(57)【要約】【課題】重油燃焼煤の中からバナジウムを分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができる重油燃焼煤の処理方法及び重油燃焼煤の処理装置を提供する。【解決手段】煙道でアンモニアが注入された重油燃焼煤から金属を分離する際、重油燃焼煤の未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させ、未燃カーボン及び硫安成分が燃焼された金属成分集合体を吸着して分離する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道でアンモニアが注入された重油燃焼煤から金属を分離する重油燃焼煤の処理方法であって、
重油燃焼煤の未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させ、未燃カーボン及び硫安成分が燃焼された金属成分集合体を吸着して分離することを特徴とする重油燃焼煤の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、
未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させた後に灰分を除去して金属成分集合体を吸着することを特徴とする重油燃焼煤の処理方法。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２において、
分離される金属成分集合体にはバナジウムが含まれることを特徴とする重油燃焼煤の処理方法。
【請求項４】
煙道でアンモニアが注入された重油燃焼煤から金属を分離する重油燃焼煤の処理装置であって、
重油燃焼煤の未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させる燃焼手段と、燃焼手段で燃焼された金属成分集合体を吸着して分離する金属成分集合体吸着手段とを備えたことを特徴とする重油燃焼煤の処理装置。
【請求項５】
請求項４において、
金属成分集合体吸着手段で分離される金属成分集合体にはバナジウムが含まれることを特徴とする重油燃焼煤の処理装置。
【請求項６】
重油燃料により燃焼されて蒸気を発生させるボイラと、
ボイラの排気ガスが送られる集塵機と、
集塵機で集塵された重油燃焼煤を処理して金属を分離する請求項４もしくは請求項５に記載の重油燃焼煤の処理装置と、
集塵機で重油燃焼煤が集塵された排気ガスを浄化処理する浄化処理手段とを備えたことを特徴とする重油炊きボイラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重油燃焼煤から金属、特に、バナジウムを分離して回収する重油燃焼煤の処理方法及び重油燃焼煤の処理装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、重油燃焼煤の処理装置を有する重油炊きボイラ装置に関し、例えば、火力発電設備の重油炊きボイラ装置に適用して好適である。
【背景技術】
【０００３】
例えば、火力発電設備では、ボイラで発生した蒸気をタービンに導き、膨張させて発電機を駆動して電力を得ている。火力発電設備のボイラの燃料としては固体燃料や液体燃料が使用されている。液体燃料としては、重油が用いられるようになってきており、重油にはバナジウムが含まれているため、重油燃焼煤からバナジウムを分離して回収することは、産業廃棄物の処理コスト低減や資源回収の面で有利となる。このため、従来から重油燃焼煤の中からバナジウムを分離回収することが実施されている。
【０００４】
重油燃焼煤の中からバナジウムを分離回収する従来の重油燃焼煤の処理は、ボイラの排ガスを集塵して生成される重油燃焼煤をリサイクル水で攪拌してスラリーとし、スラリーをそれぞれ別の工程で処理してカーボン、バナジウム、石膏、アンモニア、その他の金属等に分離されて回収されている。これにより、バナジウムを含む重油燃焼煤の成分を有価物として回収することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０７２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の重油燃焼煤の処理は、湿式で行なわれているため、工程が複雑となり装置の複雑化が避けられず、処理コストが高くなっているのが現状であった。