JP3643680B2 - 硫化カルシウムの酸化装置及びその操作方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電設備等で生じた硫化カルシウム（ＣａＳ）を酸化して硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4 ）を得るための硫化カルシウムの酸化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電設備等で生じたＣａＳをＣａＳＯ4 へ酸化するための従来の酸化装置の一例を図６に示してある。図６において、１は酸化装置で、１Ａはその内部に形成された流動層を、１Ｄは風箱を示している。
６は、酸化装置１の内部に配設れた熱交換器、７はサイクロン、８は粒子分配器を示している。
【０００３】
９は酸化装置１内の底部に配設された分散板で、この分散板９上には流動層１Ａが形成されて、チャーとＣａＳを含む石灰石粒子１００がノズル２より流動層１Ａ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。混合ガス１０１は分散板９を介して流動層１Ａへ供給され流動層１Ａ内の粒子１００を激しく混合燃焼する。
【０００４】
流動層１Ａを出る燃焼ガス１０３の酸素濃度は３〜４％以上に設定する。酸素濃度は３〜４％以上に設定しないと、チャーを定常的に燃焼することは難しい。流動層１Ａ内では、ＣａＳとガス中の酸素の間にＣａＳ＋２Ｏ2 →ＣａＳＯ4 の反応が生起する。流動層１Ａ内では全体としてＣａＳからＣａＳＯ4 へ転換する割合が大きいものの、粒子の内部にはＣａＳが残留する。
【０００５】
流動層１Ａ内には熱交換器６が設置されており、流動層１Ａ内の粒子の熱を回収し、内部を流れる熱媒流体１０７を加温する。酸化装置１を出た燃焼ガス１０８はサイクロン７に入り、脱塵された燃焼ガス１０９と回収された粒子１１０となる。回収された粒子１１０は、粒子分配器８で分配され、系外に抜き出される微粉粒子１１１と、流動層１Ａへ戻される粗大粒子１１２となる。
【０００６】
粗大粒子１１２はノズル５を介して、流動層１Ａへ供給する。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１Ａ内に存在していてガス１０３に随伴されないような粗大粒子１０２は、分散板９に付設されたノズル４を介して系外へ抜き出す。
【０００７】
以上説明した従来の装置では、系外へ抜き出される粒子１１１および１０２にＣａＳＯ4 へ転換されなかったＣａＳが高濃度に含まれていた。粒子１１１および１０２に高濃度に含まれているＣａＳは大気中でゆっくりと分解してＨ2 Ｓを発生し、環境に対して悪影響を与えるという欠点があった。
【０００８】
従来の酸化装置から排出される粒子中にＣａＳが残存する原因は２つある。
第一の原因は、反応初期に粒子表面に生成したＣａＳＯ4 の緻密な殻によって酸素が粒子内部まで供給されず内部のＣａＳが酸素と反応しないためである。ＣａＳに比べてＣａＳＯ4 は分子の体積が１．８倍と大きく、ＣａＳからＣａＳＯ4 の反応の進行に伴い粒子内に存在するガス拡散の孔が閉塞してしまい酸素が粒子内部まで供給されないのである。
【０００９】
第二の原因は、流動層から飛散する微粉がＣａＳを完全に酸化するに要する反応時間を確保できないまま流動層から飛散するため、微粉中に含有されるＣａＳが完全に酸化されないまま酸化装置から排出されることである。
【００１０】
また、燃料供給量が変動する場合は、流動層の温度とガス流速を適性範囲内に維持する必要があるため、流動層内部の熱交換器を通して熱媒体に伝えられる伝熱量を燃料供給量に応じて変化させるのが望ましい。
【００１１】
しかしながら、従来の技術では流動層高を変化させない限り伝熱量を大きく変化させることは難しかった。さらに、層高を変化させる方法では流動媒体を流動層から出し入れしなくてはならず、この操作は非常に時間がかかり、燃料の供給量の変動に対処できないという欠点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した装置について説明したように、従来の装置が前記した欠点を有していたことに鑑み、本発明は、ＣａＳをＣａＳＯ4 へ酸化させる場合に、ＣａＳ粒子の内部迄完全にＣａＳＯ4 へ酸化可能にしたＣａＳの酸化方法及び酸化装置を提供することを課題としている。
【００１３】
また、本発明は、本発明の酸化装置によって効率的にＣａＳをＣａＳＯ4 に酸化させることのできる操作方法を提供することをも課題としている。
【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、次の構成をもつＣａＳ酸化装置を提供する。
【００１５】
すなわち、本発明によるＣａＳ酸化装置は、第一の流動層、その外側に第二の流動層、及びこれらの流動層の上部にフリーボード部を形成するように構成された酸化装置であって、同酸化装置は内部を内側と外側とに部分的に仕切る仕切りを有している。
【００１６】
その仕切りの内側には、熱交換器及び邪魔板が配設され、ノズルにより吹き込んだ空気または酸素等の酸素を含む酸化ガスによって、前記仕切りの下部に設けられた孔を介して受け入れた前記外側の第二の流動層からの粒子を流動化し、同時に、ノズルより供給された石炭や石炭チャーなどの燃料を燃焼し、粒子中に含有するＣａＳを酸化しながら、それら粒子を前記熱交換器および邪魔板により粉化・摩耗し、粉化・摩耗した微粉を前記フリーボード部へ、完全酸化した粗粉を装置外に排出する第一の流動層を形成するように構成されている。
【００１７】
また、前記仕切りの外側には、具備された粒子供給管を介して供給される石灰石またはドロマイト等の脱硫剤、およびフリーボード部から落下した微粉中に含有されるＣａＳを、ノズルを通して供給される空気または酸素等の酸素を含む酸化ガスにより、流動化すると同時にＣａＳＯ4 へ酸化する第二の流動層を形成するように構成されている。
【００１８】
更に、前記第一の流動層と第二の流動層の上部空間には、前記第一の流動層から飛散した微粉の大部分を前記第二の流動層に落下させ、残りの粒子を第一の流動層と第二流動層からのガスに随搬させて装置外へ排出するフリーボード部を形成するように構成されている。
