JPH0824902B2 - フライアッシュの処理装置 - Google Patents

フライアッシュの処理装置

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JPH0824902B2
JPH0824902B2 JP60262519A JP26251985A JPH0824902B2 JP H0824902 B2 JPH0824902 B2 JP H0824902B2 JP 60262519 A JP60262519 A JP 60262519A JP 26251985 A JP26251985 A JP 26251985A JP H0824902 B2 JPH0824902 B2 JP H0824902B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、石炭の燃焼によつて生成されるフライアツ
シユの処理装置に関し、石炭焚きボイラ、石炭水スラリ
焚きボイラ、石炭コークス、石油コークスの燃焼炉、流
動床式石炭ガス化炉等にて発生する含末燃分灰を処理す
る技術に利用される。
従来の技術 石炭の燃焼性は石炭化度が低い程、また燃料比(石炭
中の固定炭素の発熱量/揮発分の発熱量の比)が低い程
良く、逆に石炭化度も燃料比も高い程燃えにくく、未燃
分が残り易い。これらの値が最も高い無煙炭は、したが
つて、微粉炭バーナで燃焼させるのが困難である。
さらに、石炭を水スラリにして用いる石炭高濃度水ス
ラリ(以下CWMとん略称する)の場合には、水が多いた
めに(石炭の約1/2重量)、火焔の温度が上がりにく
く、フライアツシユ中に未燃分がより残り易い。日本で
は、石炭焚きボイラの灰中未燃分は5%以下に規制され
ているために、CWMの場合には、乾式の微粉炭燃焼の場
合に比し、石炭化度や燃焼比の高い石炭の使用がより制
限され、歴青炭の中にも使い切れないものが多い。とこ
ろが、無煙炭を除けば、炭化度と燃料比の高い石炭の方
が良質のCWMを作り易く、高濃度になり易いために、ボ
イラの効率は高くなり、経済的効果も大きいのである。
このため、高石炭化度、高燃料比の石炭を燃焼した場合
に生成されるフライアツシユ中の未燃分対策が強く望ま
れている。
同様な要求が、また、流動床ボイラ、流動床石炭ガス
化炉の燃焼灰中の未燃分対策にも望まれている。
発明が解決しようとする問題点 石炭の燃焼灰中の未燃分を減らすために、次のような
対策が取られているが、不充分で、特にCWMの場合には
その程度が大きい。
(1)微粉炭ボイラの場合 (a)燃焼技術の向上による未燃分の低減 (b)未燃分の減らせない炭種の使用制限 (2)CWMの場合 (a)(1)−(a)に同じ (b)CWMの製造時に、粉砕機出口にて粗粒分をふる
い又は過器にて除去し、粉砕機の入口に戻して再粉砕
する。
しかし、この方法は、粉砕粒度が一般に200メツシユ8
0%パスといつた細粒であるために、乾式粉砕の場合に
はふるい技術は比較的容易であるが、安定したCWMの製
造が容易な湿式粉砕の場合には過技術はむずかしく、
不完全である。
(c)(a),(b)などの技術の改良が進められて
いるが、まだ不充分で、結局燃えにくい炭種の使用を制
限又は中止せざるを得ない。
(3)燃焼灰の焼却処理技術 前述の(1)、(2)のいずれにも適用できる技術と
して、ボイラの集塵器で捕集された灰分を焼却処理炉で
補助燃料と共に再燃焼して未燃分を下げる方法がある。
しかして、この方法が技術的経済的にうまく行けば問
題は解決するのであるが、以下に述べるように従来の技
術では達成できていない。
すなわち、未燃分はもともと燃えにくい縮重合の進ん
だ炭素質であるために、一般の燃焼では未燃分を低減で
きないので、非常に高温の燃焼技術が必要で、条件によ
つては融灰が炉壁に付着しいわゆるクリンカトラブルを
生じる。このクリンカトラブルを避けるためには、火焔
温度を充分高く保ち、灰を完全に溶かして流動性を良く
し、燃焼炉底部から流出せしめるいわゆるスラグタツプ
方式を採用する必要がある。
ところが、石炭灰には流動点が1,500〜1,700℃以上の
ものも多く、依然として炭種による使用制限を解決でき
ていない。
また、火焔温度を上げる方法としては、燃焼時に空気
の代りに酸素又は酸素富化空気を用いるのが非常に有力
であるが、従来の酸素製造方法の深冷分離プラントは、