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、重油燃焼煤の中からバナジウムを分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができる重油燃焼煤の処理方法及び重油燃焼煤の処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、重油燃焼煤の中からバナジウムを分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができる重油燃焼煤の処理装置を有する重油炊きボイラ装置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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の重油燃焼煤の処理方法は、煙道でアンモニアが注入された重油燃焼煤から金属を分離する重油燃焼煤の処理方法であって、重油燃焼煤の未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させ、未燃カーボン及び硫安成分が燃焼された金属成分集合体を吸着して分離することを特徴とする。
【００１０】
そして、未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させた後に灰分を除去して金属成分集合体を吸着することを特徴とする。
また、分離される金属成分集合体にはバナジウムが含まれることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の重油燃焼煤の処理装置は、煙道でアンモニアが注入された重油燃焼煤から金属を分離する重油燃焼煤の処理装置であって、重油燃焼煤の未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させる燃焼手段と、燃焼手段で燃焼された金属成分集合体を吸着して分離する金属成分集合体吸着手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
そして、金属成分集合体吸着手段で分離される金属成分集合体にはバナジウムが含まれることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の重油炊きボイラ装置は、重油燃料により燃焼されて蒸気を発生させるボイラと、ボイラの排気ガスが送られる集塵機と、集塵機で集塵された重油燃焼煤を処理して金属を分離する前述の重油燃焼煤の処理装置と、集塵機で重油燃焼煤が集塵された排気ガスを浄化処理する浄化処理手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の重油燃焼煤の処理方法は、煙道でアンモニアが注入された重油燃焼煤から金属を分離する重油燃焼煤の処理方法であって、重油燃焼煤の未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させ、未燃カーボン及び硫安成分が燃焼された金属成分集合体を吸着して分離するようにしたので、重油燃焼煤の中からバナジウムを含む金属成分集合体を分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができ、最終的に金属成分集合体だけを排出することができる。この結果、処理工程が簡単になると共に最終廃棄処理の自由度が増し、処理コストを低減することができる。
【００１５】
本発明の重油燃焼煤の処理装置は、煙道でアンモニアが注入された重油燃焼煤から金属を分離する重油燃焼煤の処理装置であって、重油燃焼煤の未燃カーボン及び硫安成分を燃焼させる燃焼手段と、燃焼手段で燃焼された金属成分集合体を吸着して分離する金属成分集合体吸着手段とを備えたので、重油燃焼煤の中からバナジウムを含む金属成分集合体を分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができ、最終的に金属成分集合体だけを排出することができる。この結果、処理工程が簡単になると共に最終廃棄処理の自由度が増し、処理コストを低減することができる。
