(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰の脱じん処理システムに設けられる微粒径石炭灰生成装置において、
脱じん塔シックナーから排出される酸性のアンダーフロー水を貯留するとともに、中和処理剤の混合により、前記アンダーフロー水の沈殿灰中に微粒径のフライアッシュを生成させる生成用タンクと、
前記脱じん塔シックナーと、前記生成用タンクとの間に設けられ、前記アンダーフロー水に前記中和処理剤を混合させ、所定のｐＨにして前記生成用タンクに送出する処理タンクとを備え、
前記生成用タンクは、
底面に傾斜面を有し、高さの最低位置に前記沈殿灰を回収する回収口が設けられ、
前記アンダーフロー水および前記中和処理剤が注入される注入部から所定の長さを有するタンクが複数並列して設けられ、
前記フライアッシュの生成量を増大させるときには、前記並列して設けられたタンクにそれぞれ前記アンダーフロー水と前記中和処理剤を送出することにより、前記フライアッシュの生成を並列して処理し、
前記フライアッシュの沈殿量を増加させるときには、前記並列して設けられたタンクを直列接続して流路の長さを長くし、前記アンダーフロー水と前記中和処理剤を送出して処理することを特徴とする微粒径石炭灰生成装置。
【請求項２】
前記生成用タンクから排出される前記アンダーフロー水は、前記脱じん処理システムの排水処理装置に供給され、排水処理されることを特徴とする請求項１に記載の微粒径石炭灰生成装置。
【請求項３】
石炭灰の脱じん処理システムにおける微粒径石炭灰生成方法において、
生成用タンクに、脱じん塔シックナーから排出される酸性のアンダーフロー水を貯留するとともに、中和処理剤を混合させることにより、前記アンダーフロー水の沈殿灰中に微粒径のフライアッシュを生成させ、
前記脱じん塔シックナーと、前記生成用タンクとの間に設けられる処理タンクに、前記アンダーフロー水に前記中和処理剤を混合させ、所定のｐＨにして前記生成用タンクに送出させ、
底面に傾斜面を有し、高さの最低位置に前記沈殿灰を回収する回収口が設けられ、前記アンダーフロー水および前記中和処理剤が注入される注入部から所定の長さを有するタンクが複数並列して設けられた前記生成用タンクに対し、
前記フライアッシュの生成量を増大させるときには、前記並列して設けられたタンクにそれぞれ前記アンダーフロー水と前記中和処理剤を送出することにより、前記フライアッシュの生成を並列して処理し、
前記フライアッシュの沈殿量を増加させるときには、前記並列して設けられたタンクを直列接続して流路の長さを長くし、前記アンダーフロー水と前記中和処理剤を送出して処理することを特徴とする微粒径石炭灰生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュやクリンカなどの石炭灰を生成する装置および方法にかかり、特に、微粒径の石炭灰を簡単に生成できる微粒径石炭灰生成装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭を燃料とする火力発電所のボイラーでは、石炭が燃焼して生成された灰が溶融してボイラー内に付着し、それが凝固してクリンカとしてボイラー底部に落下する。このように発生したクリンカは水と混合されたうえで脱水槽へ投入される。そして、脱水終了後、脱水槽のアッシュゲートを手動で開けて脱水したクリンカを排出し、コンベアで外部へ搬出される。
【０００３】
このような石炭灰は、コンクリート用の混和材等に再利用されている（例えば、下記特許文献１参照。）。このほか、再利用時に用いた水を排水処理する方法（例えば、下記特許文献２参照。）、石炭灰等の汚泥処理に際して、石灰を添加する処理方法（例えば、下記特許文献３参照。）、石炭灰の排水処理において、発酵菌を混合して農作物用の土壌改良材を生成する方法などが提案されている（例えば、下記特許文献４参照。）。
【０００４】
微粒径のフライアッシュは、微粒であるために、研磨剤等に用いる等ができるため、それよりも大径なものに比してより用途を広げることができ、資源の再利用のために生成が要望されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３１４７０号公報
【特許文献２】特開２００４−２６７８３８号公報
【特許文献３】特開平１０−１５６４００号公報
