JP2018159523A - 未燃カーボン含有石炭灰改質装置および未燃カーボン含有石炭灰の改質方法 - Google Patents

Abstract

【課題】未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを効率よく燃焼させて除去することができる未燃カーボン含有石炭灰改質装置および未燃カーボン含有石炭灰の改質方法を提供する。【解決手段】未燃カーボン含有石炭灰改質装置は、流動床炉と、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置と、搬送手段とを備える。流動床炉は、未燃カーボン含有石炭灰導入口と、高温ガス導入口と、未燃カーボン含有石炭灰を高温ガスとともに流動させて、未燃カーボンを燃焼除去して、燃焼ガスと改質石炭灰を生成させる本体部と、燃焼ガス取出口および改質石炭灰取出口を含む改質石炭灰回収部とを有する。未燃カーボン含有石炭灰予熱装置は、燃焼ガスと未燃カーボン含有石炭灰とを混合して、未燃カーボン含有石炭灰を加熱する。搬送手段は、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置にて加熱した未燃カーボン含有石炭灰を、流動床炉の未燃カーボン含有石炭灰の導入口に搬送する。【選択図】図１

Description

本発明は、未燃カーボン含有石炭灰改質装置および未燃カーボン含有石炭灰の改質方法に関する。

石炭焚き火力発電所や流動床燃焼炉などで発生する石炭灰（フライアッシュともいう）を、コンクリートの混和材として利用することが検討されている。コンクリート混和材用のフライアッシュは、日本工業規格のＪＩＳ Ａ ６２０１（コンクリート用フライアッシュ）で規定されている。しかしながら、石炭灰は一般に未燃カーボンを含んでおり、この未燃カーボンが、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、減水剤などの化学混和剤の成分を吸着することがある。このため、コンクリートに添加する石炭灰の未燃カーボン量が多いと、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、減水剤などの化学混和剤の添加量を多くする必要が生じることがある。また、未燃カーボン量が多い石炭灰をコンクリートに添加すると、コンクリートの空気量や流動性が変動したり、さらに硬化したコンクリートの表面に未燃カーボンによる黒い斑点が生じて見栄えが悪くなることがある。このため、未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボン量を低減させるための方法が検討されている。

未燃カーボン含有石炭灰の未燃カーボンを除去する方法の一つとして、未燃カーボンを燃焼させる方法が知られている。
例えば、特許文献１、２には、ロータリーキルンを用いて未燃カーボンを燃焼させる方法が開示されている。
特許文献３には、サイクロンを用いて、未燃カーボンを燃焼させる方法が開示されている。
特許文献４には、石炭灰、バインダー、および水を含む組成物を成形してなる成形物を、クーラー内の８００〜１４００℃の高温領域に投入してセメントクリンカーと混合して、成形物中に含まれる炭素および有機物を燃焼させて除去する方法が記載されている。

特開２０１４−４４０２６号公報 特開平６−１３４４３５号公報 特開平１０−４５４４４号公報 国際公開第２０１３／１１４７１９号

特許文献１、２に記載されているロータリーキルンを用いて未燃カーボン含有石炭灰の未燃カーボンを焼却除去する方法は、多量の燃料を必要とするためコストが高くなるおそれがあるともに、化石燃料を多量に使用するためＣＯ_２排出量が増加するという環境面からも好ましくない。また、特許文献３に記載されているサイクロンを用いる方法では、サイクロンは、一般に固形分（未燃カーボン含有石炭灰）の滞留時間が短いため、加熱効率が低く、未燃カーボンが残存するおそれがある。さらに、特許文献４に記載されている石炭灰を含む成形物を、高温領域に投入してセメントクリンカーと混合する方法は、得られる混合物中のセメントクリンカーに石炭灰の一部が取り込まれることによって、Ｃ_３Ａ（アルミン酸三カルシウム）が生成し、セメントクリンカーとしての物性が変化するおそれがある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを効率よく燃焼させて除去することができる未燃カーボン含有石炭灰改質装置および未燃カーボン含有石炭灰の改質方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の未燃カーボン含有石炭灰改質装置は、未燃カーボン含有石炭灰の導入口と、高温ガスの導入口と、前記未燃カーボン含有石炭灰を前記高温ガスとともに流動させて、未燃カーボンを燃焼除去して、燃焼ガスと改質石炭灰を生成させる本体部と、前記燃焼ガスを外部に取り出すための燃焼ガス取出口および前記改質石炭灰を外部に取り出すための改質石炭灰取出口を含む改質石炭灰回収部とを、有する流動床炉と、前記燃焼ガスの取出口に接続する燃焼ガス導入管と、前記燃焼ガス導入管と未燃カーボン含有石炭灰の供給装置とに接続し、前記燃焼ガスと前記未燃カーボン含有石炭灰とを混合して、前記未燃カーボン含有石炭灰を加熱する混合部と、前記混合部に接続し、前記燃焼ガスと加熱した前記未燃カーボン含有石炭灰とを分離する分離部とを、有する未燃カーボン含有石炭灰予熱装置と、前記未燃カーボン含有石炭灰予熱装置の前記分離部と、前記流動床炉の前記未燃カーボン含有石炭灰の導入口とに接続し、前記分離部にて分離された加熱した前記未燃カーボン含有石炭灰を、前記流動床炉の前記未燃カーボン含有石炭灰の導入口に搬送する搬送手段と、を備えることを特徴としている。