【００１６】
本発明の重油炊きボイラ装置は、重油燃料により燃焼されて蒸気を発生させるボイラと、ボイラの排気ガスが送られる集塵機と、集塵機で集塵された重油燃焼煤を処理して金属を分離する前述の重油燃焼煤の処理装置と、集塵機で重油燃焼煤が集塵された排気ガスを浄化処理する浄化処理手段とを備えたので、重油燃焼煤の中からバナジウムを含む金属成分集合体を分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができる処理装置を有する重油炊きボイラ装置と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】
【００１７】
図１には本発明の一実施形態例に係る重油燃焼煤の処理装置を有する重油炊きボイラ装置の概略構成、図２には処理装置の全体構成、図３には強磁性体金属成分吸着手段の概略構成、図４には常磁性体金属成分吸着手段の概略構成、図５には磁場の強さ（テスラ）と磁化量との関係を示してある。
【００１８】
図に示すように、例えば、火力発電設備の図示しない蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生させるボイラ１では、重油燃料ｆが炉で燃焼されるようになっている。ボイラ１の排ガスは図示しない脱硝装置で脱硝された後に集塵機２で除塵される。集塵機２の前流では煙道７にアンモニア（NH3)が注入され、排ガス中の酸化硫黄分が中和されて硫酸腐食が防止されている。集塵機２で除塵された排ガスは浄化処理手段としての脱硫塔３に導入され、脱硫塔３で脱硫された排ガスは煙突４から大気に放出される。
【００１９】
集塵機２で生成された重油燃焼煤５は重油燃焼煤処理装置（処理装置）６に送られる。重油燃焼煤５は、未燃カーボン、微量含有金属の酸化物、硫安成分により構成されている。処理装置６では、重油燃焼煤５が処理されて、強磁性体金属成分である鉄分(Fe)及びニッケル分(Ni)が分離されて有価物として回収されると共に、常磁性体金属成分であるバナジウム(V) が分離されて有価物として回収され、その他の成分（(NH4)2SO4 、未燃カーボン、Al,Ca,Mg等その他の金属）が排出される。
【００２０】
図２に基づいて処理装置６を説明する。
【００２１】
図に示すように、処理装置６には重油燃焼煤５を乾燥させる乾燥手段としての乾燥機１１が備えられ、重油燃焼煤５は乾燥機１１で乾燥（例えば、100℃乃至200℃) されて水分が除去される。重油燃焼煤５を集塵機２から直接処理装置６に送る場合で重油燃焼煤５が十分に乾燥していれば、乾燥機１１を省略することも可能である。例えば、重油燃焼煤５を処理装置６に送る際に、粉塵の飛散を防止するために水分を含ませた場合、乾燥機１１を設けて重油燃焼煤５を乾燥させることが好適である。乾燥機１１を設けたことにより、水が含まれている重油燃焼煤５であっても適用することが可能である。
【００２２】
乾燥機１１の後流側には金属成分分離粉砕手段としての金属分離粉砕機（例えば、ボールミル）１２が備えられている。重油燃焼煤５は金属成分の周囲に灰成分が付着している状態であるため、金属分離粉砕機１２で粉砕することで付着した灰成分が粉砕されて金属成分(Fe,Ni,V) が分離される。
【００２３】
金属分離粉砕機１２の後流側には強磁性体金属成分吸着手段１３が備えられ、更に後流側には常磁性体金属成分吸着手段１４が備えられている。分離された金属成分(Fe,Ni,V) は、強磁性体金属成分吸着手段１３で強磁性体金属成分であるFe,Ni が吸着され、Fe,Ni が回収される。Fe,Ni が分離された金属成分は、常磁性体金属成分吸着手段１４で常磁性体金属成分であるV が吸着され、V が回収される。
【００２４】
強磁性体金属成分吸着手段１３及び常磁性体金属成分吸着手段１４で金属成分(Fe,Ni,V) が分離された後の重油燃焼煤５（（(NH4)2SO4 、未燃カーボン、Al,Ca,Mg等その他の金属）は、排出されて廃棄物処理等の処理が適宜施される。
【００２５】
図３に基づいて強磁性体金属成分吸着手段１３を説明する。
【００２６】
