JP4671976B2 - Hazardous trace element elution inhibitor addition amount calculation method and harmful trace element elution suppression method using the same - Google Patents

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Description

本発明は、石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭の燃焼残渣からの有害微量元素の溶出を抑制するために用いる、有害微量元素溶出抑制剤の添加量を算出するための有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法、及びこれを用いた有害微量元素溶出抑制方法に関する。   The present invention relates to a harmful trace element elution inhibitor for calculating the amount of harmful trace element elution inhibitor used to suppress the elution of harmful trace elements from combustion residues of coal as a fuel in a coal-fired power generation system. The present invention relates to an addition amount calculation method and a harmful trace element elution suppression method using the same.

石炭火力発電システムにおいて石炭を燃焼させる方法としては種々の方式があるが、なかでも、石炭を微粉砕した粒子を炉内に吹き込んで燃焼させる、いわゆる微粉炭燃焼方式が主に採用されている。そして、燃焼後の残渣となる石炭灰は、資源の有効利用の観点から、コンクリートや土壌改良材等の土木建築材料として一部が使用されているが、余剰分については埋め立て処分されている。   There are various methods for burning coal in a coal-fired power generation system. Among them, a so-called pulverized coal combustion method in which finely pulverized coal is blown into a furnace and burned is mainly employed. A part of the coal ash, which is a residue after combustion, is used as civil engineering and building materials such as concrete and soil improvement materials from the viewpoint of effective use of resources, but the surplus is disposed of in landfills.

ところで、燃料となる石炭は炭素以外にも、ホウ素、フッ素、セレン、ヒ素、六価クロム等の有害な元素を微量ながら含んでいる。このため、環境への配慮から、石炭灰からの有害微量元素の溶出について、その許容濃度が法律で規定されている。しかしながら、日本に輸出される石炭種は、年間100炭種以上あり、それらの全てが、上記の規制値を満足するわけではない。このため、石炭灰に含まれている有害微量元素の溶出濃度を規制値以下に低減するための技術が検討されている。   By the way, coal used as fuel contains a trace amount of harmful elements such as boron, fluorine, selenium, arsenic and hexavalent chromium in addition to carbon. For this reason, in consideration of the environment, the allowable concentration of harmful trace elements from coal ash is regulated by law. However, there are over 100 coal types exported to Japan per year, and not all of them satisfy the above-mentioned regulatory values. For this reason, the technique for reducing the elution density | concentration of the harmful trace element contained in coal ash to below a regulation value is examined.

例えば、石炭灰にキレート剤等の微量元素溶出防止剤を添加する方法や、石炭灰をセメント等により固化処理する方法が行われている(特許文献1から3参照)。   For example, a method of adding a trace element elution inhibitor such as a chelating agent to coal ash, or a method of solidifying coal ash with cement or the like is performed (see Patent Documents 1 to 3).

更に、特許文献4には、石炭を燃焼炉(A)で燃焼し、その排ガスを電気集塵器で処理し、得られた集塵灰を燃焼炉(B)で、石炭を主燃料とし、カルシウム源を加えて再度燃焼した焼却灰の、平成15年環境庁告示第18号に基づく溶出試験方法によるホウ素量を1.0mg/l以下にする燃焼灰の処理方法が開示されている。この処理方法によれば、石炭灰を、カルシウム源を添加できる燃焼炉で再度燃焼することによって、焼却灰に含まれるホウ素の溶出を抑制することができるので、土壌改良剤として、環境への影響もなく利用できるとされている。
特開2003−164886号公報 特開2003−200132号公報 特開2002−194328号公報 特開2005−134098号公報
Furthermore, in Patent Document 4, coal is burned in a combustion furnace (A), the exhaust gas is treated with an electric dust collector, and the resulting dust collection ash is used as a main fuel in the combustion furnace (B), Disclosed is a method for treating combustion ash by which the incinerated ash that has been burned again with the addition of a calcium source has a boron content of 1.0 mg / l or less by a dissolution test method based on Notification No. 18 of the 2003 Environment Agency. According to this treatment method, since coal ash is burned again in a combustion furnace to which a calcium source can be added, elution of boron contained in the incinerated ash can be suppressed. It is said that it can be used soon.
JP 2003-164886 A JP 2003-200132 A JP 2002-194328 A JP 2005-134098 A

しかしながら、特許文献1から特許文献3に記載の従来技術は、燃焼残渣である石炭灰に添加剤を加えることで有害微量元素の溶出濃度を低減するものである。この場合、石炭灰に添加剤を加えて混合するための設備として、サイロ、水タンク、混合装置等が大規模に必要となり、処理コストが高騰し、設備スペースも新たに必要となるという問題がある。   However, the conventional techniques described in Patent Document 1 to Patent Document 3 reduce the elution concentration of harmful trace elements by adding an additive to coal ash that is a combustion residue. In this case, silos, water tanks, mixing equipment, etc. are required on a large scale as equipment for adding and mixing additives to coal ash, resulting in high processing costs and new equipment space. is there.

また、特許文献1から特許文献3に記載の従来技術では重金属の溶出防止は検討されているものの、ホウ素やフッ素等の軽元素の溶出防止についての検討が不充分であった。   Further, in the conventional techniques described in Patent Document 1 to Patent Document 3, although prevention of elution of heavy metals has been studied, studies on prevention of elution of light elements such as boron and fluorine have been insufficient.

特許文献4に記載の処理方法については、燃焼炉で得られた集塵灰を石灰石等とともに再度、燃焼させるものであって、集塵灰の処理コストが高くなる可能性が高い。更に、石灰石を添加する手段については、明らかにされておらず、追加の設備等を要する可能性がある。また、特許文献4に記載の処理方法においては、石炭灰処理時の燃焼温度は700℃から900℃と低く、高温の炉においては好適に実施することができない。加えて、この処理方法は、微粉炭燃焼炉等においても、好適に実施することができない。また、溶出防止の対象となる元素がホウ素に限られており、微量金属一般の溶出防止方法として用いることができるものではない。   About the processing method of patent document 4, the dust collection ash obtained with the combustion furnace is burned again with limestone etc., and possibility of the processing cost of dust collection ash becoming high is high. Furthermore, the means for adding limestone has not been clarified and may require additional equipment. Moreover, in the processing method of patent document 4, the combustion temperature at the time of a coal ash process is as low as 700 to 900 degreeC, and cannot implement it suitably in a high temperature furnace. In addition, this treatment method cannot be suitably implemented even in a pulverized coal combustion furnace or the like. Moreover, the element used as the object of elution prevention is restricted to boron, and cannot be used as a general elution prevention method for trace metals.

ところで、カルシウム分を多く含有する石炭を燃焼炉内で燃焼させる場合、石炭灰の融点が低下して、スラッギング、及びファウリング等の問題を引き起こすことが知られていた。このため、特許文献4のように、石炭及び石炭灰と、カルシウム源とを共存させて燃焼させる場合には、生成する石炭灰の融点が低下しすぎないよう、注意を払う必要があった。特許文献4に記載の発明においては、カルシウム源の添加に際して、そのような配慮がなされておらず、燃焼炉を傷害する危険性があった。   Incidentally, when coal containing a large amount of calcium is burned in a combustion furnace, it has been known that the melting point of coal ash is lowered, causing problems such as slagging and fouling. For this reason, when the coal and coal ash and the calcium source are made to coexist and burn as in Patent Document 4, it is necessary to pay attention so that the melting point of the generated coal ash does not decrease too much. In the invention described in Patent Document 4, such consideration is not made when adding a calcium source, and there is a risk of damaging the combustion furnace.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、多額の初期投資が不要で、大規模な追加設備を必要としない、石炭火力発電システムにおける石炭の燃焼残渣からの有害微量元素の溶出を抑制する有害微量元素溶出抑制方法であって、燃焼炉を傷害する危険性の少ない有害微量元素溶出抑制方法、及び当該方法において、有害微量元素溶出抑制剤の添加量を定める際に用いる、有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and does not require a large initial investment, and does not require large-scale additional equipment. Elution of harmful trace elements from coal combustion residues in a coal-fired power generation system Is a harmful trace element elution control method that reduces the risk of damaging the combustion furnace, and is used in determining the amount of harmful trace element elution inhibitor added in this method. It is an object to provide a method for calculating the addition amount of a trace element elution inhibitor.

(1) 石炭を燃焼させる燃焼炉を備える石炭火力発電システムにおいて、石炭に有害微量元素溶出防止のために添加する有害微量元素溶出抑制剤の添加量を算出する有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法であって、前記有害微量元素溶出抑制剤は、石灰石、生石灰、及び消石灰からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むものであり、前記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法は、前記石炭に前記有害微量元素溶出抑制剤を所定量添加して前記燃焼炉で燃焼させたときに、石炭灰に残存する酸化カルシウムの含有量を計測し、カルシウム元素量に換算する酸化カルシウム量計測工程と、前記酸化カルシウム量計測工程で計測した酸化カルシウムの含有量をカルシウム元素量に換算し、前記有害微量元素溶出抑制剤のカルシウム元素換算での添加量からカルシウム元素量に換算した酸化カルシウムの含有量を差し引いて、前記燃焼炉において前記石炭灰の溶融に寄与するカルシウム元素の量を算出する石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程と、前記石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程で算出した前記石炭灰の溶融に寄与するカルシウム量が前記燃焼炉で前記石炭灰を溶融させない範囲で、前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定する有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程と、を含む、有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。 (1) In coal-fired power system comprising a combustion furnace for burning coal, harmful trace elements eluted inhibitor amount for calculating the amount of harmful trace elements elution suppressing agent to be added due to adverse trace elements elution preventing the coal In the calculation method, the harmful trace element elution inhibitor includes at least one selected from the group consisting of limestone, quicklime, and slaked lime, and the harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method includes the coal the harmful trace elements elution inhibitor when burned in the combustion furnace by adding a predetermined amount, measuring the content of calcium oxide remaining in the coal ash, calcium element content of calcium oxide amount measuring step of converting the to And, the calcium oxide content measured in the calcium oxide content measurement step is converted into the calcium element content, and the calcium element conversion of the harmful trace element elution inhibitor Subtracting the content of calcium oxide converted to the amount of calcium element from the amount added in step, and calculating the amount of calcium element contributing to the melting of the coal ash in the combustion furnace, Determine the upper limit of the amount of harmful trace element elution inhibitor to be added, as long as the amount of calcium that contributes to melting of the coal ash calculated in the coal ash melting contribution calcium amount calculation step does not melt the coal ash in the combustion furnace. A harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step, comprising: a harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step.

