JP4524387B2 - フライアッシュ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、フライアッシュ中に含まれる炭素（未燃カーボン）を除去する機能を備えたフライアッシュ処理装置に関する。

火力発電所などに配備されている微粉炭燃焼ボイラーより排出される排ガスから回収されるフライアッシュ中に含まれている未燃カーボンを除去する技術については、従来、様々なものが開発されているが、本願に関連する技術として、ロータリーキルンを用いたフライアッシュ処理装置がある（特許文献１，２参照。）。

特許文献１に記載されたフライアッシュ処理装置は、傾斜させて設置した外熱式ロータリーキルンの上端開口よりフライアッシュを供給し、このフライアッシュをロータリーキルン内で５００℃〜１１００℃に加熱することによって、フライアッシュ中の未燃カーボンを燃焼除去するものである。

特許文献２に記載されたフライアッシュ処理装置は、撹拌板と塊状媒体とを内蔵した外熱式ロータリーキルン内にフライアッシュを供給し、このフライアッシュと塊状媒体とを混合するとともに、掻き上げながら、フライアッシュ中の未燃カーボンを燃焼除去するものである。

特開平０６−１３４４３５号公報（第２−４頁） 特開平０７−１９４４０号公報（第２−４頁）

特許文献１に記載されたフライアッシュ処理装置の場合、ロータリーキルン内の温度がほぼ均一になるため、キルン内に導入されたフライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの自燃開始温度６００℃に達する位置が定まらず、キルンの軸心方向の温度分布制御が困難であり、熱効率が悪化しやすく、軸心方向のサイズも大型化しがちである。

フライアッシュの自燃開始温度６００℃までは加熱が必要であるが、この温度を超えると未燃カーボンが燃焼して熱過剰となり、９５０℃を超えることも予測される。しかしながら、特許文献１記載のフライアッシュ処理装置には、冷却手段などの過熱防止手段が装備されていないため、一般のステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓなど）では高熱に耐えられない。このため、セラミックスなどの特殊な耐熱材料でロータリーキルンを構成する必要があり、実用性に欠ける。

また、特許文献２に記載されたフライアッシュ処理装置においても、外部加熱手段は設けられているものの、冷却手段は設けられていないため、ロータリーキルン内に導入されたフライアッシュ中の未燃カーボンが燃焼を開始すると温度が９５０℃を超えて上昇することが予測される。このため、前述した特許文献１記載のフライアッシュ処理装置と同様の問題が生じる可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンを比較的短時間で効率良く除去することができ、消費エネルギーが少なく、過熱のおそれもなく、実用性に優れ、装置の小型化も可能なフライアッシュ処理装置を提供することにある。

本発明のフライアッシュ処理装置は、始端部から終端部に向かって軸心が下り勾配をなすように配置されたロータリーキルンと、ロータリーキルンの始端部に設けられたフライアッシュ装入手段と、フライアッシュ装入手段の下方に配置された補助加熱手段と、ロータリーキルンの始端部からその軸心方向に沿って軸心より上方位置に挿入された空気吹込経路と、ロータリーキルンの始端部から終端部に向かって直列状に配置された外熱式加熱手段、外冷式空冷手段および外冷式水冷手段と、ロータリーキルンの終端部に設けられたフライアッシュ排出口と、ロータリーキルンの終端部からその軸心方向に沿って挿入された排気経路と、を備え、空気吹込経路として、外熱式加熱手段が配置された領域であって且つロータリーキルン内へ導入されたフライアッシュ中の未燃カーボンが自燃開始する領域のロータリーキルンの内周面に向かって開口した空気吹出孔を有する空気吹込管を設けたことを特徴とする。ここで、ロータリーキルンとは、一方の端部から原料を装入して、他方の端部から被処理物を連続的に取り出すことのできる、勾配をつけた円筒状回転炉をいう。