運転温度が−200℃近傍であるために起動に時間がかか
ること、また短時間の停止ができないこと、更に灰の焙
焼炉用など小型のプラントでは酸素の製造コストが高い
ことなどの欠点があつた。
以上のような欠点があるために、フライアツシユのス
ラグタツプ燃焼処理は、余り注目されていなかつた。
そこで、本発明は、石炭焚きボイラ、石炭水スラリ焚
きボイラなどにて発生する含未燃分灰を酸素ないしは酸
素富化空気を用いたスラグタツプ式燃焼炉に入れて溶融
焼成する装置を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段 本発明によるフライアッシュの処理装置は、石炭の燃
焼によって生成されたガスからフライアッシュを分離捕
集する第1のフライアッシュ捕集手段と、この手段で捕
集されたフライアッシュと酸素富化空気とが噴射導入さ
れるスラグタップ式燃焼炉と、この燃焼炉内でのフライ
アッシュの酸素富化燃焼により生成された溶融スラグを
燃焼炉から取出す手段と、同じく前記燃焼炉内でのフラ
イアッシュの酸素化燃焼により生成されたガスから未燃
炭素分の少ないフライアッシュを分離捕集する第2のフ
ライアッシュ捕集手段と、この手段で捕集されたフライ
アッシュを選択的に系外へ取出すか又は前記燃焼炉へ戻
す手段とを具備する。
作用 上記の手段によれば、石炭の燃焼によって生成された
ガスからフライアッシュを分離捕集してスラグタップ式
燃焼炉へ導き、この炉でフライアッシュを酸素富化空気
により燃焼させることによって、フライアッシュの一部
を埋立て処理が容易なスラグ状として回収できると共
に、残部をセメント用原料等として利用可能な未燃炭素
分の少ないフライアッシュとして回収することができ
る。
実施例 以下図面を参照して、本発明の一実施例について詳述
する。
単一の図は、石炭焚きボイラと圧力スイング吸着分離
法(以下PSAと略称する)式の酸素富化空気製造装置を
有するスラグタツプ式フライアツシユ処理炉とを組合せ
た系統を示す。
図において、石炭は、給炭ライン1を通して給炭処理
装置2に入る。この給炭処理装置は微粉炭焚きボイラ4
の場合には石炭微粉砕機であり、またCWM焚きボイラの
場合にはCWM製造装置である。そして、製造された微粉
炭又はCWMはフユーエルパイプ3を通してボイラ4に送
られ、このボイラ内で図示していないバーナによつて燃
焼される。
この燃焼時に発生した燃焼ガスは、フライアツシユを
のせて、ダクト5を通して触媒式脱硝装置6に入り、窒
素酸化物を除去された後、ダクト7、エアヒータ8、ダ
クト9を経て集塵器10に入る。フライアツシユはこゝで
燃焼ガスから分離捕集され、ダストの無くなつた燃焼ガ
スはダクト11を通して脱硫装置12に入り、こゝで完全に
クリーンな排ガスとなつてダクト13、煙突14を経て大気
中に放出される。
しかして、ボイラにおいて、燃焼時に溶融し、相互に
衝突し、あるいは火炉壁に衝突して粗大化した灰は、火
炉内を落下しクリンカホツパ15からボイラ4の外へ排出
される。この灰は、灰が完全に溶ける程燃焼が充分であ
るので、未然炭素分を実質的に含んでいない。また、そ
の形状もいわゆるザラメ状であるので、取り扱いは容易
である。
一方、集塵器10で燃焼ガスから分離捕集されたフライ
アツシユは、従来ライン16′を経て図示していない灰捨
場に捨てられるか、又は同様に図示していないフライア
ツシユ貯蔵槽に一時貯蔵された後フライアツシユ運搬船
や貨車により搬出されていた。
これに対し、本発明によれば、このフライアツシユは
ライン16を経てスラグタツプ式燃焼炉17に送られる。こ
の輸送の方法としては、図示していない送風機によつて
送られて来た空気、又はダクト13等から送られて来た排
ガス、場合によつては自然着火の危険性のない条件下で
後述するライン22から分岐された図示していないライン
によつて送られて来た酸素富化空気などによる気流搬送
が望ましい。
このようにライン16から送られて来たフライアツシユ
は、その未燃炭素分がスラグタツプ燃焼に十分な場合に
は単独で、又は不十分な場合には補助燃料例えばライン
18から送られて来た微粉炭もしくはCWMと予混合され
て、スラグタツプ式燃焼炉17へ噴射導入され、この炉内
へライン22を通して送られて噴射された酸素富化空気に
