(57)【要約】【課題】流動層燃焼炉の未燃分含有灰を有効に処理するための燃焼灰の再燃焼方法及びその再燃焼装置を提供する。【課題手段】流動層燃焼炉Ａでの燃焼によって生じ、集塵機１２で集められた未燃分含有灰を、微粉焚き燃焼炉Ｂに供給して、異なる燃焼環境で灰中の燃分を燃焼させる。そのため、微粉焚き燃焼炉Ｂに、流動層燃焼炉Ａからの未燃分含有灰の供給手段Ｃを設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層燃焼炉での燃焼によって生じる未燃分含有灰を、微粉焚き燃焼炉に供給する燃焼灰の再燃焼方法。
【請求項２】
前記未燃分含有灰は、前記流動層燃焼炉からの燃焼空気に対する集塵機で集められたものである請求項１に記載の燃焼灰の再燃焼方法。
【請求項３】
前記集塵機で集められた未燃分含有灰は大きな固まりを除く選別手段を経てホッパーに貯留され、このホッパーに貯留された未燃分含有灰が前記微粉焚き燃焼炉に供給される請求項２に記載の燃焼灰の再燃焼方法。
【請求項４】
前記未燃分含有灰の供給量は、燃料全体量の１５重量％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼灰の再燃焼方法。
【請求項５】
微粉焚き燃焼炉に、流動層燃焼炉からの未燃分含有灰の供給手段を設けた燃焼灰の再燃焼装置。
【請求項６】
前記供給手段は、前記微粉焚き燃焼炉に供給される石炭を微粉にする粉砕機の上流に前記未燃分含有灰を供給するもの、又は炉内に直接吹き込むものとして備えられる請求項５に記載の燃焼灰の再燃焼方法。
【請求項７】
前記供給手段は、前記未燃分含有灰から大きなものを除く選別手段と、選別された未燃分含有灰を溜める貯留手段と、貯留された未燃分含有灰を前記微粉焚き燃焼炉の炉内又は微粉の供給系に向けて供給する供給ラインとを備えてなる請求項６に記載の燃焼灰の再燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層燃焼炉で生じる未燃分含有灰を効率的に燃焼させるための燃焼灰の再燃焼方法及びその再燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動層燃焼炉からの飛灰は集塵機で収集される。集塵来で収集された飛灰は、未燃分を含有する未燃分含有灰となっている。
【０００３】
この未燃分含有灰は、セメントメーカーに引き取られるか、或いは処分地で埋め立て処理されていた。ところが、セメントメーカーに引き取られる場合、未燃分が多いと問題になる場合がある。また、処分地の数や場所の制約などからその埋め立て処理にも限度がある。
【０００４】
そこで、流動層燃焼炉で生じる未燃分含有灰の未燃分の低減のために、その一部を、流動層燃焼炉に再循環するようにした灰処理方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一度未燃分となった灰を流動層燃焼炉に再循環しても、未燃分含有灰の燃焼効率は８０％程度とそれほど高くない。その一方で、灰の分級や粉砕の処理のためにシステムが複雑になるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、流動層燃焼炉の未燃分含有灰を有効に処理するための燃焼灰の再燃焼方法及びその再燃焼装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の燃焼灰の再燃焼方法は、流動層燃焼炉での燃焼によって生じる未燃分含有灰を、微粉焚き燃焼炉に供給するものである。
