JP5177965B2 - A method for capturing harmful trace elements in exhaust gas. - Google Patents
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Description
本発明は、火力発電システムにおいて石炭の燃焼によって発生する排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法に関する。 The present invention relates to a method for capturing harmful trace elements in exhaust gas generated by coal combustion in a thermal power generation system.
火力発電システムの一例であ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、中でも、石炭を微粉砕した粒子を火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。 There are various methods for burning coal in a coal-fired power generation system, which is an example of a thermal power generation system. Among them, so-called pulverized coal combustion is mainly used, in which particles obtained by pulverizing coal are blown into a furnace and burned. It has been adopted.
ところで、原料となる石炭は炭素以外にも、硫黄化合物や窒素化合物を含み、さらには、ホウ素、フッ素、セレン、ヒ素など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。)。 By the way, the coal used as a raw material contains not only carbon but also sulfur compounds and nitrogen compounds, and also contains trace amounts of harmful elements such as boron, fluorine, selenium and arsenic (hereinafter referred to as “the harmful elements” "Harmful trace elements").
石炭の燃焼とともに、石炭に含まれる硫黄化合物が火炉内で燃焼すると、硫黄酸化物が生成する。この硫黄酸化物を石炭火力発電システムの下流に設けられた脱硫装置で除去することによって、硫黄酸化物が大気へ放出されることを防止している。例えば、石灰スラリーを硫黄酸化物の吸収剤として使用する脱硫装置では、硫黄酸化物と石灰スラリーとが反応して石こうスラリーが生成される。脱硫装置では、この石こうスラリーを脱水処理することにより、石こうが回収される。この脱水処理後の排水(以下、「脱硫排水」という。)の一部は循環して脱硫処理に利用されるが、その他の脱硫排水は排水処理設備に送られて排水処理された後、処理水として放流口から一般河川や海域に放流される。放流される処理水中の有害微量元素の含有量は、水質汚濁防止法のような法令順守のために定められた各自治体の規制値よりも厳しい自主規制値が定められている。 When the sulfur compound contained in coal burns in a furnace with combustion of coal, sulfur oxide is generated. By removing this sulfur oxide with a desulfurization apparatus provided downstream of the coal-fired power generation system, the sulfur oxide is prevented from being released into the atmosphere. For example, in a desulfurization apparatus that uses lime slurry as a sulfur oxide absorber, sulfur oxide and lime slurry react to produce a gypsum slurry. In the desulfurization apparatus, gypsum is recovered by dehydrating the gypsum slurry. Part of this dewatered wastewater (hereinafter referred to as “desulfurization wastewater”) circulates and is used for desulfurization treatment, but other desulfurization wastewater is sent to wastewater treatment facilities for wastewater treatment and then treated. The water is discharged from the outlet to general rivers and sea areas. The content of harmful trace elements in the discharged treated water has a self-regulatory value that is stricter than that of each local government that is established for compliance with laws such as the Water Pollution Control Law.
一方、石炭の燃焼後においては、石炭に含まれていた有害微量元素の化合物は、石炭の燃焼後の残渣である石炭灰に含有された状態で、又は、排ガス中に固体状(粒体状)又はガス状の状態で存在する。 On the other hand, after combustion of coal, harmful trace element compounds contained in coal are contained in coal ash, which is a residue after combustion of coal, or in solid form (granular form) in exhaust gas. ) Or in a gaseous state.
脱硫装置の上流に設けられた集塵装置では、排ガス中に固体状で存在する有害微量元素の化合物のほとんどが石炭灰と一緒に除去される。一方で、排ガス中にガス状で存在する有害微量元素の化合物は脱硫装置において脱硫排水に溶解する。したがって、有害微量元素の含有率が高い石炭種が使用され、脱硫排水に有害微量元素の化合物が予想以上に溶解(溶出)した場合、既存の排水処理設備では処理しきれずに、各自治体の規制値以上の有害微量元素が含有された処理水が一般河川や海域等に排出されてしまう恐れがある。 In the dust collector provided upstream of the desulfurizer, most of the harmful trace element compounds present in solid form in the exhaust gas are removed together with the coal ash. On the other hand, harmful trace element compounds present in gaseous form in the exhaust gas are dissolved in the desulfurization effluent in the desulfurization apparatus. Therefore, if a coal type with a high content of harmful trace elements is used, and the harmful trace element compounds are dissolved (eluted) more than expected in the desulfurization effluent, the existing wastewater treatment facilities will not be able to handle them, and the regulations of each local government There is a risk that treated water containing harmful trace elements exceeding the value will be discharged into general rivers and sea areas.
このため、石炭火力発電システムにおいて有害微量元素の含有率が低い石炭種を燃料として使用することが望ましいが、その一方で、燃料費のコスト削減の要請から、有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用できることが好ましい。 For this reason, it is desirable to use coal types with a low content of harmful trace elements as fuel in coal-fired power generation systems. It is preferable that various coal types can be used.
処理水が定められた規制値を遵守し、かつ、有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用可能とする一つの方策として、新たな排水処理設備(排水処理方法)を導入することが考えられる。有害微量元素を処理可能な排水処理方法として、例えば、特許文献1では、消石灰や硫酸アルミニウムにより有害微量元素の一種であるホウ素を不溶性沈殿物として除去する方法が開示されており、特許文献2では、ホウ素吸着樹脂によりホウ素化合物を吸着除去する方法が開示されている。
しかしながら、上記いずれの方法も、ホウ素を含有する排水を大量に処理するためには、薬剤やホウ素吸着樹脂を多量に使用しなければならない。この場合、初期費用が増大するなど処理コストの問題が発生する。 However, in any of the above methods, in order to treat a large amount of wastewater containing boron, a large amount of chemicals and boron adsorption resin must be used. In this case, a problem of processing cost such as an increase in initial cost occurs.
上記に示したように、排水処理設備に流入した有害微量元素の処理コストは高い。このため、有害微量元素が排水処理設備に流入する前に、さらには、脱硫装置に流入する前に有害微量元素の濃度を低減させることが可能であれば、有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用できる。 As shown above, the treatment cost of harmful trace elements that have flowed into the wastewater treatment facility is high. For this reason, if the concentration of harmful trace elements can be reduced before the harmful trace elements flow into the wastewater treatment facility and before flowing into the desulfurization equipment, the content of harmful trace elements is high and inexpensive. Various coal types can be used.
