JP2967394B2 - 炭素質燃料の脱硫 - Google Patents
炭素質燃料の脱硫Info
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- air
- fuel
- stage oxidation
- alkali
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
- F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
- F23B90/06—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/002—Supplying water
- F23L7/005—Evaporated water; Steam
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、炭素質燃料の脱硫の方法に関
する。より詳細には、本発明は、燃焼プロセスでのアル
カリ吸収剤の使用により硫黄を除去し、さらに石炭の燃
焼で生じる窒素酸化物と微粒子排出物とを減少させる改
良方法に関する。
する。より詳細には、本発明は、燃焼プロセスでのアル
カリ吸収剤の使用により硫黄を除去し、さらに石炭の燃
焼で生じる窒素酸化物と微粒子排出物とを減少させる改
良方法に関する。
【０００２】
【従来技術の説明】米国特許第４，３９５，９７５号お
よび第４，４２３，７０２号は、石炭の部分酸化で生じ
るアルカリ性溶融スラグ中の硫黄を捕捉し、さらに石炭
燃焼プロセスからの窒素酸化物と微粒子の排出を減少さ
せる方法を記載している。これらの方法は、その意図す
る目的は達成しているが、硫黄と窒素酸化物とを全て除
去しているわけではない。
よび第４，４２３，７０２号は、石炭の部分酸化で生じ
るアルカリ性溶融スラグ中の硫黄を捕捉し、さらに石炭
燃焼プロセスからの窒素酸化物と微粒子の排出を減少さ
せる方法を記載している。これらの方法は、その意図す
る目的は達成しているが、硫黄と窒素酸化物とを全て除
去しているわけではない。
【０００３】石炭を現在燃焼させている公益事業および
工業に対する低資本で低運転費のクリーンアップの別の
方法を提供するプロセスの開発の研究がさらに続けられ
ている。これらの成果を挙げ得る改良プロセスが必要と
されている。
工業に対する低資本で低運転費のクリーンアップの別の
方法を提供するプロセスの開発の研究がさらに続けられ
ている。これらの成果を挙げ得る改良プロセスが必要と
されている。
【０００４】
【発明の概要】私は、ＮＯX を減少させ燃焼器自体の中
で硫黄とスラグとをさらに除去して、石炭を燃焼する炉
に入る汚染物質の量を減少させる石炭燃焼器を用いるよ
り経済的なプロセスを見いだした。
で硫黄とスラグとをさらに除去して、石炭を燃焼する炉
に入る汚染物質の量を減少させる石炭燃焼器を用いるよ
り経済的なプロセスを見いだした。
【０００５】アルカリ化合物、たとえば、石灰石、石
灰、水和石灰、ドロマイト、トロナ、ナコライト（ｎａ
ｃｈｏｌｉｔｅ）、炭酸カリウムまたはこれらの組合せ
を、燃焼させる石炭と共に燃焼器の第１段階酸化ユニッ
トに加えるか、または別個に第１段階に加える。
灰、水和石灰、ドロマイト、トロナ、ナコライト（ｎａ
ｃｈｏｌｉｔｅ）、炭酸カリウムまたはこれらの組合せ
を、燃焼させる石炭と共に燃焼器の第１段階酸化ユニッ
トに加えるか、または別個に第１段階に加える。
【０００６】酸化性媒質（空気、酸素またはその組合
せ）からの酸素の全てが、アルカリ性溶融スラグ硫黄捕
捉帯域に入る前に完全に消費されることを確実にした燃
