石炭火力発電システム及び六価クロム溶出低減方法
【課題】多額の設備投資が不要で、かつ、薬剤を使用せずに石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制することが可能な石炭火力発電システム、及び、この石炭火力発電システムにおける石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制する六価クロム溶出抑制方法を提供する。
【解決手段】石炭火力発電システムは、石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収手段と、前記石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロと、を備える石炭火力発電システムであって、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段を備える。
【解決手段】石炭火力発電システムは、石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収手段と、前記石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロと、を備える石炭火力発電システムであって、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電システム及び六価クロム溶出低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電システムにおいて石炭を燃焼させる方法としては種々の方式があるが、なかでも、石炭を微粉砕した粒子を炉内に吹き込んで燃焼させる、いわゆる微粉炭燃焼が主に採用されている。そして、燃焼後の残渣となる石炭灰、特に煤塵（フライアッシュ）は、資源の有効利用の観点から、コンクリートや土壌改良材等の土木建築材料として一部が使用されているが、余剰分については埋め立て処分されている。
【０００３】
ところで、燃料となる石炭は炭素以外にも、ホウ素、フッ素、セレン、ヒ素、六価クロム等の有害な元素を微量ながら含んでいる（以下、上記有害な元素を「有害微量元素」という）。このため、環境への配慮から、石炭灰からの有害微量元素の溶出について、その許容濃度が法律で規定されている。
【０００４】
特に、有害微量元素のうち六価クロムは、人体に多大な悪影響を与え、過去においては大規模な土壌汚染の原因物質ともなっている。このため、石炭灰からの六価クロム（以下、「六価クロム」という場合は、六価クロムの化合物を含む）の溶出については、その許容濃度が厳しく規制されている。
【０００５】
しかしながら、日本に輸出される石炭種は、年間で１００炭種以上もあり、それらのすべてが、上記の規制値を満足するわけではない。このため、石炭灰に含まれている六価クロムの溶出濃度を規制値以下に低減するための技術が検討されている。
【０００６】
例えば、亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムのいずれか一つの水溶液を含浸させた人工ゼオライトをセメントに添加して、セメントから六価クロムの溶出を抑制するための溶出抑制剤が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献２には、土壌環境基準を上回る六価クロム溶出量を有するセメント固化した土壌を炭酸ガスに接触させた後、炭化物及び有機物から選ばれる少なくとも一種の成分を添加して、焼成することを特徴とする六価クロム汚染土壌の処理方法が開示されている。
【０００８】
更に、特許文献３には、六価クロムを含有する土壌を、還元雰囲気下において２００℃〜６００℃で加熱処理することを特徴とする六価クロム含有土壌の処理方法が開示されている。
【０００９】
加えて、特許文献４には、六価クロムを含有するセメントクリンカを、還元雰囲気下において６５０℃〜１１００℃で加熱処理することを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減方法が開示されている。
【００１０】
特許文献２から４に記載の発明によれば、簡単な方法によって六価クロムの溶出量を土壌環境基準以下に低下させることができるとされる。
【特許文献１】特開２００５−１１２７０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１９４５１号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５３２号公報
【特許文献４】特開２００４−０１８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術で使用する亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムの薬剤の購入コストは高く、火力発電所において、実際にこれらの薬剤を使用して六価クロムの溶出の抑制を図ることは困難である。また、上記薬剤の製造設備を設け、薬剤の購入コストの低減を図ろうとしても、当然ながら、こうした製造設備の設置のためには多額な設備投資が必要となる。
【００１２】
また、特許文献２及び３に記載の発明は、六価クロム汚染土壌を処理する方法であり、石炭灰の処理方法にそのまま適用できるものではない。更に、特許文献２から４に記載の発明においては、六価クロム汚染土壌やセメントクリンカを加熱処理するものであり、当該処理には大きなコストがかかるものである。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、多額の設備投資が不要で、かつ、薬剤を使用せずに石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させることが可能な石炭火力発電システム、及び、この石炭火力発電システムを用いた場合において石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させる六価クロム溶出低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発明者は、上記課題に鑑みて鋭意研究を行った結果、石炭灰回収サイロを用いて石炭灰を還元処理させることが、多額の設備投資をすることなく六価クロムの溶出低減を図るために有効であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１５】
（１） 石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収手段と、前記石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロと、を備える石炭火力発電システムであって、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段を備える石炭火力発電システム。
【００１６】
（１）の発明は、石炭灰回収手段によって回収された石炭灰を石炭灰回収サイロに移し、この石炭灰回収サイロにおいて還元処理を行うための石炭火力発電システムである。石炭灰中に六価クロムが存在する場合、石炭灰回収サイロにおいて還元処理を行うことで、有害で不安定な六価クロムは無害で安定な三価クロムに還元される。
【００１７】
本発明によれば、既存の石炭火力発電システムに還元処理手段を設けるだけで、他に薬剤を必要とせずに、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させ、石炭灰の有効利用を図ることが可能である。
【００１８】
加えて、本発明によれば、既存の石炭灰回収サイロを用いることから、還元処理用の新たな容器の導入及び石炭火力発電システムの改造にかかる負担を抑えることができるため、既存の石炭火力発電システムに対しても本発明に係る石炭火力発電システムを容易に適用することができる。
【００１９】
（２） 前記還元処理手段は、水蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（１）記載の石炭火力発電システム。
【００２０】
（２）の発明によれば、石炭火力発電システムにおいて多用されている水蒸気を熱源として用いることによって、新たに熱源を設けることなく、還元処理手段を設けることができる。
【００２１】
（３） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、を備え、前記還元処理手段は、前記高圧・中圧タービンから抽気された抽気蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（２）記載の石炭火力発電システム。
【００２２】
（４） 前記還元処理手段は、前記石炭火力発電システムから取り出される補助蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（２）記載の石炭火力発電システム。
【００２３】
（５） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、前記高圧・中圧タービンから排出された水蒸気を、前記燃焼ボイラで発生する熱により再過熱する再熱器と、前記過熱器で過熱された過熱蒸気又は前記再熱器で過熱された再熱蒸気の保有する熱で水を加熱する熱交換器と、を備え、前記還元処理手段は、前記熱交換器において加熱された水が蒸発することにより発生する加熱用蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（２）記載の石炭火力発電システム。
【００２４】
（３）から（５）の発明は、還元処理手段において石炭灰回収サイロに供給する水蒸気の保有する熱の供給源を具体的に規定したものである。
【００２５】
このうち（３）の発明によれば、高圧・中圧タービンに対して仕事を行った後の抽気蒸気の保有する熱を用いることで、石炭火力発電システム全体の仕事効率の低下を抑えつつ、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減することができる。
【００２６】
また、（４）の発明のように、補助蒸気の保有する熱を用いることで、タービン設備の大幅な改造を伴うことなく、より簡便な工事によって既設の発電所にも容易に用いることができる。
【００２７】
また、（５）の発明によれば、水蒸気の原料水に対してイオン交換等の処理を行う必要がないことから、工業用水や上水をそのまま水蒸気にすることができるため、還元処理手段を用いる際のランニングコストを抑えつつ、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減することができる。
【００２８】
（６） 前記還元処理手段は水蒸気を流通する密閉された管路であり、前記管路の外表面が石炭灰と接触している（３）から（５）のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【００２９】
（６）の発明によれば、水蒸気を流通する管路が密閉されており、水蒸気が直接的に石炭灰に接触しないため、石炭灰に含まれる有害微量元素が凝縮水（ドレン）に溶出することがない。また、水蒸気中に石炭灰が分散することがないので、水蒸気に対する石炭灰回収等の処理が不要になる。したがって、よりクリーンな石炭灰の還元処理手段を提供することができる。
【００３０】
（７） 前記還元処理手段は前記石炭灰回収サイロの内部に水蒸気を移入する手段である（３）から（５）のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【００３１】
（７）の発明によれば、水蒸気を断続的に石炭灰回収サイロの内部に移入して、水蒸気を石炭灰回収サイロと接触させることにより、雰囲気の還元状態を保つことが容易であり、六価クロムから三価クロムへの還元反応をより進行させることができる。
【００３２】
（８） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの内部に移入された水蒸気が凝縮した凝縮水を、前記石炭灰回収サイロの外部に排出する凝縮水排出手段を備える（７）記載の石炭火力発電システム。
【００３３】
（９） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記凝縮水排出手段から排出された排水を処理する排水処理手段を備える（８）記載の石炭火力発電システム。
【００３４】
（１０） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの底部から前記石炭灰回収サイロの内部に空気を送風する送風手段を備え、前記石炭灰回収サイロは、開閉自在な排気孔を備える（７）記載の石炭火力発電システム。
【００３５】
（８）から（１０）の発明は、石炭灰が水蒸気の熱を吸収することにより、又は還元処理の後に石炭灰が冷却されることにより、水蒸気が凝縮して生じる凝縮水を、石炭灰から分離して排出する手段を規定したものである。
【００３６】
（８）の発明によれば、生じた凝縮水を凝縮水排出手段によって石炭灰回収サイロの外部に排出することができるため、石炭灰を乾灰として排出することができる。これにより、石炭灰の取り扱いが容易となる。
