JP2012246184A - Carbon dioxide circulation type lime burning facility - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon dioxide circulation type lime burning facility having high energy efficiency, capable of returning carbon dioxide into a lime burning furnace and using it as a heat medium without requiring a special blower fan.SOLUTION: This facility includes: a blower 3 for introducing a part of carbon dioxide to be served for preheating a raw material limestone inputted into a lime burning furnace, which is carbon dioxide cooled by preheating; an ejector device 4 having on a nozzle a driving gas supply port for supplying carbon dioxide having a pressure raised by the blower 3 as driving gas and a driven gas supply port for supplying a part of carbon dioxide generated by pyrolysis as driven gas, for sucking driven gas by driving gas flowing in the nozzle and discharging both gasses; and a main heat exchanger 9 into which carbon dioxide discharged from the ejector device 4, for performing heat exchange with a high-temperature heat medium. Further, the facility is constituted so that carbon dioxide having a temperature raised by heat exchange in the main heat exchanger 9 is supplied into the lime burning furnace as pyrolysis gas for the limestone.

Description

本発明は、石灰焼成炉で発生した炭酸ガスをその石灰焼成炉に循環させて熱媒として使用する炭酸ガス循環式石灰焼成設備に関するものである。   The present invention relates to a carbon dioxide circulating lime firing facility that circulates carbon dioxide generated in a lime firing furnace and uses it as a heating medium.

図3は従来の生石灰製造設備のフロー図を示している。   FIG. 3 shows a flow chart of a conventional quicklime manufacturing facility.

同図に示す設備は、間接加熱式石灰炉100と、それに高温の燃焼ガスを供給する燃焼空気ファン101を付帯した燃焼炉102と、石灰焼成後の排ガスから熱回収を行う空気予熱器103と、燃焼排ガス中の有害物質を除去する排ガス処理装置104と、有害物質が除去された燃焼排ガスを大気中に放出する煙突105とから主として構成されている。   The equipment shown in the figure includes an indirect heating lime furnace 100, a combustion furnace 102 with a combustion air fan 101 for supplying high-temperature combustion gas thereto, and an air preheater 103 for recovering heat from exhaust gas after lime firing. The exhaust gas treatment device 104 removes harmful substances in the combustion exhaust gas, and the chimney 105 that releases the combustion exhaust gas from which the harmful substances have been removed to the atmosphere.

上記燃焼ガスは石灰焼成炉100に導かれ、炉内に設置されている伝熱管106内を流れる炭酸ガスとの間で熱交換が行われるようになっている。すなわち、熱交換器が石灰炉内に置かれている。   The combustion gas is guided to the lime baking furnace 100, and heat exchange is performed with the carbon dioxide gas flowing in the heat transfer tube 106 installed in the furnace. That is, a heat exchanger is placed in the lime furnace.

炭酸ガス循環装置107は、石灰焼成炉100の予熱帯108と冷却帯109とを結ぶ配管の途中に介設された炭酸ガス冷却器110と、冷却された炭酸ガスを昇圧する炭酸ガス循環ファン111と、炭酸ガスを抜き出して貯蔵する炭酸ガス貯槽112から構成されている(例えば、特許文献1参照)。   The carbon dioxide circulation device 107 includes a carbon dioxide cooler 110 provided in the middle of a pipe connecting the pre-tropical zone 108 and the cooling zone 109 of the lime baking furnace 100, and a carbon dioxide circulation fan 111 that pressurizes the cooled carbon dioxide. And a carbon dioxide storage tank 112 for extracting and storing carbon dioxide (see, for example, Patent Document 1).

上記生石灰製造設備における炭酸ガスの循環径路はシンプルに構成されているものの、上記炭酸ガス冷却器110によって炭酸ガスを常温近くまで冷却した後、生石灰を冷却するのに十分な量を冷却帯109に供給している。すなわち、熱分解によりせっかく発生した高温炭酸ガスの全量を炭酸ガス冷却器110によって常温近くまで冷却しているため、大量の熱が利用されずに捨てられていることになる。   Although the carbon dioxide circulation path in the quick lime production facility is simple, the carbon dioxide cooler 110 cools the carbon dioxide gas to near room temperature, and then the cooling zone 109 has a sufficient amount to cool the quick lime. Supply. That is, since the entire amount of the high-temperature carbon dioxide generated by the thermal decomposition is cooled to near normal temperature by the carbon dioxide cooler 110, a large amount of heat is discarded without being used.

そして、循環炭酸ガスは再度、製品生石灰の顕熱と燃焼ガスによって加熱されているのである。   The circulating carbon dioxide gas is again heated by the sensible heat of the product quicklime and the combustion gas.

吸熱反応である熱分解(CaCO3→CaO+CO2)の吸熱量が3.15MJ/kg-CaOであり、通常の直接加熱式石灰焼成炉での生石灰製造エネルギー原単位は3.8MJ/kg-CaO程度であるのに対して、ここで捨てられる熱は約2倍の6MJ/kg-CaOにもなる。 The endotherm of thermal decomposition (CaCO 3 → CaO + CO 2 ), which is an endothermic reaction, is 3.15 MJ / kg-CaO, and the unit energy consumption of quick lime production in a normal direct heating lime kiln is 3.8 MJ / kg. The heat discarded here is about twice that of 6MJ / kg-CaO.

これでは、直接加熱式石灰焼成炉の混合排気ガスから炭酸ガスを分離回収する方が総合的なエネルギー消費の観点から見ると有利になると言わざるを得ない。   In this case, it must be said that it is advantageous from the viewpoint of overall energy consumption to separate and recover the carbon dioxide gas from the mixed exhaust gas of the direct heating lime baking furnace.

また、図4に示すように、石灰焼成炉から排出される大量の炭酸ガスを回収するようにした炭酸ガス循環式石灰焼成炉も知られている。   Further, as shown in FIG. 4, a carbon dioxide circulating lime calciner that collects a large amount of carbon dioxide discharged from the lime calciner is also known.

同図において、石灰焼成炉120の上部より、コークスを混入した石灰石が充填層に供給される。電熱ヒーター121によって1,100℃に加熱された循環炭酸ガスが石灰焼成炉120に供給されることによって石灰石は上部焼成帯122で焼成され、さらに降下して下部焼成帯123においてコークスの燃焼熱を得て焼成を完了し、製品の生石灰は排出バルブ124から炉外に排出されるようになっている(例えば、特許文献2参照)。   In the figure, limestone mixed with coke is supplied to the packed bed from the upper part of the lime baking furnace 120. By supplying the circulating carbon dioxide gas heated to 1,100 ° C. by the electric heater 121 to the lime baking furnace 120, the limestone is baked in the upper calcination zone 122, and further descends to reduce the combustion heat of the coke in the lower calcination zone 123. Thus, the calcined product is completed, and the quicklime of the product is discharged from the discharge valve 124 to the outside of the furnace (for example, see Patent Document 2).

この石灰焼成炉120では、循環する炭酸ガスを加熱するための電熱ヒーター121が炉外に置かれ、図2に示したような炭酸ガス冷却器は設けられていない。   In the lime baking furnace 120, an electric heater 121 for heating the circulating carbon dioxide gas is placed outside the furnace, and the carbon dioxide cooler as shown in FIG. 2 is not provided.

そして、石灰石の熱分解および石灰石の予熱によって700℃乃至800℃まで温度の低下した石灰焼成炉出口の炭酸ガスを、炭酸ガス循環ファン125を使用して循環させるようになっている。   Then, the carbon dioxide gas at the outlet of the lime firing furnace whose temperature is lowered to 700 ° C. to 800 ° C. by the thermal decomposition of limestone and the preheating of the limestone is circulated using the carbon dioxide circulation fan 125.

上記炭酸ガス循環ファン125は、通常のファンの使用温度範囲を超えた高温流体を扱えるものでなければならず、例えば、炭化ケイ素などのセラミック材を使用した特殊ファンが必要となる。このような送風機は種類も送風量も限定されており、特に、製鉄所における石灰工場の規模で使用できるような機種は見当たらない。   The carbon dioxide circulation fan 125 must be able to handle a high-temperature fluid that exceeds the operating temperature range of a normal fan. For example, a special fan using a ceramic material such as silicon carbide is required. Such blowers are limited in type and amount of air flow, and in particular, there are no models that can be used on the scale of a lime factory in an ironworks.

