JP3205770B2 - 石炭灰の処理方法 - Google Patents
石炭灰の処理方法Info
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭焚きボイラ
ー等から排出される石炭灰を再燃焼して未燃カーボンを
除去し、この細粉分をセメント混和材として回収する石
炭灰の処理方法に関する。
ー等から排出される石炭灰を再燃焼して未燃カーボンを
除去し、この細粉分をセメント混和材として回収する石
炭灰の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】微粉炭焚きボイラーを使用する石炭火力
発電所等で発生する石炭灰は、従来からフライアッシュ
としてセメント混和材、セメント原料として使用されて
いるが、フライアッシュセメント用混和材として使用す
るには未燃カーボンを除去する必要がある。このため、
従来は、分級機により石炭灰中の粗粉分（未燃カーボン
が多い）を除去する方法や、流動焼成炉により石炭灰を
再燃焼する方法などによって、石炭灰中の未燃カーボン
を除去していた。
発電所等で発生する石炭灰は、従来からフライアッシュ
としてセメント混和材、セメント原料として使用されて
いるが、フライアッシュセメント用混和材として使用す
るには未燃カーボンを除去する必要がある。このため、
従来は、分級機により石炭灰中の粗粉分（未燃カーボン
が多い）を除去する方法や、流動焼成炉により石炭灰を
再燃焼する方法などによって、石炭灰中の未燃カーボン
を除去していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の分級機により石
炭灰中の粗粉分を除去する方法では、粗粉分の粒子が破
砕されて細粉分に混入する場合があるため品質が悪い等
の問題があり、また、流動焼成炉により石炭灰を再燃焼
する方法では、石炭灰の粒度が細かく安定した流動層が
できないため品質が安定しない等の問題があった。
炭灰中の粗粉分を除去する方法では、粗粉分の粒子が破
砕されて細粉分に混入する場合があるため品質が悪い等
の問題があり、また、流動焼成炉により石炭灰を再燃焼
する方法では、石炭灰の粒度が細かく安定した流動層が
できないため品質が安定しない等の問題があった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題に鑑み、
石炭灰から高品質のフライアッシュセメント用混和材を
生成し、また、石炭灰を効率的に処理する石炭灰の処理
方法の提供を目的としたものである。
石炭灰から高品質のフライアッシュセメント用混和材を
生成し、また、石炭灰を効率的に処理する石炭灰の処理
方法の提供を目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、
サイクロンに４００〜１０００℃の高温空気と石炭灰と
を導入し、前記石炭灰の粒子を前記高温空気中に浮遊し
た状態にして加熱することにより前記石炭灰中の未燃カ
ーボンを燃焼させて除去し、次いで未燃カーボンを除去
した前記石炭灰と燃焼ガスとを分離した後、前記石炭灰
を分級機により粗粉分と細粉分とに分級し、前記細粉分
をフライアッシュセメント用混和材として回収すること
にある。
解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、
サイクロンに４００〜１０００℃の高温空気と石炭灰と
を導入し、前記石炭灰の粒子を前記高温空気中に浮遊し
た状態にして加熱することにより前記石炭灰中の未燃カ
ーボンを燃焼させて除去し、次いで未燃カーボンを除去
した前記石炭灰と燃焼ガスとを分離した後、前記石炭灰
を分級機により粗粉分と細粉分とに分級し、前記細粉分
をフライアッシュセメント用混和材として回収すること
にある。
