JP4903623B2 - Method for producing coal gasification slag with adjusted composition - Google Patents

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Description

本発明は、組成調整された石炭ガス化スラグの製造方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、石炭ガス化複合発電設備から発生する石炭ガス化スラグを組成調整して付加価値を与えるのに好適な石炭ガス化スラグの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a composition-adjusted coal gasification slag. More specifically, the present invention relates to a method for producing coal gasification slag suitable for providing added value by adjusting the composition of coal gasification slag generated from a combined coal gasification combined cycle facility.

石炭ガス化複合発電(IGCC:Integrated coal Gasification Combined Cycle)は、高効率且つ環境性に優れた発電システムとして早期実用化が期待されている。この石炭ガス化複合発電の中核設備である石炭ガス化炉からは、燃料石炭中の灰成分のほぼ全量がガラス状の石炭ガス化スラグとして排出され、その量は、250MW級の発電所においては約2万トン/年と大量である。   IGCC (Integrated coal Gasification Combined Cycle) is expected to be put to practical use as a highly efficient and environmentally friendly power generation system. From the coal gasification furnace, which is the core facility of this coal gasification combined cycle power generation, almost all of the ash component in the fuel coal is discharged as glassy coal gasification slag. Large amount of about 20,000 tons / year.

この大量に排出される石炭ガス化スラグを資源として有効利用するための技術が各種提案されている。例えば、特許文献1では、石炭ガス化処理後のスラグ中のシリカ(SiO)の含有率が45重量%以上となるように石炭を選択する石炭選択工程と、この石炭を石炭ガス化処理してスラグを得る石炭ガス化工程と、スラグを焼成して発泡させるスラグ焼成工程とを含む製造方法により軽量骨材を得て、石炭ガス化スラグを人工軽量骨材として用いる技術が提案されている。 Various techniques for effectively using the coal gasification slag discharged in large quantities as resources have been proposed. For example, Patent Document 1, and coal selection step of selecting a coal as the content of silica in the slag after the coal gasification process (SiO 2) is 45 wt% or more, the coal is treated coal gasification A technology has been proposed in which lightweight aggregate is obtained by a production method including a coal gasification step for obtaining slag and a slag firing step for firing and foaming slag, and the coal gasification slag is used as an artificial lightweight aggregate. .

また、特許文献2では、石炭ガス化処理後のスラグ中のアルミナ(Al)の含有率が30重量%以下となるように石炭を選択する石炭選択工程と、この石炭を石炭ガス化処理してスラグを得る石炭ガス化工程と、スラグを焼成して発泡させるスラグ焼成工程とを含む製造方法により軽量骨材を得て、石炭ガス化スラグを人工軽量骨材として用いる技術が提案されている。
特開2004−269301 特開2004−269302
In Patent Document 2, and coal selection step of selecting a coal as the content of alumina in the slag after the coal gasification process (Al 2 O 3) is a 30 wt% or less, the coal gasification the coal A technology has been proposed in which a lightweight aggregate is obtained by a manufacturing method including a coal gasification step for processing to obtain slag and a slag firing step for firing and foaming slag, and using the coal gasification slag as an artificial lightweight aggregate. ing.
JP 2004-269301 A JP 2004-269302 A

特許文献1及び2に記載の技術では、人工軽量骨材として有効利用することができる石炭ガス化スラグの組成を得るために燃料石炭を特定種に限定する必要がある。しかしながら、燃料石炭を特定種に限定することなく、利用可能な石炭種の範囲を拡大して、人工軽量骨材等としての有効利用が可能な石炭ガス化スラグを得ることのできる技術を確立することが、石炭ガス化複合発電を継続的に実施していく上で望ましいと言える。   In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to limit the fuel coal to a specific species in order to obtain a composition of coal gasification slag that can be effectively used as an artificial lightweight aggregate. However, without limiting the fuel coal to specific species, establish a technology that can expand the range of available coal species and obtain coal gasification slag that can be effectively used as artificial lightweight aggregates, etc. This is desirable for continuous coal gasification combined power generation.

そこで、燃料石炭にシリカやアルミナを含む鉱石を添加することにより石炭ガス化処理後の石炭ガス化スラグの組成を調整することが考えられるが、このような方法を採用すると、石炭ガス化スラグの生産コストが上昇してしまう。   Therefore, it is possible to adjust the composition of coal gasification slag after coal gasification treatment by adding ores containing silica and alumina to fuel coal. Production costs will increase.

他方、石炭火力発電設備等から排出されるフライアッシュ等の石炭灰は水溶出性であるため、そのまま廃棄処理すると重金属等が環境中に溶出して環境汚染を引き起こすことが懸念される。したがって、フライアッシュ等の石炭灰を廃棄物として処分する為には、無害化するために多大な費用がかかる。   On the other hand, since coal ash such as fly ash discharged from coal-fired power generation facilities is water-eluting, if it is disposed of as it is, there is a concern that heavy metals will elute into the environment and cause environmental pollution. Therefore, in order to dispose of coal ash such as fly ash as waste, a large amount of cost is required for detoxification.

本発明は、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグの組成を低コストに調整し、人工軽量骨材等として有効利用を図るために好適な石炭ガス化スラグを製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a method for producing a coal gasification slag suitable for adjusting the composition of the coal gasification slag generated by the coal gasification treatment at low cost and effectively using it as an artificial lightweight aggregate or the like. With the goal.

また、本発明は、石炭火力発電設備等から排出されるフライアッシュ等の石炭灰の有効利用を図ることを目的とする。   Another object of the present invention is to effectively use coal ash such as fly ash discharged from coal-fired power generation facilities.

かかる課題を解決するため、本発明の石炭ガス化スラグの製造方法は、燃料石炭をガス化炉に供給して石炭ガス化処理を行う際に、燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰をガス化炉に供給する工程を含み、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグの組成が調整されるようにしている。   In order to solve this problem, the method for producing coal gasification slag according to the present invention provides coal ash having a composition different from the ash component of fuel coal when supplying coal to a gasification furnace and performing coal gasification treatment. Including a step of supplying the gasification furnace to the gasification furnace, and the composition of the coal gasification slag generated by the coal gasification process is adjusted.

燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰をガス化炉に供給することで、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグが所望の組成に調整される。また、ガス化炉に供給された石炭灰は石炭ガス化処理により溶融して石炭ガス化スラグに取り込まれ不溶出化するので、石炭灰からの重金属等の溶出が抑えられる。   By supplying coal ash having a composition different from the ash component of the fuel coal to the gasification furnace, the coal gasification slag generated by the coal gasification treatment is adjusted to a desired composition. Moreover, since the coal ash supplied to the gasification furnace is melted by the coal gasification treatment and taken into the coal gasification slag and is not eluted, elution of heavy metals and the like from the coal ash is suppressed.

