JP6269898B1 - 灰処理水路のメンテナンスシステム - Google Patents

Abstract

針状結晶の析出を防止可能な、灰処理水路のメンテナンスシステムを提供する。本発明の灰処理水路のメンテナンスシステムは、灰処理用水貯水部の第１の水をクリンカホッパ１１に送水し、前記第１の水と共にクリンカをクリンカホッパ１１から送出し、前記クリンカから分離された水を前記灰処理用水貯水部へと戻す、灰処理水路を備え、前記灰処理水路には、前記第１の水と、前記第１の水とは異なる第２の水とを切り替えて通水可能である。

Description

本発明は、灰処理水路のメンテナンスシステムに関する。

石炭式火力発電所における石炭燃焼に伴い、多量の灰（クリンカ等）が発生する。クリンカは、ボイラの下部に設けられたクリンカホッパに堆積される。クリンカホッパに堆積されたクリンカは、灰処理用水貯水部から送られる水によって水切り場に運ばれ、水切り場において水と分離される（例えば特許文献１参照）。
近年、灰処理用水貯水部からクリンカホッパへ水を送る水路、及びクリンカホッパから水切り場へと続く水路を含む灰処理水路が、針状結晶によって閉塞するトラブルが不定期的に発生している。
これらの灰処理水路が針状結晶によって閉塞すると、ボイラの停止を余儀なくされる恐れがある。針状結晶トラブルの発生パターン（不定期の原因）は特定されていないが、発生した場合、日々の補修対応に苦慮し、発生した際には多額の修繕費が費やされている。

特開２００９−３０８８０号公報

灰処理用水貯水部には、脱硫装置の冷却塔のシックナーにおけるアンダーフロー水と、クリンカホッパから流れて水切り場においてクリンカを除去した後の上澄み水と、が流入する。発明者らによる鋭意検討の結果、この針状結晶は二水石膏であり、硫酸イオン濃度の高い、脱硫装置の冷却塔のシックナーにおけるアンダーフロー水と、カルシウム濃度の高い、クリンカ除去後の上澄み水とが、灰処理用水貯水部にて混合され、一定以上の濃度になると針状結晶が生成することが判明した。
冷却塔排水シックナーにおけるアンダーフロー水を、排水と汚泥に分離処理し、針状結晶によるトラブルの未然防止を図る方法も考えられる。しかし、この方法は、設備設置や設置後の維持費等に多額の費用を要するという問題が発生する。

本発明は、針状結晶の析出を防止可能な、灰処理水路のメンテナンスシステムを提供することを目的とする。

本発明の灰処理水路のメンテナンスシステムは、灰処理用水貯水部の第１の水をクリンカホッパに送水し、前記第１の水と共にクリンカをクリンカホッパから送出し、前記クリンカから分離された水を前記灰処理用水貯水部へと戻す、灰処理水路を備え、前記灰処理水路には、前記第１の水と、前記第１の水とは異なる第２の水とを切り替えて通水可能である。

前記灰処理用水貯水部には、前記クリンカから分離された前記水と、脱硫設備に設けられたシックナーのアンダーフロー水から固形物が分離された水とが流入することが好ましい。

前記灰処理水路を流れる水は、前記クリンカホッパのシールトラフに流入され、前記シールトラフより越流して、前記クリンカホッパの内部を流れることが好ましい。

前記第２の水は、工業用水であり前記第１の水と比べて、カルシウム濃度及び硫酸イオン濃度が低いことが好ましい。

前記第２の水が流れる前記灰処理水路とは異なる第２水路と、前記灰処理水路とは、連結水路で連結され、前記連結水路には第１弁が設けられ、前記第２水路の前記第１弁より下流には、第２弁が設けられていることが好ましい。

前記第１弁が閉じて前記第２弁が開き、前記灰処理水路を前記第１の水が流れる第１の通水状態と、前記第１弁が開いて前記第２弁が閉じ、前記灰処理水路を前記第２の水が流れる第２の通水状態と、を切り替える制御部を備えていてもよい。

本発明によれば、針状結晶の析出を防止可能な、灰処理水路のメンテナンスシステムを提供することができる。

石炭式火力発電所におけるクリンカ処理設備、シンダー処理設備及び、脱硫設備を示す概略図である。 石炭式火力発電所の灰処理設備の系統図である。

図１は、石炭式火力発電所１００におけるクリンカ処理設備１、シンダー処理設備２及び、脱硫設備３を示す概略図である。

まず、脱硫設備３について説明する。脱硫設備３は、脱硫冷却塔３１と、冷却塔シックナー３２と、冷却塔ピット３３と、脱硫冷却塔排水槽３４と、を備える。
脱硫設備３は、ボイラ４において発生された排ガスが導入され、排ガスから硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）を除去するとともに、排ガスを冷却する装置である。
冷却塔シックナー３２は、沈降濃縮槽である。冷却塔シックナー３２のオーバフロー水３２Ａは、脱硫冷却塔排水槽３４へ送られ、アンダーフロー水３２Ｂは、後述の水切り場５へ送られる。また、脱硫冷却塔排水槽３４の水は、脱硫冷却塔３１へ戻される。