焼器設計を組み入れることにより石炭の部分酸化から生
じるアルカリ溶融スラグ中で硫黄捕捉の高いレベルが達
成される。
せ）からの酸素の全てが、アルカリ性溶融スラグ硫黄捕
捉帯域に入る前に完全に消費されることを確実にした燃
焼器設計を組み入れることにより石炭の部分酸化から生
じるアルカリ溶融スラグ中で硫黄捕捉の高いレベルが達
成される。
【０００７】窒素酸化物は、燃料結合窒素から生じるＮ
ＯX を減少させる第１段階で不足当量空気条件（ｓｕｂ
ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔ
ｉｏｎｓ）で石炭を燃焼させることにより減少させられ
る。燃焼の第２段階に先立つ僅かな中間冷却は、第２段
階燃焼の温度を下げて、熱ＮＯX 生成を減じる。
ＯX を減少させる第１段階で不足当量空気条件（ｓｕｂ
ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔ
ｉｏｎｓ）で石炭を燃焼させることにより減少させられ
る。燃焼の第２段階に先立つ僅かな中間冷却は、第２段
階燃焼の温度を下げて、熱ＮＯX 生成を減じる。
【０００８】炉の入口の第２段階酸化ユニットで、加熱
された燃焼空気が、第２段階からの燃料ガスとゆっくり
と混合される。ゆっくりとした混合は、炉での炎放射冷
却（ｆｌａｍｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎ
ｇ）と共同して、局所化した酸化帯域温度を完全に下げ
る。熱ＮＯX 生成は、熱ＮＯX 生成が減少する炎温度と
共に下がるから減少するのである。
された燃焼空気が、第２段階からの燃料ガスとゆっくり
と混合される。ゆっくりとした混合は、炉での炎放射冷
却（ｆｌａｍｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎ
ｇ）と共同して、局所化した酸化帯域温度を完全に下げ
る。熱ＮＯX 生成は、熱ＮＯX 生成が減少する炎温度と
共に下がるから減少するのである。
【０００９】本発明は、添付の図面を考慮して次の説明
を参照すれば本分野の通常の知識を有する者に最もよく
理解されよう。
を参照すれば本分野の通常の知識を有する者に最もよく
理解されよう。
【００１０】 〔発明の詳細な説明〕以下の詳細な説明で、同じ参照数
字は、全ての図面で同じ要素を指す。
字は、全ての図面で同じ要素を指す。
【００１１】高い硫黄の捕捉を達成するため、燃焼器
は、次の１）と２）を与えるように設計されている：
１）アルカリ性溶融スラグ−燃料ガス脱エンゲージ帯域
（ａｌｋａｌｉｎｅ ｍｏｌｔｅｎ ｓｌａｇ−ｆｕｅ
ｌ ｄｉｓｅｎｇａｇｉｎｇ ｚｏｎｅ）に入るのに先
立つ温度での部分酸化ガスの適当な滞留時間および２）
未反応酸素の局所化したポケットの生成を除去するよう
にした十分な燃料／空気の混合。これらの２つの目的が
達成されると、次の例の反応に一致して硫黄がアルカリ
により捕捉され得る： ＣａＯ ＋ Ｈ2 Ｓ → ＣａＳ↓ ＋ Ｈ2 Ｏ↑（蒸
気） （他のスラグ化合物と一緒の溶融共晶中のＣａＳ）
は、次の１）と２）を与えるように設計されている：
１）アルカリ性溶融スラグ−燃料ガス脱エンゲージ帯域
（ａｌｋａｌｉｎｅ ｍｏｌｔｅｎ ｓｌａｇ−ｆｕｅ
ｌ ｄｉｓｅｎｇａｇｉｎｇ ｚｏｎｅ）に入るのに先
立つ温度での部分酸化ガスの適当な滞留時間および２）
未反応酸素の局所化したポケットの生成を除去するよう
にした十分な燃料／空気の混合。これらの２つの目的が
達成されると、次の例の反応に一致して硫黄がアルカリ
により捕捉され得る： ＣａＯ ＋ Ｈ2 Ｓ → ＣａＳ↓ ＋ Ｈ2 Ｏ↑（蒸
