JP2604430B2 - Coal gasification method - Google Patents

Coal gasification method

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JP2604430B2
JP2604430B2 JP19866088A JP19866088A JP2604430B2 JP 2604430 B2 JP2604430 B2 JP 2604430B2 JP 19866088 A JP19866088 A JP 19866088A JP 19866088 A JP19866088 A JP 19866088A JP 2604430 B2 JP2604430 B2 JP 2604430B2
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成仁 高本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭ガス化方法に係り、特に生成したガス中
の硫黄化合物を脱硫剤で除去する際、反応で生じた廃脱
硫剤の処理を適切に行ない無害化処理を行なう石炭ガス
化方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coal gasification method, and particularly to the treatment of a waste desulfurization agent generated by a reaction when a sulfur compound in a generated gas is removed by a desulfurization agent. The present invention relates to a coal gasification method for appropriately performing detoxification treatment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、エネルギ源としての石炭利用が急速に進んでお
り、石炭をそのまま燃料として燃焼させる方法、さらに
は石炭をガス化、液化して無公害な流体燃料として利用
する技術が拡大しつつある。我が国では、石炭をガス化
する技術開発として、原料ガスまたは燃料ガスを得る高
カロリーガス化プロセス、および発電用を目的とした低
カロリーガス化プロセスの開発が主に進められている。
この中で発電用を目的とした場合、ガス化効率を向上す
るためには、石炭を酸素または空気とスチームを用いて
噴流層でガス化して灰をスラグとして排出するプロセス
が非常に有効と考えられる。
In recent years, the use of coal as an energy source has been rapidly progressing, and a method of burning coal as fuel as it is, and a technique of gasifying and liquefying coal to use it as a non-polluting fluid fuel are expanding. In Japan, as a technology development for gasifying coal, development of a high-calorie gasification process for obtaining a raw material gas or a fuel gas and a low-calorie gasification process for power generation have been mainly advanced.
In the case of power generation, the process of gasifying coal in a spouted bed using oxygen or air and steam and discharging ash as slag is considered to be very effective in improving gasification efficiency. Can be

この噴流層ガス化プロセスでは、炉内の温度を1500℃
以上にすることにより、石炭中の灰を溶融して炉底から
排出するため、石炭中のカーボンのガス化反応速度が非
常に大きく、カーボンの利用率はほぼ100%に近いと言
われている。噴流層ガスの場合、石炭中の灰をスラグと
して排出するためガス化炉の温度を高温にする必要があ
り、ガス化発電との組合わせを考えると、この生成粗ガ
スを高温の状態のまま精製処理し、ガスタービンに導入
することが、発電効率を向上する上でのポイントにな
る。石炭をガス化した場合、石炭中の硫黄は主にH2Sと
なり、そのままガスタービンに入れるとタービンブレー
ドの腐食の原因となるため、高温の状態で脱硫すること
が大きな課題となる。
In this spouted bed gasification process, the temperature inside the furnace was set to 1500 ° C.
By doing the above, the ash in the coal is melted and discharged from the furnace bottom, so the gasification reaction rate of carbon in the coal is very high, and the utilization rate of carbon is said to be almost 100% . In the case of spouted bed gas, it is necessary to raise the temperature of the gasifier to discharge ash in coal as slag. Refining and introducing it to gas turbines is a key to improving power generation efficiency. When coal is gasified, sulfur in the coal is mainly H 2 S, and if it is put into a gas turbine as it is, it causes corrosion of turbine blades. Therefore, desulfurization at a high temperature is a major issue.

従来のガス化発電フローを第13図に示す。噴流層ガス
化炉1では、生成ガスの温度が1500℃以上となるため、
ガス化炉を出た高温ガスはサイクロン7を経て熱交換器
11に入って熱回収を行ない、脱塵器12を通って脱流塔25
に入り硫化水素(H2S)等の硫黄化合物を除去される。
ここで脱流剤は反応して硫化物となり、この硫化物を再
生するためのガスを再生用ガス供給管37から供給し、再
生ガスは出口管36からS回収塔38に入り最終製品である
硫黄を回収S出口管39から排出する。一方精製された石
炭ガスは、コンバスタ40からガスタービン41に入り発電
用に利用される。
Fig. 13 shows a conventional gasification power generation flow. In the spouted bed gasifier 1, the temperature of the generated gas is 1500 ° C. or higher.
The high-temperature gas leaving the gasifier passes through cyclone 7 and heat exchanger
11 and heat recovery, and then through the dust remover 12
And sulfur compounds such as hydrogen sulfide (H 2 S) are removed.
Here, the desorbing agent reacts to form sulfide, and a gas for regenerating the sulfide is supplied from a regeneration gas supply pipe 37, and the regeneration gas enters the S recovery tower 38 from an outlet pipe 36 and is a final product. The sulfur is discharged from the recovery S outlet pipe 39. On the other hand, the refined coal gas enters the gas turbine 41 from the combustor 40 and is used for power generation.

このような方法では、通常再生されたガスは、SO2
なるため、SO2からS(硫黄)にするためのS回収塔に
大きな負荷がかかり、プロセスが複雑となる問題が発生
する。
In this way, the gas normally reproduced, because the SO 2, places a heavy load from the SO 2 in the S recovery column for the S (sulfur), the process problems to be complicated.

