JP2008169338A - 石炭未燃分低減方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】新たな設備投資を必要としない方法であって、低コストで石炭灰中の未燃分を低減することができ、更に発電効率を高めることができる石炭未燃分低減方法を提供すること。
【解決手段】石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、石炭添加用未燃分低減剤を添加することにより、前記石炭の燃焼後における石炭未燃分を低減する石炭未燃分低減方法であって、前記石炭添加用未燃分低減剤として、金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物を用いることを特徴とする石炭未燃分低減方法。
【選択図】図1
【解決手段】石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、石炭添加用未燃分低減剤を添加することにより、前記石炭の燃焼後における石炭未燃分を低減する石炭未燃分低減方法であって、前記石炭添加用未燃分低減剤として、金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物を用いることを特徴とする石炭未燃分低減方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、石炭灰中の未燃分を低減させるための、石炭未燃分低減方法に関する。
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。
石炭灰には、石炭の燃焼条件によっては未燃焼の炭素分が残留することがあり、これが石炭未燃分として、石炭灰の有効利用の際に弊害をもたらすことがあった。例えば、石炭灰をセメント混和剤として用いる場合には、セメント中に添加された空気連行剤が石炭未燃分に吸収され、コンクリートの施工軟度が低下したり、凍結融解に対する抵抗性が低下したりすることが知られていた。このような場合、セメント中に添加する空気連行剤の添加量を増加させる方法や、石炭灰から未燃分の多い画分を除去してからセメントに添加する方法等が行われていたが、いずれの方法も費用がかかるものであり、好適に実施しうるものではなかった。
このような問題を解決するため、特許文献1には石炭灰の水スラリに捕集剤を添加して未燃炭分を疎水化させる疎水化工程と、該水スラリに起泡剤を添加して気泡を発生させ、その気泡に前記未燃炭分を付着させて浮上させる浮選工程とを備えた石炭灰の処理方法において、捕集剤として陽イオン捕集剤と無極性試薬を併用して処理することを特徴とする石炭灰の処理方法が開示されている。この石炭灰の処理方法によれば、陽イオン捕集剤を無極性試薬と併用し捕集剤として使用しているために、従来例と比較して多くの未燃炭分が気泡に付着するとされる。このため、石炭灰中の未燃炭分をきわめて効率よく分離することができるとされる。
特開平5−339094号公報
しかしながら、特許文献1に記載の発明においては、燃焼炉で発生した石炭灰を捕集した後、石炭灰を処理する工程を別途要するものであり、このような処理工程を設けることにより石炭灰の処理コストがかさむといった問題があった。また、特許文献1に記載の発明においては、石炭灰を処理するための設備も必要であり、当該方法を実施するために新たな設備投資を要するものであった。
加えて、石炭灰中への未燃分の残留は、石炭火力発電システムの発電効率にも関わる問題であり、燃焼炉内で石炭が完全に燃焼しないことにより、発電コストがかさむといった問題もあった。ここで、上記特許文献1に記載の発明は、そのような問題になんらの解決策をも示すものではなかった。
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、新たな設備投資を必要としない方法であって、低コストで石炭灰中の未燃分を低減することができ、更に発電効率を高めることができる石炭未燃分低減方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物からなる石炭添加用未燃分低減剤を石炭に添加したときに、石炭灰中の未燃分を低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明は以下のものを提供する。
(1) 石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、石炭添加用未燃分低減剤を添加することにより、前記石炭の燃焼後における石炭未燃分を低減する石炭未燃分低減方法であって、前記石炭添加用未燃分低減剤として、金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物を用いることを特徴とする石炭未燃分低減方法。
(1)に記載の発明によれば、石炭に金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物を添加するので、高温の燃焼炉内部において、金属酸化物が石炭未燃分を酸化し、石炭灰中の未燃分を低減させることができる。これにより、燃焼炉内で石炭が十分に燃焼されるので、発電効率をも高めることができる。
ここで、「金属酸化物」とは、燃焼炉内の1300℃から1500℃に及ぶ環境下において、石炭中の炭素を酸化する酸化力を有する金属酸化物を指し、「当該金属酸化物の原料となる化合物」とは、当該環境下において、そのような金属酸化物を生成する化合物を指す。すなわち、「当該金属酸化物の原料となる化合物」とは、熱分解により上記金属酸化物を生成する化合物である。