気） （他のスラグ化合物と一緒の溶融共晶中のＣａＳ）
【００１２】利用できる酸素の全てが、アルカリ性溶融
スラグ−燃料ガス脱エンゲージ帯域を去る部分酸化ガス
に先立って消費されないなら、アルカリにより捕捉され
た硫黄は、二原子硫黄Ｓ2 として放出されよう。第１段
階でＳ2 が生成するのは主に次の反応に一致する： ２ＣａＳ ＋ Ｏ2 → ２ＣａＯ↓ ＋ Ｓ2 ↑（蒸
気） （他のスラグ化合物と一緒の溶融共晶中のＣａＯ）
スラグ−燃料ガス脱エンゲージ帯域を去る部分酸化ガス
に先立って消費されないなら、アルカリにより捕捉され
た硫黄は、二原子硫黄Ｓ2 として放出されよう。第１段
階でＳ2 が生成するのは主に次の反応に一致する： ２ＣａＳ ＋ Ｏ2 → ２ＣａＯ↓ ＋ Ｓ2 ↑（蒸
気） （他のスラグ化合物と一緒の溶融共晶中のＣａＯ）
【００１３】溶融アルカリは、還元性条件下で硫黄を捕
捉し得るが、石炭燃焼帯域からの還元性燃料ガス中の局
所化した酸素ポケットが、アルカリ硫化物と十分に接触
すると、硫黄は、二原子硫黄の形でアルカリから放出さ
れ得る。図５のこれらの反応の形成の自由エネルギーを
参照されたい。反応の形成の自由エネルギーが負であれ
ばあるほど、より反応が起こり得る。
捉し得るが、石炭燃焼帯域からの還元性燃料ガス中の局
所化した酸素ポケットが、アルカリ硫化物と十分に接触
すると、硫黄は、二原子硫黄の形でアルカリから放出さ
れ得る。図５のこれらの反応の形成の自由エネルギーを
参照されたい。反応の形成の自由エネルギーが負であれ
ばあるほど、より反応が起こり得る。
【００１４】より反応性のアルカリである水酸化カルシ
ウム（水和石灰）を用いると、硫黄は、炭酸カルシウム
（石灰石）を用いる時よりもより速い速度で捕捉され
る。図３を参照。設計の観点から、このことは、還元性
条件下での滞留時間が、臨界設計パラメーターであるこ
とを意味する。燃料／空気ノズルの設計も臨界的パラメ
ーターである。これらは、燃料と空気との十分な接触を
なすようにさせるが、硫黄捕捉アルカリ溶融スラグ帯域
の接触点で生じる還元性ガス内に酸素ポケットを生じな
いように設計されねばならない。これらの臨界的設計パ
ラメーターを考慮した燃焼器設計を以下に述べる。
ウム（水和石灰）を用いると、硫黄は、炭酸カルシウム
（石灰石）を用いる時よりもより速い速度で捕捉され
る。図３を参照。設計の観点から、このことは、還元性
条件下での滞留時間が、臨界設計パラメーターであるこ
とを意味する。燃料／空気ノズルの設計も臨界的パラメ
ーターである。これらは、燃料と空気との十分な接触を
なすようにさせるが、硫黄捕捉アルカリ溶融スラグ帯域
の接触点で生じる還元性ガス内に酸素ポケットを生じな
いように設計されねばならない。これらの臨界的設計パ
ラメーターを考慮した燃焼器設計を以下に述べる。
【００１５】図１に図解して示した例では、燃焼器１０
は、炉１４への入口１２の前に位置している。燃焼器へ
の開口１６は、微粉砕石炭を受け入れる。微粉砕石炭ビ
ン１８は、石炭をコンベヤーベルト２０を通じて微粉砕
機２２に供給する。搬送空気送風機２４からの空気が、
ベンチュリエダクター２３の中で石炭と混合され、固体
混合機／スブリッター３０へと空気輸送される。アルカ
リ、たとえば、水和石灰〔Ｃａ（ＯＨ）２〕は、ビン２
６からコンベヤー２８を経て搬送ライン２９へ供給さ
れ、搬送ライン２９では、搬送空気送風機２４からの空
気が、ベンチュリエダクター３１中の水和石灰と混合さ
れる。使用できる他のアルカリは、石灰、石灰石、ドロ
マイト、ナコライト、炭酸カリウムおよびトロナであ
る。微粉砕石炭および水和石灰は、混合機／スプリッタ