脱硫剤として石灰石系を用いた高温脱硫プロセスは、
Texaco,SquiresまたはWestinghouse社等で種々開発研究
が実施されているが、いずれも反応した石灰石の硫化物
(CaS)の処理までのプロセスは確立していないのが現
状である。また特公昭60−104188号公報では、脱硫塔25
で生成した廃脱硫剤をガス化炉のスラグ化部に供給して
廃棄処理する方法が提案されているが、ガス化炉の後続
に設置した脱硫塔の廃脱硫剤処理であるため、プロセス
が複雑となる欠点がある。
The high-temperature desulfurization process using limestone as a desulfurizing agent
Various development studies have been conducted at Texaco, Squires, Westinghouse, etc., but none of them has established a process up to the treatment of limestone sulfide (CaS) that has reacted. Japanese Patent Publication No. 60-104188 discloses a desulfurization tower 25.
A method has been proposed in which the waste desulfurizing agent generated in step (1) is supplied to the slagging section of the gasification furnace and disposed of.However, since the process is a waste desulfurization treatment of a desulfurization tower installed after the gasification furnace, the process is There are drawbacks that are complicated.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

以上述べたように従来技術では、生成ガス中の硫黄化
合物を除去するため、ガス化炉の後続に高温脱硫塔を設
置している。従って、高温脱硫塔では脱硫触媒によりH2
Sは硫化物として除去されるので、硫化物となった反応
脱硫剤を再生しなければならない。通常、硫化物となっ
た触媒に酸素を供給し、触媒を再生すると、再生ガスと
してSO2が発生する。このためSO2ガスを還元して、硫黄
として吸着するための再生プロセスが必要となる。従っ
て脱硫塔に加え、SO2ガスの還元塔、さらにはS吸着塔
が必要となるためプロセスが複雑となり、コストが高く
なる問題がある。
As described above, in the related art, a high-temperature desulfurization tower is installed after a gasification furnace in order to remove a sulfur compound in a product gas. Therefore, in the high-temperature desulfurization tower, H 2
Since S is removed as sulfide, the sulfided reactive desulfurizing agent must be regenerated. Usually, when oxygen is supplied to the sulfided catalyst to regenerate the catalyst, SO 2 is generated as a regenerated gas. Therefore, a regeneration process for reducing the SO 2 gas and adsorbing it as sulfur is required. Therefore, in addition to the desulfurization tower, a SO 2 gas reduction tower and an S adsorption tower are required, so that the process is complicated and the cost is increased.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するため、本願で特許請求する発明は
以下のとおりである。
The invention claimed in the present application for solving the above-mentioned problems is as follows.

(1)ガス化炉内に石炭と理論燃焼酸素量よりも少ない
酸素含有ガスを供給して可燃性ガスを生成する工程と、
その生成ガスに脱硫剤を供給して生成ガス中の硫黄成分
を除去する脱硫工程と、脱硫工程後のガス中から廃脱硫
剤を分離する工程とを有する石炭ガス化方法において、
分離された脱硫剤をガス化炉に再循環して脱硫剤固溶化
スラグとする工程と、固溶化スラグを炉底から排出し、
水溶液で冷却する工程で、スラグ中の硫化カルシウムを
水酸化カルシウムまたは硫酸カルシウムに変えてスラグ
固化する工程と、冷却後のスラグを水溶液から分離する
分離工程とを有することを特徴とする石炭ガス化方法。
(1) supplying a coal and an oxygen-containing gas smaller than the theoretical combustion oxygen amount into the gasification furnace to generate a combustible gas;
In a coal gasification method having a desulfurization step of supplying a desulfurizing agent to the generated gas to remove a sulfur component in the generated gas and a step of separating a waste desulfurizing agent from the gas after the desulfurization step,
A step of recirculating the separated desulfurizing agent to a gasification furnace to form a desulfurizing agent solid solution slag, and discharging the solution slag from the furnace bottom,
Coal gasification characterized by having a step of cooling calcium sulfide in the slag to calcium hydroxide or calcium sulfate in the step of cooling with an aqueous solution and solidifying the slag, and a separation step of separating the cooled slag from the aqueous solution Method.

(2)廃脱硫剤の分離工程を、冷却工程後のスラグを粉
砕機で粉砕したのち水溶液から分離する工程とすること
を特徴とする(1)記載の石炭ガス化方法。
(2) The coal gasification method according to (1), wherein the separation step of the waste desulfurizing agent is a step of pulverizing the slag after the cooling step with a pulverizer and then separating it from the aqueous solution.

(3)(1)記載の石炭ガス化方法において、固溶化ス
ラグを炉底から排出し、水溶液で冷却する工程で、該水
溶液をpH7未満の水溶液とし、該水溶液中でスラグ内の
硫化カルシウムを水酸化カルシウムに変換することを特
徴とする石炭ガス化方法。
(3) In the coal gasification method according to (1), in the step of discharging the solution slag from the furnace bottom and cooling with an aqueous solution, the aqueous solution is converted to an aqueous solution having a pH of less than 7, and calcium sulfide in the slag is reduced in the aqueous solution. A coal gasification method characterized by converting into calcium hydroxide.

(4)(1)記載の石炭ガス化方法において、固溶化ス
ラグを炉底から排出し、水溶液で冷却する工程で、該水
溶液をpH8以上の水溶液とし、該水溶液中でスラグ内の
硫化カルシウムを水酸化カルシウムに変換することを特
徴とする石炭ガス化方法。
(4) In the coal gasification method according to (1), in the step of discharging the solubilized slag from the furnace bottom and cooling with an aqueous solution, the aqueous solution is converted into an aqueous solution having a pH of 8 or more, and calcium sulfide in the slag is removed in the aqueous solution. A coal gasification method characterized by converting into calcium hydroxide.