【０００６】また、本発明の特徴は、石炭灰を分級機に
より粗粉分と細粉分とに分級し、サイクロンに４００〜
１０００℃の高温空気と前記細粉分とを導入し、前記細
粉分の粒子を前記高温空気中に浮遊した状態にして加熱
することにより前記細粉分中の未燃カーボンを燃焼させ
て除去し、次いで未燃カーボンを除去した前記細粉分と
燃焼ガスとを分離し、前記細粉分をフライアッシュセメ
ント用混和材として回収することにある。
より粗粉分と細粉分とに分級し、サイクロンに４００〜
１０００℃の高温空気と前記細粉分とを導入し、前記細
粉分の粒子を前記高温空気中に浮遊した状態にして加熱
することにより前記細粉分中の未燃カーボンを燃焼させ
て除去し、次いで未燃カーボンを除去した前記細粉分と
燃焼ガスとを分離し、前記細粉分をフライアッシュセメ
ント用混和材として回収することにある。
【０００７】なお、サイクロンはセメントプラントに隣
接して設置され、前記サイクロンに導入される高温空気
は前記セメントプラントのクリンカ冷却装置から抽気さ
れる加熱空気であることが好ましく、また、石炭灰の粗
粉分をセメント原料として回収することが好ましい。
接して設置され、前記サイクロンに導入される高温空気
は前記セメントプラントのクリンカ冷却装置から抽気さ
れる加熱空気であることが好ましく、また、石炭灰の粗
粉分をセメント原料として回収することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
ついて説明する。図１は本発明の第１実施形態が適用さ
れる石炭灰処理装置を示しており、この石炭灰処理装置
はセメントプラント（焼成工程）に隣接して設置されて
いる。
ついて説明する。図１は本発明の第１実施形態が適用さ
れる石炭灰処理装置を示しており、この石炭灰処理装置
はセメントプラント（焼成工程）に隣接して設置されて
いる。
【０００９】セメントプラントは、複数のサイクロン
２，２……からなるサスペンションプレヒーター、バー
ナーを備えた仮焼炉３、ロータリーキルン５、焼成バー
ナー６、クリンカー冷却装置（クリンカークーラー）７
などをもって構成されており、セメント原料Ｍは、サス
ペンションプレヒーターにおいて高温ガスにより予熱さ
れ、仮焼炉３においてバーナーにより仮焼され、更に、
ロータリーキルン５において焼成バーナー６により焼成
されてセメントクリンカーを生成し、このクリンカーは
クリンカー冷却装置７において冷却されるようになって
いる。
２，２……からなるサスペンションプレヒーター、バー
ナーを備えた仮焼炉３、ロータリーキルン５、焼成バー
ナー６、クリンカー冷却装置（クリンカークーラー）７
などをもって構成されており、セメント原料Ｍは、サス
ペンションプレヒーターにおいて高温ガスにより予熱さ
れ、仮焼炉３においてバーナーにより仮焼され、更に、
ロータリーキルン５において焼成バーナー６により焼成
されてセメントクリンカーを生成し、このクリンカーは
クリンカー冷却装置７において冷却されるようになって
いる。
【００１０】クリンカー冷却装置７内には、底部から冷
却用空気が供給され、クリンカーを冷却した後の高温の
加熱空気（熱回収空気）は、一部は焼成バーナー６の燃
焼用空気としてロータリーキルン５に導入され、一部は
仮焼炉用バーナーの燃焼用空気として抽気管８を介して
仮焼炉３に供給され、残部は排気口９を介して排出され
る。
却用空気が供給され、クリンカーを冷却した後の高温の
加熱空気（熱回収空気）は、一部は焼成バーナー６の燃
焼用空気としてロータリーキルン５に導入され、一部は
仮焼炉用バーナーの燃焼用空気として抽気管８を介して
仮焼炉３に供給され、残部は排気口９を介して排出され
る。
【００１１】石炭灰処理装置は、給養ホッパー１１、耐
火レンガ等の耐火物内張を備えたサイクロン１２、ウオ
ータージャケットを備えたアッシュクーラー１７、分級
