JP3899020B2 - Method for reducing sulfur compounds in gas in coke dry fire extinguishing equipment - Google Patents

Method for reducing sulfur compounds in gas in coke dry fire extinguishing equipment Download PDF

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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B39/00Cooling or quenching coke
    • C10B39/02Dry cooling outside the oven

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス乾式消火設備(以下、単にCDQともいう。)において、石灰を投入することで、ガス中の硫黄化合物を低減させる技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コークス炉は外熱式加熱炉であり、熱効率を向上させるために必然的に大型化していることや過去の省エネルギー技術開発により、エネルギー回収技術としては非常に進んだ設備となっている。エネルギー回収技術の主な方式がコークス乾式消火設備を用いる方式であり、コークスを大容量の循環ガス(ほとんど窒素)で冷却し、循環ガスの得た熱で蒸気を発生して蒸気タービンを動作させて電力として回収している。
【0003】
かかるコークス乾式消火設備では、コークス炉から排出される赤熱コークスをプレチャンバに投入し、下部のクーリングチャンバ内を通過する間に、循環ガスを冷却ガスとして該クーリングチャンバに供給することにより、赤熱コークスを消火、冷却すると共に、上記したようにクーリングチャンバから排出される高温の循環ガスの得た顕熱をボイラなどの熱交換器により熱交換し、蒸気を発生して蒸気タービンを動作させて電力として効率よく回収するという2つの目的を達成するものである。そして、前記クーリングチャンバから排出される冷却コークスは、高炉に装入される。即ち、高炉に装入され、焼結鉱の昇温及び還元用の燃料として使用される。
【0004】
このようなコークス乾式消火設備において、ガス成分の安定化を図る目的ないしコークスの燃焼による顕熱回収の増量を目的として、プレチャンバに空気を導入する技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照。)。
【0005】
また、従来の石灰(主に炭酸カルシウム、消石灰)の熱分解反応を起こし、生石灰を製造する方法では、重油バーナー等の燃料使用により、石灰が分解して二酸化炭素が発生するのに加えて燃料由来の二酸化炭素も発生する、非効率的、大量二酸化炭素発生プロセスであった(例えば、非特許文献1参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−336588号公報
【特許文献2】
特開平7−145377号公報
【特許文献3】
特開平7−242879号公報
【非特許文献1】
工業炉ハンドブック(日本工業炉協会編)、p352、第2版、昭和57年4月20日発行
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1〜3に提案されているものは、空気導入によりガス成分の安定化を図る技術や空気導入によりコークスを燃焼させることで循環ガスによる顕熱回収量を増やす技術に関するものであり、プレチャンバに存在する空気によりコークスが燃焼して生成する微量の硫黄化合物に関しては、何ら関心が払われていないのが実情である。
【0008】
しかしながら、コークスの燃焼に伴い発生した硫黄化合物は、循環ガス成分としてコークス乾式消火設備の循環装置に運ばれ、ボイラ(熱交換器)の低温部(出口)で冷やされることで、一部が硫酸(H2SO4)または亜硫酸(H2SO3)の形で結露する。そのため、装置内の金属表面で結露した酸による金属腐食が進行する。そのため、定期的に装置を停止して行うメンテナンスの際に、当該部分で発見される金属腐食部分の修復作業(主に、腐食された金属表面の研磨などによる修復作業、腐食により金属の傷みが酷くなれば当該装置部品の交換作業)が必要である。そこで、当該腐食に伴うメンテナンスの回数を減少させることができれば、当該メンテナンスにかかる貴重な時間と労力と経費の削減に大いに寄与し得るものとして期待できる。にもかかわらず、こうしたコークス乾式消火設備の循環装置、特にボイラ(熱交換器)の低温部(出口)での金属腐食の有効な防止対策(腐食防止技術)は、何ら提案されていないのが現状である。
【0009】
そこで、本発明の目的は、プレチャンバに存在する空気によりコークスが燃焼して生成する、コークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物を低減する方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、プレチャンバに石灰を投入したとしても、従来の重油バーナー等の燃料使用に比べ、CDQは、分解に充分な温度・滞留時間をとれること、またコークス顕熱のみ使用するため、熱源は二酸化炭素増大に関与しないこと、回収効率が高いことなどの利点が得られることを見出し、赤熱コークスの持つ顕熱を利用して、石灰の分解と脱流反応を起こすことで、燃焼により発生してしまった硫黄化合物(SOX)をガス中から除去、回収し得ることにより、硫黄化合物を大幅に低減することができることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【0011】
すなわち、本発明は、下記(1)〜(10)のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法により達成できる。
【0012】
(1) 石灰を、コークス乾式消火設備に投入することを特徴とするコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0013】
(2) 前記石灰を、コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに投入することを特徴とする上記(1)に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0014】
(3) 前記石灰を、コークス乾式消火設備における赤熱コークスの移動および投入設備であるバケットおよび/またはバケット車に投入することを特徴とする上記(1)または(2)に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0015】
(4) 前記プレチャンバ内部の空間の一部または全部が、1000〜1100℃の雰囲気温度であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0016】
(5) 前記石灰が、10mm以下の粒径の石灰を10質量%以上含むことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0017】
(6) 前記石灰を、コークス1トン当り30〜650gの範囲で投入することを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0018】
(7) 前記石灰を、間欠的になされるコークス乾式消火装置への赤熱コークスの投入と投入の間に、および/または赤熱コークスの投入と同時にプレチャンバ内に投入することを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれか1つに記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0019】
(8) 前記石灰を、コークス乾式消火設備上部のコークス投入口および/またはプレチャンバに設置された1若しくは2以上の投入口から投入することを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれか1つに記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0020】
(9) 前記石灰を、窒素および/または循環ガスを搬送ガスとして用いて気流搬送によって投入することを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれか1つに記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0021】
(10) 前記石灰を、コークス炉から間欠的になされるバケットおよび/またはバケット車への赤熱コークスの積載の前、積載中および/または積載後に投入することを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれか1つに記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法は、石灰をコークス乾式消火設備に投入して、ガス中の硫黄化合物を低減させることを特徴とするものである。
【0023】