【００３７】
（９）の発明によれば、凝縮水排出手段から排出された排水を、排水処理手段を用いて処理することにより、石炭灰から溶出して排水中に含まれることとなった有害微量元素を除去することができる。これにより、有害微量元素を含んだ排水による自然環境への負荷を軽減することができる。
【００３８】
（１０）の発明によれば、水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入した後で石炭灰回収サイロを冷却する際に、送風手段によって石炭灰回収サイロの内部に強制的に空気を送り込み、排気孔から排気することができる。これにより、石炭灰回収サイロの内部に滞留した水蒸気が凝縮して凝縮水が生じることを防ぐことができる。
【００３９】
（１１） 前記石炭火力発電システムは、更に、燃焼ボイラで発生した排ガスを脱硫処理する脱硫装置を備えるとともに、前記石炭灰回収サイロからの排気を前記脱硫装置に移送する手段を備える（１０）記載の石炭火力発電システム。
【００４０】
（１２） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロからの排気から石炭灰を回収する灰回収手段を備える（１０）又は（１１）記載の石炭火力発電システム。
【００４１】
（１１）の発明によれば、水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入して石炭灰に接触させる際に、石炭灰回収サイロからの排気に含まれる硫黄酸化物を、脱硫装置によって排気中から除去することができる。これにより、石炭灰回収サイロからの排気に含まれる硫黄酸化物、例えば二酸化硫黄によって周囲の環境が汚染することを防ぐことができる。特に、既に燃焼ボイラで発生した排ガスを脱硫処理するために脱硫装置が設けられていれば、既設の脱硫装置を用いて、かかる脱硫処理をより効率的に行うことができる。
【００４２】
（１２）の発明によれば、水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入して石炭灰に接触させる際に、石炭灰回収サイロからの排気に混入した石炭灰を、灰回収手段によって排気中から除去することができる。これにより、石炭灰回収サイロからの排気に含まれる石炭灰によって周囲の環境が汚染することを防ぐことができる。
【００４３】
（１３） （１）から（６）のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【００４４】
（１４） （７）から（１２）のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【００４５】
（１３）及び（１４）の発明は、上記（１）の発明を六価クロム溶出低減方法として捉えたものであり、上記（１）の発明と同様の効果が得られる。
【００４６】
（１５） 前記還元処理工程において、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を、３００℃以上に加熱する（１４）記載の六価クロム溶出低減方法。
【００４７】
（１５）の発明によれば、還元処理工程を行う際に石炭灰が水蒸気の熱を吸収しても水蒸気が凝縮しにくくなることから、還元処理工程を通じて石炭灰が乾燥した状態を保つことができる。
【００４８】
（１６） 前記還元処理工程は、密閉された前記石炭灰回収サイロの内部に１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下の圧力で水蒸気を移入する工程を有する（１４）又は（１５）記載の六価クロム溶出低減方法。
【００４９】
ここで、還元処理工程において移入する上記圧力の水蒸気としては、例えば石炭火力発電システムの抽気蒸気又は補助蒸気を挙げることができる。
【００５０】
（１６）の発明によれば、還元処理工程において高圧の水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入するとともに、石炭灰回収サイロを密閉して高圧な状態を維持することにより、６価クロムの還元反応の反応速度を向上させ、より効率的に石炭灰からの六価クロムの溶出の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、既存の石炭火力発電システムに還元処理手段を設けるだけで、他に薬剤を必要とせずに、かつ、多額の設備投資を要せずに、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させ、石炭灰の有効利用を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の一例を示す実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設１を示すブロック図である。ここで、図１に示すように、微粉炭燃焼施設１は、微粉炭を燃焼する微粉炭燃焼部１１と、微粉炭の燃焼により生成した石炭灰を回収する石炭灰回収部１２と、石炭灰中の六価クロムを還元する還元処理部１３とを備える。また、図２は、微粉炭燃焼部１１における火炉１１１付近の拡大図であり、図４は、還元処理部１３における石炭灰回収サイロ１３１付近の拡大図である。
【００５３】
＜Ａ−３：微粉炭燃焼部＞
微粉炭燃焼部１１は、火炉（燃焼ボイラ）１１１と、火炉１１１を熱源とする加熱機１１２（熱交換ユニット）と、微粉炭とともに燃焼させる空気を火炉１１１に供給する空気供給機１１３と、を備える。
【００５４】
火炉（燃焼ボイラ）１１１には、石炭微粉炭機１０１によって微細な粒度に粉砕された微粉炭を、微粉炭管（図示せず）を介して供給する。石炭微粉炭機１０１の種類としては、ローラミル、チューブミル、ボールミル、ビータミル、インペラーミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく微粉炭燃焼で用いられるミルであればよい。また、粉砕された微粉炭は、空気供給機１１３から供給された空気と混合される。これにより、微粉炭を予熱及び乾燥させて、燃焼を容易にできる。
【００５５】
火炉１１１では、空気供給機１１３から供給されて加熱機１１２によって加熱された空気とともに微粉炭を燃焼する。加熱された空気を用いることにより、火炉１１１の燃焼温度が下がることを防ぐことができる。
【００５６】
ここで、図２を参照して、火炉１１１について詳しく説明すると、図２において、火炉１１１は全体として略逆Ｕ字状をなしており、図中矢印に沿って燃焼ガスが逆Ｕ字状に移動した後、再度小さくＵ字状に反転し、火炉１１１の出口（図２における矢印の最後）は、図１における集塵装置１２１に接続されている。本実施形態に係る微粉炭燃焼施設１においては、火炉１１１の高さは３０ｍから７０ｍである。
【００５７】
火炉１１１の下方には、火炉１１１内のバーナーゾーン１１１ａ’付近で微粉炭を燃焼するためのバーナ１１１ａが配置されている。また、火炉１１１内のＵ字頂部付近には、火炉上部分割壁１１１ｂ、最終過熱器１１１ｂ’、第１の再熱器１１１ｆ（いずれも熱交換ユニット）が配置されており、更にそこから横置き１次過熱器１１１ｃ（熱交換ユニット）が続いて配置されている。更に、横置き１次過熱器１１１ｃと平行して第２の再熱器１１１ｆ’が設けられており、横置き１次過熱器１１１ｃの終端付近からは、１次節炭器１１１ｄ（熱交換ユニット）、２次節炭器１１１ｅ（熱交換ユニット）が２段階に設けられている。ここで、節炭器（ＥＣＯとも呼ばれる）は、燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群である。なお、本実施形態においては、火炉１１１中、１次節炭器１１１ｄと２次節炭器１１１ｅとは、２段階に分離して設置されているが、このような形態に限定されない。すなわち、火炉１１１は単一の節炭器のみを有するものであってもよい。
【００５８】
そして、火炉１１１を用いて微粉炭を燃焼することによって石炭灰（シンターアッシュ、クリンカアッシュ）及び排ガス（燃焼ガス）が生成し、このうち排ガスは石炭灰回収部１２に排出される。
【００５９】
＜Ａ−４：石炭灰回収部＞
石炭灰回収部１２は、排ガスに含まれる石炭灰（フライアッシュ）を回収する集塵装置１２１を備える。
【００６０】
集塵装置１２１は、排ガスに含まれる石炭灰を電極で捕集して回収する装置である。この集塵装置１２１により回収された石炭灰は、石炭灰回収サイロ１３１に搬送される。また、石炭灰が除去された排ガスは、脱硫装置１３９を介した後に図示しない煙突から排出されることが好ましい。加えて、排ガスからの石炭灰の除去をより確実に行う観点から、この集塵装置１２１は複数段設けられていることが好ましい。
【００６１】
＜Ａ−５：還元処理部＞
還元処理部１３は、石炭灰回収部１２の集塵装置１２１で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロ１３１と、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段１３３とを備える。
【００６２】
石炭灰回収サイロ１３１は、還元処理手段からの熱及び石炭灰の成分に対して、耐食性及び耐熱性がある容器を用いる。特に、後述のように水蒸気によって石炭灰を直接加熱する場合には、例えば図４に示すように、制御弁１３６ａ及び１３６ｂによって密閉状態と開状態とを切替えることで、内部を密閉又は開放することが可能な容器を石炭灰回収サイロ１３１として用いることが好ましい。これにより、石炭灰回収サイロ１３１内の水蒸気の圧力を一定に保つことが出来る。
【００６３】
還元処理手段１３３は、石炭灰に対して２５０℃以上に加熱を行うことのできる手段であれば特に限定されず、高周波加熱器や電気加熱、バーナ、水蒸気を用いて加熱することが可能である。この中で特に、水蒸気を用いて加熱することが好ましい。還元処理手段１３３として水蒸気を用いることで、石炭火力発電システムにおいて多用されている水蒸気の熱によって石炭灰を加熱することができ、新たに熱源を設けることを要せずに、還元処理手段１３３を設けることができる。
【００６４】
還元処理手段１３３として水蒸気を用いた場合には、水蒸気すなわち抽気蒸気、補助蒸気、又は加熱用蒸気の保有する熱を、石炭灰回収サイロ１３１に供給する。具体的には、抽気蒸気を用いる場合には、還元処理手段１３３は、図３に示す火力発電設備において、高圧・中圧タービン４又は低圧タービン６において用いられる蒸気の一部を取り出し、その保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段１３３ａ、１３３ｂである。また、補助蒸気を用いる場合には、還元処理手段１３３は、石炭火力発電システムから取り出される補助蒸気の一部を取り出し、その保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段（図示せず）である。また、加熱用蒸気を用いる場合には、還元処理手段１３３は、火炉１１１で発生する熱を間接的に用いて発生させた蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段（図示せず）である。これらの還元処理手段１３３は、制御弁１３６ａを用いて間欠的に石炭灰回収サイロ１３１に水蒸気の保有する熱を供給することが可能な構造を有していることが好ましい。
【００６５】
このとき制御弁１３６ａは、時間の経過とともに段階的に開いていくことが好ましい。具体的には、制御弁１３６ａが微開の状態で５分間保持した後で、開度１０％で５分間、開度３０％で５分間、開度５０％で１０分間それぞれ保持し、その後に開度を１００％とする方法を用いることができる。但し、制御弁１３６ａの制御方法はこの方法に限定されない。徐々に制御弁１３６ａの開度を上げていくことで、冷却された石炭灰回収サイロ１３１に急激な温度変化を生じさせて石炭灰回収サイロ１３１にダメージを及ぼすことを防ぐことができる。加えて、石炭灰回収サイロ１３１に鉛直方向に複数箇所に温度計（図示せず）を設置し、それらの温度が２５０℃を越えた時点からタイマー（図示せず）を作動させて所定時間（例えば６０分）後に制御弁１３６ａを閉じて石炭灰を冷却することができる。温度計を複数設けることで、石炭灰の還元処理漏れが生じることを防ぐことができる。なお、制御弁１３６ａの上流には、緊急用の遮断弁や安全弁（ともに図示せず）を別に設けることが好ましい。これにより、制御弁１３６ａの動作不良時や石炭灰回収サイロ１３１において異常圧力が生じたときに、石炭灰回収サイロ１３１の内部の圧力上昇を防ぎ、石炭灰回収サイロ１３１の内部の異常昇圧を逃がすことで、石炭火力発電システムに影響が及ぶことを防ぐことができる。
【００６６】
ここで、石炭灰回収サイロ１３１に送られた水蒸気は、石炭灰を間接的に加熱するようにしてもよい。具体的には、石炭灰回収サイロ１３１に、還元処理手段１３３として、外表面が石炭灰と接触しておりかつ密閉された銅管等の管路からなるコイルを伝熱手段として配し、コイルの内部に水蒸気を流通させて石炭灰を加熱することができる。この場合、水蒸気が直接石炭灰に接触せず、石炭灰に水蒸気の凝縮水が混ざることがない。そのため、排出された凝縮水に対する排水処理が不要となる。また、水蒸気中に石炭灰が分散することがないので、水蒸気から石炭灰を回収する必要がない。したがって、よりクリーンな石炭灰の還元処理手段を提供することができる。
