(57)【要約】【課題】  流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を微粉炭スラリの原料の一部として再利用する際に、微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つ。【解決手段】  流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の性状を分析するステップ（Ｓ１）と、微粉炭スラリの原料として供給する粗粒量を計量するステップ（Ｓ２）と、微粉炭スラリの原料として供給する石炭の含有水分量を検出するステップ（Ｓ３）と、微粉炭スラリの原料として供給する石炭量を計量するステップ（Ｓ４）と、粗粒の性状、粗粒の供給量、原料炭の含有水分量、および原料炭量に基づいて、微粉砕機２への注水量を調節するステップ（Ｓ５）とを含む。微粉砕機では、供給された粗粒、石炭、および原料水を粉砕・混練して、流動床ボイラへ供給する微粉炭スラリを製造する（Ｓ６）。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を微粉炭スラリの原料の一部として再利用するための方法であって、
流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の性状を分析するステップと、
微粉炭スラリの原料として供給する粗粒量を計量するステップと、
微粉炭スラリの原料として供給する石炭の含有水分量を検出するステップと、
微粉炭スラリの原料として供給する石炭量を計量するステップと、
粗粒の性状、粗粒の供給量、原料炭の含有水分量、および原料炭量に基づいて、微粉砕機への注水量を調節するステップと、を含み、
微粉砕機に前記粗粒、前記石炭、および原料水を供給して粉砕・混練し、流動床ボイラへ供給する微粉炭スラリを製造することを特徴とする流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法。
【請求項２】
前記粗粒の性状を分析するステップでは、前記粗粒の含有石炭量および含有水分量を検出することを特徴とする請求項１に記載の流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法。
【請求項３】
流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を微粉炭スラリの原料の一部として再利用するためのシステムであって、
流動床ボイラへ燃料として供給するための微粉炭スラリを製造する微粉砕機と、
前記微粉砕機へ原料炭を供給する給炭機と、
給炭機に貯留された原料炭の含有水分量を検出する原料炭水分計と、
給炭機から前記微粉砕機へ供給する石炭量を計量する石炭量計と、
前記微粉砕機へ供給するための原料水を貯留する原水タンクと、
前記原水タンクから前記微粉砕機へ供給する原料水量を調節する注水量調節手段と、
流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を貯留する粗粒回収タンクと、
前記粗粒回収タンクに貯留した粗粒の性状を分析する粗粒性状分析手段と、
前記粗粒回収タンクから前記微粉砕機へ供給する粗粒量を計量する粗粒量計と、
を備え、
前記注水量調節手段は、前記原料炭水分計により検出した原料炭の含有水分量、前記石炭量計により計量した原料炭量、前記粗粒性状分析手段により分析した粗粒の性状、および前記粗粒量計により計量した粗粒量に基づいて、前記微粉砕機へ供給する原料水量を調節することを特徴とする流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用システム。
【請求項４】
前記粗粒性状分析手段は、前記粗粒の含有石炭量および含有水分量を検出することを特徴とする請求項３に記載の流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムに関し、特に回収後の粗粒を微粉炭スラリの原料の一部とする際に、微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つことが可能な流動床ボイラから回収した粗粒の再利用方法および再利用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加圧流動床ボイラは、コンプレッサからの燃焼空気でボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体（ＢＭ：ベッドマテリアル）とする流動層内にＣＷＰ（Coal Water Paste：石炭と石灰石と水とを混ぜた燃料）を投入することにより、ＣＷＰを燃焼させるようにしたボイラである。
【０００３】
このような加圧流動床ボイラにおける燃料製造供給設備では，停止させた機器内部および配管内部でＣＷＰ・スラリが閉塞することを防止するため、その都度、機器内部および配管内部を水や空気で洗浄し、排出されたＣＷＰや微粉炭スラリ等からなる粗粒を粗粒回収タンク（ＣＷＰ回収タンク）に貯留している。また、回収後の粗粒を有効利用するために、粗粒回収タンクに貯留された粗粒を微粉砕機へ再投入して、流動床ボイラへ供給する微粉炭スラリの原料の一部として再利用するのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、再利用される粗粒は、様々な成分を含有しているため、これをそのまま微粉砕機へ再投入したのでは、流動床ボイラにおいて燃焼不良等が発生するおそれがある。そこで、従来より、粗粒を再利用する際に種々の工夫がなされている。