特開2004−231424号公報JP 2004-231424 A 特開2009−161391号公報JP 2009-161391 A

図3に示した従来の生石灰製造設備では、上述したように、エネルギー効率が悪いため、直接加熱式石灰焼成炉の混合排気ガスから炭酸ガスを分離回収する方が総合的なエネルギー消費(コスト)では有利になるという問題がある。   In the conventional quick lime production facility shown in FIG. 3, as described above, since energy efficiency is poor, it is more comprehensive energy consumption (cost) to separate and recover the carbon dioxide gas from the mixed exhaust gas of the direct heating lime baking furnace. Then there is a problem that it becomes advantageous.

また、図4に示した炭酸ガス循環式石灰焼成炉では、特殊なセラミック送風機を使用しない限り成立しない高温度域で送風ファンを使用しなければならないため、そのような特殊なセラミック送風機が使用できるように設計すると、装置の規模と構成が制約されるという問題がある。   Also, in the carbon dioxide circulating lime firing furnace shown in FIG. 4, since a blower fan must be used in a high temperature range that does not hold unless a special ceramic blower is used, such a special ceramic blower can be used. This design has a problem that the scale and configuration of the apparatus are restricted.

本発明は以上のような従来の石灰焼成炉における課題を考慮してなされたものであり、エネルギー効率が高く、しかも特殊な送風ファンを必要とせずに炭酸ガスを石灰焼成炉に帰還させて熱媒として使用することができる炭酸ガス循環式石灰焼成設備を提供するものである。   The present invention has been made in consideration of the problems in the conventional lime firing furnace as described above, has high energy efficiency, and returns carbon dioxide to the lime firing furnace without requiring a special blower fan. A carbon dioxide circulating lime firing facility that can be used as a medium is provided.

石灰石(CaCO3)を熱分解して生石灰(CaO)を製造する過程において、大量の炭酸ガス(CO2)が石灰石内部から発生し、この炭酸ガスが地球温暖化へ悪影響を及ぼしている。 In the process of pyrolyzing limestone (CaCO 3 ) to produce quick lime (CaO), a large amount of carbon dioxide (CO 2 ) is generated from the inside of the limestone, and this carbon dioxide has an adverse effect on global warming.

本発明は上記問題を考慮してなされたものであり、生石灰製造過程で発生する炭酸ガスを地中または海洋などに貯留すべく高濃度炭酸ガスの状態で回収することを可能にする間接加熱式の炭酸ガス循環式石灰焼成設備である。   The present invention has been made in consideration of the above problems, and is an indirect heating type that makes it possible to recover carbon dioxide generated in the production process of quicklime in the state of high-concentration carbon dioxide so as to be stored in the ground or the ocean. This is a carbon dioxide circulating lime firing facility.

なお、間接加熱式とは、高温の燃焼ガスが直接石灰石に接触して熱を伝えることがないことを示している。   The indirect heating type indicates that high-temperature combustion gas does not directly contact limestone to transfer heat.

本発明では、燃焼ガスが流れる径路と、石灰石の熱分解により発生する炭酸ガスの径路を分離することで、後者の炭酸ガスが流れる径路については約3%の水分を含むだけの、炭酸ガス分離プロセスの必要性がない高純度炭酸ガスが排気ガスとして生成される。   In the present invention, the path through which combustion gas flows and the path through which carbon dioxide gas generated by pyrolysis of limestone is separated, so that the latter path through which carbon dioxide gas flows contains only about 3% of water. High purity carbon dioxide that does not require a process is produced as exhaust gas.

前者の燃焼ガスが流れる径路については空気に由来する窒素が大量に含まれており、通常のケースでは炭酸ガス濃度は20%以下になる。しかし、熱分解で発生する炭酸ガス量は、燃焼により発生する炭酸ガスの約3倍であるため、熱分解によって発生する炭酸ガスの径路を分離することの意義は大きい。   The path through which the former combustion gas flows contains a large amount of nitrogen derived from air, and in a normal case, the carbon dioxide concentration is 20% or less. However, since the amount of carbon dioxide gas generated by pyrolysis is about three times that of carbon dioxide gas generated by combustion, it is significant to separate the path of carbon dioxide gas generated by pyrolysis.

本発明は、石灰石の熱分解により発生した炭酸ガスを石灰焼成炉内へ循環させて熱媒として使用する炭酸ガス循環式石灰焼成設備において、
上記石灰焼成炉に投入される原料石灰石の予熱に供せられる上記炭酸ガスの一部であって、その予熱によって冷却された炭酸ガスが導かれる送風機と、
上記送風機によって昇圧された炭酸ガスを駆動ガスとして供給する駆動ガス供給口と、熱分解により発生した炭酸ガスの一部を被駆動ガスとして供給する被駆動ガス供給口とをノズルに有し、そのノズル内を流れる上記駆動ガスによって上記被駆動ガスを吸い込み、両ガスを排出するエジェクター装置と、
上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスが導かれ、高温の熱源との熱交換を行う主熱交換器とを備え、
上記主熱交換器の熱交換によって昇温された炭酸ガスを、石灰石の熱分解ガスとして上記石灰焼成炉に供給するように構成されていることを要旨とする。
The present invention is a carbon dioxide circulating lime firing facility that circulates carbon dioxide generated by thermal decomposition of limestone into a lime firing furnace and uses it as a heating medium.
A blower that is a part of the carbon dioxide gas used for preheating raw limestone charged into the lime firing furnace and that is guided by the carbon dioxide gas cooled by the preheating,
The nozzle has a driving gas supply port for supplying the carbon dioxide gas boosted by the blower as a driving gas, and a driven gas supply port for supplying a part of the carbon dioxide gas generated by thermal decomposition as the driven gas. An ejector device for sucking the driven gas by the driving gas flowing in the nozzle and discharging both gases;
A carbon dioxide gas discharged from the ejector device is guided, and includes a main heat exchanger that performs heat exchange with a high-temperature heat source,
The gist is that the carbon dioxide gas heated by the heat exchange of the main heat exchanger is supplied to the lime baking furnace as a pyrolysis gas of limestone.

本発明において、上記送風機と上記エジェクター装置とを接続する流路に第2熱交換器を設け、この第2熱交換器に、原料石灰石の予熱を経ずに高温の状態で上記石灰焼成炉から排出された炭酸ガスの一部を導けば、上記エジェクター装置に供給する駆動ガスを加熱することができる。   In this invention, a 2nd heat exchanger is provided in the flow path which connects the said air blower and the said ejector apparatus, and this 2nd heat exchanger is from the said lime baking furnace in a high temperature state without passing through the preheating of raw material limestone. If a part of the discharged carbon dioxide gas is introduced, the driving gas supplied to the ejector device can be heated.

本発明において、上記主熱交換器に補助エジェクター装置を接続し、この補助エジェクター装置の駆動ガス供給口に、第二の送風機によって昇圧された空気を供給し、被駆動ガス供給口に、上記石灰焼成炉の炉底から製品として排出される生石灰の冷却に供せられその石灰焼成炉から排出された排気を供給することができる。   In the present invention, an auxiliary ejector device is connected to the main heat exchanger, the air boosted by the second blower is supplied to the driving gas supply port of the auxiliary ejector device, and the lime is supplied to the driven gas supply port. Exhaust discharged from the lime firing furnace that is used for cooling quick lime discharged as a product from the bottom of the firing furnace can be supplied.

本発明において、上記主熱交換器と上記補助エジェクター装置との間に燃焼器を設ければ、上記補助エジェクター装置から排出される排気を燃焼し、上記主熱交換器に高温の熱源として供給することができる。   In the present invention, if a combustor is provided between the main heat exchanger and the auxiliary ejector device, the exhaust discharged from the auxiliary ejector device is burned and supplied to the main heat exchanger as a high-temperature heat source. be able to.

