は、ボイラ底部に密閉式の乾式クリンカコンベヤが取り付けられボイラから落下するクリンカを搬出するようにした石炭焚ボイラにおいて、パイライトホッパと乾式クリンカコンベヤの端部を繋ぐ密封コンベヤを備えて、この密封コンベヤでパイライトホッパから供給されるミルパイライトを乾式クリンカコンベヤに供給して、可燃成分を乾式クリンカコンベヤ上で燃焼させて、乾式クリンカコンベヤ上のクリンカと一緒に回収して一緒に処理するようにしたものである。
なお、パイライトホッパと密封コンベヤの間にパイライトクラッシャを設けて、乾式クリンカコンベヤ上に燃焼させるパイライトの粒度を均質化することが好ましい。

本発明のミルパイライト有効利用方法は、特に乾式クリンカコンベヤを設備して、クリンカの未燃焼成分をコンベヤ上で燃焼させることにより発生した熱量がボイラに戻るようになっている石炭焚きボイラに適用することにより、大きな効果を得ることができる。
ミルパイライトはパイライトに石炭が付着した形態になっていることが多く、有効活用を図ろうとするときに、この可燃成分が存在するため、これが不可能であった。

本発明のミルパイライト有効利用方法によると、パイライトに付着した可燃成分を乾式クリンカコンベヤで燃焼させて灰成分のみを残すことができる。パイライトの燃焼熱量はクリンカなどの未燃成分の燃焼熱量と併せて熱風としてボイラ内に供給することができ、熱効率を向上させる効果がある。
一方、可燃成分をすっかり除去した灰成分はクリンカと同じくセメント用原料や舗装材などとして利用することができる。しかも、パイライトの灰は乾式クリンカコンベヤ上でクリンカと混合した状態になっているので、クリンカのために準備されている既設の設備にそのまま搬送して、クリンカと同じ処理を行えばよい。
なお、ミルパイライトを微粉化することにより、乾式クリンカコンベヤ上で効率的に燃焼する。

なお、本発明のミルパイライト有効利用装置を用いると、ミルパイライトが乾式クリンカコンベヤに供給され、ここで可燃成分が燃焼するため、若干ではあるが燃焼熱をボイラに回収でき、さらに残余の灰はクリンカと一緒に処理工程に搬送されて、クリンカと共に有効活用することができる。
なお、パイライトクラッシャを通すことにより、粒度が揃って燃焼しやすくなる。

以下、実施例を用いて本発明の石炭焚きボイラにおけるミルパイライト有効利用方法および装置を詳細に説明する。
図１は本発明に係る実施例のミルパイライト有効利用装置のフロー図である。
本実施例の対象とする石炭焚きボイラ１は、ボイラの底部にドライホッパ２が設けられ、ドライホッパ２の底に設けられたボトムゲート３の下に、乾式クリンカコンベヤ４が設置されている。
ボトムゲート３は、通常は開いた状態になっているが、乾式クリンカコンベヤ４を長期停止するときなどには全閉にして床を形成し、クリンカをドライホッパ２の内に堆積させて乾式クリンカコンベヤ４に落下しないようにする。

乾式クリンカコンベヤ４は、高温のクリンカでも扱える耐熱コンベヤで、従来のように水を張ったクリンカホッパなどの冷却手段を用いず、ボイラ内から落下してくるクリンカを耐熱性のある金属製のコンベヤで直接受け止め、空気で冷却しつつクリンカを搬送する。

乾式クリンカコンベヤ４はボイラ１の長径方向に敷設され、ベルト上に落下するクリンカを一方の端に搬送する。
乾式クリンカコンベヤ４は逆止弁付きの冷却空気取入口を備えており、ボイラ１内が常時負圧に保たれているため取入口より空気が乾式クリンカコンベヤ４内に吸引され、コンベヤ内部の高温のクリンカを冷却する。クリンカを冷却した後の空気はボイラ１に回収されるが、クリンカを冷却した際の熱およびコンベヤ内で未燃分が燃焼した際の熱も同時に回収されるため、従来の湿式クリンカ処理設備に比べて熱効率が向上する。
また、乾式クリンカコンベヤ４の他端には密封コンベヤ８が設けられていて、微粉炭を製造するミル５で発生するパイライトを収容するパイライトホッパ６からパイライトクラッシャ７を介して微粉として供給されるミルパイライトが供給される。

乾式クリンカコンベヤ４は通常は連続運転され、降り積もる高熱クリンカはゆっくりと一端側に搬送される。クリンカには数％の未燃分が含まれるが、クリンカがコンベヤ内を搬送される間にこれら未燃分は燃焼して、未燃分含有量が０．５％以下に低下するので、乾式クリンカコンベヤ４で搬出されるクリンカは上質なクリンカとして、たとえばセメント用原料として、あるいは舗装材として有効利用することができる。このような用途に活用できれば、埋立処分をする必要がなく、現今の埋立適地の不足に悩まされることがない。