流動層燃焼炉では、流動層部の燃焼温度が流動媒体のクリンカリング抑制のために７００℃程度に低く抑えられており、炉内温度も１０００〜１２００℃とそれほど高くならない。そのため、炭素分が結晶化しにくい傾向にある。この炭素分を含む未燃分含有灰を、流動層燃焼とは別の燃焼形態である微粉焚き燃焼炉へと供給する。微粉焚き燃焼炉では一般的に炉内温度が１５００℃と高いため、供給された未燃分含有灰は燃焼温度が高い状態で燃焼されるため、燃焼効率が上がる。
また、流動層燃焼炉では、炉内脱硫のために、カルシウムを吹き込むことが多く、この場合灰のカルシウム濃度が上がる。このカルシウムは燃焼触媒として作用するため、微粉焚き燃焼炉での未燃分含有灰の燃焼効率は更に上がる。
【０００８】
前記未燃分含有灰は、流動層燃焼炉からの燃焼空気に対する集塵機で集められたものが好ましい。
集塵機で集められる灰は飛灰であるため、搬送しやすく、未燃分を多く含んだ未燃分含有灰を回収できる。この未燃分含有灰を微粉焚き燃焼炉へと供給できる。
【０００９】
前記集塵機で集められた未燃分含有灰は大きな固まりを除く選別手段を経てホッパーに貯留され、このホッパーに貯留された未燃分含有灰が前記微粉焚き燃焼炉に供給されるものが好ましい。
集塵機で集められた未燃分含有灰は配管などで付着成長し、数ミリ程度の固まりになっていることがある。この固まりを除くことで、供給経路での未燃分含有灰の詰まりを防止することができる。選別手段としては、灰中の大きな固まりが除去できる装置であれば特に限定は無く、フルイ装置が好適に用いられる。
【００１０】
前記未燃分含有灰の供給量は、燃料全体量の１５重量％以下、更に１０重量％以下であるものが好ましい。
微粉焚き燃焼炉での微粉炭の初期の着火性及び燃焼性は、未燃分含有灰の添加によって阻害されるため、未燃分含有灰の供給量は微粉を含む燃料全体量の１５重量％以下、更に１０重量％以下が良い。
【００１１】
また、上記課題を解決する本発明の燃焼灰の再燃焼装置は、微粉焚き燃焼炉に、流動層燃焼炉からの未燃分含有灰の供給手段を設けたものである。
流動層燃焼炉からの未燃分含有灰は、７００℃程度の流動層と、１０００〜１２００℃の炉内温度を経ている。この未燃分含有灰は供給手段を経て微粉焚き燃焼炉に供給される。微粉焚き燃焼炉の炉内温度は一般的に１５００℃と高いため、供給された未燃分含有灰は燃焼温度が高い状態で燃焼されるため、燃焼効率が上がる。
また、流動層燃焼炉からの未燃分含有灰は、炉内脱硫のために添加されたカルシウムを含むことが多く、この未燃分含有灰を供給手段を経て微粉焚き燃焼炉に供給すると、このカルシウムが燃焼触媒として作用し、微粉焚き燃焼炉での未燃分含有灰の燃焼効率は更に上がる。
【００１２】
前記供給手段は、前記微粉焚き燃焼炉に供給される石炭を微粉にする粉砕機の上流に前記未燃分含有灰を供給するものとして備えられるもの、又は炉内に直接吹き込むものが好ましい。
流動層燃焼炉からの未燃分含有灰に固まりが含まれていても、粉砕機で粉砕される。未燃分含有灰に固まりが含まれていても、炉内に直接吹き込まれる。
【００１３】
前記供給手段は、前記未燃分含有灰から大きな固まりを除く選別手段と、選別された未燃分含有灰を溜める貯留手段と、貯留された未燃分含有灰を前記微粉焚き燃焼炉の炉内又は微粉の供給系に向けて供給する供給ラインとを備えてなるものが好ましい。
流動層燃焼炉からの未燃分含有灰に含まれる固まりが選別手段で除かれるため、貯留手段及び供給ラインを経て微粉炭供給系などに供給される未燃分含有灰による管路の詰まりが発生しない。選別手段としては、灰中の大きな固まりが除去できる装置であれば特に限定は無く、フルイ装置が好適に用いられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る流動層燃焼炉と微粉焚き燃焼炉の接続フロー図であり、図２は、第２実施形態に係る流動層燃焼炉と微粉焚き燃焼炉の接続フロー図である。