本発明によれば、コークス中に存在する硫黄は、コークスの燃焼で硫黄化合物(SOX)となってガス中に移行する。またプレチャンバに(直接ないしバケット車等を介して間接的に)投入した石灰は、赤熱コークスの顕熱により熱分解反応(CaCO3→CaO+CO2;反応温度;700〜900℃)が進行する。さらにガス(循環ガスおよびプレチャンバ内の空間ガス)中に硫黄化合物(SO2またはH2S)があると、石灰の熱分解で生成したCaOとの間で、▲1▼CaO+SO2+1/2O2→CaSO4、▲2▼CaO+H2S→CaS+H2O、CaS+2O2→CaSO4の各反応の進行(投入した石灰(CaO)がCDQ内の800〜1000℃の温度域を通過(滞留)するのに要する時間は、約1時間で十分な反応が進行する。)により、ガス(気相)中のSO2またはH2Sが石コウ(CaSO4)の形でコークス表面(固相)に付着(固定化)される。その結果、上記ガス中の硫黄化合物を大幅に低減(実施例では、ガス中のSOX濃度を92%低減)することができ、系内の酸腐食を大幅に抑制することができる(よりメンテナンスフリーな状態に近づく)ものである。さらに、本発明では、石灰投入によりガス中の硫黄化合物を固定化するが、反応しなかったCaCO3、CaOは、焼結工程で石灰代替材料として使用することが可能であり、CDQまたは焼結工程、どちらでも脱硫効果を発揮できる。
【0024】
ここで、本発明に用いられる石灰としては、炭酸カルシウム(CaCO3)、消石灰(水酸化カルシウム;Ca(OH)2)、またはこれら一つ以上と生石灰(酸化カルシウム;CaO)の混合物を指す。炭酸カルシウムを主体とする天然の石灰石も本発明でいう石灰の範疇に入る。
【0025】
また、本発明に用いられる石灰の粒径としては、特に制限されるべきものではないが、10mm以下の粒径の石灰を10質量%以上含むことが望ましい。より詳しくは10mm以下の粒径の石灰を10〜100質量%、好ましくは50〜100質量%の範囲であり、10mmを超えて200mm以下の粒径の石灰を0〜90質量%、好ましくは0〜50質量%の範囲で含むものが望ましい。これは、投入する石灰に大きいサイズの粒子が増えてくると、CDQ内部で熱分解反応および脱硫反応に供されにいものがでてくるため、硫黄化合物の固定化効果が低下するおそれがあり、投入する石灰を増量する必要があるためである。通常、プレチャンバに投入された石灰が、熱分解反応及び脱硫反応に必要な700℃以上の温度領域を通過する(抜ける)1時間程度の間に熱分解反応及び脱硫反応が充分に進行することができる好適な粒径(粒度分布)が、上記に規定する範囲といえる。すなわち、投入する石灰の粒径が大きすぎて、粒子表面から中心部に向けて熱分解反応(石灰の一部がCO2としてガス化することで熱分解部分は脆化し細粒化していく。)が進行していく前に、粒子の一部に未反応部分を含んだ状態で上記高温域を抜けてしまうと、コークス顕熱利用による熱分解反応の進行が困難となり、さらに循環ガスとの接触によってもガス中の硫黄化合物との反応が充分に進行せず、固定化による硫黄化合物低減効果が得られにくくなるためである。
【0026】
但し、本発明では、200mmを超える粒径の石灰を含んでいてもよい。こうした大きな石灰は、CDQ内を通過する過程で加わる摩擦や加重増加等によって適当な大きさにまで細粒化されていき、上記に規定する粒度分布範囲に入るようになり、通常はこうした大きな石灰粒子でも上記高温域内を通過するまでに十分に細粒化され熱分解及び脱硫反応に供され、本発明の目的達成に貢献し得るためである。また、石灰の一部が熱分解されていないことを予定して石灰投入量を増量しておいても、CDQ通過後のコークスは、平均粒度が45〜55mm程度でかつ整粒化しているものが望まれるため、大塊はコークカッターで破砕し、分級過程(節目25〜30mm程度)で粉コークスと共に焼結工程に送られる程度にまで細粒化されていれば、焼結工程での石灰代替材料として有効利用できるため何ら問題はない。
【0027】
なお、10mm以下の粒径の石灰を10質量%以上、好ましくは50〜100質量%(全量)含むとしたのは、通常、焼結での石灰等の粒径を10mm以下としているため、これらと同等の大きさか、それ以下とするのが取り扱い上便利であるためである。以上のことから、本発明では、例えば、焼結での石灰等の粒径が10mm以下ではなく、例えば、15mm以下のものを用いている場合もあり得ることから、本発明の上記規定はより広義には、使用する焼結での石灰の粒径以下(例えば、使用する焼結での石灰が10mm以下であれば、10mm以下となるし、使用する焼結での石灰が15mm以下であれば、15mm以下となる。)の粒径の石灰を10〜100質量%、好ましくは50〜100質量%の範囲であり、使用する焼結での石灰の粒径を超えて200mm以下の粒径の石灰を0〜90質量%、好ましくは0〜50質量%の範囲で含むものが望ましいということになる。
【0028】
ここでいう石灰の粒径は、以下のように定義することができる。
【0029】
粉砕機、破砕機等で小粒径化された石灰を、スクリーン等の篩い分け設備で篩上、篩下に分別した際の、篩いの目開きサイズ(スクリーン等の篩いの「目開き」の形態については、図2(B)〜(E)参照のこと。ただし、これらの形態に制限されるものではなく、他の形態でも図2と同様にスクリーン等の篩いの目の長手方向(図中の矢印範囲)を目開きサイズとすればよい。)を本発明での石灰の粒径と定義する。
【0030】
上記粉砕機、破砕機等は、通常、衝撃、摩擦、切削等により、サイズを細かくする。衝撃系の代表はハンマーミルやボールミル、摩擦系の代表はグラインドミル、切削系の代表はカッタータイプである。石灰の場合には、石炭や食品系の粉砕の場合と同様に、球や立方体に近い形状のものが多く、粒径=粒子のサイズという概念が比較的明確である。従って代表径、平均径等の概念を用い易いが、本発明では、ほとんどの実用破砕工程で使用される篩い分け設備、特にスクリーン等の目開き通過で評価、定義した。本発明で評価、定義のために使用するスクリーンとは、図2で示した破砕機に付属しているスクリーンではなく、たとえば破砕機のスクリーンを通過した破砕物を、別途篩い分けしたときのスクリーンであり、スクリーンと垂直方向への振動を極力抑えることで(傾斜0の時は水平方向に振動)、長軸方向サイズを通過径としようとするものである(ここで、上記破砕物を別途篩い分けしたときのスクリーンの「目開き」の形態については、図2(B)〜(E)で示した破砕機等に付属しているスクリーン等の「目開き」の形態と同様であるため、これを参照のこと。)。
【0031】
なお、粉砕機、破砕機等で小粒径化された石灰を得るには、例えば、図2(A)に示すように、石灰原料(例えば、石灰石等)301を破砕機(図には、ハンマー型破砕機の例を示す。)302の投入口より図中の太線矢印で示すように投入する。粉砕機内の回転体303で細線矢印の回転方向305に石灰が回転される際に、粉砕機内に1ないし複数設置されたハンマー(一部)304と衝突する際や該ハンマーと回転体303との隙間を通過する際に石灰が破砕されて小粒径化されていく。小粒径化された石灰は回転時の遠心力により外に飛び出すようになる。そこで、粉砕機の回転経路の外側面側に適当な目開き308(図2(B)〜(E)参照のこと。)のサイズ(図2(B)〜(E)の拡大図中の矢印範囲(長さ)が目開きのサイズに相当する。)及び形状を有するスクリーン307を設置しておくことで、目開きを通過する大きさ(粒度)にまで小粒径化された石灰(石灰破砕物306)のみが当該スクリーン307を通過して外部に取り出されるものである。
【0032】
以下に、篩い分けの具体例を挙げて詳しく説明する。
【0033】
ハンマータイプ破砕機:100kg/h破砕量、200rpm、ハンマー幅10mm、ハンマー数12、出側スクリーンサイズ□50mm(目開き、正方形)による石灰破砕物を、振動篩い:□10mmスクリーン(目開き、正方形)、傾斜5°、水平かつ傾斜方向に直角な振動振幅10mm、振動回数30回/分で篩った結果、篩い下が10、9、10質量%(試行3回)となれば、これを10mm以下の粒径の石灰を10質量%含むものとする(平均して四捨五入。)。同様に、破砕機出側スクリーンサイズを□30mm、振動篩いスクリーンを□10mmの場合の篩い下が20、20、20質量%となれば、10mm以下の粒径の石灰を20質量%含むものとし、破砕機側スクリーンサイズを□10mm、振動篩いスクリーンを□10mmの場合の篩い下が80、79、79質量%となれば、10mm以下の粒径の石灰を80質量%含むものとする。
【0034】
なお、上記数値は、破砕機Aのもので、本法式では別途破砕機B(50kg/h破砕、200rpm、ハンマー幅10mm、ハンマー数12で、破砕機Aよりやや小型)データも併用することで、データの信頼性を高めてもよい。
【0035】
上記の通り、本発明における「10mm以下の粒径の石灰」の割合(含有量)は、篩いのスクリーンサイズを基準とした篩い下質量%であり、この篩い下質量%を変化させるために、破砕機スクリーンの目のサイズを変更している。粒度変更の方法としては、上記に示す具体例の破砕機スクリーンの目のサイズのほかに、ハンマーの形状、幅、回転数、スクリーン位置等や、グラインドミル、カッターミル等の破砕方法の変更によるものが考えられるが、どの方法を用いた場合も、篩いスクリーンによる篩い分けで数値を規定できる。また、篩の方も、振動形式や振動方法(カムによる衝撃、篩い方向の円・楕円化、振動回数等)、スクリーン目の形状(矩形、円、楕円等)等で変更可能であるが、上記に示す具体例での振動方式で篩い分けることで共通数値として規定が可能となるものである。
【0036】
