(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、
前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰のうち粒径が１００μｍ以下のフライアッシュを前記石炭の燃焼によって生成する排ガスから捕集する集塵装置と、
前記フライアッシュを密閉状態に封入することが可能なフライアッシュ封入容器と、
前記フライアッシュを前記フライアッシュ封入容器に供給するフライアッシュ供給手段と、
前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記石炭の燃焼によって生成する排ガスが有する熱と前記燃焼ボイラに給水するためのボイラ給水が有する熱とを交換する熱交換ユニットと、
前記熱交換ユニットから前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記フライアッシュ封入容器に移入する排ガス移入手段とを備える石炭火力発電システム。
【請求項２】
更に、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、
前記排ガス移入手段は、前記熱交換ユニットから前記脱硝装置までの系内を移動する前記排ガスを前記フライアッシュ封入容器に移入する請求項１記載の石炭火力発電システム。
【請求項３】
更に、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、
前記排ガス移入手段は、前記脱硝装置から前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記フライアッシュ封入容器に移入する請求項１記載の石炭火力発電システム。
【請求項４】
更に、前記フライアッシュ封入容器に接続しており、前記フライアッシュ封入容器中の前記排ガスを前記熱交換ユニットから前記集塵装置までの系内に戻す排ガスリターン手段を備える請求項１から３のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【請求項５】
前記フライアッシュ封入容器は、前記排ガス移入手段に接続されており、前記フライアッシュ封入容器内に前記排ガスを噴出させる噴出口が形成された螺旋状の排ガス噴出管を有する請求項１から４のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【請求項６】
前記フライアッシュ封入容器は、前記排ガス移入手段に接続されており、前記フライアッシュ封入容器内に前記排ガスを噴出させる複数の噴出口が形成された排ガス噴出管を有し、
前記排ガス噴出管は前記フライアッシュ封入容器内において複数回屈曲し、
前記排ガス噴出管において隣接する屈曲部に挟まれる部位は、隣接する屈曲部に挟まれる他の部位と垂直又は水平方向に互いに略平行になるように形成されている請求項１から４のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【請求項７】
石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰のうち粒径が１００μｍ以下のフライアッシュを前記石炭の燃焼によって生成する排ガスから捕集する集塵装置と、前記フライアッシュを密閉状態に封入することが可能なフライアッシュ封入容器と、前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記石炭の燃焼によって生成する排ガスが有する熱と前記燃焼ボイラに給水するためのボイラ給水が有する熱とを交換する熱交換ユニットとを備える石炭火力発電システムにおいて、
前記フライアッシュを前記フライアッシュ封入容器に供給するフライアッシュ供給処理と、
前記熱交換ユニットから前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記フライアッシュ封入容器に移入する排ガス移入処理と、
前記フライアッシュ供給処理及び前記排ガス移入処理後に、前記フライアッシュ封入容器を所定時間密閉状態にする密閉処理とを行うことにより、前記石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出抑制方法。
【請求項８】
前記石炭火力発電システムは、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記排ガス移入処理は、前記熱交換ユニットから前記脱硝装置までの系内を移動する前記排ガスを前記フライアッシュ封入容器に移入する処理である請求項７記載の六価クロム溶出抑制方法。
【請求項９】
前記石炭火力発電システムは、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記排ガス移入処理は、前記脱硝装置から前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記フライアッシュ封入容器に移入する処理である請求項７記載の六価クロム溶出抑制方法。
【請求項１０】
前記密閉処理は、前記フライアッシュ供給処理及び前記排ガス移入処理後から、前記フライアッシュ封入容器を５分以上６０分以下の範囲内で密閉状態にする請求項７から９のいずれか記載の六価クロム溶出抑制方法。
【請求項１１】