その方策としては、排ガス中の有害微量元素を石炭灰等に捕捉させ、有害微量元素を捕捉した石炭灰等を脱硫装置に流入する前に除去する方法等が考えられる。 As a measure therefor, a method of capturing harmful trace elements in exhaust gas by coal ash, etc., and removing the coal ash, etc., from which harmful trace elements have been captured before flowing into the desulfurization apparatus can be considered.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for capturing harmful trace elements in exhaust gas without requiring a large initial investment and large-scale additional equipment.
(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残渣のうち煤塵を集塵する集塵装置と、を備えた石炭火力発電システムにおいて、前記石炭を前記燃焼ボイラに供給する石炭供給工程から前記集塵装置によって煤塵が集塵される工程までの系内に前記石炭の燃焼残渣を移送して、前記石炭の燃焼によって発生する排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (1) A coal-fired power generation system comprising: a combustion boiler that burns coal; and a dust collector that is provided downstream of the combustion boiler and collects dust from the combustion residue of the coal. The coal combustion residue is transferred into the system from the coal supply process to the boiler to the process where the dust is collected by the dust collector, and harmful trace elements in the exhaust gas generated by the combustion of the coal are captured. how to.
(1)の発明によれば、石炭を燃焼ボイラに供給する石炭供給工程から集塵装置によって煤塵が集塵される工程までの間の系内に、石炭の燃焼残渣を移送するだけなので、既存の設備の改良で簡単に適用できる。 According to the invention of (1), since the coal combustion residue is only transferred into the system from the coal supply process for supplying coal to the combustion boiler to the process for collecting dust by the dust collector, It can be easily applied by improving the equipment.
また、酸化カルシウムは、石炭灰中に含有された有害微量元素の化合物、例えば、酸化セレン、三酸化二ヒ素、及び酸化ホウ素などと反応して、それぞれ亜セレン酸カルシウム、ヒ酸カルシウム、ホウ酸カルシウムなどの難溶性又は不溶性の化合物(以下、「難溶性不溶性化合物」という)を生成する。すなわち、有害微量元素は酸化カルシウムによって化学的に捕捉され難溶性不溶性化合物となっている。このため、有害微量元素が脱硫排水に流入したとしても、有害微量元素は難溶性不溶性化合物となっているため、脱硫排水への有害微量元素の溶出を抑制することが可能である。 In addition, calcium oxide reacts with harmful trace element compounds contained in coal ash, such as selenium oxide, arsenic trioxide, and boron oxide, respectively, and calcium selenite, calcium arsenate, boric acid, respectively. A poorly soluble or insoluble compound such as calcium (hereinafter referred to as “slightly soluble insoluble compound”) is produced. That is, harmful trace elements are chemically trapped by calcium oxide to form a hardly soluble insoluble compound. For this reason, even if harmful trace elements flow into the desulfurization effluent, since the harmful trace elements are hardly soluble insoluble compounds, it is possible to suppress the elution of the toxic trace elements into the desulfurization effluent.
(1)の発明によれば、石炭を燃焼ボイラに移送する工程から集塵装置によって煤塵が集塵される工程までの間の系内に、石炭の燃焼残渣が移送されるので、石炭の燃焼残渣中に含まれている酸化カルシウム量が増加する。すなわち、移送された石炭の燃焼残渣中の酸化カルシウム量が増えたことによって、有害微量元素の化合物と有害微量元素の化合物とが接触する機会が増加する。このため、有害微量元素は酸化カルシウムに化学的に捕捉され難溶性不溶性化合物となっている可能性が高く、脱硫排水への有害微量元素の溶出がより抑制される。 According to the invention of (1), since the combustion residue of coal is transferred into the system between the step of transferring coal to the combustion boiler and the step of collecting dust by the dust collector, the combustion of coal The amount of calcium oxide contained in the residue increases. That is, an increase in the amount of calcium oxide in the combustion residue of the transferred coal increases the chance of contact between the harmful trace element compound and the harmful trace element compound. For this reason, there is a high possibility that harmful trace elements are chemically trapped in calcium oxide and become insoluble insoluble compounds, and the elution of harmful trace elements into the desulfurization effluent is further suppressed.
また、(1)の発明のように、石炭の燃焼残渣を、燃焼中又は燃焼前の石炭の段階に移送した場合、炉内の熱で移送された石炭の燃焼残渣の表面が溶融する。石炭の燃焼残渣の表面には、有害微量元素の化合物が接触する。有害微量元素の化合物は、石炭の燃焼残渣の表面が徐々に固化(ガラス固化)されることにより、石炭の燃焼残渣に取り込まれる。すなわち、有害微量元素の化合物は系内に移送された石炭の燃焼残渣に物理的に捕捉される。物理的に捕捉された有害微量元素の化合物は、脱硫排水に流入する前に、石炭の燃焼残渣とともに集塵装置などによって系外に除去されるため、除去脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。 Further, as in the invention of (1), when the coal combustion residue is transferred to the stage of coal during or before combustion, the surface of the coal combustion residue transferred by the heat in the furnace is melted. The surface of the coal combustion residue comes into contact with harmful trace element compounds. The harmful trace element compound is taken into the coal combustion residue by gradually solidifying (vitrifying) the surface of the coal combustion residue. That is, harmful trace element compounds are physically trapped in the combustion residue of coal transferred into the system. The harmful trace element compounds that have been physically captured are removed from the system together with the coal combustion residue by a dust collector before flowing into the desulfurization effluent. It can be suppressed more.
以上のように、(1)の発明によれば、石炭の燃焼残渣が有害微量元素の化合物を化学的及び物理的に捕捉することによって、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。したがって、新たな排水処理設備が不要であり、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用することが可能である。 As described above, according to the invention of (1), the combustion residue of coal captures harmful and trace element compounds chemically and physically to further suppress the release of harmful trace elements into the desulfurization effluent. Can do. Therefore, a new wastewater treatment facility is not required, and it is possible to use an inexpensive coal type having a high content of harmful trace elements without requiring a large initial investment and a large-scale additional facility.
また、(1)の発明によれば、有害微量元素の溶出防止のためのカルシウム化合物、具体的には、石灰石、消石灰、生石灰等を使用していた場合、その使用量を低減させることができる。 Further, according to the invention of (1), when a calcium compound for preventing the elution of harmful trace elements is used, specifically, limestone, slaked lime, quicklime, etc., the amount of use can be reduced. .