【００１９】
また、前記第二の流動層が形成される前記仕切りの外側は、温度コントロールのための熱交換器を有する部分と有しない部分で構成されている。
【００２０】
更に、前記仕切りの高さを第一及び第二の流動層における流動層高より低くし、その仕切りの外側に燃料の供給管を、内側にはガスを送り込むノズルが半径方向に不均一に分散されて配設されている構成を有している。
【００２１】
本発明のこのＣａＳ酸化装置においては、酸化装置の内部が仕切りによって内側と外側に仕切られて、内側に第一の流動層、外側に第二の流動層が形成され、内側の第一の流動層で酸化されて上部のフリーボード部へ舞い上った粒子はフリーボード部から外側の第二の流動層へ降下し、そこで完全に酸化されて第一の流動層に送られ外部へ取出される。第一の流動層で粒子は、内部に配設された熱交換器や邪魔板に当ることにより、粉化・摩耗し内部まで酸化が促進される。
【００２２】
また、前記仕切りの高さを第一及び第二の流動層における流動層高より低くしているので、処理する粒子中の微粉の割合が少くそのままでは部分負荷をとるのが難しいような場合に、第一の流動層から仕切りの上を越えて第二の流動層への循環粒子量を多くすることができる。この第二の流動層中にノズルから燃料を供給して還元雰囲気とする。こうして還元雰囲気にすると粒子表面に生成されるＣａＯによって粒子表面に細孔が形成され、この細孔から粒子内部まで酸素が拡散し易くなり粒子内部までの酸化が促進される。
【００２３】
また、本発明は前記したＣａＳ酸化装置において次の操作を行いＣａＳ粒子の効率的な酸化を行なわせる方法を提供する。まず供給するＣａＳを含有する脱硫剤の平均粒径は３００〜２０００μｍの範囲とする。
【００２４】
また、前記第一の流動層では粒子の摩耗をコントロールするために、前記熱交換器および熱交換機能を有しない邪魔板の充填量を変化させ、ガス流速を０．５ｍ／ｓから１．５ｍ／ｓの範囲で変化させる。
【００２５】
更に、前記第二の流動層では粉化した粒子が飛散しないようにガス流速を０ｍ／ｓから１．２ｍ／ｓの範囲とし、さらに前記フリーボード部では系外への飛び出し量をコントロールするためにガス流速を０．１〜０．３ｍ／ｓの範囲で変化させる。
【００２６】
また、前記第一の流動層のガス流速、前記第二の流動層のガス流速および前記フリーボード部の流速を変化させることにより前記第一の流動層から前記第二の流動層への粒子循環量をコントロールする。
【００２７】
更に、燃料供給変動時の当該ＣａＳ酸化装置全体の吸収熱量を調整するため、燃料供給量調節装置からの電気信号を前記第二の流動層の前記熱交換器を有する部分に供給するガスの流量制御装置に送ることにより、当該部分のガス流速を０ｍ／ｓから１．２ｍ／ｓの範囲で変化させる。
【００２８】
以上の操作条件を採用することによって、本発明の装置を使ってＣａＳをＣａＳＯ4 へ完全に効率的に酸化させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜図５に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。
【００３０】
図１において、１はＣａＳ酸化装置を示し、このＣａＳ酸化装置１は内側に第一の流動層２０と、その外側に第二の流動層２１を形成するように内部に仕切２２が設けられ、その上部にフリーボード２３を形成する空間を有している。
【００３１】
第一の流動層２０と第二の流動層２１の間に配置された仕切２２は耐火材で覆われ熱媒流体で冷却されており、内部を熱媒体流体で冷却された支持材２４で支持されている。第二の流動層２１を形成する部分は層内熱交換器３３を有する部分と有しない部分で構成される。
【００３２】
第一の流動層２０には熱交換器２７が設置されていて、この第一の流動層２０に流動層下部より窒素を含むガスによって搬送された石炭２００および石炭チャー２０１が供給される。２５は風箱、２６は分散板を示し、これら風箱２５、分散板２６を通して供給された窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０２によって第一の流動層２０が形成され、燃料が燃焼する。
【００３３】
投入された石炭２００および石炭チャー２０１が燃焼するとそれらの粒子の燃焼表面温度が高くなり一部溶融することによってクリンカと呼ばれる塊状物質が生成し流動状態を悪化させる可能性があるが、このクリンカの発生を防止するため第一の流動層２０内のガス流速は層最下部で０．７〜１．５ｍ／ｓに設定する。また、粒子が摩耗しやすいように熱交換器２７が設置してある層上部のガス流速を０．５〜０．９ｍ／ｓに設定する。
【００３４】
燃焼熱は第一の流動層２０内部の熱交換器２７内を流れる熱媒体流体２０３と熱交換される。熱交換器２７の形式は蛇管であり蛇管の間に邪魔板が千鳥格子状に設置されている。邪魔板は流動媒体よりも硬度の大きい材質で表面がコーテングされている。
【００３５】
仕切り２２の下部を介して流れ込んでくる第二の流動層２１からの粒子３０４中に含有されるＣａＳを完全に酸化するために、第一の流動層２０の温度は８７０〜１０００℃に設定される。第一の流動層２０で完全に酸化された粒子は層の下部より排出灰３０３として抜き出されるか上部より飛散灰３０２として排出される。
【００３６】
第二の流動層２１で完全に酸化され第一の流動層２０に送られた微粉と第一の流動層２０で粉化摩耗した微粉は第一の流動層からフリーボード２３に飛散し飛散粒子３００になる。飛散粒子３００はその大部分の高温の粒子２０７がフリーボード２３の壁面に沿って降下し、第二の流動層２１に降下する。飛散粒子３００の残りの部分は燃焼ガス３０１に随搬された飛散灰３０２となり装置外に搬出される。
【００３７】
第二の流動層２１ではＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物を含有する平均粒径１００μｍの微粉２０４（以下微粉という）、およびＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物を含有する平均粒径３００〜２０００μｍの粗粉２０５（以下粗粉という）が窒素を含む搬送ガスとともに第二の流動層２１の上部よりノズル２８，２９を通して供給される。