【特許文献４】特開平１１−１００５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では、微粒径のフライアッシュを容易に生成することができなかった。従来における微粒径のフライアッシュの生成は、クリンカをミル等で粉砕して生成し、その後、径別に選別する等の多くの工程を必要としており、手間とコストがかかった。従来の粉砕では、直径２０μｍ以下のものは生成できないとともに、一様な微粒径のフライアッシュを得ることが困難であった。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、簡単な構成で微粒径のフライアッシュを容易に生成することができる微粒径石炭灰生成装置および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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる微粒径石炭灰生成装置は、石炭灰の脱じん処理システムに設けられる微粒径石炭灰生成装置において、脱じん塔シックナーから排出される酸性のアンダーフロー水を貯留するとともに、中和処理剤の混合により、前記アンダーフロー水の沈殿灰中に微粒径のフライアッシュを生成させる生成用タンクを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の微粒径石炭灰生成装置は、前記脱じん塔シックナーと、前記生成用タンクとの間に設けられ、前記アンダーフロー水に前記中和処理剤を混合させ、所定のｐＨにして前記生成用タンクに送出する処理タンクを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の微粒径石炭灰生成装置は、前記生成用タンクは、底面に傾斜面を有し、高さの最低位置に前記沈殿灰を回収する回収口が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の微粒径石炭灰生成装置は、前記生成用タンクは、前記アンダーフロー水および前記中和処理剤が注入される注入部から所定長の長さを有する複数が並列して設けられ、並列処理可能であるとともに、前記アンダーフロー水の供給量に対応して複数を直列に接続した処理に切り替え可能なことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明の微粒径石炭灰生成装置は、前記生成用タンクから排出される前記アンダーフロー水は、前記脱じん処理システムの排水処理装置に供給され、排水処理されることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明の微粒径石炭灰生成方法は、石炭灰の脱じん処理システムにおける微粒径石炭灰生成方法において、生成用タンクに、脱じん塔シックナーから排出される酸性のアンダーフロー水を貯留するとともに、中和処理剤を混合させることにより、前記アンダーフロー水の沈殿灰中に微粒径のフライアッシュを生成させることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、脱じん塔シックナーから排出される酸性のアンダーフロー水に中和処理剤を混合させることにより、生成用タンクの底部に、微粒径のフライアッシュが含まれた沈殿灰を沈殿させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる微粒径石炭灰生成装置および方法によれば、簡単な構成で微粒径のフライアッシュを容易に生成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる微粒径石炭灰生成装置および方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図１は、この発明の実施の形態による微粒径石炭灰生成装置を含む脱じん処理システムの全体構成図である。脱じん処理システム１００は、脱じん塔１０１に供給された水により水と混合した石炭灰（フライアッシュ）が脱じん塔シックナー１０２に排出される。脱じん塔シックナー１０２の下部に接続されたポンプ１０３により、アンダーフロー水（排水シックナー）が抜き出され、バルブ１０４により、一定量が生成用タンク１１０に抜き出され、その他は、クリンカ灰沈殿槽１０５に排出される。