図に示すように、強磁性体金属成分吸着手段１３は回転ドラム１６の周囲に永久磁石１７が備えられ、回転ドラム１６の周面に強磁性体金属成分(Fe,Ni) が吸着されるようになっている。回転する回転ドラム１６の上部から重油燃焼煤５を供給すると、回転ドラム１６の周面には強磁性体金属成分(Fe,Ni) の粒子１８（図中●で示してある）が吸着され、非強磁性体金属成分の粒子１９（図中○で示してある）が下部に落下する。強磁性体金属成分(Fe,Ni) の粒子１８（図中●で示してある）は回転方向の後側で回収される。非強磁性体金属成分の粒子１９、即ち、常磁性体金属成分(V) 及び（(NH4)2SO4 、未燃カーボン、Al,Ca,Mg等その他の金属は常磁性体金属成分吸着手段１４に送られる。
【００２７】
図４に基づいて常磁性体金属成分吸着手段１４を説明する。
【００２８】
図に示すように、非強磁性体金属成分の粒子１９が上部から供給される筒状のダクト２１が備えられ、ダクト２１の周囲には、超電導体として、例えば、ニオブチタン(NbTi)製のコイル２２が巻回されている。コイル２２はケース２３に収容されて密閉され、ケース２３内には液体ヘリウム２４が充填されている。コイル２２には電源２５が接続されて給電される。電源２５によりコイル２２に電圧を印加することにより、コイル２２には抵抗がない状態で大きな電流が流れ、ダクト２１の内部に強い磁場が形成される。ダクト２１の内部には磁性体である、例えば、ステンレス製の磁性細線２６が配置され、ダクト２１に磁場が形成されることにより磁性細線２６は強い磁場内で磁化されて常磁性体を吸引する磁気吸引手段となる。つまり、常磁性体金属成分吸着手段１４は、超電導により磁場が形成される超電導吸引手段により構成されている。
【００２９】
一般に、磁気吸引力Fm(N) は次式で表すことができる。
Fm＝ＸＶＨ（dH/dx)
Ｘ：磁性粒子の磁化率（単位体積当り）N/A2
Ｖ：体積（m3)
Ｈ：磁場の強さ（A/m:テスラ）
（dH/dx)：磁場勾配(A/m2)
【００３０】
このため、磁場の強さＨ（テスラ）を大きくすることで磁性細線２６の磁化が飽和しても磁気吸引力を強くして常磁性体金属が吸引できることが判る。常磁性体金属成分吸着手段１４は、液体ヘリウム２４が充填されて所定温度に冷却されている、例えば、ニオブチタン(NbTi)製のコイル２２に電流が流されて超電導により磁場が形成されているため、磁性細線２６の磁気吸引力を強くすることができ、ダクト２１内の比較的広い空間内で常磁性体金属を磁気吸引することができる。
【００３１】
磁場の強さＨ（テスラ）と磁化量との関係を図５に基づいて説明する。図に実線で示したように、強磁性体は磁場の強さＨが、例えば、0.5 テスラまで磁化量が増加し、例えば、0.5 テスラ以降はほとんど増加しない。図に点線で示したように、常磁性体は磁場の強さＨが増加するにしたがって磁化量が略直線的に増加する。磁性細線２６（強磁性体）の磁化量としてみると、磁場の強さＨが、例えば、0.5 テスラ程度が最高でそれ以上は増加しないので、磁場の強さＨは、例えば、0.5 テスラ程度が最適であるといえる。常磁性体金属成分(V) の磁化量としてみると、磁場の強さＨは、例えば、1.5 テスラ乃至２テスラ程度が吸着に必要な磁性を得る磁化量となり磁場の強さＨは強いほど有利である。
【００３２】
これらの点から、常磁性体金属成分吸着手段１４における磁場Ｈは、例えば、２テスラになるように電源２５の印加状態が設定されている。磁場Ｈを、例えば、２テスラに設定することにより、磁性細線２６が最適に磁化され、且つ、常磁性体金属成分(V) の磁化率を吸着に必要な磁化率とすることができる。
【００３３】
図４に示すように、電源２５によりコイル２２に電流を流し、ダクト２１内に所定の強さ（例えば、２テスラ）の磁場を形成する。これにより、磁性細線２６が吸引に必要な磁化量とされる。この状態で非強磁性体金属成分の粒子１９をダクト２１に供給すると、例えば、２テスラの磁場で非強磁性体金属成分の粒子１９の中の常磁性体金属成分(V) の粒子３１（図中■で示してある）が吸着に必要な磁化率とされ、磁性細線２６に吸着し、常磁性体金属成分であるV が分離回収される。（(NH4)2SO4 、未燃カーボン、Al,Ca,Mg等その他の金属の粒子３２（図中□で示してある）は下部に落下し、（(NH4)2SO4 、未燃カーボン、Al,Ca,Mg等その他の金属が排出される。
【００３４】