フライアッシュ装入手段からロータリーキルン内へ導入された未燃カーボン含有のフライアッシュは、空気吹込経路から空気を供給されながら補助加熱手段および外熱式加熱手段で加熱されるため、ロータリーキルン内を進行しながら加熱されていき、その温度が自燃温度６００℃に達した時点で未燃カーボンが燃焼を開始する。そして、燃焼開始後は、自らの発熱で未燃カーボンの燃焼を持続しながらロータリーキルン内を、外冷式空冷手段の配置された領域に向かって移動していく。

このような工程の加熱方式は、加熱ガスと被加熱物（フライアッシュ）が併行に流れるパラレルフローであって、ロータリーキルン内を進行する未燃カーボンを含むフライアッシュの温度は上昇していく一方、加熱ガスの温度は次第に下降していく。そして、最も加熱ガス温度の高いロータリーキルン始端部では、フライアッシュ温度が最も低いため、ロータリーキルン本体の温度は、加熱ガス温度とフライアッシュ温度との略平均値にあり、高温にならない。このため、ロータリーキルンは一般のステンレス鋼材（ＳＵＳ３１０Ｓなど）で構成することができ、十分な耐久性が得られる。

外冷式空冷手段が配置された領域に到達したフライアッシュは、ここで、未燃カーボンの燃焼による発熱と、外冷式空冷手段による冷却作用により、６００℃〜９００℃を保持しながらロータリーキルン内を、外冷式水冷手段の配置された領域に向かって移動していくこととなる。したがって、この工程において未燃カーボンの燃焼が進行し、その殆どが燃焼除去される。すなわち、この工程においては、外部から熱を供給することなく、冷却するだけで未燃カーボンの燃焼が進行する。なお、この工程において、冷却手段を設けることなく自然冷却に任せた場合、未燃カーボンの燃焼による発熱で９５０℃を超えてしまうので、外冷式空冷手段が必要である。

外冷式水冷手段が配置された領域へ到達したフライアッシュは、ロータリーキルン内を終端部に向かって移動しながら外冷式水冷手段で２００℃程度まで冷却され、ロータリーキルンの終端部に設けられたフライアッシュ排出口から排出される。排出されたフライアッシュ中に残留する未燃カーボンは０．１％〜０．５％程度となる。

一方、空気吹込経路からロータリーキルン内へ供給された空気および未燃カーボンの燃焼反応などによりロータリーキルン内で発生したガスなどは、ロータリーキルン内を終端部に向かって移動していき、終端部にある排気経路から排ガスとして排出される。排出された排ガスは、サイクロンによる粉粒回収工程、２次燃焼手段によるＣＯなどの未燃成分の燃焼工程、冷却手段による冷却工程およびバグフィルタなどによる粉塵除去工程を経て無害化された後、大気中へ放出される。

このように、ロータリーキルン内へ導入されたフライアッシュ中の未燃カーボンは、補助加熱手段および外熱式加熱手段による加熱領域において６００℃に達した時点で自燃を開始し、この後は、未燃カーボン燃焼熱と外冷式空冷手段との相互作用による高温保持領域を移動していくことによって、外部から加熱することなく燃焼反応が進行する。すなわち、熱の移動方向に沿ってフライアッシュを移動させながら未燃カーボンの燃焼を進行させるため、フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンを比較的短時間で効率良く除去することができる。

また、未燃カーボンの自燃により発生する熱は外冷式冷却手段で冷却されるため、過熱のおそれがなく、未燃カーボンが自燃を開始した後は外部から熱を供給する必要がないので、消費エネルギーも少なくてすむ。また、冷却手段を備えたことにより、９５０℃を超える高温領域まで過熱するおそれがないので、ステンレス鋼材などの一般的な材料でロータリーキルンを構成することが可能であり、実用性も優れている。さらに、外冷式水冷手段を配置したことにより、未燃カーボン除去後のフライアッシュを短時間で冷却することが可能となるため、ロータリーキルンの軸心方向の長さの小型化を図ることもできる。