ー３０中でよく混合され、次に、燃焼器１０の開口１６
に送られる。石炭の制御された部分酸化は、空気送風機
７６からの空気予熱機装置４０を通る予熱した空気流の
調節により燃焼器１０中で起こる。
は、炉１４への入口１２の前に位置している。燃焼器へ
の開口１６は、微粉砕石炭を受け入れる。微粉砕石炭ビ
ン１８は、石炭をコンベヤーベルト２０を通じて微粉砕
機２２に供給する。搬送空気送風機２４からの空気が、
ベンチュリエダクター２３の中で石炭と混合され、固体
混合機／スブリッター３０へと空気輸送される。アルカ
リ、たとえば、水和石灰〔Ｃａ（ＯＨ）２〕は、ビン２
６からコンベヤー２８を経て搬送ライン２９へ供給さ
れ、搬送ライン２９では、搬送空気送風機２４からの空
気が、ベンチュリエダクター３１中の水和石灰と混合さ
れる。使用できる他のアルカリは、石灰、石灰石、ドロ
マイト、ナコライト、炭酸カリウムおよびトロナであ
る。微粉砕石炭および水和石灰は、混合機／スプリッタ
ー３０中でよく混合され、次に、燃焼器１０の開口１６
に送られる。石炭の制御された部分酸化は、空気送風機
７６からの空気予熱機装置４０を通る予熱した空気流の
調節により燃焼器１０中で起こる。
【００１６】任意には、水和石灰は、位置５６で燃焼器
１０に別個に入れられこともできる。もう１つの選択項
目として、蒸気６８の燃焼器１０への注入を利用して硫
黄の捕捉を強化する。蒸気は、０．１−０．３の蒸気対
燃料重量比で加えられる。
１０に別個に入れられこともできる。もう１つの選択項
目として、蒸気６８の燃焼器１０への注入を利用して硫
黄の捕捉を強化する。蒸気は、０．１−０．３の蒸気対
燃料重量比で加えられる。
【００１７】無機アルカリ化合物プラス石炭の灰部分か
らの溶融スラグと部分燃焼の生成物は、サイクロンチャ
ンバー６０で分離され、硫化カルシウムを含む溶融スラ
グ共晶３４および石炭灰中のアルカリ化合物との反応か
らの他のアルカリ硫化物は、燃焼器１０の底部開口３６
に集められる。溶融スラグは、水急冷スルースシステム
４２で急冷され、灰は、沈降池に流される。
らの溶融スラグと部分燃焼の生成物は、サイクロンチャ
ンバー６０で分離され、硫化カルシウムを含む溶融スラ
グ共晶３４および石炭灰中のアルカリ化合物との反応か
らの他のアルカリ硫化物は、燃焼器１０の底部開口３６
に集められる。溶融スラグは、水急冷スルースシステム
４２で急冷され、灰は、沈降池に流される。
【００１８】燃焼器１０は、約２２００−２６００°Ｆ
でのジェット混合が、石炭部分酸化ガス間の水和石灰お
よび石炭灰との十分な接触を与える燃焼帯域すなわち第
１段階酸化ユニット４８を包囲する水ジャケット３８を
有している。熱い気体状の生成物は、燃焼器１０を出口
１２でボイラー炉１４へと去る。ジャケットとしてまた
は水壁管構造として設計された水ジャケット３８は、ガ
スを僅かに冷却するので、二次空気４４による燃焼によ
り、炎の温度は、下がり、それと共に熱ＮＯX生成の減
少をもたらす。空気送風機７６から空気予熱器４０を通
る二次空気４４は、炉入口１２に入れられて、熱い空気
との燃料ガスのゆっくりとした混合をさせる。予熱され
た空気は、炉入口１２に導入され、１．０５−１．２５
の全空気対燃料理論比を達成する。ゆっくりした混合に
より、炉１４からの高いレベルのＮＯX 排出を生じる、
より局所化の少ない熱い帯域をつくる。燃焼器１０の使
用により、石炭の部分酸化中に生じた溶融スラグの内高
い割合（７５−８０％）が、炉１４へ入る前でかつ入口
１２での第２段階燃焼に先立ちガスから除去される。
でのジェット混合が、石炭部分酸化ガス間の水和石灰お
よび石炭灰との十分な接触を与える燃焼帯域すなわち第