ここで、「所望の組成」とは、石炭ガス化スラグの有効利用を図るために最適な組成を意味している。例えば、人工軽量骨材として利用するために最適な組成、土壌改良材及び屋上緑化資材として利用するために最適な組成、石炭ガス化スラグの微粒化や繊維化を可能とする最適な組成が挙げられる。即ち、燃料石炭をガス化炉に供給して石炭ガス化処理を行う際に、燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰をガス化炉に供給することで、有効利用を図るための最適な組成を有する石炭ガス化スラグが製造される。   Here, the “desired composition” means an optimum composition for effective utilization of coal gasification slag. For example, the optimum composition for use as an artificial lightweight aggregate, the optimum composition for use as a soil improvement material and a rooftop greening material, and the optimum composition that enables atomization and fiberization of coal gasification slag are mentioned. It is done. In other words, when coal gasification treatment is performed by supplying fuel coal to the gasifier, the coal ash having a composition different from the ash component of the fuel coal is supplied to the gasifier, which is optimal for effective use. Coal gasification slag having a good composition is produced.

尚、「灰成分」とは、燃料石炭中の組成のうち、815℃で加熱しても酸化物として安定に存在する成分を意味し、主に、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、ナトリウム(Na)等が挙げられる。   The “ash component” means a component that exists stably as an oxide even when heated at 815 ° C. in the composition of fuel coal, mainly silicon (Si), aluminum (Al), calcium. (Ca), iron (Fe), magnesium (Mg), sodium (Na) and the like.

ここで、石炭灰として石炭火力発電設備で発生したフライアッシュを用いることが好ましい。石炭火力発電に使用される燃料石炭は、石炭ガス化複合発電に使用される燃料石炭と比較して灰融点が高い。即ち、石炭火力発電に使用される燃料石炭の灰成分のシリカ及びアルミナの含有率は、石炭ガス化複合発電に使用される燃料石炭の灰成分のシリカ及びアルミナの含有率よりも高い。したがって、石炭火力発電設備で発生したフライアッシュのシリカ及びアルミナの含有率は、石炭ガス化複合発電に使用される燃料石炭の灰成分のシリカ及びアルミナの含有率よりも高いので、石炭灰として石炭火力発電設備で発生したフライアッシュを用いることで、石炭ガス化スラグのシリカ含有率とアルミナ含有率とを高めて所望の組成に調整することができる。   Here, it is preferable to use fly ash generated in a coal-fired power generation facility as coal ash. Fuel coal used in coal-fired power generation has a higher ash melting point than fuel coal used in coal gasification combined power generation. That is, the content of silica and alumina in the ash component of fuel coal used in coal-fired power generation is higher than the content of silica and alumina in the ash component of fuel coal used in coal gasification combined power generation. Therefore, the silica and alumina content of fly ash generated in coal-fired power generation facilities is higher than the silica and alumina content of fuel coal ash components used in coal gasification combined power generation. By using fly ash generated in a thermal power generation facility, the silica content and alumina content of coal gasification slag can be increased and adjusted to a desired composition.

また、石炭灰の代わりに廃棄物焼却残渣をガス化炉に供給することで、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグが所望の組成に調整されるようにしてもよい。この場合にも、ガス化炉に供給された廃棄物焼却残渣が石炭ガス化処理により溶融して石炭ガス化スラグに取り込まれ不溶出化するので、廃棄物焼却残渣からの重金属等の溶出が抑えられる。   Moreover, you may make it adjust the coal gasification slag generate | occur | produced by a coal gasification process to a desired composition by supplying a waste incineration residue instead of coal ash to a gasification furnace. Also in this case, the waste incineration residue supplied to the gasification furnace is melted by the coal gasification process and taken into the coal gasification slag and is not eluted, so that elution of heavy metals from the waste incineration residue is suppressed. It is done.

石炭ガス化スラグの組成の調整の一例を挙げると、石炭ガス化スラグのシリカの含有率を50〜60重量%に調整し、且つアルミナ(Al)の含有率を10〜30重量%に調整した場合、この石炭ガス化スラグを焼成し発泡させて得られる粒体の絶乾比重が1.6g/cm以下で且つ吸水率が6%以下となる。したがって、人工軽量骨材としての利用に非常に適した発泡性の石炭ガス化スラグが得られる。 An example of the adjustment of the composition of coal gasification slag is as follows. The silica content of coal gasification slag is adjusted to 50 to 60% by weight, and the content of alumina (Al 2 O 3 ) is 10 to 30% by weight. When adjusted, the granulated material obtained by calcining and foaming the coal gasification slag has an absolute dry specific gravity of 1.6 g / cm 3 or less and a water absorption of 6% or less. Therefore, a foamable coal gasification slag very suitable for use as an artificial lightweight aggregate is obtained.

請求項1に記載の石炭ガス化スラグの製造方法によれば、燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰をガス化炉に供給しているので、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグの組成を調整することができる。したがって、石炭ガス化スラグの有効利用を図るために最適な組成、例えば、人工軽量骨材として利用するために最適な組成、土壌改良材及び屋上緑化資材として利用するために最適な組成、石炭ガス化スラグの微粒化や繊維化を可能とする最適な組成を有する石炭ガス化スラグを製造することが可能となる。しかも、石炭灰という廃棄物を用いて石炭ガス化スラグの組成調整を行うようにしているので、石炭ガス化スラグの生産コストの上昇を抑えると共に、石炭灰の廃棄処理を行う必要が無くなり、石炭灰の廃棄処理コストを削減することができる。さらに、石炭灰は石炭ガス化スラグに取り込まれて不溶出性となるため、重金属等の溶出による環境汚染を防ぐことが可能となる。また、石炭ガス化スラグの組成を調整することにより、石炭ガス化スラグの流動性が高まる場合がある。この場合には、ガス化炉の運転範囲の拡大にも寄与することが可能となる。   According to the method for producing coal gasification slag according to claim 1, since coal ash having a composition different from the ash component of fuel coal is supplied to the gasification furnace, coal gasification generated by coal gasification treatment is provided. The composition of the slag can be adjusted. Therefore, an optimal composition for the effective use of coal gasification slag, for example, an optimal composition for use as an artificial lightweight aggregate, an optimal composition for use as a soil improvement material and a rooftop greening material, coal gas It is possible to produce coal gasification slag having an optimum composition that enables atomization and fiberization of gasification slag. Moreover, because the composition of the coal gasification slag is adjusted using the waste of coal ash, the increase in the production cost of coal gasification slag is suppressed, and it is no longer necessary to dispose of the coal ash. Ash disposal costs can be reduced. Furthermore, since coal ash is taken into coal gasification slag and becomes non-eluting, it is possible to prevent environmental pollution due to elution of heavy metals and the like. Moreover, the fluidity | liquidity of coal gasification slag may improve by adjusting the composition of coal gasification slag. In this case, it is possible to contribute to the expansion of the operating range of the gasifier.