さらに、前記空気吹込経路として、外熱式加熱手段が配置された領域であって且つロータリーキルン内へ導入されたフライアッシュ中の未燃カーボンが自燃開始する領域のロータリーキルンの内周面に向かって開口した空気吹出孔を有する空気吹込管を設けている。このような構成としたことにより、外熱式加熱手段が配置された領域に導入されたフライアッシュが自燃開始温度６００℃に達した位置に空気を供給することが可能となる。したがって、空気を加熱する必要がなくなり、補助加熱手段および外熱式加熱手段による加熱量の全てがフライアッシュの昇温に供されることとなるため、急速な昇温が可能となり、その後工程である未燃カーボンの燃焼領域を長くとることができ、未燃カーボンの燃焼を効率的に進行させることができる。

ここで、ロータリーキルン内周面にその軸心方向に突出したダムプレートを設け、このダムプレートにロータリーキルン内周面に接する貫通孔を設けることが望ましい。このような構成とすれば、ロータリーキルン内を終端部に向かって移動するフライアッシュの移動速度が抑制され、滞留時間を長くすることができるため、未燃カーボンの完全燃焼を図ることができ、ロータリーキルンの小型化も可能となる。また、ダムプレートの貫通孔はロータリーキルン内周面に接しているため、当該内周面に沿って移動していくフライアッシュがダムプレート部分に残留したり、蓄積したりすることもない。

なお、このような貫通孔付きのダムプレートを配置する位置は、外熱式加熱手段と外冷式空冷手段との境界部分におけるロータリーキルン内周面、外冷式空冷手段と外冷式水冷手段との境界部分におけるロータリーキルン内周面、ロータリーキルンの終端部などが好適である。このような位置にダムプレートを配置することにより、各手段が配置された領域における燃焼開始反応、燃焼反応、冷却が的確に完了するまでフライアッシュを滞留させることが可能となるため、未燃カーボンの完全燃焼を図ることができる。

一方、ロータリーキルン内周面に棚状の撹拌部材を設ければ、ロータリーキルンの回転によって撹拌部材がフライアッシュを掻き上げ、落下させるように撹拌するため、フライアッシュ中へ十分な酸素が供給されるようになる。したがって、フライアッシュ中への酸素拡散で律速される未燃カーボンの燃焼反応を急速に進行させることが可能となり、未燃カーボンの除去に極めて有効である。

なお、このような撹拌部材を設ける位置は、未燃カーボンが燃焼する領域である、外熱式加熱手段が配置された領域および外冷式空冷手段が配置された領域のロータリーキルン内周面が望ましく、これによって、フライアッシュ中の未燃カーボンの完全燃焼を図ることができる。なお、フライアッシュが６００℃に達するまでの予熱領域および外熱式水冷手段が配置された領域には、前記撹拌部材を配置する必要はない。

この場合、棚状の撹拌部材とロータリーキルン内周面との間に隙間を設けることが望ましい。これにより、撹拌部材で掻き上げられたフライアッシュが隙間を通過して落下可能となり、フライアッシュがロータリーキルン内周面に直に接触する機会（回数）が増加するため、当該内周面との間の伝導効率が高まり、加熱効率や冷却効率が向上する。また、フライアッシュが撹拌部材とロータリーキルン内周面との境界付近に残留したり、蓄積したりして、撹拌作用が低下するのを防止することもできる。

また、外熱式加熱手段、外冷式空冷手段において生じる熱で加熱された空気の少なくとも一部を空気吹込経路、外熱式加熱手段の少なくとも一方に供給する構成とすることもできる。このような構成にすれば、外気より高温状態にある空気を、空気吹込経路、外熱式加熱手段に供給することが可能となるので、加熱用エネルギーの消費量を低減することができる。

また、排気経路として、ロータリーキルンの終端部からその軸心方向に挿入され外冷式水冷手段が配置された領域の始端付近のロータリーキルン内に開口した排気管を設けることもできる。このような排気管を設けることにより、外冷式水冷手段による冷却作用が排ガスに及ぶのを回避することができ、排ガスは高温状態（望ましくは７００℃程度）を保ったまま排出することができるようになる。このため、排ガス中に残留するＣＯの燃焼効率が向上するほか、排ガスに同伴される微粉状フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの燃焼除去も図られる。

