JPH0424410A - 石炭焚きボイラ設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃焼温度かきわめて高く燃料中の灰分を忍融
灰として排出するスラグタップ式（ウェットボトム式）
燃焼炉に、この溶融灰を原料として鉱滓綿を製造する鉱
滓綿製造装置を付加した石炭焚きボイラ設備に関する。

従来の技術 石炭焚きボイラから排出される灰の処分方法は重大課題
であり、有効利用に関しては大きな社会ニードとなって
いる。従来のボイラがら排出される石炭灰の大半はいわ
ゆるフライアッシュで、その利用法として、未加工材は
埋め立てや土壌改良に用いられ、中加工材としてはセメ
ント原料、生コン添加材、路盤材、人工軽量骨材などと
して用いられ、高度加工材としては吸音材、各種建材な
どが検討されている。

一方、現在製造されている鉱滓綿の原料は高炉鉱滓や珪
石、玄武岩、安山岩等を主原料として、必要に応じて成
分調整剤を添加して電気炉、キュポラ等の溶融炉で再溶
融し、溶融物を製綿機に供給し、遠心力または圧力空気
、スチーム等の流体圧力で繊維化する方法がとられてい
る。

発明が解決しようとする課題 石炭焚きボイラは、重油焚きボイラに対して石炭灰の処
１が問題であり、排出灰を高加工材として利用するため
には、燃成工程などに要する製造コストが高いという間
頭がある。

一方、鉱滓綿の製造に関しては、原料を溶融化させるた
めのエネルギーコストが多大となること、製造時に排出
される炭酸ガス量が多大になることなどの問題点がある
。

本発明は、燃焼温度を高め、かつ炉内脱硫に必要な石灰
を添加して灰の融点を下げ、灰を溶融状態で炉床の抜出
孔より流出させるスラグタップ式燃焼炉から排出される
溶融灰を原料として利用することにより、上記の問題点
を一挙に解決できる石炭焚きボイラ設備を提供すること
を目的とする。

課穎を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の第１の手段は、ス
ラグタップ式燃焼炉の炉床に形成したスラグ抜出口の出
口に、溶融灰の温度調整装置を有する加熱堰を設け、加
熱堰の排出口に原料投入口が接続された鉱滓綿製造装置
を設けたものである。

また、第２の手段は、第１の手段に加えて、加熱堰と鉱
滓綿製造装置とに外気から遮蔽するカバー体を設けると
ともに、燃焼炉とカバー体との間に燃焼炉内の燃焼ガス
をカバー体内に導入するガス導入路を設けたものである
。

さらに第３の手段は、第１または２の手段に加えて、加
熱堰に、７８融灰の成分を調整する添加剤の供給ノズル
を設けたものである。

さらにまた第４の手段は、第１または２の手段に加えて
、加熱堰に、溶融灰を水滓化して回収する溶融灰冷却回
収装置の灰排出口を設け、この灰排出口に開閉自在な排
出扉を設けたらのである。

また第５の手段は、第１または２の手段に加えて、燃焼
炉の排ガス通路に介在させた空気予熱器および集塵器と
燃焼炉との間に、回収した灰を燃焼炉内に戻ず灰凹収管
を設けたものである。

作用 上記第１の手段によれば、スラグタップ式燃焼炉から排
出される溶融された石炭灰を加熱堰で温度調整し、＃、
滓綿製造装置に原料として供給し鉱滓綿を製造すること
により、燃焼灰の廃棄コストをセ１′：Ｊにできるとと
もに鉱滓綿の製造に必要な溶解炉を不要とし、熱エネル
ギーを大幅に節減できる。

また第２の手段によれば、燃焼炉の高温燃焼ガスをカバ
ー体内に導入して、加熱堰および鉱滓綿製造装置内で溶
融灰を保温できるので、熱エネルギーをより節減できる
。

さらに第３の手段によれば、加熱堰の溶融灰に添加剤を
添加することにより、燃料石炭の組成変化に伴い変動す
る溶融灰の成分および溶融点を調整して、均質な鉱滓綿
を得ることができる。

さらにまた第４の手段によれば、ボイラの運転停止時や
鉱滓綿製造装置のトラブル発生時に、加熱堰から溶融灰
を抜き出して水滓化できるので、ボイラの運転を円滑に
行える。

また第５の手段によれば、燃焼炉から燃焼ガスに同伴し
て排ガス通路から排出される石炭灰を、空気予熱器や集
塵器で捕捉して燃焼炉に戻し溶融させることにより、燃
焼灰のほとんどを鉱滓綿の原料として利用でき、きわめ
て効率がよい。