次に、前記石炭の投入量としては、特に制限されるものではなく、石灰投入量に比例してガス中の硫黄化合物量を低減することができるものであるが、コークス1トン当りの空気量に対応して、石灰をコークス1トン当り50〜500gの範囲で投入するが望ましい。該石灰の投入量がコークス1トン当り50g未満の場合には、硫黄化合物の除去が不十分となるおそれがある。一方、該石灰の投入量がコークス1トン当り500gを超える場合には、十分に硫黄化合物の除去・回収がなされており、さらなる除去回収効果が期待できない。ただし、上記上限値を超えて投入されることで残った未反応石灰量が、上記したように焼結工程で使用する石灰材料として利用可能な範囲内であれば特に問題はない。
【0037】
これは、コークス1トン当りの空気量(コークス投入時に開口部他から入る空気量(自然流入空気量)のほか、他の目的で導入される空気量)によって、燃焼されるコークス量、ひいてはコークス燃焼により発生する硫黄化合物の量(濃度)が異なるためである。
【0038】
例えば、コークス1トン当り5〜20Nm3の空気がプレチャンバに入る場合には、1.13〜4.5kgのコークスが燃焼する。該コークスの燃焼により、4.5〜18gのコークス中の硫黄がガス(気相)中に移動し、3.2〜13リットルのSOXが発生する(これは、実機による実証実験結果から、放散ガス中のSOX濃度13〜52ppmに相当する。)。
【0039】
ここで、▲1▼循環ガスによるコークス中の石灰やその熱分解生成物(CaO)の流動化状態が、流動層状態になっていると仮定した場合、Ca/S=2以上(すなわち、循環ガス中の硫黄(S)分に対する投入石灰のCa分が2倍以上)で効率的な脱硫が可能である(図3参照のこと。)。よって、コークス1トン当りの石灰は、CaCO3換算で30〜130g(流動層)が適量となる。
【0040】
▲2▼循環ガスによるコークス中の石灰やその熱分解生成物(CaO)の流動化状態が、充填層状態になっていると仮定した場合、接触機会の不足が考えられるので、Ca/S=10以上となる(図3参照のこと。)。よって、コークス1トン当りの石灰は、CaCO3換算で160〜650g(充填層)が適量となる。
【0041】
本系のCDQ中のコークスは移動層のため、上記▲1▼と▲2▼の両者の中間的接触状況となりえるため、石灰をコークス1トン当り30〜650gの範囲で投入すればよいといえるが、好ましくは実機での予備実験を行うことで、空気量変化に対する移動層下での石灰の最適投入量を決定するのが望ましい。
【0042】
さらにコークス以外に、例えば、プレチャンバにバイオマスを投入して代替燃焼させる技術も既に本出願人が提案しており、バイオマスなどの他の代替燃料を用いる場合には、空気量変化のほか、バイオマス等の投入量変化なども十分に勘案して、ガス中への硫黄化合物の発生量を求め、石灰投入量を決定すればよいといえるが、好ましくは、実機による実証実験を行うなどして、空気量変化やバイオマス等の投入量変化に対する石灰の最適投入量を決定するのが望ましい。
【0043】
上記石灰の投入は、必ずしもプレチャンバ内に投入する必要はない。本発明では、石灰、特に石灰石、炭酸カルシウム、消石灰等を熱分解(700℃以上あれば反応が進行する)して酸化カルシウム(CaO)に変換し、これとCDQのガス中の硫黄化合物とを反応させて硫黄分とを固定化させることを主旨としている。このうち、石灰の熱分解反応を進行させるためには、プレチャンバ内に投入される赤熱コークス(1000℃程度)の顕熱を利用することができるほか、コークス炉からバケット/バケット車に押し出された赤熱コークスの顕熱も利用することができるためである。すなわち、プレチャンバへの投入前の赤熱コークスの顕熱利用はなされておらず、従来バケット/バケット車に積載してCDQまで移動する間(5分程度)、赤熱コークスの顕熱は、大気放散されているだけであったが、石灰投入を混載することで、大気放散されていた赤熱コークスの顕熱を石灰の予熱(熱分解)に有効利用することができるものである。
【0044】
本発明の上記要件を明らかにするために、図面を用いて説明する。図1は、本発明に用いることのできる代表的なCDQを模式的に表わした概略図である。
【0045】
まずは、図1をもとにCDQの通常操業例を示す。コークス炉201で製造された約1000℃の赤熱コークス151は、押し出し機(図示せず)でバケット/バケット車(以下、単にバケット車等102という)に押し出され、CDQ101まで搬送された後、CDQ101上部の上蓋103を開けて、プレチャンバ(の空間部分)105に投入される。上蓋103で塞がれていた部分が上部コークス投入口104である。赤熱コークス151投入後は、該上蓋103は閉められ、自然流入する空気量が制限されている。また空になったバケット車等102は、次ロットの赤熱コークスを積載すべくコークス炉201に回送される。
【0046】
プレチャンバ105内に入った高温の赤熱コークス151は、下部のクーリングチャンバ106内を通過する間に、循環ガス107により徐々に冷却されながら200℃程度まで冷却され、クーリングチャンバ106下部の取出口108から取り出される。図中、CDQに投入する赤熱コークスは、符号151を付した太線矢印で表わしている。CDQ内のコークスは、符号153を付すと共に、その移動方向を太線矢印(符号無し)で表わしている。また、CDQから取り出されたコークス(本発明では、石灰や石灰が分解され硫黄分との反応で固定化された石コウなども含まれる)は、符号155を付した太線矢印で表わしている。
【0047】
一方、熱は、例えば、窒素等を主成分とする循環ガス107により熱交換器(ボイラ)109で熱回収され、その熱で作られた蒸気111で蒸気タービン113を動かして発電する。このとき残存揮発分等や粉コークス(さらに本発明では、石灰粉末や石灰が分解され硫黄分との反応で固定化された石コウ粉末などの一部)が熱交換器109に到達してコーキングや伝熱阻害のトラブルを生じさせないために、プレチャンバ105から出た後のガスの排出口であるリングダクト115近傍で空気(外気)117を追加して完全燃焼させている。さらに、リングダクト115から熱交換器109に向う循環経路121上には、ダストキャッチャー123を設けて、上記粉コークス(さらに本発明では石灰粉末や石灰が分解され硫黄分との反応で固定化された石コウ粉末など)を除去・回収しているが、次の焼結工程に有効利用するのが望ましい。また、熱交換器(ボイラ)109で熱回収された循環ガス107は、循環経路121上に設けた循環ガスブロア125により適当な圧力に調整した後に、循環ガス投入口127より、クーリングチャンバ106に導入すればよい。また、CDQ101内への循環ガス供給流量を一定に保つことができるように、例えば、循環ガスブロア125と循環ガス投入口127の間の循環経路121から循環ガス107の一部を放散するための放散ガス抜取経路129を設け、該経路129を通じて放散しても良い。したがって、該経路129上には、必要に応じて、流量調整弁、流量計、排ガス浄化装置(いずれも図示せず、省略した。)などが設けられていてもよいことは言うまでもない。図中には、コークスの移動を太線で、ガスの移動を細線で示した。
【0048】
本発明に係るCDQ内のガス中の硫黄化合物の低減方法につき、さらに図1を用いて説明する。
【0049】
本発明では、図1に示すように、(A)石灰181aを、コークス乾式消火設備(CDQ)101における赤熱コークス151の投入空間であるプレチャンバ105に(直接)投入するようにしてもよいし、(B)石灰181bを、コークス乾式消火設備(CDQ)101における赤熱コークス151の移動および投入設備であるバケットおよび/またはバケット車103に投入するようにしてもよいし、上記(A)と(B)の双方で投入してもよい。
【0050】
以下、上記(A)の投入形態と、(B)の投入形態に分けて説明する。
【0051】
<上記(A)の投入形態の場合>
次に、本発明の上記(A)の投入形態により石灰を投入する場合につき、図1を用いて説明する。
【0052】
(A−1) 赤熱コークス151の投入は、数分〜数10分間隔で行われるバッチ投入であるため、本発明の石灰の投入形態としては、投入タイミングのとりやすさの観点からは、赤熱コークス151の投入と投入の間に石灰181aを適当な投入装置183を介してプレチャンバ105内に投入すればよいといえるが、好ましくは、赤熱コークス151の投入直後にプレチャンバ105内に投入するものである。これは、先述したように、投入した石灰181aを赤熱コークスの顕熱を利用して熱分解反応および脱硫反応を進行させることができればよく、通常、CDQ101内部は、赤熱コークスの顕熱により空間部分も1000〜1100℃の温度雰囲気にあるため、コークスと均一に混合された状態でなくともよいためである。さらに、CDQ101内部を通過される間に800〜1000℃の温度領域での滞留時間は、約1時間あるため、この領域を通過する間に十分な反応が進行するため、投入形態については、特に制限されるものではないといえる。とはいえ、赤熱コークス151の投入直後にプレチャンバ105内に石灰を投入することで、ガス中の硫黄化合物が循環経路に吸い込まれる以前に固定化できる量を増やせれば、該循環経路内のボイラ出口部等での硫黄分の結露をより一層低減でき、系内の酸腐食の程度をより軽微なものに抑えることができる。
【0053】
ここで、赤熱コークス151の投入と投入の間とは、あるロットの赤熱コークスのプレチャンバ105への投入時にバケット車等102内にコークスが無くなった時点から、次のロットの赤熱コークス151のプレチャンバ105への投入時にバケット車等102下部の開放が始まる直前までをいう。
【0054】