更に、前記密閉処理の後に、前記フライアッシュ封入容器に還元性ガスを封入して、５分以上６０分以下反応させる、請求項７から１０に記載の六価クロム溶出抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電システム及び六価クロム溶出抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電システムにおいて石炭を燃焼させる方法としては種々の方式があるが、なかでも、石炭を微粉砕した粒子を炉内に吹き込んで燃焼させる、いわゆる微粉炭燃焼が主に採用されている。そして、燃焼後の残渣となる石炭灰、特に煤塵（フライアッシュ）は、資源の有効利用の観点から、コンクリートや土壌改良材等の土木建築材料として一部が使用されているが、余剰分については埋め立て処分されている。
【０００３】
ところで、燃料となる石炭は炭素以外にも、ホウ素、フッ素、セレン、ヒ素、六価クロム等の有害な元素を微量ながら含んでいる（以下、上記有害な元素を「有害微量元素」という。）。このため、環境への配慮から、石炭灰からの有害微量元素の溶出について、その許容濃度が法律で規定されている。
【０００４】
特に、有害微量元素のうち六価クロムは、人体に多大な悪影響を与え、過去においては大規模な土壌汚染の原因物質となっている。このため、石炭灰からの六価クロム（以下、「六価クロム」という場合は、六価クロムの化合物を含む。）の溶出について、その許容濃度は厳しく規制されている。
【０００５】
しかしながら、日本に輸出される石炭種は、年間１００炭種以上あり、それらのすべてが、上記の規制値を満足するわけではない。このため、石炭灰に含まれている六価クロムの溶出濃度を規制値以下に低減するための技術が検討されている。
【０００６】
例えば、亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムのいずれか一つの水溶液を含浸させた人工ゼオライトをセメントに添加して、セメントから六価クロムの溶出を抑制するための溶出抑制剤が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献２には、土壌環境基準を上回る六価クロム溶出量を有するセメント固化した土壌を炭酸ガスに接触させた後、炭化物及び有機物から選ばれる少なくとも一種の成分を添加して、焼成することを特徴とする六価クロム汚染土壌の処理方法が開示されている。
【０００８】
更に、特許文献３には、六価クロムを含有する土壌を、還元雰囲気下において２００℃〜６００℃で加熱処理することを特徴とする六価クロム含有土壌の処理方法が開示されている。
【０００９】
加えて、特許文献４には、六価クロムを含有するセメントクリンカを、還元雰囲気下において６５０℃〜１１００℃で加熱処理することを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減方法が開示されている。
【００１０】
特許文献２から４に記載の発明によれば、簡単な方法によって六価クロムの溶出量を土壌環境基準以下に低下させることができるとされる。
【特許文献１】特開２００５−１１２７０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１９４５１号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５３２号公報
【特許文献４】特開２００４−０１８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術で使用する亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムの薬剤の購入コストは高く、火力発電所において、実際にこれらの薬剤を使用して六価クロムの溶出の抑制を図ることは困難である。また、上記薬剤の製造設備を設け、薬剤の購入コストの低減を図ろうとしても、当然ながら、製造設備の設置のためには多額な設備投資が必要となる。
【００１２】
また、特許文献２及び３に記載の発明は、六価クロム汚染土壌を処理する方法であり、石炭灰の処理方法にそのまま適用できるものではない。更に、特許文献２から４に記載の発明においては、六価クロム汚染土壌やセメントクリンカを加熱処理するものであり、当該処理に大きなコストがかかるものである。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、多額の設備投資が不要で、かつ、薬剤を使用せずに石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制することが可能な石炭火力発電システム、及び、この石炭火力発電システムにおける石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出抑制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】
【００１４】
（１）  石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ前記石炭の燃焼によって生成する排ガス中から前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰を捕集する集塵装置とを備え、前記燃焼ボイラは熱交換ユニットを前記燃焼ボイラの下流に有する石炭火力発電システムであって、前記石炭灰を密閉状態に封入することが可能な石炭灰封入容器と、前記石炭灰を前記石炭灰封入容器に供給する石炭灰供給手段と、前記熱交換ユニットから前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記石炭灰封入容器に移入する排ガス移入手段とを備える石炭火力発電システム。
【００１５】