【００３８】
ここで、供給される微粉２０４と粗粉２０５は石炭のガス化の脱硫で生成したものでその組成は一例をあげるとＣａＳ４０％，ＣａＣＯ3 ３０％，ＣａＯ３０％等である。微粉２０４はサイクロンからの回収物であり、平均粒径は１００μｍ程度である。
【００３９】
粗粉２０５の平均粒径は３００μｍよりも小さいと第一の流動層２０を乱流流動層とするためのガス流速の範囲が小さくなり、運転に裕度がなくなり、２０００μｍよりも大きいと第一の流動層でＣａＳが完全に酸化することは困難になる。
【００４０】
第二の流動層２１は、風箱３０，分散板３１を介して供給された窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０６によって流動化され温度は約７５０〜９５０℃である。第二の流動層２１の層内熱交換器３３を有しない部分では飛散粒子を極力小さくするためガス流速を０．０５〜１．２ｍ／ｓとし穏やかな流動層を形成する。
【００４１】
第二の流動層２１の層内熱交換器３３を有する部分ではフリーボード２３から降下する高温の粒子２０７が層内熱交換器３３内を流れる熱媒流体３０５と熱交換する。当該酸化装置の吸収熱量の調整は第二の流動層２１の層内熱交換器３３を有する部分のガス流速を０〜１．２ｍ／ｓの範囲で変化させることで行う。ここで、ガス流速を０ｍ／ｓにすると第２の流動層２１の層内熱交換器３３を有する部分は固定層になり伝熱量は大幅に減少する。
【００４２】
第二の流動層２１は第一の流動層２０と比較しガス流速が小さいため流動層中のガス含有量が小さいので、第一の流動層２０に比較して流動層の比重が重くなる。そのため、第二の流動層２１の粒子は第一の流動層２０に仕切り２２の下部を介して円滑に供給される。
【００４３】
本実施形態では、さらに円滑に粒子を第二の流動層２１から第一の流動層２０に動かすために第二の流動層２１の外壁部にノズル３２を設置し、それを介して窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０８を供給する。
【００４４】
図２は、石炭およびチャー等の燃料供給量が変動する場合の運転方法を説明するための図である。
【００４５】
図２に示すように、燃料供給ホッパー４０からの燃料４０１はスクリューフィーダ４１によって押し出され、押し出された燃料４０２はインジェクター４３に送られ、インジェクター４３から燃料４０４として窒素を含むガス４０３によって第一の流動層２０に搬送される。
【００４６】
燃料供給量は燃料供給量調節装置４２によって電気信号５００に変換され、電気信号５００は流量制御装置４４に送られる。流量制御装置４４は流量制御装置に供給される窒素と酸素と水蒸気の混合ガス４０５の流量を制御し、第二の流動層２１の熱交換器を有する部分に供給される窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０６を供給する。
【００４７】
燃料が減少した場合は混合ガス２０６を減少させ、当該酸化装置の伝熱量を減少させる。逆に燃料が増大した場合は混合ガス２０６を増大させ、当該酸化装置の伝熱量を増大させる。
【００４８】
図５に本発明の実施形態における第二の流動層の伝熱係数とガス流速の関係を示す。図５に示すようにガス流速が低下すると伝熱係数は低下する。酸化装置全体の伝熱量Ｑは、第一の流動層の熱交換器の伝熱係数ｈ１，伝熱面積Ａ１，熱媒体温度ＴＳ１，第一の流動層温度Ｔ１，第二の流動層の熱交換器の伝熱係数Ｈ2 ，伝熱面積Ａ２，熱媒体温度ＴＳ２，第二の流動層温度Ｔ２との間に、Ｑ＝ｈ１×Ａ１×（Ｔ１−ＴＳ１）＋Ｈ2 ×Ａ２×（Ｔ２−ＴＳ２）の関係が成り立つ。
【００４９】
従って、燃料供給量が変動した場合、第二の流動層の層内熱交換器を有する部分のガス流速を変化させて熱媒体に伝えられる熱量を変化させることで酸化装置全体の伝熱量を変化させることが可能となる。
【００５０】
本実施形態では第一の流動層２０と第二の流動層２１の流動層高は仕切りよりも０〜０．５ｍ程度高くし、第一の流動層２０から第二の流動層２１への循環粒子量を多くする。
【００５１】
循環粒子量の調整は第一の流動層２０と第二の流動層２１のガス流速の差で調整する。石炭２００およびチャー２０１が変動する場合、第二の流動層２１のガス流速を変化させ循環量を調整することで行なう。
【００５２】
本実施形態では第一の流動層２０と第二の流動層２１の流動層高を仕切り２２よりも０〜０．５ｍ程度高くしてあるため、第一の流動層２０内の粗大粒子の一部も第二の流動層２１に循環される。
【００５３】
本実施形態ではＣａＳの酸化を促進するために第二の流動層２１に石炭およびチャー等の燃料４０１を供給し第二の流動層２１を還元雰囲気とする。これにより、第二の流動層２１中の微粉表面のＣａＳＯ4 の一部が還元ガス中の水素と、ＣａＳＯ4 ＋Ｈ2 →ＣａＯ＋Ｈ2 Ｏ＋ＳＯ2 等の反応を起こすことによりＣａＯを生じる。
【００５４】
ＣａＯはモル体積が小さいので粒子表面に酸素が拡散できる細孔を形成する。第二の流動層２１で表面に細孔を生じた微粉は第一の流動層２０で微粉内部まで酸素が拡散するので速やかに酸化される。
【００５５】
その場合、第一の流動層２０に供給される窒素と酸素と水蒸気との混合ガス２０２の吹き込みノズルを半径方向に不均一に分散させることによって第一の流動層２０下部の半径方向に還元雰囲気の部分を生じさせることができる。
【００５６】
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によるＣａＳの酸化装置及びその操作方法では、内側に第一の流動層、その外側に第二の流動層、これらの流動層の上部にフリーボード部を形成させるようにした酸化装置を用い、その第一及び第二の２つの流動層内で酸化を行わせることによりＣａＳを完全に酸化させることができる。
【００５８】
本発明では第一及び第二の流動層の一方、例えば第二の流動層に投入された微粉中のＣａＳは第二の流動層で酸化されて他方の流動層である第一の流動層に送られる。第一の流動層に送られて完全に酸化された微粉は第一の流動層から飛散し系外に排出されるか、もしくは第一の流動層の下部から抜き出される。