本発明により、以下の効果を奏する。

（１）始端部から終端部に向かって軸心が下り勾配をなすように配置されたロータリーキルンと、ロータリーキルンの始端部に設けられたフライアッシュ装入手段と、フライアッシュ装入手段の下方に配置された補助加熱手段と、ロータリーキルンの始端部からその軸心方向に沿って軸心より上方位置に挿入された空気吹込経路と、ロータリーキルンの始端部から終端部に向かって直列状に配置された外熱式加熱手段、外冷式空冷手段および外冷式水冷手段と、ロータリーキルンの終端部に設けられたフライアッシュ排出口と、ロータリーキルンの終端部からその軸心方向に沿って挿入された排気経路と、を備えたことにより、フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンを比較的短時間で効率良く除去することができ、消費エネルギーが少なく、過熱のおそれもなく、実用性に優れ、装置の小型化も可能となる。

（２）前記空気吹込経路として、外熱式加熱手段が配置された領域であって且つロータリーキルン内へ導入されたフライアッシュ中の未燃カーボンが自燃開始する領域のロータリーキルンの内周面に向かって開口した空気吹出孔を有する空気吹込管を設けたことにより、フライアッシュが自燃開始温度６００℃に達した位置に空気を供給できるため、空気を加熱する必要がなく、急速な昇温が可能であり、未燃カーボンの燃焼を効率的に進行させることができる。

（３）ロータリーキルン内周面にその軸心方向に突出したダムプレートを設け、このダムプレートにロータリーキルン内周面に接する貫通孔を設ければ、フライアッシュの残留や蓄積を回避しつつ、未燃カーボンの完全燃焼を図ることができ、ロータリーキルンの小型化も可能となる。

（４）ロータリーキルン内周面に棚状の撹拌部材を設ければ、ロータリーキルンの回転によって撹拌部材がフライアッシュを掻き上げ、落下させるように撹拌するため、フライアッシュ中へ十分な酸素が供給され、未燃カーボンの燃焼反応を急速に進行させることが可能となり、未燃カーボンの除去に極めて有効である。

（５）棚状の撹拌部材とロータリーキルン内周面との間に隙間を設ければ、掻き上げられたフライアッシュが隙間を通過して落下可能となり、フライアッシュがロータリーキルン内周面に直に接触する機会（回数）が増加するため、当該内周面との間の伝導効率が高まり、加熱効率や冷却効率が向上するほか、フライアッシュが撹拌部材とロータリーキルン内周面との境界付近に残留したり、蓄積したりして、撹拌作用が低下するのを防止することができる。

（６）外熱式加熱手段、外冷式空冷手段において生じる熱で加熱された空気の少なくとも一部を空気吹込経路、外熱式加熱手段の少なくとも一方に供給すれば、外気より高温の空気を、空気吹込経路、外熱式加熱手段に供給することができるので、加熱用エネルギーの消費量を低減することができる。

（７）前記排気経路として、ロータリーキルンの終端部からその軸心方向に挿入され外冷式水冷手段が配置された領域の始端付近のロータリーキルン内に開口した排気管を設けることにより、外冷式水冷手段から排ガスへの冷却作用が回避され、排ガスは高温状態のまま排出可能となるため、排ガス中に残留するＣＯの燃焼効率が向上するほか、排ガスに同伴される微粉状フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの燃焼除去も図られる。

以下、本発明の実施の形態であるフライアッシュ処理装置について図面に基づき説明する。図１は本発明の実施の形態であるフライアッシュ処理装置を示す概略構成図、図２は図１に示すフライアッシュ処理装置から排出される排ガスを処理する排気処理装置を示す概略構成図、図３は図１おけるＡ−Ａ線断面図、図４は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。また、図５は図１に示すフライアッシュ処理装置を構成するダムプレートを示す部分断面図、図６は図１に示すフライアッシュ処理装置を構成する撹拌部材を示す部分断面図、図７は図６の一部拡大図である。

