(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重質油焚のボイラの排ガスに吸収剤として炭酸カルシウムを注入した後、電気集塵器に導いて固形分を分離し、固形分を分離した排ガスを湿式脱硫塔に供給し、電気集塵器で分離した固形分を乾式の炭素分離装置に導いて未燃炭素を分離し、続いて乾式の細粉分離装置に導いて細粉を分離し、炭素分離装置で分離した未燃炭素をボイラに燃料として供給し、細粉分離装置で分離した細粉を湿式脱硫塔に供給して石膏を生成させることを特徴とする重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法。
【請求項２】
炭素分離装置が、固形分を導入して分散し未燃炭素を分離する固気分散塔と、固気分散塔下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とから構成されており、固気分散塔で分離した未燃炭素と粗粒分級機で分離した粗粒固形分とをボイラに供給することを特徴とする請求項１記載の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法。
【請求項３】
炭素分離装置が、固形分を導入して固形分内の凝集した炭酸カルシウムを粉砕する循環流動層と、循環流動層下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とから構成されており、粗粒分級機で分離した粗粒固形分をボイラに供給することを特徴とする請求項１記載の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法。
【請求項４】
循環流動層に、大径粒の炭酸カルシウムを供給することを特徴とする請求項３記載の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法。
【請求項５】
細粉分離装置が、炭素分離装置の下流において炭酸カルシウム及び石膏主成分を多く含む微粒固形分を分離する微粒分級機と、微粒分級機の下流において炭酸カルシウムを主成分とする微粉を分離するバグフィルタとから構成されており、微粒分級機で分離した微粒固形分とバグフィルタで分離した微粉とを湿式脱硫塔に供給することを特徴とする請求項１又は２又は３又は４記載の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法。
【請求項６】
細粉分離装置のバグフィルタで分離した微粉の少なくとも一部を、排ガスに注入する吸収剤の一部として用いることを特徴とする請求項１又は５記載の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重質油を燃料とするボイラからの排ガスに吸収剤として炭酸カルシウムを注入して脱硫処理する際に、排ガス中の固形分を電気集塵器により分離し、分離した固形分から未燃炭素、更には炭酸カルシウム及び石膏主成分を効果的に分離し、これらを有効に利用するようにした重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の火力発電所等、石炭や重油等の化石燃料を燃焼させるボイラ設備から排出される燃焼排ガスの処理においては、ボイラの排ガス煙道に設けられた集塵装置から排出される灰（固形分）と湿式脱硫塔からの排水とは夫々別々に処理されており、固形分である灰は加湿処理され、排水は環境規制値を満足する水質まで処理されて、別々の場所から系外に排出していた。
【０００３】
一方、近年火力発電所等では、燃料の多様化に積極的に取り組んでおり、高硫黄分含有の重油、天然オリノコタール、又は天然オリノコタールに水を添加してエマルジョン化したエマルジョン燃料等が新しい燃料として注目されている（以下これらを重質油という）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの重質油をボイラの燃料として用いた場合、燃焼後の排ガス中に燃焼灰である多量の固形分が生成し、この固形分の処理に種々の課題を残していた。
【０００５】
従来、上記したような重質油焚のボイラから排出される排ガス中に含まれている固形分は、集塵装置で分離した後、湿式で処理するようにしているが、前記重質油は燃焼性が悪く、そのために固形分中に多量の未燃炭素を含有している。このような多量の未燃炭素を含有した固形分を石膏の生成に利用しようとした場合には、石膏の着色の原因となり、石膏の品質を著しく低下させてしまうという問題がある。
【０００６】