【００５９】
このように第二の流動層から第一の流動層へ送るようにした場合におけるＣａＳの酸化反応率におよぼす粒径と時間の影響を図３に示す。従来の酸化装置では１００μｍ程度の飛散粒子は流動層内に平均１０分程度しか滞留しない。そのため、図３に示されるように、１０分程度では酸化が不十分であるのに対し、本発明では上記微粉を例えば第二の流動層に導入することにより平均滞留時間が２時間程度となるため、十分に酸化することが可能であることがわかる。
【００６０】
脱硫剤中の粗粉は、本実施形態のように第二の流動層に供給され粒子表面のみ酸化されて第一の流動層に送られ、第一の流動層に送られた粗粉の粒子は酸化が完結するに足る十分な長い間、第一の流動層に滞留し、図３に示すように例えば３００μｍのＣａＳは完全に酸化される。
【００６１】
粗粉は第一の流動層に滞留する間に、ガスによって激しく動かされ、他の粒子および流動層内に設置した熱交換器および熱交換機能を有しない邪魔板と激しく衝突する。これにより粗粉の表面に生成したＣａＳＯ4 の殻は粉化・摩耗する。その結果粒子内部まで酸素が拡散しやすくなりＣａＳからＣａＳＯ4 への酸化が促進する。完全酸化された粗粉は第一の流動層より抜き出される。
【００６２】
図４に本発明における第一の流動層でのＣａＳ粒子の粉化率に及ぼすガス流速と熱交換器と邪魔板の影響を示す。ここで縦軸の相対的粉化速度とは流動層単位体積あたりアンダーパス以下の粒径を有する粒子が生成する速度を相対値に示したものである。
【００６３】
図４に示すように、本発明により、第一の流動層でのガス流速を増大させたこと、および熱交換器と邪魔板を設置したことにより第一の流動層においてＣａＳ粒子表面のＣａＳＯ4 殻の粉化・摩耗が促進される。これにより、第一の流動層に滞留するＣａＳの粒子表面に生成したＣａＳＯ4 の殻が摩耗しＣａＳ粒子の内部まで酸化反応が生成しやすくなると同時に、第一の流動層に滞留する粒子の粒径が小さくなり酸化に要する時間が短くなり容易にＣａＳをＣａＳＯ4 に完全酸化できる。
【００６４】
以上説明したように、本発明により、ＣａＳをＣａＳＯ4 に完全に酸化することが可能になったためＣａＳを系外に排出することはなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係わる装置を示す縦断面図。
【図２】 本発明の実施形態において石炭およびチャー等の燃料供給量が変動する場合の運転方法を説明する系統図。
【図３】 本発明の実施形態に係わるＣａＳの酸化反応率におよぼす粒径と時間の影響を示す説明図。
【図４】 本発明の実施形態に係わるＣａＳ粒子の粉化率におよぼすガス流速と層内熱交換器の影響を示す線図。
【図５】 本発明の実施形態に係わる第二の流動層のガス流速と酸化装置の伝熱量の関係を示す線図。
【図６】 従来の装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ 酸化装置
１Ａ 流動層
１Ｄ 風箱
２ ノズル
３ ノズル
４ ノズル
５ ノズル
６ 熱交換器
７ サイクロン
８ 粒子分配器
９ 分散板
２０ 第一の流動層
２０ａ 第一の流動層の下部
２１ 第二の流動層
２２ 仕切
２３ フリーボード
２４ 支持材
２５ 風箱
２６ 分散板
２７ 熱交換器
２８，２９ ノズル
３０ 風箱
３１ 分散板
３２ ノズル
３３ 層内熱交換器
４０ 燃料供給ホッパー
４１ スクリューフィーダ
４２ 燃料供給量調節装置
４３ インジェクター
４４ 流量制御装置
１００ チャーとＣａＳを含む石灰石粒子
１０１ 窒素と酸素と水蒸気との混合ガス
１０３ 燃焼ガス
１０７ 熱媒流体
１０８ 燃焼ガス
１０９ 燃焼ガス
１１０，１１１，１１２ 粒子
２００ 石炭
２０１ 石炭チャー
２０２ 窒素と酸素と水蒸気との混合ガス
２０３ 熱媒体流体
２０４ ＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物
を含有する微粉
２０５ ＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物
を含有する粗粉
２０６ 第二の流動層の熱交換器を有する部分に送られる窒
素と酸素と水蒸気の混合ガス
２０７ 高温の粒子
２０８ 窒素と酸素と水蒸気の混合ガス
３００ 飛散粒子
３０１ 燃焼ガス
３０２ 飛散灰
３０３ 排出灰
３０４ 粒子
３０５ 熱媒流体
４０１ 石炭およびチャー等の燃料
４０２ 石炭およびチャー等の燃料
４０３ 窒素を含むガス
４０４ 窒素を含むガスによって搬送された粒子
４０５ 窒素と酸素と水蒸気の混合ガス
５００ 電気信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電設備等で生じた硫化カルシウム（ＣａＳ）を酸化して硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4 ）を得るための硫化カルシウムの酸化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電設備等で生じたＣａＳをＣａＳＯ4 へ酸化するための従来の酸化装置の一例を図６に示してある。図６において、１は酸化装置で、１Ａはその内部に形成された流動層を、１Ｄは風箱を示している。
６は、酸化装置１の内部に配設れた熱交換器、７はサイクロン、８は粒子分配器を示している。
【０００３】
９は酸化装置１内の底部に配設された分散板で、この分散板９上には流動層１Ａが形成されて、チャーとＣａＳを含む石灰石粒子１００がノズル２より流動層１Ａ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。混合ガス１０１は分散板９を介して流動層１Ａへ供給され流動層１Ａ内の粒子１００を激しく混合燃焼する。
【０００４】
流動層１Ａを出る燃焼ガス１０３の酸素濃度は３〜４％以上に設定する。酸素濃度は３〜４％以上に設定しないと、チャーを定常的に燃焼することは難しい。流動層１Ａ内では、ＣａＳとガス中の酸素の間にＣａＳ＋２Ｏ2 →ＣａＳＯ4 の反応が生起する。流動層１Ａ内では全体としてＣａＳからＣａＳＯ4 へ転換する割合が大きいものの、粒子の内部にはＣａＳが残留する。