なお、「有害微量元素」とは、ホウ素、ヒ素、臭素、シアン、塩素、ヨウ素、硫黄、窒素、リン、シリカ、スズ、チタン、バナジウム、タングステン、セレン、フッ素、ニッケル、マグネシウム、マンガンなどの石炭中に含有する、人間にとって有害となり得る元素である。 “Harmful trace elements” refers to coal such as boron, arsenic, bromine, cyanide, chlorine, iodine, sulfur, nitrogen, phosphorus, silica, tin, titanium, vanadium, tungsten, selenium, fluorine, nickel, magnesium, manganese, etc. It is an element that can be harmful to humans.
また、石炭の燃焼残渣とは、後述するように、クリンカアッシュ、シンダアッシュ、フライアッシュ等をいう。 Moreover, the combustion residue of coal means clinker ash, cinder ash, fly ash, etc. so that it may mention later.
(2) 前記石炭の燃焼残渣を、前記燃焼ボイラ内より上流に移送する(1)記載の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (2) The method for capturing harmful trace elements in the exhaust gas according to (1), wherein the combustion residue of the coal is transferred upstream from within the combustion boiler.
(3) 前記石炭の燃焼残渣を、前記燃焼ボイラのバーナーゾーン付近に移送する(1)の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (3) The method for capturing harmful trace elements in the exhaust gas of (1), wherein the combustion residue of coal is transferred to the vicinity of a burner zone of the combustion boiler.
(4) 前記石炭の燃焼残渣を、前記燃焼ボイラ内で添加する(1)記載の集塵装置の集塵効率を向上する方法。 (4) The method for improving the dust collection efficiency of the dust collector according to (1), wherein the combustion residue of the coal is added in the combustion boiler.
(5) 前記石炭の燃焼残渣を、前記燃焼ボイラ内の下流に配置される熱交換ユニット付近に移送する(1)記載の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (5) The method for capturing harmful trace elements in the exhaust gas according to (1), wherein the combustion residue of the coal is transferred to the vicinity of a heat exchange unit disposed downstream in the combustion boiler.
(6) 前記石炭の燃焼残渣を、前記燃焼ボイラ内の出口から前記集塵装置までの系内に前記石炭の燃焼残渣を移送する(1)記載の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (6) The method for capturing harmful trace elements in the exhaust gas according to (1), wherein the coal combustion residue is transferred into a system from an outlet in the combustion boiler to the dust collector.
(2)から(6)の発明は、石炭の燃焼残渣の添加位置を具体的に規定したものである。石炭の燃焼残渣の添加位置の条件としては、石炭の燃焼残渣が有害微量元素を物理的又は化学的に捕捉させることが可能な添加位置である必要がある。 In the inventions of (2) to (6), the addition position of the combustion residue of coal is specifically defined. As a condition of the addition position of the coal combustion residue, the coal combustion residue needs to be an addition position that can physically or chemically capture harmful trace elements.
(2)から(5)の発明に規定された石炭の燃焼残渣の移送位置は、いずれも石炭の燃焼残渣の表面を溶融することが可能な温度領域、具体的には、850℃以上の温度を有する位置である。このため、石炭の燃焼残渣の表面が溶融されることにより、有害微量元素の化合物等を物理的に捕捉ことが可能である。 The transfer positions of the coal combustion residues defined in the inventions of (2) to (5) are all in a temperature range where the surface of the coal combustion residues can be melted, specifically, a temperature of 850 ° C. or higher. It is the position which has. For this reason, when the surface of the combustion residue of coal is melted, it is possible to physically capture harmful trace element compounds and the like.
また、(2)から(6)の発明で規定された石炭の燃焼残渣の移送位置は、いずれも移送された石炭の燃焼残渣と排ガス中の有害微量元素の化合物を含んだ石炭の燃焼残渣とが接触可能な位置である。このため、移送された石炭の燃焼残渣中の酸化カルシウムが有害微量元素の化合物と接触して、有害微量元素の化合物を化学的に捕捉させることが可能である。 In addition, the transfer positions of the coal combustion residues defined in the inventions of (2) to (6) are all the coal combustion residues transferred and the coal combustion residues containing compounds of harmful trace elements in the exhaust gas. Is a position where contact is possible. For this reason, it is possible for the calcium oxide in the combustion residue of the transferred coal to come into contact with the harmful trace element compound to chemically capture the harmful trace element compound.
したがって、(2)から(6)の発明によれば、移送された石炭の燃焼残渣が有害微量元素の化合物を化学的又は物理的に捕捉することによって、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。その結果、新たな排水処理設備が不要であり、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用することが可能である。 Therefore, according to the inventions of (2) to (6), toxic trace elements are eluted into the desulfurization effluent by transporting the coal combustion residue of the captured coal chemically or physically to capture the harmful trace element compounds. It can be suppressed more. As a result, a new wastewater treatment facility is not required, and it is possible to use an inexpensive coal type with a high content of harmful trace elements without requiring a large initial investment and a large-scale additional facility.
なお、(2)の発明における「燃焼ボイラ内より上流」とは、例えば、後述する石炭供給部、微粉炭生成部である。(4)の発明における「燃焼ボイラ内」とは、燃焼ボイラが排ガスの再循環を行っている場合には、その配管への移送も含まれるものである。 In the invention of (2), “upstream from inside the combustion boiler” is, for example, a coal supply unit and a pulverized coal generation unit which will be described later. In the invention of (4), “inside the combustion boiler” includes, when the combustion boiler is recirculating exhaust gas, transfer to the piping.
また、(5)の発明では、石炭の燃焼残渣を、燃焼ボイラの下流に配置される熱交換ユニット付近に移送する。この熱交換ユニットは、過熱器、再熱器、節炭器又はエコノマイザー(ECO)等とも呼ばれ、850℃から900℃前後が維持されている領域である。 Moreover, in invention of (5), the combustion residue of coal is transferred to heat exchange unit vicinity arrange | positioned downstream of a combustion boiler. This heat exchange unit is also called a superheater, a reheater, a economizer, an economizer (ECO), or the like, and is an area where the temperature is maintained from 850 ° C. to around 900 ° C.
(7) 前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式システムであり、前記石炭の燃焼残渣として、クリンカアッシュを移送する(1)から(6)いずれか記載の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (7) The method for capturing harmful trace elements in exhaust gas according to any one of (1) to (6), wherein the coal-fired power generation system is a pulverized coal combustion system and transports clinker ash as a combustion residue of the coal. .