本発明において、上記第2熱交換器と上記エジェクター装置とを接続する流路に第3熱交換器を設け、この第3熱交換器に、上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスとの熱交換に供せられて上記主熱交換器から排出される排ガスを導けば、上記エジェクター装置に供給する駆動ガスをさらに加熱することができる。   In this invention, the 3rd heat exchanger is provided in the flow path which connects the said 2nd heat exchanger and the said ejector apparatus, and heat exchange with the carbon dioxide gas discharged | emitted from the said ejector apparatus is provided in this 3rd heat exchanger. If the exhaust gas that is supplied to and discharged from the main heat exchanger is guided, the driving gas supplied to the ejector device can be further heated.

本発明において、上記第二の送風機と上記補助エジェクター装置の駆動ガス供給口とを接続する流路に第4熱交換器を設け、この第4熱交換器に、上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスとの熱交換に供せられて上記主熱交換器から排出される排ガスを導けば、上記補助エジェクター装置に供給する駆動ガスをさらに加熱することができる。   In this invention, a 4th heat exchanger is provided in the flow path which connects said 2nd air blower and the drive gas supply port of the said auxiliary ejector apparatus, The carbonic acid discharged | emitted from the said ejector apparatus in this 4th heat exchanger If the exhaust gas that is used for heat exchange with the gas and discharged from the main heat exchanger is guided, the driving gas supplied to the auxiliary ejector device can be further heated.

本発明において、上記燃焼器に燃料を供給する流路に第5熱交換器を設け、この第5熱交換器に、上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスとの熱交換に供せられて上記主熱交換器から排出される排ガスが導かれ、上記燃焼器に供給する燃料を加熱するように構成されている請求項3に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   In the present invention, a fifth heat exchanger is provided in a flow path for supplying fuel to the combustor, and the fifth heat exchanger is used for heat exchange with the carbon dioxide gas discharged from the ejector device. The carbon dioxide circulating lime baking facility according to claim 3, wherein exhaust gas discharged from the main heat exchanger is guided and the fuel supplied to the combustor is heated.

本発明において、炭酸ガスの流路に、熱媒として使用している炭酸ガスの濃度を測定する炭酸ガス濃度計が少なくとも一箇所設置するとともに、その炭酸ガス濃度計から出力される炭酸ガス濃度情報に基づいて上記補助エジェクター装置に供給する駆動ガスの送風量を制御するコントローラを備えれば、炭酸ガス循環式石灰焼成設備の外部に放出される炭酸ガスの濃度を規定値に維持することができる。   In the present invention, at least one carbon dioxide concentration meter for measuring the concentration of carbon dioxide gas used as a heat medium is installed in the carbon dioxide gas flow path, and the carbon dioxide concentration information output from the carbon dioxide concentration meter If the controller for controlling the blast amount of the drive gas supplied to the auxiliary ejector device based on the above is provided, the concentration of carbon dioxide released to the outside of the carbon dioxide circulating lime baking facility can be maintained at a specified value. .

本発明の炭酸ガス循環式石灰焼成設備によれば、炭酸ガスを効率良く分離回収することができ、しかも特殊な送風ファンを必要とせず、炭酸ガスを石灰焼成炉に帰還させて熱媒として使用することができるという長所を有する。   According to the carbon dioxide circulating lime firing facility of the present invention, carbon dioxide can be efficiently separated and recovered, and a special blower fan is not required, and the carbon dioxide is returned to the lime firing furnace to be used as a heating medium. Has the advantage of being able to.

本発明に係る炭酸ガス循環式石灰焼成設備のフロー図である。It is a flowchart of the carbon dioxide circulation type lime baking equipment concerning the present invention. 図1に示すエジェクター装置の動作原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation principle of the ejector apparatus shown in FIG. 従来の生石灰製造設備のフロー図である。It is a flowchart of the conventional quicklime manufacturing equipment. 従来の別の炭酸ガス循環式石灰焼成炉のフロー図である。It is a flowchart of another conventional carbon dioxide circulating lime baking furnace.

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.

図1は、本発明に係る炭酸ガス循環式石灰焼成設備のフロー図である。   FIG. 1 is a flow diagram of a carbon dioxide circulating lime baking facility according to the present invention.

同図における炭酸ガス循環式石灰焼成設備は、ベッケンバッハ式石灰焼成炉(以下、焼成炉と略称する)1を使用している。この焼成炉1は、石灰焼成後の炭酸ガス(循環ガス)の一部を用い、その焼成炉1に供給される原料石灰石の予熱と水分除去を行うようになっている。   The carbon dioxide circulating lime firing facility in FIG. 1 uses a Beckenbach lime firing furnace (hereinafter abbreviated as a firing furnace) 1. This firing furnace 1 uses a part of carbon dioxide gas (circulation gas) after lime firing to preheat and remove moisture from the raw limestone supplied to the firing furnace 1.

本発明では、後述する主エジェクター装置(エジェクター装置)4を使用することで焼成炉1からの高温の炭酸ガスを冷却することなく熱分解用ガスとして焼成炉に循環させるようになっている。   In the present invention, by using a main ejector device (ejector device) 4 to be described later, the high-temperature carbon dioxide gas from the firing furnace 1 is circulated as a pyrolysis gas to the firing furnace without cooling.

図2は主エジェクター装置4の動作原理を示す説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operating principle of the main ejector device 4.

主エジェクター装置4はノズル構造をなしており、スロート部を備えた噴射部4aからノズル中心部に高速で流体fを噴射し、ディフューザー4bの入口部に飛び込むその流体fによってノズル内に負圧を発生し、噴射部4aの周囲のガスを引き込んで排気ポート4cから噴射するようになっている。   The main ejector device 4 has a nozzle structure, in which a fluid f is ejected at a high speed from the ejection portion 4a having a throat portion to the center portion of the nozzle, and negative pressure is generated in the nozzle by the fluid f that jumps into the inlet portion of the diffuser 4b. The gas around the injection unit 4a is drawn and injected from the exhaust port 4c.

本発明では、石灰石を予熱することによって200℃程度まで冷却され、高温型送風ファンでも送風可能となった炭酸ガスを、上記主エジェクター装置4の駆動ガスとして駆動ガス供給口(一次流側)4dに供給し、また、熱分解により発生した炭酸ガスの一部を被駆動ガスとして被駆動ガス供給口(二次流側)4eに供給している。   In the present invention, the carbon dioxide gas that has been cooled to about 200 ° C. by preheating limestone and can be blown by a high-temperature blower fan is used as a drive gas for the main ejector device 4 as a drive gas supply port (primary flow side) 4d. In addition, a part of the carbon dioxide gas generated by the thermal decomposition is supplied as a driven gas to the driven gas supply port (secondary flow side) 4e.

図1において焼成炉1は塔状の炉筒1aを有し、その炉筒1a内の中央部上方に上部中筒1bが設けられ、その下方に下部中筒1cが設けられている。   In FIG. 1, the firing furnace 1 has a tower-like furnace cylinder 1a, and an upper middle cylinder 1b is provided above the central part in the furnace cylinder 1a, and a lower middle cylinder 1c is provided below the upper middle cylinder 1b.

炉筒1aの上部に設けられた原料投入装置(図示しない)からは原料である石灰石と燃料用のコークスが炉内に投入されるようになっている。   From a raw material charging device (not shown) provided at the upper portion of the furnace tube 1a, raw material limestone and fuel coke are charged into the furnace.

炉上部1dの外周壁には上部ガス供給口1eが周方向に複数備えられ、炉下部1fの外周壁には下部ガス供給口1gが周方向に複数備えられ、各ガス供給口1e,1gに供給された後述の1,200℃まで昇温された循環炭酸ガスrgによって、投入された石灰石が焼成され、製品となった生石灰は、炉底に位置する固定テーブル1h上に堆積され、ホッパー1iを通じて回収されるようになっている。   A plurality of upper gas supply ports 1e are provided in the circumferential direction on the outer peripheral wall of the furnace upper part 1d, and a plurality of lower gas supply ports 1g are provided in the circumferential direction on the outer peripheral wall of the furnace lower part 1f. The supplied limestone is fired by the supplied circulating carbon dioxide gas rg heated to 1,200 ° C., which will be described later, and the product quicklime is deposited on the fixed table 1h located at the bottom of the furnace, and the hopper 1i. It has come to be collected through.