〔作用〕[Action]

ガス化炉の空塔部は800〜1200℃の高温であり、この
温度条件で反応性の高いCa系脱硫剤を用いると以下の反
応により生成ガスの硫黄化合物は脱硫される。
The empty tower portion of the gasification furnace is at a high temperature of 800 to 1200 ° C. When a Ca-based desulfurizing agent having high reactivity under this temperature condition is used, the sulfur compound of the product gas is desulfurized by the following reaction.

CaO(CaCO3)+H2S→CaS+H2O ……(1) CaO(CaCO3)+COS→CaS+CO2 ……(2) 反応生成物であるCaSは脱塵器で回収され、ガス化炉
のスラグ化部に吹込まれてスラグ中に固溶化される。高
温のスラグが冷却水で急冷されると、スラグ表面に亀裂
が入り水砕される。従ってスラグの破断面に存在する硫
化カルシウム(CaS)と水が反応して以下のようにH2Sが
冷却水に溶け出す。
CaO (CaCO 3 ) + H 2 S → CaS + H 2 O… (1) CaO (CaCO 3 ) + COS → CaS + CO 2 … (2) The reaction product, CaS, is collected by a dust remover and slag of the gasification furnace Into the slag. When the hot slag is quenched with cooling water, cracks are formed on the slag surface and granulated. Therefore, calcium sulfide (CaS) existing in the fracture surface of the slag reacts with water, and H 2 S is dissolved in the cooling water as follows.

CaS+2H2O→Ca(OH)+H2S ……(3) (3)の反応はpHが7以下の条件で激しく起こり、pH
が6.5以下では短時間内で破断面に存在するCaSは完全に
反応するため、pH7未満の水で処理してそのまま産業廃
棄物として処分してもS溶出反応は生じず無公害物質と
して取扱うこが可能となる。
CaS + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2 S (3) The reaction (3) occurs violently when the pH is 7 or less.
However, if it is below 6.5, the CaS present on the fracture surface will react completely within a short time, so if it is treated with water below pH 7 and disposed of as industrial waste as it is, no S elution reaction will occur and it can be treated as a non-polluting substance. Becomes possible.

一方、(3)の反応はpHが8以上の条件ではほとんど
進まず、破断面表面と亀裂面に沿ったごく一部のS分が
溶出反応を起こす。pH>8の冷却水で処理されたスラグ
をスラグ酸化塔に送り、表面に残っている硫黄分を高温
の燃焼排ガスにより酸化処理する。この場合の反応は以
下の式となる。
On the other hand, the reaction (3) hardly proceeds under the condition that the pH is 8 or more, and only a part of S along the fracture surface and the crack surface causes an elution reaction. The slag treated with cooling water of pH> 8 is sent to a slag oxidation tower, and the sulfur remaining on the surface is oxidized by high-temperature combustion exhaust gas. The reaction in this case is as follows.

CaS+2O2→CaSO4 ……(4) 従って固溶化スラグの破断面あるいは亀裂に存在して
いるCaSは水に不溶性の硫酸カルシウム(CaSO4)となる
ため、廃棄スラグからS分の溶出反応はなくなる。
CaS + 2O 2 → CaSO 4 (4) Therefore, CaS present in the fracture surface or crack of the solution slag becomes water-insoluble calcium sulfate (CaSO 4 ), so that there is no elution reaction of S from waste slag. .

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

第1図は、本発明の一実施例の石炭ガス化装置の系統
図である。この装置は、石炭を噴流層でガス化するガス
化炉1およびそれに付属する装置から成っている。ガス
化すべき微粉石炭を石炭供給管4からガス化炉下部のス
ラグ化部Bに供給し、同時にガス化剤である空気または
酸素を空気供給管3から供給する。そこで石炭はガス化
されてH2およびCOを主成分とした生成ガスと硫黄化合物
であるH2S、COS等を発生する。また石炭中の灰は溶融
し、スラグ28としてスラグ抜出管24から系外に排出す
る。
FIG. 1 is a system diagram of a coal gasifier according to one embodiment of the present invention. This apparatus comprises a gasifier 1 for gasifying coal in a spouted bed and a device attached thereto. Fine coal to be gasified is supplied from a coal supply pipe 4 to a slagging section B at the lower part of the gasification furnace, and at the same time, air or oxygen as a gasifying agent is supplied from an air supply pipe 3. Then, the coal is gasified to generate a product gas mainly composed of H 2 and CO and sulfur compounds such as H 2 S and COS. The ash in the coal is melted and discharged as slag 28 from the slag extraction pipe 24 to the outside of the system.

一方、ガス化炉の空塔部Aには、硫黄化合物を除去す
るための脱流剤供給管2を設け、微粉の脱流剤、例えば
石炭石、ZnO、ドロマイト、酸化鉄等を供給する。これ
らの脱硫反応は、石炭石の場合を(1)式に示したよう
に、いずれも硫化物として硫黄化合物は除去される。
On the other hand, a degassing agent supply pipe 2 for removing sulfur compounds is provided in the empty tower portion A of the gasification furnace, and supplies a degassing agent of fine powder, for example, coal stone, ZnO, dolomite, iron oxide, and the like. In these desulfurization reactions, as in the case of coal stone, as shown in equation (1), the sulfur compound is removed as a sulfide in all cases.