石灰を、赤熱コークスの投入と投入の間に投入した場合には、投入されたコークス層と、投入された石灰層とは、交互にサンドイッチ状のままCDQ内を下降し、下部取出口108から排出されるまでに石灰層は熱分解反応、脱硫反応を受けて石コウとして固定化されて近傍の整粒コークス表面に付着する形で排出される。
【0055】
(A−2) 本発明のバイオマスの他の投入形態としては、赤熱コークス151の投入と同時に、石灰181aを投入装置183(または投入装置163)を介してプレチャンバ105内に投入してもよい。これは、同時投入により赤熱コークス層内に石灰が混合分散される形態であるため、石灰を取り囲む赤熱コークスの顕熱を享受し易く、熱分解が促進される点で好ましい態様の1つと言える。熱分解された石灰は、コークス間の隙間を通過する循環ガス中の硫黄化合物との接触効率もよく、硫黄分を効率よく固定化することができる。
【0056】
ここで、「同時に投入する」とは、あるロットの赤熱コークス151がバケット車等102から落下開始した時点から落下終了した時点までの間に石灰181aの投入を開始しかつ終了させるという意味であり、同じ時間帯に投入することにより、コークス落下時の拡散を利用してコークスと平均的に混合させることで石灰とコークスの接触機会促進(コークス顕熱の伝熱効率向上による熱分解反応の促進)および循環ガスとの接触機会促進(ガス中の硫黄化合物とCaOとの反応効率向上による硫黄分の固定化促進)を図ることができる。
【0057】
赤熱コークスの投入と同時に投入した場合には、同時に投入された赤熱コークス151と石灰181aとの混合層が、ロットごとに積層されCDQ内を下降し、下部取出口108から排出されるまでに石灰は熱分解反応、脱硫反応を受けて石コウとして固定化されて近傍の整粒コークス表面に付着する形で排出される。
【0058】
(A−3) 本発明の石灰の他の投入形態としては、上記(A−1)および(A−2)の石灰の投入形態を組み合わせても良い。すなわち、赤熱コークスの投入と投入の間に、および赤熱コークスの投入と同時にプレチャンバ内に石灰を投入するようにしてもよい。これにより、利用目的に応じて必要な量の石灰をコークス層内ないしコークス表層部に投入することができる点で有用である。
【0059】
上記(A−1)〜(A−3)の方法では、赤熱コークス151の投入と投入の間に、および/または赤熱コークス151の投入と同時に、投入ロットごとの赤熱コークス量に対応する石灰181aを一時に全量投入してもよいし、一定期間内にわたって連続的に投入してもよいし、あるいは断続的に投入してもよいなど、特に制限されるものではない。連続的または断続的に一定期間内に投入する場合には、投入量を一定にして行ってもよいし、投入量を経時的に変動するように投入してもよい。
【0060】
また、上記(A)において、上記石灰181aは、CDQ101上部のコークス投入口104および/またはプレチャンバ105に設置された1若しくは2以上の石灰投入口185から投入すればよいなど、特に制限されるものではない。
【0061】
すなわち、上記石灰181aのプレチャンバ105内への投入位置は、コークス投入口104からの場合と、新規にプレチャンバ105に設置された1若しくは2以上の石灰投入口185やバイオマス投入口165からの場合があり、これらを適用に併用しても良い。
【0062】
ここで、プレチャンバ105に設置する石灰投入口185の数は、特に制限されるものではないが、プレチャンバ105内に均等に拡散させ、なるべく均一にプレチャンバ105内に堆積させ、プレチャンバ105内の循環ガス中の硫黄化合物との接触効率(ひいては反応効率)を高めることが望ましいことから、プレチャンバ105の内周囲に等間隔で2箇所以上、好ましくは3箇所以上、より好ましくは4〜16箇所程度設けるのが望ましい。ただし、17個以上でも問題ないが、装置構成及び制御が複雑化してくるため、簡素化の観点からは17個以下で十分である。また複数の石灰投入口185を設ける場合、内周面の同一円周上(すなわち、同じ高さ)に設置するのが、各投入口からの石灰181aの投入量ないし流量、搬送ガス量ないし流量、投入流速、投入角度などを制御ないし決定するのが容易である。
【0063】
また、複数の投入口185を設ける場合には、各投入口からの投入量や投入時期や投入流速等を同期させて(同じになるようにして)石灰181aを投入するようにしてもよいし、投入口ごとに石灰の投入量や投入時期や投入流速などを変えるようにしてもよい。いずれにしても、コークスの顕熱を有効に利用して、石灰の熱分解反応および脱硫反応により気相中の硫黄化合物を固定化し低減する目的を効率よく達成できるものであれば、特に制限されるものではない。例えば、プレチャンバの中央部付近と側面部付近とで石灰の分布にバラツキが生じないように、投入口ごとに投入量や投入時期や投入流速を変動させるなどして、局所的に石灰が不足して、循環ガス中の硫黄化合物との反応効率が低下することがないように、全体に均一に石灰が投入されるように調整するのが望ましい。さらに、必要があれば、投入時期によって、石灰の種類やブレンドのしかたを変えるなどしてもよいことはいうまでもない。
【0064】
また、石灰投入口185の設置高さは、図1に示すように、リングダクト115よりも上部のプレチャンバ105が下部に向って拡径している部分に設けるのが望ましいが、プレチャンバの上蓋103に設けてもよい。
【0065】
また、上記(A)の方法での、各投入口からの石灰の投入量や投入流速(流量)や投入角度などに関しては、石灰の全体投入量、投入時期、投入位置(上部ないし内周囲)、投入数などに応じて適宜決定されるべきものであり、石灰投入目的を達成することができるように適宜最適な条件を事前に予備実験等やコンピュータ等でシミュレーションを行うなどして決定すればよい。さらに好ましくは実機による実証実験を行って最終的に調整するのが望ましい。特に、これら各投入口からの石灰の投入量や投入流速(流量)や投入角度に関しては、後述する搬送ガス量を変動させるなどして、石灰がプレチャンバ内に均一に分布するように調整するのが望ましい。
【0066】
また、上記(A)の方法において、コークス投入口104またはコークス上蓋103から石灰181aを投入する場合には、投入時期にもよるが、赤熱コークス151の投入と投入の間に行う場合には、コークス投入口104は、全開しなくてもよく、石灰が投入できる程度にわずかに開口させてもよい。また、上蓋103の一部に石灰投入用に別途投入口(図示せず)を設けておいて、該投入口を通じて投入する(落下させる)してもよい。したがって、コークス投入口から石灰を投入する場合にも、石灰投入口を複数設けることは可能である。ただし、装置構成が複雑化するおそれがあるため、石灰投入時にも上蓋103を開口させるのが簡便ではある。
【0067】
また、上記(A)の方法において、石灰181aを上部コークス投入口104あるいはプレチャンバ105内周面に設けた石灰投入口185から投入する場合には、プレチャンバ105内に均等に拡散(分布)させることができるように、これらの投入口を拡径させたり、投入口先端に可動式の機構やノズルを設けるなどして、拡散し易くしてもよいが、後述する搬送ガスを利用して拡散させるのがより望ましい。これは、投入口での雰囲気温度が高温となるため、既存の駆動装置や機構等が利用できても、使用部材には高耐熱性部材が要求されるため、コスト面で実用化しにくいためである。
【0068】
なお、上記(A−2)の赤熱コークス151の投入と同時に石灰181aを投入する場合には、プレチャンバ105内周面に設けた石灰投入口185から中央部に向けて投入しても、落下する赤熱コークス151に邪魔されて、石灰を均一に分布させるのが困難であるため、この場合にはコークス投入口104から赤熱コークス151と一緒に石灰181aを落下させる方が適している。
【0069】
上記(A)の方法での石灰の投入(搬送)方法としては、各投入位置で、適当な投入装置183、例えば、スクリューフィーダー、テーブルフィーダー等の切り出し装置で自重によって落下させる方法と、窒素および/または循環ガス(の一部)を搬送ガスとして用いて気流搬送によって投入する(吹き込む)方法がある。
【0070】
後者の、窒素および/または循環ガス(の一部)を搬送ガスとして用いて気流搬送によって投入する(吹き込む)方法のうち、循環ガスを用いる場合には、図1に示すように、ガス温度が下がった時点、例えば、循環用の循環ガスブロワ125後のガスを一部分岐して、投入装置183な、例えば、テーブルフィーダー等の切り出し設備まで配管186で引き、該切り出し設備から石灰投入口185までの石灰搬送用配管187内に当該循環ガスを搬送ガスとして供給できるように、切り出し設備と組み合わせて使用する。窒素ガスの場合も、外部より窒素を配管188で投入装置186、例えば、テーブルフィーダー等の切り出し設備まで引き、同様に切り出し設備から石灰投入口185までの石灰搬送用配管187内に当該窒素ガスを搬送ガスとして供給できるように切り出し設備と組み合わせて使用する。さらに、窒素ガスと循環ガスの双方を搬送ガスとして用いる場合には、上記した双方の配管経路を設けておけばよい。こうすることで、必要に応じて、窒素ガスと循環ガスを同時に併用することもできれば、交互に使用することができるように、それぞれの配管経路の開閉を切り替えることもでき、効率よく搬送ガスの供給が可能となる。
【0071】
なお、本発明では、搬送ガスとして用いることのできるものとしては、上記した窒素ガス、循環ガスに何ら制限されるべきものではなく、不活性ガス(アルゴンガスなど)、空気(特に自然流入以外の他の目的で積極投入される空気の一部を用いてもよい)、製鉄設備で産生される各種ガス、例えば、コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガスなど積極投入される空気の代替酸素源などとして利用することができるものが好適に使用できる。