請求項2に記載の石炭ガス化スラグの製造方法によれば、石炭火力発電設備で発生したフライアッシュのシリカ及びアルミナの含有率は、石炭ガス化複合発電に使用される石炭よりも高いので、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグのシリカ含有率とアルミナ含有率とを高めて、有効利用に適した所望の組成比を有する石炭ガス化スラグを製造することが可能となる。   According to the method for producing coal gasification slag according to claim 2, since the content of silica and alumina in fly ash generated in a coal-fired power generation facility is higher than that of coal used in coal gasification combined power generation, By increasing the silica content and the alumina content of the coal gasification slag generated by the coal gasification treatment, it is possible to produce a coal gasification slag having a desired composition ratio suitable for effective use.

請求項3に記載の石炭ガス化スラグの製造方法によれば、燃料石炭の灰成分とは組成の異なる廃棄物焼却残渣をガス化炉に供給しているので、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグの組成を調整することができる。したがって、石炭ガス化スラグの有効利用を図るために最適な組成、例えば、人工軽量骨材として利用するために最適な組成、土壌改良材及び屋上緑化資材として利用するために最適な組成、石炭ガス化スラグの微粒化や繊維化を可能とする最適な組成を有する石炭ガス化スラグを製造することが可能となる。しかも、廃棄物焼却残渣という廃棄物を用いて石炭ガス化スラグの組成調整を行うようにしているので、石炭ガス化スラグの生産コストの上昇を抑えると共に、廃棄物焼却残渣の廃棄処理を行う必要が無くなり、廃棄物焼却残渣の廃棄処理コストを削減することができる。さらに、廃棄物焼却残渣は石炭ガス化スラグに取り込まれて不溶出性となるため、重金属等の溶出による環境汚染を防ぐことが可能となる。また、石炭ガス化スラグの組成を調整することにより、石炭ガス化スラグの流動性が高まる場合がある。この場合には、ガス化炉の運転範囲の拡大にも寄与することが可能となる。   According to the method for producing coal gasification slag according to claim 3, since the waste incineration residue having a different composition from the ash component of fuel coal is supplied to the gasification furnace, coal generated by coal gasification treatment The composition of the gasification slag can be adjusted. Therefore, an optimal composition for the effective use of coal gasification slag, for example, an optimal composition for use as an artificial lightweight aggregate, an optimal composition for use as a soil improvement material and a rooftop greening material, coal gas It is possible to produce coal gasification slag having an optimum composition that enables atomization and fiberization of gasification slag. Moreover, because the composition of coal gasification slag is adjusted using waste waste incineration residue, it is necessary to suppress the increase in production cost of coal gasification slag and to dispose of waste incineration residue. Therefore, the disposal cost of the waste incineration residue can be reduced. Furthermore, since the waste incineration residue is taken into the coal gasification slag and becomes insoluble, it is possible to prevent environmental pollution due to elution of heavy metals and the like. Moreover, the fluidity | liquidity of coal gasification slag may improve by adjusting the composition of coal gasification slag. In this case, it is possible to contribute to the expansion of the operating range of the gasifier.

請求項4記載の石炭ガス化スラグの製造方法によれば、石炭ガス化スラグのシリカ(SiO)の含有率を50〜60重量%に調整し、且つアルミナ(Al)の含有率を10〜30重量%に調整しているので、この石炭ガス化スラグを焼成し発泡させて得られる粒体の絶乾比重が1.6g/cm以下で且つ吸水率が6%以下となる。したがって、人工軽量骨材としての利用に非常に適した石炭ガス化スラグを製造することが可能となる。 According to the method for producing coal gasification slag according to claim 4, the content of silica (SiO 2 ) in the coal gasification slag is adjusted to 50 to 60% by weight, and the content of alumina (Al 2 O 3 ). Is adjusted to 10 to 30% by weight, the absolute dry specific gravity of the granules obtained by firing and foaming the coal gasified slag is 1.6 g / cm 3 or less and the water absorption is 6% or less. . Therefore, it is possible to manufacture a coal gasification slag that is very suitable for use as an artificial lightweight aggregate.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

本発明の石炭ガス化スラグの製造方法は、燃料石炭をガス化炉に供給して石炭ガス化処理を行う際に、燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰をガス化炉に供給する工程を含むようにして、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグを所望の組成に調整するようにしている。   The method for producing coal gasification slag according to the present invention supplies coal ash having a composition different from the ash component of fuel coal to the gasification furnace when supplying fuel coal to the gasification furnace and performing coal gasification treatment. By including the process, the coal gasification slag generated by the coal gasification process is adjusted to a desired composition.

石炭ガス化処理は、石炭ガス化複合発電システムのガス化炉において行われる。ここで、石炭ガス化複合発電システムとは、燃料石炭(微粉炭)をガス化炉内に投入し、ガス化剤(酸素、酸素富化空気または空気)の存在下、例えば1200〜1600℃、2〜3MPaの条件にて石炭ガス化処理を行い、発生した可燃性ガスを燃焼させてガスタービンを回転させ、ガスタービンの排熱を利用して蒸気タービンを回転させて発電を行う発電システムである。   Coal gasification processing is performed in a gasification furnace of a combined coal gasification combined power generation system. Here, the combined coal gasification combined power generation system is a method in which fuel coal (pulverized coal) is charged into a gasification furnace, and in the presence of a gasifying agent (oxygen, oxygen-enriched air or air), for example, 1200 to 1600 ° C., A power generation system that performs coal gasification under conditions of 2 to 3 MPa, burns the generated combustible gas to rotate the gas turbine, and uses the exhaust heat of the gas turbine to rotate the steam turbine to generate power. is there.

石炭ガス化処理を行うガス化炉1は、例えば、図1に示す加圧2段噴流床方式の石炭ガス化炉である。このガス化炉1は、下部のコンバスタ3と上部のリダクタ4の2室が圧力容器2内に設置されて構成される。排出口5からは溶融スラグ(石炭ガス化スラグ)6が流下する。炉出口7からは生成ガスとチャーが排出され、チャーはサイクロンセパレータ8により捕集される。コンバスタ3には、燃料石炭を供給するコンバスタ微粉炭バーナ9およびサイクロンセパレータ8により捕集されるチャーを供給するコンバスタチャーバーナ10が設置され、空気を供給する空気供給部11が設置される。リダクタ4には、石炭を供給するリダクタ微粉炭バーナ12が設置される。   The gasification furnace 1 that performs the coal gasification treatment is, for example, a pressurized two-stage entrained bed coal gasification furnace shown in FIG. This gasification furnace 1 is configured by installing two chambers of a lower combustor 3 and an upper reductor 4 in a pressure vessel 2. Molten slag (coal gasification slag) 6 flows down from the discharge port 5. Product gas and char are discharged from the furnace outlet 7, and the char is collected by a cyclone separator 8. In the combustor 3, a combustor pulverized coal burner 9 for supplying fuel coal and a combustor burner 10 for supplying char collected by the cyclone separator 8 are installed, and an air supply unit 11 for supplying air is installed. The reductor 4 is provided with a reductor pulverized coal burner 12 for supplying coal.