【０００５】
流動層１Ａ内には熱交換器６が設置されており、流動層１Ａ内の粒子の熱を回収し、内部を流れる熱媒流体１０７を加温する。酸化装置１を出た燃焼ガス１０８はサイクロン７に入り、脱塵された燃焼ガス１０９と回収された粒子１１０となる。回収された粒子１１０は、粒子分配器８で分配され、系外に抜き出される微粉粒子１１１と、流動層１Ａへ戻される粗大粒子１１２となる。
【０００６】
粗大粒子１１２はノズル５を介して、流動層１Ａへ供給する。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１Ａ内に存在していてガス１０３に随伴されないような粗大粒子１０２は、分散板９に付設されたノズル４を介して系外へ抜き出す。
【０００７】
以上説明した従来の装置では、系外へ抜き出される粒子１１１および１０２にＣａＳＯ4 へ転換されなかったＣａＳが高濃度に含まれていた。粒子１１１および１０２に高濃度に含まれているＣａＳは大気中でゆっくりと分解してＨ2 Ｓを発生し、環境に対して悪影響を与えるという欠点があった。
【０００８】
従来の酸化装置から排出される粒子中にＣａＳが残存する原因は２つある。
第一の原因は、反応初期に粒子表面に生成したＣａＳＯ4 の緻密な殻によって酸素が粒子内部まで供給されず内部のＣａＳが酸素と反応しないためである。ＣａＳに比べてＣａＳＯ4 は分子の体積が１．８倍と大きく、ＣａＳからＣａＳＯ4 の反応の進行に伴い粒子内に存在するガス拡散の孔が閉塞してしまい酸素が粒子内部まで供給されないのである。
【０００９】
第二の原因は、流動層から飛散する微粉がＣａＳを完全に酸化するに要する反応時間を確保できないまま流動層から飛散するため、微粉中に含有されるＣａＳが完全に酸化されないまま酸化装置から排出されることである。
【００１０】
また、燃料供給量が変動する場合は、流動層の温度とガス流速を適性範囲内に維持する必要があるため、流動層内部の熱交換器を通して熱媒体に伝えられる伝熱量を燃料供給量に応じて変化させるのが望ましい。
【００１１】
しかしながら、従来の技術では流動層高を変化させない限り伝熱量を大きく変化させることは難しかった。さらに、層高を変化させる方法では流動媒体を流動層から出し入れしなくてはならず、この操作は非常に時間がかかり、燃料の供給量の変動に対処できないという欠点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した装置について説明したように、従来の装置が前記した欠点を有していたことに鑑み、本発明は、ＣａＳをＣａＳＯ4 へ酸化させる場合に、ＣａＳ粒子の内部迄完全にＣａＳＯ4 へ酸化可能にしたＣａＳの酸化方法及び酸化装置を提供することを課題としている。
【００１３】
また、本発明は、本発明の酸化装置によって効率的にＣａＳをＣａＳＯ4 に酸化させることのできる操作方法を提供することをも課題としている。
【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、次の構成をもつＣａＳ酸化装置を提供する。
【００１５】
すなわち、本発明によるＣａＳ酸化装置は、第一の流動層、その外側に第二の流動層、及びこれらの流動層の上部にフリーボード部を形成するように構成された酸化装置であって、同酸化装置は内部を内側と外側とに部分的に仕切る仕切りを有している。
【００１６】
その仕切りの内側には、熱交換器及び邪魔板が配設され、ノズルにより吹き込んだ空気または酸素等の酸素を含む酸化ガスによって、前記仕切りの下部に設けられた孔を介して受け入れた前記外側の第二の流動層からの粒子を流動化し、同時に、ノズルより供給された石炭や石炭チャーなどの燃料を燃焼し、粒子中に含有するＣａＳを酸化しながら、それら粒子を前記熱交換器および邪魔板により粉化・摩耗し、粉化・摩耗した微粉を前記フリーボード部へ、完全酸化した粗粉を装置外に排出する第一の流動層を形成するように構成されている。
【００１７】
また、前記仕切りの外側には、具備された粒子供給管を介して供給される石灰石またはドロマイト等の脱硫剤、およびフリーボード部から落下した微粉中に含有されるＣａＳを、ノズルを通して供給される空気または酸素等の酸素を含む酸化ガスにより、流動化すると同時にＣａＳＯ4 へ酸化する第二の流動層を形成するように構成されている。
【００１８】
更に、前記第一の流動層と第二の流動層の上部空間には、前記第一の流動層から飛散した微粉の大部分を前記第二の流動層に落下させ、残りの粒子を第一の流動層と第二流動層からのガスに随搬させて装置外へ排出するフリーボード部を形成するように構成されている。
【００１９】
また、前記第二の流動層が形成される前記仕切りの外側は、温度コントロールのための熱交換器を有する部分と有しない部分で構成されている。
【００２０】
更に、前記仕切りの高さを第一及び第二の流動層における流動層高より低くし、その仕切りの外側に燃料の供給管を、内側にはガスを送り込むノズルが半径方向に不均一に分散されて配設されている構成を有している。
【００２１】
本発明のこのＣａＳ酸化装置においては、酸化装置の内部が仕切りによって内側と外側に仕切られて、内側に第一の流動層、外側に第二の流動層が形成され、内側の第一の流動層で酸化されて上部のフリーボード部へ舞い上った粒子はフリーボード部から外側の第二の流動層へ降下し、そこで完全に酸化されて第一の流動層に送られ外部へ取出される。第一の流動層で粒子は、内部に配設された熱交換器や邪魔板に当ることにより、粉化・摩耗し内部まで酸化が促進される。
【００２２】
また、前記仕切りの高さを第一及び第二の流動層における流動層高より低くしているので、処理する粒子中の微粉の割合が少くそのままでは部分負荷をとるのが難しいような場合に、第一の流動層から仕切りの上を越えて第二の流動層への循環粒子量を多くすることができる。この第二の流動層中にノズルから燃料を供給して還元雰囲気とする。こうして還元雰囲気にすると粒子表面に生成されるＣａＯによって粒子表面に細孔が形成され、この細孔から粒子内部まで酸素が拡散し易くなり粒子内部までの酸化が促進される。
【００２３】