図１に示すように、本実施形態のフライアッシュ処理装置１は、始端部２ａから終端部２ｂに向かって軸心２ｃが下り勾配をなすように配置された円筒状回転炉であるロータリーキルン２を備えている。このロータリーキルン２の始端部２ａには、図３に示すように、未燃カーボンを含むフライアッシュＦＡ１の装入手段であるスクリューコンベア３と、補助加熱手段である助燃バーナ４と、ロータリーキルン２内への空気吹込経路である空気吹込管５が配置されている。

空気吹込管５は、ロータリーキルン２の始端部２ａからその軸心２ｃ方向に沿って、軸心２ｃより上方位置に挿入され、その先端寄りの部分には、ロータリーキルン２の内周面に向かって開口した空気吹出孔５ａが設けられ、空気吹込管５の先端は隔壁５ｂで閉塞されている。また、空気吹込管５に空気を送り込むための送風機１６が、空気吹込管５の基端側に配置されている。

また、ロータリーキルン２の始端部２ａから終端部２ｂに向かって、外熱式加熱手段である外殻炉６ａおよびバーナ６ｂと、外冷式空冷手段である外殻炉７ａおよび送風機７ｂと、外冷式水冷手段である冷却水ノズル８ａおよび水受け８ｂとが直列状に配置されている。そして、ロータリーキルン２の終端部２ｂには、処理完了後のフライアッシュＦＡ２を排出するためのフライアッシュ排出口９および排気経路である排気管１０が配置されている。

未燃カーボンを含有するフライアッシュＦＡ１をスクリューコンベア３のホッパ３ａに投入すると、フライアッシュＦＡ１はスクリューコンベア３によってロータリーキルン２内へ導入され、外殻炉６ａが配置された領域のロータリーキルン２内において、空気吹込管５から空気を供給されながら助燃バーナ４およびバーナ６ｂで加熱される。この場合、図４に示すように、バーナ６ｂから発生する高温気体流がロータリーキルン２の外周面と外殻炉６ａとの間を旋回しながら加熱するので、ロータリーキルン２内のフライアッシュＦＡ１を効率良く、均一加熱することができる。

このような加熱工程によりフライアッシュＦＡ１の温度が自燃開始温度である６００℃に達すると、その時点でフライアッシュＦＡ１中の未燃カーボンが燃焼を開始し、この後は自らの燃焼発熱によって未燃カーボンの燃焼を持続、拡大しながらロータリーキルン２内を、外殻炉７ａおよび送風機７ｂの配置された領域に向かって移動していく。本実施形態のフライアッシュ処理装置１では、空気吹込管５の空気吹出孔５ａは、ロータリーキルン２内に導入されたフライアッシュＦＡ１の温度が６００℃に達した時点で空気を吹き込むことができる位置に設けられている。

外殻炉７ａおよび送風機７ｂが配置された領域に到達したフライアッシュＦＡ１は、この領域のロータリーキルン２内において、未燃カーボンの燃焼による発熱と、送風機７ｂから供給される空気流による冷却作用によって制御され、６００℃〜９００℃程度（望ましくは７００℃〜８００℃程度）の高温状態を保持しながらロータリーキルン２内を終端部２ｂに向かって移動していく。この工程において未燃カーボンの燃焼がさらに進行し、その殆どが燃焼除去され、処理完了後のフライアッシュＦＡ２となる。また、この工程におけるロータリーキルン２は送風機７ｂから供給される空気流によって冷却されているため、過熱のおそれもない。

冷却水ノズル８ａおよび水受け８ｂが配置された領域においては、冷却水ノズル８ａからロータリーキルン２の外周面に冷却水を吹き付けることによってロータリーキルン２が冷却されている。したがって、この領域へ到達したフライアッシュＦＡ２は、ロータリーキルン２内を終端部に向かって移動しながら、２００℃程度まで冷却された後、ロータリーキルン２の終端部２ｂに設けられたフライアッシュ排出口９から排出され、ホッパ１１を経由して回収される。

なお、冷却水ノズル８ａからロータリーキルン２の外周面に吹き付けられた冷却水は前記外周面に沿って流下しながらロータリーキルン２を冷却した後、水受け８ｂに落下して回収され、クーリングタワー１２で所定温度まで冷却された後、再び冷却水ノズル８ａに送給され、冷却水として再利用される。