ガス化炉で脱硫された生成ガスは、生成ガス抜出管6
を通って第1サイクロン7に入り、主に未反応チャーが
分離される。未反応チャーはチャー供給管9よりガス化
炉へリサイクルされる。第1サイクロンを出た生成ガス
はさらに第2サイクロン8に入り、主に反応した微粉脱
硫剤が分離される。第2サイクロンを出た生成ガスは熱
交換器11に入り500℃前後に冷却された後、脱塵器12で
微粉脱硫剤は除去され、精製ガス出口管14からガスター
ビンへ送られる。
The product gas desulfurized in the gasification furnace is supplied to a product gas extraction pipe 6.
Through the first cyclone 7 to separate mainly unreacted char. Unreacted char is recycled from the char supply pipe 9 to the gasification furnace. The product gas exiting the first cyclone further enters the second cyclone 8, where the mainly reacted fine powder desulfurizing agent is separated. The product gas exiting the second cyclone enters the heat exchanger 11 and is cooled to about 500 ° C., after which the fine powder desulfurizing agent is removed by the dust remover 12 and sent to the gas turbine from the purified gas outlet pipe 14.

一方、第2サイクロンで捕集した反応脱硫剤は、ダス
ト供給管10からスラグ化部Bへ、また脱塵器で捕集した
反応脱硫剤は廃脱硫剤供給管16からスラグ化部へリサイ
クルする。この反応した脱硫剤の輸送ガスとして精製ガ
スを用い、その量はコントロール弁13で調整し加圧ポン
プ15によりスラグ化部へ反応脱硫剤を供給する。ここで
スラグ中にCaSは固溶化された後、高温のスラグが冷却
水5で急冷されると、スラグ表面に亀裂が入り水砕され
る。ここでのスラグ粒径は通常5〜10mmであり、このス
ラグと循環冷却水は冷却水抜出管17を通って冷却器27で
冷却された後スラグ分離器20に入る。ここでスラグはス
ラグ破砕器23で破砕されて亀裂はなくなり、1mm以下に
なる。また循環冷却水はスラグ分離器に設置されたpH調
整器21でpHを検出し、この信号を液コントロール弁18に
送り、酸性液供給管19から送られるpHが7以下の塩酸酸
性液あるいは硫酸酸性液により循環冷却水のpHを6.5以
下に制御する。最終的に1mm以下に破砕されたスラグは
スラグ抜出管24から系外に排出し、pH調整された冷却水
は冷却水戻り管22を通ってガス化炉の下部へ循環する。
このような方法でCaSを含んだ固溶化スラグを処理する
ことにより、無公害物質としてスラグを処分することが
可能となり、炉内でガス化と同時に脱硫ができるので、
脱硫コストが低減できる。
On the other hand, the reactive desulfurizing agent collected by the second cyclone is recycled from the dust supply pipe 10 to the slag forming section B, and the reactive desulfurizing agent collected by the dust remover is recycled from the waste desulfurizing agent supply pipe 16 to the slag forming section. . A purified gas is used as a transport gas for the reacted desulfurizing agent, the amount of which is adjusted by the control valve 13, and the reactive desulfurizing agent is supplied to the slag forming section by the pressure pump 15. Here, after CaS is dissolved in the slag, when the high-temperature slag is rapidly cooled by the cooling water 5, cracks are formed in the slag surface and water granulated. The slag particle size here is usually 5 to 10 mm. The slag and the circulating cooling water pass through the cooling water discharge pipe 17 and are cooled by the cooler 27 before entering the slag separator 20. Here, the slag is crushed by the slag crusher 23 so that cracks are eliminated and the slag becomes 1 mm or less. The pH of the circulating cooling water is detected by a pH adjuster 21 installed in the slag separator, and this signal is sent to a liquid control valve 18. The pH of the circulating cooling water is controlled to 6.5 or less with an acidic liquid. Finally, the slag crushed to 1 mm or less is discharged out of the system from the slag extraction pipe 24, and the pH-adjusted cooling water is circulated to the lower part of the gasifier through the cooling water return pipe 22.
By treating the solution slag containing CaS in such a way, it becomes possible to dispose of the slag as a non-polluting substance, and gasification and desulfurization can be performed in the furnace,
Desulfurization cost can be reduced.

第2図は、本発明の他の実施例を示す石炭ガス化装置
の系統図であり、第1図の石炭ガス化装置のガス化炉の
後続に脱硫塔25を設置したものである。ガス化炉で生成
した廃脱硫剤は、廃脱硫剤供給管26からガス化炉のスラ
グ化部に供給し、生成したスラグはpHが6.5以下の冷却
水で第1図と同様の処理をすることにより、廃棄スラグ
からのS溶出はほぼ完全に防止できる。
FIG. 2 is a system diagram of a coal gasifier showing another embodiment of the present invention, in which a desulfurization tower 25 is installed after the gasifier of the coal gasifier of FIG. The waste desulfurizing agent generated in the gasification furnace is supplied from the waste desulfurization agent supply pipe 26 to the slag forming section of the gasification furnace, and the generated slag is treated in the same manner as in FIG. 1 with cooling water having a pH of 6.5 or less. Thereby, the elution of S from the waste slag can be almost completely prevented.

