JP5121564B2 - Hazardous trace element elution inhibitor and method of inhibiting harmful trace element elution - Google Patents
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本発明は、石炭の燃料残渣である石炭灰からの有害微量元素の溶出を抑制するために用いられる、有害微量元素溶出抑制剤及び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 and a harmful trace element elution suppression method used for suppressing the elution of harmful trace elements from coal ash which is a fuel residue of coal.
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, so-called pulverized coal combustion in which particles obtained by finely pulverizing coal are 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、それらのすべてが、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 meet 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抑制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 and a method of solidifying coal ash with cement or the like are performed (see
また、引用文献4には、石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ前記石炭の燃焼残渣のうち煤塵を集塵する集塵装置と、を備えた石炭火力発電システムにおいて、前記石炭に、前記石炭の燃焼残渣を添加して、前記集塵装置の集塵効率を向上する方法が開示されている。引用文献4に記載の発明によれば、石炭の燃焼残渣がフライアッシュとなる微小な鉱物粒子を物理的に取り込む結果、石炭の燃焼残渣の平均粒径を大きくすることが可能である。 Further, in Cited Document 4, in a coal thermal power generation system including a combustion boiler that burns coal, and a dust collector that is provided downstream of the combustion boiler and collects dust from the combustion residue of the coal, A method for improving the dust collection efficiency of the dust collector by adding combustion residue of the coal to the coal is disclosed. According to the invention described in the cited document 4, it is possible to increase the average particle size of the coal combustion residue as a result of physically taking in the fine mineral particles in which the coal combustion residue becomes fly ash.
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、燃料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
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
更に、引用文献4に記載の集塵効率を向上する方法は、燃焼前の石炭に石炭灰を添加することにより、燃焼後の石炭灰の平均粒径を向上させることを目的とする方法であり、有害微量元素の溶出抑制に特に好適な有害微量元素溶出抑制剤の構成等については、何ら検討されているものではない。 Furthermore, the method for improving the dust collection efficiency described in the cited document 4 is a method for improving the average particle diameter of the coal ash after combustion by adding coal ash to the coal before combustion. The composition of the harmful trace element elution inhibitor particularly suitable for suppressing the elution of harmful trace elements has not been studied at all.
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、石炭灰からの有害微量元素の溶出を簡易な方法で抑制するために用いられる有害微量元素溶出抑制剤であって、有害微量元素の溶出抑制に特に好適な有害微量元素溶出抑制剤、及びこれを用いた有害微量元素溶出抑制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 problems, and is a harmful trace element elution inhibitor used for suppressing the elution of harmful trace elements from coal ash by a simple method. It is an object of the present invention to provide a harmful trace element elution inhibitor particularly suitable for suppression, and a harmful trace element elution suppression method using the same.
本発明者らは、有害微量元素溶出抑制剤に、石炭灰を含有させ、カルシウム含有量を所定量以上としたとき、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have found that when the harmful trace element elution inhibitor contains coal ash and the calcium content is set to a predetermined amount or more, the above problems can be solved, and the present invention has been completed.
具体的には、本発明は以下のものを提供する。 Specifically, the present invention provides the following.
(1) 石炭火力発電システムにおいて、石炭の燃焼時に火炉に添加されることにより、前記石炭の燃焼残渣である石炭灰からの有害微量元素の溶出を抑制するために用いられる有害微量元素溶出抑制剤であって、石炭を燃焼させることにより得られる石炭灰を含有し、カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有する有害微量元素溶出抑制剤。 (1) In a coal-fired power generation system, a harmful trace element elution inhibitor used to suppress the elution of harmful trace elements from coal ash, which is a combustion residue of the coal, when added to a furnace during the combustion of coal. A harmful trace element elution inhibitor containing coal ash obtained by burning coal and containing calcium in an amount of 5% by mass or more in terms of calcium oxide.
(1)の有害微量元素溶出抑制剤は、石炭灰を含有し、カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有するものである。石炭灰を含有する有害微量元素溶出抑制剤を石炭に添加することにより、燃焼残渣における灰分の量が増加し、燃焼残渣中の有害微量元素の濃度が低減されるので、有害微量元素の溶出を有効に抑制することができる。 The harmful trace element elution inhibitor (1) contains coal ash and contains 5 mass% or more of calcium in terms of calcium oxide. By adding a harmful trace element elution inhibitor containing coal ash to coal, the amount of ash in the combustion residue increases and the concentration of harmful trace elements in the combustion residue is reduced. It can be effectively suppressed.