一方、空気吹込管５からロータリーキルン２内へ供給された空気および未燃カーボンの燃焼反応などによりロータリーキルン２内で発生したガスなどは、ロータリーキルン２内を始端部２ａから終端部２ｂに向かって移動していき、終端部２ｂ寄りの部分に配置された排気管１０から排ガスとして排出される。

排気管１０から排出された排ガスは、図１に示すサイクロン１３による粉粒回収工程を経た後、図２に示すように、２次燃焼手段である触媒燃焼層１４ａを内蔵した２次燃焼塔１４を通過することによってＣＯなどの未燃成分が燃焼されるとともに排ガスに同伴された微粉フライアッシュに含まれる未燃カーボンも燃焼除去される。二次燃焼塔１４を通過した排ガスは、冷却手段であるガス冷却塔１５を通過して所定温度まで冷却され、さらに、バグフィルタ２２による粉塵除去工程を経て無害化された後、大気中へ放出される。

このように、ロータリーキルン２内へ導入されたフライアッシュ中の未燃カーボンは、助燃バーナ４およびバーナ６ｂによる加熱領域において急速に６００℃まで加熱され、６００℃に達した時点で吹き込まれた空気によって燃焼を開始した後、未燃カーボンの燃焼熱と送風機７ｂによる冷却との相互作用で制御された高温保持領域を移動していくことによってさらに燃焼反応が進行する。

すなわち、熱の移動方向に沿ってフライアッシュＦＡ１を移動させながら未燃カーボンの燃焼を進行させるため、フライアッシュＦＡ１中に含まれる未燃カーボンを比較的短時間で効率良く除去することができる。また、前記高温保持領域において未燃カーボンが燃焼除去された後のフライアッシュＦＡ２は、冷却水ノズル８ａが配置された冷却領域を通過することによって急冷された後、フライアッシュ排出口９から排出される。

本実施形態においては、図１に示すように、外殻炉６ａ，７ａの境界部分および外殻炉７ａと冷却水ノズル８ａとの境界部分におけるロータリーキルン２内周面にその軸心２ｃ方向に突出したダムプレート１７を設けている。図５に示すように、ダムプレート１７はドーナツ形状であり、このダムプレート１７には、ロータリーキルン２の内周面２ｄに接する複数の貫通孔１７ａ（ラットホール）が周方向に沿って等間隔に設けられている。

このような貫通孔１７ａ付きのダムプレート１７をロータリーキルン２の内周面２ｄに設けることにより、ロータリーキルン２内を終端部に向かって移動するフライアッシュＦＡ１の移動速度が抑制され、滞留時間を長くすることができるため、未燃カーボンの完全燃焼を図ることができ、ロータリーキルン２の軸心方向の小型化も可能となる。また、ダムプレート１７の貫通孔１７ａはロータリーキルン２の内周面２ｄに接しているため、内周面２ｄに沿って移動していくフライアッシュＦＡ１がダムプレート１７部分に残留したり、蓄積したりすることもない。

これらのダムプレート１７は、外殻炉６ａ，７ａの境界部分および外殻炉７ａと冷却水ノズル８ａとの境界部分におけるロータリーキルン２の内周面２ｄに配置しているため、外殻炉６ａが配置された領域における燃焼開始反応、外殻炉７ａが配置された領域における燃焼反応が完了するまでフライアッシュＦＡ１を滞留させることが可能である。このため、軸心方向の長さが比較的短いロータリーキルン２であっても、未燃カーボンの完全燃焼を図ることができる。

さらに、図６に示すように、外殻炉７ａが配置された領域におけるロータリーキルン２の内周面２ｄには、棚状をした複数の撹拌部材１８が周方向に沿って等間隔に配置されている。図７に示すように、これらの撹拌部材１８はベンチの着座面に似た形状であり、丸棒材（または管状材）をフ字形状に折曲して形成された固定部材１９によってロータリーキルン２の内周面２ｄに取り付けられている。