ここで、石炭ガス化処理を行うガス化炉は、この噴流床ガス化炉に限定されるものではなく、他の方式のガス化炉、例えば日立社製Hycol型ガス化炉やShell社製ガス化炉等を用いることも可能である。   Here, the gasification furnace for performing the coal gasification treatment is not limited to the spouted bed gasification furnace, and other types of gasification furnaces such as a Hycol gasification furnace manufactured by Hitachi and a gas manufactured by Shell. It is also possible to use a conversion furnace or the like.

燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰をガス化炉1に供給する方法は特に限定されるものではない。例えば、石炭灰を予め燃料微粉炭の供給管内で混合してガス化炉1に供給するようにしてもよいし、ガス化炉1のコンバスタ微粉炭バーナ10に石炭灰混合設備を施して燃料微粉炭と共に供給してもよいし、石炭灰供給部をコンバスタ3に別途設けて、石炭灰の供給を行うようにしてもよい。   The method for supplying coal ash having a composition different from the ash component of the fuel coal to the gasifier 1 is not particularly limited. For example, coal ash may be mixed in advance in a fuel pulverized coal supply pipe and supplied to the gasifier 1, or the combustor pulverized coal burner 10 of the gasifier 1 may be provided with a coal ash mixing facility to provide fuel pulverized powder. It may be supplied together with charcoal, or a coal ash supply unit may be separately provided in the combustor 3 to supply coal ash.

例えば、シリカの含有率が燃料石炭の灰成分よりも多い石炭灰を用いることで石炭ガス化スラグのシリカ含有率を高めることができる。また、アルミナの含有率が燃料石炭の灰成分よりも多い石炭灰を用いることで石炭ガス化スラグのアルミナ含有率を高めることができる。他方、シリカの含有率が燃料石炭の灰成分よりも少ない石炭灰を用いることで石炭ガス化スラグのシリカ含有率を低減させることができる。また、アルミナの含有率が燃料石炭の灰成分よりも少ない石炭灰を用いることで石炭ガス化スラグのアルミナ含有率を低減させることができる。勿論、シリカとアルミナに限らず、石炭ガス化スラグ中のシリカとアルミナ以外の主要成分である酸化鉄(Fe)及び酸化カルシウム(CaO)の含有率の調整を行うことも可能である。 For example, the silica content of coal gasification slag can be increased by using coal ash having a silica content higher than the ash component of fuel coal. Moreover, the alumina content rate of coal gasification slag can be raised by using coal ash whose content rate of alumina is more than the ash component of fuel coal. On the other hand, the silica content of coal gasification slag can be reduced by using coal ash having a silica content lower than the ash component of fuel coal. Moreover, the alumina content rate of coal gasification slag can be reduced by using coal ash whose content rate of alumina is less than the ash component of fuel coal. Of course, not only silica and alumina but also the content of iron oxide (Fe 2 O 3 ) and calcium oxide (CaO), which are main components other than silica and alumina, in the coal gasification slag can be adjusted. .

燃料石炭に対する石炭灰の供給量は、燃料石炭の灰成分の重量及び組成と石炭灰の重量及び組成とにより、製造される石炭ガス化スラグが所望の組成となるよう適宜決定される。燃料石炭の灰成分の重量並びに元素組成は、石炭購入時のスペックとして容易に入手できるが、不明な場合には、JIS−M8815に準じて分析した灰組成に基づき決定することができる。石炭灰の組成についても、不明な場合には、JIS−M8815に準じて分析した灰組成に基づき決定することができる。尚、石炭灰は、1種類だけ供給して所望の組成に調整してもよいが、2種類以上の石炭灰を組み合わせて供給することにより、所望の組成に調整するようにしてもよい。   The amount of coal ash supplied to the fuel coal is appropriately determined by the weight and composition of the ash component of the fuel coal and the weight and composition of the coal ash so that the produced coal gasification slag has a desired composition. The weight and elemental composition of the ash component of the fuel coal can be easily obtained as specifications at the time of purchasing the coal, but if not known, it can be determined based on the ash composition analyzed according to JIS-M8815. If the composition of coal ash is unknown, it can be determined based on the ash composition analyzed according to JIS-M8815. In addition, only one type of coal ash may be supplied and adjusted to a desired composition, but may be adjusted to a desired composition by supplying two or more types of coal ash in combination.

ここで、燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰として、石炭火力発電設備で発生したフライアッシュを用いることが好ましい。石炭ガス化複合発電においては、石炭火力発電では単味燃焼が難しい低灰融点炭を燃料石炭とすることができるという利点がある。換言すれば、石炭火力発電に用いられる燃料石炭は、高灰融点であることが要求されるため、燃料石炭中の灰成分のシリカ及びアルミナの含有率が石炭ガス化複合発電に用いられる燃料石炭中の灰成分のシリカ及びアルミナの含有率よりも高い。したがって、石炭火力発電設備で発生したフライアッシュをガス化炉1に供給することで、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグのシリカ及びアルミナの含有率を高めて、所望の組成に調整することができる。   Here, it is preferable to use fly ash generated in a coal-fired power generation facility as coal ash having a different composition from the ash component of fuel coal. In coal gasification combined cycle power generation, there is an advantage that low ash melting point coal, which is difficult to burn simply in coal-fired power generation, can be used as fuel coal. In other words, since the fuel coal used for coal-fired power generation is required to have a high ash melting point, the content of silica and alumina as ash components in the fuel coal is the fuel coal used for coal gasification combined power generation. It is higher than the content of silica and alumina in the ash component. Therefore, by supplying fly ash generated in the coal-fired power generation facility to the gasification furnace 1, the content of silica and alumina in the coal gasification slag generated by the coal gasification treatment is increased and adjusted to a desired composition. be able to.

他にも、石炭火力発電設備で発生したシンダアッシュやクリンカアッシュを用いることができるが、この場合には、これらを細粉とすることが好ましい。細粉とすることによりガス化炉中で石炭灰が融解し易くなり、発生する石炭ガス化スラグの組成をガス化処理の初期から所望の組成に調整し易くなる。尚、燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰は、石炭火力発電設備で発生した石炭灰に限定されるものではなく、あらゆる設備で発生した石炭灰を適宜使用することができる。例えば、高炉から発生した石炭灰を用いることも可能である。   In addition, although cinder ash and clinker ash generated in the coal-fired power generation facility can be used, in this case, it is preferable to use fine powder. By making it fine powder, coal ash is easily melted in the gasification furnace, and the composition of the generated coal gasification slag is easily adjusted to a desired composition from the initial stage of the gasification treatment. The coal ash having a composition different from the ash component of the fuel coal is not limited to the coal ash generated in the coal-fired power generation facility, and the coal ash generated in any facility can be used as appropriate. For example, coal ash generated from a blast furnace can be used.

