(57)【要約】【課題】石炭灰の除去作業の頻度の低減が可能な、石炭灰処分場及び石炭灰処分方法を提供すること。【解決手段】本発明の石炭灰処分場１は、周囲が堤防１２で囲まれた石炭灰処分場１であって、石炭灰と水とを混合したスラリーＳを流出するスラリー流出口１１ａと、前記スラリー流出口１１ａの下方に設けられた凹部１３と、前記凹部１３から連続してスラリー流出方向ｘの下流側へと延びる溝部１６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲が堤防で囲まれた石炭灰処分場であって、
石炭灰と水とを混合したスラリーを流出するスラリー流出口と、
前記スラリー流出口の下方に設けられた凹部と、
前記凹部から連続してスラリー流出方向の下流側へと延びる溝部と、
を備える石炭灰処分場。
【請求項２】
前記溝部の前記スラリー流出方向と直交する方向の断面積は、前記凹部と連結する基端部から先端部に向かって徐々に小さくなっている、
請求項１に記載の石炭灰処分場。
【請求項３】
前記凹部及び前記溝部に隣接して、前記スラリー流出方向に沿った壁部が設けられている、
請求項１または２に記載の石炭灰処分場。
【請求項４】
周囲が堤防で囲まれた石炭灰処分場であって、
石炭灰と水とを混合したスラリーを流出するスラリー流出口と、
前記スラリー流出口の下方に設けられた凹部と、
前記凹部から連続してスラリー流出方向下流側へと延びる溝部と、
を備える石炭灰処分場において、
前記スラリー流出口から前記スラリーを前記凹部に流出させ、
流出された前記スラリーの一部を、前記溝部に沿って流しつつ、前記溝部内で前記石炭灰を沈降させる、
石炭灰処分方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰処分場及び石炭灰処分方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭火力発電所において大量に発生する石炭灰は、一部がセメント原料としてリサイクルされ、残りは石炭灰処分場において埋め立てに用いられる。埋め立て用に石炭灰処分場に送られる場合、石炭灰は水と混合されてスラリー状にされて石炭灰処分場へ移送される（例えば、特許文献１参照）。石炭灰処分場に移送されたスラリーは、石炭灰処分場に設けられた凹部（沈殿池）に流出される。スラリーの石炭灰成分は凹部内で沈降し、水と分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１５４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
凹部は、新たなスラリーを受け入れるために石炭灰の定期的な除去が必要である。従来、石炭灰の除去のための掘削、車両への積込・運搬作業等に多くの時間や費用がかかっていた。
本発明は、石炭灰の除去作業の頻度の低減が可能な、石炭灰処分場及び石炭灰処分方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の石炭灰処分場は、周囲が堤防で囲まれた石炭灰処分場であって、石炭灰と水とを混合したスラリーを流出するスラリー流出口と、前記スラリー流出口の下方に設けられた凹部と、前記凹部から連続してスラリー流出方向の下流側へと延びる溝部と、を備える。
【０００６】
前記溝部の前記スラリー流出方向と直交する方向の断面積は、前記凹部と連結する基端部から先端部に向かって徐々に小さくなっていていることが好ましい。
【０００７】
前記凹部及び前記溝部に隣接して、前記スラリー流出方向に沿った壁部が設けられていることが好ましい。
【０００８】
本発明の石炭灰処分方法は、周囲が堤防で囲まれた石炭灰処分場であって、石炭灰と水とを混合したスラリーを流出するスラリー流出口と、前記スラリー流出口の下方に設けられた凹部と、前記凹部から連続してスラリー流出方向下流側へと延びる溝部と、を備える石炭灰処分場において、前記スラリー流出口から前記スラリーを前記凹部に流出させ、流出された前記スラリーの一部を、前記溝部に沿って流しつつ、前記溝部内で前記石炭灰を沈降させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、石炭灰の除去作業の頻度の低減が可能な、石炭灰処分場及び石炭灰処分方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の石炭灰処分場の平面図である。
【図２】石炭灰処分場に移送されるスラリーの生成過程を示すブロック図である。
【図３】石炭灰処分場における排水部の設けられている部分の断面図である。
【図４】凹部の側辺から延びる溝部の斜視図である。