また、本発明は前記したＣａＳ酸化装置において次の操作を行いＣａＳ粒子の効率的な酸化を行なわせる方法を提供する。まず供給するＣａＳを含有する脱硫剤の平均粒径は３００〜２０００μｍの範囲とする。
【００２４】
また、前記第一の流動層では粒子の摩耗をコントロールするために、前記熱交換器および熱交換機能を有しない邪魔板の充填量を変化させ、ガス流速を０．５ｍ／ｓから１．５ｍ／ｓの範囲で変化させる。
【００２５】
更に、前記第二の流動層では粉化した粒子が飛散しないようにガス流速を０ｍ／ｓから１．２ｍ／ｓの範囲とし、さらに前記フリーボード部では系外への飛び出し量をコントロールするためにガス流速を０．１〜０．３ｍ／ｓの範囲で変化させる。
【００２６】
また、前記第一の流動層のガス流速、前記第二の流動層のガス流速および前記フリーボード部の流速を変化させることにより前記第一の流動層から前記第二の流動層への粒子循環量をコントロールする。
【００２７】
更に、燃料供給変動時の当該ＣａＳ酸化装置全体の吸収熱量を調整するため、燃料供給量調節装置からの電気信号を前記第二の流動層の前記熱交換器を有する部分に供給するガスの流量制御装置に送ることにより、当該部分のガス流速を０ｍ／ｓから１．２ｍ／ｓの範囲で変化させる。
【００２８】
以上の操作条件を採用することによって、本発明の装置を使ってＣａＳをＣａＳＯ4 へ完全に効率的に酸化させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜図５に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。
【００３０】
図１において、１はＣａＳ酸化装置を示し、このＣａＳ酸化装置１は内側に第一の流動層２０と、その外側に第二の流動層２１を形成するように内部に仕切２２が設けられ、その上部にフリーボード２３を形成する空間を有している。
【００３１】
第一の流動層２０と第二の流動層２１の間に配置された仕切２２は耐火材で覆われ熱媒流体で冷却されており、内部を熱媒体流体で冷却された支持材２４で支持されている。第二の流動層２１を形成する部分は層内熱交換器３３を有する部分と有しない部分で構成される。
【００３２】
第一の流動層２０には熱交換器２７が設置されていて、この第一の流動層２０に流動層下部より窒素を含むガスによって搬送された石炭２００および石炭チャー２０１が供給される。２５は風箱、２６は分散板を示し、これら風箱２５、分散板２６を通して供給された窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０２によって第一の流動層２０が形成され、燃料が燃焼する。
【００３３】
投入された石炭２００および石炭チャー２０１が燃焼するとそれらの粒子の燃焼表面温度が高くなり一部溶融することによってクリンカと呼ばれる塊状物質が生成し流動状態を悪化させる可能性があるが、このクリンカの発生を防止するため第一の流動層２０内のガス流速は層最下部で０．７〜１．５ｍ／ｓに設定する。また、粒子が摩耗しやすいように熱交換器２７が設置してある層上部のガス流速を０．５〜０．９ｍ／ｓに設定する。
【００３４】
燃焼熱は第一の流動層２０内部の熱交換器２７内を流れる熱媒体流体２０３と熱交換される。熱交換器２７の形式は蛇管であり蛇管の間に邪魔板が千鳥格子状に設置されている。邪魔板は流動媒体よりも硬度の大きい材質で表面がコーテングされている。
【００３５】
仕切り２２の下部を介して流れ込んでくる第二の流動層２１からの粒子３０４中に含有されるＣａＳを完全に酸化するために、第一の流動層２０の温度は８７０〜１０００℃に設定される。第一の流動層２０で完全に酸化された粒子は層の下部より排出灰３０３として抜き出されるか上部より飛散灰３０２として排出される。
【００３６】
第二の流動層２１で完全に酸化され第一の流動層２０に送られた微粉と第一の流動層２０で粉化摩耗した微粉は第一の流動層からフリーボード２３に飛散し飛散粒子３００になる。飛散粒子３００はその大部分の高温の粒子２０７がフリーボード２３の壁面に沿って降下し、第二の流動層２１に降下する。飛散粒子３００の残りの部分は燃焼ガス３０１に随搬された飛散灰３０２となり装置外に搬出される。
【００３７】
第二の流動層２１ではＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物を含有する平均粒径１００μｍの微粉２０４（以下微粉という）、およびＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物を含有する平均粒径３００〜２０００μｍの粗粉２０５（以下粗粉という）が窒素を含む搬送ガスとともに第二の流動層２１の上部よりノズル２８，２９を通して供給される。
【００３８】
ここで、供給される微粉２０４と粗粉２０５は石炭のガス化の脱硫で生成したものでその組成は一例をあげるとＣａＳ４０％，ＣａＣＯ3 ３０％，ＣａＯ３０％等である。微粉２０４はサイクロンからの回収物であり、平均粒径は１００μｍ程度である。
【００３９】
粗粉２０５の平均粒径は３００μｍよりも小さいと第一の流動層２０を乱流流動層とするためのガス流速の範囲が小さくなり、運転に裕度がなくなり、２０００μｍよりも大きいと第一の流動層でＣａＳが完全に酸化することは困難になる。
【００４０】
第二の流動層２１は、風箱３０，分散板３１を介して供給された窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０６によって流動化され温度は約７５０〜９５０℃である。第二の流動層２１の層内熱交換器３３を有しない部分では飛散粒子を極力小さくするためガス流速を０．０５〜１．２ｍ／ｓとし穏やかな流動層を形成する。
【００４１】
第二の流動層２１の層内熱交換器３３を有する部分ではフリーボード２３から降下する高温の粒子２０７が層内熱交換器３３内を流れる熱媒流体３０５と熱交換する。当該酸化装置の吸収熱量の調整は第二の流動層２１の層内熱交換器３３を有する部分のガス流速を０〜１．２ｍ／ｓの範囲で変化させることで行う。ここで、ガス流速を０ｍ／ｓにすると第２の流動層２１の層内熱交換器３３を有する部分は固定層になり伝熱量は大幅に減少する。
【００４２】