【０００５】
例えば、「石炭焚流動層燃焼装置」（特表平３−５０５７７９号公報：特許文献１）に、流動層に存在する砂および石炭灰からなる流動媒体をボイラから抽出し、篩にかけ、篩にかけた粗粒を粉砕機で粉砕して再び篩に送給し、篩を通過した細粒を層材料として流動層に戻すようにした技術が開示されている。
【０００６】
この特許文献１に記載された「石炭焚流動層燃焼装置」によれば、篩と粉砕機により流動媒体を流動層特有の所定粒度に調整することにより、流動層内温度を均一にして、石炭粒子および灰から塊状のスラグが形成して沈積するのを長時間にわたって回避することができるとしている。
【０００７】
また、「流動層ボイラ設備」（特開２００３−１８５１０４号公報：特許文献２）に、流動媒体として石灰石のような脱硫剤を用いる流動層燃焼炉を備える流動層ボイラ設備において、層流動性を阻害する塊状生成物、不燃鉱物等を流動媒体とともに燃焼炉から抜き出し、脱硫剤を選別し再利用する技術が開示されている。
【０００８】
この特許文献２に記載された「流動層ボイラ設備」は、流動媒体により形成される流動層を内設するとともに石炭を燃料とする燃焼炉と、流動媒体として石灰石の脱硫剤を貯留する貯留タンクと、貯留タンク内の流動媒体を流動層に供給するロータリーフィーダと、燃焼炉から流動媒体、燃焼により生ずる塊状アグロメ、および燃焼により石炭から出る不燃鉱物等を抜き出すスクリューフィーダと、抜き出し物からアグロメ、不燃鉱物を除去し流動媒体を抽出する粗粒篩と、粗粒篩で抽出した流動媒体から微粒を除去し、所定サイズの細粒流動媒体を抽出する微粒篩と、抽出した細粒流動媒体を貯留タンクへ気流搬送する連絡管とを備えることにより、従来、流動層から抜き出し廃棄していた脱硫剤を再利用することができるとしている。
【０００９】
【特許文献１】特表平３−５０５７７９号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収したＣＷＰや微粉炭スラリ等の粗粒は、粗粒回収タンク（ＣＷＰ回収タンク）に一定量溜まった時点で再利用されるが、原料炭の性状や機器内部および配管内部の洗浄状況等によって性状がその都度異なっている。したがって、回収した粗粒をそのまま微粉砕機に供給して微粉炭スラリを製造したのでは、微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つことができず、流動床ボイラにおいて燃焼不良等が発生するおそれがある。
【００１１】
なお、上述した特許文献１に記載された技術は、粗粒の粒度を適正化するためのものであり、また、特許文献２に記載された技術は、脱硫剤（例えば石灰石）を再利用するための技術であり、微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つことについては何ら言及されていない。
【００１２】
本発明は上述した事情に鑑み提案されたもので、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を微粉炭スラリの原料の一部として再利用する際に、微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つことが可能な流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システム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】
【００１３】
本発明に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。
すなわち、本発明に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法は、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を微粉炭スラリの原料の一部として再利用するための方法であって、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の性状を分析するステップと、微粉炭スラリの原料として供給する粗粒量を計量するステップと、微粉炭スラリの原料として供給する石炭の含有水分量を検出するステップと、微粉炭スラリの原料として供給する石炭量を計量するステップと、粗粒の性状、粗粒の供給量、原料炭の含有水分量、および原料炭量に基づいて、微粉砕機への注水量を調節するステップと、を含み、微粉砕機に前記粗粒、前記石炭、および原料水を供給して粉砕・混練し、流動床ボイラへ供給する微粉炭スラリを製造することを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、前記粗粒の性状を分析するステップでは、前記粗粒の含有石炭量および含有水分量を検出することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用システムは、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を微粉炭スラリの原料の一部として再利用するためのシステムであって、流動床ボイラへ燃料として供給するための微粉炭スラリを製造する微粉砕機と、前記微粉砕機へ原料炭を供給する給炭機と、給炭機に貯留された原料炭の含有水分量を検出する原料炭水分計と、給炭機から前記微粉砕機へ供