よつて、スラグタツプ式燃焼炉17内にて高温燃焼され
る。
こゝで用いられる酸素富化空気は、ライン19から押込
通風機もしくはコンプレツサ20により大気圧以上、少く
とも1.05気圧以上に昇圧された空気をライン19′から窒
素吸着剤を用いたPSA式酸素富化空気製造装置21に送
り、ここで空気中の窒素を選択的に吸着除去することに
より、作られる。このPSA式酸素富化空気製造装置は、
深冷分離式のものに比し、スタート時間が1/4以下であ
るなど機動性が良いものである。
また、酸素富化空気製造装置21に用いられる窒素選択
型吸着剤は、例えば特開昭59−179127号公報に記載され
ているように、Na−X型ゼオライトに代表されるナトリ
ウムフアウジアサイトやNa−A型ゼオライトの60〜70%
Ca交換体が適している。
ナトリウムフアウジアサイトを用いる場合には、上記
公開公報に記載の如く、ナトリウムフアウジアサイトを
充填した少くとも2塔の吸着塔において、一方の塔に室
温以下の温度で空気を大気圧以上3ata以下の圧力で流入
させて空気中の窒素を選択的に吸着せしめ、該吸着塔の
出口から酸素又は酸素富化空気を流出させ、先に窒素を
吸着せしめた他の吸着塔を0.08ata以上0.5ata以下に減
圧せしめて再生し、この吸着行程と再生行程とを交互も
しくは順送りに行うことによつて連続的に酸素富化空気
を製造する。
一方、Na−A型ゼオライトのCa交換体を用いた場合に
は、低温での窒素の吸着速度、脱着速度が遅いために、
温度は室温、圧力は吸着圧力は大気圧以上脱着圧力は大
気圧以下で、且つ吸着圧力/脱着圧力≧3ataの条件で、
あとは前述したナトリウムフアウジアサイトの場合とほ
ゞ同様に2塔以上の吸着塔で吸着−脱着行程が交互に又
は位相をずらして順送りに操作される。
しかして、いずれの場合にも、脱着行程で減圧下に排
出される窒素は、ライン23から真空ポンプ24、ライン2
3′を経て排出される。
スラグタツプ式燃焼炉17において、酸素富化燃焼され
た石炭と含炭素フライアツシユ中の灰分の一部は、溶融
スラグとなつて炉底よりスラグ流路35を経て炉外に排出
され、砂状、ザラメ状もしくは塊状にされる。そして、
融灰であるため、場合によつては、大塊としたり、整型
したりする。すなわち、フライアッシュの一部を埋立て
処理が容易なスラグ状として回収できる。
一方、燃焼炉17中において、灰分の他の一部は、微粒
状にて燃焼ガスに随伴され、熱回収炉25で冷却されて、
粘着性を除かれ、ダクト26を経てサイクロン27に入り、
ここで比較的粗粒の灰分が捕集される。そして、この捕
集された粗粒の灰分は、ライン32、送風機33、ライン34
を経てスラグタツプ式燃焼炉17に送り込まれ、再びスラ
グ化により排出が図られる。
この場合、ライン34から微粉のまま炉17に送入する
と、粗粒化が悪く、再び熱回収炉25からダクト26を経て
サイクロン27に戻る微粉の割合が多いことがあるので、
ライン32もしくは34の途中に転動造粒などの粗粒化手段
を設けても良い。
また、ライン34からの微粒を、直接スラグタツプ式燃
焼炉17に送入せず、ライン18からの比較的粗粒の石炭に
混合吸着せしめて、スラグタツプ式燃焼炉17に供給して
も良い。
サイクロン27で灰分を粗取りされた燃焼ガスは、ダク
ト28を経て集塵器29に入り、残りの微粉灰をも捕集され
る。この集塵器29としては、電気集塵器、グラニユラベ
ツドフイルタ、バグフイルタ等が望ましい。
このようにして集塵器29で微粉灰も除去された燃焼ガ
スは、ライン30、送風機31、ライン31′を経てボイラ4
の脱硝装置6の前に戻される。この場合、ライン18から
の石炭中窒素が充分少ない場合には、より後流に戻して
も良い。
集塵器29で捕集された微粉のフライアツシユは、良く
焼成されて居り、炭素分も実質的に存在しないので、ラ
イン36、37′から系外に取り出され、フライアツシユセ
メント原料として用いることが出来る。また、サイクロ
ン27において捕集された灰分も、条件によつてはライン
32、37、37′から取り出して、フライアツシユセメント
原料としても良い。
しかし、集塵器29で捕集された微粉灰をフライアツシ
ユセメント原料にしない場合には、ライン36からライン
32へ送つてサイクロン27からのフライアツシユに混合す
るなどの方法により、炉17に再送入し、スラグ化排出を
行なう。
