JP5367048B2 - Hexavalent chromium elution reduction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石炭火力発電システム及び六価クロム溶出低減方法に関する。 The present invention relates to a coal thermal power generation system and a hexavalent chromium elution reduction method.
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、特に煤塵(フライアッシュ)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. And, from the viewpoint of effective utilization of resources, some of the coal ash that becomes residue after combustion, especially dust, is used as civil engineering and building materials such as concrete and soil improvement materials. Has been 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(以下、上記有害な元素を「有害微量元素」という)。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。 By the way, coal used as fuel contains a trace amount of harmful elements such as boron, fluorine, selenium, arsenic, hexavalent chromium and the like in addition to carbon (hereinafter, the harmful elements are referred to as “toxic trace elements”). For this reason, in consideration of the environment, the allowable concentration of harmful trace elements from coal ash is regulated by law.
特に、有害微量元素のうち六価クロムは、人体に多大な悪影響を与え、過去においては大規模な土壌汚染の原因物質となっている。このため、石炭灰からの六価クロム(以下、「六価クロム」という場合は、六価クロムの化合物を含む)の溶出について、その許容濃度は厳しく規制されている。 In particular, hexavalent chromium among harmful trace elements has a great adverse effect on the human body and has been a cause of large-scale soil contamination in the past. For this reason, the allowable concentration of elution of hexavalent chromium from coal ash (hereinafter referred to as “hexavalent chromium” includes a hexavalent chromium compound) is strictly regulated.
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六価クロム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。 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 hexavalent chromium contained in coal ash to below a regulation value is examined.
例えば、亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムのいずれか一つの水溶液を含浸させた人工ゼオライトをセメントに添加して、セメントから六価クロムの溶出を抑制するための溶出抑制剤が提案されている(特許文献1参照)。 For example, an elution inhibitor is proposed to suppress the elution of hexavalent chromium from cement by adding artificial zeolite impregnated with one of aqueous solutions of sodium sulfite, sodium bisulfite, and calcium sulfite to cement. (See Patent Document 1).
また、特許文献2には、土壌環境基準を上回る六価クロム溶出量を有するセメント固化した土壌を炭酸ガスに接触させた後、炭化物及び有機物から選ばれる少なくとも一種の成分を添加して、焼成することを特徴とする六価クロム汚染土壌の処理方法が開示されている。 Moreover, in patent document 2, after making the cement-solidified soil which has a hexavalent chromium elution amount exceeding a soil environmental standard contact carbon dioxide, at least 1 sort (s) chosen from a carbide | carbonized_material and organic substance is added, and it bakes. A method for treating hexavalent chromium-contaminated soil is disclosed.
更に、特許文献3には、六価クロムを含有する土壌を、還元雰囲気下において200℃〜600℃で加熱処理することを特徴とする六価クロム含有土壌の処理方法が開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a method for treating hexavalent chromium-containing soil, wherein the soil containing hexavalent chromium is heat-treated at 200 ° C. to 600 ° C. in a reducing atmosphere.
加えて、特許文献4には、六価クロムを含有するセメントクリンカを、還元雰囲気下において650℃〜1100℃で加熱処理することを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減方法が開示されている。 In addition, Patent Document 4 discloses a method for reducing hexavalent chromium in a cement clinker, characterized by heat-treating a cement clinker containing hexavalent chromium at 650 ° C. to 1100 ° C. in a reducing atmosphere. Yes.
特許文献2から4に記載の発明によれば、簡単な方法によって六価クロムの溶出量を土壌環境基準以下に低下させることができるとされる。 According to the inventions described in Patent Documents 2 to 4, it is said that the elution amount of hexavalent chromium can be reduced below the soil environment standard by a simple method.