ここで、「石炭灰供給手段（石炭灰供給装置）」は、石炭灰を「石炭灰封入容器」に供給可能な公知の供給手段であればどのようなものでもよい。具体的には、石炭灰移送手段としては、石炭灰を移送するスクリューコンベアー、石炭灰を水に浮かせて移送する移送手段、及び、石炭灰を移送する管（パイプ）と、石炭灰を移送する動力となる送風機とから構成されている移送手段等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
（１）の発明によれば、集塵装置によって集塵された石炭灰を密閉状態に封入することが可能な石炭灰封入容器に入れ、この石炭灰封入容器に熱交換ユニットから集塵装置までの系内を移動する排ガスを移入させることが可能となっている。熱交換ユニットから集塵装置までの系内は排ガスの酸素濃度が１％〜１０％の還元雰囲気下であり、上記系内の排ガス温度は２００℃〜６００℃であるため、上記系内の排ガス温度は六価クロムを三価クロムに還元させやすい条件を備えている。したがって、石炭灰封入容器に入れられた石炭灰中に六価クロムが存在した場合、六価クロムは容易に三価クロムに還元される。
【００１７】
以上より、本発明によれば、既存の石炭火力発電システムに石炭灰封入容器と、石炭灰供給手段と、排ガス移入手段とを設けるだけで、薬剤を必要とせず、かつ、多額の設備投資を要せずに、石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制することが可能である。
【００１８】
（２）  更に、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記排ガス移入手段は、前記熱交換ユニットから前記脱硝装置までの系内を移動する前記排ガスを前記石炭灰封入容器に移入する（１）記載の石炭火力発電システム。
【００１９】
（３）  更に、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記排ガス移入手段は、前記脱硝装置から前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記石炭灰封入容器に移入する（１）記載の石炭火力発電システム。
【００２０】
（２）及び（３）の発明は、石炭灰移送手段によって石炭灰が移送される場所を具体的に規定したものである。
【００２１】
熱交換ユニットから脱硝装置までの系内の排ガスの温度は３５０℃〜６００℃であり、かつ、上記排ガスの酸素濃度は２％〜３％の還元雰囲気下であるため、（２）の発明では六価クロムを三価クロムに還元させるための好適な条件を備えている。
【００２２】
また、脱硝装置から集塵装置までの系内の排ガスの温度は３５０℃〜２００℃であり、かつ、上記排ガスの酸素濃度は２％〜３％の還元雰囲気下であるため、（３）の発明も六価クロムが三価クロムに還元されやすい条件を備えている。
【００２３】
（４）  更に、前記石炭灰封入容器に接続しており、前記石炭灰封入容器中の前記排ガスを前記熱交換ユニットから前記集塵装置までの系内に戻す排ガスリターン手段を備える（１）から（３）のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【００２４】
（４）の発明によれば、排ガスは系外に放出されずに再度系内に戻されて排ガス処理が行われるため、排ガス中の硫黄酸化物のような有害物質を系外に放出することを防止することができる。
【００２５】
（５）  前記石炭灰封入容器は、前記排ガス移入手段に接続されており、前記石炭灰封入容器内に前記排ガスを噴出する噴出口が形成された螺旋状の排ガス噴出管を有する（１）から（４）のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【００２６】
（６）  前記石炭灰封入容器は、前記排ガス移入手段に接続されており、前記石炭灰封入容器内に前記排ガスを噴出させる複数の噴出口が形成された排ガス噴出管を有し、前記排ガス噴出管は前記石炭灰封入容器内において複数回屈曲し、前記排ガス噴出管において隣接する屈曲部に挟まれる部位は、隣接する屈曲部に挟まれる他の部位と垂直又は水平方向に互いに略平行になるように形成されている（１）から（４）のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【００２７】
（５）及び（６）の発明は、石炭灰封入容器内に排ガスを噴出させる噴出口が形成された排ガス噴出管の形状を規定する。
【００２８】
（５）の発明によれば、石炭灰封入容器は排ガスを噴出させる噴出口が形成された螺旋状の排ガス噴出管を有しており、この螺旋状の排ガス噴出管によって排ガスを効率よく石炭灰に噴出させることができる。
【００２９】
（６）の発明によれば、石炭灰封入容器は排ガスを噴出させる複数の噴出口が形成された排ガス噴出管を有しており、排ガス噴出管は石炭灰封入容器において複数回屈曲し、前記排ガス噴出管において隣接する屈曲部に挟まれる部位が、隣接する屈曲部に挟まれる他の部位と垂直又は水平方向に互いに平行になるように形成されている。したがって、本発明では、排ガスを効率よく石炭灰に噴出させることができる。
【００３０】
（７）  石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ前記石炭の燃焼によって生成する排ガス中から前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰を捕集する集塵装置と、前記石炭灰を密閉状態に封入することが可能な石炭灰封入容器とを備え、前記燃焼ボイラは熱交換ユニットを前記燃焼ボイラの下流に有する石炭火力発電システムにおいて、前記石炭灰を前記石炭灰封入容器に供給する石炭灰供給処理と、前記熱交換ユニットから前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記石炭灰封入容器に移入する排ガス移入処理と、前記石炭灰供給処理及び前記排ガス移入処理後に、前記石炭灰封入容器を所定時間密閉状態にする密閉処理とを行うことにより、前記石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出抑制方法。
