JP6655276B2 - 石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システム、石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、石炭焚きボイラの炉底から排出される石炭灰の搬送システムに関する。さらに詳しくは、石炭焚きボイラの炉底から排出される石炭灰を空気輸送により搬送するための石炭灰の搬送システムに関する。

石炭火力発電所等の石炭焚きボイラでは、石炭灰がボイラ内の炉壁等に付着したのち、ボイラ炉底に落下、落下の衝撃により粉砕して塊状となることがある。石炭焚きボイラの炉底から回収された塊状石炭灰等は、破砕されてセメントや人工骨材の原材料等として利用されている。

従来、ボイラ炉底から排出された塊状石炭灰は、乾式石炭灰コンベアにより搬送されている。また、その搬送過程において、一次破砕機及び二次破砕機により粉状まで破砕され、空気輸送によってサイロ等に回収される。

例えば、特許文献１には、炉底から排出された塊状石炭灰を細かく破砕した後、真空輸送管で貯蔵サイロ等に搬送する石炭灰の搬送システムが記載されている。このシステムでは、炉底から排出された塊状石炭灰を乾式石炭灰コンベア及び石炭灰冷却コンベアにより搬送し、搬送過程で１次クラッシャ及び２次クラッシャにより粉状まで破砕している。そして、粉状となった石炭灰は、真空輸送管で搬送されている。

特開２００５−６９５１２号公報

従来の石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システムでは、一次破砕部として、ロールブレーカ等の破砕機を用いて３０ｍｍ程度の粒状石炭灰とし、二次破砕部として、振動ロッドミルタイプの破砕機を用いて約３００μｍの粉状石炭灰を作製している。
しかし、振動ロッドミルで破砕された粉状石炭灰は針状であるため、次工程の空気輸送装置の配管を摩耗するという課題があった。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、塊状石炭灰を破砕するための破砕機としてボールミルを用いることにより、粉状石炭灰の針状化を抑制し、空気輸送管の摩耗が低下することを見出して本発明を完成させた。
具体的には、本発明は、以下の石炭灰搬送システム及び石炭灰搬送方法を提供するものである。

（本願第１発明）
上記課題を解決するための本願第１発明は、石炭焚きボイラ炉底から排出される塊状石炭灰を破砕する破砕装置と、前記破砕装置により破砕された粉状石炭灰を空気輸送する空気輸送装置と、を備え、前記破砕装置は、ボールミルを有することを特徴とする石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システムである。
（本願第２発明）
上記課題を解決するための本願第２発明は、前記破砕装置は、前記塊状石炭灰を一次破砕する一次破砕部と、前記一次破砕部で一次破砕された粒状石炭灰を二次破砕する前記ボールミルと、を備えたことを特徴とする本願第１発明に記載の石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システムである。
（本願第３発明）
上記課題を解決するための本願第３発明は、前記空気輸送装置は、前記破砕装置で破砕された前記粉状石炭灰を貯留する貯留部と、配管で空気輸送する空気輸送部と、を備えたことを特徴とする本願第１または第２発明に記載の石炭焚きボイラで生じる石炭灰搬送システムである。
（本願第４発明）
上記課題を解決するための本願第４発明は、前記ボールミルは、破砕用ボールを投入するための投入部を有し、当該投入部は、前記塊状石炭灰または前記粒状石炭灰の投入部でもあることを特徴とする本願第１〜第３発明のいずれかに記載の石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システムである。
（本願第５発明）
上記課題を解決するための本願第５発明は、石炭焚きボイラ炉底から排出される石炭灰を破砕する破砕工程と、前記破砕工程により破砕された粉状石炭灰を空気輸送する空気輸送工程と、を備え、前記破砕工程は、ボールミルで行うことを特徴とする石炭灰搬送方法である。