また、本発明においては、有害微量元素溶出抑制剤が、カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有する。このような有害微量元素溶出抑制剤を石炭中に混合させた場合、燃焼残渣である石炭灰の融点を低下させ石炭灰粒子の表面を融解させることにより、石炭灰中の有害微量元素を物理的に封じ込めることが可能であると共に、カルシウム分が一部の有害微量元素と化学的に反応することにより、有害微量元素を不溶化させることができる。 Moreover, in this invention, a harmful | toxic trace element elution inhibitor contains 5 mass% or more of calcium in conversion of calcium oxide. When such a toxic trace element elution inhibitor is mixed in coal, the toxic trace elements in the coal ash are physically separated by lowering the melting point of the coal ash that is the combustion residue and melting the surface of the coal ash particles. In addition to being able to be contained, the calcium component can be insolubilized by chemically reacting with some harmful trace elements.
(2) 石炭を燃焼させることにより得られる前記石炭灰が、カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有する石炭灰である、(1)に記載の有害微量元素溶出抑制剤。 (2) The harmful trace element elution inhibitor according to (1), wherein the coal ash obtained by burning coal is coal ash containing 5 mass% or more of calcium in terms of calcium oxide.
(2)の有害微量元素溶出抑制剤は、カルシウム分に富んだ石炭灰を含有するものである。有害微量元素溶出抑制剤にこのような石炭灰を添加することによって、有害微量元素溶出抑制剤のカルシウム含有量を、好ましい値に維持することができる。 The harmful trace element elution inhibitor (2) contains coal ash rich in calcium. By adding such coal ash to the harmful trace element elution inhibitor, the calcium content of the harmful trace element elution inhibitor can be maintained at a preferable value.
(3) カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有する前記石炭灰が、国内炭、コールマウンテン炭、アブサロカ炭、又はベイズウォーター炭の燃焼生成灰である(2)に記載の有害微量元素溶出抑制剤。 (3) The toxic trace element elution according to (2), wherein the coal ash containing 5% by mass or more of calcium in terms of calcium oxide is combustion ash of domestic coal, coal mountain coal, absaloca coal, or Bayeswater coal. Inhibitor.
(3)に記載の有害微量元素溶出抑制剤は、カルシウム分を多く含む石炭灰を生成する石炭の種類を特定したものである。このような石炭を用いることにより、本発明の有害微量元素溶出抑制剤を容易に製造することができる。 The harmful trace element elution inhibitor described in (3) specifies the type of coal that produces coal ash containing a large amount of calcium. By using such coal, the harmful trace element elution inhibitor of the present invention can be easily produced.
(4) 更に、消石灰、生石灰、及び石灰石からなる群から選ばれる少なくとも一種を添加することにより、カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有する(1)から(3)のいずれかに記載の有害微量元素溶出抑制剤。 (4) Furthermore, by adding at least one selected from the group consisting of slaked lime, quicklime, and limestone, calcium is contained in an amount of 5% by mass or more in terms of calcium oxide, as described in any one of (1) to (3). Harmful trace element elution inhibitor.
(4)に記載の有害微量元素溶出抑制剤は、石炭灰に加え、消石灰、生石灰、及び石灰石からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有するものである。これらのカルシウム源を有害微量元素溶出抑制剤に加えることにより、有害微量元素溶出抑制剤中のカルシウムの含有量を増加させることができ、カルシウムによる有害微量元素溶出抑制効果を増強することができる。 The harmful trace element elution inhibitor described in (4) contains at least one selected from the group consisting of slaked lime, quicklime, and limestone in addition to coal ash. By adding these calcium sources to the harmful trace element elution inhibitor, the content of calcium in the harmful trace element elution inhibitor can be increased, and the effect of suppressing the harmful trace element elution by calcium can be enhanced.