循環炭酸ガスrgは、炉筒1a内を上昇して炉内の石灰石を加熱分解し、発生した炭酸ガスの約70%は上部中筒1bの下部からその内部に入り、860℃の温度で炉外に排出される(炭酸ガスcg1参照)。一方、残り約30%の炭酸ガスcg2は、予熱部1jを通過し、炉筒1aの上部から投入された石灰石を予熱することによって熱を奪われ、200℃程度まで温度が低下した状態でサイクロン2に導かれるようになっている。   The circulating carbon dioxide rg rises in the furnace tube 1a and thermally decomposes limestone in the furnace, and about 70% of the generated carbon dioxide enters the inside from the lower part of the upper middle tube 1b, and the furnace is heated at a temperature of 860 ° C. It is discharged outside (see carbon dioxide gas cg1). On the other hand, about 30% of the remaining carbon dioxide gas cg2 passes through the preheating section 1j and is deprived of heat by preheating the limestone introduced from the upper part of the furnace tube 1a, and the temperature is lowered to about 200 ° C. 2 is led.

サイクロン2で除塵された炭酸ガスcg2はブロワー3によって昇圧され、主エジェクター装置4の1次流側に駆動ガスogとして送られる。また、主エジェクター装置4の2次流側には循環流路5を通じて860℃の炭酸ガスcg1が供給される。   The carbon dioxide gas cg2 removed by the cyclone 2 is pressurized by the blower 3 and sent to the primary flow side of the main ejector device 4 as a driving gas og. Further, 860 ° C. carbon dioxide gas cg <b> 1 is supplied to the secondary flow side of the main ejector device 4 through the circulation channel 5.

なお、上記駆動ガスogとなる炭酸ガスcg2は、第2熱交換器7と第3熱交換器8を経由させることによって200℃から600℃まで昇温されている。なお、第2熱交換器7、第3熱交換器8の動作については後述する。   The carbon dioxide gas cg2 serving as the driving gas og is heated from 200 ° C. to 600 ° C. by passing through the second heat exchanger 7 and the third heat exchanger 8. In addition, operation | movement of the 2nd heat exchanger 7 and the 3rd heat exchanger 8 is mentioned later.

炭酸ガスcg1と駆動ガスogが合流し主エジェクター装置4から吐出される約700℃の循環炭酸ガスrgは、次に、主熱交換器9に導入されて1,200℃程度まで昇温され、上部ガス供給口1eおよび下部ガス供給口1gにそれぞれ供給されるようになっている。   The circulating carbon dioxide rg of about 700 ° C. discharged from the main ejector device 4 when the carbon dioxide gas cg1 and the driving gas og join together is then introduced into the main heat exchanger 9 and heated to about 1200 ° C., The gas is supplied to the upper gas supply port 1e and the lower gas supply port 1g, respectively.

主熱交換器9には燃焼器10からの燃焼熱が与えられるようになっており、この燃焼器10の燃焼に必要な空気は常温では燃焼効率が低いため、生石灰の冷却に使用され加熱された空気が補助エジェクター装置11を介して供給される。   The main heat exchanger 9 is supplied with combustion heat from the combustor 10, and the air necessary for the combustion of the combustor 10 has low combustion efficiency at room temperature, so it is used to cool quick lime and is heated. Air is supplied through the auxiliary ejector device 11.

詳しくは、補助エジェクター装置11の1次流側には、新たな空気源からブロワー12を介して昇圧された空気が供給され、補助エジェクター装置11の駆動ガスとして与えられるようになっている。それにより、ホッパー1iに導入された空気が下部中筒1cの上部から抜き出され、その抜き出された750℃の排気eが、補助エジェクター装置11の2次流側に引き込まれるようになっている。   Specifically, the primary flow side of the auxiliary ejector device 11 is supplied with air whose pressure has been increased from a new air source via the blower 12 and supplied as a driving gas for the auxiliary ejector device 11. Thereby, the air introduced into the hopper 1i is extracted from the upper part of the lower middle cylinder 1c, and the extracted exhaust 750 ° C. is drawn into the secondary flow side of the auxiliary ejector device 11. Yes.

また、補助エジェクター装置11の1次流側に通じる流路13には第4熱交換器14が設けられ、さらに、その流路13から流路15が分岐され、この流路15は補助エジェクター装置11の吐出側流路21と接続されている。また、流路15にはガス流量を調節するためのダンパ16が設けられている。   Further, a fourth heat exchanger 14 is provided in the flow path 13 leading to the primary flow side of the auxiliary ejector device 11, and a flow path 15 is further branched from the flow path 13, and the flow path 15 is the auxiliary ejector device. 11 discharge-side flow paths 21. The flow path 15 is provided with a damper 16 for adjusting the gas flow rate.

上記ダンパ16はコントローラ17によって制御されるようになっており、そのコントローラ17は、CO貯蔵容器(図示しない)に通じるCO取出し流路18に設けられた炭酸ガス濃度計19が測定する炭酸ガス濃度に応じて開閉度をダンパ16に指令するようになっている。 The damper 16 is controlled by a controller 17, and the controller 17 measures carbon dioxide measured by a carbon dioxide concentration meter 19 provided in a CO 2 extraction flow path 18 leading to a CO 2 storage container (not shown). The degree of opening and closing is commanded to the damper 16 according to the gas concentration.

また、補助エジェクター装置11から吐出される排気は、サイクロン20で除塵された後、吐出側流路21を通じて燃焼器10に供給されるようになっており、その吐出側流路21には第二の炭酸ガス濃度計22が設けられている。   Further, the exhaust gas discharged from the auxiliary ejector device 11 is dust-removed by the cyclone 20 and then supplied to the combustor 10 through the discharge-side flow channel 21. A carbon dioxide concentration meter 22 is provided.

また、工場設備で発生した副成ガスも燃料ガスとして上記燃焼器10に供給されており、この副成ガスを供給する燃料供給流路23には第5熱交換器24が設けられている。なお、上記各流路は管路で構成されている。   Further, the by-product gas generated in the factory facility is also supplied to the combustor 10 as a fuel gas, and a fifth heat exchanger 24 is provided in the fuel supply passage 23 for supplying the by-product gas. In addition, each said flow path is comprised with the pipe line.

次に、上記構成を有する炭酸ガス循環式石灰焼成設備の動作について説明する。   Next, the operation of the carbon dioxide circulating lime baking facility having the above-described configuration will be described.

ブロワー3により一部の炭酸ガスの圧力を0.15MPa_abs程度の比較的高圧に高め駆動ガスとして主エジェクター装置4の一次流側に供給し、主エジェクター装置4を作動させると、石灰石の予熱を経ずに排出された炭酸ガスcg1が主エジェクター装置4の二次流側に引き込まれ、循環炭酸ガスrgとして再び石灰焼成炉1へ供給される。   When the pressure of some carbon dioxide gas is increased to a relatively high pressure of about 0.15 MPa_abs by the blower 3 and supplied to the primary flow side of the main ejector device 4 as a driving gas and the main ejector device 4 is operated, the limestone is preheated. Without being discharged, the carbon dioxide gas cg1 is drawn into the secondary flow side of the main ejector device 4 and supplied again to the lime firing furnace 1 as the circulating carbon dioxide gas rg.

ここで、石灰石の予熱を経ずに排出された炭酸ガスcg1は、循環する循環炭酸ガスrgに加え、焼成炉1内において熱分解により新たに発生した炭酸ガス分だけ流量が増加している。そのため、全量を主エジェクター装置4の二次流側へ供給すると、運転するにつれて焼成炉1内を循環する炭酸ガス流量が増加することになる。したがって、熱分解によって発生する炭酸ガスを系外へ排出する必要がある。   Here, the flow rate of the carbon dioxide gas cg1 discharged without preheating the limestone is increased by the amount of carbon dioxide newly generated by thermal decomposition in the firing furnace 1 in addition to the circulating carbon dioxide gas rg. For this reason, when the entire amount is supplied to the secondary flow side of the main ejector device 4, the flow rate of carbon dioxide gas circulating in the firing furnace 1 increases as it is operated. Therefore, it is necessary to discharge the carbon dioxide gas generated by thermal decomposition out of the system.