【００１５】
図１に示す第１実施形態において、流動層燃焼炉Ａと、微粉焚き燃焼炉Ｂとは、未燃分含有灰を運搬するコンベア、ホイールローダ等の供給手段Ｃを介して接続されている。
【００１６】
流動層燃焼炉Ａは、炉本体Ａ１に対して、燃料供給系Ａ２と、カルシウム供給系Ａ３と、空気供給系Ａ４と、排ガス処理系Ａ５とを接続して構成される。
燃料供給系Ａ２は、クラッシャ１と、石炭バンカ２と、供炭器３とを備える。クラッシャ１で数センチ程度に粗粉砕された石炭は、石炭バンカ２に溜められる。石炭バンカ２の石炭は、供炭器３により炉本体Ａ１に供給される。
【００１７】
カルシウム供給系Ａ３は、炉本体Ａ１の内部に噴射される搬送空気５と、搬送空気５で搬送される石灰を溜めるホッパー４とを備える。搬送空気５で搬送されるカルシウムを含んだ石灰は、搬送空気５とともに炉本体Ａ１の内部に噴射される。なお、カルシウム成分は、石炭と一緒に炉本体Ａ１の内部に供給されるものでもよい。
【００１８】
炉本体Ａ１は、流動層６と、火炉７と、スーパーヒータ・リヒータ等の蒸気過熱器８と、節炭器９とを備える。空気供給系Ａ４は、ファン１１と、空気予熱器１０とを備える。投入された石炭は流動層６で熱分解・燃焼し、火炉７で燃焼する。燃焼ガスは蒸気過熱器８及び供炭器９を通り空気予熱器１０を通る。また、燃焼空気は、ファン１１から空気予熱器１０を通ることにより予熱された後に炉本体Ａ１の下部から投入される。この燃焼空気の吹き上げにより流動層６が形成される。
【００１９】
排ガス処理系Ａ５は、集塵機１２、誘引ファン１３、煙突１４と、ヤード１５を備える。排ガスは、集塵機１２を通り誘引ファン１３を通して煙突１４より排気される。集塵機１２で集められた未燃分含有灰はヤード１５で保管される。
【００２０】
このヤード１５に保管された未燃分含有灰は、コンベア或いはローダ等の供給手段Ｃにより、微粉焚き燃焼炉Ｂに運ばれる。そのため、流動層燃焼炉Ａと微粉焚き燃焼炉Ｂとは、同じ工場敷地内のように近接して設置されている。
【００２１】
微粉焚き燃焼炉Ｂは、炉本体Ｂ１に対して、燃料供給系Ｂ２と、空気供給系Ｂ４と、排ガス処理系Ｂ５とを接続して構成される。
燃料供給系Ｂ２は、石炭を微粉にして供給する微粉供給系であり、ホッパー１６と、供炭器１７と、粉砕器１８とを備える。ホッパー１６からの石炭は供炭器１７で重量が計測されて、粉砕器１８で微粉に粉砕されて炉本体Ｂ１内に投入される。
【００２２】
炉本体Ｂ１は、炉内２０と、スーパーヒータ・リヒータ等の蒸気過熱器２１と、節炭器２２と、脱硝設備２３とを備える。空気供給系Ｂ４は、ファン２５と、空気予熱器２４とを備える。炉内２０に投入された微粉炭は燃焼し、燃焼ガスは蒸気過熱器２１を通り、更に節炭器２２を通り蒸気を過熱し、脱硝設備２３に至る。また、燃焼空気は、ファン２５から空気予熱器２４を通り、炉本体Ｂ１に付属の空気箱１９を通り炉内２０に投入される。
【００２３】
排ガス処理系Ｂ５は、集塵機２６、誘引ファン２７、脱硫設備２８と、煙突２９と、ヤード３０とを備える。排ガスは、集塵機１２を通り、誘引ファン２７を通り、脱硫装置８を通り、煙突２９から排気される。集塵機１２からの灰は、ヤード３０に保管され、セメントメーカに引き取られたり、埋め立て処分に回される。
【００２４】
