(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料として硫黄分１％乃至１０％の燃料を、循環媒体として脱硫作用の無い粒子を用いる循環流動層ボイラと、
該循環流動層ボイラの排出ガス煙道に設置された湿式脱硫装置とを備え、
前記循環流動層ボイラから排出される灰分をセメント原料として活用し、前記湿式脱硫装置で回収した石こうをセメントの凝結調整剤としてセメント粉砕工程で活用することを特徴とする循環流動層ボイラシステム。
【請求項２】
循環流動層ボイラにおいて、燃料として硫黄分１％乃至１０％の燃料を、循環媒体として脱硫作用の無い粒子を用いる工程と、
前記循環流動層ボイラの排出ガス煙道に湿式脱硫装置を設置して排ガスの脱硫を行う工程とを有し、
前記循環流動層ボイラから排出される灰分をセメント原料として活用し、前記湿式脱硫装置で回収した石こうをセメントの凝結調整剤としてセメント粉砕工程で活用することを特徴とする循環流動層ボイラの操業方法。
【請求項３】
請求項１記載の循環流動層ボイラシステムを備えた発電設備を有するセメント工場。
【請求項４】
前記燃料がオイルコークスであることを特徴とする請求項１記載の循環流動層ボイラシステム。
【請求項５】
前記燃料がオイルコークスであることを特徴とする請求項２記載の循環流動層ボイラの操業方法。
【請求項６】
前記燃料がオイルコークスであることを特徴とする請求項３記載の循環流動層ボイラシステムを備えた発電設備を有するセメント工場。
【請求項７】
循環媒体として用いる脱硫作用の無い粒子が、珪砂、川砂、鋳物砂、発電所灰あるいは煉瓦くず、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１または４記載の循環流動層ボイラシステム。
【請求項８】
循環媒体として用いる脱硫作用の無い粒子が、珪砂、川砂、鋳物砂、発電所灰あるいは煉瓦くず、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項２または５記載の循環流動層ボイラの操業方法。
【請求項９】
循環媒体として用いる脱硫作用の無い粒子が、珪砂、川砂、鋳物砂、発電所灰あるいは煉瓦くず、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項３または６記載の循環流動層ボイラシステムを備えた発電設備を有するセメント工場。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電用の蒸気を発生する循環流動層ボイラシステム及び循環流動層ボイラの操業方法並びに循環流動層ボイラシステムを備えた発電設備を有するセメント製造工場に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体燃料と循環媒体との混合粒子層を流動化させつつ燃焼し、燃焼ガスの熱量によりボイラにおいて蒸気を発生させる方式の循環流動層ボイラは、微粉炭ではなく低品位の固体燃料を使用することができ、循環媒体として硫黄酸化物（主にＳＯ2）との反応性のある石灰石等を用いることにより炉内にて燃焼排ガスの脱硫を行うことが可能であり、窒素酸化物の生成量も少ない等の特徴があり、各種発電用に広く用いられている。
【０００３】
また、例えば、特開昭５８−６９７７５号公報には、この循環流動層ボイラをセメント製造工場に導入し、循環流動層ボイラからの排出灰をセメント原料に利用することが提案されている。
【０００４】
図１は、セメント工場に導入されている従来の循環流動層ボイラシステムの構成例を示すものであって、燃料としての石炭を貯蔵する燃料バンカ１と、循環媒体としての石灰石を貯蔵する循環媒体タンク２と、循環流動層ボイラ３と、循環流動層ボイラ３からの排ガス中の未燃カーボンを含む灰を捕集するサイクロン４と、図示しないエアヒータ及び熱交換器等を含む後部煙道５と、後部煙道５からの排ガス中のフライアッシュを捕集するバッグフィルタ６と、ファン７と、煙突８とで構成される。
【０００５】
そして、燃料バンカ１に貯蔵された石炭Ｃと、循環媒体タンク２に貯蔵された石灰石Ｌが循環流動層ボイラ３に供給され、石炭Ｃの燃焼により発生した蒸気を発電に利用するとともに、循環流動層ボイラ３内で燃焼排ガスの脱硫が行われる。さらに、循環流動層ボイラ３において発生した排ガスがサイクロン４に導かれ、ここで未燃カーボンを含む灰Ａ１が捕集され、この灰Ａ１は循環流動層ボイラ３に戻される。また、後部煙道５を経てバッグフィルタ６によって浄化された排ガスはファン７を経て煙突８から大気中に放出される。
【０００６】
そして、産業廃棄物としての循環流動層ボイラ３からの循環媒体を含む炉底灰（bed ash）Ａ２、及びバッグフィルタ６で捕集されたフライアッシュＦをセメント原料の一部として有効利用することにより、廃棄物処理とセメントの製造原価の低減という一石二鳥の効果を奏していた。