第5図にCaSを固溶化したスラグをpHを変化して浸積
実験を行ない、単位スラグ重量当りのS溶出量を求めた
結果を示す。pHが7の場合、破断面に存在するCaSのS
溶出量が平衡に達するまでに時間を要するため、第1図
に示した実施例では、スラグを1mm以下にしてもスラグ
をそのまま廃棄するとS溶出が生じると予測され、望ま
しくない。冷却水のpHを4にすると、スラグ破断面に存
在するS分は短時間に冷却水に溶出するので、このよう
にして処理したスラグはそのまま無公害物質として廃棄
できる。これは冷却水のpHを7未満以下にすると、
(3)式で示した反応が迅速に右に進むためである。冷
却水に溶け出したS分は循環冷却水とともにガス化炉下
部に戻され、冷却水がガス化炉で加熱されるとその温度
の飽和溶出S分以外はガス化炉にH2Sガスとして放出さ
れ、再び脱硫剤により反応除去されることになる。
FIG. 5 shows the results of immersion experiments performed on slag in which CaS was solubilized while changing the pH to determine the amount of S eluted per unit slag weight. When pH is 7, S of CaS existing in the fracture surface
Since it takes time for the elution amount to reach equilibrium, in the embodiment shown in FIG. 1, even if the slag is 1 mm or less, if the slag is discarded as it is, it is predicted that S elution will occur, which is not desirable. When the pH of the cooling water is set to 4, the S component present in the slag fracture surface elutes into the cooling water in a short time, and the slag thus treated can be directly discarded as a non-polluting substance. This means that if the pH of the cooling water is less than 7,
This is because the reaction represented by the formula (3) quickly proceeds to the right. The S content dissolved in the cooling water is returned to the lower part of the gasification furnace together with the circulating cooling water, and when the cooling water is heated in the gasification furnace, H 2 S gas is supplied to the gasification furnace except for the saturated elution S content at that temperature. It is released and will be removed again by the desulfurizing agent.

第6図に冷却水のpHとS溶出量の関係を示す。pHが7
より小さいと破断面に存在するCaSのS溶出量は急速に
大きくなり、pHが6以下になるとほとんど一定値になる
ことが分かる。
FIG. 6 shows the relationship between the pH of the cooling water and the amount of S eluted. pH 7
It can be seen that the S elution amount of CaS present on the fracture surface rapidly increases when the pH is smaller, and becomes almost constant when the pH becomes 6 or less.

第7図に冷却水のpH=6におけるスラグ粒径とS溶出
量の関係を示す。粒径が大きい場合には比表面積が小さ
いのでS溶出量は小さいが、スラグの亀裂部分から一部
Sが溶出するため完全にスラグ表面のS溶出には時間を
要する。粒径を1mm以下にするとS溶出量はほぼ一定値
を示し、表面部分のS分はすべて溶出すると考えられ
る。
FIG. 7 shows the relationship between the slag particle size and the amount of S eluted at a cooling water pH of 6. When the particle size is large, the amount of S eluted is small because the specific surface area is small, but it takes time to completely elute S on the slag surface because part of S elutes from the cracked part of the slag. When the particle size is 1 mm or less, the amount of S eluted shows a substantially constant value, and it is considered that all the S components on the surface are eluted.

第8図には、硫化物、例えばCaS、FeSをガス化炉のス
ラグ化部に吹込んでスラグ中に固溶化し、生成したスラ
グを水に浸積してS溶出量を求めた結果を示す。pH=
7、スラグ粒径が5〜10mmの場合のS溶出率を100とす
れば、pH=4、粒径1mm以下ではS溶出量は1以下とな
りS溶出はほぼ無いことがわかる。
FIG. 8 shows the results obtained by injecting sulfides such as CaS and FeS into the slag forming section of the gasification furnace to form a solid solution in the slag, and immersing the generated slag in water to determine the amount of S eluted. . pH =
7. Assuming that the S elution rate when the slag particle size is 5 to 10 mm is 100, the S elution amount is 1 or less when the pH is 4 and the particle size is 1 mm or less, indicating that there is almost no S elution.

第9図には冷却水に溶解したH2Sと温度の関係を示
す。スラグ分離器の温度を40℃以下にすればH2Sの溶解
度は大きいので、スラグ表面から溶出したS分は溶出し
てH‖Sの形で存在し、ガス化炉へ戻されると冷却水の
温度は上昇して溶出したH2Sはガス化炉に放出すること
がわかる。
FIG. 9 shows the relationship between H 2 S dissolved in cooling water and temperature. If the temperature of the slag separator is set to 40 ° C or lower, the solubility of H 2 S is large, so the S component eluted from the slag surface elutes and exists in the form of H‖S. When returned to the gasification furnace, the cooling water It can be seen that the H 2 S eluted and the eluted H 2 S was released to the gasifier.

以上述べたように、脱硫反応で生成した硫黄化合物の
脱硫剤をガス化炉のスラグ化部に吹込んでスラグ中に固
溶化し、本発明を用いることにより生成したスラグは無
公害化処理されるため、産業廃棄物として処理できる特
長がある。
As described above, the desulfurizing agent of the sulfur compound generated by the desulfurization reaction is blown into the slag forming section of the gasification furnace to form a solid solution in the slag, and the slag generated by using the present invention is subjected to a pollution-free treatment. Therefore, it has the feature that it can be treated as industrial waste.