また、石炭灰の代わりに、廃棄物焼却残渣を用いることもできる。廃棄物焼却残渣としては、例えば、自治体が運営するゴミ(一般廃棄物)処理場から排出される一般廃棄物スラグが挙げられるがこれに限定されるものではない。廃棄物焼却残渣の組成については、上述したJIS−M8815に準じて分析した灰組成に基づき決定し、燃料石炭に対する混合量を適宜決定することができる。尚、廃棄物焼却残渣のみを用いる場合には限定されず、石炭灰と廃棄物焼却残渣を併用してもよい。   Moreover, a waste incineration residue can also be used instead of coal ash. Examples of the waste incineration residue include, but are not limited to, general waste slag discharged from a garbage (general waste) treatment plant operated by the local government. About a composition of a waste incineration residue, it determines based on the ash composition analyzed according to JIS-M8815 mentioned above, and can determine the mixing amount with respect to fuel coal suitably. In addition, when using only a waste incineration residue, it is not limited, You may use coal ash and a waste incineration residue together.

石炭ガス化スラグの組成は、石炭ガス化スラグの有効利用を図るために最適な組成、例えば、人工軽量骨材として利用するために最適な組成、土壌改良材及び屋上緑化資材として利用するために最適な組成、石炭ガス化スラグの微粒化や繊維化を可能とする最適な組成に適宜調整される。   The composition of coal gasification slag is the optimum composition for effective utilization of coal gasification slag, for example, optimum composition for use as artificial lightweight aggregate, for use as soil improvement material and rooftop greening material The optimum composition is appropriately adjusted to an optimum composition that enables atomization and fiberization of coal gasification slag.

例えば、石炭ガス化スラグの組成をシリカ(SiO)の含有率が50〜60重量%で、且つアルミナ(Al)の含有率が10〜30重量%になるように調整することで、この石炭ガス化スラグを焼成し発泡させて得られる粒体(軽量骨材)の絶乾比重が1.6g/cm以下で、且つ吸水率が6%以下となることが電力中央研究所報告W03040において報告されている。したがって、JIS A 5002「構造用軽量コンクリート骨材」の区分Mで規定される絶乾密度(1.3〜1.8g/cm)を満足する。また、吸水率が6%以下であるから、軽量骨材の使用時におけるフレッシュコンクリートの品質管理を容易なものとすることができると共に、軽量骨材の粒子内に侵入する水分の量が少なくなるため、優れた耐凍結融解性(凍結と融解とが繰り返し交互に起きることによる機械的強度の低下の生じやすさ)を発揮することができる。また、この軽量骨材を含むモルタル等の水硬性組成物を、ポンプ及びホースを用いて施工場所に圧送する場合において、軽量骨材の吸水による流動性の低下が生じないので、ポンプ等における閉塞が生じ難くなり、円滑に作業することが可能となる。 For example, by adjusting the composition of coal gasification slag so that the content of silica (SiO 2 ) is 50 to 60% by weight and the content of alumina (Al 2 O 3 ) is 10 to 30% by weight. The Central Research Institute of Electric Power Industry has an absolute dry specific gravity of 1.6 g / cm 3 or less and a water absorption of 6% or less of the granules (lightweight aggregate) obtained by firing and foaming this coal gasified slag. Reported in report W03040. Therefore, it satisfies the absolutely dry density (1.3 to 1.8 g / cm 3 ) defined in the category M of JIS A 5002 “Structural Lightweight Concrete Aggregate”. In addition, since the water absorption is 6% or less, quality control of the fresh concrete can be facilitated when the lightweight aggregate is used, and the amount of moisture entering the particles of the lightweight aggregate is reduced. Therefore, it is possible to exhibit excellent freeze-thaw resistance (easiness of reduction in mechanical strength due to repeated alternately freezing and thawing). In addition, when the hydraulic composition such as mortar containing the lightweight aggregate is pumped to the construction site using a pump and a hose, the fluidity does not deteriorate due to water absorption of the lightweight aggregate. It becomes difficult to occur and it becomes possible to work smoothly.

シリカ(SiO)の含有率が50〜60重量%であり、且つアルミナ(Al)の含有率が10〜30重量%である石炭ガス化スラグは、例えば、以下に説明する方法により得ることができる。即ち、石炭ガス化複合発電設備においては、石炭火力発電設備では単味燃焼が難しい低灰融点炭を燃料石炭として用いることができるという利点がある。例えば、灰成分のシリカの含有率が50重量%未満である燃料石炭や、灰成分のアルミナの含有率が10重量%未満である燃料石炭、または、灰成分のシリカの含有率が50重量%未満であり、且つ灰成分のアルミナの含有率が10重量%未満である燃料石炭が選択されることが多い。そこで、このような燃料石炭をガス化炉に供給して石炭ガス化処理を行う際に、燃料石炭の灰成分よりもシリカ(SiO)及びアルミナ(Al)のうちのいずれか一方あるいは双方の含有率が高い石炭灰を前記ガス化炉に供給することにより得ることができる。燃料石炭に対する石炭灰の供給量は、燃料石炭の灰成分の供給量及び組成と石炭灰の組成とにより、製造される石炭ガス化スラグが所望の組成となるよう適宜決定される。ここで、石炭火力発電設備から排出されるフライアッシュは、ガス化炉に供される燃料石炭の灰成分よりもシリカ(SiO)及びアルミナ(Al)のうちのいずれか一方あるいは双方の含有率が高い石炭灰であることから、石炭灰として石炭火力発電設備から排出されるフライアッシュを用いることが好ましい。 The coal gasification slag having a silica (SiO 2 ) content of 50 to 60% by weight and an alumina (Al 2 O 3 ) content of 10 to 30% by weight is obtained, for example, by the method described below. Obtainable. That is, in the coal gasification combined cycle power generation facility, there is an advantage that low ash melting point coal, which is difficult to burn simply in the coal thermal power generation facility, can be used as fuel coal. For example, fuel coal in which the content of silica in the ash component is less than 50% by weight, fuel coal in which the content of alumina in the ash component is less than 10% by weight, or the content of silica in the ash component is 50% by weight Often, fuel coal with an ash component alumina content of less than 10% by weight is selected. Therefore, such a fuel coal in performing supplied to the gasifier a coal gasification process, either one of silica than the ash component of the fuel coal (SiO 2) and alumina (Al 2 O 3) Or it can obtain by supplying coal ash with high content of both to the gasifier. The supply amount of coal ash to the fuel coal is appropriately determined so that the produced coal gasification slag has a desired composition according to the supply amount and composition of the ash component of the fuel coal and the composition of the coal ash. Here, the fly ash discharged from the coal-fired power generation facility is either or both of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) rather than the ash component of the fuel coal supplied to the gasifier. It is preferable to use fly ash discharged from a coal-fired power generation facility as coal ash because of the high content of coal ash.