(5) 石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、有害微量元素溶出抑制剤を添加することにより、前記石炭の燃焼残渣である石炭灰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、(1)から(4)のいずれかに記載の有害微量元素溶出抑制剤を用いることを特徴とする有害微量元素溶出抑制方法。 (5) Harmful trace element elution suppression that suppresses the elution of harmful trace elements from coal ash, which is the combustion residue of coal, by adding a harmful trace element elution inhibitor to coal, which is fuel in the coal-fired power generation system A harmful trace element elution suppression method comprising using the harmful trace element elution inhibitor according to any one of (1) to (4) as a harmful trace element elution inhibitor.
(5)に記載の有害微量元素溶出抑制方法は、(1)から(4)に記載の発明を方法の発明として規定したものである。従って、上記(1)から(4)に記載の発明と同様の効果を得ることができる。 The harmful trace element elution suppression method described in (5) defines the invention described in (1) to (4) as a method invention. Accordingly, the same effects as those of the inventions described in (1) to (4) can be obtained.
(6) 前記有害微量元素溶出抑制剤を、燃焼後の石炭灰中に含まれるカルシウムが、酸化カルシウム換算で4質量%以上となるように添加する、請求項5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 the harmful trace element elution inhibitor is added so that the calcium contained in the coal ash after combustion is 4% by mass or more in terms of calcium oxide. .
(6)に記載の有害微量元素溶出抑制方法は、有害微量元素溶出抑制剤の添加量を規定したものである。有害微量元素溶出抑制剤の添加量を、燃焼後の石炭灰に含まれるカルシウムが、酸化カルシウム換算で4質量%以上となるように添加することにより、燃焼後の石炭灰に移行するカルシウムの量を十分に確保することができ、有害微量元素溶出抑制効果を十分に担保することができる。 The harmful trace element elution suppression method described in (6) defines the addition amount of the harmful trace element elution inhibitor. Addition amount of harmful trace element elution inhibitor so that calcium contained in coal ash after combustion becomes 4% by mass or more in terms of calcium oxide, thereby transferring calcium to coal ash after combustion Can be sufficiently secured, and the effect of suppressing the elution of harmful trace elements can be sufficiently ensured.
本発明によれば、有害微量元素溶出抑制剤に、石炭灰を含有させるので、燃料残渣における灰分の量を増加させることができ、有害微量元素の溶出量を低下させることができる。また、有害微量元素溶出抑制剤がカルシウムを所定量以上含有するので、石炭中に混合された場合、石炭灰の融点を低下させ石炭灰粒子の表面を融解させることにより、石炭灰中の有害微量元素を物理的に封じ込めることが可能であると共に、カルシウム分が一部の有害微量元素と化学的に反応することにより、有害微量元素を不溶化させることができる。 According to the present invention, since the harmful trace element elution inhibitor contains coal ash, the amount of ash in the fuel residue can be increased, and the amount of harmful trace element eluted can be reduced. In addition, since the harmful trace element elution inhibitor contains a predetermined amount or more of calcium, when mixed in coal, the harmful trace amount in coal ash is reduced by lowering the melting point of coal ash and melting the surface of coal ash particles. The element can be physically contained, and the calcium component can be insolubilized by chemically reacting with a part of the harmful trace element.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<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>
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。
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における火炉161付近の拡大図である。
<A: Configuration of pulverized coal combustion facility in coal-fired power generation system>
Hereinafter, an embodiment showing an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a pulverized
<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
<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(ミル)141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
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共に、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
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
<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火炉161と、この火炉161を加熱する加熱機162(熱交換ユニット)と、火炉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
火炉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共に燃焼する。微粉炭を燃焼することにより石炭灰が生成され、排ガスと共に石炭灰処理部18に排出される。
The