このような構成とされた本発明の未燃カーボン含有石炭灰改質装置は、流動床炉にて未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する前に、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置にて未燃カーボン含有石炭灰を加熱するので、流動床炉にて未燃カーボンを燃焼除去する際の熱量を少なくことができる。また、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置は、熱源として、流動床炉にて生成した燃焼ガスを利用しており、燃料を特には必要としないので熱量の利用効率が高い。従って、未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する際の燃料コストを低減でき、未燃カーボンの除去を効率よく行うことが可能となる。

ここで、本発明の未燃カーボン含有石炭灰改質装置においては、さらに、前記流動床炉の前記高温ガスの導入口と、セメント製造設備のクリンカークーラもしくはロータリーキルンのキルンフッドとに接続し、前記クリンカークーラもしくは前記キルンフッドの内部の高温ガスを、前記高温ガスの導入口に搬送する高温ガス搬送配管を備えることが好ましい。
この場合、セメント製造設備にて排出される高温ガスを利用するので、流動床炉にて未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する際の燃料コストを低減することができ、未燃カーボン除去をさらに効率よく行うことが可能となる。

また、上記本発明の未燃カーボン含有石炭灰改質装置においては、さらに、前記高温ガス搬送配管の途中に、燃焼装置を備えていてもよい。
この場合、高温ガス搬送配管内の高温ガスを燃焼装置で加熱することによって、より高い温度の高温ガスを流動床炉の本体部に供給することができ、これにより未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンをさらに効率よく燃焼させることができる。

本発明の未燃カーボン含有石炭灰の改質方法は、上述の未燃カーボン含有石炭灰改質装置を用いる未燃カーボン含有石炭灰の改質方法であって、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置により、未燃カーボン含有石炭灰を加熱する工程と、搬送手段により、加熱された前記未燃カーボン含有石炭灰を、流動床炉の未燃カーボン含有石炭灰の導入口に搬送する工程と、流動床炉により、搬送された前記未燃カーボン含有石炭灰を高温ガスとともに流動させて、未燃カーボンを燃焼除去して、燃焼ガスと改質石炭灰を生成させる工程と、改質石炭灰回収部により、前記燃焼ガスと前記改質石炭灰を分離して、前記改質石炭灰を回収する工程と、を含むことを特徴としている。

このような構成とされた本発明の未燃カーボン含有石炭灰の改質方法は、上述の未燃カーボン含有石炭灰改質装置を用いるので、流動床炉にて未燃カーボンを燃焼除去する際の熱量を少なくことができる。また、未燃カーボン含有石炭灰を加熱する際の熱源として、流動床炉にて生成した燃焼ガスを利用しており、燃料を特には必要としないので熱量の利用効率が高い。

本発明によれば、未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを効率よく燃焼させて除去することができる未燃カーボン含有石炭灰改質装置および未燃カーボン含有石炭灰の改質方法を提供することが可能となる。