ロータリーキルン２の回転によりこれらの撹拌部材１８も回転し、フライアッシュＦＡ１を掻き上げて、落下させるようにしてフライアッシュＦＡ１を撹拌するので、フライアッシュＦＡ１中へ十分な酸素が供給される。したがって、フライアッシュＦＡ１中への酸素拡散で律速される未燃カーボンの燃焼反応を急速に進行させることが可能となり、フライアッシュＦＡ１中の未燃カーボンの完全燃焼を図ることができる。

また、図７に示すように、それぞれの撹拌部材１８とロータリーキルン２の内周面２ｄとの間には、フライアッシュＦＡ１が通過可能な隙間２０を設けているため、撹拌部材８で掻き上げられたフライアッシュＦＡ１は隙間２０を通過して落下可能である。したがって、フライアッシュＦＡ１がロータリーキルン２の内周面２ｄに直に接触する機会（回数）が増加することとなって、内周面２ｄとの間の伝導効率が高まるため、加熱効率や冷却効率が向上する。また、隙間２０を設けたことにより、ロータリーキルン２の内周面２ｄに沿って移動していくフライアッシュＦＡ１が、内周面２ｄと撹拌部材１８との境界付近に残留したり、蓄積したりするのを防止することもできる。

さらに、本実施形態では、外殻炉６ａから発生する高温気体に外気を混入させて熱交換機２１へ送給し、大気中から熱交換機２１に導入された空気との間で熱交換することで昇温した高温空気ＨＡ１をバーナ６ｂに供給している。また、外殻炉７ａ内において昇温した高温空気ＨＡ２の一部を送風機１６から空気吹込管５を経由してロータリーキルン２内へ供給している。このような構成とすることにより、外気より高温状態にある空気を、空気吹込管５、バーナ６ｂに供給することができるため、加熱用エネルギーの消費量を低減することができる。

前述したように、フライアッシュ処理装置１では、ロータリーキルン２内への空気吹込経路として、ロータリーキルン２の始端部２ａからその軸心２ｃ方向に挿入され、外熱式加熱手段であるバーナ６ｂおよび外殻炉６ａが配置された領域のロータリーキルン２内に空気吹出孔５ａを有する空気吹込管５を設けている。

したがって、バーナ６ｂなどが配置された領域に導入されたフライアッシュＦＡ１が自燃開始温度６００℃に達した時点で空気吹出孔５ａから空気を供給することができる。このため、助燃バーナ４およびバーナ６ｂによる加熱量の全てがフライアッシュＦＡ１の昇温に供される結果、急速な昇温が可能であり、その後の工程である未燃カーボンの燃焼領域を長くとることができ、未燃カーボンの燃焼を効率的に進行させることができる。また、未燃カーボンの燃焼開始後は、外部から加熱する必要がないので、消費エネルギーは少なくてすむ。

このような工程の加熱方式は、加熱ガスとフライアッシュＦＡ１が併行に流れるパラレルフローであって、ロータリーキルン２内を進行する未燃カーボンを含むフライアッシュＦＡ１の温度は上昇していく一方、加熱ガスの温度は次第に下降していく。そして、最も加熱ガス温度の高いロータリーキルン２の始端部２ａでは、フライアッシュＦＡ１の温度が最も低いため、ロータリーキルン２本体の温度は、加熱ガス温度とフライアッシュＦＡ１の温度との略平均値（６００℃〜９００℃程度）にあって、高温にならない。このため、ロータリーキルン２の構成材料として一般のステンレス鋼材（ＳＵＳ３１０Ｓなど）を使用することが可能であり、実用性に優れている。

一方、フライアッシュ処理装置１では、排気経路として、ロータリーキルン２の終端部２ｂからその軸心２ｃ方向に沿って挿入され、却水ノズル８ａなどが配置された領域の始端付近のロータリーキルン２内に開口した排気管１０を設けている。したがって、冷却水ノズル８ａから吹き付けられる冷却水による冷却作用が排ガスへ及ぶことが回避され、排ガスは排気管１０を通過して高温状態のまま排出可能である。このため、排ガス中に残留するＣＯの燃焼効率が向上するほか、排ガスに同伴される微粉状フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの燃焼除去も図られる。