このため、従来においては、重質油焚ボイラの排ガスから分離した固形分は、湿式にて自然環境に対して無害化されるように処理した後、埋め立て等の方法で処分しているのが一般的である。
【０００７】
本発明は、上記従来の方法における問題点を解決すべくなしたもので、電気集塵器にて分離した固形分から未燃炭素、更には炭酸カルシウム及び石膏主成分を乾式の分離装置で効果的に分離し、これらを有効に利用できるようにした重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、重質油焚のボイラの排ガスに吸収剤として炭酸カルシウムを注入した後、電気集塵器に導いて固形分を分離し、固形分を分離した排ガスを湿式脱硫塔に供給し、電気集塵器で分離した固形分を乾式の炭素分離装置に導いて未燃炭素を分離し、続いて乾式の細粉分離装置に導いて細粉を分離し、炭素分離装置で分離した未燃炭素をボイラに燃料として供給し、細粉分離装置で分離した細粉を湿式脱硫塔に供給して石膏を生成させることを特徴とする重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法、に係るものである。
【０００９】
上記手段において、炭素分離装置は、固形分を導入して分散し未燃炭素を分離する固気分散塔と、固気分散塔下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とから構成されており、固気分散塔で分離した未燃炭素と粗粒分級機で分離した粗粒固形分とをボイラに供給するようにしてもよい。
【００１０】
又、炭素分離装置は、固形分を導入して固形分内の凝集した炭酸カルシウムを粉砕する循環流動層と、循環流動層下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とから構成されており、粗粒分級機で分離した粗粒固形分をボイラに供給するようにしてもよい。
【００１１】
上記循環流動層に、大径粒の炭酸カルシウムを供給するようにしてもよい。
【００１２】
更に、細粉分離装置は、炭素分離装置の下流において炭酸カルシウム及び石膏主成分を多く含む微粒固形分を分離する微粒分級機と、微粒分級機の下流において炭酸カルシウムを主成分とする微粉を分離するバグフィルタとから構成されており、微粒分級機で分離した微粒固形分とバグフィルタで分離した微粉とを湿式脱硫塔に供給するようにしてもよい。
【００１３】
上記において、細粉分離装置のバグフィルタで分離した微粉の少なくとも一部を、排ガスに注入する吸収剤の一部として用いるようにしてもよい。
【００１４】
上記手段によれば、以下のように作用する。
【００１５】
電気集塵器で分離した固形分を乾式の炭素分離装置に導いて未燃炭素を分離し、続いて乾式の細粉分離装置に導いて細粉を分離し、炭素分離装置で分離した未燃炭素をボイラに燃料として供給し、細粉分離装置で分離した細粉を湿式脱硫塔に供給して石膏を生成させるようにしているので、炭素分離装置で分離した未燃炭素の有効利用が図れると共に、細粉分離装置で分離した細粉中の未燃炭素分が少ないので、湿式脱硫塔に供給して石膏を生成させても石膏を着色させることがなく、細粉を有効に利用できる。
【００１６】
炭素分離装置を、固形分を導入して分散し未燃炭素を分離する固気分散塔と、固気分散塔下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とから構成しているので、固形分中における未燃炭素分の分離回収率を高め得る。
【００１７】
炭素分離装置を、固形分を導入して固形分内の凝集した炭酸カルシウムを粉砕する循環流動層と、循環流動層下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とにより構成しているので、凝集し炭酸カルシウムを有効に粉砕できる効果がある。これによって、細粉分離装置のバグフィルタでの炭酸カルシウムの回収量を増加できる。
【００１８】
循環流動層に、大径粒の炭酸カルシウムを供給すると、凝集した炭酸カルシウムの粉砕効果を更に高め得る。
【００１９】
細粉分離装置を、炭素分離装置の下流において炭酸カルシウム及び石膏主成分を多く含む微粒固形分を分離する微粒分級機と、微粒分級機の下流において炭酸カルシウムを主成分とする微粉を分離するバグフィルタとにより構成しているので、バグフィルタで分離した微粉の少なくとも一部を、排ガスに注入する吸収剤の一部として有効に利用できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法の一例を示すフローチャートである。