図2を参照して、火炉161について詳しく説明すると、図2において、火炉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、火炉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においては、火炉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
火炉161の下方には、火炉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、火炉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、火炉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、火炉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
<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
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
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
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
<B:本発明の有害微量元素溶出抑制剤>
本発明の有害微量元素溶出抑制剤は、上記微粉炭燃焼施設1に代表される石炭火力発電システムで用いられるものであり、微粉炭燃焼施設1において、石炭の燃焼時に火炉161に添加されることにより、前記石炭の燃焼残渣である石炭灰からの有害微量元素の溶出を抑制するために用いられる有害微量元素溶出抑制剤である。本発明の有害微量元素溶出抑制剤は、石炭を燃焼させることにより得られる石炭灰を含有し、カルシウムを酸化カルシウム換算で、5質量%以上上含有するものである。
<B: Harmful trace element elution inhibitor of the present invention>
The harmful trace element elution inhibitor of the present invention is used in a coal-fired power generation system typified by the pulverized
有害微量元素溶出抑制剤に石炭灰を含有させることにより、燃焼残渣における灰分の量を増加させることができるため、石炭灰中における有害微量元素の含有量を低下させることにより、有害微量元素の溶出を有効に抑制することができる。また、有害微量元素溶出抑制剤がカルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有するため、燃焼後の石炭灰にカルシウム分が移行し、石炭灰の融点を低下させ石炭灰粒子の表面を融解させることにより、石炭灰中の有害微量元素を物理的に封じ込めることが可能であると共に、カルシウム分が一部の有害微量元素と化学的に反応することにより、有害微量元素を不溶化させることができる。 By containing coal ash in the hazardous trace element elution inhibitor, the amount of ash in the combustion residue can be increased, so by reducing the content of harmful trace elements in the coal ash, elution of harmful trace elements Can be effectively suppressed. Moreover, since the harmful trace element elution inhibitor contains calcium in an amount of 5% by mass or more in terms of calcium oxide, the calcium content is transferred to the coal ash after combustion, and the melting point of the coal ash is lowered to melt the surface of the coal ash particles. Thus, harmful trace elements in coal ash can be physically contained, and the harmful trace elements can be insolubilized when the calcium component chemically reacts with some harmful trace elements.
有害微量元素溶出抑制剤として用いる石炭灰としては、カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有するものが好ましい。カルシウム含有量が上記の含有量となる石炭灰を用いることにより、有害微量元素溶出抑制剤による有害微量元素の溶出抑制効果をより高めることができる。 As coal ash used as a harmful trace element elution inhibitor, what contains 5 mass% or more of calcium in conversion of calcium oxide is preferable. By using coal ash having a calcium content of the above-mentioned content, it is possible to further enhance the harmful trace element elution suppression effect by the harmful trace element elution inhibitor.
有害微量元素溶出抑制剤の製造に用いられる石炭灰の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上述した微粉炭燃焼施設1で所望の石炭を燃焼させることにより、製造することができる。本発明の有害微量元素溶出抑制剤に添加される石炭灰を製造するために用いられる石炭としては、特に限定されるものではないが、国内炭、コールマウンテン炭、アブサロカ炭、及びベイズウォーター炭を用いることが好ましい。これらの炭種の石炭から生成する石炭灰は、カルシウム分を多く含有するため、有害微量元素溶出抑制剤における石炭灰の添加効果をより高めることができる。
Although the manufacturing method of coal ash used for manufacture of harmful trace element elution inhibitor is not specifically limited, For example, it can manufacture by burning desired coal in the pulverized
本発明の有害微量元素溶出抑制剤は、その他の成分として、消石灰、生石灰、及び石灰石からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有していてもよい。これらのカルシウム源を有害微量元素溶出抑制剤に加えることにより、有害微量元素溶出抑制剤中のカルシウムの含有量を増加させることができ、カルシウムによる有害微量元素溶出抑制効果を増強することができる。 The harmful trace element elution inhibitor of the present invention may contain at least one selected from the group consisting of slaked lime, quicklime, and limestone as other components. By adding these calcium sources to the harmful trace element elution inhibitor, the content of calcium in the harmful trace element elution inhibitor can be increased, and the effect of suppressing the harmful trace element elution by calcium can be enhanced.