本発明の第一実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す断面図である。 本発明の第二実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す断面図である。 本発明の第三実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す断面図である。 本発明の第四実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す部分断面図である。 本発明の第五実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す部分断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る未燃カーボン含有石炭灰改質装置および未燃カーボン含有石炭灰の改質方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略する。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す断面図である。
第一実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１は、流動床炉２０と、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０と、未燃カーボン含有石炭灰の搬送手段６０とを備える。なお、図１中の実線矢印は、未燃カーボン含有石炭灰の流れ方向を示すものであり、白抜き矢印は、改質石炭灰の流れ方向を示すものであり、破線矢印は、燃焼ガスの流れ方向を示すものである。

（流動床炉）
流動床炉２０は、未燃カーボン含有石炭灰導入口２１と、高温ガス導入口２２と、本体部２３とを有する。
未燃カーボン含有石炭灰導入口２１は、未燃カーボン含有石炭灰１を本体部２３に導入するための導入口である。本実施形態において、未燃カーボン含有石炭灰導入口２１は、後述する搬送手段６０と接続しており、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０にて加熱した未燃カーボン含有石炭灰が導入されるように構成されている。

高温ガス導入口２２は、高温ガスを本体部２３に導入するための導入口である。高温ガス導入口２２は、燃焼炉、乾燥炉、ボイラなどの燃焼装置と接続し、燃焼装置にて発生した高温ガスを導入するように構成されていてもよい。また、高温ガス導入口２２は、セメント製造設備のクリンカークーラもしくはロータリーキルンのキルンフッドに接続し、クリンカークーラもしくはキルンフッドの内部の高温ガスを導入するように構成されていてもよい。

本体部２３は、未燃カーボン含有石炭灰１を高温ガスとともに流動させて、未燃カーボンを燃焼除去して、燃焼ガスと改質石炭灰２を生成させる。本体部２３の下部には、本体部２３に、熱源となる燃料を供給するための燃料供給ノズル２４と、未燃カーボン含有石炭灰１を高温ガスとともに流動させる流動床を形成するための空気を噴射させる空気分散板２５と、空気分散板２５に空気を吹き込むための空気吹込口２６とが備えられている。本体部２３の上部には、改質石炭灰搬送配管２７を介して改質石炭灰回収部２８が接続されている。改質石炭灰回収部２８は、改質石炭灰を外部に取り出すための改質石炭灰取出口２９と、燃焼ガスを外部に取り出すための燃焼ガス取出口３０とを有する。改質石炭灰回収部２８としてはサイクロンなどの粉体分離装置を用いることができる。

（未燃カーボン含有石炭灰予熱装置）
未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０は、改質石炭灰回収部２８の燃焼ガス取出口３０に接続する燃焼ガス導入管４１と、未燃カーボン含有石炭灰供給装置４２とを有する。
未燃カーボン含有石炭灰供給装置４２は、未燃カーボン含有石炭灰を未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０内に供給する装置である。未燃カーボン含有石炭灰供給装置４２としては、計量ホッパを用いることができる。

燃焼ガス導入管４１は、燃焼ガスと未燃カーボン含有石炭灰１とを混合して、未燃カーボン含有石炭灰１を熱交換により加熱する第１混合部４３と接続している。第１混合部４３はまた、燃焼ガスと未燃カーボン含有石炭灰とを分離する第１分離部４４と接続している。第１分離部４４は、未燃カーボン含有石炭灰取出口４５と燃焼ガス取出口４６と有する。第１分離部４４としてはサイクロンなどの粉体分離装置を用いることができる。未燃カーボン含有石炭灰取出口４５は、搬送手段６０に接続している。一方の燃焼ガス取出口４６は、燃焼ガスと未燃カーボン含有石炭灰とを混合して、未燃カーボン含有石炭灰１を熱交換により加熱する第２混合部４７と接続している。第２混合部４７はまた、燃焼ガスと未燃カーボン含有石炭灰１とを分離する第２分離部４８と接続している。第２分離部４８としてはサイクロンなどの粉体分離装置を用いることができる。第２分離部４８は、未燃カーボン含有石炭灰取出口４９と燃焼ガス取出口５０と有する。未燃カーボン含有石炭灰取出口４９は、第１混合部４３と接続している。一方、燃焼ガス取出口５０は、燃焼ガス排気管５１に接続している。燃焼ガス排気管５１には、誘導ファン５２が備えられており、この誘導ファン５２によって、流動床炉２０にて生成した燃焼ガスを、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０に誘導して外部に排出させる。