石炭に石灰石、生石灰、及び消石灰からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む有害微量元素溶出抑制剤を添加して、燃焼炉で燃焼させた場合、石灰石、消石灰は熱分解して酸化カルシウムを生成する。これらの酸化カルシウム及び生石灰に含まれる酸化カルシウムは、一部は石炭灰中のシリカ、アルミナ等と反応して、低融点化合物を形成する。一方、低融点化合物を形成しないカルシウム成分は、酸化カルシウムとして、そのまま石炭灰中に移行する。   When a harmful trace element elution inhibitor containing at least one selected from the group consisting of limestone, quicklime, and slaked lime is added to coal and burned in a combustion furnace, the limestone and slaked lime are pyrolyzed to produce calcium oxide. . A part of these calcium oxide and calcium oxide contained in quicklime reacts with silica, alumina, etc. in coal ash to form a low melting point compound. On the other hand, the calcium component that does not form the low-melting-point compound is transferred as it is to the coal ash as calcium oxide.

ここで、石炭に有害微量元素溶出抑制剤を添加した際に、石炭灰の融点が低下するのは、低融点化合物の形成に依存するものであり、石炭灰中に残存する酸化カルシウムは石炭灰の融点の低下に寄与しない。   Here, when a harmful trace element elution inhibitor is added to coal, the melting point of coal ash decreases depending on the formation of low melting point compounds, and the calcium oxide remaining in the coal ash is coal ash. Does not contribute to the lowering of the melting point.

(1)に記載の発明によれば、酸化カルシウム量計測工程において、石炭に所定量の有害微量元素溶出抑制剤を添加して燃焼させたときに、石炭灰中に含まれる酸化カルシウムの含有量をあらかじめ計測し、石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程において、有害微量元素溶出抑制剤の添加量からこの酸化カルシウム量を差し引いて、有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程において、有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定するため、石炭灰の融点の低下に寄与する要素のみを抽出して有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定することができる。このため、石炭に添加しうる有害微量元素溶出抑制剤の正確な値を算出することができ、燃焼炉に悪影響を与えずに、有害微量元素の溶出を最大限抑制できる有害微量元素溶出抑制剤の添加量を容易に決定することができる。   According to the invention described in (1), the content of calcium oxide contained in coal ash when a predetermined amount of harmful trace element elution inhibitor is added to coal and burned in the calcium oxide amount measuring step. In the process of calculating the calcium content that contributes to coal ash fusion, subtract this amount of calcium oxide from the added amount of the toxic trace element elution inhibitor, and suppress the toxic trace element elution in the process of determining the added amount of toxic trace element elution inhibitor In order to determine the upper limit value of the additive amount of the agent, it is possible to extract only elements that contribute to the decrease in the melting point of coal ash and determine the upper limit value of the additive amount of the harmful trace element elution inhibitor. Therefore, it is possible to calculate the exact value of harmful trace element elution inhibitor that can be added to coal, and to prevent harmful trace element elution to the maximum extent without adversely affecting the combustion furnace. Can be easily determined.

(2) 前記有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程において、前記燃焼炉で燃焼させる前記石炭の炭種毎に、前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定する、(1)に記載の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。   (2) In the harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step, an upper limit value of the additive amount of the harmful trace element elution inhibitor is determined for each coal type of the coal to be burned in the combustion furnace. (1) 4. The method for calculating the amount of harmful trace element elution inhibitor added according to 1.

一般に石炭中に含まれるカルシウム分の含有量は、石炭の炭種毎に異なっており、このカルシウム分もまた、石炭灰の融点の低下に寄与している。(2)に記載の発明によれば、石炭の炭種毎に有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定するので、より正確な添加量を算出することができる。   In general, the content of calcium contained in coal differs depending on the coal type of coal, and this calcium content also contributes to the lowering of the melting point of coal ash. According to the invention described in (2), since the upper limit value of the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor is determined for each coal type, more accurate addition amount can be calculated.

(3) 前記燃焼炉が微粉炭燃焼炉であり、前記有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程において、前記石炭灰の融点が1200℃以上となるように前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定する、(1)又は(2)に記載の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。   (3) The combustion furnace is a pulverized coal combustion furnace, and in the harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step, the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor so that the melting point of the coal ash is 1200 ° C. or higher. The method for calculating the additive amount of the harmful trace element elution inhibitor according to (1) or (2), wherein an upper limit value is determined.

一般に微粉炭燃焼炉においては、微粉炭燃焼部の温度は1300℃から1500℃に及ぶ。(3)に記載の発明によれば、石炭灰の融点が1200℃以上となるように有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定するので、微粉炭燃焼炉においても石炭灰がスラッギングやファウリングを起こす程度にまで、過剰に溶融することがなく、燃焼炉を傷害することがない。   Generally, in the pulverized coal combustion furnace, the temperature of the pulverized coal combustion section ranges from 1300 ° C to 1500 ° C. According to the invention described in (3), since the upper limit value of the amount of harmful trace element elution inhibitor is determined so that the melting point of coal ash is 1200 ° C. or higher, coal ash is slugged even in a pulverized coal combustion furnace. To the extent that fouling occurs, it does not melt excessively and does not damage the combustion furnace.

(4) 前記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法は、更に、酸化カルシウム量計測工程で計測した酸化カルシウムの含有量をもとに、石炭灰10質量部を水100質量部に溶解させた際のpHを算出するpH算出工程を含み、前記有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程において、前記pH算出工程において算出したpHが12以上となる範囲で、前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の下限値を更に決定する、(1)から(3)のいずれかに記載の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。   (4) The harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method further dissolves 10 parts by mass of coal ash in 100 parts by mass of water based on the content of calcium oxide measured in the calcium oxide amount measurement step. Including a pH calculation step for calculating the pH at the time of addition, and the addition of the harmful trace element elution inhibitor in the range in which the pH calculated in the pH calculation step is 12 or more in the harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step The method for calculating the addition amount of a harmful trace element elution inhibitor according to any one of (1) to (3), wherein a lower limit value of the amount is further determined.

(4)に記載の発明によれば、石炭灰10質量部を水100質量部に溶解させた際のpHが12以上となる範囲内で有害微量元素溶出抑制剤の添加量の下限値を決定することができる。有害微量元素の多くは、高pH条件下では、溶出が抑制されるという性質を有するため、(4)に記載の発明によれば、有害微量元素溶出抑制剤の添加量を、有害微量元素の溶出を効果的に抑制しうる範囲で決定することができる。   According to the invention described in (4), the lower limit value of the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor is determined within a range in which the pH is 12 or more when 10 parts by mass of coal ash is dissolved in 100 parts by mass of water. can do. Since many harmful trace elements have the property that elution is suppressed under high pH conditions, according to the invention described in (4), the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor is reduced by the amount of harmful trace elements. It can be determined within a range in which elution can be effectively suppressed.

(5) 前記有害微量元素溶出抑制剤を、(1)から(4)のいずれかに記載の前記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法により算出された添加量の範囲内で燃焼炉の燃焼部、又はその上流部に添加し、燃焼炉の燃焼部の下流部及び/又は石炭灰に、生石灰及び/又は消石灰を添加する、有害微量元素溶出抑制方法。   (5) Combustion furnace combustion within the range of the addition amount calculated by the method for calculating the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor according to any one of (1) to (4). A harmful trace element elution suppression method of adding quick lime and / or slaked lime to a downstream part of a combustion part of a combustion furnace and / or coal ash.

(5)に記載の発明によれば、(1)から(4)のいずれかに記載の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法により算出された添加量で、有害微量元素溶出抑制剤を添加するので、燃焼炉への悪影響を最小限にとどめつつ、生成する石炭灰からの有害微量元素の溶出を最小限に抑えることができる。   According to the invention described in (5), the harmful trace element elution inhibitor is added in the addition amount calculated by the method for calculating the harmful trace element elution inhibitor addition amount described in any of (1) to (4). Therefore, the elution of harmful trace elements from the generated coal ash can be minimized while minimizing the adverse effects on the combustion furnace.

また、(5)に記載の発明においては、石炭に有害微量元素溶出抑制剤を添加し、石炭灰に生石灰及び/又は消石灰を添加するのみで、石炭灰からの有害微量元素の溶出を十分に抑制することができるので、石炭灰からの有害微量元素の溶出防止のために要するコストを最小限に抑えることができ、更に、新たな設備投資等も最小限に抑えることができる。   In addition, in the invention described in (5), by adding a harmful trace element elution inhibitor to coal and adding quick lime and / or slaked lime to the coal ash, sufficient elution of the harmful trace element from the coal ash is sufficient. Since it can suppress, the cost required for prevention of the elution of harmful trace elements from coal ash can be minimized, and further, new capital investment can be minimized.

(6) 前記石炭灰100質量部に対して、生石灰及び/又は消石灰を0.3質量部以上50質量部以下の範囲で添加する、請求項5に記載の有害微量元素溶出抑制方法。   (6) The harmful trace element elution suppression method according to claim 5, wherein quick lime and / or slaked lime is added in a range of 0.3 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the coal ash.

(6)に記載の発明によれば、石炭灰100質量部に対して、石炭灰に添加する生石灰及び/又は消石灰の添加量が0.3質量部以上であるため、生石灰及び/又は消石灰を添加する効果を有効に得ることができる。また、生石灰及び/又は消石灰の添加量が50質量部以下であるため、これらの添加剤を溶出防止効果に必要とされる量を超えて添加することがなく、経済的である。   According to invention of (6), since the addition amount of quick lime and / or slaked lime added to coal ash is 0.3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of coal ash, quick lime and / or slaked lime is added. The effect of adding can be obtained effectively. Moreover, since the addition amount of quicklime and / or slaked lime is 50 mass parts or less, it is economical, without adding these additives exceeding the amount required for the elution prevention effect.