(8) 前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式システムであり、前記石炭の燃焼残渣として、節炭器から排出された前記石炭の燃焼残渣、空気予熱器から排出された前記石炭の燃焼残渣、脱硝装置から排出された前記石炭の燃焼残渣からなる群より選ばれる少なくとも一種以上を含むシンダアッシュを移送する(1)から(6)いずれか記載の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (8) The coal-fired power generation system is a pulverized coal combustion system, and the combustion residue of the coal discharged from a economizer, the combustion residue of the coal discharged from an air preheater as the combustion residue of the coal, The method for capturing harmful trace elements in exhaust gas according to any one of (1) to (6), wherein cinder ash containing at least one selected from the group consisting of combustion residues of coal discharged from a denitration device is transferred.
(9) 前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式システムであり、前記石炭の燃焼残渣として、フライアッシュを移送する(1)から(6)いずれか記載の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 (9) The coal-fired power generation system is a pulverized coal combustion system, and transports fly ash as the combustion residue of the coal. (1) to (6) The method for capturing harmful trace elements in exhaust gas according to any one of (6) .
(7)から(9)の発明は、石炭の燃焼残渣を具体的に規定したものである。この場合、クリンカアッシュ、シンダアッシュ、フライアッシュの移送は、既存の設備の改良で簡単に適用できる。 The inventions of (7) to (9) specifically define coal combustion residues. In this case, the transfer of clinker ash, cinder ash and fly ash can be easily applied by improving existing equipment.
(7)から(9)の発明によれば、石炭の燃焼残渣を石炭に添加すると、石炭灰中に含まれる酸化カルシウムによって、石炭灰の低融点化を起こす。 According to the inventions of (7) to (9), when coal combustion residue is added to coal, low melting point of coal ash is caused by calcium oxide contained in coal ash.
また、(7)の発明によれば、石炭の燃焼残渣であるクリンカアッシュを、石炭を燃焼ボイラに供給する石炭供給工程から集塵装置によって煤塵が集塵される工程までの間の系内に移送する。クリンカアッシュは、アモルファス物質であるため、高温である炉内温度(例えば、約1300℃から1500℃)に対して比較的低い温度(例えば、約1000℃)で粘性を有し、さらに、高温になると流体化する。すなわち、クリンカアッシュは、炉内において比較的低い温度で再溶融化される。 Moreover, according to invention of (7), clinker ash which is a combustion residue of coal is put in the system between the coal supply process which supplies coal to a combustion boiler, and the process from which dust is collected by a dust collector. Transport. Since clinker ash is an amorphous substance, it has a viscosity at a relatively low temperature (for example, about 1000 ° C.) with respect to a high temperature in the furnace (for example, about 1300 ° C. to 1500 ° C.). It becomes fluid. That is, the clinker ash is remelted at a relatively low temperature in the furnace.
また、(8)の発明によれば、石炭の燃焼残渣であるシンダアッシュは、一部アモルファス物質であるため、高温である炉内温度(例えば、約1300℃から1500℃)に対して比較的低い温度(例えば、約1000℃)で粘性を有し、さらに、高温になると流体化する。すなわち、シンダアッシュは、炉内において比較的低い温度で再溶融化される。 Further, according to the invention of (8), since the cinder ash which is a combustion residue of coal is partly an amorphous substance, it is relatively low with respect to the furnace temperature (for example, about 1300 ° C. to 1500 ° C.) which is a high temperature. It has a viscosity at a low temperature (for example, about 1000 ° C.), and further fluidizes at a high temperature. That is, the cinder ash is remelted at a relatively low temperature in the furnace.
また、(9)の発明によれば、石炭の燃焼残渣であるフライアッシュを、炉内に添加することが考えられる。炉内に移送されたフライアッシュは炉内の熱によりその表面が溶融される。 Moreover, according to invention of (9), adding fly ash which is a combustion residue of coal to a furnace is considered. The surface of the fly ash transferred into the furnace is melted by the heat in the furnace.
以上のメカニズムにより、移送された各石炭の燃焼残渣を溶融化させることが可能となる。軟化した石炭の燃焼残渣の表面には、有害微量元素の化合物が接触して凝縮する。有害微量元素の化合物は、石炭の燃焼残渣の表面が徐々に固化(ガラス固化)されることにより、石炭の燃焼残渣に取り込まれる。すなわち、微小な鉱物粒子や揮発成分は石炭の燃焼残渣に物理的に捕捉される(取り込まれる)ことになる。 With the above mechanism, it is possible to melt the combustion residue of each transferred coal. On the surface of the softened coal combustion residue, harmful trace element compounds come into contact and condense. The harmful trace element compound is taken into the coal combustion residue by gradually solidifying (vitrifying) the surface of the coal combustion residue. That is, minute mineral particles and volatile components are physically captured (incorporated) into the combustion residue of coal.
また、(7)から(9)の発明によれば、移送されたいずれもの石炭の燃焼残渣も有害微量元素の化合物を化学的に捕捉させることが可能である。 In addition, according to the inventions of (7) to (9), any transferred coal combustion residue can chemically capture harmful trace element compounds.
したがって、(7)から(9)の発明によれば、石炭の燃焼残渣が有害微量元素の化合物を化学的又は物理的に捕捉することによって、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。その結果、新たな排水処理設備が不要であり、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用することが可能である。 Therefore, according to the invention of (7) to (9), the combustion residue of coal captures harmful trace element compounds chemically or physically, thereby further suppressing the elution of harmful trace elements into the desulfurization effluent. be able to. As a result, a new wastewater treatment facility is not required, and it is possible to use an inexpensive coal type with a high content of harmful trace elements without requiring a large initial investment and a large-scale additional facility.
本発明によれば、添加された石炭の燃焼残渣中の酸化カルシウムの分だけ酸化カルシウム量が増えたことによって、有害微量元素は酸化カルシウムに化学的に捕捉され難溶性不溶性化合物となっている可能性が高く、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することが可能である。また、石炭の燃焼残渣を、燃焼中又は燃焼前の石炭の段階に移送した場合、炉内の熱で移送された石炭の燃焼残渣の表面が溶融し、石炭の燃焼残渣の表面に接触した有害微量元素の化合物は、石炭の燃焼残渣の表面が徐々に固化(ガラス固化)されることにより、石炭の燃焼残渣に取り込まれる。すなわち、有害微量元素の化合物は系内に移送された石炭の燃焼残渣に物理的に捕捉され、除去脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。 According to the present invention, since the amount of calcium oxide is increased by the amount of calcium oxide in the added coal combustion residue, harmful trace elements can be chemically captured by calcium oxide and become insoluble insoluble compounds. It is highly possible to further suppress the elution of harmful trace elements into the desulfurization effluent. In addition, when the coal combustion residue is transferred to the coal stage during or before combustion, the surface of the coal combustion residue transferred by the heat in the furnace is melted and is in contact with the surface of the coal combustion residue. The trace element compound is taken into the coal combustion residue by gradually solidifying (vitrifying) the surface of the coal combustion residue. That is, the harmful trace element compound is physically captured by the combustion residue of coal transferred into the system, and the elution of the harmful trace element into the removed desulfurization effluent can be further suppressed.