【００２２】
図１中、１は重質油２を燃料として用いる重質油焚のボイラであり、ボイラ１からの排ガス３は、脱硝装置４により脱硝され、続いてエアヒータ５によりボイラ１の燃焼空気を予熱し、これによって排ガス３の温度は低下される。所定の温度に調節された排ガス３には吸収剤として炭酸カルシウム６（ＣａＣＯ3）が注入され、この時、排ガス３中の硫黄分（ＳＯ3）は炭酸カルシウム６との反応によって石膏主成分（ＣａＳＯ4）となる。図中７は吸収剤ホッパである。
【００２３】
炭酸カルシウム６が注入された排ガス３は、電気集塵器８に供給されて固形分９が分離され、固形分９が分離された排ガス３（硫黄分ＳＯ2を含む）は、湿式脱硫塔１０に供給されて脱硫が行われ、石膏１１が生成されるようになっている。
【００２４】
電気集塵器８で分離された固形分９は、ホッパ１２に一旦貯留した後、粗粒分級機１３による乾式の炭素分離装置１４に導いて未燃炭素１５を分離し、続いて乾式の細粉分離装置１６に導いて細粉１７を分離するようにしている。
【００２５】
前記炭素分離装置１４で分離された未燃炭素１５は、ボイラ１に供給されて燃料として利用されるようになっている。
【００２６】
前記細粉分離装置１６は、粗粒分級機１３の下流において炭酸カルシウム６及び石膏主成分（ＣａＳＯ4）を多く含む微粒固形分１７ａを分離する微粒分級機１８と、該微粒分級機１８の下流において炭酸カルシウムを主成分とする微粉１７ｂを分離するバグフィルタ１９とから構成されており、微粒分級機１８で分離した微粒固形分１７ａとバグフィルタ１９で分離した微粉１７ｂとは湿式脱硫塔１０に供給し、石膏１１の生成に用いるようにしている。図中２０は吸引ファンを示す。
【００２７】
又、バグフィルタ１９で分離した炭酸カルシウム６を主成分とする微粉１７ｂは、湿式脱硫塔１０に供給することに代えて、図１中破線で示すように、微粉１７ｂの一部或いは全部を吸収剤ホッパ７に供給することにより、排ガス３に注入する吸収剤の一部として用いるようにしている。
【００２８】
前記粗粒分級機１３及び微粒分級機１８には、未燃炭素１５及び微粒固形分１７ａを乾式で分離するようにしたサイクロン式分級機、或いはターボクラシファイア分級機及びミクロンセパレータ分級機のような強制渦流型分級機等を用いることができる。この種の分級機は、形式、流体速度等を選定することによって、分級する固形分の粒径を任意に設定することができる。
【００２９】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【００３０】
重質油焚のボイラ１から排出されて脱硝装置４及びエアヒータ５を経た排ガス３には、吸収剤ホッパ７から吸収剤である炭酸カルシウム６が注入され、これにより排ガス３中の硫黄分（ＳＯ3）が炭酸カルシウム６と反応して石膏主成分（ＣａＳＯ4）となる。
【００３１】
炭酸カルシウム６が注入された排ガス３は、電気集塵器８に供給されて固形分９が分離され、固形分９が分離された排ガス３は、湿式脱硫塔１０に供給されて硫黄分（ＳＯ2）の脱硫が行われ、石膏１１の生成が行われる。
【００３２】
一方、電気集塵器８で分離された固形分９は、ホッパ１２を介して乾式の炭素分離装置１４である粗粒分級機１３に導かれて未燃炭素１５が分離される。
【００３３】
電気集塵器８に供給される固形分９は、石膏主成分（ＣａＳＯ4）と、硫黄分（ＳＯ3）との反応に寄与しなかった炭酸カルシウム６と、未燃炭素１５からなっている。
【００３４】
固形分９中の未燃炭素１５は、平均粒径が略３０ミクロン前後と大きな粒径を有している。
【００３５】
これに対して、固形分９中の炭酸カルシウム６は、サブミクロン〜数ミクロンと小さい。通常、吸収剤ホッパ７から排ガス３に注入される炭酸カルシウム６は、比表面積を増大するためにサブミクロンまで微細化したものを用いている。しかし、排ガス３に注入され電気集塵器８を経た後の炭酸カルシウム６は、凝集によって一部粒径が増加しており、このためにサブミクロン〜数ミクロンの粒子が混合したものとなっている。
【００３６】
又、固形分９中の石膏主成分（ＣａＳＯ4）は、略数ミクロン〜２０数ミクロン程度の範囲に分布している。
【００３７】
このため、炭素分離装置１４によって、例えば略２０ミクロン以上の固形分を分離すると、一部に石膏主成分を含む殆どが未燃炭素１５を分離することができるので、この未燃炭素１５は、ボイラ１に供給することにより燃料として利用することができる。このように、乾式の炭素分離装置１４によって未燃炭素１５を効果的に分離することができると共に、分離した未燃炭素１５を燃料として有効に利用することができる。