【図５】石炭灰処分場におけるスラリーの沈降の様子を説明する図である。
【図６】比較形態における凹部に溝部が設けられていない場合のスラリーの沈降の様子を説明する図である。
【図７】（ａ）から（ｃ）は凹部の側辺から延びる溝部の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、実施形態の石炭灰処分場１の平面図である。実施形態の石炭灰処分場１には、石炭火力発電所（図示せず）から発生する石炭灰と水とを混合したスラリーＳが、スラリー移送管１１により移送される。石炭灰処分場１は、スラリーＳから沈降分離した石炭灰によって徐々に埋め立てられていく。
【００１２】
まず、実施形態の石炭灰処分場１及び石炭灰処分方法の説明に先立ち、石炭灰処分場１に移送されるスラリーＳの生成過程について説明する。
図２は、石炭灰処分場１に移送されるスラリーＳの生成過程を示すブロック図である。図示するように、石炭火力発電所のボイラー２１内における石炭の燃焼の際に発生された石炭灰は、サイクロンや電気集塵器等の石炭灰の捕集装置２２で捕集される。捕集された石炭灰は、石炭灰回収用のサイロ２３に貯えられる。石炭灰回収用のサイロ２３から取り出された石炭灰は、一定の流量で混合装置２４に送られる。混合装置２４には、水供給用のポンプ２５から水（実施形態では石炭灰処分場１内の余水を利用）が送られ、水と石炭灰とが混合されてスラリーＳが形成される。スラリーＳは、スラリーポンプ２６によりスラリー移送管１１に圧送される。スラリー移送管１１は石炭灰処分場１まで延びており、スラリーＳは、スラリー移送管１１のスラリー流出口１１ａより石炭灰処分場１へ流出される。
なお、スラリーポンプ２６を設けず、混合装置２４によりスラリー輸送を兼用しても良い。
【００１３】
図１に戻り、実施形態の石炭灰処分場１は、海や湖（実施形態では、海である）の一部を堤防１２で囲った領域である。この石炭灰処分場１にスラリーＳが移送されて、スラリーＳから沈降分離された石炭灰によって石炭灰処分場１が埋め立てられる。
実施形態では石炭灰処分場１は５角形であるが、これに限定されず、石炭灰処分場１の形状は石炭灰処分場１が製造される海（浜）の地形等に応じて適宜選択される。
【００１４】
石炭灰処分場１には、上述のようにスラリー移送管１１が延びている。石炭灰処分場１におけるスラリー移送管１１のスラリー流出口１１ａの下方の所定領域は、掘削されて凹部１３が形成されている。スラリー流出口１１ａから凹部１３内に、スラリー流出方向ｘに沿ってスラリーＳが流出される。
【００１５】
また、石炭灰処分場１には、スラリー流出口１１ａからのスラリー流出方向ｘに沿って、凹部１３及び溝部１６の側部に壁部１８が設けられている。
壁部１８は、スラリーの流れを調整するために設ける仮堤防である。図１に示すように壁部１８を設けることにより、スラリーは石炭灰処分場１１の上部を流れる。なお、石炭灰処分場１１の下部へスラリーを流したい場合は、処分場の上部へ仮堤防を設置する。また、壁部１８は埋め立てた石炭灰を使用して作成しており、作成には、泥状部でも進入可能なバックホウ（泥上掘削機）を使用しているため、自由な位置に仮堤防を設置可能である。
【００１６】
堤防１２における、スラリー移送管１１のスラリー流出口１１ａが配置されている個所から離れた個所には、排水部１４が設けられている。図３は石炭灰処分場１における排水部１４の設けられている部分の断面図である。排水部１４は、堤防１２に形成された挿通孔１２ａと、その挿通孔１２ａに挿通された排水パイプ１５とを備える。
挿通孔１２ａは石炭灰処分場１と外部とを連通している。排水パイプ１５は、一端（石炭灰処分側端部１５ａ）が石炭灰処分場１の内部にあり、排水パイプ１５は堤防１２を貫通して、他端（外側端部１５ｂ）が石炭灰処分場１の外部に延びている。排水パイプ１５の石炭灰処分側端部１５ａは外側端部１５ｂよりも水平方向上部に配置されている。
石炭灰処分場１の水位が石炭灰処分側端部１５ａ以上になると、石炭灰処分場１側の水（余水）は外側端部１５ｂより石炭灰処分場１の外部に排水される。また、本実施形態では、外部に排水される余水の一部は、上述のようにポンプを介して石炭灰と混合される混合装置２４に送られる。
【００１７】
図１に戻り、石炭灰処分場１における、スラリー移送管１１のスラリー流出口１１ａの下方の所定領域には、スラリーＳの石炭灰成分が多く堆積量する。石炭灰の堆積が進行し、石炭灰の堆積物がスラリー流出口１１ａ近辺まで到達すると、スラリー流出口１１ａよりスラリーＳを流出することが困難となる。また、石炭灰処分場１の全領域を有効に埋め立てに活用するには、石炭灰処分場１内を均等に石炭灰により埋め立てることが重要である。