上述した構成の燃焼装置では、流動層燃焼炉Ａでの燃焼によって生じ、集塵機１２で集められた未燃分含有灰が、コンベア、ローダ或いは空気搬送を経て搬送され、微粉焚き燃焼炉Ｂのホッパー１６に供給される。ホッパー１６からの未燃分含有灰を含む石炭は供炭器１７で重量が計測されて、粉砕器１８で微粉に粉砕されて炉本体Ｂ１内に投入される。または、集塵機１２で集められた未燃分含有灰が、コンベア、ローダ或いは空気搬送を経て搬送され、更に吹き込み装置を経て炉本体Ｂ１内に直接吹き込まれる。
【００２５】
流動層燃焼炉Ａで生じる未燃分含有灰の未燃分は、粒径が大きくて燃えきらなかったもの、元の固体燃料の成分中に燃えにくいものとして入っていたもの、燃焼中に高温場を通過することにで炭素分が結晶化して燃えにくくなるものがある。流動層燃焼炉Ａの炉内温度は１０００〜１２００℃とそれほど高くないため、炭素分は比較的結晶化しにくい。このような未燃分は、粉砕器１８を経て、微粉とともに微粉焚き燃焼炉Ｂに供給される。
【００２６】
微粉焚き燃焼炉Ｂの炉内温度は１５００℃程度と流動層燃焼炉Ａより高いため、供給された未燃分含有灰はより高温雰囲気の燃焼形態下で燃焼される。また、粉砕器１８を経るため、粉砕された未燃分含有灰もより高温雰囲気の燃焼形態の元で燃焼される。これらによって、流動層燃焼炉Ａで生じる未燃分含有灰の燃焼効率が向上する。
【００２７】
また、未燃分含有灰には、石灰投入によるカルシウム分が含まれている。このカルシウム成分は微粉焚き燃焼炉Ｂの燃焼触媒として働き、未燃分含有灰の燃焼効率を更に高める。
また、未燃分含有灰を吹き込むことにより、炉本体Ｂ１内に付着した灰、或いは蒸気過熱器２１などの伝熱管に付着した灰が除去できる。
【００２８】
未燃分含有灰の吹き込み量に関しては、微粉焚き燃焼炉Ｂでの微粉炭の初期の着火性、燃焼性を阻害しないように、最大で微粉炭を含む燃料全体量の１５重量％に抑える。
また、元の未燃分含有灰の石灰の含有量によって、生成する灰の融点が変わるため、微粉焚き燃焼炉Ｂの石炭の灰の成分より、吹き込み量の上限が変わることがあり、好ましくは微粉炭の全体供給量の１０重量％以下に抑える。
また、流動層燃焼炉Ａの炉内脱硫（カルシウム成分添加によるもの）で捕らえられたＳＯｘ分は、微粉焚き燃焼炉Ｂで再度炉内に投入され、１０００℃以上の高温場で再度ＳＯｘになるため、その濃度の制約から、吹き込み量の上限が変わることがあり、好ましくは吹き込み量を微粉炭を含む燃料全体量の１０重量％以下に抑える。更に、未燃分含有灰中の硫化物は６００℃で付着しやすいので、それらが増えることによるボイラーチューブのファーリンクがひどい場合には、未燃分含有灰の吹き込み量を抑えることも必要であり、好ましくは吹き込み量を微粉炭を含む燃料全体量の１０重量％以下に抑える。
【００２９】
図２に示す第２実施形態において、流動層燃焼炉ＡＡと、微粉焚き燃焼炉ＢＢとは、未燃分含有灰を搬送する供給手段ＣＣを介して接続されている。
【００３０】
流動層燃焼炉ＡＡは、集塵機１２の下方に、選別手段としてのフルイ装置３１と、貯留手段としてのホッパー３２と、灰供給機３３とを接続している点が、図１の流動層燃焼炉Ａとは異なる。
【００３１】
また、供給手段ＣＣは、配管による供給ライン３４で形成されている点、灰供給機３３からの未燃分含有灰は、気相輸送により微粉焚き燃焼路Ｂに向けて供給される点が、図１の供給手段Ｃと異なる。この供給ライン３４により、微粉焚き燃焼炉ＢＢへの未燃分含有灰の供給は、炉本体Ｂ１に対する供給先３４ａのように直接炉内２０へ吹き込む場合、供給先３４ｂのように粉砕器１８以降の微粉供給系Ｂ２に入れる場合のいずれか、又は両方により行われる。
【００３２】