さらに、コンベヤ上の高熱降下物やクリンカ中の未燃成分の燃焼熱により、乾式クリンカコンベヤ４の端部に供給されるミルパイライトに含有される可燃成分が燃焼する。この燃焼熱はクリンカ未燃分の燃焼熱と一緒になってボイラの燃焼空気の昇温に寄与し熱効率を向上させる。また、ミルパイライト中の可燃成分が燃え尽きれば、残余の成分はクリンカと混合してセメント用原料などに利用することができる。

上記までがミルパイライトを有効利用するのに必要な形態であるが、これをさらに、例えば１次クラッシャ９、クリンカ冷却コンベヤ１０、２次クラッシャ１１、真空輸送管１２を設けることにより、クリンカおよびミルパイライトをフライアッシュと混合して処理することができるようになり、有効利用範囲を広げることができる。
乾式クリンカコンベヤ４は、コンベヤ上で追加燃焼したクリンカと可燃成分を焼却したミルパイライトの混合物を搬送して、次のクリンカ冷却コンベヤ１０に送り込む。クリンカ冷却コンベヤ１０では、空気を送り込んでベルト上のクリンカ等を冷却する。

乾式クリンカコンベヤ４とクリンカ冷却コンベヤ１０の間には、１次クラッシャ９が設けられている。ボイラからはクリンカの大塊が落下する場合にはクリンカの内部まで十分冷却されないため、１次クラッシャ９で適当な大きさまで粉砕した後、クリンカ冷却コンベヤ１０で冷却する。
クリンカ冷却コンベヤ１０で冷却されたクリンカは、２次クラッシャ１１でさらに細かく粉砕した後、真空輸送管１２で搬送される。

本実施例のミルパイライト有効利用装置を利用して、ミルパイライトをクリンカと一緒に粉砕処理することにより、従来必要とされたミルパイライト用に独立した貯留、輸送、埋立、廃棄などに要する設備を省略することができる。また従来は廃棄物として処理せざるを得なかったミルパイライトをフライアッシュおよびクリンカと一緒にセメント用原料などとして有効利用することができるようになり、その結果として埋立地を新設する必要が無くなる。
さらにまた、ミルパイライトをクリンカと同等の品質にして混合して取り扱えるようにしたことにより、輸送系統が単純化し、貯蔵サイロなども共用できるようになる。

本発明のミルパイライト有効利用方法および装置を適用することにより、火力発電所などの石炭焚きボイラにおいて発生するミルパイライトを廃棄物として埋立処分する代わりに、フライアッシュやクリンカと一緒にしてセメント用原料などに有効利用することができるようになる。また、ミルパイライトを処理するための設備をフライアッシュおよびクリンカの処理設備とほぼ共用することにより、設備の単純化と設備費の低廉化を達成することができる。

本発明に係るミルパイライト有効利用装置の実施例を示すフロー図である。 従来のミルパイライト処理装置の例を示すフロー図である。

符号の説明

１ ボイラ
２ ドライホッパ
３ ボトムゲート
４ 乾式クリンカコンベヤ
５ ミル
６ パイライトホッパ
７ パイライトクラッシャ
８ 密封コンベヤ
９ １次クラッシャ
１０ クリンカ冷却コンベヤ
１１ ２次クラッシャ
１２ 真空輸送管

Claims (4)

1. ボイラ底部に密閉式の乾式クリンカコンベヤが取り付けられボイラから落下するクリンカを搬出するようにした石炭焚ボイラにおいて、ミルパイライトを前記乾式クリンカコンベヤの端部に供給して、コンベヤ上の高温降下物やクリンカ中の未燃焼分の燃焼熱により、該ミルパイライト中の可燃成分を該乾式クリンカコンベヤ上で燃焼させ、前記クリンカと一緒に回収して一緒に処理することを特徴とするミルパイライト有効利用方法。
2. 前記ミルパイライトは前記乾式クリンカコンベヤに供給する前に粒度を均質化することを特徴とする請求項１記載のミルパイライト有効利用方法。
3. ボイラ底部に密閉式の乾式クリンカコンベヤが取り付けられボイラから落下するクリンカを搬出するようにした石炭焚ボイラにおいて、パイライトホッパと前記乾式クリンカコンベヤの端部を繋ぐ密封コンベヤを備えて、該密封コンベヤが前記パイライトホッパから供給されるミルパイライトを前記乾式クリンカコンベヤに供給して、可燃成分を該乾式クリンカコンベヤ上でコンベヤ上の高温降下物やクリンカ中の未燃焼分の燃焼熱により燃焼させ、該乾式クリンカコンベヤ上のクリンカアッシュと一緒に回収して一緒に処理することを特徴とするミルパイライト有効利用装置。
4. 前記パイライトホッパと前記乾式クリンカコンベヤの間にパイライトクラッシャを設けて、前記ミルパイライトの粒度を均質化することを特徴とする請求項３記載のミルパイライト有効利用装置。

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