しかしながら、特許文献1に記載の従来技術で使用する亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムの薬剤の購入コストは高く、火力発電所において、実際にこれらの薬剤を使用して六価クロムの溶出の抑制を図ることは困難である。また、上記薬剤の製造設備を設け、薬剤の購入コストの低減を図ろうとしても、当然ながら、製造設備の設置のためには多額な設備投資が必要となる。 However, the cost of purchasing sodium sulfite, sodium bisulfite, and calcium sulfite used in the prior art described in Patent Document 1 is high, and in a thermal power plant, these chemicals are actually used to convert hexavalent chromium. It is difficult to suppress elution. In addition, even if an attempt is made to reduce the purchase cost of the drug by providing the above-mentioned drug manufacturing facility, naturally, a large amount of capital investment is required for the installation of the manufacturing facility.
また、特許文献2及び3に記載の発明は、六価クロム汚染土壌を処理する方法であり、石炭灰の処理方法にそのまま適用できるものではない。更に、特許文献2から4に記載の発明においては、六価クロム汚染土壌やセメントクリンカを加熱処理するものであり、当該処理に大きなコストがかかるものである。 The inventions described in Patent Documents 2 and 3 are methods for treating hexavalent chromium-contaminated soil, and are not directly applicable to a method for treating coal ash. Furthermore, in the inventions described in Patent Documents 2 to 4, heat treatment is performed on hexavalent chromium-contaminated soil or cement clinker, and this treatment requires a large cost.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、多額の設備投資が不要で、かつ、薬剤を使用せずに石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制することが可能な石炭火力発電システム、及び、この石炭火力発電システムにおける石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出低減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 amount of capital investment, and is capable of suppressing elution of hexavalent chromium from coal ash without using a chemical. An object is to provide a power generation system and a hexavalent chromium elution reduction method for suppressing elution of hexavalent chromium from coal ash in the coal thermal power generation system.
(1) 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によって生成する排ガス中から前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰を捕集する集塵装置とを備え、前記燃焼ボイラは熱交換ユニットを前記燃焼ボイラの下流に有する石炭火力発電システムにおいて、前記集塵装置によって捕集された石炭灰の一部を、前記熱交換ユニット付近から前記集塵装置までの系内に供給する石炭灰供給処理を行い、前記集塵装置によって捕集された石炭灰を石炭灰回収サイロに一次貯蔵している際に、前記石炭灰回収サイロ内の石炭灰を加熱処理することにより、前記石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出低減方法。( 1 ) a combustion boiler that burns coal; and a dust collector that is provided downstream of the combustion boiler and collects coal ash generated by combustion of the coal from exhaust gas generated by combustion of the coal, The combustion boiler is a coal-fired power generation system having a heat exchange unit downstream of the combustion boiler, and a part of the coal ash collected by the dust collector is transferred from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector. When the coal ash supplied to the coal ash is primarily stored in the coal ash recovery silo, the coal ash in the coal ash recovery silo is heat-treated. The hexavalent chromium elution reduction method which suppresses the elution of hexavalent chromium from the coal ash.
(1)の発明は、集塵装置によって捕集(集塵)された石炭灰は、熱交換ユニット付近 から集塵装置までの系内に供給される。熱交換ユニット付近から集塵装置までの系内の排 ガスは酸素濃度が1%〜10%の還元雰囲気下であり、上記系内の排ガス温度は200℃ 〜600℃であるため、上記系内の排ガスは六価クロムを三価クロムに還元させやすい条 件を備えている。また、例えば熱交換ユニット付近に石炭灰を供給した場合、当該石炭灰 が集塵装置により捕集されるまでに要する時間は、5秒〜50秒であり、石炭灰中に六価 クロムが存在する場合、石炭灰中の六価クロムの一部が三価クロムに還元される。したが って、六価クロムの溶出の度合いを低減することができる。 In the invention of ( 1 ), the coal ash collected (collected) by the dust collector is supplied into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector. For exhaust gas in the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector oxygen concentration is that under a reducing atmosphere of 1% to 10%, the exhaust gas temperature in the system is 200 ° C. to 600 ° C., in the system of the exhaust gas is provided with an easy-conditions that to reduce the hexavalent chromium to trivalent chromium. For example, when coal ash is supplied near the heat exchange unit , the time required for the coal ash to be collected by the dust collector is 5 to 50 seconds, and hexavalent chromium is present in the coal ash. In this case, a part of hexavalent chromium in the coal ash is reduced to trivalent chromium. It was, but I, it is possible to reduce the degree of elution of hexavalent chromium.