【００６７】
また、水蒸気を石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入させて、石炭灰を直接的に加熱するようにしてもよい。具体的には、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰に水蒸気を吹き付けて直接接触させることで、石炭灰を加熱することができる。特に、水蒸気を断続的に石炭灰回収サイロ１３１の内部に断続的に移入することで、雰囲気の還元状態を容易に保つことができ、六価クロムから三価クロムへの還元反応をよりスムーズに進行させることができる。
【００６８】
一方、還元処理工程１３３に用いる水蒸気としては、以下に示すような抽気蒸気又は補助蒸気をそのまま用いることができる。または、これら抽気蒸気又は補助蒸気を用いて加熱用蒸気を発生させ、その加熱用蒸気を用いるようにしてもよい。
【００６９】
本実施形態の火力発電設備における、復水系統、給水系統の概略図を図３に示す。本実施形態にかかる火力発電設備は、微粉炭を燃焼させ、燃焼熱を発生させる火炉１１１と、火炉１１１で発生する熱を利用して給水管１９より給水される給水を過熱し、蒸気を発生させる蒸発管２（節炭器、水壁、及び二次過熱器）と、蒸発管２で発生した蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービン４と、高圧・中圧タービン４から排出された蒸気を、火炉１１１で発生する熱により再過熱する再熱器５と、再熱器５で再過熱された蒸気の圧力を利用して回転する低圧タービン６と、海水により蒸気を冷却して復水を生成するための復水器７と、復水に混入した空気を除去するための脱気器１０と、復水器７から脱気器１０へと復水を流通させるための復水管１８と、を備える。
【００７０】
ここで「抽気蒸気」は、上述の石炭火力発電システムの高圧・中圧タービン４で用いられている蒸気の一部を取り出したものである。抽気蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する場合には、複数段の高圧・中圧タービン４から抽気を取り、これらを混合して石炭灰の加熱に用いることが好ましい。複数段のタービンから抽気を取ることで、タービン間のヒートバランスが崩れることを防ぐことができる。抽気の例としては、高圧・中圧タービン４の出口付近の２抽気もしくは３抽気が挙げられる。
【００７１】
一方で「補助蒸気」は、石炭火力発電システムから取り出される蒸気であって、発電所内の動力や熱源として用いられる蒸気をいう。補助蒸気を用いることで、タービン設備の大幅な改造を伴うことなく、より簡便な工事によって既設の発電所にも本発明を容易に適用することが可能である。
【００７２】
また、「加熱用蒸気」は、火炉１１１で発生する熱を間接的に用いた蒸気であって、給水系統及び復水系統とは異なる系統の循環系統において発生する蒸気をいう。加熱用蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する場合には、加熱用蒸気を生成する水として、復水・給水とは異なる水（例えば工業用水や上水）を用いるとともに、熱交換器(図示せず)を用いて、抽気蒸気又は補助蒸気の熱で蒸気を発生させることが好ましい。給水はイオン交換等の処理がなされた超純水であって高価なため、加熱用蒸気を用いることで、本発明の石炭火力発電システムに要するランニングコストを抑えることができる。
【００７３】
また、火炉１１１、抽気蒸気及び／又は補助蒸気を生成する水として、アンモニアを微量注入した水を用いてもよい。アンモニアを微量注入することで、高圧・中圧タービン４及び低圧タービン６の腐食を防止することができる。
【００７４】
本実施形態の石炭火力発電システムにおいて、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰に直接水蒸気を接触させる場合には、石炭灰回収サイロ１３１は凝縮水排出手段を備えることが好ましい。石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入した水蒸気が凝縮して生じる凝縮水を、凝縮水排出手段を用いて石炭灰回収サイロ１３１の外部に排出することで、還元処理後の石炭灰を乾灰として排出することが出来る。具体的には、図４に示すように、石炭灰回収サイロ１３１の底部にレベル計を設置し、レベル計において凝縮水が検知されたときに、凝縮水排出手段として設けられた制御弁１３６ｃ（ドレン弁）を開くとよい。特に、石炭灰回収サイロ１３１の内外において圧力差があるときは、ドレン弁から流れ出た凝縮水は一旦バッファータンク１３４に貯留し、制御弁１３６ｄを閉じてバッファータンク１３４と石炭灰回収サイロ１３１を遮断してからバッファータンク１３４の圧力を逃がし、バッファータンク１３４に貯留された凝縮水を排出することが好ましい。
【００７５】
ここで、バッファータンク１３４から排出された凝縮水は、排水処理手段１３５によって処理されることが好ましい。凝縮水排出手段から排出された排水を、排水処理手段１３５を用いて処理することにより、石炭灰回収サイロ１３１において水蒸気を石炭灰に接触させた際に、石炭灰から溶出して凝縮水に含まれることとなった有害微量元素を除去することができる。
【００７６】
更に、本実施形態の石炭火力発電システムにおいて、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰に直接水蒸気を接触させる場合には、石炭灰回収サイロ１３１の底部から内部に空気を送風する送風手段１３７を備えることが好ましい。これにより、石炭灰回収サイロ１３１の内部を強制的に換気することで、石炭灰回収サイロ１３１の内部に滞留した水蒸気が凝縮して凝縮水となることを防ぐことができる。具体的には、図４に示すように、石炭灰回収サイロ１３１の底部に送風手段１３７としてファンを設け、水蒸気を移入した後に石炭灰回収サイロ１３１を冷却する際、このファンから石炭灰回収サイロ１３１の内部に風を送り込んで強制換気を行うとともに、制御弁１３６ｂを通じて排気させるとよい。
【００７７】
制御弁１３６ｂから排出される排気は、灰回収手段１３８を通過させることが好ましい。すなわち、石炭灰回収サイロ１３１からの排気を灰回収手段１３８に通過させることで、排気中に存在する石炭灰を除去することができる。これにより、水蒸気を粉体である石炭灰に接触させる際に、排気に混ざって石炭灰が排出されることを防ぐことができる。具体的には、図４に示すように、石炭灰回収サイロ１３１の制御弁１３６ｂの下流に、灰回収手段１３８としてサイクロンを設けるとよい。ここで、灰回収手段１３８により回収された石炭灰は、石炭灰回収サイロ１３１に戻すことが好ましい。回収された石炭灰には六価クロムが含まれており、これらにも高温の水蒸気を接触させることで再利用が可能となる。
【００７８】
制御弁１３６ｂから排出される排気は、更に、脱硫装置１３９に移送した後に、図示しない煙突から排出させることが好ましい。すなわち、石炭灰回収サイロ１３１からの排気を脱硫装置１３９に通過させることで、排気中に含まれる硫黄酸化物を除去することができる。これにより、水蒸気を粉体である石炭灰に接触させる際に、排気に混ざって排出された二酸化硫黄等が外部に流出することを防ぐことができる。具体的には、図４に示すように、灰回収手段１３８の下流で、火炉１１１で発生した排ガスに脱硫処理を行っている脱硫装置１３９に、制御弁１３６ｂから排出される排気を移送するとよい。
【００７９】
なお、本実施形態では、石炭灰回収サイロ１３１は、石炭灰を貯蔵する手段であるとともに石炭灰を還元処理する手段であるが、石炭灰を還元処理するための石炭灰封入容器を、石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロ１３１とは別に設けることもできる。その場合、石炭灰封入容器において還元処理した石炭灰を、石炭灰排出手段（図示せず）を用いて石炭灰回収サイロ１３１に排出し、石炭灰回収サイロ１３１において石炭灰を貯蔵する。石炭灰排出手段の具体例としては、石炭灰回収サイロ１３１に接続され、石炭灰を上記サイロに供給することが可能な管（パイプ）と、石炭灰を石炭灰回収サイロ１３１に供給する動力となる送風機と、から構成された手段が挙げられる。その他の石炭灰排出手段としては、石炭灰を石炭灰回収サイロ１３１に供給するスクリューコンベアー等が挙げられる。また、石炭灰排出手段は、前もって搬送しておいた石炭灰を、石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段であってもよい。しかしながら、石炭灰排出手段はこれらに限定されるものではなく、石炭灰を石炭灰回収サイロ１３１に供給することが可能であればどのような供給手段（供給装置）であってもよい。
【００８０】
＜Ｂ：本発明の六価クロム溶出低減方法＞
本発明の六価クロム溶出低減方法は、石炭を燃焼させる火炉（燃焼ボイラ）１１１と、火炉１１１の下流に設けられ、火炉１１１の排ガスに含まれる石炭灰（フライアッシュ）を回収する石炭灰回収手段と、石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロ１３１とを備えた石炭火力発電システムにおいて行われるものであって、火炉１１１の排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を行うことにより、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させる方法である。この方法を、上記の微粉炭燃焼施設１を用いて説明する。
【００８１】
石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させる方法は、微粉炭を燃焼して石炭灰を生成する微粉炭燃焼工程Ｓ１０と、火炉１１１の排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程Ｓ２０と、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱して還元処理する還元処理工程Ｓ３０とを含む。
【００８２】
ここで、微粉炭燃焼工程Ｓ１０は微粉炭燃焼部１１において行われる。石炭灰回収工程Ｓ２０は石炭灰回収部１２において行われる。還元処理工程Ｓ３０は還元処理部１３において行われる。以下、各工程について説明する。
【００８３】
＜微粉炭燃焼工程Ｓ１０＞
微粉炭燃焼工程Ｓ１０では、石炭微粉炭機１０１で生成された微粉炭が、火炉１１１において燃焼される。ここで、微粉炭の原料となる石炭は、具体的には瀝青炭、亜瀝青炭、又は褐炭等であるが、これらの石炭に限定されるものではなく微粉炭燃焼が行える石炭であればよい。また、火炉１１１に供給される微粉炭の平均の粒度は、微粉炭燃焼で一般的に用いられる粒径範囲であればよく、一般的には、７４μｍアンダー８０ｗｔ％以上の粉砕度である。
【００８４】
図２に示すように、バーナーゾーン１１１ａ’においては微粉炭が燃焼されるが、このときの温度は１３００℃から１５００℃に及び、燃焼によって生成される石炭灰は、矢印の方向に沿って上昇して排ガスとともに火炉上部分割壁１１１ｂ、最終過熱器１１１ｂ’、第１の再熱器１１１ｆ、第２の再熱器１１１ｆ’、横置き１次過熱器１１１ｃ（いずれも熱交換ユニット）を通過し、１次節炭器１１１ｄ（熱交換ユニット）、２次節炭器１１１ｅ（熱交換ユニット）を順次通過する。上記のように、この熱交換ユニット付近は、４５０℃から９００℃前後が維持されている領域であり、この燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群を通過することによって熱交換され、排ガスの温度が低下する。排ガスがバーナーゾーン１１１ａ’から節炭器付近まで到達するまでに要する時間は、おおむね５秒から１０秒である。そして、その後排ガスは後段の集塵装置１２１に送られる。
【００８５】
＜石炭灰回収工程Ｓ２０＞
その後、微粉炭を燃焼することにより生成された排ガスは集塵装置１２１に送られる。集塵装置１２１で排ガス中から回収された石炭灰（フライアッシュ）は石炭灰回収サイロ１３１に搬送される。また、石炭灰が除去された排ガスは、脱硫装置１３９を介した後に、図示しない煙突から排出される。
【００８６】
石炭灰回収サイロ１３１に供給される石炭灰は、特に限定されるものではないが、火炉１１１で発生して沈降した石炭灰（クリンカアッシュ・シンダアッシュ）以外の灰に対して用いるのが好ましい。なお、石炭灰の平均粒径は１００μｍ以下であることが好ましい。
【００８７】
＜還元処理工程Ｓ３０＞
本発明の特徴の一つである還元処理工程Ｓ３０は、還元処理手段１３３を用いて石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する工程である。
【００８８】