本発明の有害微量元素溶出抑制方法によれば、石炭灰からの有害微量元素の溶出の抑制のために要するコストを最小限に抑えることができ、更に、新たな設備投資も最小限に抑えることができる。また、この有害微量元素溶出抑制方法を行う際に、本発明の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法を用いているため、燃焼炉への悪影響を最小限に抑えつつ、石炭灰からの有害微量元素の溶出を最小限に抑えることができる。   According to the hazardous trace element elution control method of the present invention, the cost required for suppressing the elution of harmful trace elements from coal ash can be minimized, and further, the capital investment of new equipment can be minimized. Can do. In addition, when performing this harmful trace element elution suppression method, the harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method of the present invention is used, so that harmful effects from coal ash are minimized while minimizing adverse effects on the combustion furnace. Trace element elution can be minimized.

更に、本発明の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法は、石炭灰の融点の低下に寄与しない酸化カルシウムの量を差し引いて算出したものであるため、石炭に添加しうる有害微量元素溶出抑制剤の添加量を正確に算出することができる。   Furthermore, since the method for calculating the addition amount of harmful trace element elution inhibitor according to the present invention is calculated by subtracting the amount of calcium oxide that does not contribute to the decrease in the melting point of coal ash, it suppresses the dissolution of harmful trace elements that can be added to coal. The added amount of the agent can be accurately calculated.

以下、本発明の一例を示す実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態においては、石炭火力発電システムの一例である微粉炭燃焼炉を例にとって説明する。   Hereinafter, an embodiment showing an example of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a pulverized coal combustion furnace that is an example of a coal-fired power generation system will be described as an example.

<A:石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設の構成>
図1は、石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設1を示すブロック図である。ここで、図1に示すように、微粉炭燃焼施設1は、石炭を供給する石炭供給部12と、供給された石炭を微粉炭にする微粉炭生成部14と、微粉炭を燃焼する微粉炭燃焼部16と、微粉炭の燃焼により生成された石炭灰を処理する石炭灰処理部18と、を備える。また、図2は、微粉炭燃焼部16における燃焼炉161付近の拡大図である。
<A: Configuration of pulverized coal combustion facility in coal-fired power generation system>
FIG. 1 is a block diagram showing a pulverized coal combustion facility 1 in a coal-fired power generation system. Here, as shown in FIG. 1, the pulverized coal combustion facility 1 includes a coal supply unit 12 that supplies coal, a pulverized coal generation unit 14 that converts the supplied coal into pulverized coal, and a pulverized coal that burns pulverized coal. The combustion part 16 and the coal ash process part 18 which processes the coal ash produced | generated by combustion of pulverized coal are provided. FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the combustion furnace 161 in the pulverized coal combustion unit 16.

<A−1:石炭供給部>
石炭供給部12は、石炭を貯蔵する石炭バンカ121と、この石炭バンカ121に貯蔵された石炭を供給する給炭機122と、を備える。石炭バンカ121は、給炭機122へ供給する石炭を貯蔵する。給炭機122は、石炭バンカ121から供給された石炭を連続して石炭微粉炭機141へ供給するものである。また、この給炭機122は、石炭の供給量を調整する装置を備えており、これにより、石炭微粉炭機141に供給される石炭量が調整される。また、これら石炭バンカ121と給炭機122との境界には石炭ゲートが設けられており、これにより、給炭機からの空気が石炭バンカへ流入するのを防いでいる。
<A-1: Coal supply section>
The coal supply unit 12 includes a coal bunker 121 that stores coal, and a coal feeder 122 that supplies the coal stored in the coal bunker 121. The coal bunker 121 stores coal to be supplied to the coal feeder 122. The coal feeder 122 continuously supplies the coal supplied from the coal bunker 121 to the coal pulverized coal machine 141. Moreover, this coal feeder 122 is provided with the apparatus which adjusts the supply_amount | feed_rate of coal, and, thereby, the amount of coal supplied to the coal pulverizer 141 is adjusted. Further, a coal gate is provided at the boundary between the coal bunker 121 and the coal feeder 122, thereby preventing air from the coal feeder from flowing into the coal bunker.

<A−2:微粉炭生成部>
微粉炭生成部14は、石炭を微粉炭燃焼が可能な微粉炭にする石炭微粉炭機141(ミル)と、この石炭微粉炭機141に空気を供給する空気供給機142と、を備える。
<A-2: Pulverized coal generation unit>
The pulverized coal generation unit 14 includes a coal pulverized coal machine 141 (mil) that converts coal into pulverized coal that can be combusted with pulverized coal, and an air supply unit 142 that supplies air to the coal pulverized coal machine 141.

石炭微粉炭機141は、給炭機122から給炭管を介して供給された石炭を、微細な粒度に粉砕して微粉炭を形成するとともに、この微粉炭と、空気供給機142から供給された空気とを混合する。このように、微粉炭と空気とを混合することにより、微粉炭を予熱及び乾燥させ、燃焼を容易にする。形成された微粉炭には、エアーが吹きつけられて、これにより、微粉炭燃焼部16に微粉炭を供給する。   The coal pulverized coal machine 141 pulverizes the coal supplied from the coal feeder 122 through the coal supply pipe to form fine pulverized coal, and is supplied from the pulverized coal and the air supply unit 142. Mix with fresh air. Thus, by mixing pulverized coal and air, the pulverized coal is preheated and dried to facilitate combustion. Air is blown onto the formed pulverized coal, thereby supplying the pulverized coal to the pulverized coal combustion unit 16.

石炭微粉炭機141の種類としては、ローラミル、チューブミル、ボールミル、ビータミル、インペラーミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく微粉炭燃焼で用いられるミルであればよい。   Examples of the type of the coal pulverized coal machine 141 include a roller mill, a tube mill, a ball mill, a beater mill, an impeller mill, and the like. However, the type of the coal pulverized coal machine 141 is not limited to these and may be any mill used in pulverized coal combustion.

<A−3:微粉炭燃焼部>
微粉炭燃焼部16は、微粉炭生成部14で生成された微粉炭を燃焼する燃焼炉161と、この燃焼炉161を加熱する加熱機162(熱交換ユニット)と、燃焼炉161に空気を供給する空気供給機163と、を備える。
<A-3: Pulverized coal combustion section>
The pulverized coal combustion unit 16 supplies air to the combustion furnace 161 that combusts the pulverized coal generated by the pulverized coal generation unit 14, a heater 162 (heat exchange unit) that heats the combustion furnace 161, and the combustion furnace 161. And an air supply machine 163 for carrying out the operation.

燃焼炉161は、加熱機162(熱交換ユニット)により加熱されて、石炭微粉炭機141から微粉炭管を介して供給された微粉炭を、空気供給機163から供給された空気とともに燃焼する。微粉炭を燃焼することにより石炭灰が生成され、排ガスとともに石炭灰処理部18に排出される。   The combustion furnace 161 is heated by the heater 162 (heat exchange unit), and combusts the pulverized coal supplied from the coal pulverized coal machine 141 via the pulverized coal pipe together with the air supplied from the air supply unit 163. By burning pulverized coal, coal ash is generated and discharged to the coal ash treatment unit 18 together with the exhaust gas.

図2を参照して、燃焼炉161について詳しく説明すると、図2において、燃焼炉161は全体として略逆U字状をなしており、図中矢印に沿って燃焼ガスが逆U字状に移動した後、再度小さくU字状に反転し、燃焼炉161の出口(図2における矢印の最後)は、図1における脱硝装置181、集塵機182に接続されている。本実施形態に係る微粉炭燃焼施設1においては、燃焼炉161の高さは30mから70mであり、排ガスの流路の全長は300mから1000mに及ぶ。   The combustion furnace 161 will be described in detail with reference to FIG. 2. In FIG. 2, the combustion furnace 161 has a generally inverted U shape as a whole, and the combustion gas moves in an inverted U shape along the arrow in the figure. After that, it is inverted again into a small U shape, and the outlet of the combustion furnace 161 (the last arrow in FIG. 2) is connected to the denitration device 181 and the dust collector 182 in FIG. In the pulverized coal combustion facility 1 according to this embodiment, the height of the combustion furnace 161 is 30 m to 70 m, and the total length of the exhaust gas flow path ranges from 300 m to 1000 m.

燃焼炉161の下方には、燃焼炉161内のバーナーゾーン161a’付近で微粉炭を燃焼するためのバーナ161aが配置されている。また、燃焼炉161内のU字頂部付近には、火炉上部分割壁161b、最終過熱器161b’、第1の再熱器161f(いずれも熱交換ユニット)が配置されており、更にそこから横置き1次過熱器161c(熱交換ユニット)が続いて配置されている。更に、横置き1次過熱器161cと平行して第2の再熱器161f’が設けられており、横置き1次過熱器161cの終端付近からは、1次節炭器161d(熱交換ユニット)、2次節炭器161e(熱交換ユニット)が2段階に設けられている。ここで、節炭器(ECOとも呼ばれる)は、燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群である。なお、本実施形態においては、燃焼炉161中、1次節炭器161dと2次節炭器161eとは、2段階に分離して設置されているが、このような形態に限定されない。即ち、燃焼炉161は単一の節炭器のみを有するものであってもよい。   Below the combustion furnace 161, a burner 161a for burning pulverized coal is disposed in the vicinity of the burner zone 161a 'in the combustion furnace 161. Also, near the top of the U-shape in the combustion furnace 161, a furnace upper dividing wall 161b, a final superheater 161b ′, and a first reheater 161f (all of which are heat exchange units) are arranged, and further from there A standing primary superheater 161c (heat exchange unit) is subsequently arranged. Further, a second reheater 161f ′ is provided in parallel with the horizontal primary superheater 161c, and from the vicinity of the terminal end of the horizontal primary superheater 161c, a primary economizer 161d (heat exchange unit). A secondary economizer 161e (heat exchange unit) is provided in two stages. Here, the economizer (also referred to as ECO) is a heat transfer surface group provided for preheating boiler feedwater using heat held by combustion gas. In the present embodiment, in the combustion furnace 161, the primary economizer 161d and the secondary economizer 161e are installed separately in two stages, but the present invention is not limited to such a form. That is, the combustion furnace 161 may have only a single economizer.

<A−4:石炭灰処理部>
石炭灰処理部18は、微粉炭燃焼部16から排出された排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置181と、排ガス中の煤塵を除去する集塵機182と、この集塵機182で収集された石炭灰を一次貯蔵する石炭灰回収サイロ183と、を備える。
<A-4: Coal ash treatment unit>
The coal ash treatment unit 18 includes a denitration device 181 that removes nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the pulverized coal combustion unit 16, a dust collector 182 that removes soot in the exhaust gas, and coal ash collected by the dust collector 182. A coal ash recovery silo 183 for primary storage.