常磁性体金属成分吸着手段１４は、超電導により磁場が形成される超電導吸引手段により構成されているので、広い空間に強い磁場を形成することができ、常磁性体金属成分であるV を吸着により回収することが可能となる。
【００３５】
尚、常磁性体金属成分吸着手段１４を並列に２台設置し、一方で常磁性体金属成分(V) の粒子３１を吸着している時に、他方で電源を切り換えて吸着している常磁性体金属成分(V) の粒子３１を落下させて回収することも可能である。常磁性体金属成分吸着手段１４を２台設置して交互に吸着と落下を分担することで、処理装置６を停止させることなく重油炊きボイラ装置の運転を継続することが可能になる。
【００３６】
上述した処理装置では、重油燃焼煤５の中からバナジウムV を分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができるので、重油燃焼煤５の中からバナジウムV を分離回収する重油燃焼煤の処理を乾式で行なうことができる重油燃焼煤の処理装置を有する重油炊きボイラ装置とすることが可能になる。よって、処理工程が簡単になり、処理コストを低減することができる。また、バナジウムV の回収による売却益を確保することができる。
【００３７】
図６、図７に基づいて強磁性体金属成分吸着手段１３及び常磁性体金属成分吸着手段１４の他の実施形態例を説明する。図６には他の実施形態例に係る強磁性体金属成分吸着手段の概略構成、図７には他の実施形態例に係る常磁性体金属成分吸着手段の概略構成を示してある。図６、図７に示したものは、図４に示した常磁性体金属成分吸着手段１４の構成を共用したもので、電源２５に代えて切り換え手段としての可変電源２９を適用した構成となっている。
【００３８】
図６に示したように、強磁性体金属成分吸着手段１３として使用する場合、可変電源２９の電流制御により、ダクト２１内に形成される磁場を弱磁場とし、強磁性体金属成分(Fe,Ni) の粒子１８（図中●で示してある）を磁性細線２６に吸着させ、非強磁性体金属成分の粒子１９（図中○で示してある）を下部に落下させる。
【００３９】
図７に示したように、常磁性体金属成分吸着手段１４として使用する場合、可変電源２９の電流制御により、ダクト２１内に形成される磁場を強磁場とし、常磁性体金属成分(V) の粒子３１（図中■で示してある）を磁性細線２６に吸着させ、（(NH4)2SO4 、未燃カーボン、Al,Ca,Mg等その他の金属の粒子３２（図中□で示してある）は下部に落下させる。
【００４０】
これにより、１台の超電導磁気吸引手段により、弱磁場での強磁性体金属成分(Fe,Ni) の粒子１８の吸着分離と、強磁場での常磁性体金属成分(V) の粒子３１の吸着分離が可能になり、永久磁石を用いた吸引手段が不要になる。このため、設備コストを低減することができる。
【００４１】
弱磁場と強磁場の境界は、装置の規模等により異なるが、例えば、0.5 テスラ乃至1.0 テスラの間に設定される。
【００４２】
図８、図９に基づいて重油燃焼煤処理装置（処理装置）の他の実施形態例を説明する。図８、図９には他の実施形態例に係る処理装置の全体構成を示してある。尚、図２に示した処理装置６と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４３】
図８に示すように、重油燃焼煤処理装置（処理装置）３４には重油燃焼煤５の未燃カーボン及び（(NH4)2SO4 を燃焼させる燃焼手段３５が備えられ、重油燃焼煤５は燃焼手段３５で燃焼（例えば、最大温度600℃）される。重油燃焼煤５は、燃焼手段３５で（(NH4)2SO4 、未燃カーボンが燃焼されて金属成分(Fe,Ni,V)を含む金属成分集合体とされる。燃焼ガスは専用の設備もしくは油炊きボイラ設備のプロセス中で脱ガス処理される。
【００４４】
燃焼手段３５の後流側には金属成分集合体分離粉砕手段としての金属成分分離粉砕機（例えば、ボールミル）３６が備えられ、金属成分分離粉砕機３６で金属成分集合体を粉砕することにより金属成分集合体が強磁性体金属成分であるFe,Ni と常磁性体金属成分であるV 及びその他の金属成分(Al,Ca,Mg 等）に分離される。
【００４５】