ここで、本実施形態の六価クロム溶出低減方法においては、還元処理手段１３３として水蒸気を用いるとともに、水蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給し、石炭灰を加熱して６価クロムの還元処理を行うことが好ましい。水蒸気としては、抽気蒸気、補助蒸気、又は加熱用蒸気を用いることができる。水蒸気の保有する熱による石炭灰の加熱温度は、２５０℃以上が好ましく、３００℃以上がより好ましい。石炭灰を２５０℃以上に加熱することで、石炭灰中の６価クロムの還元反応を効率的に進めることができる。また、３００℃以上に加熱することで、還元処理工程Ｓ３０を行う際に水蒸気が石炭灰に直接又は間接的に接触しても、水蒸気の凝縮を防ぐことができる。なお、還元処理工程Ｓ３０は、常圧下では６０分以上行うことが好ましいが、加圧下ではより短時間で本工程を行うことができるためなお好ましい。
【００８９】
また、特に水蒸気を石炭灰に直接接触させて加熱する場合においては、還元処理工程Ｓ３０を行う際に、密閉できる構造の石炭灰回収サイロ１３１を用いることが好ましい。加えて、石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入する水蒸気の圧力を１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下として、高圧状態を維持することが好ましい。例えば図４に示すように、制御弁１３６ａ及び１３６ｂを閉じて石炭灰回収サイロ１３１を密閉した状態で上記圧力の水蒸気を移入し、高圧状態を維持することによって、６価クロムの還元反応の反応速度を向上させ、より効率的に石炭灰からの六価クロムの溶出の低減を図ることができる。なお、石炭火力発電システムから取り出される抽気蒸気又は補助蒸気は１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下の圧力を有することが多いことから、上記圧力を有する水蒸気として、石炭火力発電システムの抽気蒸気又は補助蒸気を用いることが好ましい。
【００９０】
そして、石炭灰回収サイロ１３１を密閉した後で、石炭灰回収サイロ１３１の底部から石炭灰回収サイロ１３１の内部に空気を送風するとともに、石炭灰回収サイロ１３１に設けられた制御弁１３６ｂを通じて排気を行い、石炭灰を冷却することが好ましい。石炭灰回収サイロ１３１の内部を強制的に換気することで、冷却の際に水蒸気が凝縮するのを防ぐことができる。この石炭灰の冷却方法は、密閉できる構造の石炭灰回収サイロ１３１のみならず、密閉構造を有しない石炭灰回収サイロ１３１に対しても好ましく用いることができる。
【００９１】
石炭灰を冷却する際には、石炭灰回収サイロ１３１の底に溜まった凝縮水の排出を凝縮水排出手段により行うことが好ましい。この凝縮水は、石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入された水蒸気が凝縮したものである。凝縮水を石炭灰回収サイロ１３１の外部に排出することで、石炭灰を乾灰として排出することができる。凝縮水の排出は、還元処理工程Ｓ３０の後で石炭灰を冷却する場合に限らず、還元処理工程Ｓ３０と並行して行ってもよい。
【００９２】
ここで排出された凝縮水は、排水処理手段１３５によって処理されることが好ましい。この凝縮水には、石炭灰回収サイロ１３１において水蒸気を移入された水蒸気が凝縮するまでの間に、石炭灰から有害微量元素が溶出していることが多い。この排水を、排水処理手段１３５を用いて処理することで、最終的に排出される凝縮水から有害微量元素を除去することができる。
【００９３】
一方で、石炭灰回収サイロ１３１の制御弁１３６ｂを通じて排出される排気は、灰回収手段１３８を通過させることにより、排気中の石炭灰を回収することが好ましい。回収された石炭灰は石炭灰回収サイロ１３１に戻すようにする。灰回収手段１３８を用いることで、石炭灰回収サイロ１３１からの排気に混入した石炭灰によって、周囲の環境が汚染されることを防ぐことができる。灰回収手段１３８として、具体的にはサイクロンを挙げることができる。
【００９４】
灰回収手段１３８によって灰を回収された排気は、更に、脱硫装置１３９を介した後に、図示しない煙突から排出させることが好ましい。すなわち、石炭灰回収サイロ１３１からの排気を脱硫装置１３９に通過させることで、排気中に含まれる硫黄酸化物を除去することができる。
【００９５】
なお、本実施形態の還元処理工程Ｓ３０では、石炭火力発電システムの抽気蒸気、補助蒸気、又は加熱用蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する処理を行っているが、有害微量元素の溶出防止を可能とする燃料添加剤を水蒸気に加えて石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入する溶出抑制添加剤処理工程を行うようにしてもよい。この処理によって、石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制するばかりでなく、例えば、石炭灰からのフッ素、ホウ素等の有害微量元素の溶出を防止することができる。
【００９６】
本実施形態において、石炭火力発電システムの高圧・中圧タービン４及び低圧タービン６に対して仕事を行った抽気には、合わせて８種類の温度及び圧力を有する抽気が存在し、それらの温度は４５℃〜４５０℃まで存在する。これらの抽気を選択し又はブレンドした２５０℃以上の抽気を用いることが好ましい。２５０℃以上の抽気を用いることで、石炭灰を効率的に２５０℃以上に加熱することができる。また、補助蒸気の温度も２５０℃〜３５０℃あるため、補助蒸気を用いることにより、抽気同様に石炭灰を２５０℃以上に加熱することができる。加えて、抽気蒸気を断続的に石炭灰回収サイロ１３１に流入させることにより、雰囲気の還元状態を保つことが容易である。
【００９７】
したがって、本実施形態の六価クロム溶出低減方法は、既存の石炭火力発電システムに設けられる既存の設備に軽微な改良を加えるだけで、石炭火力発電システムで排出される石炭灰からの六価クロムの溶出を低減することができるため、既存設備を有効利用することができ、コスト的にも有利な石炭灰の六価クロム溶出低減方法となる。
【００９８】
なお、本実施形態の還元処理工程Ｓ３０では、水蒸気のみを用いて石炭灰中の六価クロムを還元する方法を示したが、これに限定されず、還元性ガスを併用して六価クロムの還元を行ってもよい。例えば、石炭灰回収サイロ１３１の内部に還元性ガスを常時封入しておいてもよく、還元性ガスを水蒸気の保有する熱を用いて加温したガスを石炭灰回収サイロ１３１の内部に封入してもよく、還元性ガスを水蒸気とともに石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入してもよい。還元性ガスを水蒸気とともに石炭灰回収サイロ１３１に移入する場合には、還元性ガスの存在によって反応速度を高めることができることから、還元性ガス種及びその濃度によっては、３０分程度で六価クロムの還元反応を行うことも可能である。
【００９９】
また、石炭灰が酸化カルシウム等を含有する場合をはじめ、石炭灰がアルカリ性を示す場合には、２５０℃以上に加熱しても石炭灰中の六価クロムが十分に還元されない場合もある。このような場合には、石炭灰を予め炭酸ガス等で中和した後で、石炭灰に対して還元処理工程Ｓ３０を行うとよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施形態を示す石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設のブロック図である。
【図２】図１における火炉付近の拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す火力発電設備のブロック図である。
【図４】図１における石炭灰回収サイロ付近の拡大図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 微粉炭燃焼施設
１０１ 石炭微粉炭機
１１ 微粉炭燃焼部
１１１ 火炉
１１１ａ’ バーナーゾーン
１１１ａ バーナ
１１１ｂ 火炉上部分割壁
１１１ｂ’ 最終過熱器
１１１ｃ 横置き１次過熱器
１１１ｄ １次節炭器
１１１ｅ ２次節炭器
１１１ｆ 第１の再熱器
１１１ｆ’ 第２の再熱器
１１２ 加熱器
１１３ 空気供給機
１２ 石炭灰回収部
１２１ 集塵装置
１３ 還元処理部
１３１ 石炭灰回収サイロ
１３３ 還元処理手段
１３４ バッファータンク
１３５ 排水処理手段
１３６ａ〜１３６ｄ 制御弁
１３７ 送風手段
１３８ 灰回収手段
１３９ 脱硫装置
２ 蒸発管
３ ボイラ
４ 高圧・中圧タービン
５ 再熱器
６ 低圧タービン
７ 復水器
１０ 脱気器
１８ 復水管
１９ 給水管
Ｓ１０ 微粉炭燃焼工程
Ｓ２０ 石炭灰回収工程
Ｓ３０ 還元処理工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭火力発電システム及び六価クロム溶出低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電システムにおいて石炭を燃焼させる方法としては種々の方式があるが、なかでも、石炭を微粉砕した粒子を炉内に吹き込んで燃焼させる、いわゆる微粉炭燃焼が主に採用されている。そして、燃焼後の残渣となる石炭灰、特に煤塵（フライアッシュ）は、資源の有効利用の観点から、コンクリートや土壌改良材等の土木建築材料として一部が使用されているが、余剰分については埋め立て処分されている。
【０００３】
ところで、燃料となる石炭は炭素以外にも、ホウ素、フッ素、セレン、ヒ素、六価クロム等の有害な元素を微量ながら含んでいる（以下、上記有害な元素を「有害微量元素」という）。このため、環境への配慮から、石炭灰からの有害微量元素の溶出について、その許容濃度が法律で規定されている。
【０００４】
特に、有害微量元素のうち六価クロムは、人体に多大な悪影響を与え、過去においては大規模な土壌汚染の原因物質ともなっている。このため、石炭灰からの六価クロム（以下、「六価クロム」という場合は、六価クロムの化合物を含む）の溶出については、その許容濃度が厳しく規制されている。
【０００５】
しかしながら、日本に輸出される石炭種は、年間で１００炭種以上もあり、それらのすべてが、上記の規制値を満足するわけではない。このため、石炭灰に含まれている六価クロムの溶出濃度を規制値以下に低減するための技術が検討されている。
【０００６】
例えば、亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムのいずれか一つの水溶液を含浸させた人工ゼオライトをセメントに添加して、セメントから六価クロムの溶出を抑制するための溶出抑制剤が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献２には、土壌環境基準を上回る六価クロム溶出量を有するセメント固化した土壌を炭酸ガスに接触させた後、炭化物及び有機物から選ばれる少なくとも一種の成分を添加して、焼成することを特徴とする六価クロム汚染土壌の処理方法が開示されている。
【０００８】
更に、特許文献３には、六価クロムを含有する土壌を、還元雰囲気下において２００℃〜６００℃で加熱処理することを特徴とする六価クロム含有土壌の処理方法が開示されている。
【０００９】
加えて、特許文献４には、六価クロムを含有するセメントクリンカを、還元雰囲気下において６５０℃〜１１００℃で加熱処理することを特徴とするセメントクリンカ中の六価クロム低減方法が開示されている。
【００１０】
特許文献２から４に記載の発明によれば、簡単な方法によって六価クロムの溶出量を土壌環境基準以下に低下させることができるとされる。
【特許文献１】特開２００５−１１２７０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１９４５１号公報
【特許文献３】特開２００３−３３４５３２号公報
【特許文献４】特開２００４−０１８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術で使用する亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダ、及び、亜硫酸カルシウムの薬剤の購入コストは高く、火力発電所において、実際にこれらの薬剤を使用して六価クロムの溶出の抑制を図ることは困難である。また、上記薬剤の製造設備を設け、薬剤の購入コストの低減を図ろうとしても、当然ながら、こうした製造設備の設置のためには多額な設備投資が必要となる。
【００１２】
また、特許文献２及び３に記載の発明は、六価クロム汚染土壌を処理する方法であり、石炭灰の処理方法にそのまま適用できるものではない。更に、特許文献２から４に記載の発明においては、六価クロム汚染土壌やセメントクリンカを加熱処理するものであり、当該処理には大きなコストがかかるものである。
【００１３】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、多額の設備投資が不要で、かつ、薬剤を使用せずに石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させることが可能な石炭火力発電システム、及び、この石炭火力発電システムを用いた場合において石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させる六価クロム溶出低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の発明者は、上記課題に鑑みて鋭意研究を行った結果、石炭灰回収サイロを用いて石炭灰を還元処理させることが、多額の設備投資をすることなく六価クロムの溶出低減を図るために有効であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１５】