本願第１発明によれば、粉状石炭灰の針状化が抑制されるため、空気輸送装置の配管の摩耗を抑えることができる。そのため、空気輸送装置の配管交換の頻度を著しく減少することができる。
また、従来の振動ロッドミルでは、破砕媒体である破砕用ロッドが折れると交換作業が必要であった。そのため、交換作業時に石炭焚きボイラを停止又は低負荷運転したり、交換作業用の予備破砕機を設けていた。一方、ボールミルを用いた本発明の石炭灰搬送システムでは、破砕媒体である破砕用ボールは、石炭灰との衝突により表面が摩耗して小さくなるものの、減少した分だけ新しい破砕用ボールを追加すればよい。そのため、メンテナンスにおいて、石炭焚きボイラを停止又は低負荷運転したり、予備破砕機を準備しておく必要がない。

本願第２発明によれば、塊状石炭灰が一次破砕部で適度な大きさの粒状石炭灰に粗破砕されるため、次工程のボールミルの破砕効率を高めることができる。

本願第３発明によれば、貯留部に粉状石炭灰を貯留することができるため、粉状石炭灰を空気輸送部に供給する供給量を調節できる。粉状石炭灰の供給量を調節できると、空気輸送部の配管に粉状石炭灰を過剰供給して詰まらせるというトラブルを防止することができる。また、石炭焚きボイラや、石炭灰搬送システムの運転を停止することなく、空気輸送部の配管交換等のメンテナンス作業を行うことができる。

本願第４発明によれば、破砕用ボールを粒状石炭灰の投入部から投入することができるため、ボールミルの回転ドラムを停止することなく、新しい破砕用ボールを追加することができる。

本願第５発明によれば、粉状石炭灰の針状化が抑制されるため、空気輸送管の配管の摩耗を抑えることができる。そのため、配管交換の頻度が著しく減少され、作業効率を高めることができる。
また、ボールミルの破砕媒体のメンテナンスにおいては、新たな破砕用ボールを追加するだけでよく、作業が極めて簡便なものとなる。

本発明の実施例の石炭灰搬送システムを備えた石炭焚きボイラの構成を示す概略説明図である。 本発明の実施例の石炭灰搬送システムを示す概略説明図である。 本発明の実施例の石炭灰搬送システムに使用されるボールミルを示す概略説明図である。

図面を参照しつつ本発明に係る石炭灰搬送システムの実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例の石炭灰搬送システムを備えた石炭焚きボイラの構成を示す概略説明図である。
本発明の実施例の石炭焚きボイラ９は、石炭火力発電所に設置され、石炭を燃料として燃焼させて蒸気タービンの動力となる蒸気を発生するものである。石炭焚きボイラ９は、石炭を燃焼して発生する飛灰Ｄを上部から排出し、炉底から塊状の石炭灰Ａを排出する。これらの飛灰Ｄや塊状石炭灰Ａは、セメントや人工骨材の原材料等に利用するため、サイロ１０に回収される。

塊状石炭灰Ａは、本発明の石炭灰搬送システム１を備えた経路Ｌ１によりサイロ１０に搬送される。石炭灰搬送システム１は、破砕装置及び空気輸送装置５を備えており、塊状石炭灰Ａを破砕装置により細かく破砕して、粉状石炭灰Ｃとして空気輸送装置５によりサイロ１０まで搬送するシステムである。各装置の詳細については、後述する。

飛灰Ｄは、石炭焚きボイラ９からサイロ１０に直接接続された経路Ｌ２、又は、石炭焚きボイラ９から前記経路Ｌ１の空気輸送装置５に接続された経路Ｌ３によりサイロ１０に回収される。
なお、経路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３には、それぞれバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が設けられており、必要に応じて適宜開閉される。

サイロ１０は、真空ポンプに連結されており、サイロ１０内を真空にすることにより、経路Ｌ１から粉状石炭灰Ｃ、又は、粉状石炭灰Ｃと飛灰Ｄの混合物を吸引し、経路Ｌ３から飛灰Ｄを吸引している。
なお、本発明の実施例では、サイロ１０に真空ポンプが連結されているが、経路Ｌ１及び経路Ｌ２に直接真空ポンプを連結して、サイクロン等の粒子回収システムを用いて粉状石炭灰と飛灰Ｄを回収してもよい。また、圧縮空気により搬送気流を形成してもよい。