１段階酸化ユニット４８を包囲する水ジャケット３８を
有している。熱い気体状の生成物は、燃焼器１０を出口
１２でボイラー炉１４へと去る。ジャケットとしてまた
は水壁管構造として設計された水ジャケット３８は、ガ
スを僅かに冷却するので、二次空気４４による燃焼によ
り、炎の温度は、下がり、それと共に熱ＮＯX生成の減
少をもたらす。空気送風機７６から空気予熱器４０を通
る二次空気４４は、炉入口１２に入れられて、熱い空気
との燃料ガスのゆっくりとした混合をさせる。予熱され
た空気は、炉入口１２に導入され、１．０５−１．２５
の全空気対燃料理論比を達成する。ゆっくりした混合に
より、炉１４からの高いレベルのＮＯX 排出を生じる、
より局所化の少ない熱い帯域をつくる。燃焼器１０の使
用により、石炭の部分酸化中に生じた溶融スラグの内高
い割合（７５−８０％）が、炉１４へ入る前でかつ入口
１２での第２段階燃焼に先立ちガスから除去される。
【００１９】燃焼器からの煙道ガスは、炉１４のラジア
ント部分（ｒａｄｉａｎｔ ｓｅｃｔｉｏｎ）を上昇
し、蒸気過熱器７０および７１を通り、エコノマイザー
７２を通り、空気加熱器４０を通って進み、バッグハウ
スまたは電気集塵器のごとき微粒子除去装置７４に入
る。炉内に生じた酸化されたアルカリ硫黄化合物は、微
粒子除去装置流７５中で除去されよう。微粒子除去装置
７４からの煙道ガスは、吸い出し送風機７８によりシス
テムから引き出され、大気煙突８０へと排出される。
ント部分（ｒａｄｉａｎｔ ｓｅｃｔｉｏｎ）を上昇
し、蒸気過熱器７０および７１を通り、エコノマイザー
７２を通り、空気加熱器４０を通って進み、バッグハウ
スまたは電気集塵器のごとき微粒子除去装置７４に入
る。炉内に生じた酸化されたアルカリ硫黄化合物は、微
粒子除去装置流７５中で除去されよう。微粒子除去装置
７４からの煙道ガスは、吸い出し送風機７８によりシス
テムから引き出され、大気煙突８０へと排出される。
【００２０】図２に示した燃焼器１０は、ガス化部分５
４、水和石灰注入位置５６、ガス−スラグ混合部分５８
およびスラグ分離部分６０を有している。燃焼器からの
溶融スラグは、急冷され、水急冷／スルースシステム４
２を通じて流し出される。燃焼器の第１段階酸化ユニッ
ト４８は外部水ジャケット３８を有してまたは水壁管を
有して内部耐火物裏打ち４６されていて外部金属壁を冷
たく保つようになっている。
４、水和石灰注入位置５６、ガス−スラグ混合部分５８
およびスラグ分離部分６０を有している。燃焼器からの
溶融スラグは、急冷され、水急冷／スルースシステム４
２を通じて流し出される。燃焼器の第１段階酸化ユニッ
ト４８は外部水ジャケット３８を有してまたは水壁管を
有して内部耐火物裏打ち４６されていて外部金属壁を冷
たく保つようになっている。
【００２１】適当な燃料／空気ノズル設計の空気媒質で
燃焼する段階を有する燃焼器からの酸素の全てを消費す
るのに必要な滞留時間は、０．０５−０．４秒で、好ま
しくは０．１−０．２５秒である。これは、滞留時間要
件がガス−スラグ混合部分に入る前に満たされる十分な
容量の燃焼器部分酸化チャンバーを設計することにより
達成される。
燃焼する段階を有する燃焼器からの酸素の全てを消費す
るのに必要な滞留時間は、０．０５−０．４秒で、好ま
しくは０．１−０．２５秒である。これは、滞留時間要
件がガス−スラグ混合部分に入る前に満たされる十分な
容量の燃焼器部分酸化チャンバーを設計することにより
達成される。
【００２２】図４に示した石炭／一次空気ノズルは、炭
素質燃料の部分酸化中の空気渦巻きを除去するように設
計される。空気渦巻きがあると、石炭の部分酸化により
生じた還元性ガス内に局所化した酸素ポケットをつくる