(2) 前記石炭火力発電システムは、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記石炭灰供給処理は、前記集塵装置によって捕集された石炭灰を前記熱交換ユニット付近から前記脱硝装置までの系内に供給する処理である(1)記載の六価クロム溶出低減方法。( 2 ) The coal-fired power generation system includes a denitration device that removes nitrogen oxides in the exhaust gas, and the coal ash supply process is configured to remove the coal ash collected by the dust collector from the vicinity of the heat exchange unit. The hexavalent chromium elution reduction method according to ( 1 ), which is a process of supplying the system up to the denitration apparatus.
熱交換ユニット付近から脱硝装置までの系内の排ガスの温度は350℃〜600℃であThe temperature of the exhaust gas in the system from the vicinity of the heat exchange unit to the denitration device is 350 ° C to 600 ° C. り、上記系内の排ガスの酸素濃度は1%〜6%の還元雰囲気下であるため、(2)の発明Therefore, the oxygen concentration of the exhaust gas in the system is in a reducing atmosphere of 1% to 6%, so the invention of (2) は六価クロムが三価クロムに還元されやすい条件を備えている。更に、例えば脱硝装置付Has the conditions that hexavalent chromium is easily reduced to trivalent chromium. Furthermore, for example, with a denitration device 近に石炭灰を供給した場合、当該石炭灰が集塵装置により捕集されるまでに要する時間はWhen coal ash is supplied nearby, the time required for the coal ash to be collected by the dust collector is 、5秒〜50秒であり、石炭灰中に六価クロムが存在した場合、六価クロムの一部が三価5 to 50 seconds, and when hexavalent chromium is present in the coal ash, part of the hexavalent chromium is trivalent. クロムに還元される。これにより、六価クロムの溶出の度合いを低減することができる。Reduced to chromium. Thereby, the degree of elution of hexavalent chromium can be reduced.
(3) 前記石炭火力発電システムは、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記石炭灰供給処理は、前記集塵装置によって捕集された石炭灰を前記脱硝装置から前記集塵装置までの系内に供給する処理である(1)記載の六価クロム溶出低減方法。( 3 ) The coal thermal power generation system includes a denitration device that removes nitrogen oxides in the exhaust gas, and the coal ash supply process is configured to collect the coal ash collected by the dust collector from the denitration device. The hexavalent chromium elution reduction method according to ( 1 ), which is a process of supplying the dust to the system.
脱硝装置から集塵装置までの系内の温度は350℃〜200℃であり、上記系内の排ガThe temperature in the system from the denitration device to the dust collector is 350 ° C to 200 ° C. スの酸素濃度は4%〜10%の還元雰囲気下である。六価クロムの還元反応は、概ね25The oxygen concentration in the atmosphere is 4% to 10% in a reducing atmosphere. The reduction reaction of hexavalent chromium is approximately 25 0℃以上の温度条件において進行するため、(3)の発明においても、条件によっては六Since the process proceeds under a temperature condition of 0 ° C. or higher, even in the invention of (3), depending on the conditions, 価クロムを三価クロムに還元することが可能である。また、(3)の発明によれば、脱硝It is possible to reduce divalent chromium to trivalent chromium. Further, according to the invention of (3), denitration 装置後の系内に石炭灰を供給するため、脱硝装置の負荷を軽減させることが可能である。Since coal ash is supplied into the system after the apparatus, it is possible to reduce the load on the denitration apparatus.
(4) 前記石炭灰供給処理によって供給される石炭灰の平均粒径は、1μm〜100μmである(1)から(3)のいずれか記載の六価クロム溶出低減方法。( 4 ) The hexavalent chromium elution reduction method according to any one of ( 1 ) to ( 3 ), wherein an average particle diameter of the coal ash supplied by the coal ash supply process is 1 μm to 100 μm.