（搬送手段）
搬送手段６０は、第１分離部４４にて分離された未燃カーボン含有石炭灰を、流動床炉２０の未燃カーボン含有石炭灰導入口２１に搬送する手段である。本実施形態では、搬送手段６０は、第１分離部４４の未燃カーボン含有石炭灰取出口４５と未燃カーボン含有石炭灰導入口２１とを接続するパイプラインとされている。ただし、搬送手段６０は、パイプラインである必要はなく、例えば、ベルトコンベアであってもよい。

上記の未燃カーボン含有石炭灰改質装置を用いた未燃カーボン含有石炭灰の改質方法は、予熱工程と、搬送工程と、改質石炭灰生成工程と、改質石炭灰回収工程とを含む。予熱工程は、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０により、未燃カーボン含有石炭灰を加熱する工程である。搬送工程は、搬送手段６０により、加熱された未燃カーボン含有石炭灰１を、流動床炉２０の未燃カーボン含有石炭灰導入口２１に搬送する工程である。改質石炭灰生成工程は、流動床炉２０により、搬送された未燃カーボン含有石炭灰を高温ガスとともに流動させて、未燃カーボンを燃焼除去して、燃焼ガスと改質石炭灰を生成させる工程である。改質石炭灰回収工程は、改質石炭灰回収部２８にて、燃焼ガスと改質石炭灰を分離して、改質石炭灰を回収する工程である。

（予熱工程）
予熱工程では、まず、未燃カーボン含有石炭灰１を未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０の未燃カーボン含有石炭灰供給装置４２に投入する。
未燃カーボン含有石炭灰供給装置４２は、未燃カーボン含有石炭灰１を第２混合部４７に供給する。第２混合部４７は、供給された未燃カーボン含有石炭灰１と、燃焼ガス導入管４１から供給された燃焼ガスとを混合し、熱交換により未燃カーボン含有石炭灰１を加熱して、加熱した未燃カーボン含有石炭灰１と燃焼ガスの混合物を第２分離部４８に供給する。第２分離部４８は、混合物を未燃カーボン含有石炭灰１と燃焼ガスとに分離する。分離された未燃カーボン含有石炭灰１は、未燃カーボン含有石炭灰取出口４９を介して、第１混合部４３に供給される。第１混合部４３は、未燃カーボン含有石炭灰１を、再度、燃焼ガスと混合し、熱交換により未燃カーボン含有石炭灰１を加熱し、加熱した未燃カーボン含有石炭灰１と燃焼ガスの混合物を第１分離部４４に供給する。第１分離部４４は、混合物を未燃カーボン含有石炭灰１と燃焼ガスとに分離する。分離された燃焼ガスは、燃焼ガス取出口４６を介して、第２混合部４７に供給される。一方、未燃カーボン含有石炭灰取出口４５を介して、搬送手段６０に送られる。予熱工程では、未燃カーボン含有石炭灰１の温度を、１００℃以上８００℃以下の範囲に加熱することが好ましい。

（搬送工程）
搬送工程において、第１分離部４４にて分離された未燃カーボン含有石炭灰１は、搬送手段６０により、流動床炉２０の未燃カーボン含有石炭灰導入口２１に送られる。

（改質石炭灰生成工程）
改質石炭灰生成工程において、流動床炉２０の未燃カーボン含有石炭灰導入口２１に送られた未燃カーボン含有石炭灰１は、本体部２３の下方に供給される。本体部２３には、空気吹込口２６から吹き込まれた空気が空気分散板２５を通って上方に向かって流れており、本体部２３に供給された未燃カーボン含有石炭灰１は、その空気の流れに沿って流動床を形成する。また、流動床炉２０の本体部２３には、高温ガス導入口２２から高温ガスが供給されており、この高温ガスと、上方に向かって流れる空気中の酸素によって、未燃カーボン含有石炭灰１中の未燃カーボンが燃焼して、燃焼ガスと未燃カーボンが除去された改質石炭灰２とが生成する。なお、本体部２３内の温度が未燃カーボンの燃焼温度にまで到達しないときは、燃料供給ノズル２４にて、熱源となる燃料が補助的に供給される。燃料としては、固体燃料として微粉炭やオイルコークス、液体燃料として灯油、重油、気体燃料として液化天然ガス（ＬＮＧガス）や液化石油ガス（ＬＰＧガス）などを使用することができる。