機１９などをもって構成されており、微粉炭焚きボイラ
ーを使用する石炭火力発電所等から石炭灰が輸送機１０
を介して供給され、給養ホッパー１１に投入されるよう
になっている。
火レンガ等の耐火物内張を備えたサイクロン１２、ウオ
ータージャケットを備えたアッシュクーラー１７、分級
機１９などをもって構成されており、微粉炭焚きボイラ
ーを使用する石炭火力発電所等から石炭灰が輸送機１０
を介して供給され、給養ホッパー１１に投入されるよう
になっている。
【００１２】そして、サイクロン１２の導入部（上横部
入口）には、セメントプラントの抽気管８から分取され
た高温の加熱空気が分取管１４を介して側方から導入さ
れ、サイクロン１２内に高温の加熱空気の旋回流が形成
されるようになっている。また、サイクロン１２の導入
部には、加熱空気とは別個に、給養ホッパー１１から供
給された石炭灰が上方から投入される。すると、石炭灰
と加熱空気とが接触混合し、高温の加熱空気の流れの中
に石炭灰の粒子が浮遊した状態になって加熱され、石炭
灰中の未燃カーボンが燃焼して除去される。
入口）には、セメントプラントの抽気管８から分取され
た高温の加熱空気が分取管１４を介して側方から導入さ
れ、サイクロン１２内に高温の加熱空気の旋回流が形成
されるようになっている。また、サイクロン１２の導入
部には、加熱空気とは別個に、給養ホッパー１１から供
給された石炭灰が上方から投入される。すると、石炭灰
と加熱空気とが接触混合し、高温の加熱空気の流れの中
に石炭灰の粒子が浮遊した状態になって加熱され、石炭
灰中の未燃カーボンが燃焼して除去される。
【００１３】このように、石炭灰の加熱に際して、石炭
灰の粒子が高温の加熱空気中に浮遊した状態にすること
によって、石炭灰と加熱空気との接触面積が大きくな
り、燃焼効率が高まるので、石炭灰中の未燃カーボンを
好適に除去することができる。更に、石炭灰の粒子が全
方向から均等に燃焼し、粒子同士の融着も防止されるの
で、燃焼後の石炭灰の粒子は球状に形成され、高品質の
フライアッシュセメント用混和材を生成することができ
る。
灰の粒子が高温の加熱空気中に浮遊した状態にすること
によって、石炭灰と加熱空気との接触面積が大きくな
り、燃焼効率が高まるので、石炭灰中の未燃カーボンを
好適に除去することができる。更に、石炭灰の粒子が全
方向から均等に燃焼し、粒子同士の融着も防止されるの
で、燃焼後の石炭灰の粒子は球状に形成され、高品質の
フライアッシュセメント用混和材を生成することができ
る。
【００１４】また、石炭灰は、４００℃以上で未燃カー
ボンが燃焼し、１０００℃以上では溶着するため、４０
０〜１０００℃に加熱する必要があるが、クリンカー冷
却装置７内の加熱空気はセメントプラントの定常運転状
態では約８５０℃（略一定）となっており、更に、石炭
灰処理装置はセメントプラントに隣接していて熱損失が
少ないので、サイクロン１２に導入される加熱空気は約
８００℃（略一定）で好適な温度となる。
ボンが燃焼し、１０００℃以上では溶着するため、４０
０〜１０００℃に加熱する必要があるが、クリンカー冷
却装置７内の加熱空気はセメントプラントの定常運転状
態では約８５０℃（略一定）となっており、更に、石炭
灰処理装置はセメントプラントに隣接していて熱損失が
少ないので、サイクロン１２に導入される加熱空気は約
８００℃（略一定）で好適な温度となる。
【００１５】このように、セメントプラントのクリンカ
ー冷却装置７から抽気された加熱空気を使用することに
よって、排熱利用による省エネルギーが図られると共
に、この加熱空気の温度が略一定であるので、製品の品
質（粒径、脱カーボン率等）を安定させることができ
る。なお、風量調整、温度調整が必要な場合には、分取
管１４に設けられたダンパー１５により調整することが