（１） 石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収手段と、前記石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロと、を備える石炭火力発電システムであって、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段を備える石炭火力発電システム。
【００１６】
（１）の発明は、石炭灰回収手段によって回収された石炭灰を石炭灰回収サイロに移し、この石炭灰回収サイロにおいて還元処理を行うための石炭火力発電システムである。石炭灰中に六価クロムが存在する場合、石炭灰回収サイロにおいて還元処理を行うことで、有害で不安定な六価クロムは無害で安定な三価クロムに還元される。
【００１７】
本発明によれば、既存の石炭火力発電システムに還元処理手段を設けるだけで、他に薬剤を必要とせずに、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させ、石炭灰の有効利用を図ることが可能である。
【００１８】
加えて、本発明によれば、既存の石炭灰回収サイロを用いることから、還元処理用の新たな容器の導入及び石炭火力発電システムの改造にかかる負担を抑えることができるため、既存の石炭火力発電システムに対しても本発明に係る石炭火力発電システムを容易に適用することができる。
【００１９】
（２） 前記還元処理手段は、水蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（１）記載の石炭火力発電システム。
【００２０】
（２）の発明によれば、石炭火力発電システムにおいて多用されている水蒸気を熱源として用いることによって、新たに熱源を設けることなく、還元処理手段を設けることができる。
【００２１】
（３） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、を備え、前記還元処理手段は、前記高圧・中圧タービンから抽気された抽気蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（２）記載の石炭火力発電システム。
【００２２】
（４） 前記還元処理手段は、前記石炭火力発電システムから取り出される補助蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（２）記載の石炭火力発電システム。
【００２３】
（５） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、前記高圧・中圧タービンから排出された水蒸気を、前記燃焼ボイラで発生する熱により再過熱する再熱器と、前記過熱器で過熱された過熱蒸気又は前記再熱器で過熱された再熱蒸気の保有する熱で水を加熱する熱交換器と、を備え、前記還元処理手段は、前記熱交換器において加熱された水が蒸発することにより発生する加熱用蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である（２）記載の石炭火力発電システム。
【００２４】
（３）から（５）の発明は、還元処理手段において石炭灰回収サイロに供給する水蒸気の保有する熱の供給源を具体的に規定したものである。
【００２５】
このうち（３）の発明によれば、高圧・中圧タービンに対して仕事を行った後の抽気蒸気の保有する熱を用いることで、石炭火力発電システム全体の仕事効率の低下を抑えつつ、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減することができる。
【００２６】
また、（４）の発明のように、補助蒸気の保有する熱を用いることで、タービン設備の大幅な改造を伴うことなく、より簡便な工事によって既設の発電所にも容易に用いることができる。
【００２７】
また、（５）の発明によれば、水蒸気の原料水に対してイオン交換等の処理を行う必要がないことから、工業用水や上水をそのまま水蒸気にすることができるため、還元処理手段を用いる際のランニングコストを抑えつつ、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減することができる。
【００２８】
（６） 前記還元処理手段は水蒸気を流通する密閉された管路であり、前記管路の外表面が石炭灰と接触している（３）から（５）のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【００２９】
（６）の発明によれば、水蒸気を流通する管路が密閉されており、水蒸気が直接的に石炭灰に接触しないため、石炭灰に含まれる有害微量元素が凝縮水（ドレン）に溶出することがない。また、水蒸気中に石炭灰が分散することがないので、水蒸気に対する石炭灰回収等の処理が不要になる。したがって、よりクリーンな石炭灰の還元処理手段を提供することができる。
【００３０】
（７） 前記還元処理手段は前記石炭灰回収サイロの内部に水蒸気を移入する手段である（３）から（５）のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【００３１】
（７）の発明によれば、水蒸気を断続的に石炭灰回収サイロの内部に移入して、水蒸気を石炭灰回収サイロと接触させることにより、雰囲気の還元状態を保つことが容易であり、六価クロムから三価クロムへの還元反応をより進行させることができる。
【００３２】
（８） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの内部に移入された水蒸気が凝縮した凝縮水を、前記石炭灰回収サイロの外部に排出する凝縮水排出手段を備える（７）記載の石炭火力発電システム。
【００３３】
（９） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記凝縮水排出手段から排出された排水を処理する排水処理手段を備える（８）記載の石炭火力発電システム。
【００３４】
（１０） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの底部から前記石炭灰回収サイロの内部に空気を送風する送風手段を備え、前記石炭灰回収サイロは、開閉自在な排気孔を備える（７）記載の石炭火力発電システム。
【００３５】
（８）から（１０）の発明は、石炭灰が水蒸気の熱を吸収することにより、又は還元処理の後に石炭灰が冷却されることにより、水蒸気が凝縮して生じる凝縮水を、石炭灰から分離して排出する手段を規定したものである。
【００３６】
（８）の発明によれば、生じた凝縮水を凝縮水排出手段によって石炭灰回収サイロの外部に排出することができるため、石炭灰を乾灰として排出することができる。これにより、石炭灰の取り扱いが容易となる。
【００３７】
（９）の発明によれば、凝縮水排出手段から排出された排水を、排水処理手段を用いて処理することにより、石炭灰から溶出して排水中に含まれることとなった有害微量元素を除去することができる。これにより、有害微量元素を含んだ排水による自然環境への負荷を軽減することができる。
【００３８】
（１０）の発明によれば、水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入した後で石炭灰回収サイロを冷却する際に、送風手段によって石炭灰回収サイロの内部に強制的に空気を送り込み、排気孔から排気することができる。これにより、石炭灰回収サイロの内部に滞留した水蒸気が凝縮して凝縮水が生じることを防ぐことができる。
【００３９】
（１１） 前記石炭火力発電システムは、更に、燃焼ボイラで発生した排ガスを脱硫処理する脱硫装置を備えるとともに、前記石炭灰回収サイロからの排気を前記脱硫装置に移送する手段を備える（１０）記載の石炭火力発電システム。
【００４０】
（１２） 前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロからの排気から石炭灰を回収する灰回収手段を備える（１０）又は（１１）記載の石炭火力発電システム。
【００４１】
（１１）の発明によれば、水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入して石炭灰に接触させる際に、石炭灰回収サイロからの排気に含まれる硫黄酸化物を、脱硫装置によって排気中から除去することができる。これにより、石炭灰回収サイロからの排気に含まれる硫黄酸化物、例えば二酸化硫黄によって周囲の環境が汚染することを防ぐことができる。特に、既に燃焼ボイラで発生した排ガスを脱硫処理するために脱硫装置が設けられていれば、既設の脱硫装置を用いて、かかる脱硫処理をより効率的に行うことができる。
【００４２】
（１２）の発明によれば、水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入して石炭灰に接触させる際に、石炭灰回収サイロからの排気に混入した石炭灰を、灰回収手段によって排気中から除去することができる。これにより、石炭灰回収サイロからの排気に含まれる石炭灰によって周囲の環境が汚染することを防ぐことができる。
【００４３】
（１３） （１）から（６）のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【００４４】
（１４） （７）から（１２）のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【００４５】
（１３）及び（１４）の発明は、上記（１）の発明を六価クロム溶出低減方法として捉えたものであり、上記（１）の発明と同様の効果が得られる。
【００４６】
（１５） 前記還元処理工程において、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を、３００℃以上に加熱する（１４）記載の六価クロム溶出低減方法。
【００４７】
（１５）の発明によれば、還元処理工程を行う際に石炭灰が水蒸気の熱を吸収しても水蒸気が凝縮しにくくなることから、還元処理工程を通じて石炭灰が乾燥した状態を保つことができる。
【００４８】
（１６） 前記還元処理工程は、密閉された前記石炭灰回収サイロの内部に１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下の圧力で水蒸気を移入する工程を有する（１４）又は（１５）記載の六価クロム溶出低減方法。
【００４９】
ここで、還元処理工程において移入する上記圧力の水蒸気としては、例えば石炭火力発電システムの抽気蒸気又は補助蒸気を挙げることができる。
【００５０】
（１６）の発明によれば、還元処理工程において高圧の水蒸気を石炭灰回収サイロの内部に移入するとともに、石炭灰回収サイロを密閉して高圧な状態を維持することにより、６価クロムの還元反応の反応速度を向上させ、より効率的に石炭灰からの六価クロムの溶出の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、既存の石炭火力発電システムに還元処理手段を設けるだけで、他に薬剤を必要とせずに、かつ、多額の設備投資を要せずに、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させ、石炭灰の有効利用を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の一例を示す実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設１を示すブロック図である。ここで、図１に示すように、微粉炭燃焼施設１は、微粉炭を燃焼する微粉炭燃焼部１１と、微粉炭の燃焼により生成した石炭灰を回収する石炭灰回収部１２と、石炭灰中の六価クロムを還元する還元処理部１３とを備える。また、図２は、微粉炭燃焼部１１における火炉１１１付近の拡大図であり、図４は、還元処理部１３における石炭灰回収サイロ１３１付近の拡大図である。
【００５３】
＜Ａ−３：微粉炭燃焼部＞
微粉炭燃焼部１１は、火炉（燃焼ボイラ）１１１と、火炉１１１を熱源とする加熱機１１２（熱交換ユニット）と、微粉炭とともに燃焼させる空気を火炉１１１に供給する空気供給機１１３と、を備える。
【００５４】
火炉（燃焼ボイラ）１１１には、石炭微粉炭機１０１によって微細な粒度に粉砕された微粉炭を、微粉炭管（図示せず）を介して供給する。石炭微粉炭機１０１の種類としては、ローラミル、チューブミル、ボールミル、ビータミル、インペラーミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく微粉炭燃焼で用いられるミルであればよい。また、粉砕された微粉炭は、空気供給機１１３から供給された空気と混合される。これにより、微粉炭を予熱及び乾燥させて、燃焼を容易にできる。
【００５５】