本体部２３にて生成した改質石炭灰２は、燃焼ガスとともに改質石炭灰搬送配管２７を介して改質石炭灰回収部２８に供給される。

（改質石炭灰回収工程）
改質石炭灰生成工程において、改質石炭灰回収部２８に送られた燃焼ガスと改質石炭灰２は分離される。分離された改質石炭灰２は改質石炭灰取出口２９を介して外部に取り出される。一方の燃焼ガスは、燃焼ガス取出口３０を介して燃焼ガス導入管４１に供給され、未燃カーボン含有石炭灰１の予熱に利用される。

以上の構成された未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１は、流動床炉２０にて未燃カーボン含有石炭灰１中の未燃カーボンを燃焼除去する前に、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０にて未燃カーボン含有石炭灰１を加熱するので、流動床炉２０にて未燃カーボンを燃焼除去する際の熱量を少なくことができる。また、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０は、熱源として、流動床炉２０にて生成した燃焼ガスを利用しており、燃料を特には必要としないので熱量の利用効率が高い。

＜第二実施形態＞
図２は、本発明の第二実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す断面図である。
第二実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置１２は、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０の未燃カーボン含有石炭灰供給装置４２が、第１混合部４３に接続している点で、第一実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１と相違する。

第二実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置１２では、未燃カーボン含有石炭灰の予熱は次のようして行われる。
未燃カーボン含有石炭灰供給装置４２に投入された未燃カーボン含有石炭灰１は、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０の第１混合部４３に供給される。第１混合部４３は、燃焼ガスと未燃カーボン含有石炭灰１とを混合し、熱交換により未燃カーボン含有石炭灰１を加熱して、加熱した未燃カーボン含有石炭灰１と燃焼ガスの混合物を第２分離部４８に供給する。第１分離部４４は、混合物を未燃カーボン含有石炭灰１と燃焼ガスとに分離する。分離された未燃カーボン含有石炭灰１は、第一実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１と同様に、未燃カーボン含有石炭灰取出口４５を介して、搬送手段６０に供給される。一方、分離された燃焼ガスは、燃焼ガス取出口４６と燃焼ガス搬送配管４７ａを介して、第２分離部４８に供給される。第２分離部４８は、燃焼ガス中に残留している未燃カーボン含有石炭灰１を回収除去する。未燃カーボン含有石炭灰１が回収除去された燃焼ガスは、燃焼ガス取出口５０を介して、燃焼ガス排気管５１に送られ、外部に放出される。一方、第２分離部４８にて回収された未燃カーボン含有石炭灰は１、未燃カーボン含有石炭灰取出口４９を介して、第１混合部４３に供給され、再度、燃焼ガスと混合され、熱交換した後、第１分離部４４に送られる。

第二実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１２では、燃焼ガス導入管４１と接続し、比較的高温の燃焼ガスが流れる第１混合部４３に未燃カーボン含有石炭灰１を供給するので、燃焼ガスから未燃カーボン含有石炭灰１への熱交換効率が高い。また、燃焼ガスに残留している未燃カーボン含有石炭灰１を第２分離部４８で除去回収するので、外部に未燃カーボン含有石炭灰１が流出しにくくなる。

＜第三実施形態＞
図３は、本発明の第三実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す断面図である。
第三実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置１３は、流動床炉２０の改質石炭灰回収部２８が、本体部２３の側部上方に配置された改質石炭灰搬送配管２７を介して接続されている点、本体部２３の上部に燃焼ガス取出管３１が備えられていて、燃焼ガス取出管３１が燃焼ガス導入管４１に接続している点で、第一実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１と相違する。

第三実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１３では、改質石炭灰搬送配管２７が、第一実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１と比較して低い位置にあるので、高温ガス導入口２２や空気吹込口２６から供給する気体の流量が少量であっても、改質石炭灰２を回収することができる。また、改質石炭灰２が、流動床炉２０の本体部２３内にてバブリングして、本体部２３の上端まで届かない場合でも改質石炭灰２を回収することができる。

