(57)【要約】【課題】燃焼炉と流動層炉を有して発電を行うようにしている発電設備において機能性材料を低価格で製造できるようにする。【解決手段】炭素系原料３を燃焼用空気４により流動燃焼させる燃焼炉１と、燃焼炉１の燃焼ガス５を導入して排ガス６と固体粒子７とに分離する分離器８と、分離器８で分離した固体粒子７を導入し流動用空気９により流動層１０を形成しつつ固体粒子７を燃焼炉１に循環させるようにした流動層炉１２と、流動層炉１２に配置した伝熱管１３で加熱した蒸気１５により発電を行う発電装置１８とを有する発電設備における機能性材料の製造方法であって、分離器８からの排ガス６に同伴する排気同伴粒子２２を分離し、続いて分離した排気同伴粒子２２を煤２５と灰分２６とに分離することにより煤２５を取り出し、煤２５を用いて機能性材料３８を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素系原料を燃焼用空気により流動燃焼させる燃焼炉と、燃焼炉の燃焼ガスを導入して排ガスと固体粒子とに分離する分離器と、分離器で分離した固体粒子を導入し流動用空気により流動層を形成しつつ固体粒子を燃焼炉に循環させるようにした流動層炉と、流動層炉に配置した伝熱管で加熱した蒸気により発電を行う発電装置とを有する発電設備における機能性材料の製造方法であって、前記分離器からの排ガスに同伴する排気同伴粒子を分離し、続いて分離した排気同伴粒子を煤と灰分とに分離することにより煤を取り出し、該煤を用いて機能性材料を製造することを特徴とする発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項２】
燃焼炉に供給する燃焼用空気の供給量を制御することにより排ガスから分離して取り出される煤の量を制御する請求項１に記載の発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項３】
排ガスと空気を熱交換して得た高温空気を、前記燃焼炉の燃焼用空気と前記流動層炉の流動用空気の少なくとも一方に用いる請求項１又は２に記載の発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項４】
炭素系原料が廃ゴムである請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項５】
炭素系原料が石炭である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項６】
炭素系原料が石油残渣である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項７】
炭素系原料がペトロコークスである請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項８】
炭素系原料が重質油である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発電設備における機能性材料の製造方法。
【請求項９】
炭素系原料を燃焼用空気により流動燃焼させる燃焼炉と、燃焼炉の燃焼ガスを導入して排ガスと固体粒子とに分離する分離器と、分離器で分離した固体粒子を導入し流動用空気により流動層を形成しつつ固体粒子を燃焼炉に循環させるようにした流動層炉と、流動層炉に配置した伝熱管で加熱した蒸気により発電を行う発電装置とを有する発電設備における機能性材料の製造装置であって、前記分離器からの排ガスに同伴する排気同伴粒子を分離する粒子分離装置と、粒子分離装置で分離した排気同伴粒子を導入して煤と灰分とに分離する煤取出装置と、煤取出装置で分離した煤を導入して機能性材料を製造する材料製造装置と、を有することを特徴とする発電設備における機能性材料の製造装置。
【請求項１０】
粒子分離装置が高温フィルタである請求項９に記載の発電設備における機能性材料の製造装置。
【請求項１１】
煤取出装置が風力選別器である請求項９又は１０に記載の発電設備における機能性材料の製造装置。
【請求項１２】
排ガスと空気とを熱交換して得た高温空気を、前記燃焼炉の燃焼用空気と前記流動層炉の流動用空気の少なくとも一方に供給する空気予熱器を有する請求項９〜１１のいずれか１つに記載の発電設備における機能性材料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼炉と流動層炉を有して発電を行うようにしている発電設備において機能性材料を低価格で製造できるようにした発電設備における機能性材料の製造方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ等の炭素系の機能性材料は、天然ガスを原料として製造する技術が従来から確立されている。
【０００３】
しかし、近年の天然ガス価格の高騰から、上記したような機能性材料を石炭等の安価な原料から製造することが求められるようになってきている。