【0072】
気流搬送の優位性は、より少ない投入口数で分散範囲を拡大できることから自重落下の場合より層厚みの均一性が増す(コークス投入と同時の場合は、分散性の向上)ことにある。また、搬送ガスに循環ガス107を使用することで、窒素ガス使用のコストデメリットを最小限にすることも可能である。
【0073】
また、自重によって落下させる方法は、特に搬送ガスを必要とせず、ランニングコストを抑えることができる点にある。特に、コークス投入口104から石灰を投入する場合には、自重落下でもプレチャンバ105内のガスが熱対流しているため適度に分散されるため、好適である。
【0074】
<上記(B)の方法について>
まず、上記バケットとバケット車は、以下のように区別するものとする。バケットとは赤熱コークス移送容器をいい、バケット車とは、図1に示すように、搬送し易いように適当な(車輪等のついた)台車を有するものとする。なお、本発明では、これらに制限されるべきものではなく、他の移動および投入設備を用いることができることはいうまでもない。
【0075】
また、上記(B)の方法に関し誤解がないように説明すれば、石灰の移動および投入設備であるバケットおよび/またはバケット車102には、上記したように赤熱コークスの顕熱を利用できるように、赤熱コークス151が石灰181bの投入前、投入と同時および/または投入後のいずれかに積載される必要がある。よって該バケットおよび/またはバケット車102には、赤熱コークス151及び石灰181bが積載された状態でCDQ101のプレチャンバ105(詳しくはコークス投入口104の上方)まで搬送され、投入されるものである。したがって、石灰181bのみを専用のバケットおよび/またはバケット車102に投入してプレチャンバ105まで搬送し、投入してもよいが、その場合には、実質上、上記(A)の方法の範疇に含まれるものといえる。なお、「石灰を、コークス乾式消火設備に投入する」方法は、上記(A)および/または(B)の投入形態を包含する。これは、バケットおよび/またはバケット車102も、CDQ101の付帯設備として捉えることができるためである。なお、バケットおよび/またはバケット車が、CDQ101に含まれないとしても、「バケットおよび/またはバケット車に石灰を投入する」という(B)の投入形態は、その後、バケットおよび/またはバケット車102内の赤熱コークス151及び石灰181bをCDQ101のプレチャンバ105内に投入することが必須の行為になるため、結果的に「石灰181bを(バケットおよび/またはバケット車102を使用して)、CDQ101に投入する」ことになるため、(B)の投入形態も、「石灰を、コークス乾式消火設備に投入する」方法の1つとして包含されるものとした。
【0076】
また、上記したようにバケットおよび/またはバケット車(単にバケット車等ともいう。)への石灰の投入時期は、特に制限されるものではなく、コークス炉201からバケット車等102への赤熱コークス151の積載前、積載と同時および/または積載後のいずれかに行えばよい。いずれでもコークスの顕熱を有効利用して石灰の予熱を行うことができるためである。
【0077】
▲1▼赤熱コークス151を積載する前に予め石灰181bをバケット車等102に投入する。例えば、バケット車等102への石灰投入装置の配置や投入のしやすさの関係からは、赤熱コークス151をCDQ101に投入後の空のバケット車等102がコークス炉に戻る途中に、石灰投入装置(上記(A)の投入形態で説明したと同様に、適当な投入装置183、例えば、スクリューフィーダー、テーブルフィーダー等の切り出し装置等を利用することができるほか、ロータリーフィーダーなどを用いてもよい。)を設けておき、そこで空のバケット車等102に該石灰投入装置から自重によって落下させる方法や、空気等を搬送ガスとして用いて気流搬送によって投入する(吹き込む)方法等により石灰181bを投入し、その後赤熱コークス151を押し出して積載するようにしてもよい。
【0078】
▲2▼赤熱コークス151を積載したバケット車等102に石灰181bを投入する。例えば、押出機で赤熱コークス151をコークス炉201より押し出してバケット車等102に積載した後に、該バケット車等102を石灰投入装置の石灰投入口(図示せず)直下まで移動させて、石灰投入装置(上記(A)の投入形態で説明したと同様に、適当な投入装置183、例えば、スクリューフィーダー、テーブルフィーダー等の切り出し装置等を利用することができるほか、ロータリーフィーダーなどを用いてもよい。)を設けておき、そこで自重落下させる方法や、空気等を搬送ガスとして用いて気流搬送によって投入する(吹き込む)方法等により石灰181bを、積載されている赤熱コークス上に投入(投下)させるようにしてもよい。いずれも操作が簡便で、石灰投入装置が他のコークス押出機やCDQの設備と干渉することがない点でも有利である。
【0079】
上記▲1▼では、バケット車等102に赤熱コークス151積載後に余分な時間をかけることなくCDQ101まで搬送できる。上記▲2▼では、バケット車等102に積載した赤熱コークス151表面を石灰181bで覆うことができ、赤熱コークス151顕熱の大気放散を抑えながら石灰181bの熱分解を促進でき、また空気(外気)と赤熱コークス151との接触を断つこができ、搬送中に赤熱コークス151が燃焼するのも効果的に防止できる。
【0080】
また、本発明では、上記(A)および(B)の投入形態を組み併せることができるものである。すなわち、(B)の投入形態では、特に上記▲2▼により赤熱コークス151顕熱の大気放散を抑えながら石灰181bの熱分解を促進できに充分な石灰投入量のみを加え、上記(A)の投入形態によって残る石灰投入量をできるだけ、赤熱コークス中に均等に混合分散されるように投入するのが望ましいといえる。
【0081】
また、前記石灰を上記(A)および/または(B)の投入形態のいずれかにより、最終的にプレチャンバ105に投入する場合に、前記プレチャンバ105の内部空間の一部または全部が、1000〜1100℃の雰囲気温度であることが望ましい。これは、コークス顕熱を反応に利用するものであるが、該反応温度(=プレチャンバ内部空間の雰囲気温度)を高くとることで、石灰の熱分解反応、熱分解生成物(CaO)とガス中の硫黄化合物との反応により硫黄分が石コウの形で固定化されてガス中から除去、回収(固形層であるコークス表面に付着する)されるが、この際の反応速度が速くなり脱硫効果が高くなる点で有利である。なお、固定化されてコークス表面に付着したCaSO4粉末は、未反応CaCO3、CaO等と共にCDQ下部の取出口108から冷却されたコークス155と共に取り出された後、大塊をコークカッターで粉砕し、分級されて、篩い下となる粉コークスと共に次工程である焼結工程に送られる。なお篩い上の整粒コークスは高炉へ供給される。ここで、通常、鉄鉱石に粉コークスと共に石灰を加えて焼結を行い、焼結鉱(特に高炉に溶媒剤を加えずに済むように予め焼結鉱中にCaO(一般には石灰石粉)を焼きこんだものである自溶性焼結鉱ないし石灰焼結鉱)を製造するものであるが、本発明では、粉コークスに含まれるCaCO3、CaO粉末を石灰代替材料としてそのまま有効活用することができ、焼結工程での石灰の低減効果がある点で、極めて効率的な利用が図られるものである。CDQ、焼結工程のどちらでCaSO4になるにしても、製鉄プロセスにおける脱硫剤として有効に利用される。
【0082】
なお、プレチャンバ内部の空間の雰囲気温度が、1000℃未満の場合には、熱分解によるCaCO3→CaO+CO2反応が起こり難く(900℃以上で分解)なるほか、脱流の反応効率を高めることができないため、硫黄化合物の除去率(脱硫率)を高くできないおそれがある。一方、1100℃を超える場合には、放散熱等の熱ロスの増加によるCDQの冷却効率が下がることで、総合的な熱効率が下がってしまう。
【0083】
ここで、プレチャンバ内部の空間の一部または全部としたのは、プレチャンバ内部全体が均一な温度分布ではなく、局所的に上記温度範囲を外れていても特に問題がないためである。
【0084】
【実施例】
以下、本発明につき、実施例を挙げて説明するが、本発明がこれらに制限されるべきものでないことは言うまでもない。
【0085】
比較例1(石灰未投入例)
まず、1トンの赤熱コークスあたりおよそ5Nm3の空気がプレチャンバに入ると仮定して図1に示すCDQを用いて通常の操業を行った。上記空気は赤熱コークス投入時に上蓋103を開口した際に自然流入する空気量が5Nm3と仮定したものである(この点は、実機のCDQの運用実績からほぼ正確な自然流入量を推測して仮定した。)。また、本比較例で使用したコークス中の硫黄含有量は0.4質量%(dry)であり、揮発性物質(VM)は3%であった。また、プレチャンバ内部の空間部分は、操業中1000〜1100℃の雰囲気温度であった。この雰囲気温度は、プレチャンバ105内部の図1に示す位置に温度センサ191を設置して測定した。また、コークス炉201の装入炭の粒径は10mm以下のものを使用した。
【0086】
導入した空気5Nm3中の酸素ガス(O2)量は、1.05Nm3であり、赤熱コークス(1.13kg)と燃焼し、4.5gの硫黄(S)がガスに移行する。これにより、3.2NlのSOXが発生する。これを、図1の放散ガス抜取経路129を通じて放散される放散ガス中のSOX濃度として測定した。その結果、石灰未投入の場合の放散ガス中のSOX量は13ppm(CDQ操業中に放散されるガス中のSOX濃度の平均値)であった。
【0087】
