JPH01143677A - アンモニウム塩付着灰の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭焚ボイラから発生する排ガスをアンモニ
ア接触還元方式の脱硝装置により処理し、ついで排ガス
を集じん機に導入して石炭灰を捕集する方法において、
捕集された石炭灰に付着するアンモニウム塩を効率よく
処理する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来我国においては、フライアッシュの約２０％はセメ
ント混和材、セメント原料などに再利用されており、残
りは埋立地などに処分されている。

しかしながら、従来の方式による再利用だけでは、将来
発生するであろう膨大な石炭灰量に対応し得るだけの需
要の増加は朋待できない。一方、現行の石炭灰を加湿し
埋立地などへ処分する方法については、環境保全に係わ
る規制の強化に伴い石炭灰処分用地の確保が難しくなり
つつある。したがって本格的な石炭火力発電所の稼動の
際には、現状の石炭灰の有効利用方式ならびに処分方法
によっては、発生する全ての石炭灰を処理することは難
しくなる見通しである。

最近、環境保全強化に伴い、着目されている集じん機の
前に脱硝装置を付加するシステムが増加してきた。本シ
ステムから発生する灰はアンモニウム塩が付着している
ため、加ン易埋立処分方式においてはＮＨ３放散または
流出が起こる。

一方、特公昭５９−４１７６８号公報に示されるように
、アンモニウム塩付着灰の処理方法として、該灰重量の
１／４〜３７４重量の水、および付着アンモニウム塩お
よび無水硫酸の当モル以上の石灰を加えて低速で混合し
、１００℃以上、湿度８０％未満の雰囲気下で乾燥する
方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ボイラを出た排ガスにアンモニアを注入して脱硝を行っ
た後、集じんを行うシステムにおいて、通常、脱硝装置
出口において数〜数十ｐｐｍ程度のアンモニアのリーク
があり、これが排ガス中の凝縮した無水硫酸と反応して
アンモニウム塩となって灰に付着する。この付着アンモ
ニウム塩は不安定で、温度、？＆ｐＨなどによって分解
し、アンモニアを放出する。したがって埋立処分あるい
はセメント混和材などに利用する際、温度、液ｐＨなど
の変化によってアンモニアが発生し、臭気による環境汚
染およびセメント混和材などへの利用では製品品質が低
下する。

また前述の特公昭５９−４１７６８号記載の方法では、
灰４こ付着しているアンモニアを除去するために、灰に
アンモニウム塩および無水硫酸の１．２倍程度の石灰と
、ペースト状となる約１／２重量の水を加えて低速で混
練した後、１００℃以上で乾燥するもので、大量のエネ
ルギーを消費するとともに、処理プロセスが複雑となる
。

したがって、アンモニウム塩が付着した大量の石炭灰を
安価に、効率よく処理する方法としては不適である。

現在、我国で発生している石炭灰のほとんどは、液ｐＨ
が１１．０以上であるため、石灰、セメントなどのアル
カリ物質を添加しなくともアンモニウム塩の分解が可能
であり、そのような灰に対して石灰、セメントなどのア
ルカリ物質を添加することは、アルカリ物質溶解による
環境汚染という別の問題を生じる。しかしながら、将来
、新たな海外炭を使用することが考えられ、その際、液
ｐＨが１１．０未満の石炭灰を発生し、該灰に対しては
石灰、セメントなどのアルカリ物質を加えｐＨを１１．
０以上としなければアンモニウム塩の分解によるアンモ
ニア除去を迅速に行うことができない。

そこで本発明者らは、簡素なプロセスで効率的に石炭灰
の付着アンモニアを除去する方法について種々の研究を
行い、その結果、石炭灰に、必要に応じて石灰、セメン
トなどのアルカリ物質を混合し、塑性限界よりも５〜２
０少ない水または熱水で高速混練して、９０ｗｔ％以上
が粒径０．１〜２■の粒状体で、かつ該粒状体のｐｌ＋
を１１．０以上とすることにより、アンモニアを効率的
に除去することができる方法を見出した。

本発明は上記の諸点に鑑み、上記の知見に基づいてなさ
れたもので、環境保全上良好となるとともに、石炭灰の
大量処理を可能とする処理方法の提供を目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本願の第１
の発明のアンモニウム塩付着灰の処理方法は、石炭焚ボ
イラから発生する排ガスを、アンモニア接触還元方式の
脱硝装置により処理した後、集じんして捕集されたアン
モニウム塩付着灰に、該灰の塑性限界よりも５〜２０少
ない水または熱水を加えながら高速混練し、９Ｑｗｔ％
以上が粒径０．１〜２１ｍの粒状体とすることにより、
アンモニアをストリッピングさせることを特徴としてい
る。