【００３１】
（７）の発明は、上記（１）の発明を六価クロム溶出抑制方法として捉えたものであり、上記（１）の発明と同様の効果が得られる。なお、密閉処理の前に行われる石炭灰供給処理及び排ガス移入処理は、同時に行ってもよく、また、どちらかを前処理、残りを後処理として行うようにしてもよい。
【００３２】
（８）  前記石炭火力発電システムは、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記排ガス移入処理は、前記熱交換ユニットから前記脱硝装置までの系内を移動する前記排ガスを前記石炭灰封入容器に移入する処理である（７）記載の六価クロム溶出抑制方法。
【００３３】
（８）の発明は、上記（２）の発明を六価クロム溶出抑制方法として捉えたものであり、上記（２）の発明と同様の効果が得られる。
【００３４】
（９）  前記石炭火力発電システムは、前記排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備え、前記排ガス移入処理は、前記脱硝装置から前記集塵装置までの系内を移動する前記排ガスを前記石炭灰封入容器に移入する処理である（７）記載の六価クロム溶出抑制方法。
【００３５】
（９）の発明は、上記（３）の発明を六価クロム溶出抑制方法として捉えたものであり、上記（３）の発明と同様の効果が得られる。
【００３６】
（１０）  前記石炭灰供給処理によって前記石炭灰封入容器に供給される石炭灰の平均粒径は、１μｍ〜１００μｍである（７）から（９）のいずれか記載の六価クロム溶出抑制方法。
【００３７】
（１０）の発明は、石炭灰からの六価クロムの溶出を効果的に抑制する石炭灰の平均粒径の範囲を規定したものである。
【００３８】
（１１）  前記密閉処理は、石炭灰供給処理及び前記排ガス移入処理後から、前記石炭灰封入容器を５分以上６０分以下の範囲内で密閉状態にする（７）から（１０）のいずれか記載の六価クロム溶出抑制方法。
【００３９】
（１１）の発明は、石炭灰からの六価クロムの溶出を効果的に抑制する密閉処理の時間を規定したものである。
【００４０】
（１２）  更に、前記密閉処理の後に、前記石炭灰封入容器に還元性ガスを封入して、５分以上６０分以下反応させる、（７）から（１１）に記載の六価クロム溶出抑制方法。
【００４１】
（１２）の発明によれば、密閉処理の後に、石炭灰封入容器に還元性ガスを封入して、一定時間以上反応させるので、六価クロムをより効果的に還元することができる。これにより、六価クロムの溶出抑制効果をより高めることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、既存の石炭火力発電システムに石炭灰封入容器と、石炭灰供給手段と、排ガス移入手段とを設けるだけで、薬剤を必要とせず、かつ、多額の設備投資を要せずに、石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の一例を示す実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設１を示すブロック図である。ここで、図１に示すように、微粉炭燃焼施設１は、石炭を供給する石炭供給部１２と、供給された石炭を微粉炭にする微粉炭生成部１４と、微粉炭を燃焼する微粉炭燃焼部１６と、微粉炭の燃焼により生成した石炭灰を処理する石炭灰処理部１８と、石炭灰中の六価クロムを還元する還元処理部２０とを備える。また、図２は、微粉炭燃焼部１６における火炉１６１付近の拡大図である。
【００４４】
＜Ａ−１：石炭供給部＞
石炭供給部１２は、石炭を貯蔵する石炭バンカ１２１と、この石炭バンカ１２１に貯蔵された石炭を供給する給炭機１２２と、を備える。石炭バンカ１２１は、給炭機１２２へ供給する石炭を貯蔵する。給炭機１２２は、石炭バンカ１２１から供給された石炭を連続して石炭微粉炭機１４１へ供給するものである。また、この給炭機１２２は、石炭の供給量を調整する装置を備えており、これにより、石炭微粉炭機１４１に供給される石炭量が調整される。また、これら石炭バンカ１２１と給炭機１２２との境界には石炭ゲートが設けられており、これにより、給炭機からの空気が石炭バンカへ流入するのを防いでいる。
【００４５】
＜Ａ−２：微粉炭生成部＞
微粉炭生成部１４は、石炭を微粉炭燃焼が可能な微粉炭にする石炭微粉炭機１４１（ミル）と、この石炭微粉炭機１４１に空気を供給する空気供給機１４２と、を備える。
【００４６】
石炭微粉炭機１４１は、給炭機１２２から給炭管を介して供給された石炭を、微細な粒度に粉砕して微粉炭を形成するとともに、この微粉炭と、空気供給機１４２から供給された空気とを混合する。このように、微粉炭と空気とを混合することにより、微粉炭を予熱及び乾燥させ、燃焼を容易にする。形成された微粉炭には、エアーが吹きつけられて、これにより、微粉炭燃焼部１６に微粉炭を供給する。
【００４７】
石炭微粉炭機１４１の種類としては、ローラミル、チューブミル、ボールミル、ビータミル、インペラーミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく微粉炭燃焼で用いられるミルであればよい。
【００４８】