脱硝装置181は、排ガス中の窒素酸化物を除去するものである。即ち、比較的高温(300℃〜400℃)の排ガス中に還元剤としてアンモニアガスを注入し、脱硝触媒との作用により排ガス中の窒素酸化物を無害な窒素と水蒸気に分解する、いわゆる乾式アンモニア接触還元法が好適に用いられる。   The denitration device 181 removes nitrogen oxides in the exhaust gas. In other words, ammonia gas is injected as a reducing agent into exhaust gas at a relatively high temperature (300 ° C. to 400 ° C.), and nitrogen oxides in the exhaust gas are decomposed into harmless nitrogen and water vapor by the action of a denitration catalyst. A catalytic reduction method is preferably used.

集塵機182は、排ガス中の石炭灰を電極で収集する装置である。この集塵機182により収集された石炭灰は、石炭灰回収サイロ183に搬送される。また、石炭灰が除去された排ガスは、図示しない脱硫装置を介した後に煙突から排出される。   The dust collector 182 is a device that collects coal ash in the exhaust gas with an electrode. The coal ash collected by the dust collector 182 is conveyed to the coal ash collection silo 183. Further, the exhaust gas from which the coal ash has been removed is discharged from the chimney after passing through a desulfurization apparatus (not shown).

石炭灰回収サイロ183は、集塵機182により収集された石炭灰を一次貯蔵する設備である。   The coal ash collection silo 183 is a facility that primarily stores the coal ash collected by the dust collector 182.

<B:本発明の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法>
図3に示すように、本発明の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法は、石炭火力発電システムにおいて、石炭に微量元素溶出防止のために添加する有害微量元素溶出抑制剤の添加量を算出する有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法であって、上記有害微量元素溶出抑制剤は、石灰石、生石灰、及び消石灰からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むものであり、上記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法は、石炭に有害微量元素溶出抑制剤を所定量添加して燃焼炉で燃焼させたときに、石炭灰に残存する酸化カルシウムの含有量を計測する酸化カルシウム量計測工程S110と、酸化カルシウム量計測工程S110で計測した酸化カルシウムの含有量をカルシウム元素換算に換算し、有害微量元素溶出抑制剤のカルシウム元素換算での添加量からカルシウム元素量に換算した酸化カルシウムの含有量を差し引いて、燃焼炉161において石炭灰の溶融に寄与するカルシウム元素の量を算出する石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120と、石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120で算出した石炭灰の溶融に寄与するカルシウム量が燃焼炉161で石炭灰を溶融させない範囲で、有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定する有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程S130と、を含むものである。
<B: Method for calculating addition amount of harmful trace element elution inhibitor of the present invention>
As shown in FIG. 3, harmful trace elements eluted inhibitor additive amount calculating method of the present invention is a coal-fired power generation system, the amount of harmful trace elements elution suppressing agent to be added to coal for trace elements elution preventing A method for calculating a harmful trace element elution inhibitor addition amount to be calculated, wherein the harmful trace element elution inhibitor includes at least one selected from the group consisting of limestone, quicklime, and slaked lime, and The inhibitor addition amount calculation method is a calcium oxide amount measurement step S110 that measures the content of calcium oxide remaining in coal ash when a predetermined amount of harmful trace element elution inhibitor is added to coal and burned in a combustion furnace. And the content of calcium oxide measured in the calcium oxide amount measurement step S110 is converted into calcium element conversion, and in terms of calcium element of harmful trace element elution inhibitor A coal ash melting contribution calcium amount calculating step S120 for subtracting the calcium oxide content converted to the calcium element amount from the added amount to calculate the amount of calcium element contributing to coal ash melting in the combustion furnace 161, and coal ash melting Hazardous trace element elution that determines the upper limit of the amount of harmful trace element elution inhibitor within the range in which the calcium amount that contributes to the melting of coal ash calculated in the contributing calcium amount calculation step S120 does not melt the coal ash in the combustion furnace 161 Inhibitor addition amount determination step S130.

更に、本発明の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法においては、必要に応じて、酸化カルシウム量計測工程S110で計測した酸化カルシウムの含有量をもとに、石炭灰10質量部を水100質量部に溶解させた際のpHを算出するpH算出工程S120’を含み、有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程S130において、pH算出工程S120’において算出したpHが12以上となる範囲で、前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の下限値を決定してもよい。   Furthermore, in the harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method of the present invention, if necessary, 10 parts by mass of coal ash is added to 100 parts of water based on the content of calcium oxide measured in the calcium oxide amount measurement step S110. In a range where the pH calculated in the pH calculation step S120 ′ is 12 or more in the harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step S130, including the pH calculation step S120 ′ for calculating the pH when dissolved in parts by mass. A lower limit value of the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor may be determined.

<酸化カルシウム量計測工程S110>
酸化カルシウム量計測工程S110は、石炭に有害微量元素溶出抑制剤を所定量添加して燃焼炉161で燃焼させたときに、石炭灰に残存する酸化カルシウムの含有量を計測するものである。
<Calcium oxide amount measurement step S110>
The calcium oxide amount measuring step S110 measures the content of calcium oxide remaining in coal ash when a predetermined amount of harmful trace element elution inhibitor is added to coal and burned in the combustion furnace 161.

(石炭への有害微量元素溶出抑制剤の添加(S111))
石炭へ有害微量元素溶出抑制剤を添加する方法としては、後述する有害微量元素溶出抑制方法において実施しうるものであれば特に限定されない。即ち、有害微量元素溶出抑制剤は、例えば微粉炭燃焼施設1であれば、石炭供給部12と微粉炭生成部14との間の移送路や、微粉炭生成部14と微粉炭燃焼部16との間の移送路等で行われてもよい。また、有害微量元素溶出抑制剤を加熱した空気とともに、燃焼炉161に直接添加してもよいし、あらかじめ粉末にした石炭と有害微量元素溶出抑制剤とを混合することにより添加してもよい。このような添加方法は、有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法の精度を高めるという点から、実際に有害微量元素溶出抑制方法において採用する添加方法と同一の方法、あるいはそれに近似した方法で行うことが好ましい。
(Addition of harmful trace element elution inhibitor to coal (S111))
The method of adding a harmful trace element elution inhibitor to coal is not particularly limited as long as it can be carried out in the harmful trace element elution suppression method described later. That is, if the harmful trace element elution inhibitor is, for example, the pulverized coal combustion facility 1, the transfer path between the coal supply unit 12 and the pulverized coal generation unit 14, the pulverized coal generation unit 14 and the pulverized coal combustion unit 16, It may be carried out by a transfer path between the two. Moreover, you may add a harmful | toxic trace element elution inhibitor with the heated air directly to the combustion furnace 161, and may add it by mixing the powdered coal and the harmful | toxic trace element elution inhibitor. Such an addition method is performed by the same method as or a method similar to the addition method that is actually employed in the harmful trace element elution suppression method, in order to increase the accuracy of the method for calculating the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor. It is preferable.

(石炭の燃焼炉での燃焼(S112))
有害微量元素溶出抑制剤を添加した石炭を燃焼させる方法としては、特に限定されない。即ち、有害微量元素溶出抑制剤を石炭と混合して実際に微粉炭燃焼施設1において燃焼さてもよいし、横置き鋼鉄製炉筒ボイラ、及びドロップチューブファーネス炉等の試験炉において燃焼させてもよい。ここで、有害微量元素溶出抑制剤を添加した石炭を燃焼させる際には、燃焼温度が、実際に有害微量元素溶出抑制方法を実施する燃焼炉内の燃焼温度と同程度であることが好ましい。例えば、微粉炭燃焼施設1で有害微量元素溶出抑制方法を実施する場合には、燃焼温度は1300℃以上1500℃以下であることが好ましい。有害微量元素溶出抑制剤を添加した石炭を燃焼させる燃焼炉としては、試験に要するコスト、安全性の確保、及び実施の容易性等の観点から試験炉で行うことが好ましく、ドロップチューブファーネス炉(燃焼温度800℃以上1600℃以下)で行うことが更に好ましい。
(Combustion in coal combustion furnace (S112))
It does not specifically limit as a method of burning coal which added the harmful trace element elution inhibitor. That is, a harmful trace element elution inhibitor may be mixed with coal and actually burned in the pulverized coal combustion facility 1 or may be burned in a test furnace such as a horizontal steel furnace boiler or a drop tube furnace. Good. Here, when the coal to which the harmful trace element elution inhibitor is added is burned, the combustion temperature is preferably approximately the same as the combustion temperature in the combustion furnace in which the harmful trace element elution suppression method is actually carried out. For example, when the harmful trace element elution suppression method is implemented in the pulverized coal combustion facility 1, the combustion temperature is preferably 1300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. As a combustion furnace for burning coal to which a harmful trace element elution inhibitor is added, it is preferable to use a test furnace from the viewpoints of cost required for testing, ensuring safety, ease of implementation, and the like. More preferably, the combustion temperature is 800 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower.

(石炭灰の採取(S113))
有害微量元素溶出抑制剤を添加した石炭を燃焼させた後は、燃焼により生じた石炭灰の採取を行う。酸化カルシウムの含有量を測定するために試験炉において石炭を燃焼させる場合には、石炭灰の生成条件に関わりなく、生成した石炭灰をできうる限り全て採取し、全ての石炭灰を平均化した試料を分取することが好ましい。また、微粉炭燃焼施設1等において石炭を燃焼させた場合には、バーナーゾーン161a’の直下に落下するクリンカアッシュ、節炭器付近に落下するシンダアッシュ、集塵機182で捕集されるフライアッシュを、その生成量に応じた割合で採取・混合し、平均化した後に分取することが好ましい。
(Collecting coal ash (S113))
After burning coal to which harmful trace element elution inhibitor is added, coal ash produced by combustion is collected. When coal is burned in a test furnace to measure the content of calcium oxide, all generated coal ash is collected as much as possible regardless of coal ash generation conditions, and all coal ash is averaged. It is preferable to take a sample. In addition, when coal is burned in the pulverized coal combustion facility 1 or the like, clinker ash falling immediately below the burner zone 161a ′, cinder ash falling near the economizer, fly ash collected by the dust collector 182 The sample is preferably collected and mixed at a ratio corresponding to the amount of the product produced and averaged.