(4)の発明は、石炭灰からの六価クロムの溶出をより効果的に抑制することが可能な石炭灰の平均粒径の範囲を規定したものである。石炭灰の平均粒径を1μm〜100μmの範囲とすることにより、六価クロムの溶出をより一層抑制することが可能となる。The invention of ( 4 ) defines the range of the average particle diameter of coal ash capable of more effectively suppressing elution of hexavalent chromium from coal ash. By making the average particle size of the coal ash in the range of 1 μm to 100 μm, it is possible to further suppress the elution of hexavalent chromium.
(5) 石炭灰を、前記熱交換ユニット付近から前記集塵装置までの系内に供給する際に、重油燃焼灰、原油燃焼灰、ナフサ燃焼灰、コークス、石炭、及び排水処理汚泥よりなる群から選らばれる少なくとも一種の還元剤を添加する、(1)から(4)のいずれかに記載の六価クロム溶出低減方法。( 5 ) A group consisting of heavy oil combustion ash, crude oil combustion ash, naphtha combustion ash, coke, coal, and wastewater treatment sludge when supplying coal ash into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector. The hexavalent chromium elution reduction method according to any one of (1) to ( 4 ), wherein at least one reducing agent selected from:
(5)に記載の発明によれば、石炭灰を熱交換ユニット付近から集塵装置までの系内に供給する際に、所定の還元剤を添加するため、石炭灰中の六価クロムの還元を、より促進することができる。これにより、六価クロムの溶出低減の効果をより効率的に得ることができる。According to the invention described in ( 5 ), when supplying the coal ash into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector, a predetermined reducing agent is added, so that hexavalent chromium in the coal ash is reduced. Can be promoted more. Thereby, the effect of reducing elution of hexavalent chromium can be obtained more efficiently.
(6) 石炭灰を、前記熱交換ユニット付近から前記集塵装置までの系内に供給し、これを前記集塵装置で回収した後、回収された石炭灰を更に加熱処理する(1)から(5)に記載の六価クロム溶出低減方法。( 6 ) Coal ash is supplied into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector, and after this is recovered by the dust collector, the recovered coal ash is further heat-treated (1) (6) The hexavalent chromium elution reduction method according to (5) .
(6)に記載の発明によれば、熱交換ユニット付近から集塵装置までの系内に供給し、その後集塵装置で回収した石炭灰を加熱処理するから、石炭灰中で還元されずに残存する六価クロムを更に還元することができる。これにより、六価クロムの溶出を、より低減することができる。According to the invention described in ( 6 ), since the coal ash supplied to the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector and then recovered by the dust collector is heat-treated, it is not reduced in the coal ash. The remaining hexavalent chromium can be further reduced. Thereby, elution of hexavalent chromium can be further reduced.
本発明によれば、既存の石炭火力発電システムに石炭灰移送手段を設けるだけで、薬剤を必要とせず、かつ、多額の設備投資を要せずに、石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制することが可能である。 According to the present invention, elution of hexavalent chromium from coal ash can be achieved only by providing coal ash transfer means in an existing coal-fired power generation system, without requiring chemicals and without requiring large capital investment. It is possible to suppress.