火炉（燃焼ボイラ）１６１は、加熱機１６２（熱交換ユニット）により加熱されて、石炭微粉炭機１４１から微粉炭管を介して供給された微粉炭を、空気供給機１６３から供給された空気とともに燃焼する。微粉炭を燃焼することにより石炭灰及び排ガス（燃焼ガス）が生成し、石炭灰及び排ガスは石炭灰処理部１８に排出される。
【００４９】
図２を参照して、火炉１６１について詳しく説明すると、図２において、火炉１６１は全体として略逆Ｕ字状をなしており、図中矢印に沿って燃焼ガスが逆Ｕ字状に移動した後、再度小さくＵ字状に反転し、火炉１６１の出口（図２における矢印の最後）は、図１における脱硝装置１８１に接続されている。本実施形態に係る微粉炭燃焼施設１においては、火炉１６１の高さは３０ｍから７０ｍであり、排ガスの流路の全長は３００ｍから１０００ｍに及ぶ。
【００５０】
火炉１６１の下方には、火炉１６１内のバーナーゾーン１６１ａ’付近で微粉炭を燃焼するためのバーナ１６１ａが配置されている。また、火炉１６１内のＵ字頂部付近には、火炉上部分割壁１６１ｂ、最終過熱器１６１ｂ’、第１の再熱器１６１ｆ（いずれも熱交換ユニット）が配置されており、更にそこから横置き１次過熱器１６１ｃ（熱交換ユニット）が続いて配置されている。更に、横置き１次過熱器１６１ｃと平行して第２の再熱器１６１ｆ’が設けられており、横置き１次過熱器１６１ｃの終端付近からは、１次節炭器１６１ｄ（熱交換ユニット）、２次節炭器１６１ｅ（熱交換ユニット）が２段階に設けられている。ここで、節炭器（ＥＣＯとも呼ばれる）は、燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群である。なお、本実施形態においては、火炉１６１中、１次節炭器１６１ｄと２次節炭器１６１ｅとは、２段階に分離して設置されているが、このような形態に限定されない。即ち、火炉１６１は単一の節炭器のみを有するものであってもよい。
【００５１】
＜Ａ−４：石炭灰処理部＞
石炭灰処理部１８は、微粉炭燃焼部１６から排出された排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置１８１と、排ガス中の石炭灰のうちフライアッシュ（煤塵）を捕集（集塵）する集塵装置１８２と、この集塵装置１８２で収集されたフライアッシュを一次貯蔵する石炭灰回収サイロ１８３と、を備える。
【００５２】
脱硝装置１８１は、排ガス中の窒素酸化物を除去するものである。即ち、比較的高温（３００〜４００℃）の排ガス中に還元剤としてアンモニアガスを注入し、脱硝触媒との作用により排ガス中の窒素酸化物を無害な窒素と水蒸気に分解する、いわゆる乾式アンモニア接触還元法が好適に用いられる。
【００５３】
集塵装置１８２は、排ガス中のフライアッシュを電極で捕集する装置である。フライアッシュは、石炭の燃焼によって生成する石炭灰のうち残りの煤塵である。この集塵装置１８２により捕集されたフライアッシュは、図示しないホッパに堆積されて、石炭灰回収サイロ１８３に搬送される他、後述するように、石炭灰供給手段２０２（図１参照）によって石炭灰封入容器２０１に供給される。また、フライアッシュが除去された排ガスは、図示しない脱硫装置を介した後に煙突から排出される。この集塵装置１８２は複数段設けられていることが好ましい。
【００５４】
石炭灰回収サイロ１８３は、集塵装置１８２によって捕集されたフライアッシュ、及び、後述するように、石炭灰排出手段２０５によって石炭灰封入容器２０１から排出されるフライアッシュを一時貯蔵する設備である。
【００５５】
＜Ａ−５：還元処理部＞
還元処理部２０は、石炭灰処理部１８で集塵装置１８２によって捕集されたフライアッシュを密閉状態に封入することが可能な石炭灰封入容器２０１と、集塵装置１８２によって捕集されたフライアッシュを石炭灰封入容器２０１に供給する石炭灰供給手段２０２と、熱交換ユニットである節炭器付近から脱硝装置１８１までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に移入する排ガス移入手段２０３とを備える。また、還元処理部２０は、石炭灰封入容器２０１中の排ガスを節炭器付近から脱硝装置１８１までの系内に戻す排ガスリターン手段２０４と、石炭灰封入容器２０１から還元処理されたフライアッシュを石炭灰回収サイロ１８３に排出する石炭灰排出手段２０５とを備える。
【００５６】
石炭灰封入容器２０１は、石炭灰処理部１８で集塵装置１８２によって捕集されたフライアッシュを密閉状態に封入することが可能な容器である。具体的には、石炭灰封入容器２０１は、密閉状態と開状態とを切替可能な容器であり、例えば、間欠的に開閉することが可能な蓋を有するようにしてもよい。即ち、石炭灰封入容器２０１は、移入（供給）された排ガスが一定期間容器外に流出しないようにすることが可能な構造を有している。しかし、石炭灰封入容器２０１はこれらに限定されるものではなく、移入された排ガス、及び、捕集されたフライアッシュ等の内容物に対して耐食性があり、上記内容物を密閉状態に封入することが可能であればどのような容器でもよい。
【００５７】
また、石炭灰封入容器２０１は、排ガス移入手段２０３に接続されており、石炭灰封入容器２０１内に排ガスを噴出させる噴出口が形成された螺旋状の排ガス噴出管を有するようにしてもよい。更には、石炭灰封入容器２０１は、図３に示すように、排ガス移入手段２０３に接続されており、石炭灰封入容器２０１内に排ガスを噴出させる複数の噴出口２０１ａが形成された排ガス噴出管２０１ｂを有し、排ガス噴出管２０１ｂは石炭封入容器内において複数回屈曲しており、排ガス噴出管２０１ｂの隣接する屈曲部に挟まれる部位が、排ガス噴出管２０１ｂの隣接する屈曲部に挟まれる他の部位と垂直又は水平方向に互いに略平行になるように形成されているものであってもよい。