(石炭灰中の酸化カルシウム量の計測(S114))
酸化カルシウム量の計測は、セメント協会標準試験方法(JCAS)の「遊離酸化カルシウムの定量方法 A法」(エチレングリコール法)、及び「遊離酸化カルシウムの定量方法 B法」(グリセリン−アルコール法)等の公知の手法により行うことができる。酸化カルシウム量の算出は、有害微量元素溶出抑制剤の添加量を複数設定し、当該添加量と測定量との関係から、公知の方法により回帰曲線を求めることにより行うことが好ましい。特に、微粉炭燃焼施設1等において石炭の燃焼を行う場合には、石炭に多量の有害微量元素溶出抑制剤を添加することができないため、比較的少量の添加量の場合について石炭灰中の酸化カルシウムの含有量を測定し、回帰直線を求めて、多量の有害微量元素を添加したときの酸化カルシウムの含有量を推定することが有効である。
(Measurement of calcium oxide content in coal ash (S114))
Measurement of the amount of calcium oxide is based on the Cement Association Standard Test Method (JCAS) "Quantification Method A for Free Calcium Oxide" (ethylene glycol method), "Quantification Method for Free Calcium Oxide B Method" (glycerin-alcohol method), etc. It can carry out by the well-known method. The amount of calcium oxide is preferably calculated by setting a plurality of addition amounts of the harmful trace element elution inhibitor and obtaining a regression curve by a known method from the relationship between the addition amount and the measurement amount. In particular, when coal is burned in the pulverized coal combustion facility 1 or the like, a large amount of harmful trace element elution inhibitor cannot be added to the coal. It is effective to measure the calcium content, obtain a regression line, and estimate the calcium oxide content when a large amount of harmful trace elements are added.

以上の操作は、異なる炭種の石炭について行うことが好ましい。即ち、炭種によっては、石炭中に含まれるカルシウム分の含有量が異なるため、有害微量元素溶出抑制剤を添加したときのカルシウム成分の挙動も、異なることが予測される。このため、有害微量元素溶出抑制方法を実際に実施する対象となる炭種の石炭、又はこれに類似する炭種の石炭について石炭灰中の酸化カルシウムの含有量を計測し、それぞれについて有害微量元素溶出抑制剤の最適な添加量を決定することが好ましい。また、石炭を、カルシウム分やアルミナ、シリカ、及びその他の化合物の含有量、その他、産出地域についての情報等を元に複数のグループに分類し、それぞれのグループを代表する炭種の石炭についてのみ、石炭灰中の酸化カルシウム量の計測を行ってもよい。   It is preferable to perform the above operation for different types of coal. That is, depending on the type of coal, the content of calcium contained in the coal is different, so the behavior of the calcium component when a harmful trace element elution inhibitor is added is also expected to be different. For this reason, the content of calcium oxide in coal ash is measured for coal of coal types that are subject to actual implementation of harmful trace element elution suppression methods, or coal of similar types, and harmful trace elements for each. It is preferable to determine the optimum amount of the dissolution inhibitor. In addition, coal is classified into multiple groups based on the calcium content, the content of alumina, silica, and other compounds, as well as information on the production area, etc., and only for the coal types that represent each group. The amount of calcium oxide in the coal ash may be measured.

<石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120>
石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120は、酸化カルシウム量計測工程S110で計測した酸化カルシウムの含有量をカルシウム元素量に換算し、有害微量元素溶出抑制剤のカルシウム元素換算での添加量からカルシウム元素量に換算した酸化カルシウムの含有量を差し引いて、燃焼炉161において石炭灰の溶融に寄与するカルシウム元素の量を算出するものである。上述した通り、有害微量元素溶出抑制剤には、石灰石、生石灰、及び消石灰からなる群より選ばれる少なくとも一種が含まれるが、石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120においては、有害微量元素溶出抑制剤に含まれるこれらカルシウム元素の含有量から、上記酸化カルシウム量計測工程S110で計測し、カルシウム元素量に換算した酸化カルシウムの含有量を差し引けばよい。
<Coal ash melting contribution calcium amount calculation process S120>
Coal ash melting contribution calcium amount calculation step S120 converts the calcium oxide content measured in calcium oxide amount measurement step S110 into calcium element amount, and calculates the amount of harmful elemental element elution inhibitor added from calcium element equivalent calcium element. The amount of calcium element that contributes to melting of coal ash in the combustion furnace 161 is calculated by subtracting the content of calcium oxide converted into the amount. As described above, the harmful trace element elution inhibitor includes at least one selected from the group consisting of limestone, quicklime, and slaked lime, but in the coal ash melting contribution calcium amount calculating step S120, the harmful trace element elution inhibitor. What is necessary is just to subtract the content of calcium oxide measured in the said calcium oxide amount measurement process S110 from the content of these calcium elements contained in this, and converted into the amount of calcium elements.

(カルシウム元素量への換算)
酸化カルシウム量のカルシウム元素量への換算にあたっては、計測された酸化カルシウム量を酸化カルシウムの分子量で除算し、カルシウムの原子量で積算すればよい。即ち、酸化カルシウム量をXとすれば、X÷56.08×40.08の計算式により計算すればよい。
(Conversion to the amount of calcium element)
In converting the amount of calcium oxide into the amount of calcium element, the measured amount of calcium oxide may be divided by the molecular weight of calcium oxide and integrated by the atomic weight of calcium. That is, if the amount of calcium oxide is X, the calculation may be performed using the formula X ÷ 56.08 × 40.08.

<pH算出工程S120’>
pH算出工程S120’においては、酸化カルシウム量計測工程S110で計測した酸化カルシウム量をもとに、石炭灰10質量部を水100質量部に溶解させた際のpHを算出する。具体的なpHの算出方法については、シミュレーションを用いてもよいし、複数の試験結果をもとに、回帰直線を求めて算出してもよい。水溶液中においては、ほぼ全ての酸化カルシウムが、水酸化カルシウムに変換される。このため、シミュレーションを用いる場合に、酸化カルシウムは全てが水酸化カルシウムへと変換されたものと仮定してpHの算出が行なわれる。水酸化カルシウムのpHへの寄与は、下記(1)式により計算される。

Figure 0004671976
[式(1)中、pKbは水酸化カルシウムの塩基解離定数を表し、[Ca2+]、及び[Ca(OH)]はそれぞれ、水溶液中におけるカルシウムイオン、及び水酸化カルシウムの濃度である。] <PH calculation step S120 '>
In the pH calculation step S120 ′, based on the calcium oxide amount measured in the calcium oxide amount measurement step S110, the pH when 10 parts by mass of coal ash is dissolved in 100 parts by mass of water is calculated. As for a specific pH calculation method, a simulation may be used, or a regression line may be obtained and calculated based on a plurality of test results. In the aqueous solution, almost all calcium oxide is converted to calcium hydroxide. For this reason, when using the simulation, the pH is calculated on the assumption that all of the calcium oxide has been converted to calcium hydroxide. The contribution of calcium hydroxide to pH is calculated by the following equation (1).
Figure 0004671976
[In formula (1), pKb represents the base dissociation constant of calcium hydroxide, and [Ca 2+ ] and [Ca (OH) 2 ] are the concentrations of calcium ions and calcium hydroxide in the aqueous solution, respectively. ]

実際のpHの計算にあたっては、石炭灰中に含まれる他の成分もpHの変動に影響するため、これらの成分も考慮に入れてpHを算出するとよい。具体的には、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、及び酸化鉄等は、pHを上昇させる傾向があり、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び硫黄酸化物等は、pHを低下させる傾向を有する。これらの化合物がpHに与える寄与の計算に当たっては、酸化カルシウムと同様の手法を用いることができる。   In the actual calculation of pH, other components included in the coal ash also affect the pH fluctuation, and therefore it is preferable to calculate the pH taking these components into consideration. Specifically, sodium oxide, potassium oxide, magnesium oxide, iron oxide, and the like tend to increase the pH, and silicon oxide, aluminum oxide, sulfur oxide, and the like tend to decrease the pH. In calculating the contribution of these compounds to pH, a method similar to that for calcium oxide can be used.

<有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程S130>
有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程S130は、石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120で算出した石炭灰の溶融に寄与するカルシウム量が燃焼炉161で石炭灰を溶融させない範囲で、有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定するものである。有害微量元素溶出抑制剤の添加量の決定にあたっては、石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120で算出した石炭灰の溶融に寄与するカルシウム量のほかにも、石炭灰中の各種成分の含有量から所与のカルシウム量における石炭灰の融点を予測し、石炭灰の融点が所定の値を下回らない範囲で有害微量元素溶出抑制剤の添加量を決定すればよい。
<Harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step S130>
The harmful trace element elution inhibitor addition amount determining step S130 is a harmful trace element within a range in which the amount of calcium contributing to coal ash melting calculated in the coal ash melting contributing calcium amount calculating step S120 does not cause the coal ash to melt in the combustion furnace 161. The upper limit value of the amount of the dissolution inhibitor added is determined. In determining the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor, in addition to the calcium amount contributing to the melting of the coal ash calculated in the coal ash melting contributing calcium amount calculating step S120, the content of various components in the coal ash is determined. The melting point of coal ash at a given amount of calcium may be predicted, and the amount of harmful trace element elution inhibitor added may be determined within a range where the melting point of coal ash does not fall below a predetermined value.

また、有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程S130においては、更に、pH算出工程S120’において算出したpHが12以上となるように、有害微量元素溶出抑制剤の添加量の下限値を決定するとよい。   In addition, in the harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step S130, when the lower limit value of the harmful trace element elution inhibitor addition amount is determined so that the pH calculated in the pH calculation step S120 ′ is 12 or more. Good.