第3図は、本発明のさらに他の実施例を示す石炭ガス
化装置の系統図である。この装置は、廃脱硫剤(CaS)
がガス化炉1のスラグ化部Bにてスラグ中に固溶化さ
れ、高温のスラグが冷却中5にて急冷されるまでは第1
図の実施例と同一であるので説明を省略する。高温のス
ラグが冷却水5で急冷されると、スラグ表面に亀裂が入
り水砕される。ここでのスラグ粒径は通常5〜10mmであ
り、このスラグと循環冷却水は冷却水抜出管17を通って
スラグ分離器20に入る。ここで循環冷却水はスラグ分離
器に設置されたpH調整器21でpHを検出し、この信号を液
コントロール弁18に送り、塩基性液供給管19から送られ
るpHが8以上の塩基性液、例えば水酸化カリウム、水酸
化ナトリウム液により循環冷却水のpHを8以上に制御す
る。ここで処理されたスラグはスラグ排出管24から分離
器45に送られ、スクリーンで処理スラグ28aは分離され
る。循環冷却水は冷却水管46を通ってスラグ分離器20に
戻される。
FIG. 3 is a system diagram of a coal gasifier showing still another embodiment of the present invention. This equipment uses waste desulfurizer (CaS)
Is dissolved in the slag in the slag forming section B of the gasification furnace 1, and the first slag is rapidly cooled in the cooling step 5 during cooling.
The description is omitted because it is the same as that of the embodiment shown in FIG. When the high-temperature slag is rapidly cooled by the cooling water 5, a crack is formed in the slag surface and the slag is granulated. The slag particle size here is usually 5 to 10 mm, and the slag and the circulating cooling water enter the slag separator 20 through the cooling water discharge pipe 17. Here, the circulating cooling water detects the pH with a pH adjuster 21 installed in the slag separator, sends this signal to a liquid control valve 18, and sends a basic liquid having a pH of 8 or more sent from a basic liquid supply pipe 19. For example, the pH of the circulating cooling water is controlled to 8 or more with a potassium hydroxide or sodium hydroxide solution. The slag treated here is sent from the slag discharge pipe 24 to the separator 45, and the treated slag 28a is separated by the screen. The circulating cooling water is returned to the slag separator 20 through the cooling water pipe 46.

一方、処理スラグはスラグ管47を通ってスラグ酸化塔
32に送られ、酸化処理される。ここでは燃料管29から送
られるガスまたは油燃料を空気管30からの空気で燃焼し
て高温の残酸素を含む排ガスを生成し、(4)式の反応
を起こさせる。ここでの温度は通常300℃以上であり、
排ガス中の残酸素により(4)式の反応が進み燃焼ガス
は排ガス管31を通って系外に排出され、処理されたスラ
グは廃棄スラグ管33から系外に廃棄する。
On the other hand, the treated slag passes through the slag pipe 47 and the slag oxidation tower.
It is sent to 32 and oxidized. Here, the gas or oil fuel sent from the fuel pipe 29 is burned by the air from the air pipe 30 to generate exhaust gas containing high-temperature residual oxygen, thereby causing the reaction of equation (4). The temperature here is usually above 300 ° C,
The reaction of formula (4) proceeds by the residual oxygen in the exhaust gas, the combustion gas is discharged out of the system through the exhaust gas pipe 31, and the treated slag is discarded from the waste slag pipe 33 to the outside of the system.

通常、カルシウム系の廃脱硫剤または反応脱硫剤をス
ラグ中に吹込むとCaSは大部分スラグ成分である酸化ケ
イ素と酸化アルミニウムとの複塩化合物を作るため、安
定な物質となるが、一部CaSのままで存在する場合があ
り、水と反応してS分が溶出する。しかし、上述したよ
うな処理をすれば廃棄物としてスラグを処理できる。
Normally, when a calcium-based waste desulfurizing agent or reactive desulfurizing agent is blown into slag, CaS forms a double salt compound of silicon oxide and aluminum oxide, which are mostly slag components, so it is a stable substance. It may be present as CaS, and reacts with water to elute S component. However, slag can be treated as waste by performing the above-described treatment.

第4図は、本発明のさらに他の実施例を示す図であ
り、酸化処理塔の燃料として精製ガスを用いたものであ
る。この実施例では、スラグ処理塔の燃料として、精製
ガスの一部分を分岐管34から導入するため、他から燃料
を供給する必要がなくなる。そのためスラグ酸化塔で必
要な燃料のタンク等を設置する必要はなく、クリーンな
精製ガスを用いることによりスラグ処理コストの低減を
計ることができる。
FIG. 4 is a view showing still another embodiment of the present invention, in which a purified gas is used as a fuel for the oxidation treatment tower. In this embodiment, since a part of the purified gas is introduced from the branch pipe 34 as fuel for the slag processing tower, there is no need to supply fuel from the other. Therefore, there is no need to install a fuel tank or the like necessary for the slag oxidation tower, and the use of clean purified gas can reduce the cost of slag treatment.

第5図のCaSを固溶化したスラグをpHを変化して浸積
実験においてpHを12に上げるとCaSの溶出反応はほとん
どしないことがわかる。従ってこの循環冷却水を排水と
してブローしても公害問題は生じない。
It can be seen that when the pH of the slag in which CaS was solubilized as shown in FIG. 5 was changed and the pH was increased to 12 in the immersion experiment, the CaS elution reaction hardly occurred. Therefore, even if this circulating cooling water is blown as waste water, no pollution problem occurs.