【００５８】
石炭灰供給手段２０２は、集塵装置１８２によって捕集されたフライアッシュを石炭灰封入容器２０１に供給する手段（装置）である。
【００５９】
石炭灰供給手段２０２としては、石炭灰封入容器２０１に接続され、フライアッシュを上記容器に移送することが可能な管（パイプ）と、フライアッシュを上記容器に移送する動力となる送風機とから構成されている手段が挙げられる。即ち、フライアッシュを上記容器に移送する管に、フライアッシュを上記容器に移送する送風機を設けた手段である。その他の石炭灰供給手段２０２としては、フライアッシュを上記容器に供給するスクリューコンベアー、又は、フライアッシュを水に浮かせて上記容器に供給する手段等が挙げられる。また、石炭灰供給手段は、前もって搬送しておいたフライアッシュを、石炭灰封入容器２０１に供給する手段であってもよい。しかし、石炭灰供給手段はこれらに限定されるものではなく、集塵装置１８２によって捕集されたフライアッシュを石炭灰封入容器２０１に供給することが可能であればどのような供給手段（供給装置）でもよい。
【００６０】
排ガス移入手段２０３は、熱交換ユニットである１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から集塵装置１８２までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に移入する手段（装置）である。具体的には、排ガス移入手段２０３は、熱交換ユニットである１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から集塵装置１８２までの系内と石炭灰封入容器２０１とを接続している管（パイプ）が挙げられる。この排ガス移入手段２０３は、排ガスを移送する送風機を有していることが好ましく、更には、間欠的に排ガスを移送することが可能な構造を有していることが好ましい。
【００６１】
なお、本実施形態では、排ガス移入手段２０３は、１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から脱硝装置１８１までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に供給する手段であるが、脱硝装置１８１から集塵装置１８２までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に供給する手段であってもよい。
【００６２】
排ガスリターン手段２０４は、石炭灰封入容器２０１に接続しており、石炭灰封入容器２０１中の排ガスを１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から集塵装置１８２までの系内に戻す手段である。具体的には、排ガスリターン手段２０４は、排ガス移入手段２０３と同様に、１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から集塵装置１８２までの系内と石炭灰封入容器２０１とを接続している管（パイプ）が挙げられる。この排ガス移入手段２０３は、排ガスを排出する送風機を有していることが好ましく、更には、間欠的に排ガスを排出することが可能な構造を有していることが好ましい。
【００６３】
石炭灰排出手段２０５は、石炭灰封入容器２０１から還元処理されたフライアッシュを石炭灰回収サイロ１８３に排出する手段である。具体的には、石炭灰排出手段２０５は、石炭灰供給手段２０２と同様に、スクリューコンベアー等で構成されている。
【００６４】
＜Ｂ：本発明の六価クロム溶出抑制方法＞
本発明の六価クロム溶出抑制方法は、石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ前記石炭の燃焼によって生成する排ガス中から前記石炭の燃焼によって生成する石炭灰を捕集する集塵装置１８２と、前記石炭灰を密閉状態に封入することが可能な石炭灰封入容器２０１とを備え、前記燃焼ボイラは熱交換ユニットを前記燃焼ボイラの下流に有する石炭火力発電システムにおいて、前記石炭灰を前記石炭灰封入容器２０１に供給する石炭灰供給処理と、前記熱交換ユニットから前記集塵装置１８２までの系内を移動する前記排ガスを前記石炭灰封入容器２０１に移入する排ガス移入処理と、前記石炭灰供給処理及び前記排ガス移入処理後に、前記石炭灰封入容器２０１を所定時間密閉状態にする密閉処理とを行うことにより、前記石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する方法であるが、この方法を上記の微粉炭燃焼施設１を用いて説明する。
【００６５】
石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する方法は、石炭を供給する石炭供給工程Ｓ１０と、供給された石炭を粉砕して微粉炭を生成する微粉炭生成工程Ｓ２０と、この微粉炭を燃焼して石炭灰を生成する微粉炭燃焼工程Ｓ３０と、この石炭灰を収容する石炭灰処理工程Ｓ４０と、石炭灰を石炭灰封入容器２０１に供給する石炭灰供給処理を行う石炭灰供給処理工程Ｓ５０と、熱交換ユニットから集塵装置１８２までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に移入する排ガス移入処理を行う排ガス移入処理工程Ｓ６０と、前記石炭灰供給処理及び前記排ガス移入処理後に、前記石炭灰封入容器２０１を、所定時間、密閉状態にする密閉処理を行う密閉処理工程Ｓ７０と、石炭灰封入容器２０１内の排ガスを系内に戻す排ガスリターン処理を行う排ガスリターン処理工程Ｓ８０と、石炭灰封入容器２０１内の石炭灰を石炭灰回収サイロ１８３に排出する石炭灰排出処理を行う石炭灰排出処理工程Ｓ９０とを含む。