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、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 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
<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は、石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、有害微量元素溶出抑制剤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るが、これを、上記の微粉炭燃焼施設1を用いて説明する。
<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 is a harmful effect that suppresses the elution of harmful trace elements from the combustion residue of coal by adding a harmful trace element elution inhibitor to coal as fuel in a coal-fired power generation system. Although it is a trace element elution suppression method, this is demonstrated using said pulverized
この工程は、石炭を供給する石炭供給工程S10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S20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S30と、この石炭灰を集塵しこれを収容する石炭灰処理工程S40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、本発明の特徴である有害微量元素溶出抑制剤添加工程S50は、好ましくは上記の石炭供給工程S10、微粉炭生成工程S20、微粉炭燃焼工程S30のいずれかで行われる。
This step includes a coal supply step S10 for supplying coal, a pulverized coal generation step S20 for pulverizing the supplied coal to generate pulverized coal, and a pulverized coal combustion step for generating coal ash by burning the pulverized coal. S30 and a coal ash treatment step S40 that collects and stores the coal ash, and each of these steps includes a
<石炭供給工程S10>
まず、石炭供給工程では、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 S10>
First, in the coal supply process, the coal stored in the
<微粉炭生成工程S20>
次に、微粉炭生成工程では、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、火炉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 S20>
Next, in the pulverized coal generation step, the coal supplied from the
<微粉炭燃焼工程S30>
次に、微粉炭燃焼工程では、石炭微粉炭機141で生成された微粉炭が、火炉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共に火炉上部分割壁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。上記のように、この熱交換ユニット付近は、850℃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 S30>
Next, in the pulverized coal combustion process, the pulverized coal generated by the coal pulverized
<石炭灰処理工程S40>
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、排ガスと共に脱硝装置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 S40>
Thereafter, the coal ash generated by burning pulverized coal is discharged to the
<有害微量元素溶出抑制剤添加工程S50>
本発明の特徴である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S50は、図1に示すように、好ましくは上記の石炭供給工程S10、微粉炭生成工程S20、微粉炭燃焼工程S30のいずれかに対して行われる(それぞれ、図1におけるS51、S52、S53)。
<Harmful trace element elution inhibitor addition step S50>
As shown in FIG. 1, the harmful trace element elution inhibitor addition step S50, which is a process of adding the harmful trace element elution inhibitor, which is a feature of the present invention, is preferably the coal supply step S10 and the pulverized coal generation step S20 described above. The pulverized coal combustion step S30 is performed (S51, S52, S53 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、石炭供給工程S10と微粉炭生成工程S20との間の移送路や、微粉炭生成工程S20と微粉炭燃焼工程S30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 a state of coal, For example, the transfer path between coal supply process S10 and pulverized coal production | generation process S20, pulverized coal production | generation process S20, It may be performed in a transfer path between the pulverized coal combustion step S30 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と火炉161の間の配管に剤投入口を設けて供給する方法、火炉161へ燃焼用空気と共に直接投入する方法、火炉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
有害微量元素溶出抑制剤の石炭への添加量は、燃焼後の石炭灰に含まれるカルシウムが、酸化カルシウム換算で4質量%以上となるように添加することが好ましい。燃焼後の石炭灰中のカルシウム含有量が酸化カルシウム換算で4質量%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、カルシウム分の添加に伴う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%未満であることが好ましい。燃焼後の石炭灰におけるカルシウム含有量の好ましい値は5質量%である。 It is preferable to add the harmful trace element elution inhibitor to the coal so that the calcium contained in the coal ash after combustion is 4% by mass or more in terms of calcium oxide. When the calcium content in the coal ash after combustion is less than 4% by mass in terms of calcium oxide, the effect of adding a harmful trace element elution inhibitor cannot be substantially obtained. On the other hand, the harmful trace element elution inhibitor is preferably less than 10% by mass from the viewpoint of preventing slugging and fouling associated with the addition of calcium. The preferable value of the calcium content in the coal ash after combustion is 5% by mass.
有害微量元素溶出抑制剤は、燃焼の結果生成する石炭灰の溶融点が1200℃以上となるように添加することが好ましく、1300℃以上となるように添加することが更に好ましい。石炭灰の溶融点が1200℃以上であるので、火炉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、石炭灰の溶融点が1300℃以上となるように添加することで、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。
The harmful trace element elution inhibitor is preferably added so that the melting point of coal ash produced as a result of combustion is 1200 ° C. or higher, and more preferably 1300 ° C. or higher. Since the melting point of coal ash is 1200 ° C. or higher, it is possible to prevent the coal ash from being excessively melted inside the
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る。即ち、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。有害微量元素溶出抑制剤の添加にあたっては、これらの成分の石炭灰中での含有量を調整する形で、石炭灰の溶融点を調整することができる。 The melting point of coal ash is greatly affected by the components of coal ash. That is, when there is a large amount of iron (III) oxide, calcium oxide, magnesium oxide, sodium oxide, potassium oxide, etc. in 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, the melting point of coal ash tends to be relatively high. When adding the harmful trace element elution inhibitor, the melting point of coal ash can be adjusted by adjusting the content of these components in the coal ash.