このため、スラリー流出口１１ａの下方に偏在して堆積する石炭灰は適宜掘削されて石炭灰処分場１内の他の領域に運ばれる。
【００１８】
この石炭灰の除去のための掘削、積込、運搬作業に多くの時間や費用がかかる。このため、スラリー流出口１１ａの下方の所定領域には凹部１３（沈殿池）が設けられている。凹部１３は、実施形態では、石炭灰処分場１の底面（海底）から一定の深さで掘削された矩形の形状である。ただし、形状はこれに限らず、円形等であってもよい。このように凹部１３が設けられているので、より多くの石炭灰の堆積が可能で、凹部１３が設けられていない場合と比べて掘削回数を低減することができる。
【００１９】
スラリー移送管１１のスラリー流出口１１ａは、石炭灰処分場１の水面から一定距離上方に配置されている。スラリーＳは、スラリー流出口１１ａへと続くスラリー移送管１１の向きに沿って流出される。
実施形態における矩形の凹部１３の一組の側辺１３ａ、１３ｂは、スラリー流出方向ｘと平行である。なお、実施形態ではスラリー移送管１１は、そのスラリー流出方向ｘと平行な側辺１３ａ、１３ｂのうちの一方の側辺１３ａ側に、他方の側辺１３ｂよりも近接して配置されている。
【００２０】
凹部１３における、スラリー流出方向ｘと直交する側辺のうちのスラリー流出方向ｘの下流側にある側辺１３ｃから、凹部１３から続く溝部１６が掘削されている。
溝部１６は、実施形態ではスラリー流出方向ｘに延びるのが好ましいが、スラリー流出方向ｘ成分を有している限り、スラリー流出方向ｘに対して多少曲がった方向であってもよい。
【００２１】
図４は凹部１３の側辺から延びる溝部１６の斜視図である。凹部１３の深さと溝部１６の凹部１３側の基端部１６ａとは同じ深さである。そして溝部１６は、基端部１６ａから徐々に浅くなっている。
【００２２】
次に、実施形態の効果について説明する。
図５は石炭灰処分場１におけるスラリーＳの沈降の様子を説明する図である。
スラリー流出口１１ａから移送されたスラリーＳは、凹部１３内においてスラリー流出方向ｘの速度成分を有する。そして、凹部１３のスラリー流出方向ｘに溝部１６が形成されているので、スラリー流出口１１ａから流出したスラリーＳは、スラリー流出方向ｘの速度成分を有したまま、溝部１６内へ流れ込む。そしてスラリーＳは、スラリー流出方向ｘの速度成分を有しているので、溝部１６に沿って遠くまで流れることができる。
このとき、スラリー流出口１１ａから落下したスラリーＳの一部は、凹部１３に堆積し、凹部１３には徐々に山部が形成されていく。そうすると、流出口１１ａから落下したスラリーＳは、山部の斜面に沿って滑り下りることにより、溝部１６に沿って、より遠方へ送られるようになる。
スラリーＳは、溝部１６を流れていくうちに石炭灰Ｓ１成分が沈降する。そして、図５に示すように、スラリー流出方向ｘに沿った垂直断面において、石炭灰Ｓ１は裾野が広い山形形状に堆積していく。
【００２３】
図６は、比較形態における凹部１３に溝部が設けられていない場合のスラリーＳの沈降の様子を説明する図である。溝部が設けられていない場合、スラリーＳの流れは、凹部１３の下流側の側辺１３ｃによって妨げられる。そうすると、スラリーＳの石炭灰Ｓ１成分は凹部１３内で沈降し、図５と同様のスラリー流出方向ｘに沿った垂直断面において、図５と比べて裾野が狭い急斜面の山形形状となる。
石炭灰処分場１を均等に石炭灰Ｓ１で埋め立てて石炭灰処分場第１を有効に利用するには、石炭灰Ｓ１が堆積した部分を掘削し、他の石炭灰Ｓ１が堆積していない領域に運んで均等化する必要がある。図６に示す比較形態では、石炭灰Ｓ１の堆積が実施形態と比べて偏っているので、掘削の頻度が増す。
一方実施形態では、スラリーＳが比較形態と比べてより遠く送られるので、石炭灰Ｓ１がより広がり、掘削回数の頻度を減らすことができる。
【００２４】
また、溝部１６は基端部１６ａから徐々に浅くなり、溝部１６の先端部１６ｂにおいて、海底面と同じ深さとなっている。すなわち、溝部１６の断面積は、溝部１６の基端部１６ａからスラリー流出方向ｘの下流側の先端部１６ｂに行くに従い小さくなっている。溝部１６を流れるに従いスラリーＳの速度は減少しているが、溝部１６の断面積が小さくなることにより速度の減少が低減されるので、スラリーＳより遠くへ流すことができる。
【００２５】
実施形態ではスラリー移送管１１は、そのスラリー流出方向ｘと平行な側辺１３ａ、１３ｂのうちの一方の側辺１３ａ側に、他方の側辺１３ｂよりも近接して配置されている。スラリー移送管１１を、側辺１３ａ、１３ｂの中央に配置すると、流出されたスラリーＳが両側辺１３ａ、１３ｂ側に広がる。しかし、スラリー移送管１１を、一方の側辺１３ａ側に近接して配置すると、スラリー流出口１１ａから流出したスラリーＳが側辺１３ａに沿って流れるので、スラリーＳの速度の低下が少ない。このため、スラリーＳを溝部１６に沿ってより遠方へ到達させることができる。