実施例 以下本発明に係る石炭焚きボイラ設備の一実施例を図面
に基づいて説明する。

このボイラ設備は、燃焼炉１に微粉炭とともに適量の石
灰を添加し、灰を溶融化して炉床より流出させ、−旦加
熱堰１６に溜めて温度を制御し、オーバーフローした溶
融灰Ｂを鉱滓綿製造装置２５内に落下させて鉱滓綿りを
製造することを基本構造としている。

すなわち第１図において、１はスラグタップ式（ウェッ
トボトム式ともいう）燃焼炉で、１次燃焼室１ａに臨ん
で複数の微粉炭バーナ２が配設されるとともに、押込フ
ァン３から蒸気式空気加熱器４および再生式空気予熱器
８を介して炉内に燃焼用空気を供給する空気供給管５が
バーナ２や空気ノズルに接続される。そして、このバー
ナ２から下方に向って流れつつ燃焼されたきわめて高温
の燃焼ガスＡは炉床部１ｂで上方に転向され、２次燃焼
室ＩＣに送られてボイラ水管群６を加熱し、排ガス通路
７から排出される。この排ガス通路７には上流側から順
に、再生式空気予熱器８、電気集塵器９、誘引ファン１
０が介在されて煙突１１に接続されている。また、空気
予熱器８および電気集塵器９により捕捉された石炭灰（
フライアッシュ）は、灰回収用空気管２４により燃焼炉
１内に回収される。

一次燃焼室１ａには、脱硫に必要な石灰を供給する石灰
供給ノズル１２が設けられており、石灰供給ホッパ１３
の石灰を石灰供給管１４Ａを介して石灰供給ノズル１２
から一次燃焼室１ａ内に吹き込むことにより、燃焼炉１
内を脱硫するとともに、燃料中に含まれる石炭灰の融点
を下げて溶融させ、この溶融灰Ｂを炉床部１ｂに形成し
たスラグ抜出口１５から排出するように構成している。

１６は炉床部１ｂのスラグ抜出口１５出ロ側に設けられ
た加熱層で、堰本体１６ａの上部には堰本体１６ａ内の
溶融灰Ｂを外気から遮断する堰カバー体１６ｂが設けら
れる。そして、加熱層１６の一端側人ロ１６ｃは溶融灰
導入管１７を介してスラグ抜出口１５に連通され、この
溶融灰導入管１７は燃焼ガス導入路に兼用されて、炉底
部１ｂから溶融灰Ｂを加熱堰１６内に導入するとともに
、燃焼炉ｌ内の高温の燃焼ガスＡの一部を加熱堰１６内
に導入する。堰カバー体１６ｂには、起動時に加熱層１
６を予熱するために、ガスボンベ１８の燃料ガスがガス
供給管１９を介して供給されるガスバーナ２０が配設さ
れ、また溶融灰Ｂを温度調整するための温度調整装置２
１が設けられている。この温度調整装置２１は、溶融灰
Ｂ中に没入された加熱用電極２１ａが、加熱層１６の他
端側出口１６ｄで溶融灰Ｂの温度を検出する赤外線放射
温度計２１ｂの検出信号に基づいて制御装置２２により
印加電流を制御され、溶融灰Ｂを所定温度に制御するも
のである。また、堰カバー体１６ｂには、石灰ホッパ１
３に石灰供給管１４Ｅ３を介して接続された添加剤供給
ノズル２３か設けられており、必要に応じて溶融灰Ｂ中
に石灰を添加することにより、成分調整および融点制御
を行うことができる。

２５は鉱滓製造装置で、加熱層１６の出口１６ｄに接続
された原料投下管２６の下方に、円盤駆動モータ２７に
より高速で回転される回転円盤２８が配設されるととも
に、回転円盤２８の一方側近傍で回転円盤２８によって
生成された繊維状溶融灰Ｃを他方側の形成用コンベヤ２
９上に気送して鉱滓綿りを形成する空気噴射ノズル３０
が設けられている。そして、これら装置は形成部カバー
体３１によって外気と遮断されるとともに、形成部カバ
ー体３１の形成用コンベヤ２９下部に、先端が再生式空
気予熱器８上流側の排ガス通路７に連結されるガス排出
管３２が接続されている。そして、原料投下管２６がガ
ス導入路に兼用されるとともに、形成部カバー体３１内
が燃焼炉１内より負圧が大きく設定されることにより、
燃焼炉１内の高温の燃焼ガスＡを加熱層１６、鉱滓製造
装置２５内に導入して溶融灰Ｂを保温している。鉱滓製
造装置２５の形成部カバー体３１外方に、形成用コンベ
ヤ２９から鉱滓綿りが受は渡される搬出用：１ンベヤ３
３が配設される。