でき、また、冷風取入口、助燃炉などを設けてもよい。
ー冷却装置７から抽気された加熱空気を使用することに
よって、排熱利用による省エネルギーが図られると共
に、この加熱空気の温度が略一定であるので、製品の品
質（粒径、脱カーボン率等）を安定させることができ
る。なお、風量調整、温度調整が必要な場合には、分取
管１４に設けられたダンパー１５により調整することが
でき、また、冷風取入口、助燃炉などを設けてもよい。
【００１６】そして、サイクロン１２内においては、高
温の加熱空気との接触による石炭灰の燃焼が行われると
共に、旋回流による燃焼した石炭灰と燃焼ガスとの分離
が行われ、石炭灰はサイクロン１２の下部出口からアッ
シュクーラー１７に送られ、燃焼ガスはサイクロン１２
の上部出口から排気管１６を介してセメントプラントの
抽気管８に戻される。
温の加熱空気との接触による石炭灰の燃焼が行われると
共に、旋回流による燃焼した石炭灰と燃焼ガスとの分離
が行われ、石炭灰はサイクロン１２の下部出口からアッ
シュクーラー１７に送られ、燃焼ガスはサイクロン１２
の上部出口から排気管１６を介してセメントプラントの
抽気管８に戻される。
【００１７】そして、燃焼した石炭灰は、アッシュクー
ラー１７により冷却された後に、分級機１９に送られ、
分級機１９において、細粉分（フライアッシュの規定粒
度以下のもの）と粗粉分とに分けられる。そして、細粉
分はフライアッシュセメント用混和材Ｐとして貯蔵サイ
ロへ輸送される。一方、粗粉分は、セメントプラントの
仮焼炉３に送られて、セメント原料として使用される。
なお、セメントプラントの原料調合制御においては、石
炭灰の粗粉分の回収量（石炭灰の供給量からフライアッ
シュセメント用混和材の生成量を減じたもの）を見込ん
で制御する。
ラー１７により冷却された後に、分級機１９に送られ、
分級機１９において、細粉分（フライアッシュの規定粒
度以下のもの）と粗粉分とに分けられる。そして、細粉
分はフライアッシュセメント用混和材Ｐとして貯蔵サイ
ロへ輸送される。一方、粗粉分は、セメントプラントの
仮焼炉３に送られて、セメント原料として使用される。
なお、セメントプラントの原料調合制御においては、石
炭灰の粗粉分の回収量（石炭灰の供給量からフライアッ
シュセメント用混和材の生成量を減じたもの）を見込ん
で制御する。
【００１８】なお、サイクロンに導入する高温空気は、
必ずしもセメントプラントのクリンカー冷却装置から排
出された加熱空気でなくてもよいが、この加熱空気を使
用した場合には温度調整が容易（又は不要）であり、ま
た、省エネルギーが図られる。また、サイクロン（石炭
灰処理装置）は、必ずしもセメントプラントに隣接して
いなくてもよいが、セメントプラントに隣接させた場合
には、クリンカー冷却装置から排出された加熱空気の石
炭灰燃焼用としての使用や、石炭灰の粗粉分のセメント
原料としての使用において効率的である。
必ずしもセメントプラントのクリンカー冷却装置から排
出された加熱空気でなくてもよいが、この加熱空気を使
用した場合には温度調整が容易（又は不要）であり、ま
た、省エネルギーが図られる。また、サイクロン（石炭
灰処理装置）は、必ずしもセメントプラントに隣接して
いなくてもよいが、セメントプラントに隣接させた場合
には、クリンカー冷却装置から排出された加熱空気の石
炭灰燃焼用としての使用や、石炭灰の粗粉分のセメント
原料としての使用において効率的である。
【００１９】図２は本発明の第２実施形態が適用される
石炭処理装置を示している。この石炭処理装置には、２
段のサイクロン２２、２３が設けられており、高温の加
熱空気が、分取管１４からサイクロン２３の導入部（上
横部入口）に側方から導入され、サイクロン２３の上部
出口からサイクロン２２の導入部（上横部入口）に側方
から導入されて、サイクロン２２、２３内に高温の加熱