第6図の冷却水のpHとS溶出量の関係図において、Ca
S固溶化スラグを30日間浸積した結果、pHを8以上にす
れば、スラグ破談断面からのS溶出反応はほとんど生じ
ないことがわかる。
In the relationship diagram between the pH of the cooling water and the amount of S eluted in FIG.
As a result of immersing the S-solubilized slag for 30 days, it can be seen that if the pH is increased to 8 or higher, the S elution reaction from the cross section of the slag breaks hardly occurs.

第10図にCaS固溶化スラグの破断面でのS溶出メカニ
ズムを示す。スラグ中で複塩化合物を形成していないフ
リーのCaSは水(H2O)と反応して水溶液中に硫化水素
(H2S aq.)として溶出する。またスラグが急冷された
時に生じた亀裂からH2Oが浸透してスラグ内部のフリー
のCaSと反応してS溶出を生じるが、CaSはH2Oとの反応
により(3)式に示したように水に溶けにくいCa(OH)
を生じるため、このようにアルカリ処理(pH>12)し
たスラグを廃棄してもS溶出量は大幅に低減できる。
FIG. 10 shows the S elution mechanism at the fracture surface of the CaS solid solution slag. Free CaS that does not form a double salt compound in the slag reacts with water (H 2 O) and elutes as hydrogen sulfide (H 2 S aq.) In the aqueous solution. In addition, H 2 O penetrates from cracks generated when the slag is quenched and reacts with free CaS inside the slag to cause S elution. CaS is expressed by the equation (3) due to the reaction with H 2 O. (OH) which is hardly soluble in water
To produce the 2, thus alkali treatment (pH> 12) was S elution amount be discarded slag can be greatly reduced.

第11図にはpH>12で処理したスラグを酸素を含む燃焼
排ガスにより酸化処理した結果を示す。スラグ破断面に
フリーなCaSとして存在しているSが酸化される割合、
すなわち、SO4生成率は反応温度を200℃以上にすれば10
0%になることがわかり、600℃程度にすればスラグ加熱
時間はかなり短かくてすむことがわかる。フリーなCaS
をこのように酸化処理すると、(4)式に示したように
最終的にスラグ中で無公害な、水に不溶の硫酸カルシウ
ムとなるため、この処理スラグは廃棄しても全く問題は
ない。
FIG. 11 shows the result of oxidizing slag treated at pH> 12 with combustion exhaust gas containing oxygen. The rate at which S existing as free CaS on the slag fracture surface is oxidized,
In other words, the SO 4 generation rate is 10
It turns out that it becomes 0%, and it turns out that the slag heating time can be considerably shortened at about 600 ° C. Free CaS
When this is oxidized in this way, it finally becomes non-polluting and water-insoluble calcium sulfate in the slag as shown in the equation (4). Therefore, there is no problem even if this treated slag is discarded.

第12図には、(1)式の反応で生成した硫化カルシウ
ム(CaS)をガス化炉のスラグ化部に吹込でスラグ中に
固溶化し、生成したスラグを水に浸積してS溶出量を求
めた結果を示す。pH=7の冷却水で処理したスラグを30
日間浸積した場合のS溶出率を100とすれば、本発明のp
H=12での処理結果では9にまで低減し、さらに酸化処
理するとS溶出量は1以下となり、ほとんどS溶出はな
いことがわかる。
Fig. 12 shows that calcium sulfide (CaS) generated by the reaction of equation (1) is blown into the slag forming part of the gasification furnace to form a solid solution in the slag, and the generated slag is immersed in water to elute S. The results of determining the amount are shown. 30 slags treated with pH = 7 cooling water
Assuming that the S elution rate after immersion for 100 days is 100, p
In the treatment result at H = 12, the value was reduced to 9 and further oxidized, the S elution amount became 1 or less, and it was found that there was almost no S elution.