火炉１１１では、空気供給機１１３から供給されて加熱機１１２によって加熱された空気とともに微粉炭を燃焼する。加熱された空気を用いることにより、火炉１１１の燃焼温度が下がることを防ぐことができる。
【００５６】
ここで、図２を参照して、火炉１１１について詳しく説明すると、図２において、火炉１１１は全体として略逆Ｕ字状をなしており、図中矢印に沿って燃焼ガスが逆Ｕ字状に移動した後、再度小さくＵ字状に反転し、火炉１１１の出口（図２における矢印の最後）は、図１における集塵装置１２１に接続されている。本実施形態に係る微粉炭燃焼施設１においては、火炉１１１の高さは３０ｍから７０ｍである。
【００５７】
火炉１１１の下方には、火炉１１１内のバーナーゾーン１１１ａ’付近で微粉炭を燃焼するためのバーナ１１１ａが配置されている。また、火炉１１１内のＵ字頂部付近には、火炉上部分割壁１１１ｂ、最終過熱器１１１ｂ’、第１の再熱器１１１ｆ（いずれも熱交換ユニット）が配置されており、更にそこから横置き１次過熱器１１１ｃ（熱交換ユニット）が続いて配置されている。更に、横置き１次過熱器１１１ｃと平行して第２の再熱器１１１ｆ’が設けられており、横置き１次過熱器１１１ｃの終端付近からは、１次節炭器１１１ｄ（熱交換ユニット）、２次節炭器１１１ｅ（熱交換ユニット）が２段階に設けられている。ここで、節炭器（ＥＣＯとも呼ばれる）は、燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群である。なお、本実施形態においては、火炉１１１中、１次節炭器１１１ｄと２次節炭器１１１ｅとは、２段階に分離して設置されているが、このような形態に限定されない。すなわち、火炉１１１は単一の節炭器のみを有するものであってもよい。
【００５８】
そして、火炉１１１を用いて微粉炭を燃焼することによって石炭灰（シンターアッシュ、クリンカアッシュ）及び排ガス（燃焼ガス）が生成し、このうち排ガスは石炭灰回収部１２に排出される。
【００５９】
＜Ａ−４：石炭灰回収部＞
石炭灰回収部１２は、排ガスに含まれる石炭灰（フライアッシュ）を回収する集塵装置１２１を備える。
【００６０】
集塵装置１２１は、排ガスに含まれる石炭灰を電極で捕集して回収する装置である。この集塵装置１２１により回収された石炭灰は、石炭灰回収サイロ１３１に搬送される。また、石炭灰が除去された排ガスは、脱硫装置１３９を介した後に図示しない煙突から排出されることが好ましい。加えて、排ガスからの石炭灰の除去をより確実に行う観点から、この集塵装置１２１は複数段設けられていることが好ましい。
【００６１】
＜Ａ−５：還元処理部＞
還元処理部１３は、石炭灰回収部１２の集塵装置１２１で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロ１３１と、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段１３３とを備える。
【００６２】
石炭灰回収サイロ１３１は、還元処理手段からの熱及び石炭灰の成分に対して、耐食性及び耐熱性がある容器を用いる。特に、後述のように水蒸気によって石炭灰を直接加熱する場合には、例えば図４に示すように、制御弁１３６ａ及び１３６ｂによって密閉状態と開状態とを切替えることで、内部を密閉又は開放することが可能な容器を石炭灰回収サイロ１３１として用いることが好ましい。これにより、石炭灰回収サイロ１３１内の水蒸気の圧力を一定に保つことが出来る。
【００６３】
還元処理手段１３３は、石炭灰に対して２５０℃以上に加熱を行うことのできる手段であれば特に限定されず、高周波加熱器や電気加熱、バーナ、水蒸気を用いて加熱することが可能である。この中で特に、水蒸気を用いて加熱することが好ましい。還元処理手段１３３として水蒸気を用いることで、石炭火力発電システムにおいて多用されている水蒸気の熱によって石炭灰を加熱することができ、新たに熱源を設けることを要せずに、還元処理手段１３３を設けることができる。
【００６４】
還元処理手段１３３として水蒸気を用いた場合には、水蒸気すなわち抽気蒸気、補助蒸気、又は加熱用蒸気の保有する熱を、石炭灰回収サイロ１３１に供給する。具体的には、抽気蒸気を用いる場合には、還元処理手段１３３は、図３に示す火力発電設備において、高圧・中圧タービン４又は低圧タービン６において用いられる蒸気の一部を取り出し、その保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段１３３ａ、１３３ｂである。また、補助蒸気を用いる場合には、還元処理手段１３３は、石炭火力発電システムから取り出される補助蒸気の一部を取り出し、その保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段（図示せず）である。また、加熱用蒸気を用いる場合には、還元処理手段１３３は、火炉１１１で発生する熱を間接的に用いて発生させた蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段（図示せず）である。これらの還元処理手段１３３は、制御弁１３６ａを用いて間欠的に石炭灰回収サイロ１３１に水蒸気の保有する熱を供給することが可能な構造を有していることが好ましい。
【００６５】
このとき制御弁１３６ａは、時間の経過とともに段階的に開いていくことが好ましい。具体的には、制御弁１３６ａが微開の状態で５分間保持した後で、開度１０％で５分間、開度３０％で５分間、開度５０％で１０分間それぞれ保持し、その後に開度を１００％とする方法を用いることができる。但し、制御弁１３６ａの制御方法はこの方法に限定されない。徐々に制御弁１３６ａの開度を上げていくことで、冷却された石炭灰回収サイロ１３１に急激な温度変化を生じさせて石炭灰回収サイロ１３１にダメージを及ぼすことを防ぐことができる。加えて、石炭灰回収サイロ１３１に鉛直方向に複数箇所に温度計（図示せず）を設置し、それらの温度が２５０℃を越えた時点からタイマー（図示せず）を作動させて所定時間（例えば６０分）後に制御弁１３６ａを閉じて石炭灰を冷却することができる。温度計を複数設けることで、石炭灰の還元処理漏れが生じることを防ぐことができる。なお、制御弁１３６ａの上流には、緊急用の遮断弁や安全弁（ともに図示せず）を別に設けることが好ましい。これにより、制御弁１３６ａの動作不良時や石炭灰回収サイロ１３１において異常圧力が生じたときに、石炭灰回収サイロ１３１の内部の圧力上昇を防ぎ、石炭灰回収サイロ１３１の内部の異常昇圧を逃がすことで、石炭火力発電システムに影響が及ぶことを防ぐことができる。
【００６６】
ここで、石炭灰回収サイロ１３１に送られた水蒸気は、石炭灰を間接的に加熱するようにしてもよい。具体的には、石炭灰回収サイロ１３１に、還元処理手段１３３として、外表面が石炭灰と接触しておりかつ密閉された銅管等の管路からなるコイルを伝熱手段として配し、コイルの内部に水蒸気を流通させて石炭灰を加熱することができる。この場合、水蒸気が直接石炭灰に接触せず、石炭灰に水蒸気の凝縮水が混ざることがない。そのため、排出された凝縮水に対する排水処理が不要となる。また、水蒸気中に石炭灰が分散することがないので、水蒸気から石炭灰を回収する必要がない。したがって、よりクリーンな石炭灰の還元処理手段を提供することができる。
【００６７】
また、水蒸気を石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入させて、石炭灰を直接的に加熱するようにしてもよい。具体的には、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰に水蒸気を吹き付けて直接接触させることで、石炭灰を加熱することができる。特に、水蒸気を断続的に石炭灰回収サイロ１３１の内部に断続的に移入することで、雰囲気の還元状態を容易に保つことができ、六価クロムから三価クロムへの還元反応をよりスムーズに進行させることができる。
【００６８】
一方、還元処理工程１３３に用いる水蒸気としては、以下に示すような抽気蒸気又は補助蒸気をそのまま用いることができる。または、これら抽気蒸気又は補助蒸気を用いて加熱用蒸気を発生させ、その加熱用蒸気を用いるようにしてもよい。
【００６９】
本実施形態の火力発電設備における、復水系統、給水系統の概略図を図３に示す。本実施形態にかかる火力発電設備は、微粉炭を燃焼させ、燃焼熱を発生させる火炉１１１と、火炉１１１で発生する熱を利用して給水管１９より給水される給水を過熱し、蒸気を発生させる蒸発管２（節炭器、水壁、及び二次過熱器）と、蒸発管２で発生した蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービン４と、高圧・中圧タービン４から排出された蒸気を、火炉１１１で発生する熱により再過熱する再熱器５と、再熱器５で再過熱された蒸気の圧力を利用して回転する低圧タービン６と、海水により蒸気を冷却して復水を生成するための復水器７と、復水に混入した空気を除去するための脱気器１０と、復水器７から脱気器１０へと復水を流通させるための復水管１８と、を備える。
【００７０】
ここで「抽気蒸気」は、上述の石炭火力発電システムの高圧・中圧タービン４で用いられている蒸気の一部を取り出したものである。抽気蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する場合には、複数段の高圧・中圧タービン４から抽気を取り、これらを混合して石炭灰の加熱に用いることが好ましい。複数段のタービンから抽気を取ることで、タービン間のヒートバランスが崩れることを防ぐことができる。抽気の例としては、高圧・中圧タービン４の出口付近の２抽気もしくは３抽気が挙げられる。
【００７１】
一方で「補助蒸気」は、石炭火力発電システムから取り出される蒸気であって、発電所内の動力や熱源として用いられる蒸気をいう。補助蒸気を用いることで、タービン設備の大幅な改造を伴うことなく、より簡便な工事によって既設の発電所にも本発明を容易に適用することが可能である。
【００７２】
また、「加熱用蒸気」は、火炉１１１で発生する熱を間接的に用いた蒸気であって、給水系統及び復水系統とは異なる系統の循環系統において発生する蒸気をいう。加熱用蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する場合には、加熱用蒸気を生成する水として、復水・給水とは異なる水（例えば工業用水や上水）を用いるとともに、熱交換器(図示せず)を用いて、抽気蒸気又は補助蒸気の熱で蒸気を発生させることが好ましい。給水はイオン交換等の処理がなされた超純水であって高価なため、加熱用蒸気を用いることで、本発明の石炭火力発電システムに要するランニングコストを抑えることができる。
【００７３】
また、火炉１１１、抽気蒸気及び／又は補助蒸気を生成する水として、アンモニアを微量注入した水を用いてもよい。アンモニアを微量注入することで、高圧・中圧タービン４及び低圧タービン６の腐食を防止することができる。
【００７４】
本実施形態の石炭火力発電システムにおいて、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰に直接水蒸気を接触させる場合には、石炭灰回収サイロ１３１は凝縮水排出手段を備えることが好ましい。石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入した水蒸気が凝縮して生じる凝縮水を、凝縮水排出手段を用いて石炭灰回収サイロ１３１の外部に排出することで、還元処理後の石炭灰を乾灰として排出することが出来る。具体的には、図４に示すように、石炭灰回収サイロ１３１の底部にレベル計を設置し、レベル計において凝縮水が検知されたときに、凝縮水排出手段として設けられた制御弁１３６ｃ（ドレン弁）を開くとよい。特に、石炭灰回収サイロ１３１の内外において圧力差があるときは、ドレン弁から流れ出た凝縮水は一旦バッファータンク１３４に貯留し、制御弁１３６ｄを閉じてバッファータンク１３４と石炭灰回収サイロ１３１を遮断してからバッファータンク１３４の圧力を逃がし、バッファータンク１３４に貯留された凝縮水を排出することが好ましい。
【００７５】
ここで、バッファータンク１３４から排出された凝縮水は、排水処理手段１３５によって処理されることが好ましい。凝縮水排出手段から排出された排水を、排水処理手段１３５を用いて処理することにより、石炭灰回収サイロ１３１において水蒸気を石炭灰に接触させた際に、石炭灰から溶出して凝縮水に含まれることとなった有害微量元素を除去することができる。
【００７６】
更に、本実施形態の石炭火力発電システムにおいて、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰に直接水蒸気を接触させる場合には、石炭灰回収サイロ１３１の底部から内部に空気を送風する送風手段１３７を備えることが好ましい。これにより、石炭灰回収サイロ１３１の内部を強制的に換気することで、石炭灰回収サイロ１３１の内部に滞留した水蒸気が凝縮して凝縮水となることを防ぐことができる。具体的には、図４に示すように、石炭灰回収サイロ１３１の底部に送風手段１３７としてファンを設け、水蒸気を移入した後に石炭灰回収サイロ１３１を冷却する際、このファンから石炭灰回収サイロ１３１の内部に風を送り込んで強制換気を行うとともに、制御弁１３６ｂを通じて排気させるとよい。