＜第四実施形態＞
図４は、本発明の第四実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す部分断面図である。
第四実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１４は、第一実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１とセメント製造設備７０を備えている。

セメント製造設備７０は、ロータリーキルン７１と、キルンフッド７２と、クリンカークーラ７３を有する。ロータリーキルン７１は、セメント原料を焼成してセメントクリンカーを製造する炉である。キルンフッド７２は、ロータリーキルン７１の下流端部を包囲する。クリンカークーラ７３は、キルンフッド７２に接続し、ロータリーキルン７１にて製造されたセメントクリンカーを冷却するための装置である。

本実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１４は、未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１の流動床炉２０の高温ガス導入口２２と、セメント製造設備７０のクリンカークーラ７３とに接続する高温ガス搬送配管８０を有する。

高温ガス搬送配管８０は、クリンカークーラ７３内の高温ガスを高温ガス導入口２２に搬送するための配管である。高温ガス搬送配管８０は、途中に電気集塵機８１を備えている。電気集塵機８１は、高温ガス中の微細なセメント粉を除去する。また、高温ガス搬送配管８０は、煙突８２に接続している。

本実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１４は、セメント製造設備７０のクリンカークーラ７３内の高温ガスを利用するので、流動床炉２０にて未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する際の燃料コストを低減することができ、未燃カーボン除去をさらに効率よく行うことが可能となる。

また、高温ガス搬送配管８０は、途中に燃焼装置を備えていてもよい。この場合、高温ガス搬送配管内の高温ガスを燃焼装置で加熱することによって、より高い温度の高温ガスを流動床炉２０に供給することができ、これにより未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンをさらに効率よく燃焼させることができる。また、燃料供給ノズル２４を介して補助的に供給される燃料が自燃し易くなり、さらにその燃料の供給量を少なくすることができる。燃焼装置としては、微粉炭やオイルコークスなどの固体燃料、灯油、重油などの液体燃料、液化天然ガスや液化石油ガスのような気体燃料を燃焼させる装置を用いることができる。燃焼装置は、電気集塵機８１と流動床炉２０の間に配置することが好ましい。

＜第五実施形態＞
図５は、本発明の第五実施形態である未燃カーボン含有石炭灰改質装置の構成を示す部分断面図である。
第五実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１５は、未燃カーボン含有石炭灰改質装置１１の流動床炉２０の高温ガス導入口２２と、セメント製造設備７０のキルンフッド７２とが高温ガス搬送配管９０で接続されている点で、第四実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１４と相違する。

高温ガス搬送配管９０は、途中にプレダスター９１を備えている。プレダスター９１は、高温ガス中の微細なセメント粉を除去する。プレダスター９１としては、重力式の集塵機を用いることができる。

本実施形態の未燃カーボン含有石炭灰改質装置１５は、セメント製造設備７０のキルンフッド７２内の高温ガスを利用するので、流動床炉２０にて未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する際の燃料コストを低減することができ、未燃カーボン除去をさらに効率よく行うことが可能となる。

また、高温ガス搬送配管９０は、途中に燃焼装置を備えていてもよい。燃焼装置としては、微粉炭やオイルコークスなどの固体燃料、灯油、重油などの液体燃料、液化天然ガスや液化石油ガスのような気体燃料を燃焼させる装置を用いることができる。燃焼装置は、プレダスター９１と流動床炉２０の間に配置することが好ましい。

以上の実施形態によって得られた改質石炭灰は、そのままの状態で、あるいは分級もしくは所定のサイズに粉砕した後、コンクリート混和材用のフライアッシュとして利用することができる。