実施例1(石灰投入例)
一方、比較例1と同様に、1トンの赤熱コークスあたりおよそ5Nm3の空気がプレチャンバに入ると仮定した。さらに図1中のプレチャンバ105の同一周囲に等間隔で設置された4個所の石灰投入口185から均等に、各投入位置で、適当な投入装置183、本実施例ではテーブルフィーダーの切り出し設備を用い、空気を搬送ガスとして用いて気流搬送によって吹き込む方式を用いて(詳しくは、切り出し設備から石灰及び搬送ガス流量を調節(変動)することで、各投入口185から同時期に同量の石灰を吹き込み、コークス表面上に均一な石灰層が形成されるように調整しながら行った。)、間欠的になされるCDQ101への赤熱コークス151の投入と投入の間に、赤熱コークス1トンあたり300gの石灰を投入した以外は、比較例1と同様に図1に示すCDQを用いて通常の操業を行った。なお、本実施例で使用したコークス中の硫黄含有量は、0.4質量%(dry)であり、揮発性物質(VM)は3%であった。また、本実施例で使用した石灰は、全量炭酸カルシウム(CaCO3)を用いた。さらに、本実施例でも、コークス炉201の装入炭には、粒径が10mm以下のものを使用したことから、本実施例で使用した石灰の粒径には、10mm以下の粒径の石灰を10質量%含有するものを用いた。詳しくは、図2に示すように、ハンマータイプ破砕機:100kg/h破砕量、200rpm、ハンマー幅10mm、ハンマー数12、出側スクリーンサイズ□50mm(目開き、正方形)による破砕物を、振動篩い:□10mmスクリーン(目開き、正方形;図2(B)のスクリーンを用いた。)、傾斜5°、水平かつ傾斜方向に直角な振動振幅10mm、振動回数30回/分で篩った結果、篩い下が10、9、10質量%(試行3回)となったことから、これらを10mm以下の粒径の石灰が10質量%のものとして、本実施例に使用した。
【0088】
本実施例では、赤熱コークス1トンあたり300gの石灰(CaCO3)を投入してCDQを操業した場合に、図1の放散ガス抜取経路129を通じて放散される放散ガス中のSOX濃度を測定した。その結果、放散ガス中のSOX量が1ppm(CDQ操業中に放散されるガス中のSOX濃度の平均値)に低減することが確認された。このことから、SOXの固定化による除去・回収率(脱硫率)は92%におよぶことが確かめられた。
【0089】
これにより、ボイラ109内部の熱交換用パイプ(水・蒸気循環パイプ)の外表面やボイラの出口部に硫黄化合物がH2SO4ないしH2SO3の形で結露することによる金属表面の酸腐食による問題が大幅に低減でき、かかる結露の具合から、比較例1に対する実施例1の方が格段に良好であった。
【0090】
実施例2
赤熱コークス151を積載したバケット車103に、赤熱コークス1トンあたり300gの石灰181b(石灰には、実施例1で用いたものと同じものを用いた。)を投入した。この場合、バケット車103滞在中(平均5分)に熱分解反応(CaCO3→CaO+CO2)がおこり、分解熱に相当すると考えられる分の蒸気が増加(0.5t/h)する。熱量から7.5%がCDQ101前で分解{蒸気増加量=(0.64−0.635)/(0.702−0.635)×100}しており、従来大気中に放散していた赤熱コークスの顕熱を石灰の分解熱として回収することができた。
【0091】
【発明の効果】
本発明によれば、CDQ内のガス中の硫黄化合物を低減することができる。具体的には、コークス1トン当り5Nm3の空気(コークス投入時などに自然流入した空気)がプレチャンバに入ったケースでは、硫黄化合物であるSOX量が13ppmから1ppmに約92%低減する。そのため、従来、酸腐食に伴うメンテナンス回数が1回/3年であったところが、少なくとも1回/5年程度にまで低減できるため、腐食部分の補修ないし改修に要する貴重な時間、労力、経費を大幅に低減できる。また、従来では改修による研磨により、想定したよりも早く金属腐食部分が設計許容厚さを下回ることになるため、その部分を含む部品の交換が必要であったが、本発明を採用することで、装置寿命も大幅に伸ばすこともできる。また、放散されるSOX量が大幅に低減できることから、当該放散経路内に設置する放散ガスの浄化装置のランニングコストなども大幅に削減できる。
【0092】
また、CDQで冷却されたコークスは篩いにかけられ、篩上の整粒コークスは高炉に送られる一方、篩下の粉コークスは焼結工程に送られ、焼結鉱を形成するのに用いられる。すなわち焼結工程では、鉄鉱石に粉コークスと石灰を加えて焼結し、10〜20mmに整粒された焼結鉱を形成するものである。本発明では、CDQに加えた石灰が、硫黄分を石コウ(CaSO4)として固定化させてCDQから取り出し、篩い分けで、粉コークスと共に篩下に回収される。そのため、該石コウ(CaSO4)も焼結工程に用いられることから、焼結工程での石灰使用量を大幅に低減もしくは石灰を使用しなくてもよいという派生効果が得られるものである。なお、硫黄分は、本来、コークス中に含まれているものであり、これが焼結鉱側に一部移行したに過ぎず、高炉に持ち込まれる硫黄量に大差はないため、CDQのガス中から除去、回収した硫黄分は、特に後工程で別途除去するなどの余分の処理や操作を行う必要がない点でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に用いることのできる代表的なCDQを模式的に表わした概略図である。
【図2】 図2(A)は、バイオマスの粉砕に用いられる粉砕機の概略図であり、図2(B)〜(E)は、該粉砕機で小粒径化された石灰のみを通過させるために用いられる該粉砕機出口部に備えられた篩いの目開きの形態および目開きサイズを模式的に表わす図面であると共に、さらに粉砕機の篩いを通過した小粒径化された石灰を、本発明で規定する10mm以下の粒径の石灰の割合を規定し得るように、別途も設けられた篩い分け設備で、10mmより大きい粒子を篩上、10mm以下の粒子を篩下に分別する際の、篩いの目開きの形態および目開きのサイズを模式的に表わす図面でも有り得る。
【図3】 化学工学便覧5版、279頁から抜粋した図面であって、図3(A)の▲1▼〜▲5▼は、気系流動層の流動化状態図を表わす図面であり、図3(B)は、上記▲1▼〜▲5▼でのガス空塔速度と粒子径との関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
101…CDQ、 102…バケット車等、
103…CDQ上部の上蓋、 104…上部コークス投入口、
105…プレチャンバ(の空間部分)、 106…クーリングチャンバ、
107…循環ガス、 108…CDQ下部の取出口、
109…熱交換器(ボイラ)、 111…蒸気、
113…蒸気タービン、 115…リングダクト、
117…空気(外気)、 121…循環経路、
123…ダストキャッチャー、 125…循環ガスブロア、
127…循環ガス投入口、 129…放散ガス抜取経路、
151…赤熱コークス、 153…CDQ内のコークス、
155…CDQから取り出されたコークス、 181…石灰、
183…石灰投入装置、 185…石灰投入口、
191…温度センサ、 201…コークス炉、
301…石灰原料、 302…ハンマー型破砕機、
303…回転体、 304…ハンマー(一部)、
305…ハンマー回転方向、 306…石灰破砕物、
307…スクリーン、 308…目開き。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for reducing sulfur compounds in a gas by introducing lime in a coke dry fire extinguishing equipment (hereinafter also simply referred to as CDQ).
[0002]
[Prior art]
The coke oven is an external heating furnace, which is inevitably increased in size to improve thermal efficiency, and has become a very advanced facility for energy recovery due to past energy-saving technology development. The main method of energy recovery technology is to use a coke dry fire extinguishing system, which cools the coke with a large volume of circulating gas (almost nitrogen) and generates steam with the heat obtained from the circulating gas to operate the steam turbine. And recovered as electricity.
[0003]
