JPH06126252A - フライアッシュの品質改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石炭を燃料とする火力発電所の排気ガス
から回収されるフライアッシュ中の未燃カーボンを効率
良く低減する方法を提供する。 【構成】 フライアッシュをエアーセパレータによ
って空気分級する際に、セパレータの分級部におけるフ
ライアッシュ粒子の温度を７０℃〜３５０℃とすること
を特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン低減方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭を燃料とする火力
発電所において排気ガス中から電気集塵機等によって回
収されるフライアッシュについて、フライアッシュ中の
未燃カーボンを効率良く低減する方法を提供するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】フライアッシュは、石炭を燃料とする火
力発電所において排気ガス中から電気集塵機等によって
回収された後、セメント混和材やコンクリート骨材等へ
利用されてきた。しかし、近年、火力発電所における発
電コスト低減のための低価格つまり低品位の石炭の使用
や、窒素酸化物（ＮＯｘ）発生量を少なくして公害規制
に対処するための石炭の低温燃焼によって、フライアッ
シュ中に未燃分、特にカーボンが多く残存するようにな
り、フライアッシュの品質が劣化する原因となってい
る。即ち、例えばこのような未燃カーボンを多く含有す
るフライアッシュをフライアッシュセメント用として利
用した場合には、セメントが黒色化したり、あるいは強
度低下を引起こすため、そのままの状態では利用できな
いといった不具合が生じていた。

【０００３】このためフライアッシュを乾燥状態で残留
未燃カーボンを除去する手段として、未燃分を燃焼さ
せる方法，未燃カーボンと純粋なフライアッシュの密
度差を利用して分離する方法，未燃カーボンが比較的
大きいフライアッシュ粒子に多く含まれることを利用し
て粒子サイズによって分級する方法などが研究され、こ
れらの各方法を単独で用いたり、あるいは複合的に用い
た様々な方案が考案されている。

【０００４】しかし、従来技術の方法例えば未燃分を燃
焼させる方法には多量の燃料が必要となり、処理費用が
高額となるという不都合がある。また、従来の密度差を
利用する方法としては、フライアッシュ層の下方より圧
縮気体を吹き込むことによって形成される流動層を利用
して、純粋なフライアッシュに比べて密度の小さい未燃
カーボンを層上部に浮上させることにより回収する方法
が知られているが、この方法で目的を達成するためには
層全体が均一な流動状態をなすことが重要となり、均一
な流動層ができない場合には密度差による分離が行われ
ず、逆に混合が起こる結果となるため供給するフライア
ッシュの粒度構成を調整したり、補助的に層全体に振動
を加える等の必要があり、処理工程が複雑化したり装置
の運転コストが高くなるといった不都合があった。さら
に、分級による方法では篩式分級では目的の製品を得る
ことが可能ではあるが時間当りの処理量が少ない、ま
た、気流式分級では未燃カーボンを多く含む大きいフラ
イアッシュ粒子に、分級気流の抗力や気流の旋回による
遠心力が強力に作用して未燃カーボンが崩壊し、細かい
粒子を回収する側でカーボン粒子が回収されるために目
的の製品を得ることができない等の不具合が生じてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、石炭燃焼ガ
スから電気集塵機等によって回収される未燃カーボンを
多量に含むフライアッシュから、未燃カーボンを効率良
く、即ち、僅かなエネルギー消費によって比較的簡単な
設備で、短時間に大量の処理を可能として分離する方法
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、フライアッシ
ュをエアーセパレータによって空気分級する際に、セパ
レータの分級部におけるフライアッシュ粒子の温度を７
０〜３５０℃とし、フライアッシュの湿分を低減してフ
ライアッシュの分散性を高めた後に分級することが可能
となるように、フライアッシュをエアーセパレータに供
給する前に加熱して温度調整する構成とした。また、別
の方法としてフライアッシュを常温のままでセパレータ
に供給し、フライアッシュがセパレータの分級部に達し
た時に、その温度が７０〜３５０℃になるような温度の
分級気流をセパレータに供給して分級することも可能で
ある。この時、フライアッシュまたは分級気流を加熱す
るための熱源は、化石燃料を燃焼させて得られる熱でも
よいし電気ヒーター等の熱でも構わない。また、発電
所，化学工場，セメント工場などの温排水や排ガスを利
用することも可能である。

【０００７】一方、本発明を組込んだ設備を運転する際
の損失を少なくするため分級気流を循環させることもで
きる。さらに、石炭火力発電所において、フライアッシ
ュを含む１５０〜３５０℃程度の排ガスを直接、あるい
は冷却し、エアーセパレータに導入して分級することも
可能である。フライアッシュの分級部における温度は直
接測定することは難しいので、同伴する分級気流の温度
を測定することで代用することができる。また、必ずし
も分級部の温度を測定する必要はなく、セパレータ出口
の温度を測定して分級部の温度を推定しても差し支えな
い。

【０００８】

【作用】本発明の基本原理は、前記のように、未燃カー
ボンが比較的大きいフライアッシュ粒子に多く含まれる
ことを利用して粒子サイズによって分級するものであ
る。フライアッシュは良く焼けて球形となった微粒子を
含む粉体であり、平均粒子径は１０〜２０μｍ程度であ
るが、この中に含まれる焼けの悪い粒子は球形の微粒子
に比べて大きくスポンジ状の粒子となっていて、この表
面に未燃カーボンが多く付着していたり、純粋なフライ
アッシュ粒子の間を未燃カーボンが繋いだ形になってい
る。