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した石炭灰を処理する石炭灰処理部18と、石炭灰(フライアッシュ)を後述する熱交換ユニット付近から集塵装置182までの系内に供給する石炭灰供給部20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。
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 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
<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
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
火炉(燃焼ボイラ)161は、加熱器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及び排ガス(燃焼ガス)が生成し、石炭灰及び排ガスは石炭灰処理部18に排出される。
The furnace (combustion boiler) 161 is heated by a heater 162 (heat exchange unit), and the pulverized coal supplied from the coal pulverized
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。すなわち、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、排ガス中の石炭灰のうちフライアッシュ(煤塵)を捕集(集塵)する集塵装置182と、この集塵装置182で収集されたフライアッシュ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。すなわち、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
集塵装置182は、排ガス中のフライアッシュを電極で捕集する装置である。フライアッシュは、石炭の燃焼によって生成する石炭灰のうち残りの煤塵である。この集塵装置182により捕集されたフライアッシュは、図示しないホッパに堆積されて、石炭灰回収サイロ183に搬送される他、後述する石炭灰供給手段201によって1次節炭器161d付近又は2次節炭器161e付近から脱硝装置181までの系内に供給される。また、フライアッシュ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。この集塵装置182は複数段設けられていることが好ましい。
The
石炭灰回収サイロ183は、集塵装置182によって捕集されたフライアッシュを一次貯蔵する設備である。
The coal
<A−5:石炭灰供給部>
石炭灰供給部20は、石炭灰処理部18で捕集されたフライアッシュを熱交換ユニットである節炭器から集塵装置182までの系内に供給する石炭灰供給手段201を備える。
<A-5: Coal ash supply unit>
The coal
石炭灰供給手段201は、集塵装置182によって捕集されたフライアッシュを、1次節炭器161d又は2次節炭器161eの熱交換ユニット付近から集塵装置182までの系内に供給する。具体的には、石炭灰供給手段201は、集塵装置182によって捕集されたフライアッシュを、火炉161の1次節炭器161d付近又は2次節炭器161e付近から脱硝装置181までの系内、又は、脱硝装置181から集塵装置182までの系内に供給する。
The coal ash supply means 201 supplies fly ash collected by the
石炭灰供給手段201としては、例えば、1次節炭器161d又は2次節炭器161eの熱交換ユニット付近から集塵装置182までの系内に接続され、フライアッシュを上記系内に移送することが可能な管(パイプ)と、フライアッシュを上記系内に移送する動力となる送風機とから構成されている供給手段が挙げられる。すなわち、フライアッシュを上記系内に移送する管にフライアッシュを上記系内に移送する送風機を設けた装置である。その他の石炭灰供給手段201としては、熱交換ユニット付近から排ガスを抽気し、抽気した排ガスの風力で石炭灰を巻き上げて熱交換ユニット付近に送り込む供給手段等が挙げられる。また、石炭灰移送手段は、前もって搬送しておいたフライアッシュを、1次節炭器161d又は2次節炭器161eの熱交換ユニット付近から集塵装置182までの系内に供給する供給手段であってもよい。しかし、石炭灰移送手段はこれらに限定されるものではなく、空気を流入させること無く、集塵装置182によって捕集されたフライアッシュを上記系内に供給することが可能であればどのような供給手段(供給装置)でもよい。
As the coal ash supply means 201, for example, it is connected in the system from the vicinity of the heat exchange unit of the
石炭灰回収サイロ183は、集塵装置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:本発明の六価クロム溶出低減方法>
本発明の六価クロム溶出低減方法は、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によって生成する排ガス中から前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰を捕集する集塵装置182とを備え、前記燃焼ボイラは熱交換ユニットを前記燃焼ボイラの下流に有する石炭火力発電システムにおいて、前記集塵装置182によって捕集された石炭灰を、前記熱交換ユニット付近から前記集塵装置182までの系内に供給する石炭灰供給処理を行うことにより、前記石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する方法であるが、この方法を上記の微粉炭燃焼施設1を用いて説明する。
<B: Hexavalent chromium elution reduction method of the present invention>
The hexavalent chromium elution reduction method of the present invention collects coal ash produced by combustion of coal from a combustion boiler for burning coal and exhaust gas provided downstream of the combustion boiler and produced by combustion of the coal. A coal thermal power generation system having a heat exchanging unit downstream of the combustion boiler, and the coal ash collected by the