また本願の第２の発明のアンモニウム塩付着灰の処理方
法は、石炭焚ボイラから発生する排ガスを、アンモニア
接触還元方式の脱硝装置により処理した後、集じんして
捕集されたアンモニウム塩付着灰に、石灰、セメントな
どのアルカリ物質を添加し、該灰とアルカリ物質との混
合物の塑性限界よりも５〜２０少ない水または熱水を加
えながら高速混練し、９０ｗｔ％以上が粒径０．１〜２
ｍｍで、かつｐＨ１１，０以上の粒状体とすることによ
り、アンモニアをストリッピングさせることを特徴とし
ている。

本発明の方法において用いられる熱水とは、６０〜９８
℃の加熱水を指称し、温度が高い方が好ましい。また高
速混練とは、混練翼の周速が３ｍ八以上で混練する場合
を言う。

また本発明の方法において用いられるアルカリ物質とし
ては、石灰、マグネシア、苛性ソーダ、セメントなどが
挙げられる。

本発明の方法において、ストリッピングしたアンモニア
は、脱硝装置の前あるいは集しん機の前にリサイクルさ
せることによって、系外への発生は防止できる。

本発明の方法は、石炭灰と、必要に応じて添加される石
灰、セメントなどのアルカリ物質とを、塑性限界よりも
５〜２０少ない水または熱水で周速３ｍ／ｓ以上（混練
翼の大きさにより異なるが、通常、攪拌回転数３０Ｏｒ
ｐｍ以上）にて混練することによって、石炭灰からアル
カリ物質、アンモニウム塩および混合したアルカリ物質
が速やかに溶出し、アンモニアがストリッピングする液
ｐＨ１１，０以上、好ましくは１１．５〜１２で、アン
モニアがストリッピングしゃすい粒径０．１〜２酊のフ
ユニキュラー（ｆｕｎｉｃｕｌａｒ）　　Ｉの状態の粒
状体とすることにより、残存アンモニア量を１０■／　
ｋｇ以下にすることができる。

なおフユニキュラ−■の状態とは、固相、液相および気
相のいずれもが連続で、ばさばさした状態をいう。

粒状体の粒径が０．１ｆ１未満では、粒子表面が十分ぬ
れておらず、ペンデュラー（ｐｅｎｄｕｌａｒ）状態（
固相が連続、液相が不連続、気相が連続のばさばさした
状態）となって、アルカリ物質、アンモニウム塩の溶解
が十分に進行しない。また粒径が２ｎを超える場合は、
粒子抵抗が大きくなってアンモニアのストリッピングが
十分に進行しない。

周速が３ｍ／ｓ未満であると、混練が不均一となって粒
径０．１　ｔｍ未満の粒子および２ｕを超える粒子が増
加し、０．１〜２１璽の粒状体を９０ｗｔ％以上とでき
ないため、残存アンモニア量が増加する。

混練の水が塑性限界マイナス５の値を超えると、粒径２
璽會を超えるフェニキュラー（ｆｕｎｉｃｕｌａｒ）　
　Ｕ状態（固相が連続、液相が連続、気相が不連続のね
ばねばした状態）〜キャピラリー（ｃａｐｉｌｌａｒｙ
）状態（固相が不連続、液相が連続、気相なしのねばね
ばした状態）の粒状体が多くなるため、残存アンモニア
量が増加する。また塑性限界マイナス２０の個未満であ
ると、粒径０．１龍以下のペンデュラー状態の粒状体が
増加し、残存アンモニア量が増加する。

混純の水として、６０〜９８℃、好ましくは８０〜９５
”Ｃの熱水を用いると、灰粒子表面が高い温度となり、
アンモニアのストリッピングが促進されるため、アンモ
ニアの除去率を大きくすることができる。

また本発明は、攪拌回転数、水量、混練時間などの調整
で粒度を適性化することによって、埋立に際しての密度
を大きくできる。さらに付着アンモニウム塩の除去に必
要な看取上（通常５〜１５重景％）の石灰、セメントな
どのアルカリ物質を添加することによって、埋立後の地
盤を固化でき、土木材料への利用を図ることができる。

上記のように、本発明によると、アンモニウム塩付着石
炭灰に必要に応じて石灰などのアルカリ物質を添加し、
塑性限界よりも５〜２０少ない水または熱水で混練する
ことで、液ｐＨを１１．０以上、好ましくは過剰アルカ
リを少なくできるｐＨ１１，５〜１２で、かつ粒径０．
１〜２鶴の粒状体とすることによって、アンモニアを速
やかに除去でき、特公昭５９−４１７６８号のようなペ
ースト状混練物による乾燥空気流通方法でないために、
工程の簡素化、低コスト化、高アンモニア除去となり、
大量発生する石炭灰の処理が迅速に行え、かつ土木材料
などとしての利用が可能となる。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例および比較例について説明する。