金属成分分離粉砕機３６の後流側には強磁性体金属成分吸着手段１３が備えられ、更に後流側には常磁性体金属成分吸着手段１４が備えられている。分離された金属成分(Fe,Ni,V) を含む金属成分は、強磁性体金属成分吸着手段１３で強磁性体金属成分であるFe,Ni が吸着され、Fe,Ni が回収される。Fe,Ni が分離された金属成分は、常磁性体金属成分吸着手段１４で常磁性体金属成分であるV が吸着され、V が回収される。その他の金属は排出されて廃棄物処理等の処理が適宜施される。
【００４６】
上述した実施形態例では、燃焼手段３５により未燃カーボン及び（(NH4)2SO4が燃焼されて処理されるため、最終的にはその他の金属成分(Al,Ca,Mg 等）だけが排出される。これにより、最終廃棄処理を簡素化することが可能になる。
【００４７】
図９に示すように、重油燃焼煤処理装置（処理装置）３８には重油燃焼煤５の未燃カーボン及び（(NH4)2SO4 を燃焼させる燃焼手段３５が備えられ、重油燃焼煤５は燃焼手段３５で燃焼（例えば、最大温度600℃）される。重油燃焼煤５は、燃焼手段３５で（(NH4)2SO4 、未燃カーボンが燃焼されて金属成分(Fe,Ni,V)を含む金属成分集合体とされる。燃焼ガスは専用の設備もしくは油炊きボイラ設備のプロセス中で脱ガス処理される。
【００４８】
燃焼手段３５の後流側には強磁性体金属成分吸着手段１３が備えられ、重油燃焼煤５を燃焼して得られた金属成分(Fe,Ni,V) を含む金属成分集合体が強磁性体金属成分吸着手段１３で強磁性体金属成分であるFe,Ni と一体で吸着される。そして、強磁性体金属成分であるFe,Ni と一体で吸着された金属成分(Fe,Ni,V) を含む金属成分集合体は回収されて任意の処理が施される。
【００４９】
尚、燃焼手段３５の後流側に灰分を除去する手段を設け、重油燃焼煤５を燃焼して得られた金属成分(Fe,Ni,V) を含む金属成分集合体に付着している灰分を除去した後に金属成分集合体を吸着して回収することも可能である。また、金属成分集合体を常磁性体金属成分吸着手段１４で吸着させることも可能であり、この場合、強磁性体金属成分であるFe,Ni 及び常磁性体金属成分であるV と一体で金属成分集合体を吸着することができ、確実に金属成分集合体を吸着することが可能になる。
【００５０】
上述した実施形態例では、燃焼手段３５により未燃カーボン及び（(NH4)2SO4が燃焼されて処理され、燃焼で得られた金属成分(Fe,Ni,V) を含む金属成分集合体が排出されて回収される。これにより、回収された金属成分集合体を任意に処理することができ、設備の簡素化が図れ、回収物の処理の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態例に係る重油燃焼煤の処理装置を有する重油炊きボイラ装置の概略構成図。
【図２】処理装置の全体構成図。
【図３】強磁性体金属成分吸着手段の概略構成図。
【図４】常磁性体金属成分吸着手段の概略構成図。
【図５】磁場の強さ（テスラ）と磁化量との関係を表すグラフ。
【図６】他の実施形態例に係る強磁性体金属成分吸着手段の概略構成図。
【図７】他の実施形態例に係る常磁性体金属成分吸着手段の概略構成図。
【図８】他の実施形態例に係る処理装置の全体構成図。
【図９】他の実施形態例に係る処理装置の全体構成図。
【符号の説明】
【００５２】
１  ボイラ
２  集塵機
３  脱硫塔
４  煙突
５  重油燃焼煤
６，３４，３８  重油燃焼煤処理装置（処理装置）
７  煙道
１１  乾燥機
１２  金属分離粉砕機
１３  強磁性体金属成分吸着手段
１４  常磁性体金属成分吸着手段
１６  回転ドラム
１７  永久磁石
１８，１９，３１，３２  粒子
２１  ダクト
２２  コイル
２３  ケース
２４  液体ヘリウム
２５  電源
２６  磁性細線
２９  可変電源
３５  燃焼手段
３６  金属成分分離粉砕機
【図１】
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【図２】
2008279445.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008279445.tif 000008
【図７】
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【図８】
2008279445.tif 000010
【図９】
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