JP3576330B2 - CaS酸化・チャー燃焼装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はCaSを含有する石灰石を高温で酸化し、CaSからCaSO4 を製造すると共に、チャーを燃焼するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
石炭ガス化炉からはチャーが排出され、また、ガス化ガスの脱硫炉からはCaSを含む石灰石が排出される。
これらのCaSを含む石灰石及びチャーは、CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器へ送ってCaSO4 を生成させる。
【0003】
このようなCaS酸化・チャー燃焼装置の従来の例を図2に示してある。図2において、1はCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器、9はサイクロン、12はガス化炉、13は脱硫炉を示している。また、14’はCaS酸化装置、15は熱ガス発生炉を示している。
【0004】
この図2の装置において、脱硫炉13から排出されたCaSを含む石灰石120を、供給装置18を介してCaS酸化装置14’へ供給する。脱硫炉13から排出されたCaSを含む石灰石120はCaS酸化装置14’内の移動層114の上に滞積していく。
【0005】
熱ガス発生炉15へは燃料108’と空気109を供給し、高温の燃焼ガス110を発生させる。その燃焼ガス110は移動層114を上から下へ貫通していく。移動層114の下部は、粒子排出管16に連接している。移動層114と粒子排出管16の境界にノズル17から供給されるガス124で、粒子排出管16内は流動化されている。
【0006】
このようにして、燃焼ガス110とガス124で、移動層の下部の粒子はノズル4’から逐次、CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1へ移送される。
脱硫炉13から出たCaSを含む石灰石120は、CaS酸化装置14’内の移動層114を下降していきながらCaS+3/2O2 →CaO+SO2 ,CaS+2O2 →CaSO4 の反応によりCaSからCaOとSO2 ,あるいはCaSO4 へ転換していく。
【0007】
CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1に設けられたチャー供給ノズル2はガス分散板11を貫通し、CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1内と連通している。
CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1内の底部のガス分散板11上には流動層111が形成されている。ガス化炉12からのチャー123は、粒子供給装置19(スクリューフィーダ方式、またはLバルブ方式)から搬送ガス117によりチャー供給ノズル2より流動層111へ供給される。
【0008】
酸素と水蒸気と窒素の混合ガス101がノズル3より風箱1D内に供給される。混合ガス101はガス分散板11を介して流動層111へ供給され流動層111内の粒子を激しく混合する。流動層111内のCaOは、チャーの燃焼によって発生するSO2 及びCaS酸化装置14’にて発生したSO2 とCaO+SO2 +1/2O2 →CaSO4 のように反応してCaSO4 を形成する。
【0009】
ノズル5を経てCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1を出た燃焼ガス102はサイクロン9に入り、脱塵された燃焼ガス103と回収された微小粒子121となる。回収された微小粒子121は、粒子分配器10で分配され、系外に抜き出される微粉回収粒子112と、流動層111へ戻される微小粒子122となる。微小粒子122はノズル6を介して、流動層111へ供給する。
【0010】
チャーに含まれる灰分の中で、流動層内で粉化が起こらずに特に大きなままで流動層111内に存在していてガス102に随伴されないような粗大粒子113は、ガス分散板11に付設されたノズル7’を介して系外へ抜き出す。
なお、図2において、104は石炭ガス化ガス、105は脱硫後の石炭ガス化ガスを示す。また、8は熱交換器で熱媒流体107が流される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
図2に示した従来の装置では高温・低酸素濃度の燃焼排ガスを供給する装置として熱ガス発生炉15を別途用いる必要があるため、別燃料の補給によるプラント効率および経済性のロスを生じていた。
【0012】
また、CaS酸化装置14’からCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1のノズル4’へ導かれる脱硫剤およびガス116の温度が950〜1100℃と高温で高温配管を用いる必要がありその構造に問題を有していた。
【0013】
本発明は、従来の装置に見られたこれらの問題点を解消し、CaSを含む石灰石中のCaSを高効率に経済的にCaSO4 へ転換すると共に、高温配管を少くしたCaS酸化・チャー燃焼装置を提供することを課題としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、燃焼反応器の底部に配設されたガス分散板と、同ガス分散板にCaSを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方と酸素を含有するガスにより供給するCaS供給ノズルと、前記ガス分散板の上部にチャーを酸素含有ガスにより供給するチャー供給ノズルとを有するCaS酸化・チャー燃焼装置を提供する。