いずれにせよ、全てのフライアツシユは一部をフライ
アツシユセメント等の原料として取り出され、他の一部
はスラグタツプ式燃焼炉17へいずれかのラインから造粒
処理なしに、もしくは必要に応じて造粒処理を行なつ
て、スラグタツプ式燃焼炉17に送入し、スラグタツプ方
式でライン35から流出せしめ、粗粒化するものである。
以上述べた系統において、PSA式酸素富化空気製造装
置21にて使用される窒素吸着剤の代りに、酸素吸着剤を
用いることもできる。この酸素吸着剤としては、特開昭
56−163753号公報に記載されているように、Na−A型ゼ
オライトに少くとも2価以上の荷数を有する鉄を溶解し
てなる酸素、窒素2成分系からの酸素吸着剤や、市販の
カーボンモレキユタシーブ等が望ましい。いずれの場合
にも、図に示すライン19′から吸着塔21に送入された空
気はその中の酸素を吸着され、窒素はそのまま通過する
ので、ライン22が窒素ガスの排気管となり、再生ライン
であるライン23、真空ポンプ24、ライン23′から酸素富
化空気が出て来るので、このライン23′をスラグタツプ
式燃焼炉17に接続することとなる。
発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、未燃炭素を許
容限度以上含むためにフライアツシユセメントにも出来
ず、廃棄処理も困難な石炭燃焼灰を燃え切らせ、灰中未
燃炭素を充分小さくすることができ、これによりコンク
リート用の重量骨材等として使用することができる。
また同時に、微粉灰を少くとも砂状以上の粗粒とし、
粉塵対策、ハンドリングを容易にすることができ、経済
性が大幅に改善できる。
そして、これらの効果により、高燃料比炭を石炭焚き
ボイラやCWM焚きボイラに利用できるようにすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
単一の図は、本発明の一実施例を示すもので、石炭焚き
ボイラプラントとフライアツシユ処理用の酸素富化空気
製造装置付きスラグタツプ式燃焼灰処理系統を示す図で
ある。 1……給炭ライン、2……給炭処理装置、3……フユー
エルパイプ、4……ボイラ、6……触媒式脱硝装置、8
……エアヒータ、10……集塵器、16……フライアツシユ
ライン、17……スラグタツプ式燃焼炉、18……補助燃料
供給ライン、19……空気供給ライン、21……酸素富化空
気製造装置、22……酸素富化空気供給ライン、25……熱
回収炉、27……サイクロン、29……集塵器、32,34,36…
…捕集フライアツシユ再循環ライン、35……スラグ流出
路、37,37′……フライアツシユ取出ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹川 敏之 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 泉 順 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 小倉 次利 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−33418(JP,A) 特開 昭60−33419(JP,A) 特公 昭55−44288(JP,B2) 特公 昭60−14258(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石炭の燃焼によって生成されたガスからフ
    ライアッシュを分離捕集する第1のフライアッシュ捕集
    手段と、この手段で捕集されたフライアッシュと酸素富
    化空気とが噴射導入されるスラグタップ式燃焼炉と、こ
    の燃焼炉内でのフライアッシュの酸素富化燃焼により生
    成された溶融スラグを燃焼炉から取出す手段と、同じく
    前記燃焼炉内でのフライアッシュの酸素化燃焼により生
    成されたガスから未燃炭素分の少ないフライアッシュを
    分離捕集する第2のフライアッシュ捕集手段と、この手
    段で捕集されたフライアッシュを選択的に系外へ取出す
    か又は前記燃焼炉へ戻す手段とを具備することを特徴と
    するフライアッシュの処理装置。
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