空気の旋回流が形成されるようになっている。そして、
加熱空気とは別個に、石炭灰が、供給ホッパ１１からサ
イクロン２２の導入部に上方から投入され、サイクロン
２２の下部出口からサイクロン２３の導入部に上方から
投入されて、サイクロン２２、２３内において、高温の
加熱空気の流れの中に石炭灰の粒子が浮遊した状態にな
って燃焼し、石炭灰中の未燃カーボンが除去される。な
お、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し
て説明を省略する。
石炭処理装置を示している。この石炭処理装置には、２
段のサイクロン２２、２３が設けられており、高温の加
熱空気が、分取管１４からサイクロン２３の導入部（上
横部入口）に側方から導入され、サイクロン２３の上部
出口からサイクロン２２の導入部（上横部入口）に側方
から導入されて、サイクロン２２、２３内に高温の加熱
空気の旋回流が形成されるようになっている。そして、
加熱空気とは別個に、石炭灰が、供給ホッパ１１からサ
イクロン２２の導入部に上方から投入され、サイクロン
２２の下部出口からサイクロン２３の導入部に上方から
投入されて、サイクロン２２、２３内において、高温の
加熱空気の流れの中に石炭灰の粒子が浮遊した状態にな
って燃焼し、石炭灰中の未燃カーボンが除去される。な
お、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し
て説明を省略する。
【００２０】上述の実施の形態は、石炭灰中の未燃カー
ボンをサイクロン１２、２２、２３により燃焼させた後
に、石炭灰を分級機１９により粗粉分と細粉分とに分級
して回収する場合を示しているが、石炭灰を分級機によ
り粗粉分と細粉分とに分級した後に、細粉分中の未燃カ
ーボンをサイクロンにより燃焼させるようにしてもよ
い。即ち、供養ホッパー１１とサイクロン１２、２３と
の間に、分級機１９を配置してもよい。
ボンをサイクロン１２、２２、２３により燃焼させた後
に、石炭灰を分級機１９により粗粉分と細粉分とに分級
して回収する場合を示しているが、石炭灰を分級機によ
り粗粉分と細粉分とに分級した後に、細粉分中の未燃カ
ーボンをサイクロンにより燃焼させるようにしてもよ
い。即ち、供養ホッパー１１とサイクロン１２、２３と
の間に、分級機１９を配置してもよい。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る石炭灰の処
理方法は、サイクロンに４００〜１０００℃の高温空気
と石炭灰とを導入し、石炭灰の粒子を高温空気中に浮遊
した状態にして燃焼させることによって、石炭灰と高温
空気との接触面積が大きくなって燃焼効率が高まるの
で、未燃カーボンが好適に除去され、更に、石炭灰の粒
子が全方向から均等に燃焼し、また、粒子同士の融着が
防止されるので、粒子が球状に形成される。従って、燃
焼した石炭灰と燃焼ガスとを分離し、石炭灰を分級機に
導入して細粉分を回収することによって、高品質のフラ
イアッシュセメント用混和材を生成することができる。
理方法は、サイクロンに４００〜１０００℃の高温空気
と石炭灰とを導入し、石炭灰の粒子を高温空気中に浮遊
した状態にして燃焼させることによって、石炭灰と高温
空気との接触面積が大きくなって燃焼効率が高まるの
で、未燃カーボンが好適に除去され、更に、石炭灰の粒
子が全方向から均等に燃焼し、また、粒子同士の融着が
防止されるので、粒子が球状に形成される。従って、燃
焼した石炭灰と燃焼ガスとを分離し、石炭灰を分級機に
導入して細粉分を回収することによって、高品質のフラ
イアッシュセメント用混和材を生成することができる。
【００２２】なお、石炭灰を分級機により粗粉分と細粉
分とに予め分級しておき、石炭灰の細粉分のみをサイク
ロンにより燃焼させて、フライアッシュセメント用混和