第二の流動層２１は第一の流動層２０と比較しガス流速が小さいため流動層中のガス含有量が小さいので、第一の流動層２０に比較して流動層の比重が重くなる。そのため、第二の流動層２１の粒子は第一の流動層２０に仕切り２２の下部を介して円滑に供給される。
【００４３】
本実施形態では、さらに円滑に粒子を第二の流動層２１から第一の流動層２０に動かすために第二の流動層２１の外壁部にノズル３２を設置し、それを介して窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０８を供給する。
【００４４】
図２は、石炭およびチャー等の燃料供給量が変動する場合の運転方法を説明するための図である。
【００４５】
図２に示すように、燃料供給ホッパー４０からの燃料４０１はスクリューフィーダ４１によって押し出され、押し出された燃料４０２はインジェクター４３に送られ、インジェクター４３から燃料４０４として窒素を含むガス４０３によって第一の流動層２０に搬送される。
【００４６】
燃料供給量は燃料供給量調節装置４２によって電気信号５００に変換され、電気信号５００は流量制御装置４４に送られる。流量制御装置４４は流量制御装置に供給される窒素と酸素と水蒸気の混合ガス４０５の流量を制御し、第二の流動層２１の熱交換器を有する部分に供給される窒素と酸素と水蒸気の混合ガス２０６を供給する。
【００４７】
燃料が減少した場合は混合ガス２０６を減少させ、当該酸化装置の伝熱量を減少させる。逆に燃料が増大した場合は混合ガス２０６を増大させ、当該酸化装置の伝熱量を増大させる。
【００４８】
図５に本発明の実施形態における第二の流動層の伝熱係数とガス流速の関係を示す。図５に示すようにガス流速が低下すると伝熱係数は低下する。酸化装置全体の伝熱量Ｑは、第一の流動層の熱交換器の伝熱係数ｈ１，伝熱面積Ａ１，熱媒体温度ＴＳ１，第一の流動層温度Ｔ１，第二の流動層の熱交換器の伝熱係数Ｈ2 ，伝熱面積Ａ２，熱媒体温度ＴＳ２，第二の流動層温度Ｔ２との間に、Ｑ＝ｈ１×Ａ１×（Ｔ１−ＴＳ１）＋Ｈ2 ×Ａ２×（Ｔ２−ＴＳ２）の関係が成り立つ。
【００４９】
従って、燃料供給量が変動した場合、第二の流動層の層内熱交換器を有する部分のガス流速を変化させて熱媒体に伝えられる熱量を変化させることで酸化装置全体の伝熱量を変化させることが可能となる。
【００５０】
本実施形態では第一の流動層２０と第二の流動層２１の流動層高は仕切りよりも０〜０．５ｍ程度高くし、第一の流動層２０から第二の流動層２１への循環粒子量を多くする。
【００５１】
循環粒子量の調整は第一の流動層２０と第二の流動層２１のガス流速の差で調整する。石炭２００およびチャー２０１が変動する場合、第二の流動層２１のガス流速を変化させ循環量を調整することで行なう。
【００５２】
本実施形態では第一の流動層２０と第二の流動層２１の流動層高を仕切り２２よりも０〜０．５ｍ程度高くしてあるため、第一の流動層２０内の粗大粒子の一部も第二の流動層２１に循環される。
【００５３】
本実施形態ではＣａＳの酸化を促進するために第二の流動層２１に石炭およびチャー等の燃料４０１を供給し第二の流動層２１を還元雰囲気とする。これにより、第二の流動層２１中の微粉表面のＣａＳＯ4 の一部が還元ガス中の水素と、ＣａＳＯ4 ＋Ｈ2 →ＣａＯ＋Ｈ2 Ｏ＋ＳＯ2 等の反応を起こすことによりＣａＯを生じる。
【００５４】
ＣａＯはモル体積が小さいので粒子表面に酸素が拡散できる細孔を形成する。第二の流動層２１で表面に細孔を生じた微粉は第一の流動層２０で微粉内部まで酸素が拡散するので速やかに酸化される。
【００５５】
その場合、第一の流動層２０に供給される窒素と酸素と水蒸気との混合ガス２０２の吹き込みノズルを半径方向に不均一に分散させることによって第一の流動層２０下部の半径方向に還元雰囲気の部分を生じさせることができる。
【００５６】
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によるＣａＳの酸化装置及びその操作方法では、内側に第一の流動層、その外側に第二の流動層、これらの流動層の上部にフリーボード部を形成させるようにした酸化装置を用い、その第一及び第二の２つの流動層内で酸化を行わせることによりＣａＳを完全に酸化させることができる。
【００５８】
本発明では第一及び第二の流動層の一方、例えば第二の流動層に投入された微粉中のＣａＳは第二の流動層で酸化されて他方の流動層である第一の流動層に送られる。第一の流動層に送られて完全に酸化された微粉は第一の流動層から飛散し系外に排出されるか、もしくは第一の流動層の下部から抜き出される。
【００５９】
このように第二の流動層から第一の流動層へ送るようにした場合におけるＣａＳの酸化反応率におよぼす粒径と時間の影響を図３に示す。従来の酸化装置では１００μｍ程度の飛散粒子は流動層内に平均１０分程度しか滞留しない。そのため、図３に示されるように、１０分程度では酸化が不十分であるのに対し、本発明では上記微粉を例えば第二の流動層に導入することにより平均滞留時間が２時間程度となるため、十分に酸化することが可能であることがわかる。
【００６０】
脱硫剤中の粗粉は、本実施形態のように第二の流動層に供給され粒子表面のみ酸化されて第一の流動層に送られ、第一の流動層に送られた粗粉の粒子は酸化が完結するに足る十分な長い間、第一の流動層に滞留し、図３に示すように例えば３００μｍのＣａＳは完全に酸化される。
【００６１】
粗粉は第一の流動層に滞留する間に、ガスによって激しく動かされ、他の粒子および流動層内に設置した熱交換器および熱交換機能を有しない邪魔板と激しく衝突する。これにより粗粉の表面に生成したＣａＳＯ4 の殻は粉化・摩耗する。その結果粒子内部まで酸素が拡散しやすくなりＣａＳからＣａＳＯ4 への酸化が促進する。完全酸化された粗粉は第一の流動層より抜き出される。
【００６２】
図４に本発明における第一の流動層でのＣａＳ粒子の粉化率に及ぼすガス流速と熱交換器と邪魔板の影響を示す。ここで縦軸の相対的粉化速度とは流動層単位体積あたりアンダーパス以下の粒径を有する粒子が生成する速度を相対値に示したものである。
【００６３】