そこで、石灰石の予熱を経ずに排出された炭酸ガスの径路を、大気圧下の系外へ放出する放出流路25と、主エジェクター装置4の二次流側へ供給する循環流路5とに分け、主エジェクター装置4に供給する駆動ガスogの流量をブロワー3で調節してこれを一定に保つことで、循環流路5を流れる炭酸ガス流量を一定に保ち、熱分解で発生した炭酸ガスに相当する流量が大気圧下の系外へ押し出されるようにしている。   Therefore, a discharge flow path 25 that discharges the carbon dioxide gas path discharged without preheating the limestone to the outside of the system under atmospheric pressure, and a circulation flow path 5 that supplies the secondary eject side of the main ejector device 4 The flow rate of the driving gas og supplied to the main ejector device 4 is adjusted by the blower 3 and kept constant, so that the flow rate of the carbon dioxide gas flowing through the circulation passage 5 is kept constant, and the carbon dioxide generated by the thermal decomposition is maintained. The flow rate corresponding to the gas is pushed out of the system under atmospheric pressure.

ところで、大気圧下の系外へ押し出される炭酸ガスcg1は約860℃の温度を持っている。他方、主エジェクター装置4の駆動ガスogは、ブロワー3から送り出しているだけであるため200℃程度の比較的低温である。   By the way, the carbon dioxide gas cg1 pushed out of the system under atmospheric pressure has a temperature of about 860 ° C. On the other hand, since the drive gas og of the main ejector device 4 is only sent out from the blower 3, it is a relatively low temperature of about 200 ° C.

エジェクター装置の性能を支配するのは高圧の駆動ガス、低圧の二次流ガス、両者混合後の混合ガスの間に成立する運動量保存であり、駆動ガスの高い運動量により、運動量の低い二次流ガスを両者の中間の運動力を持つ混合ガスに変えている。流体の運動量は次式で表される。   It is the momentum conservation that is established between the high-pressure driving gas, the low-pressure secondary flow gas, and the mixed gas after mixing the two that govern the performance of the ejector device. The gas is changed to a mixed gas with a kinetic force intermediate between the two. The momentum of the fluid is expressed by the following equation.

ここで、p:圧力、A:流路断面積、mドット:質量流量(=Aρv)、ρ:密度、v:流速である。 Here, p: pressure, A: flow path cross-sectional area, m dots: mass flow rate (= Aρv), ρ: density, v: flow velocity.

したがって、圧力pが一定のままでも密度ρを小さくすると流速vが増加して運動量は増加する。そのためには駆動ガスogの温度を高める必要がある。   Therefore, even if the pressure p remains constant, if the density ρ is decreased, the flow velocity v increases and the momentum increases. For this purpose, it is necessary to increase the temperature of the driving gas og.

そのため、大気圧下の系外へ押し出される炭酸ガスcg1を、第2熱交換器7に供給し、炭酸ガスcg1の温度約860℃を利用して主エジェクター装置4の駆動ガスogを加熱している。それにより、一次流側流路6を流れる炭酸ガスcg1の温度を410℃程度まで上昇させる。なお、第3熱交換器8の動作については後述する。   Therefore, the carbon dioxide gas cg1 pushed out of the system under atmospheric pressure is supplied to the second heat exchanger 7, and the driving gas og of the main ejector device 4 is heated using the temperature of the carbon dioxide gas cg1 of about 860 ° C. Yes. Thereby, the temperature of the carbon dioxide gas cg1 flowing through the primary flow side flow path 6 is increased to about 410 ° C. The operation of the third heat exchanger 8 will be described later.

一方、製品となる生石灰に注目すると、焼成炉1の上部から原料石灰石が供給され、予熱・水分除去を経て、約1,200℃の循環炭酸ガスrgによって加熱されて熱分解し、約900℃のまま焼成炉1を流下してくる。仮に、製品生石灰を900℃の高温のままで排出させると、そのままではハンドリングできず、また、放熱させると約0.6MJ/kg-CaOだけエネルギー原単位を悪化させる。   On the other hand, paying attention to quick lime as a product, raw limestone is supplied from the upper part of the firing furnace 1, and after preheating and moisture removal, it is heated by a circulating carbon dioxide gas rg of about 1,200 ° C. and thermally decomposed to about 900 ° C. It flows down the firing furnace 1 as it is. If the quick lime product is discharged at a high temperature of 900 ° C., it cannot be handled as it is, and if it is dissipated, the energy intensity is deteriorated by about 0.6 MJ / kg-CaO.

そこで、熱交換により製品生石灰を冷却する際に生じた熱を、系内で必要とされる熱に充当することが考えられるが、その冷却熱媒として炭酸ガスを用いると、600〜900℃の温度域で製品生石灰が炭酸ガスと反応する再炭酸化が生じ、装置壁面などに硬い炭酸カルシウムが付着するという問題が発生する。   Therefore, it is conceivable to apply the heat generated when cooling the product quick lime by heat exchange to the heat required in the system, but when carbon dioxide is used as the cooling heat medium, it is 600 to 900 ° C. In the temperature range, the product quick lime reacts with carbon dioxide, which causes re-carbonation, causing a problem that hard calcium carbonate adheres to the wall surface of the apparatus.

したがって、ここでの冷却熱媒には、燃焼器10に供給する空気を使用する。生石灰が冷却された分だけ空気の温度は高くなり、この加熱された空気を使用すれば、少ない燃料で高温の燃焼用排ガスを得ることができる。   Therefore, air supplied to the combustor 10 is used as the cooling heat medium here. The temperature of the air rises as much as the quicklime is cooled, and if this heated air is used, a high-temperature combustion exhaust gas can be obtained with a small amount of fuel.

燃焼器10に投入する燃料に対して空気比で約1(つまり当量空気)の大気を、焼成炉1における製品生石灰排出口側から吸引し炉内を上昇させることにより生石灰を冷却する。それにより、排出口での生石灰温度は約250℃まで冷却される。   The quick lime is cooled by sucking an atmosphere having an air ratio of about 1 (that is, equivalent air) with respect to the fuel charged into the combustor 10 from the product quick lime discharge port side in the firing furnace 1 and raising the inside of the furnace. Thereby, the quicklime temperature in a discharge port is cooled to about 250 degreeC.

一方、焼成炉1の空気出口1kでは、排気の温度は750℃まで加熱される。この排気は大気から吸引されるので吸引装置が必要となるが、この温度も750℃と高温のため、焼成炉1の下流側に補助エジェクター装置11を配置する。この補助エジェクター装置11の駆動ガスを作るのにブロワー12を使用し、空気比0.2程度にて供給する。   On the other hand, at the air outlet 1k of the firing furnace 1, the temperature of the exhaust is heated to 750 ° C. Since this exhaust gas is sucked from the atmosphere, a suction device is required. Since this temperature is also as high as 750 ° C., the auxiliary ejector device 11 is disposed downstream of the firing furnace 1. A blower 12 is used to produce the driving gas for the auxiliary ejector device 11 and is supplied at an air ratio of about 0.2.

なお、焼成炉1の上流側に送風ファンを設け、炉に対して空気を正圧で押し込むことも考えられるが、その場合には循環炭酸ガスの径路に空気が混入することが避けられない。焼成炉1内での循環炭酸ガスの径路と冷却空気caの径路は、それらの径路を閉鎖分断することができず、同じ石灰石(熱分解してやがては生石灰となる)の流下径路で連続的に繋がっているからである。   Note that it is conceivable to provide a blower fan upstream of the firing furnace 1 and push air into the furnace at a positive pressure, but in that case, it is inevitable that air will enter the path of the circulating carbon dioxide gas. The path of the circulating carbon dioxide gas and the path of the cooling air ca in the firing furnace 1 cannot be closed and divided, and are continuous with the same downflow path of the same limestone (heated and eventually becomes quick lime). Because it is connected to.