なお、ガス分散板の上方には、従来と同様、熱交換器を配設する。
【0015】
本発明によるCaS酸化・チャー燃焼装置においては、上記構成に加え、前記CaS供給ノズルの前流に、CaSを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方で噴霧・搬送する装置を設けると共に、同装置の後流に酸素含有ガスを導入するよう構成する。
【0016】
以上のように構成した本発明の装置によれば、CaSを含んだ石灰石をCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器に供給する前に、次の1),2)の2段階の前処理が行われる。
1)CaSを含んだ石灰石に水蒸気または水を噴霧することでCaSをCa(OH)2 とH2 Sにする。
2)前記1)で発生したH2 Sを酸素含有ガスでSO2 に転換する。
【0017】
すなわち、本発明による装置において、CaS供給ノズルに供給されるCaSを含んだ石灰石には水蒸気または水が噴霧されるので、CaS+2H2 O→Ca(OH)2 +H2 Sの反応によりCaSはCa(OH)2 とH2 Sになる。
発生したH2 Sは後流において酸素を含有するガスと反応し、H2 S+3/2O2 →SO2 +H2 Oの反応でSO2 になる。
発生したCa(OH)2 とSO2 はCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器に供給される。
【0018】
CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器では、チャーの燃焼と熱交換器内スチーム量により温度が870〜950℃に設定される。CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器に送られたCa(OH)2 は870〜950℃で容易に分解し、Ca(OH)2 →CaO+H2 OのようにCaOとH2 Oになる。
【0019】
CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器に送られたガス中のSO2 はCa(OH)2 の熱分解で生じたCaOとCaO+SO2 +1/2O2 →CaSO4 のように反応し、CaSO4 になる。前記の過程で固体粒子は温度変化および反応による体積変化を履歴することにより粉化が起こり反応が促進する。
このようにして、CaSを含む石灰石中のCaSは高効率に経済的にCaSO4 へ転換される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるCaS酸化・チャー燃焼装置について図1に示した実施の一形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図2に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してあり、それらについての重複する説明は省略する。
【0021】
図1において、14はCaS酸化前処理装置で、脱硫炉13から排出されるCaSを含む石灰石を水及び水蒸気の少くともいづれか一方108で送るLバルブ方式の装置である。もちろん、図2のCaS酸化装置14’のような移動層構造のものであってもよい。4はCaS供給ノズル、7は粗大粒子113を抜き出すノズルである。
その他の構成は図2に示した従来の装置と実質同じである。
【0022】
以上の構成をもつ図1の装置において、脱硫炉13から排出されたCaSを含む石灰石120はCaS酸化前処理装置14へ供給される。脱硫炉13から排出されたCaSを含む石灰石120はCaS酸化前処理装置14内に堆積していき、堆積したCaSを含む石灰石は水蒸気及び水の少くともいづれか一方108で逐次、CaS供給ノズル4からCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1へ移送される。
【0023】
CaSを含む石灰石120はCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1へ移送される間に水蒸気や水と反応し、CaSからCa(OH)2 とH2 Sへと転換する。ノズル4の手前で空気109を導入することで、発生したガス中のH2 SはSO2 に転換する。ノズル4からCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1へ移送されたCa(OH)2 はすぐに熱分解しCaOになる。
【0024】
ノズル2はガス分散板11を貫通し、CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1内と連通している。
CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1内の底部のガス分散板11上には流動層111が形成されている。ガス化炉12からのチャー123は、搬送ガス117により、チャーと搬送ガスとしてノズル2より流動層111へ供給される。酸素と水蒸気と窒素の混合ガス101がノズル3より風箱1D内に供給される。