材を生成することも可能である。
分とに予め分級しておき、石炭灰の細粉分のみをサイク
ロンにより燃焼させて、フライアッシュセメント用混和
材を生成することも可能である。
【００２３】また、サイクロンをセメントプラントに隣
接して設置することによって、セメントプラントのクリ
ンカー冷却装置から排出された加熱空気を高温空気とし
てサイクロンに好適に導入することができ、これによっ
て、排熱利用による省エネルギーが図られると共に、こ
の加熱空気の温度が略一定で調整容易なため、フライア
ッシュセメント用混和材の品質が安定する。
接して設置することによって、セメントプラントのクリ
ンカー冷却装置から排出された加熱空気を高温空気とし
てサイクロンに好適に導入することができ、これによっ
て、排熱利用による省エネルギーが図られると共に、こ
の加熱空気の温度が略一定で調整容易なため、フライア
ッシュセメント用混和材の品質が安定する。
【００２４】また、サイクロンをセメントプラントに隣
接して設置することによって、石炭灰の粗粉分をセメン
ト原料として容易に利用することができ、石炭灰の処理
が効率化される。
接して設置することによって、石炭灰の粗粉分をセメン
ト原料として容易に利用することができ、石炭灰の処理
が効率化される。
【図１】 本発明に係る石炭灰の処理方法の第１実施形
態が適用される石炭灰処理装置及びセメントプラントを
示す概略図である。
態が適用される石炭灰処理装置及びセメントプラントを
示す概略図である。
【図２】 本発明に係る石炭灰の処理方法の第２実施形
態が適用される石炭灰処理装置及びセメントプラントを
示す概略図である。
態が適用される石炭灰処理装置及びセメントプラントを
示す概略図である。
２ サイクロン（サスペンションプレヒーター） ３ 仮焼炉 ５ ロータリーキルン ６ 焼成バーナー ７ クリンカー冷却装置 ８ 抽気管 ９ 排気口 １０ 石炭灰輸送機 １１ 給養ホッパー １２ サイクロン（石炭灰処理装置） １４ 加熱空気分取管 １５ ダンパー １６ 排気管 １７ アッシュクーラー １９ 分級機 ２２、２３ サイクロン（石炭灰処理装置）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 7/00 - 28/36 B09B 3/00 B09B 5/00 F23J 1/00
Claims (4)
- 【請求項１】 サイクロンに４００〜１０００℃の高温
空気と石炭灰とを導入し、前記石炭灰の粒子を前記高温
空気中に浮遊した状態にして加熱することにより前記石
炭灰中の未燃カーボンを燃焼させて除去し、次いで未燃
カーボンを除去した前記石炭灰と燃焼ガスとを分離した
後、前記石炭灰を分級機により粗粉分と細粉分とに分級
し、前記細粉分をフライアッシュセメント用混和材とし
て回収することを特徴とする石炭灰の処理方法。 - 【請求項２】 石炭灰を分級機により粗粉分と細粉分と
に分級し、サイクロンに４００〜１０００℃の高温空気
と前記細粉分とを導入し、前記細粉分の粒子を前記高温
空気中に浮遊した状態にして加熱することにより前記細
粉分中の未燃カーボンを燃焼させて除去し、次いで未燃
カーボンを除去した前記細粉分と燃焼ガスとを分離し、
前記細粉分をフライアッシュセメント用混和材として回
収することを特徴とする石炭灰の処理方法。 - 【請求項３】 サイクロンはセメントプラントに隣接し
て設置され、前記サイクロンに導入される高温空気は前
記セメントプラントのクリンカ冷却装置から抽気される
加熱空気である請求項１もしくは２に記載の石炭灰の処
理方法。 - 【請求項４】 石炭灰の粗粉分をセメント原料として回
収する請求項１、２もしくは３に記載の石炭灰の処理方
法。
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