流動層燃焼炉ＡＡの集塵機２６で集められた未燃分含有灰は、フルイ装置（選別手段）３１で固まりが除去される。集塵機２６からの未燃分含有灰には、集塵機２６内の配管で付着成長した数ミリ程度の大きな固まりが入っている。この固まりが気相輸送のための配管内で詰まる恐れがあるが、フルイ装置３１でこの固まりが除去される。この固まりが除去された未燃分含有灰は、気相輸送のための配管（供給ライン）３４を経て、供給先３４ａのように直接炉内２０へ吹き込むか、供給先３４ｂのように粉砕器１８以降の燃料供給系Ｂ２に入れるかのいずれか、又は両方により微粉焚き燃焼炉ＢＢに供給される。
【００３３】
気相輸送のための配管（供給ライン）３４により、流動層燃焼炉ＡＡと微粉焚き燃焼炉ＢＢとは直接的に接続される。
【００３４】
なお、第１実施形態及び第２実施形態において、流動層燃焼炉Ａ，ＡＡ及び微粉焚き燃焼炉Ｂ，ＢＢに使用される燃料は、石炭が好ましい。石炭の生産地によって灰分量などが異なるものの、燃料として安定している。ただし、微粉焚き燃焼炉Ｂ，ＢＢでは石炭に液体状石化燃料を付加することもできる。また、流動層燃焼炉Ａ，ＡＡにも、石炭に廃棄物を混入することもできる。特に、流動層燃焼炉Ｂ，ＢＢからの飛灰を集塵機で集めて、この飛灰を未燃分含有灰として利用するため、流動層燃焼炉での燃料は石炭以外のものであってもよい。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例を説明する。石炭を燃焼させる流動層燃焼炉から発生する未燃分含有灰を微粉炭焚き燃焼炉に投入する実施例１と、微粉炭焚き燃焼炉から発生する未燃分含有灰を再び微粉炭焚き燃焼炉に投入する比較例１とを行った。
【００３６】
実施例１において、流動層燃焼炉からの未燃分含有灰は、未燃分が１２％含まれている。この未燃分含有灰を、微粉炭１００重量部に対して１０重量部投入する。微粉炭の元々の灰含有量が７％であるため、燃料全体に対する灰分量は１４．４％であり、その灰中の未燃分量は２．５％である。
微粉焚き燃焼炉での前記未燃分の燃焼割合は９５．４％であった。
【００３７】
比較例１において、微粉焚き燃焼炉からの未燃分含有灰は、未燃分が５％含まれている。この未燃分含有灰を、微粉炭１００重量部に対して１０重量部投入する。微粉炭の元々の灰含有量が７％であるため、燃料全体に対する灰分量は１５．０％であり、その灰中の未燃分量は２．７％である。
微粉焚き燃焼炉での前記未燃分の燃焼割合は７８．６％であった。
【００３８】
実施例１での灰中燃分の燃焼率が、比較例１での灰中燃分の燃焼率に対して格段に向上している。。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る燃焼灰の再燃焼方法及びその再燃焼装置によると、流動層燃焼炉で生じた未燃分含有灰を微粉焚き燃焼炉で効果的に燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る流動層燃焼炉と微粉焚き燃焼炉の接続フロー図である。
【図２】第２実施形態に係る流動層燃焼炉と微粉焚き燃焼炉の接続フロー図である。
【符号の説明】
Ａ，ＡＡ　流動層燃焼炉
Ｃ，ＣＣ　供給手段
Ｂ，ＢＢ　微粉焚き燃焼炉
Ｂ２　燃料供給系
１２　集塵機
３１　フルイ装置（選別手段）
３２　ホッパー（貯留手段）
３４　供給ライン
【図１】
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【図２】
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