石炭式火力発電所１００のボイラ４において発生する灰（アッシュ）は、ボイラ４の底に溜まるクリンカ（クリンカアッシュ）と、燃焼経路に溜まるシンダーアッシュとを含む。図２は、これらの灰の処理設備の系統図であり、灰処理設備は、クリンカ処理設備１と、シンダー処理設備２とを含む。

シンダー処理設備２は、シンダー２１と、灰処理用水貯水部６Ａからシンダー２１方向へ延びる第１水路７と、第１水路７に設けられ、灰処理用水貯水部６Ａの水を第１水路７に送り出す第１ポンプ７１と、第１ポンプ７１で送られた水の圧送する第２ポンプ７２とを備える。
第２ポンプ７２の下流側において、第１水路７は二方向に分かれ、一方の水路である第２水路７Ａはシンダー２１へと続く水路であり、他方の第３水路７Ｂはクリンカホッパ１１へと続く水路である。
第２ポンプ７２により圧送されて第２水路７Ａを通った水によって、シンダー２１内に含まれるシンダーアッシュは、スラリー状になってシンダー２１より送り出される。シンダー処理設備２は、さらに、そのスラリー状のシンダーアッシュを水切り場５に送る第４水路８と、第４水路８の端部に設けられた水切り場５とを備える。

水切り場５は、図示しない水槽を備え、その水槽内に流入されたスラリー状のシンダーアッシュは、水槽内において沈殿する。上澄み水は、オーバフローとして越流し、灰処理用水貯水部６Ａへ送られる。沈殿したシンダーアッシュは、適宜排出されて図示しない灰処理場に輸送される。

クリンカ処理設備１は、ボイラ４の炉底に設けられ、落下したクリンカを貯留するために設けられたクリンカホッパ１１を備える。また、クリンカ処理設備１は、クリンカホッパ１１と灰処理用水貯水部６Ａとを連結する第１水路７と、第１水路７設けられ、灰処理用水貯水部６Ａの水を第１水路７に送り出す第１ポンプ７１と、第１ポンプ７１で送られた水を圧送する第２ポンプ７２とを備える。これらの第１水路７と、第１ポンプ７１と、第２ポンプ７２とは、シンダー処理設備２と共用である。
第２ポンプ７２より下流側において、二方向に分かれた一方の第３水路７Ｂは、第２ポンプ７２により圧送された水をジェット噴射するジェッチング弁１２へと続く。クリンカホッパ１１の下部にはクリンカクラッシャ１３が設けられている。

クリンカクラッシャ１３は、クリンカホッパ１１の下部に落下したクリンカを粉砕する。クリンカ処理設備１において、第２ポンプ７２により圧送された水は、ジェッチング弁１２によってジェット噴射される。クリンカクラッシャ１３において粉砕されたクリンカは、クリンカＪＰＰ１８によってジェット噴射された水と混合されてスラリー状になり、第５水路１４に送り出される。第５水路１４の端部には水切り場５が設けられている。この水切り場５はシンダー処理設備２と共用である。

水切り場５において、シンダーアッシュと同様に、クリンカは水槽内において沈殿する。上澄み水は、オーバフローとして越流して灰処理用水貯水部６Ａへ流出する。沈殿したクリンカは、適宜排出されて図示しない灰処理場に輸送される。

図２に示すようにクリンカホッパ１１の上部の縁部の外周には、水が溜まるシールトラフ１５が設けられている。シールトラフ１５は、ボイラ４とクリンカホッパ１１とを接合し、外気と内部とを遮断するための火炉封水が流入する。
第１ポンプ７１を経て第１水路７を流れる水は、第２ポンプ７２の前で分岐され第６水路７Ｃを通って火炉封水としてクリンカホッパ１１のシールトラフ１５に送られる。

ここで、クリンカホッパ１１内部の水温は、ボイラ４からの輻射熱および落下したクリンカによって上昇する。シールトラフ１５に流入した水は、クリンカホッパ１１内部へ越流し、クリンカホッパ１１の内面に付着したクリンカを洗い流すとともに、クリンカホッパ１１内を冷却する。クリンカホッパ１１を冷却した水は、クリンカホッパ１１の壁面に設けられたオーバフロー口１６からクリンカホッパ１１の外へ排出される。クリンカホッパ１１より排出された水は、第７水路１７を通って、水切り場５の水槽内に送られ。上澄み水は、オーバフローとして越流して灰処理用水貯水部６Ａへ流出する。