【０００７】
一般に、上記循環流動層ボイラシステムにおいては、循環流動層ボイラ３内で脱硫を行うことができるため、後段の煙道等には特に脱硫設備を設ける必要が無い。また、石炭等の通常用いられている燃料では、硫黄分はそれほど多くはないため、流動層から排出される炉底灰に脱硫反応により硫黄分を含有した循環媒体が混入しても、それをセメント原料として有効活用することに不都合はなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
石油精製工程で発生するオイルコークスは、発熱量が高く、石炭より安価に入手できるため、燃料として積極的に有効活用していくことが望まれている。しかしながら、多くのオイルコークスは、硫黄分含有量が多く、これを上記の循環流動層の燃料として用いた場合には、流動層から排出される循環媒体を含む炉底灰の硫黄分含有量が多くなり、セメント焼成工程の閉塞等を引き起こし、かつ、クリンカ品質に悪影響を及ぼすため、セメント原料として用いる量に制限が生じ、炉底灰の処理が困難であるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記従来の循環流動層ボイラシステムにおける問題点に鑑みてなされたものであって、オイルコークス等の硫黄分含有量の多い燃料を使用しても、流動層から排出される循環媒体を含む炉底灰その他循環流動層ボイラシステムから排出される廃棄物をセメント原料として用いることができ、廃棄物処理及びセメントの製造原価低減の両面にて効果の大きい循環流動層ボイラシステム等を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる循環流動層ボイラシステムは、燃料として硫黄分１％乃至１０％の燃料を、循環媒体として脱硫作用の無い粒子を用いる循環流動層ボイラと、該循環流動層ボイラの排出ガス煙道に設置された湿式脱硫装置とを備え、前記循環流動層ボイラから排出される灰分をセメント原料として活用し、前記湿式脱硫装置で回収した石こうをセメントの凝結調整剤としてセメント粉砕工程で活用することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる循環流動層ボイラの操業方法は、循環流動層ボイラにおいて、燃料として硫黄分１％乃至１０％の燃料を、循環媒体として脱硫作用の無い粒子を用いる工程と、前記循環流動層ボイラの排出ガス煙道に湿式脱硫装置を設置して排ガスの脱硫を行う工程とを有し、前記循環流動層ボイラから排出される灰分をセメント原料として活用し、前記湿式脱硫装置で回収した石こうをセメントの凝結調整剤としてセメント粉砕工程で活用することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明にかかる循環流動層ボイラシステムを備えた発電設備を有するセメント工場は、その循環流動層ボイラシステムとして、燃料として硫黄分１％乃至１０％の燃料を、循環媒体として脱硫作用の無い粒子を用いる循環流動層ボイラと、該循環流動層ボイラの排出ガス煙道に設置された湿式脱硫装置とを備え、前記循環流動層ボイラから排出される灰分をセメント原料として活用し、前記湿式脱硫装置で回収した石こうをセメントの凝結調整剤としてセメント粉砕工程で活用するシステムを具備することを特徴とする。
【００１３】
尚、本発明において「脱硫作用の無い粒子を用い」とは、脱硫反応により炉底灰中に含有される硫黄分が、炉底灰をセメント原料として活用する上で悪影響を及ぼすことを防止するためであるので、炉底灰中に含有される硫黄分がセメント製造上許容される範囲内であれば、石灰石等の「脱硫作用のある粒子」が少量混入されることを妨げない。
【００１４】
上記循環流動層ボイラシステム等において、燃料としてオイルコークスを用いることができ、循環媒体として用いる脱硫作用の無い粒子を、珪砂、川砂、鋳物砂、発電所灰、煉瓦くず等から選択することができ、これらの混合物を循環媒体として用いることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる循環流動層ボイラシステム及びその操業方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
本発明では、燃料として硫黄分１％乃至１０％の燃料を用いることを想定する。このような燃料としては、高硫黄分を有するオイルコークス等がある。表１は、オイルコークスと代表的な石炭の化学分析値等を比較したものであって、各種石炭の硫黄分が１％未満であるのに対し、オイルコークスについては０．５〜１０．０％と高く、このようなオイルコークスを燃料として用いると上述の問題が発生する。尚、硫黄分が１％未満のオイルコークスについては、従来の循環流動層ボイラシステムにおいて燃料として使用できることはもちろんである。