以上のように、本発明によれば、石炭の燃焼残渣が有害微量元素の化合物を化学的及び物理的に捕捉することによって、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。したがって、新たな排水処理設備が不要であり、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用することが可能である。 As described above, according to the present invention, the combustion residue of coal chemically and physically captures the harmful trace element compound, so that the elution of the harmful trace element into the desulfurization effluent can be further suppressed. Therefore, a new wastewater treatment facility is not required, and it is possible to use an inexpensive coal type having a high content of harmful trace elements without requiring a large initial investment and a large-scale additional facility.
<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>
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(燃焼ボイラ)16と、微粉炭の燃焼により生成された排ガスを処理し、さらに、後述する脱硫装置から排出される脱硫排水を処理する排ガス・排水処理部18と、石炭の燃焼残渣である石炭灰を混合する石炭灰混合部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。図3は、微粉炭燃焼施設1の概要構成図の一例である。
<A: Configuration of pulverized coal combustion facility in coal-fired power generation system>
Hereinafter, an embodiment showing an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a pulverized
<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。
<A-1: Coal supply section>
The
<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(ミル)141と、この石炭微粉炭機141に空気を供給する通風機142と、を備える。
<A-2: Pulverized coal generation unit>
The pulverized
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、通風機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、エアーが吹き付けられて、これにより、微粉炭燃焼部16に微粉炭を供給する。
The coal pulverized
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。
Examples of the type of the coal pulverized
<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火炉161と、この火炉161を加熱する空気予熱器162(熱交換ユニット)と、火炉161に空気を供給する通風機163と、を備える。
<A-3: Pulverized coal combustion section>
The pulverized
火炉161は、図示しない加熱機により加熱されて、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、通風機163から供給された空気とともに燃焼する。空気予熱器162(熱交換ユニット、AH)は火炉161に送られる空気(未処理ガス)と排ガスの熱交換を行う。空気予熱器162は後述するAH灰が排出される灰処理ホッパ162fを有する。
The
微粉炭を燃焼することにより、クリンカアッシュ及びフライアッシュなどの石炭灰(石炭の燃焼残渣)が副生物として生成される。 By burning pulverized coal, coal ash (coal combustion residue) such as clinker ash and fly ash is generated as a by-product.
クリンカアッシュは火炉161から炉底に落下して水により冷却されたもので、ボトムアッシュとも称される。クリンカアッシュは多孔質であり、排水性(透水性)、通気性を有する。
The clinker ash falls from the
また、フライアッシュは残りの煤塵であり、後述する集塵装置182で捕集(集塵)される。
The fly ash is the remaining soot and is collected (collected) by a
また、集塵装置182以外に、後述する、1次節炭器161d、2次節炭器161e、空気予熱器162、及び、脱硝装置181からも少量(合計約1%〜2%)ではあるが石炭灰が捕集される。1次節炭器161d、2次節炭器161e、空気予熱器162(AH)、及び、脱硝装置181から捕集される石炭灰をそれぞれECO灰、AH灰、脱硝装置灰といい、これらをまとめてシンダアッシュという。シンダアッシュは、Fe分を多く含み、かつ、発生量が少ないため、フライアッシュやクリンカアッシュとは異なって、従来有効活用されてこなかった。本発明によれば、このシンダアッシュの有効活用を図ることが可能である。なお、シンダアッシュは、ECO灰、AH灰、脱硝装置灰の群より選ばれる少なくとも1種以上を含むものであればよい。
In addition to the
また、以上の石炭灰とともに、二酸化硫黄(SO2)及び三酸化硫黄(SO3)等の硫黄酸化物(SOx)、及び、窒素酸化物(NOx)等の排ガスが発生する。さらには、石炭中に含有されていたホウ素、フッ素、セレン、ヒ素などの有害微量元素のうち、ホウ素、フッ素、セレンは、酸化ホウ素、フッ化水素、酸化セレンのように、ガス状の化合物として排ガス中に存在することになる。これら有害微量元素の化合物は、排ガスやフライアッシュとともに、排ガス・排水処理部18に送られる。
Further, together with the above coal ash, exhaust gases such as sulfur oxides (SOx) such as sulfur dioxide (SO 2 ) and sulfur trioxide (SO 3 ), and nitrogen oxides (NOx) are generated. Furthermore, among harmful trace elements such as boron, fluorine, selenium and arsenic contained in coal, boron, fluorine and selenium are gaseous compounds such as boron oxide, hydrogen fluoride and selenium oxide. It will be present in the exhaust gas. These harmful trace element compounds are sent to the exhaust gas /
図2及び図3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、図中上向きの矢印に沿って燃焼ガスが逆U字状に移動した後、2次節炭器161eを通過後に、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、脱硝装置181、集塵装置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、火炉161の高さは40mから60mであり、排ガスの流路の全長は200mから800mに及ぶ。
The
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ー161aと、クリンカアッシュが排出される灰処理ホッパ161fと、が配置されている。灰処理ホッパ161fから排出されたクリンカアッシュは、石炭灰混合部20に送られる。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、さらにそこから横置き1次過熱器161c(熱交換ユニット)が続いて配置されている。さらに、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り、その下方には、慣性衝突により捕集される石炭灰、いわゆるECO灰を排出するための灰処理ホッパ161gが設けられている。灰処理ホッパ161gから排出されたECO灰は、シンダアッシュとして石炭灰混合部20に送られる。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。
Below the
<A−4:排ガス・排水処理部18>
排ガス・排水処理部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、微粉炭燃焼部16から排出された排ガス中のフライアッシュを除去する集塵装置182と、排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置183と、この脱硫装置183から排出される脱硫排水を処理する排水処理設備184と、を備える。
<A-4: Exhaust gas /
The exhaust gas /
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。
The
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。集塵装置182は複数段設けられていることが好ましい。この集塵装置182により捕集されたフライアッシュは、図示しない石炭灰回収サイロに搬送される。
The
脱硫装置183は、排ガス中の硫黄酸化物を除去するものである。すなわち、脱硫装置183は、排ガスに石灰石と水との混合液(石灰石スラリー)を吹き付けることにより、排ガスに含まれる硫黄酸化物を混合液に吸収させて石こうスラリーを生成させる。脱硫装置183は、この石こうスラリーを脱水処理することで石こうを生成させる。この脱硫装置183から排出される脱硫排水は、一部循環され、その他は排水処理設備184に送られる。また、脱硫された排ガスは図示しない煙突から排出される。
The
排水処理設備184は、図示しない曝気槽、凝集沈殿槽等の排水処理装置により脱硫排水を含んだ排水を処理する設備である。排水処理設備184によって処理された排水(処理水)は放流口から一般河川や海域に放流される。 The wastewater treatment facility 184 is a facility for treating wastewater containing desulfurization wastewater by a wastewater treatment device such as an aeration tank or a coagulation sedimentation tank (not shown). Waste water (treated water) treated by the waste water treatment facility 184 is discharged from a discharge port to a general river or sea area.