また、石炭式火力発電所１００において、灰処理用水貯水部６Ａの水が循環するこれらの第１水路７〜第７水路１７とは別に、工水が流れる工水路９が配置されている。工水路９は、上流側から、灰処理用水貯水部６Ａと隣接して設けられた工水貯水部６Ｂまで延びている。

実施形態において、第１水路７と工水路９との間に連結水路９１が設けられている。連結水路９１には第１バルブ９２が取り付けられている。また工水路９における連結水路９１が設けられている部分よりも下流側には、第２バルブ９３が取り付けられている。

本実施形態において、クリンカ処理設備１は、工水路９における、工水貯水部６Ｂに続く第２バルブ９３を開き、工水路９と第１水路７との間の連結水路９１に設けられた第１バルブ９２が閉じた灰処理用水通水状態と、第２バルブ９３が閉じ、第１バルブ９２が開いた工水通水状態と、を取ることができる。なお、この際、第１ポンプ７１及び第２ポンプ７２近傍に設けられたバルブは開いた状態である。
この、灰処理用水通水状態と工水通水状態との切換は、所定時間ごとに手動で切り換えても良く、また、図示しない制御部において、自動で切り換えてもよい。

灰処理用水通水状態において、灰処理用水貯水部６Ａの水は、第１ポンプ７１によって第１水路７に送られる。第１水路７に送られた水の一部は、第６水路７Ｃを通ってシールトラフ１５へと流れる。

第１水路７を流れる水のうちの、シールトラフ１５へ流れる水以外の水は、第２ポンプ７２によって、圧送され、その一部は、シンダー２１へ送られる。圧送された水は、シンダー２１においてシンダーアッシュをスラリー状にして送り出す。スラリー状のシンダーアッシュは水切り場５に第４水路８を通って送られる。スラリー状のシンダーアッシュは、第４水路８の端部に設けられた水切り場５の水槽内において沈殿する。上澄み水は、越流して灰処理用水貯水部６Ａへ流出する。沈殿したシンダーアッシュは、適宜排出されて図示しない灰処理場に輸送される。

圧送された水のうち、シンダー２１へ流された水以外の水は、ジェッチング弁１２においてジェット噴射された水の勢いにより、クリンカをクリンカクラッシャ１３へ導き、クリンカクラッシャ１３において粉砕されたクリンカは、クリンカＪＰＰ１８によってジェット噴射された水と混合されてスラリー状になり第５水路１４に送り出す。スラリー状のクリンカは、第５水路１４の端部に設けられた水切り場５に送られる。水切り場５の水槽内に流入されたスラリー状のクリンカは、水槽内において沈殿する。上澄み水は、越流して灰処理用水貯水部６Ａへ流出する。沈殿したクリンカは、適宜排出されて図示しない灰処理場に輸送される。

一方、第１水路７の第６水路７Ｃに流れた水は、火炉封水としてシールトラフ１５に流れる。シールトラフ１５に流入した水は、クリンカホッパ１１の内部へ越流し、クリンカホッパ１１の内部のクリンカを落下させるとともにクリンカホッパ１１の内部を冷却する。
その後、水は、クリンカホッパ１１の壁面に設けられたオーバフロー口１６からクリンカホッパ１１外へ排出される。排出された水は、水切り場５の水槽に流入されて、越流した水は灰処理用水貯水部６Ａへ流れ出る。
なお、このような灰処理用水の通水は、一日に３，４回、１回２，３時間程度行われる。

ここで、上述のように、冷却塔シックナー３２のアンダーフローも、灰処理用水貯水部６Ａへ流れ出る。したがって灰処理用水貯水部６Ａの水は硫酸イオン濃度が高い。一方、水切り場５において、クリンカやシンダーアッシュと分離された上澄みの水も灰処理用水貯水部６Ａへ流れる。これらの水は、クリンカやシンダーアッシュと混合されていたため、カルシウム濃度が高い。このため灰処理用水貯水部６Ａの水は、硫酸イオン濃度及びカルシウム濃度が高い。

このような、硫酸イオン濃度及びカルシウム濃度が高い灰処理用水貯水部６Ａの水が、第１水路７、第６水路７Ｃを流れると、水路中に針状結晶（二水石膏，硫酸カルシウム二水和物）が生成される場合がある。
針状結晶が発生すると、シールトラフ１５に供給される水量が減少し、越流量が不均一になる。そうすると、越流によるクリンカホッパ１１の冷却効果のバラツキが発生、収縮熱膨張のアンバランスによるキャスター破損が懸念される。
また、針状結晶の生成が更に進行すると，シールトラフ１５への火炉封水の供給が困難になるともに、冷却することが困難となる。