３４は加熱層１６の一端側下部に配設された溶融灰冷却
回収装置で、堰本体１６ａの一端側傾斜壁に灰排出口３
５が形成されるとともに、堰本体１６ａをなす傾斜壁が
開閉シリンダ装置３６により灰排出口３５を開閉可能な
排出扉３７に構成される。そして排出扉３７の周囲には
、下端が冷却水槽３８の冷却水に埋没する溶融灰Ｂ案内
用の回収部カバー３９が取付けられて、溶融灰Ｂと共に
排出される燃焼ガスＡの漏出が防止されている。冷却水
槽３８底部から外方に向って、冷却水により溶融灰Ｂが
水滓化された水滓スラグＥをスラグホッパ４０に搬出す
る排出コンベヤ４１が配設されている。なお、この溶融
灰冷却回収装置３４は、ボイラの運転停止時や鉱滓綿製
造装置２５の停止時に使用される。

上記構成において、燃焼炉１内で高温のｍ焼ガスＡによ
り燃焼された微粉炭中の灰分は、石灰供給ノズル１２か
らの石灰により融点を下げられて溶流化され、この溶融
灰Ｂは炉床部１ｂのスラグ抜出口１５から加熱０１６内
に導入される。加熱層１６において、溶融灰Ｂは温度調
整装置２１により温度が調整されるとともに、添加剤供
給ノズル２３から石灰が供給されて溶融灰Ｂの成分調整
および融点調整が行われる。そして、スラグ抜出口１５
から落下される溶融灰Ｂと同等量のオーバーフロー分が
出口１６ｄから鉱滓綿製造装置２５の原料投下管２６に
供給される。この溶融灰は、高速回転する回転円盤２８
上に落下されてウール化するスピニング法が採用されて
いるが、目的に応じて高圧気体でウール化するブローイ
ング法でもよい。このようにして製造された鉱滓綿りは
、形成用および搬出用コンベア２９．３３により回収さ
れて運び出され、目的に応じてマット、ボード、フェル
ト等に加工される。

なお、ボイラの運転停止時や何らかのトラブルが生じた
ときは、加熱層１６の排出扉３７を開き溶融灰Ｂを灰排
出口３５の下方に設けられた冷却水槽３８に落として水
滓化する。

溶融灰Ｂの温度が低下しないように、加熱ｕ１１６と鉱
滓綿製造装置２５は堰カバー体１６ｂと形成部カバー体
３１により外気から遮蔽されるとともに燃焼炉１内とガ
ス導入路兼用の溶融灰導入管１７および原料投下管２６
を介して連通する構造とし、燃焼炉１内の高温燃焼ガス
Ａの一部を炉床部１ｂから加熱層１６、鉱滓綿製造装置
２５に導入することにより、きわめて効果的に溶融灰Ｂ
を保温できる。この燃焼ガスＡは、ガス排出管３２から
排ガス通路７に戻され煙突１１から系外に排出される。

また、燃焼ガスＡに同伴されて排ガス通Ｂ７に排出され
再生式空気予熱器８及び電気集塵器９で補集された石炭
灰（フライアッシュ）は、灰回収用空気管２４により燃
焼炉１内に送り、溶融灰Ｂとして炉床部１ｂより取り出
し鉱滓綿りの原料として使用される。

石炭燃焼灰によるウール化の可能性を明らかにするため
、通常の石炭焚きボイラから排出された石炭灰（フライ
アッシュ）に石灰を添加した原料を用いてウール化実験
を行った。石灰は溶融灰中のＣａＯ含有量が２０．３０
および４０ｗ　ｔ％になるように添加した。第１表は得
られたＦｉ融灰Ｂの化学組成と溶融点を示す。

く以下余白〉 溶解は高周波溶解炉で行い、溶解温度は溶流点より５０
〜１５０℃高い温度とし、５，０００〜２０，０００ｒ
ｐｉの高速回転中の鋼製回転円盤上に溶融灰を落下させ
た。第３図は、試料Ｎｃｉ２（ＣａＯ含有量は３０ｗｔ
％）において注湯温度を１４５０〜１５００℃として得
られたウールの平均ｍ維径及び粒子含有率と円盤の回転
数との関係の例を示している。ここで、繊維径および粒
子含有率はＪＩＳ＾９５０４の方法に準じて測定した０
回転数が高くなるに伴い、平均粒子径は小さく、粒子含
有率も少なくなる傾向を呈し、円盤回転数が２０，００
０ｒｐｎのときには平均繊維径は約３μｍ、粒子含有率
は約３　ｗ　ｔ％となり、ＪＩＳ値（［ロックウール保
温材ＪＩＳ＾９５０４　Ｊ平均繊維径＝７μｍ以下、粒
子含有率：４ｗｔ％以下）を満足する値である。