【００３８】
粗粒分級機１３で分離できなかった細粉１７は、下流の細粉分離装置１６で分離され、分離された細粉１７は湿式脱硫塔１０に供給されて石膏１１の生成に用いられる。このとき、細粉１７は、殆どが炭酸カルシウム６と石膏主成分（ＣａＳＯ4）からなっていて、僅かの未燃炭素しか含有していないので、細粉１７を湿式脱硫塔１０に供給して石膏１１の生成に供しても、石膏１１が着色するような問題を生じることがなく、細粉１７を有効に利用することができる。
【００３９】
図１の例では、細粉分離装置１６を、炭酸カルシウム６及び石膏主成分（ＣａＳＯ4）を多く含む微粒固形分１７ａを分離する微粒分級機１８と、微粒分級機１８の下流において炭酸カルシウムを主成分とする微粉１７ｂを分離するバグフィルタ１９とによって構成しているので、微粒分級機１８でサブミクロン以上の粒径の微粒固形分１７ａを分離すると、残りの微粉１７ｂは殆どが炭酸カルシウム６であってこの微粉１７ｂがバグフィルタ１９で分離されることになる。
【００４０】
従って、微粒分級機１８で分離した微粒固形分１７ａは湿式脱硫塔１０に供給し、バグフィルタ１９で分離した炭酸カルシウム６からなる微粉１７ｂは、その一部或いは全部を、破線で示すように吸収剤ホッパ７に供給する。これにより、微粉１７ｂを吸収剤として有効に利用することができる。
【００４１】
図２は、本発明の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法の他の例を示すフローチャートである。図２では、炭素分離装置１４を、ホッパ１２からの固形分９を導入し且つ下部から分散用の空気２１を供給して分散させ、下部に分離された未燃炭素１５を取出すようにした固気分散塔２２（重力式分級機）と、固気分散塔２２の下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分１５ａを分離する粗粒分級機１３とにより構成した場合を示している。固気分散塔２２で分離した未燃炭素１５と粗粒分級機１３で分離した粗粒固形分１５ａは、ボイラ１に供給して燃料として利用するようにしている。
【００４２】
図２の装置によれば、ホッパ１２の固形分９を固気分散塔２２に供給すると、固気分散塔２２は未燃炭素１５を効果的に分離し、更に、下流の粗粒分級機１３は未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分１５ａを分離するようになるので、固形分９中の未燃炭素分は高効率で分離されるようになる。又、上記固気分散塔２２で分離した未燃炭素１５及び粗粒分級機１３で分離した粗粒固形分１５ａは、ボイラ１に供給することにより燃料として有効に利用される。この時、粗粒固形分１５ａには石膏主成分が含有されることになるが、ボイラ１での燃焼には何ら問題を生じることはない。
【００４３】
図３は、本発明の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法の更に他の例を示すフローチャートである。図３では、炭素分離装置１４を、ホッパ１２からの固形分９を流動層２３に導入し下部から流動用の空気２４を供給して流動化し、上部に設けたサイクロン式分離器等の分離器２５によって粒径の大きな固体粒子を分離・落下して再び流動層２３に戻すようにした循環流動層２６と、循環流動層２６の下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分１５ａを分離する粗粒分級機１３とにより構成した場合を示している。尚、図３の粗粒分級機１３は２個を並列に備えた場合を示している。粗粒分級機１３で分離した粗粒固形分１５ａは、ボイラ１に燃料として供給するようにしている。
【００４４】
更に、図３の装置においては、ホッパ１２の固形分９に、微粉化していない大径粒の炭酸カルシウム６ａを所要量供給するようにしている。この炭酸カルシウム６ａは、未燃炭素１５の平均粒径である略３０ミクロンより大きい粒径、例えば平均粒径が５０ミクロン或いはそれ以上のものを用いる。
【００４５】
図３の装置によれば、ホッパ１２の固形分９を循環流動層２６の流動層２３に供給すると、固形分９は流動層２３下部から供給される空気２４によって流動化し、上部の分離器２５によって粒径の大きな固体粒子を分離・落下させて再び流動層２３に戻すように循環し、分離器２５で分離できない粗粒固形分１５ａ及び細粉１７は下流に導かれる。
【００４６】