[有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値の決定S131]
(石炭灰の融点の算出方法)
石炭灰の融点の算出方法としては、特に限定されず、公知のシミュレーション等を利用することができる。即ち、石炭灰の溶融点は、石炭灰の構成成分により大きく左右され、石炭灰中に酸化鉄(III)、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム等が多量に存在するときには、石炭灰の溶融点が相対的に低くなる傾向にあり、石炭灰中に、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が多量に存在するときには、石炭灰の融点が相対的に高くなる傾向にある。石炭灰の融点のシミュレーションにおいては、石炭灰中に含まれるこれらの成分の含有量と、石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程S120で算出した石炭灰の溶融に寄与するカルシウム量から、石炭灰の融点を概算すればよい。
[Determination of Upper Limit of Addition Amount of Harmful Trace Element Elution Inhibitor S131]
(Calculation method of melting point of coal ash)
The calculation method of the melting point of coal ash is not particularly limited, and a known simulation or the like can be used. That is, the melting point of coal ash is greatly influenced by the components of the coal ash, and when there is a large amount of iron (III) oxide, calcium oxide, magnesium oxide, sodium oxide, potassium oxide, etc. in the coal ash, the coal ash The melting point of the coal ash tends to be relatively low. When a large amount of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, or the like is present in the coal ash, the melting point of the coal ash tends to be relatively high. In the simulation of the melting point of coal ash, the melting point of coal ash is calculated from the content of these components contained in the coal ash and the calcium amount contributing to the melting of the coal ash calculated in the coal ash melting contributing calcium amount calculating step S120. Can be estimated.

石炭灰の融点を算出する際に用いる上記化合物の含有量の値については、従来公知の石炭灰の成分組成データを用いることができる。また、各炭種の石炭について、定量法、原子吸光法、ICP法、及び蛍光X線分析法等の手法で、各成分の含有量の計測を行うことによっても取得することができる。   Conventionally known component composition data of coal ash can be used for the value of the content of the compound used when calculating the melting point of coal ash. Moreover, about coal of each coal type, it can acquire also by measuring content of each component with methods, such as a quantitative method, an atomic absorption method, ICP method, and a fluorescent X ray analysis method.

シミュレーションにおいては、燃焼の結果生成する石炭灰の融点が1200℃以上となるように設定することが好ましく、1300℃以上となるように設定することが更に好ましい。石炭灰の融点が1200℃以上であるので、石炭に有害微量元素溶出抑制剤を添加したときに燃焼炉161内部で石炭灰が過剰に溶融し、スラッギングやファウリングが発生することを防止することができる。更に、石炭灰の融点が1300℃以上である場合には、このようなスラッギングやファウリングの発生の防止の効果をより強く得ることができる。   In the simulation, the melting point of coal ash generated as a result of combustion is preferably set to be 1200 ° C. or higher, and more preferably set to be 1300 ° C. or higher. Since the melting point of coal ash is 1200 ° C. or higher, it is possible to prevent slagging and fouling from occurring due to excessive melting of coal ash in the combustion furnace 161 when a harmful trace element elution inhibitor is added to coal. Can do. Furthermore, when the melting point of coal ash is 1300 ° C. or higher, the effect of preventing the occurrence of such slugging and fouling can be obtained more strongly.

[有害微量元素溶出抑制剤の添加量の下限値の決定S132]
有害微量元素溶出抑制剤の添加量は、pH算出工程S120’において算出したpHが12以上となるように、その下限値を設定する。上記pHは12.5以上であることが好ましく、13.0以上であることが更に好ましい。
[Determination of lower limit of addition amount of harmful trace element elution inhibitor S132]
The addition amount of the harmful trace element elution inhibitor is set to a lower limit value so that the pH calculated in the pH calculation step S120 ′ is 12 or more. The pH is preferably 12.5 or more, and more preferably 13.0 or more.

<C:本発明の有害微量元素溶出抑制方法>
本発明の有害微量元素溶出抑制方法を微粉炭燃焼施設1を用いて説明すると、有害微量元素溶出抑制方法は、燃焼炉161の燃焼部、又はその上流部に、有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法により算出された添加量の範囲内で有害微量元素溶出抑制剤を添加するとともに、燃焼炉161の燃焼部の下流部及び/又は石炭灰に、生石灰及び/又は消石灰を添加することにより、前記石炭の燃焼残渣からの有害微量元素の溶出を抑制する有害微量元素溶出抑制方法であって、有害微量元素溶出抑制剤として、石灰石、消灰石、生石灰より選択される一種以上を主成分として含む有害微量元素溶出抑制剤を用いるものである。
<C: Method for suppressing the elution of harmful trace elements of the present invention>
The harmful trace element elution suppression method of the present invention will be described using the pulverized coal combustion facility 1. The harmful trace element elution suppression method is added to the combustion part of the combustion furnace 161 or the upstream part thereof. By adding a harmful trace element elution inhibitor within the range of the amount calculated by the calculation method, and adding quick lime and / or slaked lime to the downstream part of the combustion part of the combustion furnace 161 and / or coal ash, A harmful trace element elution suppression method for suppressing the elution of harmful trace elements from the combustion residue of coal, wherein the harmful trace element elution inhibitor is one or more selected from limestone, slaked stone, and quicklime as a main component. A harmful trace element elution inhibitor is used.

本実施形態にかかる有害微量元素溶出抑制方法は、石炭を供給する石炭供給工程S210と、供給された石炭を粉砕して微粉炭を生成する微粉炭生成工程S220と、この微粉炭を燃焼して石炭灰を生成する微粉炭燃焼工程S230と、この石炭灰を集塵しこれを収容する石炭灰処理工程S240とを含み、これら各工程は、それぞれ、上述の微粉炭燃焼施設1の石炭供給部12、微粉炭生成部14、微粉炭燃焼部16、及び石炭灰処理部18、において行われる。そして、有害微量元素溶出抑制剤を燃焼炉161の燃焼部、又はその上流部に添加する有害微量元素溶出抑制剤添加工程S250は、好ましくは上記の石炭供給部12、微粉炭生成部14、及び微粉炭燃焼部16のいずれかで行われ、生石灰及び/又は消石灰を燃焼炉161の下流部及び/又は石炭灰に添加する石炭灰添加剤添加工程S260は、石炭灰処理部18等において行われる。   The harmful trace element elution suppression method according to the present embodiment includes a coal supply step S210 for supplying coal, a pulverized coal generation step S220 for pulverizing the supplied coal to generate pulverized coal, and burning this pulverized coal. It includes a pulverized coal combustion step S230 for generating coal ash and a coal ash treatment step S240 for collecting and storing the coal ash, each of which includes a coal supply section of the pulverized coal combustion facility 1 described above. 12, the pulverized coal generation unit 14, the pulverized coal combustion unit 16, and the coal ash treatment unit 18. And harmful trace element elution inhibitor addition process S250 which adds a harmful trace element elution inhibitor to the combustion part of the combustion furnace 161, or its upstream part, Preferably said coal supply part 12, pulverized coal production | generation part 14, and The coal ash additive addition step S260, which is performed in any of the pulverized coal combustion unit 16 and adds quick lime and / or slaked lime to the downstream portion of the combustion furnace 161 and / or the coal ash, is performed in the coal ash processing unit 18 or the like. .

<石炭供給工程S210>
まず、石炭供給工程S210では、石炭バンカ121に貯蔵された石炭が、給炭機122により、石炭微粉炭機141に供給される。なお、この石炭微粉炭機141に供給される石炭は、具体的には瀝青炭、亜瀝青炭、又は褐炭等であるが、これらの石炭に限定されるものではなく微粉炭燃焼が行える石炭であればよい。
<Coal supply process S210>
First, in the coal supply step S <b> 210, the coal stored in the coal bunker 121 is supplied to the coal pulverized coal machine 141 by the coal feeder 122. The coal supplied to the coal pulverized coal machine 141 is specifically bituminous coal, subbituminous coal, lignite, or the like, but is not limited to these coals and can be pulverized coal combustion. Good.

<微粉炭生成工程S220>
次に、微粉炭生成工程S220では、給炭機122から供給された石炭が石炭微粉炭機141により粉砕されて、これにより、微粉炭が生成される。生成された微粉炭は、燃焼炉161に供給される。このとき、この微粉炭生成工程で粉状に形成された微粉炭の平均の粒度は、微粉炭燃焼で一般的に用いられる粒径範囲であればよく、一般的には、74μmアンダー80wt%以上の粉砕度である。なお、この範囲は有害微量元素溶出抑制剤が添加された場合にも適用できる。
<Pulverized coal production process S220>
Next, in pulverized coal production | generation process S220, the coal supplied from the coal feeder 122 is grind | pulverized by the coal pulverized coal machine 141, and, thereby, pulverized coal is produced | generated. The generated pulverized coal is supplied to the combustion furnace 161. At this time, the average particle size of the pulverized coal formed in the pulverized coal generation step may be a particle size range generally used in pulverized coal combustion, and generally 74 μm under 80 wt% or more. The degree of pulverization. This range can also be applied when a harmful trace element elution inhibitor is added.

<微粉炭燃焼工程S230>
次に、微粉炭燃焼工程S230では、石炭微粉炭機141で生成された微粉炭が、燃焼炉161により燃焼される。図2に示すように、バーナーゾーン161a’においては微粉炭が燃焼されるが、このときの温度は1300℃から1500℃に及び、燃焼によって生成される石炭灰は、矢印の方向に沿って上昇して排ガスとともに火炉上部分割壁161b、最終過熱器161b’、第1の再熱器161f、第2の再熱器161f’、横置き1次過熱器161c(いずれも熱交換ユニット)を通過し、1次節炭器161d(熱交換ユニット)、2次節炭器161e(熱交換ユニット)を順次通過する。この熱交換ユニット付近は、450℃から900℃前後が維持されている領域であり、この燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群を通過することによって熱交換され、温度が低下する。排ガスがバーナーゾーン161a’から節炭器付近まで到達するまでに要する時間は、おおむね5秒から10秒である。そして、その後、後段の脱硝装置181、集塵機182に送られる。この微粉炭燃焼工程で生成される石炭灰は、通常、その平均の粒度が1μmから100μmの範囲内の粉末状である。
<Pulverized coal combustion process S230>
Next, in the pulverized coal combustion process S <b> 230, the pulverized coal generated by the coal pulverized coal machine 141 is burned by the combustion furnace 161. As shown in FIG. 2, the pulverized coal is burned in the burner zone 161a ′, and the temperature at this time ranges from 1300 ° C. to 1500 ° C., and the coal ash generated by the combustion rises in the direction of the arrow. And the exhaust gas through the furnace upper dividing wall 161b, the final superheater 161b ', the first reheater 161f, the second reheater 161f', and the horizontal primary superheater 161c (all of which are heat exchange units). The primary economizer 161d (heat exchange unit) and the secondary economizer 161e (heat exchange unit) are sequentially passed. The vicinity of this heat exchange unit is an area where the temperature is maintained at about 450 ° C. to about 900 ° C., and passes through a heat transfer surface group provided for preheating boiler feedwater using the heat held by the combustion gas. As a result, heat exchange occurs and the temperature decreases. The time required for the exhaust gas to reach from the burner zone 161a ′ to the vicinity of the economizer is approximately 5 to 10 seconds. Then, it is sent to a denitration device 181 and a dust collector 182 at the subsequent stage. The coal ash produced in this pulverized coal combustion process is usually in the form of a powder having an average particle size in the range of 1 μm to 100 μm.