尚、上記の石炭ガス化スラグの組成はあくまでも一例に過ぎず、この組成範囲を逸脱する範囲に石炭ガス化スラグの組成を調整することを否定するものではない。例えば、石炭ガス化スラグを人工軽量骨材として利用する場合、絶乾密度が1.3〜1.8g/cmで且つ吸水率が20%程度であっても充分使用に耐えうる場合があるので、石炭ガス化スラグを、この要求を満たす組成範囲に適宜調整するようにしてもよい。また、上記組成範囲に調整した石炭ガス化スラグを土壌改良材や屋上緑化資材として用いてもよいが、土壌改良材や屋上緑化資材の場合、ある程度の発泡性と排水性とが確保されればよく、絶乾比重が1.6g/cm超で、且つ吸水率が6%超であっても、充分使用に耐えうる場合があるので、上記組成範囲を逸脱した範囲に石炭ガス化スラグの組成を調整して、土壌改良材や屋上緑化資材として利用しても良い。 The composition of the coal gasification slag is merely an example, and it is not denied that the composition of the coal gasification slag is adjusted to a range that deviates from this composition range. For example, when coal gasified slag is used as an artificial lightweight aggregate, even if the absolute dry density is 1.3 to 1.8 g / cm 3 and the water absorption rate is about 20%, it may be sufficiently usable. Therefore, the coal gasification slag may be appropriately adjusted to a composition range that satisfies this requirement. In addition, coal gasification slag adjusted to the above composition range may be used as a soil improvement material or a rooftop greening material, but in the case of a soil improvement material or a rooftop greening material, if a certain degree of foamability and drainage is ensured Well, even if the absolute dry specific gravity is more than 1.6 g / cm 3 and the water absorption is more than 6%, there is a case where it can sufficiently withstand use. You may adjust a composition and use as a soil improvement material or a rooftop greening material.

次に、石炭ガス化スラグの繊維化あるいは微粒化について説明する。繊維化された石炭ガス化スラグは、断熱材や緩衝材としての有効利用を図ることができる。また、微粒化された石炭ガス化スラグは、ハンドリング性の高いセメント混和材としての有効利用を図ることができる。   Next, fiberization or atomization of coal gasification slag will be described. The fiberized coal gasification slag can be effectively used as a heat insulating material or a buffer material. In addition, the atomized coal gasification slag can be effectively used as a cement admixture with high handling properties.

石炭ガス化スラグの繊維化あるいは微粒化は、例えば、特開2006−124253及び電力中央研究所報告T01024,T03066に記載の技術に基づいて行うことができる。   The fiberization or atomization of the coal gasification slag can be performed, for example, based on the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-124253 and the Electric Power Central Research Laboratory report T01024, T03066.

具体的には、液体微粒化法により石炭ガス化スラグの繊維化あるいは微粒化を行う。例えば、図2に示す繊維化及び微粒化装置15を用いることにより実施することができる。   Specifically, fiberization or atomization of coal gasification slag is performed by a liquid atomization method. For example, it can be implemented by using the fiberizing and atomizing apparatus 15 shown in FIG.

繊維化及び微粒化装置15は、おおまかには、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグ6を溶融させるか、又は溶融状態に維持するための溶融室16と、溶融室16からの溶融スラグに対して液体微粒化法を適用して繊維化あるいは微粒化するためのアトマイザ17とにより構成される。   The fiberizing and atomizing device 15 roughly includes a melting chamber 16 for melting or maintaining the coal gasification slag 6 generated by the coal gasification process, and a molten slag from the melting chamber 16. And an atomizer 17 for applying a liquid atomization method to fiberize or atomize.

溶融室16は、例えば、高周波誘電コイル19により加熱されて、溶融室16の石炭ガス化スラグ6が溶融されるか、または、溶融状態に維持される。溶融室16は断熱材24により囲まれている。   The melting chamber 16 is heated by, for example, the high frequency dielectric coil 19 so that the coal gasification slag 6 in the melting chamber 16 is melted or maintained in a molten state. The melting chamber 16 is surrounded by a heat insulating material 24.

アトマイザ17は、溶融スラグ放出ノズル20と流体噴流ノズル21を有し、流体噴流ノズル21は溶融スラグ放出ノズル20に近接していて、溶融スラグ6に対して液体微粒化法を適用しうる位置に配置される。流体噴流ノズル21には流体供給口21aが備えられている。溶融スラグ放出ノズル20への溶融スラグ6の供給は、開閉プラグ23により制御される。   The atomizer 17 has a molten slag discharge nozzle 20 and a fluid jet nozzle 21, and the fluid jet nozzle 21 is close to the molten slag discharge nozzle 20 and is at a position where the liquid atomization method can be applied to the molten slag 6. Be placed. The fluid jet nozzle 21 is provided with a fluid supply port 21a. The supply of the molten slag 6 to the molten slag discharge nozzle 20 is controlled by the open / close plug 23.

または、図3に示すように、アトマイザ17の溶融スラグ放出ノズル20と流体噴流ノズル21との間に流体噴流のための低熱伝導率の整流ガイド22を設けて、流体噴流ノズル21が整流ガイド22に近接していて、溶融スラグ6に対して液体微粒化法を適用しうる位置に配置するようにしてもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 3, a rectifying guide 22 having a low thermal conductivity for a fluid jet is provided between the molten slag discharge nozzle 20 and the fluid jet nozzle 21 of the atomizer 17, and the fluid jet nozzle 21 serves as the rectification guide 22. The liquid atomization method may be disposed at a position close to the molten slag 6.

流体噴流ノズル21は、ガス(例えばアルゴン、ヘリウム、窒素、水蒸気)噴流ノズルであっても、液体(例えば水)噴流ノズルであってもよい。   The fluid jet nozzle 21 may be a gas (eg, argon, helium, nitrogen, water vapor) jet nozzle or a liquid (eg, water) jet nozzle.

図2に示すアトマイザ17により、流体噴流ノズル21から流体が噴出されて流体噴流圧力が増加し、溶融スラグ吸引力が単調増加して溶融スラグ放出ノズル20から溶融スラグが吸引され、石炭ガス化スラグの繊維化あるいは微粒化を図ることができる。また、図3に示すアトマイザ17により、より高い断熱性能が得られると共に、広い流体噴流圧力範囲で溶融スラグ吸引力が増大する。   The atomizer 17 shown in FIG. 2 ejects fluid from the fluid jet nozzle 21 to increase the fluid jet pressure, monotonically increases the molten slag suction force, and the molten slag is discharged from the molten slag discharge nozzle 20, and coal gasification slag is obtained. Fiberization or atomization can be achieved. Further, the atomizer 17 shown in FIG. 3 provides higher heat insulation performance and increases the slag suction force in a wide fluid jet pressure range.

ここで、繊維化を行う場合には、高温粘度が高い石炭ガス化スラグを用いる。微粒化を行う場合には、高温粘度が低い石炭ガス化スラグを用いる。   Here, when performing fiberization, coal gasification slag with a high high temperature viscosity is used. In the case of atomization, coal gasification slag having a low high temperature viscosity is used.

「高温粘度」とは、石炭ガス化スラグが溶融状態にある際の粘度である。   “High temperature viscosity” is the viscosity when the coal gasification slag is in a molten state.

高温粘度の高低を決定するパラメータの一つは、石炭ガス化スラグの組成である。したがって、本発明により、組成を調整して得られた石炭ガス化スラグの高温粘度を実測し、繊維化あるいは微粒化に最適な石炭ガス化スラグの組成を適宜決定することができる。   One of the parameters that determines the level of high temperature viscosity is the composition of coal gasification slag. Therefore, according to the present invention, the high temperature viscosity of the coal gasification slag obtained by adjusting the composition can be measured, and the optimum composition of the coal gasification slag for fiberization or atomization can be appropriately determined.