【0025】
この混合ガス101はガス分散板11を介して流動層111へ供給され流動層111内の粒子を激しく混合する。流動層111内のCaOは、チャーの燃焼によって発生するSO2 及びCaS酸化前処理装置14にて発生したSO2 と反応してCaSO4 を形成する。
【0026】
ノズル5を経てCaS酸化・チャー流動層燃焼反応器1を出た燃焼ガス102はサイクロン9に入り、脱塵された燃焼ガス103と回収された微小粒子121となる。回収された微小粒子121は、粒子分配器10で分配され、系外に抜き出される小粒径の灰、CaSO4 、CaO等からなる微粉回収粒子112と、流動層111へ戻される微小粒子122となる。微小粒子122はノズル6を介して、流動層111へ供給する。
【0027】
チャーに含まれる灰分の中で、流動層内で粉化が起こらずに特に大きなままで流動層111内に存在していて、ガス102に随伴されないような粗大粒子113は、ノズル7を介して系外へ抜き出す。
【0028】
図1の装置において、CaS酸化前処理装置14からCaS供給ノズル4に供給されるガスの温度は高くても800℃以下であり従来のような高温配管を用いる必要はなく、通常の配管で可能となる。
【0029】
【発明の効果】
本発明によるCaS酸化・チャー燃焼装置では、燃焼反応器のガス分散板にCaSを含有する石灰石を供給するのに水蒸気及び水の少くともいづれか一方と酸素を含有するガスを用いるので、CaSを含んだ石灰石はCa(OH)2 とSO2 になってCaS酸化・チャー燃焼反応器へ供給される。
【0030】
CaS酸化・チャー燃焼反応器に送られたCa(OH)2 は870〜950℃で容易に分解しCaOとH2 Oになる。従って、本発明の装置によればCaSを含む石灰石を経済的に高効率にCaSO4 へ転換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態によるCaS酸化・チャー燃焼装置の構成を示す系統図。
【図2】従来のCaS酸化・チャー燃焼装置の構成を示す系統図。
【符号の説明】
1 CaS酸化・チャー流動層燃焼反応器
2 チャー供給ノズル
3 ノズル
4 CaS供給ノズル
5 ノズル
6 ノズル
7 ノズル
8 熱交換器
9 サイクロン
10 粒子分配器
11 ガス分散板
12 ガス化炉
13 脱硫炉
14 CaS酸化前処理装置
19 粒子供給装置(スクリューフィーダ方式又はLバルブ方式)
101 酸素と水蒸気と窒素の混合ガス
102 燃焼ガス
103 燃焼ガス
104 石炭ガス化ガス
105 脱硫後の石炭ガス化ガス
107 熱媒流体
108 水または水蒸気
109 空気
111 流動層
112 微粉回収粒子
113 粗大粒子
117 搬送ガス
120 CaSを含む石灰石
121 サイクロンで回収された微小粒子
122 流動層への微小粒子
123 チャー
1D 風箱
Claims (1)
- 底部に配設されたガス分散板と、同ガス分散板にCaSを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方と酸素を含有するガスにより供給するCaS供給ノズルと、前記ガス分散板の上部にチャーを酸素含有ガスにより供給するチャー供給ノズルと、前記ガス分散板の上方に配設された熱交換器とからなり、前記CaS供給ノズルの前流に、CaSを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方で噴霧・搬送する装置を設けると共に、同装置の後流に酸素含有ガスを導入するよう構成したことを特徴とするCaS酸化・チャー燃焼装置。
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---|---|---|---|
JP23772796A JP3576330B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | CaS酸化・チャー燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP23772796A JP3576330B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | CaS酸化・チャー燃焼装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1082515A JPH1082515A (ja) | 1998-03-31 |
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JP5286480B2 (ja) * | 2007-08-31 | 2013-09-11 | 一般財団法人石炭エネルギーセンター | 粒子状のCa(OH)2の製造方法及びそれを用いたガス吸収方法又はガス回収方法 |
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1996
- 1996-09-09 JP JP23772796A patent/JP3576330B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH1082515A (ja) | 1998-03-31 |
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