<石炭灰処理工程S240>
その後、微粉炭を燃焼することにより生成された石炭灰は、排ガスとともに脱硝装置181に排出され、集塵機182を経て石炭灰回収サイロ183に送られる。この集塵機182は複数段設けられていることが好ましい。
<Coal ash treatment process S240>
Thereafter, the coal ash generated by burning pulverized coal is discharged to the denitration device 181 together with the exhaust gas, and sent to the coal ash recovery silo 183 through the dust collector 182. The dust collector 182 is preferably provided in a plurality of stages.

<有害微量元素溶出抑制剤添加工程S250>
有害微量元素溶出抑制剤を添加する工程である有害微量元素溶出抑制剤添加工程S250は、図1に示すように、好ましくは上記の石炭供給部12、微粉炭生成部14、及び微粉炭燃焼部16のいずれかに対して行われる(それぞれ、図1におけるS251、S252、及びS253)。
<Harmful trace element elution inhibitor addition step S250>
As shown in FIG. 1, the harmful trace element elution inhibitor addition step S250, which is a step of adding a harmful trace element elution inhibitor, is preferably the above-described coal supply unit 12, pulverized coal generation unit 14, and pulverized coal combustion unit. (S251, S252, and S253 in FIG. 1 respectively).

なお、有害微量元素溶出抑制剤の添加場所は、石炭の状態であれば特に限定されず、例えば、石炭供給部12と微粉炭生成部14との間の移送路や、微粉炭生成部14と微粉炭燃焼部16との間の移送路等で行われてもよい。   In addition, the addition place of a harmful | toxic trace element elution inhibitor will not be specifically limited if it is the state of coal, For example, the transfer path between the coal supply part 12 and the pulverized coal production | generation part 14, and the pulverized coal production | generation part 14 It may be performed by a transfer path between the pulverized coal combustion unit 16 and the like.

具体的には、例えば、給炭機122から石炭微粉炭機141に輸送する際の移送中のベルトコンベア上に有害微量元素溶出抑制剤を供給して混合する方法、有害微量元素溶出抑制剤を石炭微粉炭機141の石炭ホッパー(図示せず)に直接投入する方法、石炭微粉炭機141と燃焼炉161の間の配管に剤投入口を設けて供給する方法、燃焼炉161へ燃焼用空気とともに直接投入する方法等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。このように、本発明の方法は新たな設備を必要とせず、既存の設備の軽微な改良で適用可能であるため、既存設備を有効利用することができ、コスト的にも有利である。   Specifically, for example, a method of supplying and mixing a harmful trace element elution inhibitor on a belt conveyor that is being transferred when transporting from the coal feeder 122 to the coal pulverizer 141, a harmful trace element elution inhibitor, A method of directly feeding into a coal hopper (not shown) of the coal pulverized coal machine 141, a method of supplying an agent inlet in a pipe between the coal pulverized coal machine 141 and the combustion furnace 161, and combustion air to the combustion furnace 161 However, it is not limited to these methods. As described above, the method of the present invention does not require a new facility, and can be applied by a slight improvement of the existing facility. Therefore, the existing facility can be used effectively, which is advantageous in terms of cost.

本発明の有害微量元素溶出抑制剤は、石灰石(CaCO)、消灰石(Ca(OH))、生石灰(CaO)等カルシウム化合物からなる群より選択される一種以上を含むものである。また、有害微量元素溶出抑制剤は粒状又は粉末状であることが好ましく、具体的には、平均粒径が10μmから100μmであることが好ましく、10μmから80μmであることがより好ましく、10μmから60μmであることが更に好ましい。平均粒径が10μm未満である場合には、平均粒径が細かすぎ、有害微量元素溶出抑制剤として実用的ではない。平均粒径が100μmを超える場合には、平均粒径を調整することによる効果を殆ど得ることができない。また、平均粒径を80μm以下とする場合には、石炭微粉炭機141を用いて有害微量元素溶出抑制剤の粒径を調整することができ、効率的である。更に、平均粒径を60μm以下とする場合には、脱硫装置に用いる石灰石粉末をそのまま利用することができるため、経済的であり、且つ、有害微量元素溶出抑制剤の粒径を調整することによる効果を十分に得ることができる。 The harmful trace element elution inhibitor of the present invention contains one or more selected from the group consisting of calcium compounds such as limestone (CaCO 3 ), slaked stone (Ca (OH) 2 ) and quicklime (CaO). Further, the harmful trace element elution inhibitor is preferably granular or powdery. Specifically, the average particle size is preferably 10 μm to 100 μm, more preferably 10 μm to 80 μm, and more preferably 10 μm to 60 μm. More preferably. When the average particle size is less than 10 μm, the average particle size is too fine and it is not practical as a harmful trace element elution inhibitor. When the average particle size exceeds 100 μm, the effect of adjusting the average particle size can hardly be obtained. Moreover, when making an average particle diameter into 80 micrometers or less, the particle size of a harmful | toxic trace element elution inhibitor can be adjusted using the coal pulverizer 141, and it is efficient. Furthermore, when the average particle size is 60 μm or less, the limestone powder used in the desulfurization apparatus can be used as it is, so it is economical and by adjusting the particle size of the harmful trace element elution inhibitor. A sufficient effect can be obtained.

有害微量元素溶出抑制剤の石炭への添加量は、上記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法により決定された添加量とすることができるが、一般的には、石炭100質量部に対して、有害微量元素溶出抑制剤を0.1質量部以上10質量部未満とすることが好ましい。0.1質量部未満である場合には、有害微量元素溶出抑制剤を添加することによる効果を実質的に得ることができない。一方、有害微量元素溶出抑制剤は、石炭灰の融点を低下させるため、スラッギングやファウリングを防止するという観点から、10質量部未満であることが好ましく、6.0質量部以下であることが更に好ましく、1.0質量部以下であることが更に好ましい。   The amount of harmful trace element elution inhibitor added to coal can be the amount determined by the above-mentioned method of calculating the amount of harmful trace element elution inhibitor added, but in general, with respect to 100 parts by mass of coal. The harmful trace element elution inhibitor is preferably 0.1 parts by mass or more and less than 10 parts by mass. When the amount is less than 0.1 parts by mass, the effect of adding the harmful trace element elution inhibitor cannot be substantially obtained. On the other hand, the harmful trace element elution inhibitor lowers the melting point of coal ash, so that it is preferably less than 10 parts by mass and 6.0 parts by mass or less from the viewpoint of preventing slugging and fouling. More preferably, it is 1.0 mass part or less.

<石炭灰添加剤添加工程S260>
石炭灰添加剤添加工程S260は、燃焼炉161の燃焼部の下流部及び/又は石炭灰に、生石灰及び/又は消石灰を添加することにより行われる。即ち、生石灰及び/又は消石灰は、燃焼炉161の一部を構成する、火炉上部分割壁161b、最終過熱器161b’、第1の再熱器161f、第2の再熱器161f’、横置き1次過熱器161c、等の熱交換ユニット付近に添加されてもよいし、石炭灰処理部18の一部である石炭灰回収サイロ183等に添加されてもよい(例えば、図1におけるS261)。生石灰、及び消石灰は粒状又は粉末状であることが好ましく、具体的には、平均粒径が10μmから100μmであることが好ましく、10μmから70μmであることがより好ましい。
<Coal ash additive addition process S260>
The coal ash additive addition step S260 is performed by adding quick lime and / or slaked lime to the downstream portion of the combustion portion of the combustion furnace 161 and / or the coal ash. That is, quick lime and / or slaked lime are part of the combustion furnace 161, the furnace upper dividing wall 161b, the final superheater 161b ′, the first reheater 161f, the second reheater 161f ′, and horizontally placed. It may be added in the vicinity of the heat exchange unit such as the primary superheater 161c, or may be added to the coal ash recovery silo 183 that is a part of the coal ash treatment unit 18 (for example, S261 in FIG. 1). . Quick lime and slaked lime are preferably granular or powdery, and specifically, the average particle diameter is preferably 10 μm to 100 μm, more preferably 10 μm to 70 μm.

生石灰及び消石灰の添加量は、石炭灰100質量部に対して、生石灰及び消石灰の合計量が0.3質量部以上50質量部以下の範囲となるよう添加することが好ましい。石炭灰100質量部に対して、生石灰及び消石灰の合計量が0.3質量部以上であるので、これらの成分を添加する効果を十分に得ることができ、生石灰及び消石灰の合計量が50質量部以下であるので、これらの成分を溶出防止効果に必要とされる量を超えて添加することがなく、経済的である。上記上限は、30質量部であることが更に好ましく、10質量部であることが特に好ましい。上記のような添加量で生石灰及び消石灰を添加することにより、石炭灰中のフリーライム量を所望の範囲内に収めることができる。石炭灰中に存在させるフリーライム量としては、酸化カルシウム量で0.5質量%以上であることが好ましく、3.0質量%以上であることが更に好ましく、10.0質量%以上であることが特に好ましい。   The addition amount of quicklime and slaked lime is preferably added so that the total amount of quicklime and slaked lime is in the range of 0.3 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of coal ash. Since the total amount of quicklime and slaked lime is 0.3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of coal ash, the effect of adding these components can be sufficiently obtained, and the total amount of quicklime and slaked lime is 50 masses. Therefore, it is economical that these components are not added beyond the amount required for the elution prevention effect. The upper limit is more preferably 30 parts by mass, and particularly preferably 10 parts by mass. By adding quick lime and slaked lime in the above amounts, the amount of free lime in coal ash can be kept within a desired range. The amount of free lime to be present in the coal ash is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 3.0% by mass or more in terms of calcium oxide, and 10.0% by mass or more. Is particularly preferred.