本発明の実施例では、サイロ１０に粉状石炭灰Ｃと飛灰Ｄを回収しているが、それぞれ別のサイロに回収してもよい。

図２は、本発明の実施例の石炭灰搬送システムを示す概略説明図である。
本発明の実施例の石炭灰搬送システム１は、破砕装置２、空気輸送装置５、乾式搬送装置８を備えた構成であり、さらに破砕装置２は、一次破砕部３及びボールミル４により構成され、空気輸送装置５は、貯留部６及び空気輸送部７により構成されている。

［乾式搬送装置］
乾式搬送装置８は、石炭焚きボイラ９の炉底から排出された塊状石炭灰Ａを搬送するための装置である。乾式搬送装置８には、従来の乾式石炭灰コンベアや、冷却機能を備えた石炭灰冷却コンベア等が使用される。

実施例の乾式搬送装置８は、石炭焚きボイラ９の炉底から排出された塊状石炭灰Ａを一次破砕部３へ搬送する構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、複数の乾式搬送装置を設け、一次破砕部３から排出された粒状石炭灰Ｂをボールミル４へ搬送するための乾式搬送装置、ボールミル４から排出された粉状石炭灰Ｃを貯留部６へ搬送するための乾式搬送装置等を設置してもよい。
また、乾式搬送装置８は、省略することもできる。例えば、塊状石炭灰Ａを貯留槽等に一次貯留して、冷却後、貯留された塊状石炭灰Ａを直接一次破砕部３に導入してもよい。

［破砕装置］
〈一次破砕部〉
破砕装置２は、一次破砕部３及びボールミル４により構成されている。一次破砕部３は、２５０ｍｍ程度の塊状石炭灰Ａを粗破砕して、２０ｍｍ程度の粒状石炭灰Ｂを形成するための構成である。例えば、２つのロールの隙間を通して破砕するロールブレーカ、回転刃を備えた駆動軸と固定刃により破砕する１軸型破砕機、回転刃を備えた２つの駆動軸により破砕する２軸型破砕機、竪型破砕機、横型破砕機等が使用される。

〈ボールミル〉
ボールミル４は、２０ｍｍ程度の粒状石炭灰Ｂを破砕して、３００μｍ程度の粉状石炭灰Ｃを形成するための装置である。次工程の空気輸送を考慮すると、粉状石炭灰Ｃの粒度はＤ₉₀：３００μｍ以下であることが好ましい。なお、粉状石炭灰Ｃの粒度測定は、レーザー回折式粒度分布計「マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸＩＩ」（日機装株式会社製）を用いて測定した。

図３は、本発明の実施例の石炭灰搬送システムに使用されるボールミルを示す概略説明図である。
ボールミル４は、土台４４に軸受ローラ４５を介して固定された回転ドラム４１、回転ドラム４１に粒状石炭灰Ｂを投入するための投入部４２、回転ドラム４１から粉状石炭灰Ｃを排出するための排出部４３を備えている。また、回転ドラム４１の内部には、複数の破砕用ボール４８が充填されており、回転ドラム４１の外周面には、破砕用ボール４８を投入するためのボール投入口４７Ａ、駆動モータ（図示しない）の動力をギア等で伝達するための動力伝達部４６が形成されている。
さらに、粒状石炭灰Ｂを投入するための投入部４２には、連続運転しながら追加の破砕用ボール４８を投入することができるボール投入口４７Ｂが設けられている。