(2) 前記金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物が、カルシウム、マグネシウム、鉄、及び銅からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物又は当該酸化物の原料となる化合物である、(1)に記載の石炭未燃分低減方法。
カルシウム、マグネシウム、鉄、及び銅の酸化物は、酸化力があり、1300℃から1500℃に及ぶ燃焼炉内において、石炭灰中の未燃分を十分に酸化することができる。したがって、(2)に記載の発明によれば、石炭灰中の未燃分を有効に低減させることが可能である。また、カルシウム、マグネシウム、鉄、及び銅は、添加量を抑えて添加すれば、燃焼炉内に添加しても燃焼炉に悪影響を及ぼすことがない。しかも、そのような条件においても、石炭灰中の未燃分を有効に低減することができる。したがって、(2)に記載の発明によれば、石炭未燃分低減方法を安全に実施することができる。
(3) 前記金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物が、生石灰、消石灰、及び石灰石からなる群より選ばれる少なくとも一種である、(1)又は(2)に記載の石炭未燃分低減方法。
(3)に記載の発明によれば、(2)に記載の効果に加え、石炭未燃分低減方法を低コストで実施することができるという効果がある。すなわち、生石灰、消石灰、及び石灰石は、安価であり、容易に入手することが可能であるため、石炭未燃分低減方法に要するコストを低く抑えることができる。
(4) 前記石炭100質量部に対して、前記石炭添加用未燃分低減剤を0.1質量部以上10質量部以下の範囲で添加する(1)から(3)のいずれかに記載の石炭未燃分低減方法。
(4)に記載の発明によれば、石炭100質量部に対して石炭添加用未燃分低減剤を0.1質量部以上添加するので、石炭灰中の未燃分を有効に低減させることができる。また、石炭100質量部に対して石炭添加用未燃分低減剤を10質量部以下添加するので、燃焼炉に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。
(5) 前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式の発電システムであり、前記石炭添加用未燃分低減剤を、燃焼ボイラ内に添加する(1)から(4)のいずれかに記載の石炭未燃分低減方法。
(5)に記載の発明によれば、石炭添加用未燃分低減剤を燃焼ボイラ内に添加することができる。このような添加を行う場合には、新たな設備の追加を最小限に抑えることができるので、既存の設備を有効に利用しながら、石炭灰中の未燃分を低く抑えることができる。
(6) 前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式の発電システムであり、前記石炭添加用未燃分低減剤を、燃焼ボイラより上流で添加する(1)から(4)のいずれかに記載の石炭未燃分低減方法。
(6)に記載の発明によれば、石炭添加用未燃分低減剤を燃焼ボイラより上流に添加することができる。このような添加を行う場合には、新たな設備の追加を最小限に抑えることができるので、既存の設備を有効に利用しながら、石炭灰中の未燃分を低く抑えることができる。
本発明によれば、石炭に石炭添加用未燃分低減剤を添加するので、石炭灰の未燃分を低減させるための新たな設備投資が必要ではなく、低コストで石炭灰中の未燃分を低減させることができる。更に、本発明の石炭未燃分低減方法は、燃焼炉内での石炭の燃焼の段階で石炭の燃焼の効率を高めるものであるため、発電効率の向上にも寄与することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態においては、石炭火力発電システムの一例である微粉炭燃焼施設を例にとって説明する。
<A:石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設の構成>
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された石炭灰を処理する石炭灰処理部18と、を備える。また、図2は、微粉炭燃焼部16における燃焼炉161付近の拡大図である。
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された石炭灰を処理する石炭灰処理部18と、を備える。また、図2は、微粉炭燃焼部16における燃焼炉161付近の拡大図である。
<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。
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。
<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。
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。
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。
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。