上記したように、循環流動層２６の内部を固形分９が循環する際に、固形分９中の凝集した炭酸カルシウムが他の固形分との衝突によって粉砕されることにより微細化できる効果がある。
【００４７】
このとき、ホッパ１２に大径粒の炭酸カルシウム６ａを供給しているので、この大径粒の炭酸カルシウム６ａは流動層２３を上昇し分離器２５で分離されて落下し、循環流動層２６内を循環することになり、この循環の間に大径粒の炭酸カルシウム６ａが凝集した炭酸カルシウムと衝突することによって、凝集した炭酸カルシウムの粉砕効果が増加し、この粉砕によって炭酸カルシウムが元のサブミクロンの大きさとなったのものの割合が増加されるようになる。
【００４８】
粗粒分級機１３では、未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分１５ａが効果的に分離され、分離した粗粒固形分１５ａはボイラ１に供給されて燃料として有効に利用される。
【００４９】
又、前記したように、循環流動層２６内において凝集により大径化した炭酸カルシウムが粉砕されて微細化されるので、細粉分離装置１６のバグフィルタ１９で分離される微粉１７ｂ（サブミクロンの炭酸カルシウム）の量が増加することになる。よって、バグフィルタ１９で分離した微粉１７ｂを吸収剤ホッパ７に戻して再利用することにより、電気集塵器８前で注入する炭酸カルシウム６の消費量を削減することができる。
【００５０】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、乾式で分級できるものであれば粗粒分級機及び微粒分級機の形式には限定されないこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、電気集塵器で分離した固形分を乾式の炭素分離装置に導いて未燃炭素を分離し、続いて乾式の細粉分離装置に導いて細粉を分離し、炭素分離装置で分離した未燃炭素はボイラに燃料として供給し、細粉分離装置で分離した細粉は湿式脱硫塔に供給して石膏を生成させるようにしているので、炭素分離装置で分離した未燃炭素の有効利用が図れると共に、細粉分離装置で分離した細粉中の未燃炭素分が少ないので、湿式脱硫塔に供給して石膏を生成させても石膏を着色させることがなく、細粉を有効に利用できる効果がある。
【００５２】
炭素分離装置を、固形分を導入して分散し未燃炭素を分離する固気分散塔と、固気分散塔下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とから構成しているので、固形分中における未燃炭素分の分離回収率を高め得る効果がある。
【００５３】
炭素分離装置を、固形分を導入して固形分内の凝集した炭酸カルシウムを粉砕する循環流動層と、循環流動層下流において未燃炭素及び石膏主成分を多く含む粗粒固形分を分離する粗粒分級機とにより構成しているので、凝集し炭酸カルシウムを有効に粉砕できる効果がある。これによって、細粉分離装置のバグフィルタでの炭酸カルシウムの回収量を増加できる効果がある。
【００５４】
循環流動層に、大径粒の炭酸カルシウムを供給すると、凝集した炭酸カルシウムの粉砕効果を更に高め得る効果がある。
【００５５】
細粉分離装置を、炭素分離装置の下流において炭酸カルシウム及び石膏主成分を多く含む微粒固形分を分離する微粒分級機と、微粒分級機の下流において炭酸カルシウムを主成分とする微粉を分離するバグフィルタとにより構成しているので、バグフィルタで分離した微粉の少なくとも一部を、排ガスに注入する吸収剤の一部として有効に利用できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法の他の例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の重質油焚ボイラ排ガスの固形分分離方法の更に他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ボイラ
３  排ガス
６  炭酸カルシウム
６ａ        大径粒の炭酸カルシウム
８  電気集塵器
９  固形分
１０  湿式脱硫塔
１１  石膏
１３  粗粒分級機
１４  炭素分離装置
１５  未燃炭素
１５ａ        粗粒固形分
１６  細粉分離装置
１７  細粉
１７ａ        微粒固形分
１７ｂ        微粉
１８  微粒分級機
１９  バグフィルタ
２２  固気分散塔
２６  循環流動層
【図１】
0004174936.tif 000002
【図２】
0004174936.tif 000003
【図３】
0004174936.tif 000004