使用した石炭灰の性状を第１表に示す。

石炭灰溶出水のｐＨ測定は環境庁告示１３号の陸上埋立
処分方法（灰／水＝１０％、振とう時間＝６時間）によ
って測定した。塑性限界はＪＩＳ　Ａ　１２０６（土の
り性限界試験方法）に準拠して測定した。

アンモニアはウェットベースで混練後ただちに測定し、
乾燥ベースで表示している。

第　　　１　　　表 実施例１ 石炭灰（Ａ）３０ｋｇを攪拌回転数６０Ｏｒｐｍ　（周
速６ｍ／ｓ）で混合しながら水５ｋｇを３０秒間で投入
し、さらに１分間混練し、９０ｗｔ％以上が粒径０．１
〜２ｆｌの粒状体を得た。粒状体のアンモニア残存量は
９■／　ｋ＋ｒであった。

実施例２ 石炭灰（Ｂ）３０ｋｇに消石灰７　ｋｇを添加し、攪拌
回転数６０Ｏｒｐｍで０．５分間混合した後、水５ｋｇ
を３０秒間で投入し、さらに１分間混練し、９０ｗｔ％
以上が粒径０．１〜２ｎの粒状体を得た。粒状体のアン
モニア残存量は８■／ｋｇであった。なお粒状体のｐＨ
は１１．２０であった。

実施例３ 石炭灰（Ａ）３０ｋｇを攪拌回転数６００ｒｐｍで混合
しながら９０℃の熱水５ｋｇを３０秒間で投入し、さら
に１分間混練し、９０ｗｔ％以上が粒径０．１〜２鶴の
粒状体を得た。粒状体のアンモニア残存量は６■／ｋｇ
であった。

実施例４ 石炭灰（Ｂ）３０ｋｇに消石灰７に１ｒを添加し、攪拌
回転数６０Ｏｒｐｍで０．５分間混合した後、９０℃の
熱水５ｋｇを３０秒間で投入し、さらに１分間混練し、
９０ｗｔ％以上が粒径０．１〜２Ｎの粒状体を得た。粒
状体のアンモニア残存量は４■／ｋｇであった。なお粒
状体のｐＨは１１．１０であった。

比較例１ 石炭灰（Ｂ）３０ｋｇに消石灰７ｋｇを添加し、攪拌回
転数１００ｒｐ翔（周速１ｍ／ｓ）で１分間混合した後
、水１１ｋｇを３０秒間で投入し、さらに３分間混練し
、粒径２〜６０ｍの粒状体を得た。粒状体のアンモニア
残存量は２５■／　ｋｇであった。

比較例２ 石炭灰（Ａ）３０ｋｇを攪拌回転数１１００ｒｐで混合
しながら水１．５　ｔａｇを３０秒間で投入し、さらに
３分間混練し、粒径０．０５〜３０ｆｉの粒状体を得た
。

粒状体のアンモニア残存量は３１ｗ／ｋｇであった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば石炭灰、必要に応
じて石灰、セメントなどのアルカリ物質に添加量を制限
した範囲内での水または熱水を加えて混練し、９０ｗｔ
％以上が粒径Ｏ６１〜２１１の粒状体で、かつρ■を１
１．０以上の粒状体とすることによって、効率的に石炭
灰に付着したアンモニウム塩を溶解し、アンモニアとし
てストリッピングさせることができ、本発明は、石炭灰
を簡素なプロセスにて処理でき、土木材料などへの利用
に寄与する技術としてきわめて有益である。

なおストリッピングさせたアンモニアは、脱硝装置の前
、あるいは集じん機の前にリサイクルさせることによっ
て、アンモニアの系外排出を防止することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　石炭焚ボイラから発生する排ガスを、アンモニア接
   触還元方式の脱硝装置により処理した後、集じんして捕
   集されたアンモニウム塩付着灰に、該灰の塑性限界より
   も５〜２０少ない水または熱水を加えながら高速混練し
   、９０ｗｔ％以上が粒径０．１〜２ｍｍ粒状体とするこ
   とにより、アンモニアをストリッピングさせることを特
   徴とするアンモニウム塩付着灰の処理方法。 ２　石炭焚ボイラから発生する排ガスを、アンモニア接
   触還元方式の脱硝装置により処理した後、集じんして捕
   集されたアンモニウム塩付着灰に、石灰、セメントなど
   のアルカリ物質を添加し、該灰とアルカリ物質との混合
   物の塑性限界よりも５〜２０少ない水または熱水を加え
   ながら高速混練し、９０ｗｔ％以上が粒径０．１〜２ｍ
   ｍで、かつｐＨ１１．０以上の粒状体とすることにより
   、アンモニアをストリッピングさせることを特徴とする
   アンモニウム塩付着灰の処理方法。