<A−5:石炭灰混合部>
石炭灰混合部20は混合槽201を備える。混合槽201は、微粉炭燃焼部16の火炉161の灰処理ホッパ161fから排出されたクリンカアッシュと、微粉炭燃焼部16の火炉161(1次節炭器161d及び2次節炭器161e)の灰処理ホッパ161gから排出されたECO灰、微粉炭燃焼部16の空気予熱器162の灰処理ホッパ162fから排出されたAH灰、及び、排ガス・排水処理部18の脱硝装置181の灰処理ホッパ181fから排出された脱硝装置灰をまとめたシンダアッシュと、排ガス・排水処理部18の集塵装置182の灰処理ホッパ182fから排出されたフライアッシュと、を混合させる槽である。
<A-5: Coal ash mixing part>
The coal
なお、本実施形態において、石炭灰は、クリンカアッシュ、シンダアッシュ、フライアッシュの群より選ばれる少なくとも1種以上を含むものであればよい。 In the present embodiment, the coal ash may include at least one selected from the group consisting of clinker ash, cinder ash, and fly ash.
<B:本発明の集塵装置の集塵効率を向上する方法>
本発明の排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法は、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残渣のうち煤塵を集塵する集塵装置と、を備えた石炭火力発電システムにおいて、前記石炭を前記燃焼ボイラに移送する工程から前記集塵装置によって煤塵が集塵される工程までの系内に前記石炭の燃焼残渣を移送して、前記石炭の燃焼によって発生する排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法であるが、これを、上記の微粉炭燃焼施設1を用いて説明する。好ましくは後述する石炭供給工程S10、微粉炭生成工程S20、微粉炭燃焼工程S30、排ガス・排水処理工程S40のいずれかで行われる。
<B: Method for improving the dust collection efficiency of the dust collector of the present invention>
A method for capturing harmful trace elements in exhaust gas according to the present invention includes a combustion boiler that burns coal, and a dust collector that is provided downstream of the combustion boiler and collects dust from the combustion residue of the coal. In the coal-fired power generation system, the combustion residue of the coal is transferred into the system from the step of transferring the coal to the combustion boiler to the step of collecting dust by the dust collector, and the combustion of the coal This is a method of capturing harmful trace elements in the generated exhaust gas, and this will be described using the pulverized
この工程は、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、この微粉炭を燃焼する微粉炭燃焼工程S30と、排ガス中の窒素酸化物、フライアッシュ、及び、硫黄酸化物を除去し、脱硫排水を含む排水を処理する排ガス・排水処理工程S40と、石炭灰混合工程S45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、及び排ガス・排水処理部18、石炭灰混合部20と、において行われる。そして、本発明の特徴である石炭灰添加工程S50は、好ましくは上記の石炭供給工程S10、微粉炭生成工程S20、微粉炭燃焼工程S30、排ガス・排水処理工程S40のいずれかで行われる。
This step includes coal supply step S10 for supplying coal, pulverized coal generation step S20 for pulverizing the supplied coal to generate pulverized coal, pulverized coal combustion step S30 for burning this pulverized coal, An exhaust gas / drainage treatment step S40 that removes nitrogen oxides, fly ash, and sulfur oxides and treats wastewater including desulfurization wastewater, and a coal ash mixing step S45, each of which is described above. The pulverized
<石炭供給工程S10>
まず、石炭供給工程では、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。
<Coal supply process S10>
First, in the coal supply process, the coal stored in the
<微粉炭生成工程S20>
次に、微粉炭生成工程では、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、この範囲は移送された石炭灰が添加された場合にも適用できる。
<Pulverized coal production process S20>
Next, in the pulverized coal generation step, the coal supplied from the
<微粉炭燃焼工程S30>
次に、微粉炭燃焼工程では、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のうち、クリンカアッシュは下向きの矢印の方向に沿って下降し、灰処理ホッパ161fから排出される。フライアッシュは上向きの矢印の方向に沿って上昇して排ガスとともに過熱器(熱交換ユニット)161b、161c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。
<Pulverized coal combustion process S30>
Next, in the pulverized coal combustion process, the pulverized coal generated by the coal pulverized
上記のように、この節炭器付近は、850℃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’から過熱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15秒である。そして、その後、後段の集塵装置182、脱硫装置181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。
As described above, the vicinity of the economizer is an area where the temperature is maintained at about 850 ° C. to about 900 ° C., and the heat transfer surface provided for preheating boiler feedwater using the heat held by the combustion gas. By passing through the group, heat is exchanged, and the temperature decreases. The time required for the exhaust gas to reach the vicinity of the superheater from the
<排ガス・排水処理工程S40>
その後、微粉炭の燃焼によって発生した排ガスは、脱硝装置181に送られて脱硝され、さらに、集塵装置182によって排ガス中のフライアッシュが集塵される。集塵装置182によって集塵された排ガスは、脱硫装置183に送られて脱硫され、その後図示しない煙突によって大気に放出される。脱硫装置183から排出された脱硫排水は、排水処理設備184に送られ、他の排水とともに処理される。
<Exhaust gas / drainage treatment process S40>
Thereafter, the exhaust gas generated by the combustion of the pulverized coal is sent to the
<石炭灰混合工程S45>
石炭灰混合工程S45では、クリンカアッシュと、シンダアッシュと、フライアッシュとが混合槽201にて混合され、次工程の石炭灰添加工程S50によって、石炭供給部12、微粉炭生成部14、微粉炭燃焼部16、及び、排ガス・排水処理部18のいずれかに移送される。
<Coal ash mixing step S45>
In the coal ash mixing step S45, clinker ash, cinder ash, and fly ash are mixed in the
<石炭灰移送工程S50>
本発明の特徴である石炭灰を移送する工程である石炭灰移送工程S50は、図1に示すように、好ましくは上記の石炭供給工程S10、微粉炭生成工程S20、微粉炭燃焼工程S30、排ガス・排水処理工程S40のいずれかに対して行われる。
<Coal ash transfer process S50>
As shown in FIG. 1, the coal ash transfer step S50, which is a step of transferring coal ash, which is a feature of the present invention, is preferably the above-described coal supply step S10, pulverized coal generation step S20, pulverized coal combustion step S30, exhaust gas. -It is performed with respect to any of the wastewater treatment step S40.