生石灰及び消石灰を石炭灰に添加することにより、これらに由来する酸化カルシウムが石炭灰中に存在する酸化セレン、三酸化二ヒ素、及び酸化ホウ素等と反応して、それぞれ亜セレン酸カルシウム、ヒ酸カルシウム、ホウ酸カルシウム等の難溶性又は不溶性の化合物を生成するため、石炭灰中の微量元素の溶出を抑制することができる。   By adding quick lime and slaked lime to coal ash, calcium oxide derived from them reacts with selenium oxide, arsenic trioxide, boron oxide, etc. present in coal ash, respectively, and calcium selenite and arsenate, respectively. Since insoluble or insoluble compounds such as calcium and calcium borate are generated, elution of trace elements in coal ash can be suppressed.

更に、酸化カルシウムは水に溶解することにより塩基性を示す。セレン、ホウ素、ヒ素等の元素は、石炭灰のpHが高いほど、石炭灰から溶出しにくいという性質を有する。このため、本発明の石炭灰添加剤を添加することにより、石炭灰が水に溶解したときのpHが高く保たれ、これらの元素が石炭灰から溶出することを有効に抑制することができる。ここで、石炭灰添加剤の添加量は、水100質量部に対して、石炭灰10質量部を添加することにより生成される水溶液のpHが12.0以上となるように添加することが好ましく、12.5以上となるように添加することがより好ましく、13.0以上となるように添加することが更に好ましい。   Furthermore, calcium oxide exhibits basicity when dissolved in water. Elements such as selenium, boron, and arsenic have a property that the higher the pH of coal ash, the more difficult it is to elute from coal ash. For this reason, by adding the coal ash additive of this invention, pH when coal ash melt | dissolves in water is kept high, and it can suppress effectively that these elements elute from coal ash. Here, the addition amount of the coal ash additive is preferably added so that the pH of the aqueous solution generated by adding 10 parts by mass of coal ash is 12.0 or more with respect to 100 parts by mass of water. It is more preferable to add so that it may become 12.5 or more, and it is still more preferable to add so that it may become 13.0 or more.

なお、酸化カルシウムは、石炭灰中に多量に存在することにより、水溶液のpHの低下を防止するpH低下防止剤として作用し、酸性土壌中におかれた際にも有害微量元素の溶出を抑制する効果がある。更に、石炭灰中に添加される酸化カルシウムは、石炭灰を溶解させたときのpHに関わりなく有害微量元素の溶出を抑制する効果を持つ。このような効果は、石炭灰中の酸化カルシウムの量が多いほど効率よく得ることができ、酸化カルシウムの存在による水溶液中のpHの上昇の効果が頭打ちになった状態においても、石炭灰中により多くの酸化カルシウムを存在させることにより、よりよい溶出抑制効果を得ることができる。このため、石炭灰中の酸化カルシウムの含有量は多いほうが好ましい。   Calcium oxide is present in large quantities in coal ash, thus acting as a pH lowering preventive agent that prevents the pH of the aqueous solution from decreasing, and suppressing the elution of harmful trace elements even when placed in acidic soil. There is an effect to. Furthermore, calcium oxide added to coal ash has an effect of suppressing the elution of harmful trace elements regardless of the pH when coal ash is dissolved. Such an effect can be obtained more efficiently as the amount of calcium oxide in the coal ash increases, and even in a state where the effect of the increase in pH in the aqueous solution due to the presence of calcium oxide has reached its peak, By making many calcium oxides exist, a better elution suppression effect can be obtained. For this reason, it is preferable that the content of calcium oxide in the coal ash is large.

本発明の一実施形態を示す石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the pulverized coal combustion facility in the coal thermal power generation system which shows one Embodiment of this invention. 図1における燃焼炉付近の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a combustion furnace in FIG. 1. 本発明の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法の概略を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline of the harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 微粉炭燃焼施設
12 石炭供給部
121 石炭バンカ
122 給炭機
14 微粉炭生成部
141 石炭微粉炭機
142 空気供給機
16 微粉炭燃焼部
16b 第一の熱交換部
16d 第二の熱交換部
161 燃焼炉
161a バーナ
161a’ バーナーゾーン
161b 第一の過熱器
161c 第二の過熱器
161d 一次節炭器
161e 二次節炭器
162 加熱機
163 空気供給機
18 石炭灰処理部
181 脱硝装置
182 集塵機
183 石炭灰回収サイロ
S210 石炭供給工程
S220 微粉炭生成工程
S230 微粉炭燃焼工程
S240 石炭灰処理工程
S250 有害微量元素溶出抑制剤添加工程
S260 石炭灰添加剤添加工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pulverized coal combustion facility 12 Coal supply part 121 Coal bunker 122 Coal feeder 14 Pulverized coal production | generation part 141 Coal pulverized coal machine 142 Air supply machine 16 Pulverized coal combustion part 16b 1st heat exchange part 16d 2nd heat exchange part 161 Combustion furnace 161a Burner 161a 'Burner zone 161b First superheater 161c Second superheater 161d Primary economizer 161e Secondary economizer 162 Heater
163 Air supply machine 18 Coal ash treatment unit 181 Denitration equipment 182 Dust collector 183 Coal ash recovery silo S210 Coal supply process S220 Pulverized coal generation process S230 Pulverized coal combustion process S240 Coal ash treatment process S250 Hazardous trace element elution inhibitor addition process S260 Coal ash Additive process

Claims (6)

石炭を燃焼させる燃焼炉を備える石炭火力発電システムにおいて、石炭に有害微量元素溶出防止のために添加する有害微量元素溶出抑制剤の添加量を算出する有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法であって、
前記有害微量元素溶出抑制剤は、石灰石、生石灰、及び消石灰からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むものであり、
前記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法は、
前記石炭に前記有害微量元素溶出抑制剤を所定量添加して前記燃焼炉で燃焼させたときに、石炭灰に残存する酸化カルシウムの含有量を計測する酸化カルシウム量計測工程と、
前記酸化カルシウム量計測工程で計測した酸化カルシウムの含有量をカルシウム元素量に換算し、前記有害微量元素溶出抑制剤のカルシウム元素換算での添加量からカルシウム元素量に換算した酸化カルシウムの含有量を差し引いて、前記燃焼炉において前記石炭灰の溶融に寄与するカルシウム元素の量を算出する石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程と、
前記石炭灰溶融寄与カルシウム量算出工程で算出した前記石炭灰の溶融に寄与するカルシウム量が前記燃焼炉で前記石炭灰を溶融させない範囲で、前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定する有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程と、を含む、有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。
In coal-fired power system comprising a combustion furnace for burning coal, hazardous trace elements eluted inhibitor additive amount calculating method for calculating the amount of harmful trace elements elution suppressing agent to be added due to adverse trace elements elution preventing the coal There,
The harmful trace element elution inhibitor contains at least one selected from the group consisting of limestone, quicklime, and slaked lime,
The harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method is:
When the harmful trace elements eluted inhibitor is combusted in the combustion furnace by adding a predetermined amount of the coal, calcium oxide amount measuring step of measuring the content of calcium oxide remaining in the coal ash,
The calcium oxide content measured in the calcium oxide content measurement step is converted into the calcium element content, and the calcium oxide content converted into the calcium element content from the added amount of the harmful trace element elution inhibitor in terms of calcium element. Subtracting and calculating the amount of calcium element that contributes to the melting of the coal ash in the combustion furnace,
In the range where the amount of calcium contributing to melting of the coal ash calculated in the coal ash melting contribution calcium amount calculating step does not melt the coal ash in the combustion furnace, A method for calculating an addition amount of a harmful trace element elution inhibitor to be determined.
前記有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程において、前記燃焼炉で燃焼させる前記石炭の炭種毎に、前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定する、請求項1に記載の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。   The said poisoning trace element elution inhibitor addition amount determination process WHEREIN: The upper limit of the addition amount of the said hazardous trace element elution inhibitor is determined for every coal type of the said coal burned with the said combustion furnace. Method for calculating the amount of harmful trace element elution inhibitor added. 前記燃焼炉が微粉炭燃焼炉であり、前記有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程において、前記石炭灰の融点が1200℃以上となるように前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の上限値を決定する、請求項1又は2に記載の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。   The combustion furnace is a pulverized coal combustion furnace, and in the harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step, an upper limit value of the harmful trace element elution inhibitor addition amount so that the melting point of the coal ash is 1200 ° C. or higher. The harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method according to claim 1 or 2, wherein: 前記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法は、更に、酸化カルシウム量計測工程で計測した酸化カルシウムの含有量をもとに、石炭灰10質量部を水100質量部に溶解させた際のpHを算出するpH算出工程を含み、
前記有害微量元素溶出抑制剤添加量決定工程において、前記pH算出工程において算出したpHが12以上となる範囲で、前記有害微量元素溶出抑制剤の添加量の下限値を更に決定する、請求項1から3のいずれかに記載の有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法。
The harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method is based on the calcium oxide content measured in the calcium oxide amount measurement step, and the pH when 10 parts by mass of coal ash is dissolved in 100 parts by mass of water. Including a pH calculation step of calculating
2. The lower limit of the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor is further determined in the harmful trace element elution inhibitor addition amount determination step in a range where the pH calculated in the pH calculation step is 12 or more. To 4. The method for calculating the additive amount of harmful trace element elution inhibitor according to any one of items 1 to 3.
前記有害微量元素溶出抑制剤を、請求項1から4のいずれかに記載の前記有害微量元素溶出抑制剤添加量算出方法により算出された添加量の範囲内で燃焼炉の燃焼部、又はその上流部に添加し、
燃焼炉の燃焼部の下流部及び/又は石炭灰に、生石灰及び/又は消石灰を添加する、有害微量元素溶出抑制方法。
The said harmful trace element elution inhibitor is the combustion part of a combustion furnace within the range of the addition amount computed by the said harmful trace element elution inhibitor addition amount calculation method in any one of Claim 1 to 4 or its upstream Added to the part,
A harmful trace element elution suppression method of adding quick lime and / or slaked lime to a downstream portion of a combustion portion of a combustion furnace and / or coal ash.
前記石炭灰100質量部に対して、生石灰及び/又は消石灰を0.3質量部以上50質量部以下の範囲で添加する、請求項5に記載の有害微量元素溶出抑制方法。   The harmful trace element elution suppression method of Claim 5 which adds quick lime and / or slaked lime in the range of 0.3 to 50 mass parts with respect to 100 mass parts of the coal ash.
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