【０００４】
石炭から炭素系の機能性材料を製造する方法としては特許文献１がある。特許文献１は酸素Ｏ2を用いて石炭をガス化し、ガス化ガスをガスクーラに導き発生した蒸気で蒸気タービンを駆動して発電を行い、更にガス化ガスからグラファイトナノファイバを製造し、ガス化ガスの余剰分でガスタービンを駆動して発電を行うものである。
【特許文献１】特開２００３−１２０３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、酸素Ｏ2を用いて石炭をガス化し、このガス化ガスを原料としてグラファイトナノファイバのような機能性材料を製造するというものであり、ガス化のために酸素Ｏ2を用いているために装置コスト、運転コストが増加する問題があり、そのために安価な石炭を原料として用いているにも拘らず、機能性材料を製造するための原料としてのガス化ガスの価格が増加してしまうという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、燃焼炉と流動層炉を有して発電を行うようにしている発電設備において機能性材料を低価格で製造できるようにした発電設備における機能性材料の製造方法及び装置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】
【０００７】
本発明は、炭素系原料を燃焼用空気により流動燃焼させる燃焼炉と、燃焼炉の燃焼ガスを導入して排ガスと固体粒子とに分離する分離器と、分離器で分離した固体粒子を導入し流動用空気により流動層を形成しつつ固体粒子を燃焼炉に循環させるようにした流動層炉と、流動層炉に配置した伝熱管で加熱した蒸気により発電を行う発電装置とを有する発電設備における機能性材料の製造方法であって、前記分離器からの排ガスに同伴する排気同伴粒子を分離し、続いて分離した排気同伴粒子を煤と灰分とに分離することにより煤を取り出し、該煤を用いて機能性材料を製造することを特徴とする発電設備における機能性材料の製造方法、に係るものである。
【０００８】
上記発電設備における機能性材料の製造方法において、燃焼炉に供給する燃焼用空気の供給量を制御することにより排ガスから分離して取り出される煤の量を制御することは好ましい。
【０００９】
又、上記発電設備における機能性材料の製造方法において、排ガスと空気を熱交換して得た高温空気を、前記燃焼炉の燃焼用空気と前記流動層炉の流動用空気の少なくとも一方に用いることは好ましい。
【００１０】
又、上記発電設備における機能性材料の製造方法において、炭素系原料は廃ゴムであってもよい。
【００１１】
又、上記発電設備における機能性材料の製造方法において、炭素系原料は石炭であってもよい。
【００１２】
又、上記発電設備における機能性材料の製造方法において、炭素系原料は石油残渣であってもよい。
【００１３】
又、上記発電設備における機能性材料の製造方法において、炭素系原料はペトロコークスであってもよい。
【００１４】
又、上記発電設備における機能性材料の製造方法において、炭素系原料は重質油であってもよい。
【００１５】
本発明は、炭素系原料を燃焼用空気により流動燃焼させる燃焼炉と、燃焼炉の燃焼ガスを導入して排ガスと固体粒子とに分離する分離器と、分離器で分離した固体粒子を導入し流動用空気により流動層を形成しつつ固体粒子を燃焼炉に循環させるようにした流動層炉と、流動層炉に配置した伝熱管で加熱した蒸気により発電を行う発電装置とを有する発電設備における機能性材料の製造装置であって、前記分離器からの排ガスに同伴する排気同伴粒子を分離する粒子分離装置と、粒子分離装置で分離した排気同伴粒子を導入して煤と灰分とに分離する煤取出装置と、煤取出装置で分離した煤を導入して機能性材料を製造する材料製造装置と、を有することを特徴とする発電設備における機能性材料の製造装置、に係るものである。
【００１６】
上記発電設備における機能性材料の製造装置において、粒子分離装置が高温フィルタであることは好ましい。
【００１７】
又、上記発電設備における機能性材料の製造装置において、煤取出装置が風力選別器であることは好ましい。
【００１８】
又、上記発電設備における機能性材料の製造装置において、排ガスと空気とを熱交換して得た高温空気を、前記燃焼炉の燃焼用空気と前記流動層炉の流動用空気の少なくとも一方に供給する空気予熱器を有することは好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の発電設備における機能性材料の製造方法及び装置によれば、燃焼炉の燃焼ガスから分離器によって固体粒子が分離された排ガスから、該排ガスに同伴される排気同伴粒子を分離し、続いて分離した排気同伴粒子を煤と灰分とに分離することにより煤を取り出し、該煤を用いて機能性材料を製造するようにしたので、燃焼炉と流動層炉を備えて発電を行う発電設備において排ガスから回収する煤を用いて機能性材料を低価格で製造できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の発電設備における機能性材料の製造装置の一例を示す概略構成図であり、この発電設備は、原料供給装置２により供給する廃棄ゴムタイヤ等の廃ゴム、石炭、石油残渣、ペトロコークス、重質油等の炭素系原料３を、下部から供給される燃焼用空気４により高速流動燃焼させる燃焼炉１と、燃焼炉１から排出される燃焼ガス５を導入して排ガス６と固体粒子７とに分離する分離器８と、分離器８で分離した固体粒子７を導入して下部から供給される流動用空気９により流動層１０を形成すると共に、固体粒子７を供給管１１により燃焼炉１に循環させるようにした流動層炉１２と、流動層炉１２の流動層１０内部に配置した伝熱管１３により流動層１０と水１４を熱交換して生成した蒸気１５を蒸気タービン１６に供給して発電機１７により発電する発電装置１８とを有している。前記流動層炉１２に供給されて流動層１０を形成した流動用空気９は集塵装置１９に導かれて集塵された後、排ガス処理装置２０等を介して排気されるようになっている。
【００２２】
上記した発電設備において、分離器８により固体粒子７が分離された排ガス６は、粒子分離装置２１に導いて排ガス６に同伴される排気同伴粒子２２を分離するようにしている。この粒子分離装置２１としては、高温フィルタ（バグフィルタ）等を用いることができる。又、前記粒子分離装置２１によって排気同伴粒子２２が除去された排ガス６は排ガス処理装置２３等を介して排気されるようになっている。
【００２３】
前記粒子分離装置２１により分離された排気同伴粒子２２は煤取出装置２４に導くようにしており、煤取出装置２４では前記排気同伴粒子２２を煤２５と灰分２６とに分離するようにしている。
【００２４】
図２は前記煤取出装置２４の一例として風力選別器２４ａの場合を示したもので、図２の風力選別器２４ａは、装置本体２７の上部に前記粒子分離装置２１からの排気同伴粒子２２を受け入れる入口２８を有しており、入口２８から導入された排気同伴粒子２２が装置本体２７内を鉛直下方に落下するようになっている。又、装置本体２７の側部には、前記装置本体２７内を落下する前記排気同伴粒子２２に対して横方向から空気などの分級ガス２９を吹き付けるようにしたガス供給装置３０を備えている。このガス供給装置３０は、前記したように装置本体２７内を落下する排気同伴粒子２２に対して横方向から整流された弱い流速の分級ガス２９を供給するようになっている。２９ａは排気出口である。
【００２５】
前記装置本体２７の下部における前記入口２８の略直下位置には排気同伴粒子２２中の比較的重量が重い粒子である煤２５を取り出すようにした煤取出口３２が設けてあり、又、煤取出口３２に対して前記分級ガス２９が移動する方向の下流側（図２では左側）には灰取出口３３，３４が順次設けてある。図２の例では中間的重量を有す煤と灰分の混合物３５を灰取出口３３から取り出して燃焼炉１に供給するようにしており、又、軽量重量を有す灰分３６を灰取出口３４から取り出して廃棄したり或いは原料等の所要の目的に利用するようにしている。尚、図２では２つの灰取出口３３，３４を備えて混合物３５と灰分３６とを別々に取り出すようにした場合について示したが、１つの循環粒子取出口を設けて煤取出口３２に落下したもの以外は燃焼炉１に供給したり或いは廃棄するようにしてもよい。
【００２６】
前記煤取出装置２４の煤取出口３２に落下して取り出した煤２５は、材料製造装置３７に供給し、該材料製造装置３７によって活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ等の機能性材料３８を製造するようにしている。材料製造装置３７には、活性炭等を製造するための造粒装置、化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いた生成炉或いはその他の材料合成反応炉等を用いることができる。
【００２７】
一方、図１に示すように、前記分離器８からの排ガス６と空気３９とを熱交換する空気予熱器４０を設け、該空気予熱器４０によって得た高温空気４１を、前記燃焼炉１の燃焼用空気４と前記流動層炉１２の流動用空気９の少なくとも一方に供給するようにしている。４２は燃焼炉１に供給する燃焼用空気４の供給量を制御する制御器であり、又、４３は流動層炉１２に供給する流動用空気９の供給量を制御する制御器である。
【００２８】
上記形態例の作動を説明する。
【００２９】
図１の発電設備においては、原料供給装置２により廃ゴム、石炭、石油残渣、ペトロコークス、重質油等の炭素系原料３は燃焼炉１に供給され、燃焼炉１の下部から供給される燃焼用空気４によって高速流動燃焼される。燃焼炉１から排出される燃焼ガス５は分離器８に導かれて排ガス６と固体粒子７とに分離され、分離器８で分離した固体粒子７は流動層炉１２に導入されて下部から供給される流動用空気９により流動層１０を形成し、この時、流動層１０内部に配置した伝熱管１３によって生成された蒸気１５が発電装置１８の蒸気タービン１６に供給されて発電機１７による発電が行われる。