【００１８】
クリンカ灰沈殿槽１０５と脱じん塔シックナー１０２との間は接続され、ポンプ１０３によりアンダーフロー水が循環するようになっている。脱じん塔シックナー１０２からオーバーフローした排水シックナーは、オーバーフロータンク１０６に貯留され、ポンプ１０７によって脱じん塔シックナー１０２に水を供給する。
【００１９】
生成用タンク１１０は、図示の例では、固液分離用タンク１１１と、排水張込タンク１１２とを有している。これら固液分離用タンク１１１と、排水張込タンク１１２には、ブローピット１０８が接続され、ブローピットポンプ１０８ａは水成分を排水処理装置に排出する。そして、これら固液分離用タンク１１１と、排水張込タンク１１２には、それぞれアンダーフロー水が注入されるとともに、苛性ソーダタンク１１３から苛性ソーダ（ＮａＯＨ）が混入される。
【００２０】
生成用タンク１１０に注入されるアンダーフロー水には、不図示の電気集じん器を通過した微細なフライアッシュが含まれている。これに中和処理剤（例えば、苛性ソーダ）を加えると、中和時の作用によりフライアッシュが微粒径に生成され、この微粒径フライアッシュが沈殿分離する。
【００２１】
生成用タンク１１０に沈殿した微粒径フライアッシュは、所定の期間毎に生成用タンク１１０の底部にプロベスター１２０のホース１２０ａを接続して抜き出す。抜き出した後スラッジ仮置き場１２２に搬出され、乾燥後に微粒径フライアッシュとして搬出される。
【００２２】
図２は、脱じん塔排水の処理タンクを示す図である。この図に示す処理タンク２００は、図１に記載の脱じん塔シックナー１０２および苛性ソーダタンク１１３と、生成用タンク１１０との間に設けることができる。図示の処理タンク２００は、中和タンク２０１と凝集タンク２０２とによって構成されている。
【００２３】
脱じん塔シックナー１０２から供給されるアンダーフロー水（ＵＦ水）は、中和タンク２０１に供給されるとともに、再度、脱じん塔シックナー１０２に送出される経路を有する。バルブ２１０を介して中和タンク２０１にアンダーフロー水が注入される。また、苛性ソーダタンク１１３からの苛性ソーダが流量計２１１およびバルブ２１２を介して所定量注入される。中和タンク２０１に注入された、これらアンダーフロー水と苛性ソーダは、攪拌機２１３によって攪拌により混合された後、液面の上部から排出ダクト２１４を介して凝集タンク２０２に送出される。
【００２４】
アンダーフロー水は、石炭成分に起因する金属イオンが含まれ、ｐＨ１．０程度の酸性水であり、微細なフライアッシュが含まれた状態で中和タンク２０１に注入される。中和タンク２０１に対する苛性ソーダの注入量を流量計２１１を見ながら監視する。そして、中和タンク２０１から送出されたアンダーフロー水は、凝集タンク２０２において、アンダーフロー水中においてフライアッシュが凝集される。この凝集タンク２０２には、攪拌機２２０およびｐＨ計２２１が設けられ、ｐＨ７．０程度に中和される。凝集タンク２０２におけるアンダーフロー水は、液面上部からダクト２２２を介して生成用タンク１１０に送出される。
【００２５】
図３は、生成用タンクの一例を示す図である。この生成用タンク３００は、図１に記載の生成用タンク１１０に相当する。この生成用タンク３００は立方体状に形成され、底部には中央が最低位置とされた一対の傾斜面３０１ａ、３０１ｂを有しており、最低位置部分には、回収口３０１ｃが設けられている。注入部３０２には、凝集タンク２０２から送出されたアンダーフロー水と、苛性ソーダが注入される。注入部３０２付近には、所定深さまで突出する仕切３０３が設けられている。また、注入部３０２と反対側には、所定高さ以上の液面オーバーフロー分を排出する排出部３０４が設けられ、排出部３０４下部には、貯留槽３０５が設けられている。
【００２６】
生成用タンク１１０の排出部３０４付近には、高さ方向に複数のバルブ３０６が設けられ、各高さ位置において貯留槽３０５への排水が行えるようになっている。貯留槽３０５に貯留された排水は、バルブ３０７を介して図１に記載のブローピット１０８に排出され、ブローピットポンプ１０８ａによって排水処理装置に送出される。
【００２７】