In such a coke dry fire extinguishing system, red hot coke discharged from the coke oven is put into a pre-chamber and the circulating gas is supplied to the cooling chamber as a cooling gas while passing through the lower cooling chamber. As described above, the sensible heat obtained from the high-temperature circulating gas discharged from the cooling chamber is exchanged by a heat exchanger such as a boiler to generate steam and operate the steam turbine to generate electric power. The two purposes of efficient recovery are achieved. And the cooling coke discharged | emitted from the said cooling chamber is charged into a blast furnace. That is, it is charged into a blast furnace and used as a fuel for heating and reducing the sintered ore.
[0004]
In such a coke dry fire extinguishing equipment, a technique for introducing air into a pre-chamber has been proposed for the purpose of stabilizing gas components or increasing the amount of sensible heat recovery by coke combustion (for example, Patent Document 1). -3)).
[0005]
In the conventional method of producing quick lime by causing thermal decomposition reaction of lime (mainly calcium carbonate, slaked lime), fuel is used in addition to decomposition of lime and generation of carbon dioxide by using fuel such as heavy oil burner. It was an inefficient, large-scale carbon dioxide generation process that also generates carbon dioxide derived from it (see, for example, Non-Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-336588
[Patent Document 2]
JP-A-7-145377
[Patent Document 3]
JP-A-7-242879
[Non-Patent Document 1]
Industrial Furnace Handbook (Edited by Japan Industrial Furnace Association), p352, 2nd edition, issued April 20, 1982
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
What is proposed in the above Patent Documents 1 to 3 relates to a technique for stabilizing gas components by introducing air and a technique for increasing the amount of sensible heat recovery by circulating gas by burning coke by introducing air, The fact is that no attention has been paid to the minute amount of sulfur compounds produced by the combustion of coke by the air present in the pre-chamber.
[0008]
However, sulfur compounds generated by coke combustion are transported to the coke dry fire extinguishing system as a circulating gas component, and are cooled at the low temperature part (exit) of the boiler (heat exchanger), so that part of the sulfur compound is sulfuric acid. (H 2 SO Four ) Or sulfurous acid (H 2 SO Three ) Condensation. Therefore, metal corrosion due to acid condensed on the metal surface in the apparatus proceeds. Therefore, during maintenance performed with the equipment shut down periodically, repair work on the corroded metal parts found in the relevant part (mainly repair work by polishing the corroded metal surface, etc. If it gets worse, the device parts need to be replaced). Therefore, if the number of maintenance operations associated with the corrosion can be reduced, it can be expected that it can greatly contribute to the reduction of valuable time, labor, and cost for the maintenance. Nonetheless, no effective measures to prevent metal corrosion (corrosion prevention technology) at the low temperature section (exit) of the coke dry fire extinguishing equipment, especially the boiler (heat exchanger), have been proposed. Currently.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for reducing sulfur compounds in a gas in a coke dry fire extinguishing facility, which is generated by burning coke by air existing in a pre-chamber.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present inventors can obtain sufficient temperature and residence time for decomposition, and only use coke sensible heat, compared to the use of fuel such as conventional heavy oil burners even when lime is charged into the pre-chamber. Therefore, it has been found that heat sources do not contribute to the increase in carbon dioxide, and that there are advantages such as high recovery efficiency, and by utilizing the sensible heat of red hot coke, decomposition of lime and desulfurization reaction are caused. , Sulfur compounds generated by combustion (SO X ) Can be removed and recovered from the gas, the sulfur compound can be greatly reduced, and the present invention has been completed.
[0011]
That is, this invention can be achieved by the sulfur compound reduction method in the gas in the coke dry fire extinguishing equipment of following (1)-(10).