【００６６】
ここで、石炭供給工程Ｓ１０は微粉炭燃焼施設１の石炭供給部１２において行われる。微粉炭生成工程Ｓ２０は微粉炭生成部１４において行われる。微粉炭燃焼工程Ｓ３０は微粉炭燃焼部１６において行われる。石炭灰処理工程Ｓ４０は石炭灰処理部１８において行われる。石炭灰供給処理工程Ｓ５０、排ガス移入処理工程Ｓ６０、密閉処理工程Ｓ７０、排ガスリターン処理工程Ｓ８０、及び、石炭灰排出処理工程Ｓ９０は還元処理部２０において行われる。以下、各工程について説明する。
【００６７】
＜石炭供給工程Ｓ１０＞
まず、石炭供給工程Ｓ１０では、石炭バンカ１２１に貯蔵された石炭が、給炭機１２２により、石炭微粉炭機１４１に供給される。なお、この石炭微粉炭機１４１に供給される石炭は、具体的には瀝青炭、亜瀝青炭、又は褐炭等であるが、これらの石炭に限定されるものではなく微粉炭燃焼が行える石炭であればよい。
【００６８】
＜微粉炭生成工程Ｓ２０＞
次に、微粉炭生成工程Ｓ２０では、給炭機１２２から供給された石炭が石炭微粉炭機１４１により粉砕されて、これにより、微粉炭が生成される。生成された微粉炭は、火炉１６１に供給される。このとき、この微粉炭生成工程で粉状に形成された微粉炭の平均の粒度は、微粉炭燃焼で一般的に用いられる粒径範囲であればよく、一般的には、７４μｍアンダー８０ｗｔ％以上の粉砕度である。なお、この範囲は石炭添加用溶出防止剤が添加された場合にも適用できる。
【００６９】
＜微粉炭燃焼工程Ｓ３０＞
次に、微粉炭燃焼工程Ｓ３０では、石炭微粉炭機１４１で生成された微粉炭が、火炉１６１により燃焼される。図２に示すように、バーナーゾーン１６１ａ’においては微粉炭が燃焼されるが、このときの温度は１３００℃から１５００℃に及び、燃焼によって生成される石炭灰は、矢印の方向に沿って上昇して排ガスとともに火炉上部分割壁１６１ｂ、最終過熱器１６１ｂ’、第１の再熱器１６１ｆ、第２の再熱器１６１ｆ’、横置き１次過熱器１６１ｃ（いずれも熱交換ユニット）を通過し、１次節炭器１６１ｄ（熱交換ユニット）、２次節炭器１６１ｅ（熱交換ユニット）を順次通過する。上記のように、この熱交換ユニット付近は、４５０℃から９００℃前後が維持されている領域であり、この燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群を通過することによって熱交換され、温度が低下する。排ガスがバーナーゾーン１６１ａ’から節炭器付近まで到達するまでに要する時間は、おおむね５秒から１０秒である。そして、その後、後段の脱硝装置１８１、集塵装置１８２に送られる。この微粉炭燃焼工程で生成される石炭灰は、通常、その平均の粒度が１μｍから１００μｍの範囲内の粉末状である。
【００７０】
＜石炭灰処理工程Ｓ４０＞
その後、微粉炭を燃焼することにより生成された石炭灰は、排ガスとともに脱硝装置１８１に排出され、集塵装置１８２に送られる。集塵装置１８２で排ガス中から捕集されたフライアッシュは、図示しないホッパに堆積された後、石炭灰回収サイロ１８３に搬送される他、石炭灰供給手段２０２によって石炭灰封入容器２０１に供給される。また、フライアッシュが除去された排ガスは、図示しない脱硫装置を介した後に煙突から排出される。
【００７１】
＜石炭灰供給処理工程Ｓ５０＞
本発明の特徴の一つである石炭灰供給処理工程Ｓ５０は、集塵装置１８２によって集塵されたフライアッシュを、石炭灰供給手段２０２によって石炭灰封入容器２０１に供給する石炭灰供給処理を行う工程である。石炭灰供給処理工程Ｓ５０は、図１に示すように、石炭灰処理部１８の一部と重複する還元処理部２０で行われる。
【００７２】
石炭灰供給手段２０２によって供給されるフライアッシュの平均粒径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。平均粒径が１μｍ未満である場合には、平均粒径を調整することによる効果を殆ど得ることができない。平均粒径が１００μｍを超える場合は、フライアッシュの内部まで排ガスが侵入しないため、六価クロムから三価クロムへの還元反応が進行しない。
【００７３】
＜排ガス移入処理工程Ｓ６０＞
本発明の特徴の一つである排ガス移入処理工程Ｓ６０は、石炭灰供給処理工程Ｓ５０の後、排ガス移入手段２０３が熱交換ユニットである１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から脱硝装置１８１までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に移入する排ガス移入処理を行う工程である。
【００７４】
なお、本実施形態においては、排ガス移入処理工程Ｓ６０は、１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から脱硝装置１８１までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に移入するが、脱硝装置１８１から集塵装置１８２までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に移入するようにしてもよい。
【００７５】
また、本実施形態において、排ガス移入処理工程Ｓ６０では、１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から脱硝装置１８１までの系内を移動する排ガスを石炭灰封入容器２０１に移入する処理を行っているが、排ガスの他にも有害微量元素の溶出防止を可能とする燃料添加剤を石炭灰封入容器２０１に添加する溶出抑制添加剤処理（工程）を行うようにしてもよい。この処理によって、フライアッシュからの六価クロムの溶出を抑制するばかりでなく、例えば、フライアッシュからのフッ素、ホウ素等の有害微量元素の溶出を防止することができる。