【００７７】
制御弁１３６ｂから排出される排気は、灰回収手段１３８を通過させることが好ましい。すなわち、石炭灰回収サイロ１３１からの排気を灰回収手段１３８に通過させることで、排気中に存在する石炭灰を除去することができる。これにより、水蒸気を粉体である石炭灰に接触させる際に、排気に混ざって石炭灰が排出されることを防ぐことができる。具体的には、図４に示すように、石炭灰回収サイロ１３１の制御弁１３６ｂの下流に、灰回収手段１３８としてサイクロンを設けるとよい。ここで、灰回収手段１３８により回収された石炭灰は、石炭灰回収サイロ１３１に戻すことが好ましい。回収された石炭灰には六価クロムが含まれており、これらにも高温の水蒸気を接触させることで再利用が可能となる。
【００７８】
制御弁１３６ｂから排出される排気は、更に、脱硫装置１３９に移送した後に、図示しない煙突から排出させることが好ましい。すなわち、石炭灰回収サイロ１３１からの排気を脱硫装置１３９に通過させることで、排気中に含まれる硫黄酸化物を除去することができる。これにより、水蒸気を粉体である石炭灰に接触させる際に、排気に混ざって排出された二酸化硫黄等が外部に流出することを防ぐことができる。具体的には、図４に示すように、灰回収手段１３８の下流で、火炉１１１で発生した排ガスに脱硫処理を行っている脱硫装置１３９に、制御弁１３６ｂから排出される排気を移送するとよい。
【００７９】
なお、本実施形態では、石炭灰回収サイロ１３１は、石炭灰を貯蔵する手段であるとともに石炭灰を還元処理する手段であるが、石炭灰を還元処理するための石炭灰封入容器を、石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロ１３１とは別に設けることもできる。その場合、石炭灰封入容器において還元処理した石炭灰を、石炭灰排出手段（図示せず）を用いて石炭灰回収サイロ１３１に排出し、石炭灰回収サイロ１３１において石炭灰を貯蔵する。石炭灰排出手段の具体例としては、石炭灰回収サイロ１３１に接続され、石炭灰を上記サイロに供給することが可能な管（パイプ）と、石炭灰を石炭灰回収サイロ１３１に供給する動力となる送風機と、から構成された手段が挙げられる。その他の石炭灰排出手段としては、石炭灰を石炭灰回収サイロ１３１に供給するスクリューコンベアー等が挙げられる。また、石炭灰排出手段は、前もって搬送しておいた石炭灰を、石炭灰回収サイロ１３１に供給する手段であってもよい。しかしながら、石炭灰排出手段はこれらに限定されるものではなく、石炭灰を石炭灰回収サイロ１３１に供給することが可能であればどのような供給手段（供給装置）であってもよい。
【００８０】
＜Ｂ：本発明の六価クロム溶出低減方法＞
本発明の六価クロム溶出低減方法は、石炭を燃焼させる火炉（燃焼ボイラ）１１１と、火炉１１１の下流に設けられ、火炉１１１の排ガスに含まれる石炭灰（フライアッシュ）を回収する石炭灰回収手段と、石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロ１３１とを備えた石炭火力発電システムにおいて行われるものであって、火炉１１１の排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を行うことにより、石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させる方法である。この方法を、上記の微粉炭燃焼施設１を用いて説明する。
【００８１】
石炭灰からの六価クロムの溶出を低減させる方法は、微粉炭を燃焼して石炭灰を生成する微粉炭燃焼工程Ｓ１０と、火炉１１１の排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程Ｓ２０と、石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱して還元処理する還元処理工程Ｓ３０とを含む。
【００８２】
ここで、微粉炭燃焼工程Ｓ１０は微粉炭燃焼部１１において行われる。石炭灰回収工程Ｓ２０は石炭灰回収部１２において行われる。還元処理工程Ｓ３０は還元処理部１３において行われる。以下、各工程について説明する。
【００８３】
＜微粉炭燃焼工程Ｓ１０＞
微粉炭燃焼工程Ｓ１０では、石炭微粉炭機１０１で生成された微粉炭が、火炉１１１において燃焼される。ここで、微粉炭の原料となる石炭は、具体的には瀝青炭、亜瀝青炭、又は褐炭等であるが、これらの石炭に限定されるものではなく微粉炭燃焼が行える石炭であればよい。また、火炉１１１に供給される微粉炭の平均の粒度は、微粉炭燃焼で一般的に用いられる粒径範囲であればよく、一般的には、７４μｍアンダー８０ｗｔ％以上の粉砕度である。
【００８４】
図２に示すように、バーナーゾーン１１１ａ’においては微粉炭が燃焼されるが、このときの温度は１３００℃から１５００℃に及び、燃焼によって生成される石炭灰は、矢印の方向に沿って上昇して排ガスとともに火炉上部分割壁１１１ｂ、最終過熱器１１１ｂ’、第１の再熱器１１１ｆ、第２の再熱器１１１ｆ’、横置き１次過熱器１１１ｃ（いずれも熱交換ユニット）を通過し、１次節炭器１１１ｄ（熱交換ユニット）、２次節炭器１１１ｅ（熱交換ユニット）を順次通過する。上記のように、この熱交換ユニット付近は、４５０℃から９００℃前後が維持されている領域であり、この燃焼ガスの保有する熱を利用してボイラ給水を予熱するために設けられた伝熱面群を通過することによって熱交換され、排ガスの温度が低下する。排ガスがバーナーゾーン１１１ａ’から節炭器付近まで到達するまでに要する時間は、おおむね５秒から１０秒である。そして、その後排ガスは後段の集塵装置１２１に送られる。
【００８５】
＜石炭灰回収工程Ｓ２０＞
その後、微粉炭を燃焼することにより生成された排ガスは集塵装置１２１に送られる。集塵装置１２１で排ガス中から回収された石炭灰（フライアッシュ）は石炭灰回収サイロ１３１に搬送される。また、石炭灰が除去された排ガスは、脱硫装置１３９を介した後に、図示しない煙突から排出される。
【００８６】
石炭灰回収サイロ１３１に供給される石炭灰は、特に限定されるものではないが、火炉１１１で発生して沈降した石炭灰（クリンカアッシュ・シンダアッシュ）以外の灰に対して用いるのが好ましい。なお、石炭灰の平均粒径は１００μｍ以下であることが好ましい。
【００８７】
＜還元処理工程Ｓ３０＞
本発明の特徴の一つである還元処理工程Ｓ３０は、還元処理手段１３３を用いて石炭灰回収サイロ１３１に貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する工程である。
【００８８】
ここで、本実施形態の六価クロム溶出低減方法においては、還元処理手段１３３として水蒸気を用いるとともに、水蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給し、石炭灰を加熱して６価クロムの還元処理を行うことが好ましい。水蒸気としては、抽気蒸気、補助蒸気、又は加熱用蒸気を用いることができる。水蒸気の保有する熱による石炭灰の加熱温度は、２５０℃以上が好ましく、３００℃以上がより好ましい。石炭灰を２５０℃以上に加熱することで、石炭灰中の６価クロムの還元反応を効率的に進めることができる。また、３００℃以上に加熱することで、還元処理工程Ｓ３０を行う際に水蒸気が石炭灰に直接又は間接的に接触しても、水蒸気の凝縮を防ぐことができる。なお、還元処理工程Ｓ３０は、常圧下では６０分以上行うことが好ましいが、加圧下ではより短時間で本工程を行うことができるためなお好ましい。
【００８９】
また、特に水蒸気を石炭灰に直接接触させて加熱する場合においては、還元処理工程Ｓ３０を行う際に、密閉できる構造の石炭灰回収サイロ１３１を用いることが好ましい。加えて、石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入する水蒸気の圧力を１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下として、高圧状態を維持することが好ましい。例えば図４に示すように、制御弁１３６ａ及び１３６ｂを閉じて石炭灰回収サイロ１３１を密閉した状態で上記圧力の水蒸気を移入し、高圧状態を維持することによって、６価クロムの還元反応の反応速度を向上させ、より効率的に石炭灰からの六価クロムの溶出の低減を図ることができる。なお、石炭火力発電システムから取り出される抽気蒸気又は補助蒸気は１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下の圧力を有することが多いことから、上記圧力を有する水蒸気として、石炭火力発電システムの抽気蒸気又は補助蒸気を用いることが好ましい。
【００９０】
そして、石炭灰回収サイロ１３１を密閉した後で、石炭灰回収サイロ１３１の底部から石炭灰回収サイロ１３１の内部に空気を送風するとともに、石炭灰回収サイロ１３１に設けられた制御弁１３６ｂを通じて排気を行い、石炭灰を冷却することが好ましい。石炭灰回収サイロ１３１の内部を強制的に換気することで、冷却の際に水蒸気が凝縮するのを防ぐことができる。この石炭灰の冷却方法は、密閉できる構造の石炭灰回収サイロ１３１のみならず、密閉構造を有しない石炭灰回収サイロ１３１に対しても好ましく用いることができる。
【００９１】
石炭灰を冷却する際には、石炭灰回収サイロ１３１の底に溜まった凝縮水の排出を凝縮水排出手段により行うことが好ましい。この凝縮水は、石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入された水蒸気が凝縮したものである。凝縮水を石炭灰回収サイロ１３１の外部に排出することで、石炭灰を乾灰として排出することができる。凝縮水の排出は、還元処理工程Ｓ３０の後で石炭灰を冷却する場合に限らず、還元処理工程Ｓ３０と並行して行ってもよい。
【００９２】
ここで排出された凝縮水は、排水処理手段１３５によって処理されることが好ましい。この凝縮水には、石炭灰回収サイロ１３１において水蒸気を移入された水蒸気が凝縮するまでの間に、石炭灰から有害微量元素が溶出していることが多い。この排水を、排水処理手段１３５を用いて処理することで、最終的に排出される凝縮水から有害微量元素を除去することができる。
【００９３】
一方で、石炭灰回収サイロ１３１の制御弁１３６ｂを通じて排出される排気は、灰回収手段１３８を通過させることにより、排気中の石炭灰を回収することが好ましい。回収された石炭灰は石炭灰回収サイロ１３１に戻すようにする。灰回収手段１３８を用いることで、石炭灰回収サイロ１３１からの排気に混入した石炭灰によって、周囲の環境が汚染されることを防ぐことができる。灰回収手段１３８として、具体的にはサイクロンを挙げることができる。
【００９４】
灰回収手段１３８によって灰を回収された排気は、更に、脱硫装置１３９を介した後に、図示しない煙突から排出させることが好ましい。すなわち、石炭灰回収サイロ１３１からの排気を脱硫装置１３９に通過させることで、排気中に含まれる硫黄酸化物を除去することができる。
【００９５】
なお、本実施形態の還元処理工程Ｓ３０では、石炭火力発電システムの抽気蒸気、補助蒸気、又は加熱用蒸気の保有する熱を石炭灰回収サイロ１３１に供給する処理を行っているが、有害微量元素の溶出防止を可能とする燃料添加剤を水蒸気に加えて石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入する溶出抑制添加剤処理工程を行うようにしてもよい。この処理によって、石炭灰からの六価クロムの溶出を抑制するばかりでなく、例えば、石炭灰からのフッ素、ホウ素等の有害微量元素の溶出を防止することができる。
【００９６】
本実施形態において、石炭火力発電システムの高圧・中圧タービン４及び低圧タービン６に対して仕事を行った抽気には、合わせて８種類の温度及び圧力を有する抽気が存在し、それらの温度は４５℃〜４５０℃まで存在する。これらの抽気を選択し又はブレンドした２５０℃以上の抽気を用いることが好ましい。２５０℃以上の抽気を用いることで、石炭灰を効率的に２５０℃以上に加熱することができる。また、補助蒸気の温度も２５０℃〜３５０℃あるため、補助蒸気を用いることにより、抽気同様に石炭灰を２５０℃以上に加熱することができる。加えて、抽気蒸気を断続的に石炭灰回収サイロ１３１に流入させることにより、雰囲気の還元状態を保つことが容易である。
【００９７】
したがって、本実施形態の六価クロム溶出低減方法は、既存の石炭火力発電システムに設けられる既存の設備に軽微な改良を加えるだけで、石炭火力発電システムで排出される石炭灰からの六価クロムの溶出を低減することができるため、既存設備を有効利用することができ、コスト的にも有利な石炭灰の六価クロム溶出低減方法となる。
【００９８】
なお、本実施形態の還元処理工程Ｓ３０では、水蒸気のみを用いて石炭灰中の六価クロムを還元する方法を示したが、これに限定されず、還元性ガスを併用して六価クロムの還元を行ってもよい。例えば、石炭灰回収サイロ１３１の内部に還元性ガスを常時封入しておいてもよく、還元性ガスを水蒸気の保有する熱を用いて加温したガスを石炭灰回収サイロ１３１の内部に封入してもよく、還元性ガスを水蒸気とともに石炭灰回収サイロ１３１の内部に移入してもよい。還元性ガスを水蒸気とともに石炭灰回収サイロ１３１に移入する場合には、還元性ガスの存在によって反応速度を高めることができることから、還元性ガス種及びその濃度によっては、３０分程度で六価クロムの還元反応を行うことも可能である。