また、高温粘度の高低の判断は、石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグの形状から判断することもできる。例えば、高温粘度の高い石炭ガス化スラグは、ヒゲ状・針状の粒子が多くなる。一方、高温粘度の低い石炭ガス化スラグは、太い柱状で流下し、水砕されて粒状になる。したがって、本発明により、石炭ガス化スラグの組成を調整して得られたスラグの形状を観察し、繊維化あるいは微粒化に最適な石炭ガス化スラグの組成を適宜決定することもできる。   Moreover, the judgment of the level of high temperature viscosity can also be judged from the shape of the coal gasification slag generated by the coal gasification treatment. For example, coal gasification slag having a high temperature viscosity has a lot of whiskers and needles. On the other hand, coal gasification slag with low high-temperature viscosity flows down in a thick columnar shape, and is water-pulverized to become granular. Therefore, according to the present invention, the shape of the slag obtained by adjusting the composition of the coal gasification slag can be observed, and the optimum composition of the coal gasification slag can be appropriately determined for fiberization or atomization.

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、フライアッシュ等の石炭灰を用いるだけでは石炭ガス化スラグを所望の組成に調整することができない場合には、添加剤を補助的に適宜使用するようにしても良い。例えば、シリカを多く含む添加剤として珪砂を添加してフライアッシュ中のシリカの含有率を高めるようにしても良いし、アルミナを多く含む添加剤として粘土粉を添加してフライアッシュ中のアルミナの含有率を高めるようにしても良い。また、石灰等を添加剤として用いることにより、カルシウムの含有率を調整して石炭ガス化スラグの流動性を高め、ガス化炉の運転範囲を拡大するようにしても良い。また、コストを大幅に上昇させない範囲でシリカやアルミナ等を含む鉱石を添加剤として使用することも可能である。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, when the coal gasification slag cannot be adjusted to a desired composition only by using coal ash such as fly ash, an additive may be appropriately used as an auxiliary. For example, silica sand may be added as an additive containing a large amount of silica to increase the content of silica in fly ash, or clay powder may be added as an additive containing a large amount of alumina to increase the content of alumina in fly ash. You may make it raise a content rate. Moreover, you may make it adjust the content rate of calcium by using lime etc. as an additive, raise the fluidity | liquidity of coal gasification slag, and expand the operating range of a gasification furnace. It is also possible to use ores containing silica, alumina or the like as an additive within a range that does not significantly increase the cost.

以下実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
石炭ガス化処理に供する燃料石炭として中国D炭を用い、これに豪州N炭フライアッシュと珪砂とを混合して石炭ガス化スラグの組成調整を実施し、加熱発泡特性について検討した。
Example 1
China D coal was used as fuel coal for coal gasification treatment, and Australian N-coal fly ash and silica sand were mixed with this to adjust the composition of coal gasification slag, and the heating and foaming characteristics were examined.

燃料石炭である中国D炭の灰成分の組成を分析した結果、主要4成分(SiO、Al、Fe、CaO)の灰成分全体に対する含有率が、SiOが30.7重量%、Alが12.0重量%、Feが10.6重量%、CaOが33.8重量%であることが確認された。 Analysis of the composition of the ash component in China D coal as the fuel coal, the four major components (SiO 2, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3, CaO) content to the total ash component of, SiO 2 is 30. It was confirmed that 7 wt%, Al 2 O 3 was 12.0 wt%, Fe 2 O 3 was 10.6 wt%, and CaO was 33.8 wt%.

豪州N炭フライアッシュの灰成分の組成を分析した結果、主要4成分(SiO、Al、Fe、CaO)の灰成分全体に対する含有率が、SiOが48.7重量%、Alが33.2重量%、Feが6.4重量%、CaOが3.9重量%であることが確認された。 As a result of analyzing the composition of the ash component of Australian N charcoal fly ash, the content of the four main components (SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO) with respect to the total ash component is 48.7 wt% of SiO 2. %, Al 2 O 3 was 33.2 wt%, Fe 2 O 3 was 6.4 wt%, and CaO was 3.9 wt%.

珪砂の灰成分の組成を分析した結果、主要4成分(SiO、Al、Fe、CaO)の灰成分全体に対する含有率が、SiOが96.0重量%、Alが2.6重量%であり、FeとCaOは含まれていないことが確認された。 As a result of analyzing the composition of the ash component of the silica sand, the content of the main four components (SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO) with respect to the entire ash component is 96.0% by weight of SiO 2 , Al 2 O 3 was 2.6% by weight, and it was confirmed that Fe 2 O 3 and CaO were not contained.

中国D炭に対する豪州N炭フライアッシュ及び珪砂の混合比は、中国D炭500kgに対して豪州N炭フライアッシュ20kg及び珪砂15kgとし、混合後の試料の総重量を535kgとした。   The mixing ratio of Australian N coal fly ash and silica sand to China D coal was 20 kg Australian N coal fly ash and 15 kg silica sand to 500 kg China D coal, and the total weight of the mixed sample was 535 kg.

中国D炭500kg中に含まれている灰成分は29kg(5.8重量%)であり、混合後の試料に含まれている灰成分は64kg(13.0重量%)であった。   The ash component contained in 500 kg of Chinese D charcoal was 29 kg (5.8 wt%), and the ash component contained in the mixed sample was 64 kg (13.0 wt%).

この試料を石炭ガス化炉(電力中央研究所)で石炭ガス化処理して1時間毎に石炭ガス化スラグを採取し、前の試験で生成された石炭ガス化スラグの炉壁残留分の影響を除くため、組成が安定した条件から2回の採取分(試料1及び試料2)について組成分析を行った。   This sample is coal gasified in a coal gasification furnace (Central Research Institute of Electric Power) and coal gasification slag is sampled every hour, and the effect of the residual coal gasification slag generated in the previous test on the furnace wall Therefore, the composition analysis was performed on two samples (sample 1 and sample 2) under the condition that the composition was stable.

試料1の灰成分の組成を分析した結果、主要4成分(SiO、Al、Fe、CaO)の灰成分全体に対する含有率が、SiOが55.3重量%、Alが14.0重量%、Feが6.6重量%、CaOが16.3重量%であることが確認された。 As a result of analyzing the composition of the ash component of Sample 1, the content of the four main components (SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO) with respect to the entire ash component was 55.3 wt% of SiO 2 , Al 2 O 3 is 14.0 wt%, Fe 2 O 3 is 6.6 wt%, CaO was confirmed to be 16.3 wt%.

試料2の灰成分の組成を分析した結果、主要4成分(SiO、Al、Fe、CaO)の灰成分全体に対する含有率が、SiOが55.9重量%、Alが13.8重量%、Feが6.0重量%、CaOが16.0重量%であることが確認された。 As a result of analyzing the composition of the ash component of Sample 2, the content of the four main components (SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO) with respect to the total ash component was 55.9% by weight of SiO 2 , Al 2 O 3 is 13.8 wt%, Fe 2 O 3 is 6.0 wt%, CaO was confirmed to be 16.0 wt%.