石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する方法は、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、この石炭灰のうちフライアッシュを捕集(集塵)しこれを収容する石炭灰処理工程S40と、集塵装置182によって捕集されたフライアッシュを、系内に移送する石炭灰供給処理工程S50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、石炭灰処理部18、及び、石炭灰供給部20において行われる。以下、各工程について説明する。
The method for suppressing elution of hexavalent chromium from coal ash includes coal supply step S10 for supplying coal, pulverized coal generation step S20 for pulverizing the supplied coal to generate pulverized coal, and burning this pulverized coal The pulverized coal combustion step S30 for generating coal ash, the coal ash treatment step S40 for collecting (collecting) fly ash from the coal ash and storing the fly ash, and the fly collected by the
<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、この範囲は石炭添加用溶出防止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、集塵装置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、排ガスとともに脱硝装置181に排出され、集塵装置182に送られる。集塵装置182で排ガス中から捕集されたフライアッシュは、図示しないホッパに堆積された後、石炭灰回収サイロ183に搬送される他、石炭灰供給手段201によって、熱交換ユニットである1次節炭器161d又は2次節炭器161e付近から集塵装置182までの系内に移送される。また、フライアッシュ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。
<Coal ash treatment process S40>
Thereafter, the coal ash generated by burning pulverized coal is discharged together with the exhaust gas to the
<石炭灰供給処理工程S50>
本発明の特徴の一つである石炭灰供給処理工程S50は、集塵装置182によって集塵されたフライアッシュを、熱交換ユニットである1次節炭器161d又は2次節炭器161e付近から集塵装置182までの系内に移送する処理工程である。石炭灰供給処理工程S50は、図1に示すように、好ましくは上記の微粉炭燃焼部16の一部及び石炭灰処理部18の一部と重複する石炭灰供給部20で行われる。すなわち、石炭灰供給処理工程S50は、微粉炭燃焼部16、微粉炭燃焼部16と石炭灰処理部18との間の配管(系内)、及び、石炭灰処理部18で行われる。
<Coal ash supply process S50>
In the coal ash supply process S50, which is one of the features of the present invention, the fly ash collected by the
熱交換ユニットである1次節炭器161d又は2次節炭器161e付近から集塵装置182までの系内は、酸素濃度が1%〜10%の還元雰囲気下であり、系内温度は200℃〜600℃である。したがって、上記系内は六価クロムを三価クロムに還元させやすい条件となっている。また、熱交換ユニット付近に石炭灰を供給した場合、又は脱硝装置181付近に石炭灰を供給した場合、集塵装置182で石炭灰が集塵されるまでの時間はそれぞれ、5秒〜50秒、又は3秒〜30秒となり、六価クロムの一部について、その還元反応が進行するのに十分な時間を確保することができる。したがって、フライアッシュ中に六価クロムが存在した場合でも、六価クロムは容易に三価クロムに還元される。
The system from the vicinity of the
このように、本発明は、石炭火力発電システムで排出されるフライアッシュを、石炭火力発電システムに設けられている既存の設備の軽微な改良で処理することにより、フライアッシュからの六価クロムの溶出を容易に低減することができるので、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。 As described above, the present invention treats fly ash discharged from a coal-fired power generation system with a slight improvement of existing facilities provided in the coal-fired power generation system, thereby producing hexavalent chromium from fly ash. Since elution can be easily reduced, existing facilities can be used effectively, which is advantageous in terms of cost.
石炭灰供給手段201によって移送されるフライアッシュの平均粒径は、1μm以上100μm以下であることが好ましく、1μm以上50μm以下であることがより好ましい。平均粒径が1μm未満である場合には、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。平均粒径が100μmを超える場合は、フライアッシュの内部まで排気ガスが接触しないため、六価クロムから三価クロムへの還元反応が進行しない。 The average particle diameter of the fly ash transferred by the coal ash supply means 201 is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 50 μm or less. When the average particle size is less than 1 μm, the effect of adjusting the average particle size can hardly be obtained. When the average particle diameter exceeds 100 μm, the exhaust gas does not contact the inside of the fly ash, so the reduction reaction from hexavalent chromium to trivalent chromium does not proceed.