大きな可能性がある。
素質燃料の部分酸化中の空気渦巻きを除去するように設
計される。空気渦巻きがあると、石炭の部分酸化により
生じた還元性ガス内に局所化した酸素ポケットをつくる
大きな可能性がある。
【００２３】予熱した一次空気６７は、蒸気６８を空気
に加える場合も加えない場合も、燃焼器１０に予熱空気
チャンバー５０で入り、３０度の角度の円錐６６による
外部環の周りに向けられ、円錐６６は、同心的に燃焼さ
せられる石炭流６４中へと空気６７を強制する。石炭管
１６は、出口５２で３０度の円錐６５を有し、出口５２
は、頂部ガイド８２とパッキング装置８４とによる石炭
管の上下方向の位置決めにより制御されて、石炭供給量
／予熱空気流量を変え環を通る設定空気速度を保つ。第
１段階酸化ユニット４８の空気対燃料理論比は、０．５
５−０．８、好ましくは、０．６−０．７である。
に加える場合も加えない場合も、燃焼器１０に予熱空気
チャンバー５０で入り、３０度の角度の円錐６６による
外部環の周りに向けられ、円錐６６は、同心的に燃焼さ
せられる石炭流６４中へと空気６７を強制する。石炭管
１６は、出口５２で３０度の円錐６５を有し、出口５２
は、頂部ガイド８２とパッキング装置８４とによる石炭
管の上下方向の位置決めにより制御されて、石炭供給量
／予熱空気流量を変え環を通る設定空気速度を保つ。第
１段階酸化ユニット４８の空気対燃料理論比は、０．５
５−０．８、好ましくは、０．６−０．７である。
【００２４】石炭管１６出口ノズルは、内部旋回羽根を
有するようにあるいは有さないように設計できるが、外
部環空気入口には旋回羽根を有さない。空気６７を燃料
流中に強制する外部環空気管と石炭管１６の先細（ｃｏ
ｎｖｅｒｇｉｎｇ）円錐６５は、垂直位置から１５度−
６０度の角度を有するが、好ましくは、約２５−４５度
の角度を有する。石炭部分酸化は、図４に見える石炭／
空気ノズルの出口５２に位置する水ジャケット付き３８
で耐火物裏打ち付き４６の燃焼器１０中で起こる。
有するようにあるいは有さないように設計できるが、外
部環空気入口には旋回羽根を有さない。空気６７を燃料
流中に強制する外部環空気管と石炭管１６の先細（ｃｏ
ｎｖｅｒｇｉｎｇ）円錐６５は、垂直位置から１５度−
６０度の角度を有するが、好ましくは、約２５−４５度
の角度を有する。石炭部分酸化は、図４に見える石炭／
空気ノズルの出口５２に位置する水ジャケット付き３８
で耐火物裏打ち付き４６の燃焼器１０中で起こる。
【００２５】石灰石と比べてアルカリとして水和石灰を
組み入れた本発明のプロセスを用いた違いと実質的な改
良を図３に示す。
組み入れた本発明のプロセスを用いた違いと実質的な改
良を図３に示す。
【００２６】以下の例は、水和石灰を用いた時の向上結
果を示す。 例１ 例２ 石炭： 供給量 (Lb/hr) 834 856 供給量 (MM Btu/hr*) 10.4 10.8 硫黄 (供給されたものとして) (wt%) 2.47 2.69 アルカリ： 種類 CaCO3 Ca(0H)2 供給量 (1b/hr) 64 47 Ca/S モル比 0.97 1.1 空気： 第１状態化学量論（容量％） 66.5 62.8 第１＋第２段階化学量論（容量％） 120.8 118.0 蒸気： １ｂ 蒸気 ／１ｂ 石炭 0-0.25 0.25 燃焼： 炭素転化率（重量％） 96.9 96.8 微粒子： 第１状態除去（重量％） 37.4 22.6 サイクロン除去（重量％） 34.3 23.6 煙道ガス中の残り（重量％） 28.3 53.8 硫黄捕捉： 溶融スラグ（重量％） 1.34 2.61 サイクロン微粒子（重量％） 15.13 11.15 細微粒子**（重量％） 14.53 30.94 全部で（重量％） 31.00 44.70 第１段階燃料ガス*** ： H2S (ppmv) 750-1700 0 SO2 (ppmv) 1000-1500 0 CS2 (ppmv) 16 0 NOx 100-700 100 NH3 (ppmv) 0 第2 段階からの（NO2)としてのNOx 0.34 0.36 (1b/MM Btu) * 乾煉石炭に基づく ** 差による *** ドラエガー管（Draeger Tubes)により測定