このように、高炉滓と同様に石炭灰においても鉱滓綿を
製造できることがわかる。実撚運転において、原料炭の
組成が変わることが予想され、燃焼灰の溶流点が変わり
、そのために鉱滓綿を製造するための適正な注湯温度や
円盤回転速度などの条件が変わることは容易に想定でき
る。そこで、注湯温度と円盤回転速度を変えることなく
鉱滓綿を連続的に製造するために、原料炭の組成に応じ
て石灰の添加量を変えるとともに、放射温度計を用いて
溶融灰の温度計測を行って注湯温度の制御を行う必要が
ある。

発明の効果 以上に述べたごとく本発明のボイラ設備によれば、 （１）燃焼炉の下部に設置されたスラグ抜出口に、加熱
層を介して鉱滓綿製造装置を設けたので、■石炭焚きボ
イラから排出される燃焼灰の廃棄コストがほぼゼロにな
る。■石炭焚きボイラから排出される溶融灰を利用する
ため、鉱滓綿の製造に必要な大型の溶解炉が不要で、高
炉水滓スラグを再溶融して製造される従来の鉱滓綿製造
装置に比して熱エネルギーが極めて節減され、従ってラ
ンニングコストが大幅に削減される。因みに、原料の加
熱温度は従来法では約１５００°Ｃであるのに対して、
本発明では約１００℃以内であるため、本発明と従来の
所要エネルギーの比を単純計算すると約１７１５以下と
なる。■設備が少なく保守が容易である。■炭酸ガス排
出量か少なくなる。

（２）また、燃焼炉の高温の燃焼ガスを利用して溶融灰
を保温することにより、熱エネルギーをより節減するこ
とができる。

（３）さらに、加熱層の溶融灰中に添加剤供給ノズルか
ら添加剤を添加することにより、溶融灰の溶融点や成分
を調整することができ、燃料石炭の組成が変動しても均
質な鉱滓綿を得ることができる。

（４）さらにまた、加熱層に７Ｂ融灰冷却回収装置を付
加することにより、鉱滓綿製造装置にトラブルが生じた
場合でも、溶融灰を確実に処理することができる。

（５）また、排ガス通路中で捕捉された石炭灰（フライ
アッシュ）を灰回収管により炉内に戻すことにより、こ
れらを７８敵させて鉱滓綿の原料として利用でき、大気
汚染防止にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るボイラ設備の一実繕例を示し、第１
図はボイラ設備の概略構成図、第２図は要部拡大構成図
、第３図は鉱滓綿の繊維径および粒子含有率と回転円盤
の回転数の関係を示すグラフである。 １・・・スラブタップ式燃焼炉、１ｂ・・・炉床部、２
・・・微粉炭バーナ、８・・・空気予熱器、９・・・電
気集塵器、１２・・・石灰供給ノズル、１５・・・スラ
グ抜出口、１６・・・加熱層、１６ａ・・・堰本体、１
６ｂ・・・順カバー体、１７・・・溶融灰導入管、２１
・・・温度調整装置、２１ａ・・・加熱用電極、２１ｂ
・・・赤外線放射温度計、２２・・・制御装置、２３・
・・添加剤供給ノズル、２４・・・灰回収用空気管、２
５・・・鉱滓綿製造装置、２６・・・原料投下管、２８
・・・回転円盤、２９・・・形成用コンベヤ、３０・・
・空気噴射ノズル、３１・・・形成部カバー体、３２・
・・ガス排出管、３４・・・溶融灰冷却回収装置、３５
・・・灰排出口、３６・・・開閉シリンダ装置、３７・
・・排出扉、３８・・・冷却水槽、Ａ・・・燃焼ガス、
Ｂ・・・溶融灰、Ｃ・・・繊維状溶融灰、Ｄ・・・鉱滓
綿、Ｅ・・・水滓スラグ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スラグタップ式燃焼炉の炉床に形成したスラグ抜出
   口の出口に、溶融灰の温度調整装置を有する加熱堰を設
   け、加熱堰の出口に、原料投入口が接続された鉱滓綿製
   造装置を設けたことを特徴とする石炭焚きボイラ設備。 ２、加熱堰と鉱滓綿製造装置とに外気から遮蔽するカバ
   ー体を設けるとともに、燃焼炉とカバー体との間に燃焼
   炉内の燃焼ガスをカバー体内に導入するガス導入路を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の石炭焚きボイラ設
   備。 ３、加熱堰に、溶融灰の成分を調整する添加剤の供給ノ
   ズルを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の石
   炭焚きボイラ設備。 ４、加熱堰に、溶融灰を水滓化して回収する溶融灰冷却
   回収装置の灰排出口を設け、この灰排出口に開閉自在な
   排出扉を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の
   石炭焚きボイラ設備。 ５、燃焼炉の排ガス通路に介在させた空気予熱器および
   集塵器と燃焼炉との間に、回収した灰を燃焼炉内に戻す
   灰回収管を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載
   の石炭焚きボイラ設備。