石炭灰供給手段201によって移送されるフライアッシュの量は、集塵装置182によって捕集されるフライアッシュの量に対して、10質量%以下であることが好ましい。10質量%を超えるであると、集塵装置182の処理量を超えるフライアッシュが排ガス中に存在することなるため好ましくない。
The amount of fly ash transferred by the coal ash supply means 201 is preferably 10% by mass or less with respect to the amount of fly ash collected by the
なお、本実施形態においては、石炭灰のうちフライアッシュを移送させているが、その他の石炭灰、具体的には、ECO灰、AH灰、脱硝装置灰の群より選ばれる少なくとも1種以上を含むものを熱交換ユニット付近から集塵装置182までの系内に移送させるようにしてもよい。
In the present embodiment, fly ash is transferred from coal ash, but other coal ash, specifically, at least one selected from the group of ECO ash, AH ash, and denitration device ash is used. What is contained may be transferred into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the
すなわち、本発明の石炭火力発電システムは、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によって生成する排ガス中から前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰を捕集する集塵装置とを備え、前記燃焼ボイラは熱交換ユニットを前記燃焼ボイラの下流に有する石炭火力発電システムであって、前記石炭灰を、前記熱交換ユニット付近から前記集塵装置までの系内に供給する石炭灰供給手段を備えた石炭火力発電システムであってもよい。 That is, the coal thermal power generation system of the present invention collects coal ash generated by combustion of coal from a combustion boiler that burns coal and exhaust gas that is provided downstream of the combustion boiler and generated by combustion of the coal. A coal thermal power generation system having a heat exchange unit downstream of the combustion boiler, wherein the coal ash is introduced into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector. The coal thermal power generation system provided with the coal ash supply means to supply may be sufficient.
また、本発明の六価クロム溶出低減方法は、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によって生成する排ガス中から前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰を捕集する集塵装置とを備え、前記燃焼ボイラは熱交換ユニットを前記燃焼ボイラの下流に有する石炭火力発電システムにおいて、前記集塵装置によって捕集された石炭灰を、前記熱交換ユニット付近から前記集塵装置までの系内に供給する石炭灰供給処理を行うことにより、前記石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出低減方法であってもよい。 In addition, the hexavalent chromium elution reduction method of the present invention captures coal ash produced by combustion of coal from a combustion boiler for burning coal and exhaust gas provided downstream of the combustion boiler and produced by combustion of the coal. A coal-fired power generation system having a heat exchange unit downstream of the combustion boiler, the coal ash collected by the dust collector from the vicinity of the heat exchange unit. It may be a hexavalent chromium elution reduction method that suppresses elution of hexavalent chromium from the coal ash by performing coal ash supply processing to be supplied into the system up to the dust collector.
上記石炭火力発電システム及び六価クロム溶出低減方法の石炭灰は、フライアッシュ、ECO灰、AH灰、脱硝装置灰の群より選ばれる少なくとも1種以上を含む灰である。 The coal ash of the coal thermal power generation system and the hexavalent chromium elution reduction method is an ash containing at least one selected from the group of fly ash, ECO ash, AH ash, and denitration device ash.
ここで、火炉161の1次節炭器161d及び2次節炭器161eで捕集される石炭灰をECO灰、図示しない空気予熱器(AH)で捕集される石炭灰をAH灰、脱硝装置181で捕集される石炭灰を脱硝装置灰といい、これらをまとめてシンダアッシュという。
Here, the coal ash collected by the
上記石炭火力発電システム及び六価クロム溶出低減方法において、捕集されたフライアッシュ、ECO灰、AH灰、脱硝装置灰が供給される場所は、各灰が捕集された装置(場所)よりも上流の場所であることが好ましい。例えば、フライアッシュの場合は、熱交換ユニットである1次節炭器161d及び2次節炭器161e付近から集塵装置182までの系内に供給されることが好ましい。ECO灰の場合は1次節炭器161d及び2次節炭器161e付近に供給されることが好ましい。AH灰の場合は、1次節炭器161d及び2次節炭器161e付近から空気予熱器までの系内に供給されることが好ましい。脱硝装置灰の場合は、1次節炭器161d及び2次節炭器161e付近から脱硝装置181までの系内に供給されることが好ましい。還元時間を多く取ることにより、石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制することが可能である一方、所定の排ガス処理設備で処理されていない排ガスを所定の排ガス処理設備以降に戻すことは、後段の排ガス処理設備に負担をかける可能性がある。