したがって、図4に示すように、豪州N炭フライアッシュと珪砂との添加により、加熱発泡特性が良好となる石炭ガス化スラグの組成比の範囲、即ち、石炭ガス化スラグのシリカ含有率が50〜60重量%で且つアルミナ含有率が10〜30重量%の範囲内に調整可能であることが明らかとなった。尚、本実験では、珪砂を補助的に添加したが、SiOの含有率が高いフライアッシュを用いることで、石炭ガス化スラグを所望の組成に調整することが可能であると考えられる。 Therefore, as shown in FIG. 4, the range of the composition ratio of coal gasification slag in which the heat foaming characteristics are improved by the addition of Australian N-coal fly ash and silica sand, that is, the silica content of the coal gasification slag is 50. It was revealed that the alumina content can be adjusted within the range of ˜60 wt% and the alumina content of 10˜30 wt%. In this experiment, silica sand was supplementarily added, but it is considered that the coal gasification slag can be adjusted to a desired composition by using fly ash having a high SiO 2 content.

次に、試料1及び試料2について、正確な温度設定が可能なマッフル炉を用い、大気雰囲気下において、900℃〜1150℃で加熱して加熱発泡試験を行った。結果を図5に示す。図5中の■は豪州N炭フライアッシュと珪砂を混合せず中国D炭500kgのみを用いて石炭ガス化処理を行うことにより得られた石炭ガス化スラグの加熱発泡特性の評価を行った結果である。また、○は試料1の加熱発泡試験結果であり、△は試料2の加熱発泡試験結果である。中国D炭500kgのみを用いた石炭ガス化スラグでは、いずれの焼成温度においても絶乾密度が1.6g/cmよりも大きくなり、良好な発泡性は得られないことが確認された。一方、試料1及び試料2については、1050℃以上の温度に加熱することで、細骨材としての使用に好適な絶乾密度である1.6g/cm以下となった。したがって、石炭ガス化複合発電に供する燃料石炭にフライアッシュ等の石炭灰を混合することで、石炭ガス化スラグの組成比を調整することができ、人工軽量骨材等として有効利用を図ることが可能になることが明らかとなった。また、中国D炭のみを用いたスラグよりも、試料1及び試料2の石炭ガス化スラグの方が流動性が高いことが確認された。これは、燃料石炭にフライアッシュを添加することによって、石炭ガス化スラグのCaO成分が相対的に低下し、CaOの含有率が流動性の高まる含有率に調整されたことに起因するものと推定される。つまり、本発明により石炭ガス化スラグの組成を調整することにより、炭種によっては石炭ガス化スラグの流動性を高めて、ガス化炉の運転範囲を拡大する効果を奏することが明らかとなった。 Next, the sample 1 and the sample 2 were heated at 900 ° C. to 1150 ° C. in an air atmosphere using a muffle furnace capable of setting an accurate temperature, and a heating foam test was performed. The results are shown in FIG. ■ in Fig. 5 shows the result of evaluation of the heating and foaming characteristics of coal gasification slag obtained by performing coal gasification using only 500 kg of Chinese D coal without mixing Australian N coal fly ash and silica sand. It is. Further, ◯ is the result of the heat foaming test of sample 1, and Δ is the result of the heat foaming test of sample 2. In coal gasification slag using only 500 kg of Chinese D coal, the absolute dry density was larger than 1.6 g / cm 3 at any firing temperature, and it was confirmed that good foamability could not be obtained. On the other hand, about the sample 1 and the sample 2, it became 1.6 g / cm < 3 > or less which is the absolute dry density suitable for use as a fine aggregate by heating to the temperature of 1050 degreeC or more. Therefore, it is possible to adjust the composition ratio of coal gasification slag by mixing coal ash such as fly ash with fuel coal to be used for coal gasification combined power generation, and to effectively use it as artificial lightweight aggregate etc. It became clear that it would be possible. Moreover, it was confirmed that the coal gasification slag of sample 1 and sample 2 has higher fluidity than slag using only Chinese D coal. This is presumed to be caused by the addition of fly ash to the fuel coal, the CaO component of the coal gasification slag was relatively lowered, and the CaO content was adjusted to a fluidity increase. Is done. That is, by adjusting the composition of the coal gasification slag according to the present invention, it has been clarified that depending on the coal type, the fluidity of the coal gasification slag is increased and the operation range of the gasification furnace is expanded. .

ガス化炉の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a gasification furnace. 繊維化及び微粒化装置を示す概略図である。It is the schematic which shows a fiberization and atomization apparatus. 繊維化及び微粒化装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of a fiberization and atomization apparatus. 中国D炭に豪州N炭フライアッシュと珪砂とを混合して組成調整された石炭ガス化スラグの組成を示す図である。It is a figure which shows the composition of coal gasification slag which mix | blended the Australian N coal fly ash and silica sand with Chinese D coal, and was composition-adjusted. 中国D炭に豪州N炭フライアッシュと珪砂とを混合して組成調整された石炭ガス化スラグの加熱発泡特性試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the heating foaming characteristic test of the coal gasification slag which mix | blended the Australian N-coal fly ash and silica sand with Chinese D coal, and was composition-adjusted.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガス化炉
6 溶融スラグ(石炭ガス化スラグ)
1 Gasification furnace 6 Molten slag (coal gasification slag)

Claims (4)

燃料石炭をガス化炉に供給して石炭ガス化処理を行う際に、前記燃料石炭の灰成分とは組成の異なる石炭灰を前記ガス化炉に供給する工程を含み、前記石炭ガス化処理により発生する石炭ガス化スラグの組成を調整することを特徴とする石炭ガス化スラグの製造方法。   When performing coal gasification treatment by supplying fuel coal to a gasification furnace, the method includes supplying coal ash having a composition different from the ash component of the fuel coal to the gasification furnace, A method for producing coal gasification slag, comprising adjusting the composition of generated coal gasification slag. 前記石炭灰として石炭火力発電設備で発生したフライアッシュを用いる請求項1に記載の石炭ガス化スラグの製造方法。   The method for producing coal gasification slag according to claim 1, wherein fly ash generated in a coal-fired power generation facility is used as the coal ash. 前記石炭灰の代わりに、廃棄物焼却残渣を用いる請求項1に記載の石炭ガス化スラグの製造方法 The method for producing coal gasification slag according to claim 1, wherein a waste incineration residue is used instead of the coal ash . 前記石炭ガス化スラグのシリカ(SiO)の含有率を50〜60重量%に調整し、且つアルミナ(Al)の含有率を10〜30重量%に調整する請求項1に記載の石炭ガス化スラグの製造方法。 According to claim 1, wherein the content of silica (SiO 2) of the coal gasification slag is adjusted to 50-60 wt%, and adjusting the content of alumina (Al 2 O 3) 10 to 30 wt% A method for producing coal gasification slag.
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