【００９９】
また、石炭灰が酸化カルシウム等を含有する場合をはじめ、石炭灰がアルカリ性を示す場合には、２５０℃以上に加熱しても石炭灰中の六価クロムが十分に還元されない場合もある。このような場合には、石炭灰を予め炭酸ガス等で中和した後で、石炭灰に対して還元処理工程Ｓ３０を行うとよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施形態を示す石炭火力発電システムにおける微粉炭燃焼施設のブロック図である。
【図２】図１における火炉付近の拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す火力発電設備のブロック図である。
【図４】図１における石炭灰回収サイロ付近の拡大図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 微粉炭燃焼施設
１０１ 石炭微粉炭機
１１ 微粉炭燃焼部
１１１ 火炉
１１１ａ’ バーナーゾーン
１１１ａ バーナ
１１１ｂ 火炉上部分割壁
１１１ｂ’ 最終過熱器
１１１ｃ 横置き１次過熱器
１１１ｄ １次節炭器
１１１ｅ ２次節炭器
１１１ｆ 第１の再熱器
１１１ｆ’ 第２の再熱器
１１２ 加熱器
１１３ 空気供給機
１２ 石炭灰回収部
１２１ 集塵装置
１３ 還元処理部
１３１ 石炭灰回収サイロ
１３３ 還元処理手段
１３４ バッファータンク
１３５ 排水処理手段
１３６ａ〜１３６ｄ 制御弁
１３７ 送風手段
１３８ 灰回収手段
１３９ 脱硫装置
２ 蒸発管
３ ボイラ
４ 高圧・中圧タービン
５ 再熱器
６ 低圧タービン
７ 復水器
１０ 脱気器
１８ 復水管
１９ 給水管
Ｓ１０ 微粉炭燃焼工程
Ｓ２０ 石炭灰回収工程
Ｓ３０ 還元処理工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、
前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収手段と、
前記石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロと、を備える石炭火力発電システムであって、
前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段を備える石炭火力発電システム。
【請求項２】
前記還元処理手段は、水蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項１記載の石炭火力発電システム。
【請求項３】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、
前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、を備え、
前記還元処理手段は、前記高圧・中圧タービンから抽気された抽気蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項２記載の石炭火力発電システム。
【請求項４】
前記還元処理手段は、前記石炭火力発電システムから取り出される補助蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項２記載の石炭火力発電システム。
【請求項５】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、
前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、
前記高圧・中圧タービンから排出された水蒸気を、前記燃焼ボイラで発生する熱により再過熱する再熱器と、
前記過熱器で過熱された過熱蒸気又は前記再熱器で過熱された再熱蒸気の保有する熱で水を加熱する熱交換器と、を備え、
前記還元処理手段は、前記熱交換器において加熱された水が蒸発することにより発生する加熱用蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項２記載の石炭火力発電システム。
【請求項６】
前記還元処理手段は水蒸気を流通する密閉された管路であり、前記管路の外表面が石炭灰と接触している請求項３から５のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【請求項７】
前記還元処理手段は前記石炭灰回収サイロの内部に水蒸気を移入する手段である請求項３から５のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【請求項８】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの内部に移入された水蒸気が凝縮した凝縮水を、前記石炭灰回収サイロの外部に排出する凝縮水排出手段を備える請求項７記載の石炭火力発電システム。
【請求項９】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記凝縮水排出手段から排出された排水を処理する排水処理手段を備える請求項８記載の石炭火力発電システム。
【請求項１０】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの底部から前記石炭灰回収サイロの内部に空気を送風する送風手段を備え、
前記石炭灰回収サイロは、開閉自在な排気孔を備える請求項７記載の石炭火力発電システム。
【請求項１１】
前記石炭火力発電システムは、更に、燃焼ボイラで発生した排ガスを脱硫処理する脱硫装置を備えるとともに、前記石炭灰回収サイロからの排気を前記脱硫装置に移送する手段を備える請求項１０記載の石炭火力発電システム。
【請求項１２】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロからの排気から石炭灰を回収する灰回収手段を備える請求項１０又は１１記載の石炭火力発電システム。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、
前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、
前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【請求項１４】
請求項７〜１２のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、
前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、
前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【請求項１５】
前記還元処理工程において、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を３００℃以上に加熱する請求項１４記載の六価クロム溶出低減方法。
【請求項１６】
前記還元処理工程は、密閉された前記石炭灰回収サイロの内部に１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下の圧力で水蒸気を移入する工程を有する請求項１４又は１５記載の六価クロム溶出低減方法。
【請求項１】
石炭を燃焼させる燃焼ボイラと、
前記燃焼ボイラの下流に設けられ、前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収手段と、
前記石炭灰回収手段で回収された石炭灰を貯蔵する石炭灰回収サイロと、を備える石炭火力発電システムであって、
前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を加熱する還元処理手段を備える石炭火力発電システム。
【請求項２】
前記還元処理手段は、水蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項１記載の石炭火力発電システム。
【請求項３】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、
前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、を備え、
前記還元処理手段は、前記高圧・中圧タービンから抽気された抽気蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項２記載の石炭火力発電システム。
【請求項４】
前記還元処理手段は、前記石炭火力発電システムから取り出される補助蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項２記載の石炭火力発電システム。
【請求項５】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記燃焼ボイラで発生する熱を利用して給水を過熱して過熱蒸気を発生させる過熱器と、
前記過熱器で発生した過熱蒸気の圧力を利用して回転する高圧・中圧タービンと、
前記高圧・中圧タービンから排出された水蒸気を、前記燃焼ボイラで発生する熱により再過熱する再熱器と、
前記過熱器で過熱された過熱蒸気又は前記再熱器で過熱された再熱蒸気の保有する熱で水を加熱する熱交換器と、を備え、
前記還元処理手段は、前記熱交換器において加熱された水が蒸発することにより発生する加熱用蒸気の保有する熱を前記石炭灰回収サイロに供給する手段である請求項２記載の石炭火力発電システム。
【請求項６】
前記還元処理手段は水蒸気を流通する密閉された管路であり、前記管路の外表面が石炭灰と接触している請求項３から５のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【請求項７】
前記還元処理手段は前記石炭灰回収サイロの内部に水蒸気を移入する手段である請求項３から５のいずれか記載の石炭火力発電システム。
【請求項８】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの内部に移入された水蒸気が凝縮した凝縮水を、前記石炭灰回収サイロの外部に排出する凝縮水排出手段を備える請求項７記載の石炭火力発電システム。
【請求項９】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記凝縮水排出手段から排出された排水を処理する排水処理手段を備える請求項８記載の石炭火力発電システム。
【請求項１０】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロの底部から前記石炭灰回収サイロの内部に空気を送風する送風手段を備え、
前記石炭灰回収サイロは、開閉自在な排気孔を備える請求項７記載の石炭火力発電システム。
【請求項１１】
前記石炭火力発電システムは、更に、燃焼ボイラで発生した排ガスを脱硫処理する脱硫装置を備えるとともに、前記石炭灰回収サイロからの排気を前記脱硫装置に移送する手段を備える請求項１０記載の石炭火力発電システム。
【請求項１２】
前記石炭火力発電システムは、更に、前記石炭灰回収サイロからの排気から石炭灰を回収する灰回収手段を備える請求項１０又は１１記載の石炭火力発電システム。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、
前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、
前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【請求項１４】
請求項７〜１２のいずれかに記載の石炭火力発電システムにおいて行われる、石炭灰から六価クロムの溶出を低減する六価クロム溶出低減方法であって、
前記燃焼ボイラの排ガスに含まれる石炭灰を回収する石炭灰回収工程と、
前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を２５０℃以上に加熱する還元処理工程と、を少なくとも有する六価クロム溶出低減方法。
【請求項１５】
前記還元処理工程において、前記石炭灰回収サイロに貯蔵された石炭灰を３００℃以上に加熱する請求項１４記載の六価クロム溶出低減方法。
【請求項１６】
前記還元処理工程は、密閉された前記石炭灰回収サイロの内部に１ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下の圧力で水蒸気を移入する工程を有する請求項１４又は１５記載の六価クロム溶出低減方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−７２７３１（Ｐ２００９−７２７３１Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４６０７４（Ｐ２００７−２４６０７４）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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