<A−3:微粉炭燃焼部>
微粉炭燃焼部16は、微粉炭生成部14で生成された微粉炭を燃焼する燃焼炉161と、この燃焼炉161を加熱する加熱機162(熱交換ユニット)と、燃焼炉161に空気を供給する空気供給機163と、を備える。
微粉炭燃焼部16は、微粉炭生成部14で生成された微粉炭を燃焼する燃焼炉161と、この燃焼炉161を加熱する加熱機162(熱交換ユニット)と、燃焼炉161に空気を供給する空気供給機163と、を備える。
燃焼炉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が生成され、排ガスとともに石炭灰処理部18に排出される。
図2を参照して、燃焼炉161について詳しく説明すると、図2において、燃焼炉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、燃焼炉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、集塵機182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、燃焼炉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。
燃焼炉161の下方には、燃焼炉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、燃焼炉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、燃焼炉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。すなわち、燃焼炉161は単一の節炭器のみを有するものであってもよい。
<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、排ガス中の煤塵を除去する集塵機182と、この集塵機182で収集された石炭灰を一次貯蔵する石炭灰回収サイロ183と、を備える。
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、排ガス中の煤塵を除去する集塵機182と、この集塵機182で収集された石炭灰を一次貯蔵する石炭灰回収サイロ183と、を備える。
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。すなわち、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。
集塵機182は、排ガス中の石炭灰を電極で収集する装置である。この集塵機182により収集された石炭灰は、石炭灰回収サイロ183に搬送される。また、石炭灰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。
石炭灰回収サイロ183は、集塵機182により収集された石炭灰を一次貯蔵する設備である。
<B:本発明の石炭未燃分低減方法>
本発明の石炭未燃分低減方法は、石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、石炭添加用未燃分低減剤を添加することにより、石炭の燃焼後における石炭未燃分を低減する石炭未燃分低減方法であって、石炭添加用未燃分低減剤として、金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物を用いることを特徴とする石炭未燃分低減方法であるが、これを、上記の微粉炭燃焼施設1を用いて説明する。
本発明の石炭未燃分低減方法は、石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、石炭添加用未燃分低減剤を添加することにより、石炭の燃焼後における石炭未燃分を低減する石炭未燃分低減方法であって、石炭添加用未燃分低減剤として、金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物を用いることを特徴とする石炭未燃分低減方法であるが、これを、上記の微粉炭燃焼施設1を用いて説明する。
本発明の石炭未燃分低減方法は、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、この石炭灰を集塵しこれを収容する石炭灰処理工程S40とを含み、これら各工程は、それぞれ、上述の微粉炭燃焼施設1の石炭供給部12、微粉炭生成部14、微粉炭燃焼部16、及び石炭灰処理部18、において行われる。そして、本発明の特徴である石炭未燃分低減工程S50は、好ましくは上記の石炭供給部12、微粉炭生成部14、微粉炭燃焼部16のいずれかで行われる。
<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。
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。
<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、燃焼炉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未燃分低減剤が添加された場合にも適用できる。
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、燃焼炉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未燃分低減剤が添加された場合にも適用できる。