【００３０】
前記分離器８にて固体粒子７が分離された排ガス６は、高温フィルタ（バグフィルタ）等の粒子分離装置２１に導かれ、該粒子分離装置２１によって排ガス６に同伴した排気同伴粒子２２が分離される。
【００３１】
前記粒子分離装置２１によって分離された排気同伴粒子２２は煤取出装置２４に導かれて煤２５と灰分２６とに分離される。
【００３２】
図２に示す煤取出装置２４である風力選別器２４ａでは、前記粒子分離装置２１で分離した排気同伴粒子２２が入口２８から装置本体２７内に導入されて装置本体２７内を落下し、この時、装置本体２７の側部に設けられたガス供給装置３０によって横方向から整流された弱い流速の分級ガス２９が供給されることによって、排気同伴粒子２２中の比較的重量が重い重量粒子である煤２５は煤取出口３２に落下し、一方、中間的重量を有する煤と灰分との混合物３５は灰取出口３３に落下し、又、軽量である灰分３６は灰取出口３４に落下する。前記煤取出装置２４としては種々の方式のものを採用することができるが、前記したように風力選別器２４ａを用いると、排ガス６から分離した排気同伴粒子２２を、簡単な構成にて煤２５と灰分２６とに効果的に分離することができ、よって炭素濃度の高い煤２５を容易に取り出せるという効果がある。
【００３３】
前記煤取出装置２４の煤取出口３２に落下して取り出された煤２５は、材料製造装置３７に供給され、該材料製造装置３７によって活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ等の機能性材料３８の製造が行われる。この時、材料製造装置３７には、活性炭等を製造するための造粒装置、化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いた生成炉或いはその他の材料合成反応炉等を用いることができる。
【００３４】
又、中間的重量を有する煤煤と灰分の混合物３５は灰取出口３３から取り出されて燃焼炉１に供給され、又、軽量である灰分３６は灰取出口３４から取り出して廃棄したり或いは原料等の所要の目的に利用される。
【００３５】
一方、前記分離器８からの排ガス６と熱交換する空気予熱器４０により高温空気４１を得ており、この高温空気４１を、前記燃焼炉１の燃焼用空気４と前記流動層炉１２の流動用空気９の少なくとも一方に供給する。これにより、燃焼炉１及び流動層炉１２の温度を高めることができ、よって伝熱管１３によって生成される蒸気１５の温度を高めて発電装置１８による発電量を増加できる。
【００３６】
上記構成において、燃焼炉１に供給する燃焼用空気４の供給量を制御器４２で制御すると、排ガス６から粒子分離装置２１及び煤取出装置２４を介して取り出される煤２５の量を制御することができる。即ち、燃焼用空気４の供給量を減少すると、炭素系原料３の未燃粒子が増加することによって取り出される煤２５の量が増加することになるので、燃焼炉１への燃焼用空気４の供給量を制御することによって、材料製造装置３７で製造する機能性材料３８の目標製造量に対応した煤２５の取出量になるように制御することが可能になる。
【００３７】
又、近年、廃棄ゴムタイヤ等の廃ゴムの処分が問題になっているが、本発明によれば、廃棄ゴムタイヤ等を原料として用いることにより大量の煤２５を取り出すことが可能になり、よって廃棄ゴムタイヤ等の処分と機能性材料を安価な原料によって製造するという課題を同時に解決することができる。
【００３８】
尚、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、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は勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の発電設備における機能性材料の製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】煤取出装置の一例としての風力選別器の概略側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃焼炉
３  炭素系原料
４  燃焼用空気
５  燃焼ガス
６  排ガス
７  固体粒子
８  分離器
９  流動用空気
１０  流動層
１２  流動層炉
１３  伝熱管
１５  蒸気
１８  発電装置
２１  粒子分離装置
２２  排気同伴粒子
２４  煤取出装置
２４ａ        風力選別器
２５  煤
２６  灰分
３７  材料製造装置
３８  機能性材料
４０  空気予熱器
４１  高温空気
【図１】
2009012984.tif 000003
【図２】
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