【０００９】このようなフライアッシュの性状を利用す
ると、篩分けによる未燃カーボンの低減が可能となるこ
とが分るが、前記のように、未燃カーボンにも燃料炭の
炭種やその燃焼状態によって非常に脆く壊れ易い状態の
ものがあり、大量処理が可能という長所を持つ空気分級
を難しくしている。また、フライアッシュは微粒子やス
ポンジ状の粒子を含むために吸湿性が高く、粒子間に水
の膜が架橋して凝集するので、空気分級する際に単一の
粒子に分離し難いといった性質を持っている。そして、
通常に利用されるフライアッシュは常温のままでは水膜
が架橋を起こしているので、フライアッシュを気流中に
分散させ、遠心力や慣性力で分級しようとして大きな力
を作用させると、水膜の架橋よりも壊れ易いカーボンの
部分が崩壊して、壊れたカーボン粒子がセパレータの微
粉を回収する側へ入り込んで未燃カーボンの低減を不可
能にしている。この時、フライアッシュ粒子や凝集粒子
に作用する気流抗力や遠心力などは粒子が大きいほど強
く働く。

【００１０】そこで、本発明の方法のようにフライアッ
シュに熱を加えて温度を７０〜３５０℃に上げると、フ
ライアッシュ粒子同志に架橋を起こした水分が蒸発して
凝集粒子が分離するため、見掛けの粒子サイズが小さく
なってこれに作用する気流抗力や遠心力などが減少し
て、未燃カーボンの崩壊が起こり難くなる。このように
して、エアーセパレータによる分級で未燃カーボンを多
く含む大きなフライアッシュ粒子の除去を行うと、容易
にカーボン含有量の少ない良質のフライアッシュを得る
ことが可能となる。

【００１１】しかし、本発明においては、分級部におけ
るフライアッシュの架橋水の低減、つまり一般的な化学
成分の分析では湿分を測定するので湿分の低減である
が、実際のセパレータにおいて、分級部におけるフライ
アッシュの湿分を連続的かつ厳密に測定することは難し
いため、その温度を測定することで代用した。また、湿
分を減少させる方法としては減圧する方法があるが、こ
の方法は既存の設備には適用し難いことや湿分減少の効
率が良くないため不採用とした。ここで、加熱温度を７
０℃より低くしなかったのは架橋水の蒸発を効率的に行
うためであり、また、３５０℃より高くしないのは加熱
エネルギーの損失を少なくするためである。

【００１２】

【実施例】本発明を図面を参照して説明する。図１は、
本発明を実施するための装置の一例である。この装置
は、一般的な空気分級システムに分級気流として重油燃
焼ガスを導入できるようにしたものである。

【００１３】分級されるフライアッシュは、原粉タンク
３から原粉計量装置４を経て分級気流９中に投入され
る。分級気流９は、熱風炉２からの高温燃焼ガス１０と
冷却空気１１が混合したものであり、フライアッシュ
は、乾燥して所定の温度になるまで加熱されながらセパ
レータ１に達する。ここで、目標とする微粉の粉末度に
よって排気ファン６の誘引する分級気流９の量と回転ロ
ータ１ａの回転数が調整され、原粉は微粉と粗粉に分級
されて、それぞれバッグフィルタ５から微粉排出口７、
および粗粉排出エアーロックフィーダ８を通って回収さ
れる。

【００１４】表１に、本発明の方法において、某石炭火
力発電所において得られたフライアッシュを用いて、常
温の空気と分級部入口のガス温度が７５℃となるような
重油燃焼ガスにより、同一の分級気流量，セパレータロ
ータ回転数，原粉供給量で分級した結果を示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】表から分るように、常温で分級したもの
は、分級品（微粉）の未燃カーボンが原粉のそれより増
加してカーボンの崩壊があったことを示しているが、燃
焼ガスを用いた場合には、未燃カーボンが減少してフラ
イアッシュの品質が改善できたことが分る。また、原粉
の分散性が良くなるため、微粉回収率が改善され、同じ
量の原粉からより多くの微粉が取れることが分る。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明には石炭焚き
ボイラ等から排出される乾燥状態のフライアッシュの品
質改善に関して次のような著しい効果がある。 （１）従来の未燃カーボン低減方法に比べて、未燃カー
ボンの崩壊し易いフライアッシュを用いても、未燃カー
ボンの崩壊を抑えた分級が可能となり、未燃カーボン含
有量の少ない良質なフライアッシュを得ることができ
る。 （２）原粉の分散性が改善されるため、従来と同じ量の
原粉を用いてもより多くの製品（微粉）の回収が可能で
あり、大量処理の可能な空気分級機の特性を更に有効に
生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【符号の説明】 １ エアーセパレータ １ａ 回転ロータ ２ 熱風炉 ３ 原粉タンク ４ 原粉計量装置 ５ バッグフィルタ ６ 排気ファン ７ 製品（微粉）排出口 ８ 粗粉排出エアーロックフィーダ ９ 分級気流 １０ 重油燃焼ガス １１ 冷却空気

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フライアッシュをエアーセパレー
   タによって空気分級する際に、セパレータの分級部にお
   けるフライアッシュ粒子の温度を７０℃〜３５０℃とす
   ることを特徴とするフライアッシュ中の未燃カーボン低
   減方法。