ボールミル４は、回転ドラム４１の容量の半分量程度の破砕用ボール４８が充填した状態で回転ドラム４１を回転させ、破砕用ボール４８を流動させる。そして、破砕用ボール４８が流動した回転ドラム４１内に被処理物である粒状石炭灰Ｂを投入し、破砕用ボール４８との衝突により粒状石炭灰Ｂを破砕するものである。なお、破砕用ボール４８の大きさは、粉状石炭灰Ｃの所望の大きさ等に応じて適宜選択される。
回転ドラムの大きさは、粒状石炭灰Ｂの処理量に応じて適宜選択されるが、例えば、直径７００〜１５００ｍｍ、容量１２００〜２０００Ｌ程度のものを使用することができる。また、回転ドラムの回転数は、回転ドラムの直径に応じて適宜選択され、通常１０〜５０ｒｐｍ程度である。

破砕用ボール４８は、処理中に摩耗し、徐々に小さくなる。そのため、定期的に新しい破砕用ボール４８を投入することが好ましい。破砕用ボール４８は、回転ドラム４１の外周面に設けられたボール投入口４７Ａより投入しても、粒状石炭灰Ｂと共に、ボール投入口４７Ｂより投入してもよい。ボール投入口４７Ｂより破砕用ボール４８を投入すると、回転ドラム４１の回転を止めずに、連続的に破砕処理を行うことができる。
破砕用ボール４８は、徐々に小さくなって消滅するため、古い破砕用ボールと新しい破砕用ボールを交換する作業は不要である。なお、本発明において、古い破砕用ボールと新しい破砕用ボールを交換してもよいことはいうまでもない。
破砕用ボール４８を追加、交換するタイミングは、排出された粉状石炭灰Ｃを目視または触れて判断したり、粉状石炭灰Ｃの粒度分布を測定して判断する。なお、ボールミル内部に入ってボールの状況を目視して判断してもよい。

粒状石炭灰Ｂの投入方法としては、バッチ式でも連続式でもよいが、管理や作業性の観点から連続式が好ましい。

水分を含んでいる場合は破砕用ボール４８に石炭灰が付着して粉状石炭灰Ｃの回収量が低下する。
なお、粒状石炭灰Ｂをボールミル４に投入する前に、適宜乾燥工程を加えてもよい。乾燥工程としては、天日干し、棚乾燥、気流乾燥機による乾燥等、どのような乾燥手段を用いてもよい。粒状石炭灰Ｂ同士の固着を防止するため、気流乾燥機を用いることが好ましい。

本発明の石炭灰搬送システムでは、ボールミル４を設けることにより、従来の振動ロッドミルにより処理された粉状石炭灰より角部が少ない粉状石炭灰が得られるため、次工程の空気輸送装置の配管の摩耗を抑制することができる。

破砕装置２において、一次破砕部３、ボールミル４は、それぞれ二系統設置し、バルブ等により簡易的に切り替えられるようにしてもよい。一次破砕部３、及び、ボールミル４を二系統設置することにより、各装置に故障等のトラブルが生じた場合や、メンテナンスを行う場合に、石炭焚きボイラ９の停止や低負荷運転を回避することができる。

［空気輸送装置］
〈貯留部〉
空気輸送装置５は、粉状石炭灰Ｃを貯留するための貯留部６と粉状石炭灰Ｃを空気輸送するための空気輸送部７を備えている。
貯留部６は、下方に向けて縮径した円筒状の容器であり、下端に排出口を有している。当該排出口は、空気輸送部７の配管と気密に接続されている。
粉状石炭灰の供給量を調整できる構成を設けることが好ましい。これにより、空気輸送部７に供給する粉状石炭灰Ｃの供給量を調整することができる。

〈空気輸送部〉
空気輸送部７は、気流により粉状石炭灰Ｃを輸送するための装置であり、配管と気流発生手段を備えた構成である。
配管は、粉状石炭灰Ｃを輸送するための輸送路であり、内部に輸送方向に流れる気流が形成されている。配管の材質としては、粉状石炭灰Ｃの衝突により破損や摩耗が生じにくい材質のものが使用される。例えば、低クロム鋳鉄、セラミックライニング等が挙げられる。
気流発生手段としては、真空ポンプ等により輸送方向前方から吸引する方法、コンプレッサー等により圧縮空気を輸送方向へ向けて流す方法のいずれでもよい。
本発明の実施例では、配管の終端部に連結されたサイロ１０内を陰圧にして、配管に気流を形成している。