そこで、本実施形態においては、上述の灰処理用水によるクリンカホッパ１１及びシンダー２１への通水が行われていない時間帯に、工水路９における、工水貯水部６Ｂに続く第２バルブ９３を閉じ、工水路９と第１水路７との間の連結水路９１に設けられた第１バルブ９２を開ける。なお、この際、第１ポンプ７１近傍に設けられたバルブは閉じる。
そうすると、工水は、第１水路７を通り、火炉封水としてシールトラフ１５に流れる。
シールトラフ１５に流入した水は、クリンカホッパ１１の内部へ越流し、クリンカホッパ１１内のクリンカを流しながらクリンカホッパ１１の内部を冷却する。その後、水は、クリンカホッパ１１の壁面に設けられたオーバフロー口１６からクリンカホッパ１１外へ排出される。
排出された水は、水切り場５の水槽に流入されて、オーバフローして灰処理用水貯水部６Ａへ流れる。

実施形態によると、以下の効果を有する。
工水は、冷却塔シックナー３２のアンダーフロー水を含まず、またクリンカやシンダーアッシュと分離された上澄みの水も含まない。ゆえに、灰処理用水貯水部の水と比べて硫酸イオン濃度及びカルシウム濃度が低い。このような硫酸イオン濃度及びカルシウム濃度が低い水が、第１水路７を流れシールトラフ１５を流れる水路に流されることにより、シールトラフ１５を流れる水路である第１水路７、第６水路７Ｃ及び第７水路１７が洗浄される。
この洗浄によって、シールトラフ１５を流れる水路における針状結晶の可能性が低減される。
したがって、針状結晶の発生による、シールトラフ１５に供給される水量の減少し、越流量の不均一等が発生しない。
クリンカホッパ１１の冷却効果のバラツキが発生、収縮熱膨張のアンバランスによるキャスター破損の可能性が低減する。
また、シールトラフ１５以外の水路７Ａ・７Ｂへも工水が流れ、配管内が洗浄され針状結晶の付着抑制または除去効果が期待できる。

１ クリンカ処理設備
２ シンダー処理設備
３ 脱硫設備
４ ボイラ
５ 水切り場
６Ａ 灰処理用水貯水部
６Ｂ 工水貯水部
７ 第１水路
７Ａ 第２水路
７Ｂ 第３水路
７Ｃ 第６水路
８ 第４水路
９ 工水路
１１ クリンカホッパ
１４ 第５水路
１５ シールトラフ
１７ 第７水路
２１ シンダー
３２ 冷却塔シックナー
３２Ｂ アンダーフロー水
７１ 第１ポンプ
７２ 第２ポンプ
９１ 連結水路
９２ 第１バルブ
９３ 第２バルブ
１００ 石炭式火力発電所

Claims (4)

1. 灰処理用水貯水部の第１の水をクリンカホッパに送水し、前記第１の水と共にクリンカをクリンカホッパから送出し、前記クリンカから分離された水を前記灰処理用水貯水部へと戻す、灰処理水路を備え、
   前記灰処理用水貯水部には、前記クリンカから分離された前記水と、脱硫設備に設けられたシックナーのアンダーフロー水から固形物が分離された水とが流入し、
   前記灰処理水路は、前記クリンカホッパのシールトラフに送られる水路を有し、
   前記灰処理水路には、前記第１の水と、前記第１の水とは異なる第２の水とを、所定時間ごとに自動的に切り替えて通水可能であり、
   前記灰処理水路を流れる前記第１の水及び前記第２の水は、前記シールトラフに送られる前記水路を通って前記シールトラフに流入され、前記シールトラフより越流して、前記クリンカホッパの内部を流れる、
   灰処理水路のメンテナンスシステム。
2. 前記第２の水は、前記第１の水と比べて、カルシウム濃度及び硫酸イオン濃度が低い、
   請求項１に記載の灰処理水路のメンテナンスシステム。
3. 前記第２の水が流れる前記灰処理水路とは異なる第２水路と、前記灰処理水路とは、連結水路で連結され、
   前記連結水路には第１弁が設けられ、
   前記第２水路の前記第１弁より下流には、第２弁が設けられている
   請求項１または２に記載の灰処理水路のメンテナンスシステム。
4. 前記第１弁が閉じて前記第２弁が開き、前記灰処理水路を前記第１の水が流れる第１の通水状態と、
   前記第１弁が開いて前記第２弁が閉じ、前記灰処理水路を前記第２の水が流れる第２の通水状態と、を切り替える制御部を備える
   請求項３に記載の灰処理水路のメンテナンスシステム。
   

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