本発明の目的は、熱分解ガスを分離不要な高純度の炭酸ガスとして回収することにあるから、冷却空気ca→排気eの径路の圧力を循環炭酸ガスの径路(ほぼ大気圧)よりも高くしてはいけない。逆に、放出される炭酸ガスcg1の濃度を高純度に維持するためには、若干量の循環炭酸ガスが、冷却空気ca→排気eの径路に混入することを許容する必要がある。   An object of the present invention is to recover the pyrolysis gas as high-purity carbon dioxide gas that does not require separation, so that the pressure of the path of the cooling air ca → exhaust e is higher than the path of the circulating carbon dioxide gas (approximately atmospheric pressure). Do not. Conversely, in order to maintain the concentration of the released carbon dioxide gas cg1 with high purity, it is necessary to allow a certain amount of circulating carbon dioxide gas to enter the path of the cooling air ca → exhaust e.

しかしながら、循環炭酸ガスが大量に冷却空気ca→排気eの径路に混入して、やがて燃焼排ガスに含まれて最終的に排出されるのは、炭酸ガス回収量低下に繋がることから好ましくない。そこで、ブロワー12の下流で配管を分岐させ、一方の流路13は補助エジェクター装置11の一次流側へ繋げ、他方の流路15は補助エジェクター装置11をバイパスさせ、ダンパ16を介して補助エジェクター装置11下流側の吐出側流路21に繋げている。   However, it is not preferable that a large amount of circulating carbon dioxide is mixed in the path of the cooling air ca → exhaust e and eventually included in the combustion exhaust gas and finally discharged, resulting in a decrease in the amount of carbon dioxide recovered. Therefore, the pipe is branched downstream of the blower 12, one flow path 13 is connected to the primary flow side of the auxiliary ejector device 11, and the other flow path 15 bypasses the auxiliary ejector device 11, and the auxiliary ejector via the damper 16. It connects with the discharge side flow path 21 of the apparatus 11 downstream.

さらに、大気圧下の系外へ炭酸ガスを放出するCO取出し流路18に炭酸ガス濃度計19を設置して炭酸ガス濃度をモニターしている。この濃度が規定濃度以下に下がった場合、コントローラ17はダンパ16を閉じ側に動作させ、補助エジェクター装置11の駆動ガス流量を増加させることで補助エジェクター装置11の二次流系の圧力(=冷却空気系圧力)を低下させる。それにより、大気圧下の系外へ放出される炭酸ガス系に混入する冷却空気流量を低減させることができる。 Further, a carbon dioxide concentration meter 19 is installed in the CO 2 extraction flow path 18 for releasing the carbon dioxide gas out of the system under the atmospheric pressure to monitor the carbon dioxide gas concentration. When this concentration falls below the specified concentration, the controller 17 operates the damper 16 to the closed side to increase the driving gas flow rate of the auxiliary ejector device 11 to increase the pressure (= cooling) of the secondary flow system of the auxiliary ejector device 11. Reduce air system pressure). Thereby, it is possible to reduce the flow rate of the cooling air mixed into the carbon dioxide gas discharged outside the system under atmospheric pressure.

なお、大気圧下の系外へ放出された炭酸ガスはそのままCO貯蔵容器に一旦貯蔵されて、地下貯留される。現在、海底下地層に貯留される炭酸ガス濃度は海洋汚染防止法により99.9%に決められている。したがって、本実施形態では大気圧下の系外へ放出する炭酸ガスの規定濃度を99.9%以上に設定している。 Incidentally, carbon dioxide gas released from the system under atmospheric pressure is once stored as it is CO 2 reservoir is underground reservoir. At present, the concentration of carbon dioxide gas stored in the seabed underlayer is set at 99.9% by the Marine Pollution Control Law. Therefore, in this embodiment, the specified concentration of carbon dioxide gas released outside the system under atmospheric pressure is set to 99.9% or more.

また、ダンパ16を閉じ過ぎると、混入する冷却空気流量はほとんどゼロになるが、逆に補助エジェクター装置11の吸引効果が働きすぎて、前述のように回収すべき炭酸ガスが燃焼排ガスに含まれて排出されるようになる。したがって、ダンパ16を過不足なく開閉動作させるようにコントローラ17をプログラミングする。   If the damper 16 is closed too much, the flow rate of mixed cooling air becomes almost zero, but conversely, the suction effect of the auxiliary ejector device 11 works so much that the carbon dioxide gas to be recovered is contained in the combustion exhaust gas as described above. Will be discharged. Therefore, the controller 17 is programmed so that the damper 16 can be opened and closed without excess or deficiency.

次に、燃焼排ガスに注目する。   Next, focus on combustion exhaust gas.

約700℃の高温の排気eを燃焼器10に供給し、合計空気比1.2程度で燃焼させた結果、約3,600℃の高温燃焼排ガスceが得られる。これを主エジェクター装置4の下流に設けられた主熱交換器9に供給して循環炭酸ガスrgとの間で熱交換を行うことにより、約1,200℃の循環炭酸ガスrgと約930℃の燃焼排ガスceが得られる。   As a result of supplying high-temperature exhaust e of about 700 ° C. to the combustor 10 and burning it at a total air ratio of about 1.2, high-temperature combustion exhaust gas ce of about 3,600 ° C. is obtained. By supplying this to the main heat exchanger 9 provided downstream of the main ejector device 4 and exchanging heat with the circulating carbon dioxide rg, the circulating carbon dioxide rg of about 1,200 ° C. and about 930 ° C. The combustion exhaust gas ce is obtained.

上記主熱交換器9には、製鉄用途の石灰であれば不純物として煉瓦破片が若干量混入しても許容されることから、高炉送風空気を1,200℃程度に加熱している熱風炉と同様に、燃焼器と煉瓦蓄熱からなる形式のものを使用することが実績もあり適している。   In the main heat exchanger 9, since it is allowed even if a small amount of brick fragments are mixed as impurities if it is lime for iron making, a hot blast furnace heating the blast furnace blast air to about 1,200 ° C. and Similarly, the use of a type consisting of a combustor and brick heat storage is proven and suitable.

主熱交換器9を通過した燃焼排ガスceは依然として930℃程度の高温の状態にあるため、熱回収に利用することができる。他方、系内で熱を必要としている加熱対象としては、主エジェクター装置4の駆動ガスのさらなる加熱、また、補助エジェクター装置11の駆動ガスの加熱、さらにまた、燃焼器10に供給する燃料ガスの3種類がある。930℃の燃焼排ガスceには、これら3種類を加熱するのに足りる十分な量の熱がある。   The combustion exhaust gas ce that has passed through the main heat exchanger 9 is still at a high temperature of about 930 ° C., and can be used for heat recovery. On the other hand, the heating target that requires heat in the system includes further heating of the driving gas of the main ejector device 4, heating of the driving gas of the auxiliary ejector device 11, and further, fuel gas supplied to the combustor 10. There are three types. The combustion exhaust gas ce at 930 ° C. has a sufficient amount of heat sufficient to heat these three types.

そこで、上述したように、1次側流路6を流れる炭酸ガスcg1の温度を200℃から410℃程度まで上昇させたが、さらに、燃焼排ガス流路26→第3熱交換器8に燃焼排ガスceを通して主エジェクター装置4に供給する駆動ガスogの温度を600℃まで加熱する。   Therefore, as described above, the temperature of the carbon dioxide gas cg1 flowing through the primary side flow path 6 is increased from about 200 ° C. to about 410 ° C., and further, the combustion exhaust gas flow path 26 → the third heat exchanger 8 The temperature of the driving gas og supplied to the main ejector device 4 through ce is heated to 600 ° C.