上記構成によれば、生成用タンク３００の底部には、フライアッシュが蓄積される。蓄積された沈殿灰（フライアッシュ）は、傾斜面３０１ａ、３０１ｂにより中央の最低位置に集まるようになっている。そして、所定の期間が経過、あるいはフライアッシュがある量になった時点で水切りを実施する。この水切りは、バルブ３０６を上方から順次開放し排水することにより行う。そして、生成用タンク３００の最低位置に位置する回収口３０１ｃに、プロベスター１２０のホース１２０ａを接続し、フライアッシュを抜き出す。この後は、上述したように、乾燥などを行って搬出される。
【００２８】
図４は、生成用タンクから抜き出した微粒径フライアッシュを撮影した画像の図である。生成用タンク１１０において、自然沈降したフライアッシュは、図示のように球形であり、９０％程度が粒径１０μｍ以下となる粒がそろったフライアッシュを得ることができる。
【００２９】
図５は、生成用タンクの他の例を示す図である。この生成用タンク５００は、図１に記載の生成用タンク１１０に相当し、図３の生成用タンク３００と異なる他の構成例である。この生成用タンク５００は独立した２つの横長の立方体状に形成された第１槽５００Ａと第２槽５００Ｂとによって構成されている。手前側の第２槽５００Ｂを説明すると、底部には中央が最低位置とされた一対の傾斜面５０１ａ、５０１ｂが長さ方向に複数形成されており、最低位置部分には、それぞれ回収口５０１ｃが設けられている。
【００３０】
注入部５０２には、凝集タンク２０２から送出されたアンダーフロー水と、苛性ソーダが注入される。注入部５０２を起点としてタンクの長さ方向には、傾斜面５０１ａ、５０１ｂのそれぞれの最上高さ位置に位置する部分に所定深さまで突出する仕切５０３が設けられている。仕切５０３が設けられる位置は、タンクの長さ方向において注入部５０２の起点位置側が短い間隔で設けられ、長さ方向に従い次第に長い間隔で設けられている。また、注入部５０２と反対側には、所定高さ位置に連通ダクト５０４が設けられており、第１槽５００Ａに接続されている。
【００３１】
注入部５０２と反対側には、バルブ５０７が設けられ、排水が行えるようになっている。この排水は、バルブ５０７を介して図１に記載のブローピット１０８に排出され、ブローピットポンプ１０８ａによって排水処理装置に送出される。
【００３２】
第２槽５００Ｂの奥に位置する第１槽５００Ａについても第２槽５００Ｂと同様の構成である。第１槽５００Ａおよび第２槽５００Ｂのいずれにも注入部５０２が設けられており、それぞれ並列してフライアッシュの生成を行うことができる。また、連通ダクト５０４を介して第１槽５００Ａと第２槽５００Ｂとを連通させた直列にして倍の長さを有する流路を形成することもできる。
【００３３】
例えば、平日は、第１槽５００Ａと第２槽５００Ｂを並列に用いて処理量を増大させるとともに、土日などアンダーフロー水自体の流入が低下する曜日については、第１槽５００Ａと第２槽５００Ｂとを連通させて長さを稼ぎ沈殿量を増加させることができる。なお、上記構成では、第１槽５００Ａと第２槽５００Ｂの２つの槽を並列に設けた構成を例に説明したが、これに限らず、並列数をより増大させてもよい。
【００３４】
上記構成によれば、生成用タンク５００の底部には、沈殿灰（フライアッシュ）が蓄積される。蓄積されたフライアッシュは、傾斜面５０１ａ、５０１ｂにより中央の最低位置に集まるようになっている。そして、所定の期間が経過、あるいはフライアッシュがある量になった時点で水切りを実施する。この水切りは、バルブ５０７から排水することにより行う。そして、生成用タンク５００の最低位置に位置する回収口５０１ｃに、プロベスター１２０のホース１２０ａを接続し、フライアッシュを抜き出す。この後は、上述したように、乾燥などを行って搬出される。
【００３５】
上記構成のように、生成用タンクの底部に傾斜面を設けることにより、谷部分に回収口を配置することにより、沈殿灰を効率的に回収できるようになる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の微粒径石炭灰生成装置にかかる実施例について説明する。生成用タンク１１０（３００，５００）における沈殿灰（フライアッシュ）沈殿速度と沈殿量を測定するために高さ１２０ｃｍ、内径５ｃｍのアクリル製円筒容器（試験装置）で試験を行った。高さ１００ｃｍ（容量２１２４ｍｌ）まで満たし、１．中和処理なしの条件、２．ｐＨ６〜７の条件による沈降状態の各試験を行った。