【００７６】
更に、本実施形態において、石炭灰供給処理工程Ｓ５０の後に排ガス移入処理工程Ｓ６０を行っているが、石炭灰供給処理工程Ｓ５０と排ガス移入処理工程Ｓ６０とは同時に行われてもよく、また、排ガス移入処理工程Ｓ６０を行ってから石炭灰供給処理工程Ｓ５０を行うようにしてもよい。
【００７７】
＜密閉処理工程Ｓ７０＞
密閉処理工程Ｓ７０は、石炭灰供給処理工程Ｓ５０及び排ガス移入処理工程Ｓ６０の後に、石炭灰封入容器２０１を所定時間、密閉状態に封入する処理を行う工程である。即ち、密閉処理工程Ｓ７０は、石炭灰供給手段２０２によって供給されたフライアッシュ、及び、排ガス移入手段２０３によって移入された排ガスを石炭灰封入容器２０１に封入した後、所定時間、石炭灰封入容器２０１を密閉状態に封入する処理を行う工程である。
【００７８】
なお、本実施形態において、密閉処理工程Ｓ７０は、石炭灰供給処理工程Ｓ５０及び排ガス移入処理工程Ｓ６０の後に行われるが、密閉処理工程Ｓ７０は、石炭灰供給処理工程Ｓ５０及び排ガス移入処理工程Ｓ６０と同時に行うようにしてもよい。
【００７９】
熱交換ユニットである１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から集塵装置１８２までの系内の排ガスの酸素濃度は２％〜３％の還元雰囲気下であり、系内の排ガスの温度は２００℃〜６００℃である。したがって、上記系内の排ガスは六価クロムを三価クロムに還元させやすい条件を備えている。したがって、密閉処理工程Ｓ７０によって、フライアッシュ中に六価クロムが存在する場合、六価クロムは容易に三価クロムに還元される。
【００８０】
このように、本発明は、石炭火力発電システムで排出されるフライアッシュを、石炭火力発電システムに設けられている既存の設備の軽微な改良で処理することにより、フライアッシュからの六価クロムの溶出を容易に防止することができるので、既存設備を有効利用することができ、コスト的にも有利である。
【００８１】
石炭灰封入容器２０１を密閉状態に封入する時間は、５分以上６０分以下の範囲内であることが好ましい。５分未満では、フライアッシュ中の六価クロムが三価クロムに十分に還元されない。６０分以上では、六価クロムから三価クロムの還元反応が完全に進行して、それ以上還元処理が行われないため、それ以上の効果を得ることができず、経済的に不利となる。
【００８２】
＜排ガスリターン処理工程Ｓ８０＞
排ガスリターン処理工程Ｓ８０は、密閉処理工程Ｓ７０の後に、石炭灰封入容器２０１内の排ガスを１次節炭器１６１ｄ又は２次節炭器１６１ｅ付近から脱硝装置１８１までの系内に戻す処理を行う工程である。
【００８３】
なお、排ガス移入処理工程Ｓ６０において、脱硝装置１８１から集塵装置１８２までの系内を移動する排ガスが石炭灰封入容器２０１に移入された場合、排ガスリターン処理工程Ｓ８０は、石炭灰封入容器２０１内の排ガスを、脱硝装置１８１から集塵装置１８２までの系内に戻す処理を行うようにしてもよい。
【００８４】
＜石炭灰排出処理工程Ｓ９０＞
石炭灰排出処理工程Ｓ９０は、密閉処理工程Ｓ７０の後に、石炭灰封入容器２０１内のフライアッシュを石炭灰回収サイロ１８３に排出する処理を行う工程である。
【００８５】
なお、本実施形態においては、排ガスのみを用いて石炭灰中の六価クロムを還元する方法を示したが、これに限定されない。即ち、例えば、密閉処理工程Ｓ７０の後に、石炭灰封入容器２０１に還元性ガスを封入し、５分以上６０分以下の範囲内で反応させ、六価クロムを還元してもよい。
【００８６】
また、石炭灰が酸化カルシウム等を含有し、アルカリ性を示す場合には排ガスにより石炭灰中の六価クロムが十分に還元されない場合もある。このような場合には、石炭灰を予め、炭酸ガス等で中和した後、石炭灰と排ガスとを反応させるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態を示す石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施態様を示す石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設の一部を示す概略構成図である。
【図３】石炭灰封入容器の一例を示す図面である。
【符号の説明】
【００８８】
１        微粉炭燃焼施設
１２      石炭供給部
１２１    石炭バンカ
１２２    給炭機
１４      微粉炭生成部
１４１    石炭微粉炭機
１４２    空気供給機
１６      微粉炭燃焼部
１６１    火炉
１６２    加熱器
１６３    空気供給機
１８      石炭灰処理部
１８１    脱硝装置
１８２    集塵装置
１８３    石炭灰回収サイロ
２０      還元処理部
２０１    石炭灰封入容器
２０２    石炭灰供給手段
２０３    排ガス移入手段
２０４    排ガスリターン手段
２０５    石炭灰排出手段
Ｓ１０    石炭供給工程
Ｓ２０    微粉炭生成工程
Ｓ３０    微粉炭燃焼工程
Ｓ４０    石炭灰処理工程
Ｓ５０    石炭灰供給処理工程
Ｓ６０    排ガス移入処理工程
Ｓ７０    密閉処理工程
Ｓ８０    排ガスリターン処理工程
Ｓ９０    石炭灰排出工程
【図１】
0004901668.tif 000002
【図２】
0004901668.tif 000003
【図３】
0004901668.tif 000004