なお、石炭灰の移送場所は、集塵装置までの系内であれば限定されず、例えば、石炭供給工程S10と微粉炭生成工程S20との間の移送路や、微粉炭生成工程S20と微粉炭燃焼工程S30との間の移送路、微粉炭燃焼工程S30と排ガス・排水処理工程S40との間の移送路などで行われてもよい。 Note that the coal ash transfer location is not limited as long as it is within the system up to the dust collector. For example, the transfer path between the coal supply step S10 and the pulverized coal generation step S20, or the pulverized coal generation step S20 and the pulverized powder. You may perform by the transfer path between charcoal combustion process S30, the transfer path between pulverized coal combustion process S30, and waste gas and waste water treatment process S40.
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燃焼灰を供給して混合する方法、燃焼灰を石炭微粉炭機141の石炭ホッパ(図示せず)に直接投入する方法、石炭微粉炭機141と火炉161の間の配管に剤投入口を設けて供給する方法、火炉161(バーナーゾーン161a’)へ燃焼用空気とともに直接投入する方法、火炉161の一部を構成する、火炉上部分割壁161b、最終過熱器161b’、第1の再熱器161f、横置き1次過熱器161c、第2の再熱器161f’、横置き1次過熱器161c、1次節炭器161d、2次節炭器161eなどの熱交換ユニット付近に添加する方法、など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。
Specifically, for example, a method of supplying and mixing combustion ash on a belt conveyor being transferred when transporting from the
本発明の石炭の燃焼残渣である石炭灰は、微粉炭燃焼部16の火炉161の灰処理ホッパ161fから排出されたクリンカアッシュ、微粉炭燃焼部16の火炉161(1次節炭器161d及び2次節炭器161e)の灰処理ホッパ161gから排出されたECO灰と、微粉炭燃焼部16の空気予熱器162の灰処理ホッパ162fから排出されたAH灰と、排ガス・排水処理部18の脱硝装置181の灰処理ホッパ181fから排出された脱硝装置灰とをまとめたシンダアッシュ、排ガス・排水処理部18の集塵装置182の灰処理ホッパ182fから排出されたフライアッシュ、の少なくとも一種以上を含む石炭灰であることが好ましい。また、石炭灰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1μmから100μmであることが好ましく、5μmから70μmであることがより好ましい。
Coal ash, which is a combustion residue of coal of the present invention, is clinker ash discharged from the
上記の石炭灰が移送されることにより、本発明においては、排ガス中に含まれる有害微量元素の種類に関わりなく、脱硫排水への有害微量元素の流入を抑制することが可能である。具体的に脱硫排水への流入を抑制することができる有害微量元素としては、特に限定されないが、ホウ素、ヒ素、臭素、シアン、塩素、ヨウ素、硫黄、窒素、リン、シリカ、スズ、チタン、バナジウム、タングステン、セレン、フッ素、ニッケル、マグネシウム、マンガンなどを挙げることができる。この中でも特に、ガス状化合物となり得る、ホウ素、フッ素及び砒素等の脱硫排水への流入を、より抑制することができる。 By transferring the above coal ash, in the present invention, it is possible to suppress the inflow of harmful trace elements into the desulfurization effluent regardless of the kind of harmful trace elements contained in the exhaust gas. Specific examples of harmful trace elements that can suppress inflow to desulfurization wastewater are not particularly limited, but boron, arsenic, bromine, cyanide, chlorine, iodine, sulfur, nitrogen, phosphorus, silica, tin, titanium, vanadium. , Tungsten, selenium, fluorine, nickel, magnesium, manganese and the like. Among these, inflow to desulfurization effluents such as boron, fluorine and arsenic, which can be a gaseous compound, can be further suppressed.
本発明によって、脱硫装置183の脱硫排水への有害微量元素の流入を抑制することが可能である。本発明における、脱硫装置183の脱硫排水への有害微量元素の流入を抑制することができるメカニズムは以下のとおりである。
According to the present invention, it is possible to suppress the inflow of harmful trace elements into the desulfurization effluent of the
集塵装置182までの系内に石炭灰を移送することによって、石炭灰中に含まれている酸化カルシウム量が増加する。ここで、酸化カルシウムは、石炭灰中に含有された有害微量元素の化合物、例えば、酸化セレン、三酸化二ヒ素、及び酸化ホウ素などと反応して、それぞれ亜セレン酸カルシウム、ヒ酸カルシウム、ホウ酸カルシウムなどの難溶性又は不溶性の化合物(以下、「難溶性不溶性化合物」という)を生成する。すなわち、有害微量元素は酸化カルシウムによって化学的に捕捉され難溶性不溶性化合物を生成する。
By transferring the coal ash into the system up to the
したがって、集塵装置182までの系内に石炭灰を移送することにより、系内の石炭灰渣中の酸化カルシウム量が増えたことによって、有害微量元素は酸化カルシウムに化学的に捕捉され難溶性不溶性化合物となっている可能性が高く、脱硫排水への有害微量元素の溶出がより抑制される。
Therefore, by transferring the coal ash into the system up to the
また、石炭灰を、燃焼中又は燃焼前の石炭の段階に移送した場合、炉内の熱で移送された石炭灰の表面が溶融する。移送された石炭灰の表面には、有害微量元素の化合物が接触する。有害微量元素の化合物は、石炭灰の表面が徐々に固化(ガラス固化)されることにより、石炭灰に取り込まれる。すなわち、有害微量元素の化合物は系内に移送された石炭灰に物理的に捕捉される。物理的に捕捉された有害微量元素の化合物は、脱硫排水に流入する前に、石炭灰とともに集塵装置182などによって系外に除去されるため、除去脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。
Moreover, when coal ash is transferred to the stage of coal during combustion or before combustion, the surface of the coal ash transferred by the heat in the furnace is melted. A harmful trace element compound comes into contact with the surface of the transferred coal ash. The harmful trace element compounds are taken into the coal ash by gradually solidifying (vitrifying) the surface of the coal ash. That is, harmful trace element compounds are physically captured by the coal ash transferred into the system. Since the harmful trace element compounds that have been physically captured are removed from the system by the
以上のように、石炭灰を集塵装置182までの系内に移送させることにより、石炭灰が有害微量元素の化合物を化学的及び物理的に捕捉することによって、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。したがって、新たな排水処理設備が不要であり、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用することが可能である。
As described above, by transferring the coal ash into the system up to the
以下、本発明を参考例によってさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference examples.
