[发明专利]煤燃烧灰的处理方法及脱硫方法

说明书

技术领域

本发明是关于煤燃烧灰的处理方法，也是关于利用煤燃烧灰和水的混合处理制造脱硫剂或土壤改良剂及使用该脱硫剂的燃煤炉的脱硫方法。

背景技术

在从燃煤锅炉排出的排出气体中，一般包含100～2000ppm(容量)的硫氧化物等有害物质，这些有害物质成为酸雨或光化学烟雾的原因，因此希望对其有效的处理方法。到目前为止，开发了活性碳等干式方法或石灰-石膏方法等湿式方法。但是，干式方法存在去除率不高的问题，湿式方法去除率高，但存在由排水处理困难等引起的设备费、运转费变高等问题。

必须解决这些问题，希望有害物质的去除率高、不产生排水、能够以低成本运转的脱硫方法。为此，作为燃煤锅炉的脱硫方法，除了上述方法以外，已提出：①将熟石灰或其浆液喷雾到排出气体中的半干式方法。②将石灰石喷雾到烟道内的高温气体中的干式方法。③将石灰石直接供给燃烧炉内的干式方法。这些方法与活性碳法或石灰-石膏法相比，虽然有称为设备费或运转费低的优点，但存在去除率未必充分的问题。

尤其，在①或②的情况下，存在难以确保排出气体和脱硫剂成分的接触时间长的问题。因此，③的向燃烧炉，特别向流动层或流化床供给石灰石的方法，最近正在受到重视。即，作为高效率地燃烧煤的锅炉，例如具有以较大粒子形成的流动层的循环型流动层式燃煤锅炉已实用化。

以以下的概念图为基础说明该流动层式燃煤锅炉。图1是本发明的脱硫方法的一种实施方式的流动层式燃煤锅炉的概念说明图。流动层式燃煤锅炉由在下部具有流动层2的流动层式燃烧炉1、从该燃烧炉1排出的燃烧气体等中分离粒子的旋风集尘器3、将以旋风集尘器3分离的粒子的热进行利用的外部热交换器4、以及利用排出气体的热的对流传热部5构成。

在此，在燃烧炉1中形成10～20m左右的砂砾等构成的流动层2，煤和石灰石等脱硫剂成分一起从供给口7向流动层2中供给。从一次空气供给口8向流动层2的下部供给空气，借此煤发生燃烧。由燃烧而产生的灰或碳、石灰石、被破坏的砂砾等小粒子向旋风集尘器3移动。以旋风集尘器3分离的小粒子就会下落到下部的外部热交换器4中。

被热交换器4热回收的小粒子就会通过循环路径9向流动层2循环。另外，以旋风集尘器3分离了小粒子的高温气体，利用对流传热器5将传热管10内的水加热而产生蒸汽，与此同时被冷却，在袋滤器6捕集微小粒子，然后排出。

这种被捕集的称为“袋灰”的煤燃烧灰是数微米的微粒子，是飞散性的，因此通常加水而废弃，或利用于填平，或一部分作为水泥的原料被利用。但是，无论填平或作为水泥的原料的利用，燃煤锅炉的地点与填平地点或水泥厂的地点接近者少，因此存在运输成本增大的问题。另外，也正在研究作为其他的建设材料的混凝土骨料、路基材料的实际应用，但因为煤燃烧灰的组成不是一定的，所以对品质等管理是困难的，因此实际情况是其利用受到限制。

然而，在这种燃煤锅炉中，为了吸收由煤燃烧而生成的二氧化硫气体(SO₂)，向流动层同时供给煤和石灰石。因此，在煤燃烧灰中，含有约10～40重量％的来自石灰石的灰成分。在来自该石灰石的成分中，捕捉了二氧化硫气体的钙成分通常是30重量％左右，残留的石灰石仅在表面吸收二氧化硫气体，作为石膏(CaSO₄)而固化，以其内部被石灰石(CaCO₃)加热，转变成生石灰(CaO)的未反应的形态残存下来。

因此，将包含这种未反应的石灰成分的煤燃烧灰原封不动地用于填平，从节省资源、经费的方面考虑，也是不希望的。另外，已经知道，这种未反应的生石灰，通过加水进行水合，生成氢氧化钙(Ca(OH)₂)，发生剧烈的发热膨胀。因此，利用这种认识，提出了许多使煤燃烧灰再生利用的方法。

例如，在如上述图1所示的流动层式燃煤锅炉中，在①在特开平8-166110号公报中提出了流动层锅炉的燃烧灰的再循环法，该再循环法由下述的过程构成，即，将旋风集尘器以后捕集的燃烧灰用水或者水和水泥系固化剂进行混炼，而发生固化的过程；将该固形物粉碎，形成造粒材料的过程；将该造粒材料导入燃烧室内的过程。②在特开平9-42614号公报中提出了流动层锅炉的燃烧灰的再循环法，其特征是，该燃烧灰再循环法由下述的过程构成，即，将利用集尘装置捕集的燃烧灰加湿且混合搅拌，发生水合反应，而形成再活性化灰的第1过程；使该活性化灰干燥的第2过程；以及将干燥过的再活性化灰再供给燃烧室的第3过程。