<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、燃焼炉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。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、集塵機182に送られる。この微粉炭燃焼工程S30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。
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、燃焼炉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。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、集塵機182に送られる。この微粉炭燃焼工程S30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。
<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、集塵機182を経て石炭灰回収サイロ183に送られる。この集塵機182は複数段設けられていることが好ましい。
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、集塵機182を経て石炭灰回収サイロ183に送られる。この集塵機182は複数段設けられていることが好ましい。
<石炭未燃分低減工程S50>
本発明の特徴である石炭添加用未燃分低減剤を添加する工程である石炭未燃分低減工程S50は、図1に示すように、好ましくは上記の石炭供給部12、微粉炭生成部14、微粉炭燃焼部16のいずれかに対して行われる(それぞれ、図1におけるS51、S52、S53)。
本発明の特徴である石炭添加用未燃分低減剤を添加する工程である石炭未燃分低減工程S50は、図1に示すように、好ましくは上記の石炭供給部12、微粉炭生成部14、微粉炭燃焼部16のいずれかに対して行われる(それぞれ、図1におけるS51、S52、S53)。
なお、石炭添加用未燃分低減剤の添加場所は、石炭の状態であれば特に限定されず、例えば、石炭供給部12と微粉炭生成部14との間の移送路や、微粉炭生成部14と微粉炭燃焼部16との間の移送路等で行われてもよい。
具体的には、例えば、給炭機122から石炭微粉炭機141に輸送する際の移送中のベルトコンベア上に石炭添加用未燃分低減剤を供給して混合する方法、石炭添加用未燃分低減剤を石炭微粉炭機141の石炭ホッパー(図示せず)に直接投入する方法、石炭微粉炭機141と燃焼炉161の間の配管に剤投入口を設けて供給する方法、燃焼炉161へ燃焼用空気とともに直接投入する方法、等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。このように、本発明の方法は新たな設備を必要とせず、既存の設備の軽微な改良で適用可能であるため、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。
本発明の石炭添加用未燃分低減剤に用いられる金属酸化物及び当該金属酸化物の原料となる化合物を構成する金属としては、カルシウム、マグネシウム、鉄、及び銅を挙げることができる。この中でも、カルシウムを好ましく用いることができる。
上記金属として、カルシウムを用いる場合、カルシウムの酸化物、及び当該酸化物の原料となる化合物としては、石灰石(CaCO3)、消灰石(Ca(OH)2)、生石灰(CaO)を挙げることができる。石灰石、消石灰については、いずれも燃焼炉161内の1300℃から1500℃に及ぶ環境下においては、熱分解により酸化カルシウムを生じるため、本発明の金属酸化物の原料となる化合物として用いることができるものである。
石炭添加用未燃分低減剤は粒状又は粉末状であることが好ましく、具体的には、平均粒径が10μmから100μmであることが好ましく、10μmから80μmであることがより好ましく、10μmから60μmであることが更に好ましい。平均粒径が10μm未満である場合には、平均粒径が細かすぎ、石炭添加用未燃分低減剤として実用的ではない。平均粒径が100μmを超える場合には、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。また、平均粒径を80μm以下とする場合には、石炭微粉炭機141を用いて石炭添加用未燃分低減剤の粒径を調整することができ、効率的である。
石炭添加用未燃分低減剤の石炭への添加量は、石炭100質量部に対して、石炭添加用未燃分低減剤を0.1質量部以上添加することが好ましい。0.1質量部未満である場合には、石炭添加用未燃分低減剤を添加することによる効果を実質的に得ることができない。一方、石炭添加用未燃分低減剤は、用いる金属酸化物の種類によっては、石炭灰の融点を低下させるため、スラッギングやファウリングを防止するという観点から、10質量部未満で添加することが好ましく、6.0質量部以下で添加することが更に好ましく、1.0質量部以下で添加することが更に好ましい。
<実施例1>