以上述べたように、脱硫反応で生成した硫黄化合物の
脱硫剤をガス化炉のスラグ化部に吹込んでスラグ中に固
溶化し、本発明を用いることにより生成したスラグは無
公害化処理されるため、産業廃棄物として処理できる特
長がある。
As described above, the desulfurizing agent of the sulfur compound generated by the desulfurization reaction is blown into the slag forming section of the gasification furnace to form a solid solution in the slag, and the slag generated by using the present invention is subjected to a pollution-free treatment. Therefore, it has the feature that it can be treated as industrial waste.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の石炭ガス化方法によれば、生成ガス中の硫黄
成分の除去を脱硫剤を使ってガス化炉内で行ない、脱硫
後の廃脱硫剤はガス化炉内のスラグ化部でスラグ中に固
溶化したのち、特定pHの水で処理して無害化するので、
特別に高価な処理装置を設けることなく安価に、しかも
無公害な石炭ガス化処理が達成できる。
According to the coal gasification method of the present invention, the sulfur component in the product gas is removed in the gasification furnace using the desulfurization agent, and the waste desulfurization agent after desulfurization is removed from the slag in the slag forming section in the gasification furnace. After solid solution, it is treated with water of a specific pH to make it harmless.
Inexpensive and non-polluting coal gasification treatment can be achieved without providing a specially expensive treatment device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図、第2図、第3図および第4図は、それぞれ本発
明の実施例による石炭ガス化装置の系統図、第5図はCa
Sを固溶化したスラグの種々のpH水溶液中での硫黄分溶
出量実験図、第6図は水溶液のpHとスラグからの硫黄分
溶出量関係図、第7図はスラグ粒径と硫黄分溶出量の関
係図、第8図は水溶液pHとスラグ粒径と硫黄分溶出量の
関係図、第9図は水溶液温度とH2S溶出量の関係図、第1
0図はCaS固溶化スラグの破断面での硫黄分溶出メカニズ
ム説明図、第11図はpH12以上で処理後のスラグの酸化処
理結果説明図、第12図は水溶液処理と酸化処理と硫黄分
溶出量の関係図、第13図は従来技術の説明図である。 1……ガス化炉、2……脱硫剤供給管、3……空気供給
管、4……石炭供給管、5……冷却水、7……第1サイ
クロン、8……第2サイクロン、10……ダスト供給管、
12……集塵器、16……廃脱硫剤供給管、19……酸性液供
給管、21……pH調整器、22……冷却水戻り管、28……ス
ラグ。
1, 2, 3, and 4 are system diagrams of a coal gasifier according to an embodiment of the present invention, respectively, and FIG.
Sulfur elution amount experiment diagram of slag in which S was dissolved in various pH aqueous solutions, Fig. 6 shows the relationship between the pH of the aqueous solution and the sulfur elution amount from the slag, and Fig. 7 shows the slag particle size and sulfur elution. FIG. 8 is a graph showing the relationship between aqueous solution pH, slag particle size and sulfur elution amount, FIG. 9 is a graph showing the relationship between aqueous solution temperature and H 2 S elution amount, FIG.
Fig. 0 is an explanatory diagram of the sulfur elution mechanism at the fracture surface of CaS solid solution slag, Fig. 11 is an explanatory diagram of the slag oxidation treatment result after treatment at pH 12 or more, and Fig. 12 is aqueous solution treatment, oxidation treatment and sulfur elution FIG. 13 is an explanatory diagram of the prior art. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gasification furnace, 2 ... Desulfurizer supply pipe, 3 ... Air supply pipe, 4 ... Coal supply pipe, 5 ... Cooling water, 7 ... First cyclone, 8 ... Second cyclone, 10 …… Dust supply pipe,
12 ... dust collector, 16 ... waste desulfurizing agent supply pipe, 19 ... acid liquid supply pipe, 21 ... pH adjuster, 22 ... cooling water return pipe, 28 ... slag.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガス化炉内に石炭と理論燃焼酸素量よりも
少ない酸素含有ガスを供給して可燃性ガスを生成する工
程と、その生成ガスに脱硫剤を供給して生成ガス中の硫
黄成分を除去する脱硫工程と、脱硫工程後のガス中から
廃脱硫剤を分離する工程とを有する石炭ガス化方法にお
いて、分離された脱硫剤をガス化炉に再循環して脱硫剤
固溶化スラグとする工程と、固溶化スラグを炉底から排
出し、水溶液で冷却する工程で、スラグ中の硫化カルシ
ウムを水酸化カルシウムまたは硫酸カルシウムに変えて
スラグ固化する工程と、冷却後のスラグを水溶液から分
離する分離工程とを有することを特徴とする石炭ガス化
方法。
1. A process for supplying a coal and an oxygen-containing gas having less than the theoretical combustion oxygen amount into a gasification furnace to generate a flammable gas, and supplying a desulfurizing agent to the generated gas to obtain sulfur in the generated gas. In a coal gasification method having a desulfurization step of removing components and a step of separating a waste desulfurization agent from gas after the desulfurization step, the separated desulfurization agent is recirculated to a gasification furnace to form a desulfurization agent solid solution slag. And the step of discharging the solution slag from the furnace bottom and cooling with an aqueous solution, the step of changing the calcium sulfide in the slag to calcium hydroxide or calcium sulfate to solidify the slag, and the step of cooling the slag from the aqueous solution And a separation step of separating.
【請求項2】廃脱硫剤の分離工程を、冷却工程後のスラ
グを粉砕機で粉砕したのち水溶液から分離する工程とす
ることを特徴とする請求項(1)記載の石炭ガス化方
法。
2. The coal gasification method according to claim 1, wherein the step of separating the waste desulfurizing agent is a step of pulverizing the slag after the cooling step with a pulverizer and then separating it from the aqueous solution.
【請求項3】請求項(1)記載の石炭ガス化方法におい
て、固溶化スラグを炉底から排出し、水溶液で冷却する
工程で、該水溶液をpH7未満の水溶液とし、該水溶液中
でスラグ内の硫化カルシウムを水酸化カルシウムに変換
することを特徴とする石炭ガス化方法。
3. The method for coal gasification according to claim 1, wherein the solution solubilized slag is discharged from the furnace bottom and cooled with an aqueous solution, wherein the aqueous solution is converted to an aqueous solution having a pH of less than 7, and the slag is mixed with the aqueous solution. A coal gasification method comprising converting calcium sulfide of the present invention into calcium hydroxide.
【請求項4】請求項(1)記載の石炭ガス化方法におい
て、固溶化スラグを炉底から排出し、水溶液で冷却する
工程で、該水溶液をpH8未満の水溶液とし、該水溶液中
でスラグ内の硫化カルシウムを水酸化カルシウムに変換
することを特徴とする石炭ガス化方法。
4. The method for coal gasification according to claim 1, wherein the step of discharging the solubilized slag from the furnace bottom and cooling with an aqueous solution comprises converting the aqueous solution to an aqueous solution having a pH of less than 8 and removing the slag in the aqueous solution. A coal gasification method comprising converting calcium sulfide of the present invention into calcium hydroxide.
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