配管の終端部は、必要に応じて適宜選択された装置に連結される。本発明の実施例では、粉状石炭灰Ｃ及び飛灰Ｄを貯蔵するためのサイロ１０に連結されている。

［石炭灰搬送方法］
本発明の石炭灰搬送方法は、石炭焚きボイラ炉底から排出される塊状石炭灰Ａを破砕する破砕工程と、前記破砕工程により破砕された粉状石炭灰Ｃを空気輸送する空気輸送工程と、を備え、前記破砕工程は、ボールミルで行うことを特徴とするものである。なお、必要に応じて、乾式コンベア等により塊状石炭灰Ａ、粒状石炭灰Ｂ、粉状石炭灰Ｃを搬送する工程を設けてもよい。
さらに、破砕工程は、塊状石炭灰Ａを粒度２０ｍｍ以下の粒状石炭灰Ｂに破砕する一次破砕工程、前記粒状石炭灰Ｂをボールミルにより粒度Ｄ₉₀：３００μｍ以下の粉状石炭灰Ｃに破砕するボールミル破砕工程を備えることが好ましい。

本発明の石炭灰搬送システム及び石炭灰搬送方法は、主に石炭火力発電所で使用される石炭焚きボイラから発生する塊状石炭灰の搬送に利用することができる。
そのほか、石炭を燃料として用いる装置において、発生した石炭灰を搬送するために利用することができる。

本発明の石炭灰搬送システムは、従来使用されていた既設の石炭灰搬送システムを利用して、振動ロッドミル等のボールミル以外の破砕機をボールミルに置き換えること、あるいは、ボールミルを既設の石炭灰搬送システムに追加することにより生産することもできる。

１ 石炭灰搬送システム、２ 破砕装置、３ 一次破砕部、４ ボールミル、５ 空気輸送装置、６ 貯留部、７ 空気輸送部、８ 乾式搬送装置、９ 石炭焚きボイラ、１０ サイロ、４１ 回転ドラム、４２ 投入部、４３ 排出部、４４ 土台、４５ 軸受ローラ、４６ 動力伝達部、４７Ａ，４７Ｂ ボール投入口、４８ 破砕用ボール、Ａ 塊状石炭灰、Ｂ 粒状石炭灰、Ｃ 粉状石炭灰、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 経路、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４ バルブ

Claims (4)

1. 石炭焚きボイラ炉底から排出される塊状石炭灰を破砕する破砕装置と、
   前記破砕装置により破砕された粉状石炭灰を空気輸送する空気輸送装置と、を備え、
   前記破砕装置は、前記塊状石炭灰を粒度２０ｍｍ以下に一次破砕する一次破砕部と、
   前記一次破砕部で一次破砕された粒状石炭灰を粒度３００μｍ以下に二次破砕するボールミルと、を備えたことを特徴とする石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システム。
2. 前記空気輸送装置は、
   前記破砕装置で破砕された前記粉状石炭灰を貯留する貯留部と、
   配管で空気輸送する空気輸送部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システム。
3. 前記ボールミルは、破砕用ボールを投入するための投入部を有し、
   当該投入部は、前記粒状石炭灰の投入部でもあることを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送システム。
4. 石炭焚きボイラ炉底から排出される石炭灰を破砕する破砕工程と、
   前記破砕工程により破砕された粉状石炭灰を空気輸送する空気輸送工程と、を備え、
   前記破砕工程は、前記塊状石炭灰を粒度２０ｍｍ以下に一次破砕する一次破砕工程と、
   前記一次破砕工程で一次破砕された粒状石炭灰をボールミルにより粒度３００μｍ以下に二次破砕する二次破砕工程と、を備えたことを特徴とする石炭焚きボイラで生じる石炭灰の搬送方法。
   

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