給する石炭量を計量する石炭量計と、前記微粉砕機へ供給するための原料水を貯留する原水タンクと、前記原水タンクから前記微粉砕機へ供給する原料水量を調節する注水量調節手段と、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を貯留する粗粒回収タンクと、前記粗粒回収タンクに貯留した粗粒の性状を分析する粗粒性状分析手段と、前記粗粒回収タンクから前記微粉砕機へ供給する粗粒量を計量する粗粒量計と、を備え、前記注水量調節手段は、前記原料炭水分計により検出した原料炭の含有水分量、前記石炭量計により計量した原料炭量、前記粗粒性状分析手段により分析した粗粒の性状、および前記粗粒量計により計量した粗粒量に基づいて、前記微粉砕機へ供給する原料水量を調節することを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、前記粗粒性状分析手段は、前記粗粒の含有石炭量および含有水分量を検出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムでは、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の性状を分析するとともに、原料炭の含有水分量を検出し、粗粒の性状、粗粒の供給量、原料炭の含有水分量、および原料炭量に基づいて、微粉砕機への注水量を調節している。したがって、回収した粗粒の性状が異なる場合であっても微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つことができ、流動床ボイラを安定して稼働させることが可能となる。
【００１８】
また、粗粒の含有石炭量および含有水分量に基づいて、微粉砕機への注水量を調節することにより、さらに一層適切かつ確実に微粉炭スラリの水分および粘度を調節することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜粗粒再利用方法および粗粒再利用システムの概略＞
以下、図面を参照して、本発明に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムの実施形態を説明する。
本発明の実施形態に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムは、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の性状を分析するとともに、原料炭の含有水分量を検出し、粗粒の性状、粗粒の供給量、原料炭の含有水分量、および原料炭量に基づいて、微粉砕機への注水量を調節するようにしたものである。
【００２０】
本発明の実施形態に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムは、例えば、加圧流動床複合発電方式(ＰＦＢＣ：Pressurized Fluidized Bed Combustion)を採用した発電プラントに適用される。この発電プラントは、圧力容器内に収納した流動床ボイラから発生する蒸気で蒸気タービンを駆動し、さらにボイラの排ガスでガスタービンを駆動するようになっている。
【００２１】
特に、この発電プラントは、コンプレッサからの燃焼空気でボイラ内を加圧状態に保ちながら、石灰石を流動媒体（ＢＭ：ベッドマテリアル）とする流動層内にＣＷＰ（Coal Water Paste：石炭と石灰石と水とを混ぜた燃料）を投入することにより、ＣＷＰを効率よく燃焼させることができる。また、流動媒体に石灰石を採用することにより火炉内で脱硫することができるので、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の発生を低く抑えることができる。さらに、流動層燃焼は、燃焼温度が低く抑えられる（約８６０℃）ため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低く抑えることができる。
【００２２】
＜粗粒再利用システム＞
図１は、本発明の実施形態に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用システムの概略構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態に係る粗粒再利用システムは、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒を微粉炭スラリの原料の一部として再利用するためのシステムであり、図１に示すように、流動床ボイラには、主な附属設備として、給炭機１、微粉砕機（ミル）２、原水タンク３、注水ポンプ４、スラリ中継タンク５、ＣＷＰ回収タンク（粗粒回収タンク）６等を備えている。また、給炭機１には、貯留された原料炭の含有水分量を検出する原料炭水分計７が設けられており、給炭機１から微粉砕機２への原料炭供給経路には原料炭量を計量するための石炭量計８が設けられている。
【００２３】
また、詳細には図示しないが、流動床ボイラへ燃料を供給する燃料供給系統は、石炭を供給する石炭ホッパと、石炭ホッパから供給される石炭を粗粉砕する粗粉砕機と、粗粉砕機で粉砕された石炭粉を分級する分級機と、分級機で分級された石炭粉を中継する中継ホッパと、粗粉砕機で粉砕された石炭粉に水を混入しながらさらに粉砕する微粉砕機２と、石灰石を供給する石灰石ホッパと、水、粗粉砕機で粉砕された石炭粉、微粉砕機２で水を混入しながら粉砕された石炭ペースト、および石灰石を混練する混練機と、混練機で混練されたＣＷＰを一時貯留する燃料タンクと、燃料タンクから火炉内へＣＷＰを送出する燃料ポンプとを備えている。