微粉炭燃焼方式の石炭火力発電設備において、石炭100質量部に対し、石灰石1質量部を添加し、石炭微粉炭機で粉砕・混合した。これを空気とともに燃焼炉に送り込み、石炭を燃焼させた。燃焼後の排ガスに含まれる煤塵を電気式集塵機の各段(1段目から4段目)で捕集し、フライアッシュを得た。以上の試験は独立に二度行い、二系列のフライアッシュを得た。
微粉炭燃焼方式の石炭火力発電設備において、石炭100質量部に対し、石灰石1質量部を添加し、石炭微粉炭機で粉砕・混合した。これを空気とともに燃焼炉に送り込み、石炭を燃焼させた。燃焼後の排ガスに含まれる煤塵を電気式集塵機の各段(1段目から4段目)で捕集し、フライアッシュを得た。以上の試験は独立に二度行い、二系列のフライアッシュを得た。
<比較例1>
微粉炭燃焼方式の石炭火力発電設備において、石炭に石灰石を添加せずに石炭微粉炭機で粉砕した。これを空気とともに燃焼炉に送り込み、石炭を燃焼させた。燃焼後の排ガスに含まれる煤塵を電気式集塵機の各段(1段目から4段目)で捕集し、フライアッシュを得た。以上の試験は独立に二度行い、二系列のフライアッシュを得た。
微粉炭燃焼方式の石炭火力発電設備において、石炭に石灰石を添加せずに石炭微粉炭機で粉砕した。これを空気とともに燃焼炉に送り込み、石炭を燃焼させた。燃焼後の排ガスに含まれる煤塵を電気式集塵機の各段(1段目から4段目)で捕集し、フライアッシュを得た。以上の試験は独立に二度行い、二系列のフライアッシュを得た。
<石炭未燃分の測定>
実施例1及び比較例1で得られたフライアッシュについて、JIS M8812に定められる手法より求められる石炭灰中の灰分、水分の値に基づいて、JIS M8815に定められる、石炭灰中の未燃分含有率(石炭灰中に占める未燃炭素の質量の割合)を求めた。結果を表1に示す。
実施例1及び比較例1で得られたフライアッシュについて、JIS M8812に定められる手法より求められる石炭灰中の灰分、水分の値に基づいて、JIS M8815に定められる、石炭灰中の未燃分含有率(石炭灰中に占める未燃炭素の質量の割合)を求めた。結果を表1に示す。
表1から明らかなように、実施例1の石炭灰中の未燃分は、比較例1の石炭灰中の未燃分に比べ、少ないことがわかる。以上の結果より、石炭に石灰石を添加して燃焼させることにより、石炭灰中の未燃分が減少することが分かった。
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 燃焼炉
161a バーナ
161a’ バーナーゾーン
161b 火炉上部分割壁
161b’ 最終過熱器
161c 横置き1次過熱器
161d 1次節炭器
161e 2次節炭器
161f 第1の再熱器
161f’ 第2の再熱器
162 加熱機
163 空気供給機
18 石炭灰処理部
181 脱硝装置
182 集塵機
183 石炭灰回収サイロ
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 石炭未燃分低減工程
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 燃焼炉
161a バーナ
161a’ バーナーゾーン
161b 火炉上部分割壁
161b’ 最終過熱器
161c 横置き1次過熱器
161d 1次節炭器
161e 2次節炭器
161f 第1の再熱器
161f’ 第2の再熱器
162 加熱機
163 空気供給機
18 石炭灰処理部
181 脱硝装置
182 集塵機
183 石炭灰回収サイロ
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 石炭未燃分低減工程
Claims (6)
- 石炭火力発電システムにおいて燃料となる石炭に、石炭添加用未燃分低減剤を添加することにより、前記石炭の燃焼後における石炭未燃分を低減する石炭未燃分低減方法であって、
前記石炭添加用未燃分低減剤として、金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物を用いることを特徴とする石炭未燃分低減方法。 - 前記金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物が、カルシウム、マグネシウム、鉄、及び銅からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物又は当該酸化物の原料となる化合物である、請求項1に記載の石炭未燃分低減方法。
- 前記金属酸化物又は当該金属酸化物の原料となる化合物が、生石灰、消石灰、及び石灰石からなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項1又は2に記載の石炭未燃分低減方法。
- 前記石炭100質量部に対して、前記石炭添加用未燃分低減剤を0.1質量部以上10質量部以下の範囲で添加する請求項1から3のいずれかに記載の石炭未燃分低減方法。
- 前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式の発電システムであり、前記石炭添加用未燃分低減剤を、燃焼ボイラ内に添加する請求項1から4のいずれかに記載の石炭未燃分低減方法。
- 前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式の発電システムであり、前記石炭添加用未燃分低減剤を、燃焼ボイラより上流で添加する請求項1から4のいずれかに記載の石炭未燃分低減方法。
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