また、本発明においては、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以上となるように石炭添加用溶出抑制剤を添加することもできる。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、石炭灰のpHを12.0以上とすることにより、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。
なお、石灰石の添加量は、上記条件で調整される水溶液のpHが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。このようなpHとなるように石灰石を添加することにより、セレン、ホウ素、ヒ素等の元素の溶出抑制作用を更に強めることができる。
Moreover, in this invention, adding the elution inhibitor for coal addition so that pH of the aqueous solution produced | generated by adding 10 mass parts of coal ash with respect to 100 mass parts of water may become 12.0 or more. You can also. 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, it can suppress effectively that these elements elute from coal ash by making pH of coal ash 12.0 or more.
The limestone is preferably added so that the pH of the aqueous solution adjusted under the above conditions is 12.5 or more, and more preferably 13.0 or more. By adding limestone to such a pH, it is possible to further enhance the elution suppressing action of elements such as selenium, boron and arsenic.
インドネシア産瀝青炭であるセナキン炭100質量部に、石炭灰を11.4質量部添加し、この混合炭をミルによって粉砕した。添加した石炭灰中のカルシウム含有量は酸化カルシウム換算で3.5質量%であった。この混合炭を微粉炭燃焼施設に供給し、燃焼させた。燃焼残渣である石炭灰は、水平部及び電気式集塵機(EP)から採取した。 11.4 parts by mass of coal ash was added to 100 parts by mass of Senakin coal, which is Indonesian bituminous coal, and this mixed coal was pulverized by a mill. The calcium content in the added coal ash was 3.5% by mass in terms of calcium oxide. This mixed coal was supplied to a pulverized coal combustion facility and burned. Coal ash, which is a combustion residue, was collected from the horizontal portion and an electric dust collector (EP).
採取した石炭灰から溶出される有害微量元素の濃度については、環境省告示第46号(平成3年)記載の方法により測定した。本試験では、石炭灰50gに蒸留水500mlを混合して試料液とし、調整した試料液を常温常圧で振とう機を用いて、6時間連続して振とう後、孔径0.45μmのメンブランフィルターでろ過し、検液とした。結果を表1に示す。
表1より、石炭灰を添加した場合、ホウ素、三価クロム、及び六価クロムの石炭灰からの溶出量が有意に減少していることが分かる。この結果より、石炭灰を含有する有害微量元素溶出抑制剤を用いることにより、燃焼残渣である石炭灰からの有害微量元素の溶出を抑制できることが分かった。 From Table 1, when coal ash is added, it turns out that the elution amount from the coal ash of boron, trivalent chromium, and hexavalent chromium has decreased significantly. From these results, it was found that by using a harmful trace element elution inhibitor containing coal ash, the elution of harmful trace elements from coal ash, which is a combustion residue, can be suppressed.
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
161 火炉
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
S10 石炭供給工程
S20 微粉炭生成工程
S30 微粉炭燃焼工程
S40 石炭灰処理工程
S50 有害微量元素溶出抑制剤添加工程
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記有害微量元素溶出抑制剤として、石炭を燃焼させることにより得られる石炭灰を含有し、カルシウムを酸化カルシウム換算で5質量%以上含有する有害微量元素溶出抑制剤を用い、
前記有害微量元素溶出抑制剤を、燃焼後の石炭灰中に含まれるカルシウムが、酸化カルシウム換算で4質量%以上10質量%未満となるように添加することを特徴とする有害微量元素溶出抑制方法。 This is a harmful trace element elution suppression method that suppresses the elution of harmful trace elements from coal ash, which is the combustion residue of coal, by adding a harmful trace element elution inhibitor to coal that is fuel in a coal-fired power generation system. And
As the harmful trace element elution inhibitor , containing coal ash obtained by burning coal , using a harmful trace element elution inhibitor containing 5 mass% or more of calcium in terms of calcium oxide ,
The harmful trace element elution inhibitor is added so that the calcium contained in the coal ash after combustion is 4% by mass or more and less than 10% by mass in terms of calcium oxide. .
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