さらに、第3熱交換器8で熱交換に供せられた燃焼排ガスceを、第3熱交換器8と第4熱交換器14とを接続している別の燃焼排ガス流路27を通じて第4熱交換器14に供給することにより、補助エジェクター装置11の駆動ガスを500℃まで加熱する。   Further, the combustion exhaust gas ce subjected to heat exchange in the third heat exchanger 8 is passed through another combustion exhaust gas flow path 27 connecting the third heat exchanger 8 and the fourth heat exchanger 14 to the fourth. By supplying to the heat exchanger 14, the drive gas of the auxiliary ejector apparatus 11 is heated to 500 degreeC.

さらに、第4熱交換器14で熱交換に供せられた燃焼排ガスceを、第4熱交換器14と第5熱交換器24とを接続しているさらに別の燃料排ガス流路28を通じて第5熱交換器24に供給することにより、燃料ガスを300℃まで加熱する。   Further, the combustion exhaust gas ce subjected to heat exchange in the fourth heat exchanger 14 is passed through a further fuel exhaust gas flow path 28 that connects the fourth heat exchanger 14 and the fifth heat exchanger 24. 5 The fuel gas is heated to 300 ° C. by supplying it to the heat exchanger 24.

これにより、燃焼排ガスegの温度は最終的に470℃程度になり、煙突30から大気中に放出される。この燃焼排ガスegが持ち去る熱量は、生石灰製造エネルギー原単位を0.7MJ/kg-CaO程度悪化させている。系内にはこれ以上に熱の必要な対象がないため、この燃焼排ガスegが持ち去る熱は、例えば排熱回収ボイラーなどにより系外で使用するエネルギーとして回収すればよい。   As a result, the temperature of the combustion exhaust gas eg finally reaches about 470 ° C. and is released from the chimney 30 into the atmosphere. The amount of heat taken away by the combustion exhaust gas eg deteriorates the basic unit of quick lime production energy by about 0.7 MJ / kg-CaO. Since there is no more heat target in the system, the heat carried away by the combustion exhaust gas eg may be recovered as energy used outside the system by, for example, an exhaust heat recovery boiler.

上記構成を有する炭酸ガス循環式石灰焼成設備を実施した場合の性能諸元を表1に示す。   Table 1 shows the performance specifications when the carbon dioxide circulating lime baking facility having the above-described configuration is implemented.

通常の直接加熱式石灰焼成炉での生石灰製造エネルギー原単位は3.8MJ/kg-CaO程度であるのに対して、本発明での生石灰製造エネルギー原単位は4.6MJ/kg-CaO程度と僅かに増加している。これは、熱分解で発生する炭酸ガスの経路(図1の流路29参照)と燃焼排ガスの径路(同じく流路25参照)との2系統を独立させており、それぞれに排熱が発生し、さらに炭酸ガスを高温で系内を循環するために排熱回収させる熱の需要が現状では系内に存在しないためである。   The basic unit of quick lime production energy in a normal direct heating lime baking furnace is about 3.8 MJ / kg-CaO, whereas the basic unit of quick lime production energy in the present invention is about 4.6 MJ / kg-CaO. Slightly increased. This is because the two systems of the carbon dioxide gas path generated by pyrolysis (see the flow path 29 in FIG. 1) and the combustion exhaust gas path (also the flow path 25) are independent, and exhaust heat is generated in each. Furthermore, there is currently no demand for heat to recover exhaust heat in order to circulate carbon dioxide in the system at a high temperature.

しかしながら、炭酸ガスを分離する従来方式では炭酸ガスを分離回収するプロセスが必要となるため、トータルのコストで考えると、本発明では1,400円/t-CO2の追加燃料を投入しなければならないが、一方で分離回収のプロセスが不要となるため2,500円/t-CO2の分離回収コストを削減でき、結局、1,100円/t-CO2のコスト削減が可能になる。 However, since the conventional method for separating carbon dioxide requires a process for separating and collecting carbon dioxide, considering the total cost, in the present invention, an additional fuel of 1,400 yen / t-CO 2 must be input. However, since the separation / recovery process is not required, the separation / recovery cost of 2,500 yen / t-CO 2 can be reduced, and eventually, the cost can be reduced by 1,100 yen / t-CO 2 .

1 焼成炉
1a 炉筒
1b 上部中筒
1c 下部中筒
1d 炉上部
1e 上部ガス供給口
1f 炉下部
1g 下部ガス供給口
1h 固定テーブル
1i ホッパー
1j 予熱部
1k 空気出口
2 サイクロン
3 ブロワー
4 主エジェクター装置
5 循環流路
6 一次流側流路
7 第2熱交換器
8 第3熱交換器
9 主熱交換器
10 燃焼器
11 補助エジェクター装置
12 ブロワー
13 流路
14 第4熱交換器
15 流路
16 ダンパ
17 コントローラ
18 CO取出し流路
19 炭酸ガス濃度計
20 サイクロン
21 吐出側流路
22 炭酸ガス濃度計
23 燃料供給流路
24 第5熱交換器
25 放出流路
cg1,cg2 炭酸ガス
ce 燃焼排ガス
e 排気
og 駆動ガス
rg 循環炭酸ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Firing furnace 1a Furnace 1b Upper middle cylinder 1c Lower middle cylinder 1d Furnace upper part 1e Upper gas supply port 1f Lower furnace 1g Lower gas supply port 1h Fixed table 1i Hopper 1j Preheating part 1k Air outlet 2 Cyclone 3 Blower 4 Main ejector device 5 Circulation flow path 6 Primary flow side flow path 7 Second heat exchanger 8 Third heat exchanger 9 Main heat exchanger 10 Combustor 11 Auxiliary ejector device 12 Blower 13 Flow path 14 Fourth heat exchanger 15 Flow path 16 Damper 17 Controller 18 CO 2 extraction passage 19 Carbon dioxide concentration meter 20 Cyclone 21 Discharge side passage 22 Carbon dioxide concentration meter 23 Fuel supply passage 24 Fifth heat exchanger 25 Release passage cg1, cg2 Carbon dioxide ce Combustion exhaust gas e Exhaust og Driving gas rg Circulating carbon dioxide

Claims (8)