【００２６】
溝部１６に堆積した石炭灰Ｓ１は、堆積量が増加してくると、スラリーＳの流れを確保するために、掘削して溝部１６の両脇等に移動させる。溝部１６の両脇に移動された石炭灰Ｓ１の量が増加してくると、その石炭灰Ｓ１の上に掘削用の車両用の道路を増設することができる。
そして、掘削用の車両用の道路を増設しつつ、溝部１６の先端から先を新に掘削して溝部１６を延長していくことができる。これにより、石炭灰Ｓ１の堆積領域をさらに延長することができる。
このように、石炭灰Ｓ１の堆積領域を、スラリー流出口１１ａから徐々に遠方に延長していくことができるので、堆積した石炭灰Ｓ１を掘削して石炭灰処分場１内における、石炭灰Ｓ１の堆積が少ない場所へ運ぶ際の運搬距離が短くなり、作業効率が向上する。
【００２７】
石炭灰処分場１には、スラリー流出方向ｘに沿って、凹部１３及び溝部１６の側部に壁部１８が設けられている。このように壁部１８をスラリー流出方向ｘに沿った凹部１３及び溝部１６の側部に設けることで、溝部１６を通過した後のスラリーＳを、スラリー流出口１１ａからより遠方に到達させることができる。これにより、石炭灰Ｓ１がより広がるので、掘削回数をさらに低減させることができる。
【００２８】
堤防１２における、スラリー移送管１１のスラリー流出口１１ａが配置されている個所から離れた個所に排水部１４が設けられている。排水部１４がスラリー流出口１１ａが配置されている個所の近傍にあると、スラリーＳにおける石炭灰と水との分離が不十分なまま、スラリーＳの状態で石炭灰処分場１の外部へ流出する可能性がある。しかし、本実施形態によると、排水部１４がスラリー流出口１１ａから離れているので、スラリーＳにおける石炭灰と水とが十分に分離された後、上澄みの余水を石炭灰処分場１の外部へ流出することができる。
【００２９】
石炭灰処分場１には、スラリー移送管１１を介して移送されたスラリーＳが流入される。時間の経過に伴い、流入されたスラリーＳのうちの石炭灰成分は石炭灰処分場１の底部に沈降し、石炭灰成分が分離された水成分が上澄みとなる。
石炭灰処分場１にスラリーＳが流入されていくと、石炭灰処分場１の水位が徐々に上昇する。水位が排水パイプ１５の石炭灰処分側端部１５ａ以上になると、余水が石炭灰処分側端部１５ａから外側端部１５ｂへ流出する。石炭灰処分場１の水位は、石炭灰処分側端部１５ａの高さに保たれるので、排水パイプ１５の石炭灰処分側端部１５ａの高さを調整することにより、石炭灰処分場１の水位を調整することができる。
【００３０】
スラリー流出口１１ａの下方の所定領域には凹部１３（沈殿池）が設けられているので、より多くの石炭灰の堆積が可能で、凹部１３が設けられていない場合と比べて掘削回数を低減することができる。
【００３１】
（変形形態）
なお、石炭灰処分場１に既設の凹部１３が設けられている場合、既設凹部１３の周囲には、凹部１３内に沈降堆積した石炭灰が複数回掘削されて、石炭灰が積まれている場合がある。その場合は、その積まれた部分を切り開いて溝部１６を形成してもよい。
【００３２】
また、溝部１６の形状は、図４で示した形状に限らず他の形状でもよい。図７の（ａ）から（ｃ）は凹部１３の側辺から延びる溝部１６の変形形態を説明する図である。図７（ａ）は凹部１３の深さと溝部１６の凹部１３側の基端部１６ａとが同じ深さで、溝部１６は基端部１６ａから先端部１６ｂまで同じ深さである形態である。図７（ｂ）は凹部１３の深さよりも、溝部１６の凹部１３側の基端部１６ａの深さが浅く、溝部１６は基端部１６ａから先端部１６ｂにかけて徐々に浅くなっている形態である。（ｃ）は溝部１６の断面積が徐々に小さくなる形態である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｓ    スラリー
Ｓ１    石炭灰
ｘ    スラリー流出方向
１    石炭灰処分場
１１    スラリー移送管
１１ａ    スラリー流出口
１２    堤防
１２ａ    挿通孔
１３    凹部
１４    排水部
１５    排水パイプ
１５ａ    石炭灰処分側端部
１５ｂ    外側端部
１６    溝部
１６ａ    基端部
１６ｂ    先端部
１８    壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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