果を示す。 例１ 例２ 石炭： 供給量 (Lb/hr) 834 856 供給量 (MM Btu/hr*) 10.4 10.8 硫黄 (供給されたものとして) (wt%) 2.47 2.69 アルカリ： 種類 CaCO3 Ca(0H)2 供給量 (1b/hr) 64 47 Ca/S モル比 0.97 1.1 空気： 第１状態化学量論（容量％） 66.5 62.8 第１＋第２段階化学量論（容量％） 120.8 118.0 蒸気： １ｂ 蒸気 ／１ｂ 石炭 0-0.25 0.25 燃焼： 炭素転化率（重量％） 96.9 96.8 微粒子： 第１状態除去（重量％） 37.4 22.6 サイクロン除去（重量％） 34.3 23.6 煙道ガス中の残り（重量％） 28.3 53.8 硫黄捕捉： 溶融スラグ（重量％） 1.34 2.61 サイクロン微粒子（重量％） 15.13 11.15 細微粒子**（重量％） 14.53 30.94 全部で（重量％） 31.00 44.70 第１段階燃料ガス*** ： H2S (ppmv) 750-1700 0 SO2 (ppmv) 1000-1500 0 CS2 (ppmv) 16 0 NOx 100-700 100 NH3 (ppmv) 0 第2 段階からの（NO2)としてのNOx 0.34 0.36 (1b/MM Btu) * 乾煉石炭に基づく ** 差による *** ドラエガー管（Draeger Tubes)により測定
【００２７】
【図１】本発明の石炭脱硫方法を示すプロセスフローダ
イアグラムである。
イアグラムである。
【図２】初期石炭脱硫に用いられる燃焼器装置の説明図
である。
である。
【図３】本発明のプロセスで石炭から硫黄を除く従来技
術の石灰石に対する水和石灰の増加した能力を比較する
グラフである。
術の石灰石に対する水和石灰の増加した能力を比較する
グラフである。
【図４】燃焼器装置内の石炭−一次空気ノズルの説明図
である。
である。
【図５】燃焼の第１段階で起こる重要な熱化学的反応に
対する温度対生成自由エネルギーを示す図である。
対する温度対生成自由エネルギーを示す図である。
１０ 燃焼器 １２ 入口 １４ 炉 １６ 開口 １８ 微粉砕石炭ビン ２２ 微粉砕機 ２６ ビン ３０ 固体混合機／スプリッター ４０ 空気加熱器 ６５ 円錐 ６６ 円錐
Claims (19)
- 【請求項１】 炭素質燃料の脱硫の改良方法であり、次
の各段階、 （ａ）硫黄を含む炭素質燃料を第１段階酸化ユニットを
有する水ジャケット付き燃焼器に導入する段階、 （ｂ）第１段階酸化ユニットにアルカリを導入する段
階、 （ｃ）第１段階酸化ユニット中の予熱した空気に空気渦
巻きを起こさせずに燃料供給管の端で炭素質燃料と混合
するように、燃料管の端に取り付け られていて垂直位置
から１５度−６０度の角度を有している先細円錐を含 ん
でいる円錐ノズルを通じて予熱した空気を通す段階、 （ｄ）得られる燃料ガス溶融スラグ混合物を空気の完全
な消費を確実にするように第１段階酸化ユニット中に保
持する段階、 （ｅ）水急冷システム中で燃料ガスから溶融スラグを分
離する段階および （ｆ）追加の予熱した空気と共に燃料ガスをボイラーの