図４に示すように、本発明により、第一の流動層でのガス流速を増大させたこと、および熱交換器と邪魔板を設置したことにより第一の流動層においてＣａＳ粒子表面のＣａＳＯ4 殻の粉化・摩耗が促進される。これにより、第一の流動層に滞留するＣａＳの粒子表面に生成したＣａＳＯ4 の殻が摩耗しＣａＳ粒子の内部まで酸化反応が生成しやすくなると同時に、第一の流動層に滞留する粒子の粒径が小さくなり酸化に要する時間が短くなり容易にＣａＳをＣａＳＯ4 に完全酸化できる。
【００６４】
以上説明したように、本発明により、ＣａＳをＣａＳＯ4 に完全に酸化することが可能になったためＣａＳを系外に排出することはなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係わる装置を示す縦断面図。
【図２】 本発明の実施形態において石炭およびチャー等の燃料供給量が変動する場合の運転方法を説明する系統図。
【図３】 本発明の実施形態に係わるＣａＳの酸化反応率におよぼす粒径と時間の影響を示す説明図。
【図４】 本発明の実施形態に係わるＣａＳ粒子の粉化率におよぼすガス流速と層内熱交換器の影響を示す線図。
【図５】 本発明の実施形態に係わる第二の流動層のガス流速と酸化装置の伝熱量の関係を示す線図。
【図６】 従来の装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ 酸化装置
１Ａ 流動層
１Ｄ 風箱
２ ノズル
３ ノズル
４ ノズル
５ ノズル
６ 熱交換器
７ サイクロン
８ 粒子分配器
９ 分散板
２０ 第一の流動層
２０ａ 第一の流動層の下部
２１ 第二の流動層
２２ 仕切
２３ フリーボード
２４ 支持材
２５ 風箱
２６ 分散板
２７ 熱交換器
２８，２９ ノズル
３０ 風箱
３１ 分散板
３２ ノズル
３３ 層内熱交換器
４０ 燃料供給ホッパー
４１ スクリューフィーダ
４２ 燃料供給量調節装置
４３ インジェクター
４４ 流量制御装置
１００ チャーとＣａＳを含む石灰石粒子
１０１ 窒素と酸素と水蒸気との混合ガス
１０３ 燃焼ガス
１０７ 熱媒流体
１０８ 燃焼ガス
１０９ 燃焼ガス
１１０，１１１，１１２ 粒子
２００ 石炭
２０１ 石炭チャー
２０２ 窒素と酸素と水蒸気との混合ガス
２０３ 熱媒体流体
２０４ ＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物
を含有する微粉
２０５ ＣａＳ，ＣａＯ，ＣａＣＯ3 等よりなる脱硫生成物
を含有する粗粉
２０６ 第二の流動層の熱交換器を有する部分に送られる窒
素と酸素と水蒸気の混合ガス
２０７ 高温の粒子
２０８ 窒素と酸素と水蒸気の混合ガス
３００ 飛散粒子
３０１ 燃焼ガス
３０２ 飛散灰
３０３ 排出灰
３０４ 粒子
３０５ 熱媒流体
４０１ 石炭およびチャー等の燃料
４０２ 石炭およびチャー等の燃料
４０３ 窒素を含むガス
４０４ 窒素を含むガスによって搬送された粒子
４０５ 窒素と酸素と水蒸気の混合ガス
５００ 電気信号
Claims (2)
- 第一の流動層、その外側に第二の流動層、及びこれらの流動層の上部にフリーボード部を形成するように構成された酸化装置であって；
同酸化装置は内部を内側と外側とに部分的に仕切る仕切りを有し；
同仕切りの内側には、熱交換器及び邪魔板が配設され、ノズルにより吹き込んだ空気または酸素等の酸素を含む酸化ガスによって、前記仕切りの下部に設けられた孔を介して受け入れた前記外側の第二の流動層からの粒子を流動化し、同時に、ノズルより供給された石炭や石炭チャーなどの燃料を燃焼し、粒子中に含有するＣａＳを酸化しながら、それら粒子を前記熱交換器および邪魔板により粉化・摩耗し、粉化・摩耗した微粉を前記フリーボード部へ、完全酸化した粗粉を装置外に排出する第一の流動層を形成するように構成されており；
前記仕切りの外側には、具備された粒子供給管を介して供給される石灰石またはドロマイト等の脱硫剤、およびフリーボード部から落下した微粉中に含有されるＣａＳを、ノズルを通して供給される空気または酸素等の酸素を含む酸化ガスにより、流動化すると同時にＣａＳＯ4 へ酸化する第二の流動層を形成するように構成されており；
前記第一の流動層と第二の流動層の上部空間には、前記第一の流動層から飛散した微粉の大部分を前記第二の流動層に落下させ、残りの粒子を第一の流動層と第二流動層からのガスに随搬させて装置外へ排出するフリーボード部を形成するように構成され；
かつ、前記第二の流動層が形成される前記仕切りの外側は、温度コントロールのための熱交換器を有する部分と有しない部分で構成されており；
前記仕切りは、前記第一の流動層の流動層高と前記第二の流動層の流動層高より低い高さを有し；
前記第二の流動層が形成される前記仕切りの外側には石炭や石炭チャー等の燃料の供給管を有し；
前記第一の流動層を形成する前記仕切りの内側には同第一の流動層に送られるガスのノズルが半径方向に不均一に分散されている；
ことを特徴とする硫化カルシウムの酸化装置。 - 前記硫化カルシウムの酸化装置において、供給するＣａＳを含有する脱硫剤の平均粒径は３００〜２０００μｍの範囲とすること；
前記第一の流動層では、粒子の摩耗をコントロールするために、前記熱交換器および熱交換機能を有しない邪魔板の充填量を変化させること、およびガス流速を０．５ｍ／ｓから１．５ｍ／ｓの範囲で変化させること；
前記第二の流動層では、粉化した粒子が飛散しないようにガス流速を０ｍ／ｓから１．２ｍ／ｓの範囲とし、さらに前記フリーボード部では系外への飛び出し量をコントロールするためにガス流速を０．１〜０．３ｍ／ｓの範囲で変化させること；
前記第一の流動層のガス流速、前記第二の流動層のガス流速および前記フリーボード部の流速を変化させることにより前記第一の流動層から前記第二の流動層への粒子循環量をコントロールすること；
燃料供給変動時の当該硫化カルシウム酸化装置全体の吸収熱量を調整するため、燃料供給量調節装置からの電気信号を、前記第二の流動層の前記熱交換器を有する部分に供給するガスの流量制御装置に送ることにより、当該部分のガス流速を０ｍ／ｓから１．２ｍ／ｓの範囲で変化させること；
を特徴とする請求項１に記載の硫化カルシウムの酸化装置の操作方法。
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