【００２４】
ＣＷＰ回収タンク６から微粉砕機２へ粗粒を供給するための粗粒供給経路には、粗粒供給ポンプ９および粗粒流量計１０が設けられている。さらに、ＣＷＰ回収タンク６と粗粒供給ポンプ９とは粗粒循環経路を介して接続されており、この粗粒循環経路には、ＣＷＰ回収タンク６に貯留した粗粒の性状を分析するための粗粒性状分析装置１１が設けられている。
【００２５】
この粗粒性状分析装置１１は、回収された粗粒の含有石炭量および含有水分量を検出するための装置であり、例えば濁度計により含有石炭量を検出し、水分計により含有水分量を検出するようになっている。なお、粗粒性状分析装置１１は、回収された粗粒の含有石炭量または含有水分量の少なくとも一方を検出することができればどのような装置であってもよく、周知の成分センサを用いることができる。
【００２６】
また、原水タンク３から原料水を送出するための注水ポンプ４の後段側には流量調節弁１２が設けられており、この流量調節弁１２に開度調節手段１３が接続されている。この開度調節手段１３は、流量調節弁１２の開度を調節することにより、原水タンク３から微粉砕機２へ供給する原料水量を調節するための手段であり、コンピュータシステムおよびその付属機器により構成される。すなわち、コンピュータシステムを構成するＣＰＵ等がアプリケーションプログラムに従って動作することにより、開度調節手段１３としての機能が発揮される。
【００２７】
開度調節手段１３には、原料炭水分計７、原炭量計８、粗粒流量計１０、粗粒性状分析装置１１、および流量調節弁１２が接続されており、粗粒の性状（含有石炭量、含有水分量）、粗粒量、原料炭の含有水分量、および原料炭量に基づいて、微粉砕機２への注水量を調節する。この際、微粉砕機２への注水量は、製造される微粉炭スラリの粘度および含有水分量を基準に決定される。具体的には、例えば、製造される微粉炭スラリの粘度が１００〜４００ｍＰａ・ｓとなり、含有水分量が４９〜５１ｗ％となるように、微粉砕機２への注水量が調整される。
なお、本実施形態に係る粗粒再利用システムでは、流量調節弁１２および開度調節手段１３が、原水タンクから微粉砕機２へ供給する原料水量を調節する注水量調節手段として機能する。
【００２８】
＜粗粒再利用方法＞
次に、本発明の実施形態に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法の手順を説明する。図２は、本発明の実施形態に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法の手順を示すフローチャートである。
【００２９】
本実施形態の粗粒再利用方法では、図２に示すように、流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の性状を分析し（Ｓ１）、微粉炭スラリの原料として供給する粗粒量を計量し（Ｓ２）、微粉炭スラリの原料として供給する石炭の含有水分量を検出し（Ｓ３）、微粉炭スラリの原料として供給する石炭量を計量し（Ｓ４）、粗粒の性状、粗粒量、石炭の含有水分量、および原料炭量に基づいて、微粉砕機への注水量を調節する（Ｓ５）。
【００３０】
なお、粗粒の性状の分析ステップ（Ｓ１）、粗流量の計量ステップ（Ｓ２）、原料炭の含有水分量の検出ステップ（Ｓ３）、原料炭の計量ステップ（Ｓ４）は、どのような順序で行われてもよく、全てのステップを並行して行うこともできる。
【００３１】
このような、計量および分析ステップ（Ｓ１〜Ｓ５）を行った後に、微粉砕機に粗粒、石炭、および原料水を供給して粉砕・混練し、流動床ボイラへ供給する微粉炭スラリを製造する（Ｓ６）。
【００３２】
なお、粗粒の性状の分析ステップ（Ｓ１）では、粗粒の含有石炭量および含有水分量を検出することが好ましい。
【００３３】
このように、本発明に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムによれば、粗粒の性状等に基づいて微粉砕機へ供給する水分量を調節することができるので、微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法および再利用システムは、主として、加圧流動床ボイラ等の流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収したＣＷＰや微粉炭スラリ等からなる粗粒を微粉炭スラリの原料の一部とする際に、微粉炭スラリの水分および粘度を適正値の範囲内に保つ際に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る流動床ボイラ燃料製造供給設備から回収した粗粒の再利用方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１  給炭機
２  微粉砕機
３  原水タンク
４  注水ポンプ
５  スラリ中継タンク
６  ＣＷＰ回収タンク
７  原料炭水分計
８  石炭量計
９  粗粒供給ポンプ
１０  粗粒流量計
１１  粗粒性状分析装置
１２  流量調節弁
１３  開度調節手段
【図１】
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【図２】
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