石灰石の熱分解により発生した炭酸ガスを石灰焼成炉内へ循環させて熱媒として使用する炭酸ガス循環式石灰焼成設備において、
上記石灰焼成炉に投入される原料石灰石の予熱に供せられる上記炭酸ガスの一部であって、その予熱によって冷却された炭酸ガスが導かれる送風機と、
上記送風機によって昇圧された炭酸ガスを駆動ガスとして供給する駆動ガス供給口と、熱分解により発生した炭酸ガスの一部を被駆動ガスとして供給する被駆動ガス供給口とをノズルに有し、そのノズル内を流れる上記駆動ガスによって上記被駆動ガスを吸い込み、両ガスを排出するエジェクター装置と、
上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスが導かれ、高温の熱源との熱交換を行う主熱交換器とを備え、
上記主熱交換器の熱交換によって昇温された炭酸ガスを、石灰石の熱分解ガスとして上記石灰焼成炉に供給するように構成されていることを特徴とする炭酸ガス循環式石灰焼成設備。
In the carbon dioxide circulation lime firing facility that circulates the carbon dioxide generated by the thermal decomposition of limestone into the lime firing furnace and uses it as a heating medium,
A blower that is a part of the carbon dioxide gas used for preheating raw limestone charged into the lime firing furnace and that is guided by the carbon dioxide gas cooled by the preheating,
The nozzle has a driving gas supply port for supplying the carbon dioxide gas boosted by the blower as a driving gas, and a driven gas supply port for supplying a part of the carbon dioxide gas generated by thermal decomposition as the driven gas. An ejector device for sucking the driven gas by the driving gas flowing in the nozzle and discharging both gases;
A carbon dioxide gas discharged from the ejector device is guided, and includes a main heat exchanger that performs heat exchange with a high-temperature heat source,
A carbon dioxide circulating lime baking facility characterized in that the carbon dioxide gas heated by heat exchange of the main heat exchanger is supplied to the lime baking furnace as a pyrolysis gas of limestone.
上記送風機と上記エジェクター装置とを接続する流路に第2熱交換器が設けられ、この第2熱交換器に、原料石灰石の予熱を経ずに高温の状態で上記石灰焼成炉から排出された炭酸ガスの一部が導かれ、上記エジェクター装置に供給する上記駆動ガスを加熱するように構成されている請求項1に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   A second heat exchanger is provided in a flow path connecting the blower and the ejector device, and the second heat exchanger is discharged from the lime firing furnace in a high temperature state without preheating the raw limestone. The carbon dioxide circulating lime baking facility according to claim 1, wherein a part of the carbon dioxide gas is guided and the driving gas supplied to the ejector device is heated. 上記主熱交換器に補助エジェクター装置が接続され、この補助エジェクター装置の駆動ガス供給口には第二の送風機によって昇圧された空気が供給され、被駆動ガス供給口には上記石灰焼成炉の炉底から製品として排出される生石灰の冷却に供せられその石灰焼成炉から排出された排気が供給されるように構成されている請求項1に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   Auxiliary ejector device is connected to the main heat exchanger, air driven by a second blower is supplied to a driving gas supply port of the auxiliary ejector device, and a furnace of the lime firing furnace is supplied to a driven gas supply port. The carbon dioxide circulating lime baking facility according to claim 1, wherein exhaust gas discharged from the lime baking furnace is supplied for cooling of quick lime discharged as a product from the bottom. 上記主熱交換器と上記補助エジェクター装置との間に燃焼器が設けられ、この燃焼器は、上記補助エジェクター装置から排出される排気を燃焼し、上記主熱交換器に高温の熱源として供給するように構成されている請求項3に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   A combustor is provided between the main heat exchanger and the auxiliary ejector device, and the combustor burns exhaust discharged from the auxiliary ejector device and supplies the main heat exchanger as a high-temperature heat source. The carbon dioxide circulating lime baking facility according to claim 3, which is configured as described above. 上記第2熱交換器と上記エジェクター装置とを接続する流路に第3熱交換器が設けられ、この第3熱交換器に、上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスとの熱交換に供せられて上記主熱交換器から排出される排ガスが導かれ、上記エジェクター装置に供給する駆動ガスをさらに加熱するように構成されている請求項2に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   A third heat exchanger is provided in a flow path connecting the second heat exchanger and the ejector device, and the third heat exchanger is used for heat exchange with the carbon dioxide gas discharged from the ejector device. The exhaust gas discharged from the main heat exchanger is guided, and the driving gas supplied to the ejector device is further heated. The carbon dioxide circulating lime baking facility according to claim 2. 上記第二の送風機と上記補助エジェクター装置の駆動ガス供給口とを接続する流路に第4熱交換器が設けられ、この第4熱交換器は、上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスとの熱交換に供せられて上記主熱交換器から排出される排ガスが導かれ、上記補助エジェクター装置に供給する駆動ガスをさらに加熱するように構成されている請求項3に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   A fourth heat exchanger is provided in a flow path connecting the second blower and the driving gas supply port of the auxiliary ejector device, and the fourth heat exchanger is connected to the carbon dioxide gas discharged from the ejector device. The carbon dioxide circulation type according to claim 3, wherein exhaust gas that is supplied to the heat exchanger and discharged from the main heat exchanger is guided, and the driving gas supplied to the auxiliary ejector device is further heated. Lime baking equipment. 上記燃焼器に燃料を供給する流路に第5熱交換器が設けられ、この第5熱交換器に、上記エジェクター装置から排出される炭酸ガスとの熱交換に供せられて上記主熱交換器から排出される排ガスが導かれ、上記燃焼器に供給する燃料を加熱するように構成されている請求項3に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   A fifth heat exchanger is provided in the flow path for supplying fuel to the combustor, and the main heat exchange is provided to the fifth heat exchanger for heat exchange with the carbon dioxide gas discharged from the ejector device. The carbon dioxide circulating lime firing facility according to claim 3, wherein exhaust gas discharged from the combustor is guided and the fuel supplied to the combustor is heated. 炭酸ガスの流路に、熱媒として使用している炭酸ガスの濃度を測定する炭酸ガス濃度計が少なくとも一箇所設置されるとともに、その炭酸ガス濃度計から出力される炭酸ガス濃度情報に基づいて上記補助エジェクター装置に供給する駆動ガスの送風量を制御するコントローラが備えられている請求項3に記載の炭酸ガス循環式石灰焼成設備。   At least one carbon dioxide concentration meter for measuring the concentration of carbon dioxide gas used as a heating medium is installed in the carbon dioxide gas flow path, and based on the carbon dioxide concentration information output from the carbon dioxide concentration meter. The carbon dioxide circulation type lime baking facility according to claim 3, further comprising a controller that controls a blowing amount of driving gas supplied to the auxiliary ejector device.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103245198A (en) * 2013-05-08 2013-08-14 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 Lime kiln with power generation equipment
CN104193198A (en) * 2014-08-22 2014-12-10 江苏中圣园科技股份有限公司 Low-temperature decomposition and high-temperature sintering integrated furnace
CN104446017A (en) * 2014-10-25 2015-03-25 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 Barrier wall type calcining device
CN104891831A (en) * 2015-06-28 2015-09-09 刘树钢 Energy-saving environment-friendly active lime roasting shaft kiln
CN106892578A (en) * 2017-04-17 2017-06-27 王长春 A kind of full recovery CO2Lime kiln device
JP2019178056A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 三菱マテリアル株式会社 Carbon dioxide production device, carbon dioxide production method and design method of carbon dioxide production device
CN114593612A (en) * 2022-01-26 2022-06-07 何荣志 High-efficient recovery system of stove low temperature waste heat
BE1029119B1 (en) * 2021-02-18 2022-09-12 Thyssenkrupp Ag Device and method for firing and/or calcining lumpy material
CN115893875A (en) * 2023-01-29 2023-04-04 新疆八一钢铁股份有限公司 Shaft furnace lime kiln for reducing CO 2 Method of discharging

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57122279A (en) * 1981-01-23 1982-07-30 Ube Industries Waste heat recovery of vertical kiln

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57122279A (en) * 1981-01-23 1982-07-30 Ube Industries Waste heat recovery of vertical kiln

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103245198A (en) * 2013-05-08 2013-08-14 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 Lime kiln with power generation equipment
CN103245198B (en) * 2013-05-08 2014-12-17 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 Lime kiln with power generation equipment
CN104193198A (en) * 2014-08-22 2014-12-10 江苏中圣园科技股份有限公司 Low-temperature decomposition and high-temperature sintering integrated furnace
CN104446017A (en) * 2014-10-25 2015-03-25 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 Barrier wall type calcining device
CN104891831A (en) * 2015-06-28 2015-09-09 刘树钢 Energy-saving environment-friendly active lime roasting shaft kiln
WO2018192267A1 (en) * 2017-04-17 2018-10-25 王长春 Lime kiln device for fully recovering co2
CN106892578A (en) * 2017-04-17 2017-06-27 王长春 A kind of full recovery CO2Lime kiln device
CN106892578B (en) * 2017-04-17 2019-09-13 王长春 A kind of full recycling CO2Lime kiln device
JP2019178056A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 三菱マテリアル株式会社 Carbon dioxide production device, carbon dioxide production method and design method of carbon dioxide production device
JP7136577B2 (en) 2018-03-30 2022-09-13 Ube三菱セメント株式会社 Carbon dioxide production device, carbon dioxide production method, design method of carbon dioxide production device
BE1029119B1 (en) * 2021-02-18 2022-09-12 Thyssenkrupp Ag Device and method for firing and/or calcining lumpy material
CN114593612A (en) * 2022-01-26 2022-06-07 何荣志 High-efficient recovery system of stove low temperature waste heat
CN114593612B (en) * 2022-01-26 2024-01-23 何荣志 High-efficient recovery system of kiln low temperature waste heat
CN115893875A (en) * 2023-01-29 2023-04-04 新疆八一钢铁股份有限公司 Shaft furnace lime kiln for reducing CO 2 Method of discharging
CN115893875B (en) * 2023-01-29 2024-01-12 新疆八一钢铁股份有限公司 Shaft furnace lime kiln CO reduction 2 Method of venting

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