In the coal thermal power generation system and the hexavalent chromium elution reduction method, the place where the collected fly ash, ECO ash, AH ash, and denitration equipment ash are supplied is more than the device (place) where each ash is collected. An upstream location is preferred. For example, in the case of fly ash, it is preferably supplied into the system from the vicinity of the
更に、本発明の六価クロム溶出低減方法においては、石炭灰を、熱交換ユニット付近から集塵装置182までの系内に供給する際に、重油燃焼灰、原油燃焼灰、ナフサ燃焼灰、コークス、石炭、及び排水処理汚泥よりなる群から選ばれる少なくとも一種の還元剤を添加してもよい。これにより、石炭灰中の六価クロムを効率的に還元することができる。還元剤を添加する際の添加量としては、石炭灰100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下であることが好ましい。5質量部を超える還元剤を添加した場合、火炉161を傷害するおそれがある。0.01質量部未満の還元剤を添加しても、実質的な効果を得ることができない。
Furthermore, in the hexavalent chromium elution reduction method of the present invention, when supplying coal ash into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the
また、本発明の六価クロム溶出低減方法においては、石炭灰、熱交換ユニット付近から集塵装置182までの系内に供給し、集塵装置182で回収した後、回収された石炭灰を更に加熱するものであってもよい。具体的には、石炭灰回収サイロ183において、微粉炭燃焼施設1において生成される補助蒸気を用いて加熱する方法や、専用の燃焼器において加熱する方法等をあげることができる。これにより、六価クロムの溶出を、より低減することができる。
In the hexavalent chromium elution reduction method of the present invention, the coal ash is supplied into the system from the vicinity of the heat exchange unit to the
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
161d 1次節炭器
161b 2次節炭器
162 加熱器
163 空気供給機
18 石炭灰処理部
181 脱硝装置
182 集塵装置
183 石炭灰回収サイロ
20 石炭灰供給部
201 石炭灰供給手段
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 石炭灰供給処理工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coal
Claims (6)
前記集塵装置によって捕集された石炭灰の一部を、前記熱交換ユニット付近から前記集塵装置までの系内に供給する石炭灰供給処理を行い、
前記集塵装置によって捕集された石炭灰を石炭灰回収サイロに一次貯蔵している際に、前記石炭灰回収サイロ内の石炭灰を加熱処理することにより、前記石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出低減方法。A combustion boiler that burns coal; and a dust collector that is provided downstream of the combustion boiler and collects coal ash generated by combustion of the coal from exhaust gas generated by combustion of the coal, the combustion boiler comprising: In a coal-fired power generation system having a heat exchange unit downstream of the combustion boiler,
A part of the coal ash collected by the dust collector is supplied to the system from the vicinity of the heat exchange unit to the dust collector to perform a coal ash supply process,
When the coal ash collected by the dust collector is primarily stored in the coal ash recovery silo, the coal ash in the coal ash recovery silo is heat-treated, thereby producing hexavalent chromium from the coal ash. A hexavalent chromium elution reduction method that suppresses elution.
前記石炭灰供給処理は、前記集塵装置によって捕集された石炭灰を前記熱交換ユニット付近から前記脱硝装置までの系内に供給する処理である請求項1記載の六価クロム溶出低減方法。The coal-fired power generation system includes a denitration device that removes nitrogen oxides in the exhaust gas,
The coal ash supply process, the current hexavalent chromium eluted reduction method according to claim 1, wherein the coal ash collected by the dust device is processing to be supplied to the system from the vicinity of the heat exchange unit to the denitrification device.
前記石炭灰供給処理は、前記集塵装置によって捕集された石炭灰を前記脱硝装置から前記集塵装置までの系内に供給する処理である請求項1記載の六価クロム溶出低減方法。The coal-fired power generation system includes a denitration device that removes nitrogen oxides in the exhaust gas,
The coal ash supply process, the current hexavalent chromium eluted reduction method according to claim 1, wherein the coal ash collected by the dust device is processing to be supplied to the system from the denitration apparatus to said dust collector.
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