【００３７】
１．中和処理なしの条件による試験結果
脱じん塔シックナーＵＦ水を上記試験装置に高さ１００ｃｍまで満たし、試験開始〜１８０分までの沈降速度を計測した。図６は、中和処理なしのときの沈降状態を示す図である。図示のように、０〜３０分までの間では沈降速度が遅く、３０分を超え６０分までの間が最も沈降が進んでいることがわかった。そして、試験開始から６０分後の沈殿物の高さは約１０ｃｍ程度、１８０分後は約７ｃｍ程度となった。このことから、最終的な汚泥量は脱じん塔シックナーＵＦ水の７％と推測できる。
【００３８】
２．ｐＨ６〜７の条件による試験結果
後処理工程である排水処理装置の負荷軽減のため、脱じん塔シックナーＵＦ（ｐＨ０．８）の汚泥を粗取りすることを考慮し、中和処理を行った。ｐＨ６〜７を目標にし、実際のｐＨ調整を考えて、２５％苛性ソーダを注入した。ｐＨ調整のために必要な薬品量は、１ｍ3 ／ｈあたりに必要な苛性ソーダ注入量３３．０リットル／ｈ（０．５５リットル／ｍｉｎ）であった。
【００３９】
そして、脱じん塔シックナーＵＦ水をｐＨ６．０７に調整し、この脱じん塔シックナーＵＦ水を上記試験装置に高さ１００ｃｍまで満たし、試験開始〜１８０分まで沈降速度を計測した。図７は、中和処理を行ったときの沈降状態を示す図である。図示のように、沈降速度は最初の６０分間が最も速いことがわかる。このときの沈殿物の高さは１５ｃｍ程度となり、１．より汚泥量が多い結果となった。理由としてｐＨを中性付近にしたため排水中の汚泥が多く析出されたためと考えられる。１時間で処理を完了すると仮定すれば、汚泥量は脱じん塔シックナーＵＦ水の１５％と推測できる。
【００４０】
上記結果によれば、アンダーフロー水を中和処理することにより、アンダーフロー水から汚泥量（フライアッシュ）を短時間で多く得ることができる。また、沈殿物が１．よりも多いことから汚泥の粗取りを行うことにより、後処理の排水処理装置の負荷を軽減することができるようになる。加えて、後段に配置される排水処理装置で発生する汚泥量が削減でき、それに伴うシステム全体における薬品注入量についても削減することができるようになる。
【００４１】
そして、この発明では、現状の脱じん処理システムにアンダーフロー水の中和設備と、沈殿設備（生成用タンク）を設けるだけで、簡単に微粒径のフライアッシュを得ることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる微粒径石炭灰生成装置および方法は、微粒径のフライアッシュを生成する生成システムに適用でき、特に、現状の石炭火力発電所に設けられた脱じん処理システムを利用して微粒径フライアッシュを生成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態による微粒径石炭灰生成装置を含む脱じん処理システムの全体構成図である。
【図２】脱じん塔排水の処理タンクを示す図である。
【図３】生成用タンクの一例を示す図である。
【図４】生成用タンクから抜き出した微粒径フライアッシュを撮影した画像の図である。
【図５】生成用タンクの他の例を示す図である。
【図６】中和処理なしのときの沈降状態を示す図である。
【図７】中和処理を行ったときの沈降状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  処理システム
１０１  脱じん塔
１０２  脱じん塔シックナー
１０５  クリンカ灰沈殿槽
１０６  オーバーフロータンク
１０８  ブローピット
１１０  生成用タンク
１１３  苛性ソーダタンク
１２０  プロベスター
１２０ａ  ホース
２００  処理タンク
２０１  中和タンク
２０２  凝集タンク
２１１  流量計
２１３  攪拌機
２１４  排出ダクト
２２０  攪拌機
２２１  ｐＨ計
３００  生成用タンク
３０１ａ  傾斜面
３０１ｃ  回収口
３０２  注入部
３０３  仕切
３０４  排出部
３０５  貯留槽
５００  生成用タンク
【図１】
0005127468.tif 000002
【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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