本発明に係るフライアッシュ処理装置は、火力発電所などに配備されている微粉炭燃焼ボイラーから排出される排ガスから回収されるフライアッシュ中に含まれる未燃カーボンを除去することを必要とする産業分野において広く利用することができる。

本発明の実施の形態であるフライアッシュ処理装置を示す概略構成図である。 図１に示すフライアッシュ処理装置から排出される排ガスを処理する排気処理装置を示す概略構成図である。 図１おけるＡ−Ａ線断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示すフライアッシュ処理装置を構成するダムプレートを示す部分断面図である。 図１に示すフライアッシュ処理装置を構成する撹拌部材を示す部分断面図である。 図６の一部拡大図である。

符号の説明

１ フライアッシュ処理装置
２ ロータリーキルン
２ａ 始端部
２ｂ 終端部
２ｃ 軸心
２ｄ 内周面
３ スクリューコンベア
３ａ，１１ ホッパ
４ 助燃バーナ
５ 空気吹込管
５ａ 空気吹出孔
５ｂ 隔壁
６ａ，７ａ 外殻炉
６ｂ バーナ
７ｂ，１６ 送風機
８ａ 冷却水ノズル
８ｂ 水受け
９ フライアッシュ排出口
１０ 排気管
１２ クーリングタワー
１３ サイクロン
１４ ２次燃焼塔
１４ａ 触媒燃焼層
１５ ガス冷却塔
１７ ダムプレート
１７ａ 貫通孔
１８ 撹拌部材
１９ 固定部材
２０ 隙間
２１ 熱交換機
２２ バグフィルタ
ＦＡ１ 未燃カーボンを含有するフライアッシュ
ＦＡ２ 処理完了後のフライアッシュ
ＨＡ１，ＨＡ２ 高温空気

Claims (6)

1. 始端部から終端部に向かって軸心が下り勾配をなすように配置されたロータリーキルンと、
   前記ロータリーキルンの始端部に設けられたフライアッシュ装入手段と、前記フライアッシュ装入手段の下方に配置された補助加熱手段と、前記ロータリーキルンの始端部からその軸心方向に沿って前記軸心より上方位置に挿入された空気吹込経路と、
   前記ロータリーキルンの始端部から終端部に向かって直列状に配置された外熱式加熱手段、外冷式空冷手段および外冷式水冷手段と、
   前記ロータリーキルンの終端部に設けられたフライアッシュ排出口と、前記ロータリーキルンの終端部からその軸心方向に沿って挿入された排気経路と、
   を備え、
   前記空気吹込経路として、前記外熱式加熱手段が配置された領域であって且つ前記ロータリーキルン内へ導入されたフライアッシュ中の未燃カーボンが自燃開始する領域の前記ロータリーキルンの内周面に向かって開口した空気吹出孔を有する空気吹込管を設けたことを特徴とするフライアッシュ処理装置。
2. 前記ロータリーキルン内周面にその軸心方向に突出したダムプレートを設け、前記ダムプレートに前記ロータリーキルン内周面に接する貫通孔を設けた請求項１記載のフライアッシュ処理装置。
3. 前記ロータリーキルン内周面に棚状の撹拌部材を設けた請求項１または２記載のフライアッシュ処理装置。
4. 前記撹拌部材と前記ロータリーキルン内周面との間に隙間を設けた請求項１〜３のいずれかに記載のフライアッシュ処理装置。
5. 前記外熱式加熱手段、前記外冷式空冷手段において生じた熱で加熱された空気の少なくとも一部を前記空気吹込経路、前記外熱式加熱手段の少なくとも一方に供給する請求項１〜４のいずれかに記載のフライアッシュ処理装置。
6. 前記排気経路として、前記ロータリーキルンの終端部からその軸心方向に挿入され前記外冷式水冷手段が配置された領域の始端部のロータリーキルン内に開口した排気管を設けた請求項１〜５のいずれかに記載のフライアッシュ処理装置。

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