炉への入口で第２段階酸化ユニットに送る段階、 を含むことを特徴とする炭素質燃料の脱硫の改良方法。 - 【請求項２】 第１段階酸化ユニットに導入されたアル
カリが、石灰、水和石灰、石灰石、ドロマイト、ナコラ
イト、炭酸カリウムおよびトロナからなる群から選択さ
れることを特徴とする請求項１記載の改良方法。 - 【請求項３】 アルカリが、水和石灰である請求項２記
載の改良方法。 - 【請求項４】 炭素質燃料とアルカリとが、それらが第
１段階酸化ユニットに導入される前に一緒に混合される
ことを特徴とする請求項１記載の改良方法。 - 【請求項５】 炭素質燃料とアルカリとが、別個に第１
段階酸化ユニットに導入されることを特徴とする請求項
１記載の改良方法。 - 【請求項６】 第１段階酸化ユニットでの空気対燃料理
論比が０．５５−０．８であることを特徴とする請求項
１記載の改良方法。 - 【請求項７】 空気対燃料理論比が０．６−０．７であ
ることを特徴とする請求項６記載の改良方法。 - 【請求項８】 燃料管の端に取り付けられている円錐
が、垂直位置から２５度−４５度の角度を有しているこ
とを特徴とする請求項１記載の改良方法。 - 【請求項９】 蒸気が予熱した空気と共に第１段階酸化
ユニットに通されることを特徴とする請求項１記載の改
良方法。 - 【請求項１０】蒸気が０．１−０．３の蒸気対燃料重量
比で加えられることを特徴とする請求項９記載の改良方
法。 - 【請求項１１】燃料ガスと溶融スラグの混合物が第１段
階酸化ユニットで０．５−０．４秒間保持されることを
特徴とする請求項１記載の改良方法。 - 【請求項１２】追加の予熱した空気が、理論比１．０５
−１．２５で炉に導入されることを特徴とする請求項１
記載の改良方法。 - 【請求項１３】硫黄を含む石灰の脱硫方法であり、次の
各段階、 （ａ）微粉砕したアルカリと石灰を第１段階酸化ユニッ
トに導入する段階であって、該アルカリが、石灰、水和
石灰、石灰石、ドロマイト、ナコライト、炭酸カリウム
およびトロナからなる群から選択されるアルカリと石炭
を第１段階酸化ユニットに導入する段階、の予熱した空
気に空気渦巻きを起こさせずに石炭供給管の端で石炭と
混合するように、燃料管の端に取 り付けられていて垂直
位置から１５度−６０度の角度を有している先細円 錐を
含んでいる円錐ノズルを通じて予熱した空気を通す段
階、 （ｃ）得られる燃料ガス一溶融スラグ混合物を空気の完
全な消費を確実にするように第１段階酸化ユニット中に
保持する段階、 （ｄ）水急冷システム中で燃料ガスから溶融スラグを分
離する段階および （ｅ）追加の予熱した空気と共に燃料ガスをボイラーの
炉への入口で第２段階酸化ユニットに送る段階、 を含むことを特徴とする硫黄を含む石炭の脱硫方法。 - 【請求項１４】 アルカリが、水和石灰である請求項１
３記載の方法。 - 【請求項１５】 石炭とアルカリとが、別個に第１段階
酸化ユニットに導入されることを特徴とする請求項１３
記載の方法。 - 【請求項１６】 石炭とアルカリとが、一緒に混合され
て第１段階酸化ユニットに導入されることを特徴とする
請求項１３記載の方法。 - 【請求項１７】 第１段階酸化ユニットの空気対燃料理
論比が０．５５−０．８であることを特徴とする請求項
１３記載の方法。 - 【請求項１８】 予熱した空気が、円錐を通った後、石
炭と混合されることを特徴とする請求項１３記載の方
法。 - 【請求項１９】 蒸気が、石炭との接触に先立って空気
と混合されることを特徴とする請求項１８記載の方法。
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