<参考例>
図1及び図2に示すような装置を用い、中国産、オーストラリア産、インドネシア産等の少なくとも1種類の石炭を燃焼させた。単位時間あたりの石炭中の灰分(%)をX軸に、そのときの脱硫排水中のホウ素濃度(ppm)をY軸にとり、累乗近似曲線を作成した。このグラフを図4に示す。
<Reference example>
By using an apparatus as shown in FIG. 1 and FIG. 2, at least one kind of coal from China, Australia, Indonesia, etc. was burned. The power approximation curve was created by taking the ash content (%) in the coal per unit time on the X axis and the boron concentration (ppm) in the desulfurization effluent at that time on the Y axis. This graph is shown in FIG.
なお、脱硫排水中のホウ素の濃度は、JISK0102のメチレンブルー吸光光度法にて実施した。ICP質量分析装置としては分光光度計U−3310(HITACHI社製)を用いて測定した。灰分の質量のサンプリング場所は、石炭火力発電所の石炭消費系統及び石炭灰は払出し系統である。 In addition, the density | concentration of the boron in desulfurization waste_water | drain was implemented by the methylene blue absorptiometry of JISK0102. The ICP mass spectrometer was measured using a spectrophotometer U-3310 (manufactured by HITACHI). The sampling locations for the mass of ash are the coal consumption system of coal-fired power plants and the coal ash discharge system.
図4の結果によれば、灰分が少ない場合(X軸0方向)、脱硫排水中のホウ素濃度が高くなっている。これは、灰分が燃焼反応又は煙道中に多いと、有害微量元素は集塵装置181を超えて脱硫装置182に移行しないことを示している。すなわち、集塵装置181で有害微量元素が回収されていることを示している。
According to the result of FIG. 4, when there is little ash content (
以上の結果、微粉炭燃焼施設において、石炭中の灰分が多いほど、有害微量元素が、集塵装置181を超えて脱硫装置182に移行しないことがわかる。これは、石炭中の灰分、すなわち、石炭灰が有害微量元素を化学的及び物理的に捕捉しているため脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制していると考えられる。
As a result of the above, it can be seen that, in the pulverized coal combustion facility, as the ash content in the coal increases, harmful trace elements do not move to the
以上の結果、石炭を燃焼ボイラに移送する工程から集塵装置によって煤塵が集塵される工程までの間の系内に、石炭の燃焼残渣が移送されると、石炭灰が有害微量元素の化合物を化学的及び物理的に捕捉することによって、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。したがって、新たな排水処理設備が不要であり、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用することが可能である。 As a result of the above, when coal combustion residue is transferred into the system from the step of transferring coal to the combustion boiler to the step of collecting soot dust by the dust collector, coal ash is a compound of harmful trace elements. By chemically and physically trapping, the elution of harmful trace elements into the desulfurization effluent can be further suppressed. Therefore, a new wastewater treatment facility is not required, and it is possible to use an inexpensive coal type having a high content of harmful trace elements without requiring a large initial investment and a large-scale additional facility.
なお、図4に示す脱硫排水はそのまま一般河川や海域に放流されるものではなく、排水処理設備で処理されるため、十分に規制値を遵守することが可能である。 In addition, since the desulfurization waste water shown in FIG. 4 is not discharged into general rivers and sea areas as it is, but is treated by waste water treatment equipment, it is possible to fully comply with the regulation value.
本発明は、火力発電所に設置された火炉、空気予熱器、脱硝装置、脱硫装置から排出される石炭灰を添加することにより、脱硫排水への有害微量元素の溶出をより抑制することができる。すなわち、本発明は、多額の初期投資及び大規模な追加設備を必要とせずに有害微量元素の含有率が高い安価な石炭種を使用することを可能とする技術である。 By adding coal ash discharged from a furnace, an air preheater, a denitration device, and a desulfurization device installed in a thermal power plant, the present invention can further suppress the elution of harmful trace elements into the desulfurization effluent. . That is, the present invention is a technique that enables the use of an inexpensive coal type having a high content of harmful trace elements without requiring a large initial investment and large-scale additional equipment.
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 通風機
16 微粉炭燃焼部
161 火炉
162 空気予熱器
163 空気供給機
18 排ガス・排水処理部
181 脱硝装置
182 集塵装置
183 脱硫装置
184 排水処理設備
201 混合槽
S10 石炭供給工程
S20 微粉炭生成工程
S30 微粉炭燃焼工程
S40 排ガス・排水処理工程
S45 石炭灰混合工程
S50 石炭灰添加工程
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記石炭火力発電システムが微粉炭燃焼方式システムであり、前記石炭の燃焼残渣として、節炭器から排出された前記石炭の燃焼残渣、空気予熱器から排出された前記石炭の燃焼残渣、脱硝装置から排出された前記石炭の燃焼残渣からなる群より選ばれる少なくとも一種以上を含むシンダアッシュを移送する、排ガス中の有害微量元素を捕捉する方法。 In a coal-fired power generation system comprising a combustion boiler that burns coal, and a dust collector that is disposed downstream of the combustion boiler and collects dust from the combustion residue of the coal , the outlet from the combustion boiler A method of transferring the combustion residue of coal into a system up to a dust collector and capturing harmful trace elements in exhaust gas generated by combustion of the coal,
The coal-fired power generation system is a pulverized coal combustion system, the combustion residue of the coal discharged from a coal-saving device, the combustion residue of the coal discharged from an air preheater, and a denitration device A method for capturing harmful trace elements in an exhaust gas, wherein a cinder ash containing at least one selected from the group consisting of combustion residues of the discharged coal is transferred.
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