以上に述べた実施形態によれば、流動床炉２０にて未燃カーボン含有石炭灰１中の未燃カーボンを燃焼除去する前に、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０にて未燃カーボン含有石炭灰を加熱するので、流動床炉２０にて未燃カーボンを燃焼除去する際の熱量を少なくことができる。また、未燃カーボン含有石炭灰予熱装置４０は、熱源として、流動床炉２０にて生成した燃焼ガスを利用しており、燃料を特には必要としないので熱量の利用効率が高い。従って、未燃カーボン含有石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する際の燃料コストを低減でき、未燃カーボンの除去を効率よく行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 未燃カーボン含有石炭灰
２ 改質石炭灰
１１、１２、１３、１４、１５ 未燃カーボン含有石炭灰改質装置
２０ 流動床炉
２１ 未燃カーボン含有石炭灰導入口
２２ 高温ガス導入口
２３ 本体部
２４ 燃料供給ノズル
２５ 空気分散板
２６ 空気吹込口
２７ 改質石炭灰搬送配管
２８ 改質石炭灰回収部
２９ 改質石炭灰取出口
３０ 燃焼ガス取出口
３１ 燃焼ガス取出管
４０ 未燃カーボン含有石炭灰予熱装置
４１ 燃焼ガス導入管
４２ 未燃カーボン含有石炭灰供給装置
４３ 第１混合部
４４ 第１分離部
４５ 未燃カーボン含有石炭灰取出口
４６ 燃焼ガス取出口
４７ 第２混合部
４７ａ 燃焼ガス搬送配管
４８ 第２分離部
４９ 未燃カーボン含有石炭灰取出口
５０ 燃焼ガス取出口
５１ 燃焼ガス排気管
５２ 誘導ファン
６０ 搬送手段
７０ セメント製造設備
７１ ロータリーキルン
７２ キルンフッド
７３ クリンカークーラ
８０ 高温ガス搬送配管
８１ 電気集塵機
８２ 煙突
９０ 高温ガス搬送配管
９１ プレダスター

Claims (4)

1. 未燃カーボン含有石炭灰の導入口と、高温ガスの導入口と、前記未燃カーボン含有石炭灰を前記高温ガスとともに流動させて、未燃カーボンを燃焼除去して、燃焼ガスと改質石炭灰を生成させる本体部と、前記燃焼ガスを外部に取り出すための燃焼ガス取出口および前記改質石炭灰を外部に取り出すための改質石炭灰取出口を含む改質石炭灰回収部とを、有する流動床炉と、
   前記燃焼ガスの取出口に接続する燃焼ガス導入管と、前記燃焼ガス導入管と未燃カーボン含有石炭灰の供給装置とに接続し、前記燃焼ガスと前記未燃カーボン含有石炭灰とを混合して、前記未燃カーボン含有石炭灰を加熱する混合部と、前記混合部に接続し、前記燃焼ガスと加熱した前記未燃カーボン含有石炭灰とを分離する分離部とを、有する未燃カーボン含有石炭灰予熱装置と、
   前記未燃カーボン含有石炭灰予熱装置の前記分離部と、前記流動床炉の前記未燃カーボン含有石炭灰の導入口とに接続し、前記分離部にて分離された加熱した前記未燃カーボン含有石炭灰を、前記流動床炉の前記未燃カーボン含有石炭灰の導入口に搬送する搬送手段と、
   を備えることを特徴とする未燃カーボン含有石炭灰改質装置。
2. さらに、前記流動床炉の前記高温ガスの導入口と、セメント製造設備のクリンカークーラもしくはロータリーキルンのキルンフッドとに接続し、前記クリンカークーラもしくは前記キルンフッドの内部の高温ガスを、前記高温ガスの導入口に搬送する高温ガス搬送配管を備えることを特徴とする請求項１に記載の未燃カーボン含有石炭灰改質装置。
3. さらに、前記高温ガス搬送配管の途中に、燃焼装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の未燃カーボン含有石炭灰改質装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかの一項に記載の未燃カーボン含有石炭灰改質装置を用いる未燃カーボン含有石炭灰の改質方法であって、
   未燃カーボン含有石炭灰予熱装置により、未燃カーボン含有石炭灰を加熱する工程と、
   搬送手段により、加熱された前記未燃カーボン含有石炭灰を、流動床炉の未燃カーボン含有石炭灰の導入口に搬送する工程と、
   流動床炉により、搬送された前記未燃カーボン含有石炭灰を高温ガスとともに流動させて、未燃カーボンを燃焼除去して、燃焼ガスと改質石炭灰を生成させる工程と、
   改質石炭灰回収部により、前記燃焼ガスと前記改質石炭灰を分離して、前記改質石炭灰を回収する工程と、
   を含むことを特徴とする未燃カーボン含有石炭灰の改質方法。

Images