【００１７】
【表１】
0004215921.tif 000002
【００１８】
図２は、本発明にかかる循環流動層ボイラシステムの一実施例を示すものであって、燃料としてのオイルコークスを貯蔵する燃料バンカ１’と、循環媒体としての珪砂を貯蔵する循環媒体タンク２’と、循環流動層ボイラ３と、サイクロン４と、後部煙道と５と、バッグフィルタ６と、ファン７と、煙突８と、脱硫剤としての石灰石を貯蔵する脱硫剤タンク９と、外部脱硫装置１０とで構成される。尚、循環流動層ボイラ３〜煙突８の各設備については従来の循環流動層ボイラシステムと同様の構成であって詳細説明を省略する。
【００１９】
循環流動層の循環媒体として珪砂を使用したのは、本発明では脱硫作用の無い粒子を用いる必要があるからであって、脱硫作用の無い粒子とは、硫黄酸化物（主にＳＯ2）との反応性の低い物質からなる粒子であり、珪砂以外にも、川砂、鋳物砂、発電所灰、煉瓦くず等を使用することができる。従来は、循環流動層での炉内脱硫の脱硫剤も兼ねた循環媒体として、硫黄酸化物との反応性の高い石灰石が用いられていたが、それを珪砂等に代替すれば良い。
【００２０】
さらに、本発明においては、従来の循環流動層ボイラ３内での脱硫に代えて、循環流動層の燃焼排ガス煙道上に外部脱硫装置１０を設置して脱硫を行う。外部脱硫装置１０としては、吸収剤として石灰石を用いた石灰石こう法による湿式脱硫装置が望ましい。この場合、吸収された排ガス中の硫黄酸化物と石灰石とが反応して発生する石こうは、セメントの凝結調整剤としてセメント粉砕工程で添加される石こうとして活用することができる。
【００２１】
図２の循環流動層ボイラシステムの動作について説明すると、燃料バンカ１’に貯蔵されたオイルコークスＯと、循環媒体タンク２に貯蔵された珪砂Ｓが循環流動層ボイラ３に供給され、オイルコークスＯの燃焼により循環流動層ボイラ３において蒸気が発生し、これを発電に用いることができる。さらに、循環流動層ボイラ３において発生した排ガスがサイクロン４に導かれ、サイクロン４において未燃カーボンを含む灰Ａ１’が捕集され、この灰Ａ１’は循環流動層ボイラ３に戻される。また、バッグフィルタ６によって浄化された排ガスはファン７を経て煙突８から大気中に放出される。
【００２２】
そして、循環流動層の炉底から、循環媒体としての珪砂Ｓを含む炉底灰Ａ２’が排出されるが、この炉底灰Ａ２’中には硫黄分が極めて僅かしか含有されていないため、炉底灰Ａ２’をセメント原料の一部として有効活用することができる。セメント原料として活用する方法としては、セメント原料粉砕工程において、一定比率で添加する方法等を採用することができる。また、バッグフィルタ６で捕集されたフライアッシュＦも従来と同様セメント原料の一部として有効利用するとともに、上述のように外部脱硫装置１０で回収された石こうＧをセメント粉砕工程において使用することにより、循環流動層ボイラシステムの廃棄物処理とセメントの製造原価の低減の一挙両得を図ることができる。
【００２３】
尚、石油中に含まれるバナジウムが硫黄分等と反応し、低融点化合物を生成してボイラ伝熱面に深刻な高温腐食を生じさせることが知られているが、循環流動層ボイラ３における硫黄分の脱硫率が１０％程度になるように石灰石を投入することにより、バナジウム化合物による高温腐食を防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、オイルコークス等の硫黄分含有量の多い燃料を循環流動層に用いた場合にも、流動層から排出される循環媒体を含む炉底灰その他循環流動層ボイラシステムから排出される廃棄物をセメント原料として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の循環流動層ボイラシステムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる循環流動層ボイラの一実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１     燃料（石炭）バンカ
１’    燃料（オイルコークス）バンカ
２      循環媒体（石灰石）タンク
２’    循環媒体（珪砂）タンク
３     循環流動層ボイラ
４     サイクロン
５      後部煙道
６      バッグフィルタ
７      ファン
８      煙突
９      脱硫剤（石灰石）タンク
１０    外部脱硫装置
【図１】
0004215921.tif 000003
【図２】
0004215921.tif 000004