[0012]
(1) A method for reducing sulfur compounds in a gas in a coke dry fire extinguishing facility, wherein lime is charged into the coke dry fire extinguishing facility.
[0013]
(2) The method for reducing sulfur compounds in the gas in the coke dry fire extinguishing facility according to (1), wherein the lime is put into a pre-chamber which is a charging space for red hot coke in the coke dry fire extinguishing facility.
[0014]
(3) Coke dry fire extinguishing equipment according to (1) or (2), wherein the lime is put into a bucket and / or bucket car that is a moving and charging equipment for red hot coke in a coke dry fire extinguishing equipment. Of reducing sulfur compounds in gas inside.
[0015]
(4) The coke dry fire extinguishing equipment according to any one of (1) to (3) above, wherein a part or all of the space inside the pre-chamber is an atmospheric temperature of 1000 to 1100 ° C. Of reducing sulfur compounds in gas inside.
[0016]
(5) The lime contains 10% by mass or more of lime having a particle size of 10 mm or less. The gas in the coke dry fire extinguishing facility according to any one of (1) to (4), Method for reducing sulfur compounds.
[0017]
(6) The sulfur in the gas in the coke dry fire extinguishing facility according to any one of the above (1) to (5), wherein the lime is charged in a range of 30 to 650 g per ton of coke. Compound reduction method.
[0018]
(7) The above lime, wherein the lime is charged into a pre-chamber between and / or when red hot coke is charged into a coke dry fire extinguishing apparatus that is made intermittently and / or simultaneously with red hot coke. The method for reducing sulfur compounds in the gas in the coke dry fire extinguishing facility according to any one of 1) to (6).
[0019]
(8) Any one of the above (1) to (7), wherein the lime is introduced from a coke inlet at the top of the coke dry fire extinguishing equipment and / or one or more inlets installed in the pre-chamber. The method for reducing sulfur compounds in the gas in the coke dry fire extinguishing facility according to claim 1.
[0020]
(9) Inside the coke dry fire extinguishing facility according to any one of the above (1) to (8), wherein the lime is introduced by air flow conveyance using nitrogen and / or circulating gas as a carrier gas To reduce sulfur compounds in gas.
[0021]
(10) The above-mentioned (1) to (1), wherein the lime is charged before, during and / or after loading of red hot coke on a bucket and / or bucket car intermittently made from a coke oven. 9) The method for reducing sulfur compounds in the gas in the coke dry fire extinguishing equipment according to any one of 9).
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method for reducing sulfur compounds in the gas in the coke dry fire extinguishing facility of the present invention is characterized in that lime is introduced into the coke dry fire extinguishing facility to reduce sulfur compounds in the gas.
[0023]
According to the present invention, sulfur present in coke is converted into sulfur compounds (SO X ) And move into the gas. Also, the lime introduced into the pre-chamber (directly or indirectly via a bucket truck) is subjected to a pyrolysis reaction (CaCO) due to sensible heat of red hot coke. Three → CaO + CO 2 Reaction temperature; 700-900 ° C) proceeds. In addition, sulfur compounds (SO 2 Or H 2 (1) CaO + SO with CaO produced by pyrolysis of lime. 2 + 1 / 2O 2 → CaSO Four , ▲ 2 ▼ CaO + H 2 S → CaS + H 2 O, CaS + 2O 2 → CaSO Four As a result of the progress of each reaction (the time required for the introduced lime (CaO) to pass (retain) in the temperature range of 800 to 1000 ° C. in the CDQ is about 1 hour, the reaction proceeds sufficiently). SO in the gas phase 2 Or H 2 S is a stone (CaSO Four ) Is attached (immobilized) to the coke surface (solid phase). As a result, the sulfur compounds in the gas are significantly reduced (in the examples, SO in the gas is reduced). X The concentration can be reduced by 92%), and acid corrosion in the system can be greatly suppressed (closer to a maintenance-free state). Furthermore, in the present invention, the sulfur compound in the gas is immobilized by charging lime, but the CaCO that did not react Three , CaO can be used as a lime substitute material in the sintering process, and can exhibit a desulfurization effect in either the CDQ or the sintering process.
[0024]
Here, as lime used in the present invention, calcium carbonate (CaCO Three ), Slaked lime (calcium hydroxide; Ca (OH) 2 ), Or a mixture of one or more of these and quicklime (calcium oxide; CaO). Natural limestone mainly composed of calcium carbonate also falls within the category of lime as referred to in the present invention.
[0025]
Further, the particle size of the lime used in the present invention is not particularly limited, but it is desirable to contain 10% by mass or more of lime having a particle size of 10 mm or less. More specifically, lime having a particle size of 10 mm or less is in the range of 10 to 100% by mass, preferably 50 to 100% by mass, and lime having a particle size of more than 10 mm and 200 mm or less is 0 to 90% by mass, preferably 0. What is contained in the range of ˜50 mass% is desirable. This is because if large sized particles are added to the lime to be added, there is a risk that the effect of immobilizing the sulfur compound may be deteriorated because some of the lime will be subjected to a thermal decomposition reaction and a desulfurization reaction inside the CDQ. This is because it is necessary to increase the amount of lime to be added. Usually, the lime put into the pre-chamber is sufficiently advanced in about 1 hour to pass (exit) the temperature range of 700 ° C. or higher necessary for the thermal decomposition reaction and desulfurization reaction. It can be said that a suitable particle size (particle size distribution) capable of satisfying the above is the range specified above. That is, the particle size of the lime to be introduced is too large, and a thermal decomposition reaction (part of the lime is CO 2 from the particle surface toward the center). 2 As a result of gasification, the pyrolysis part becomes brittle and becomes finer. ), The thermal decomposition reaction by using coke sensible heat becomes difficult, and if there is an unreacted part in the part of the particles, it becomes difficult to proceed with the circulating gas. This is because the reaction with the sulfur compound in the gas does not proceed sufficiently even by contact, and it becomes difficult to obtain the effect of reducing the sulfur compound by immobilization.
[0026]
However, in the present invention, lime having a particle diameter exceeding 200 mm may be included. Such large lime is refined to an appropriate size by friction applied during the passage through the CDQ, increased weight, etc., and enters the particle size distribution range defined above. This is because even the particles are sufficiently finely divided before passing through the high temperature range and are subjected to thermal decomposition and desulfurization reaction, which can contribute to the achievement of the object of the present invention. In addition, even if the amount of lime is increased by assuming that a part of the lime is not pyrolyzed, the coke after passing through the CDQ has an average particle size of about 45 to 55 mm and is sized. Therefore, if lumps are crushed with a coke cutter and refined to the extent that they are sent to the sintering process together with the powder coke in the classification process (nodal 25 to 30 mm), the lime in the sintering process There is no problem because it can be used effectively as an alternative material.
[0027]
The reason why 10% by mass or more, preferably 50 to 100% by mass (total amount) of lime having a particle size of 10 mm or less is usually included because the particle size of lime or the like in sintering is 10 mm or less. This is because it is convenient in handling that the size is equal to or less than the size of. From the above, in the present invention, for example, the particle size of lime or the like in sintering is not 10 mm or less, and for example, a particle having a diameter of 15 mm or less may be used. In a broad sense, the particle size of the lime used in the sintering is less than or equal to the particle size of the lime used (for example, if the lime used in the sintering is 10 mm or less, the lime used in the sintering is 15 mm or less. If the particle size of the lime is in the range of 10 to 100% by mass, preferably 50 to 100% by mass, the particle size of the lime is 200 mm or less. It is desirable that the lime is contained in the range of 0 to 90 mass%, preferably 0 to 50 mass%.
[0028]
The particle size of lime here can be defined as follows.
[0029]
The size of the sieve opening when the lime, which has been reduced in particle size by a crusher, crusher, etc., is separated on the sieve and below the sieve with a screen or other sieving equipment (the "opening" of the sieve such as the screen) 2 (B) to 2 (E) regarding the form, however, it is not limited to these forms, and in other forms as in FIG. The arrow range in the middle) may be the opening size.) Is defined as the particle size of lime in the present invention.
[0030]
The pulverizer, crusher, etc. are usually finely sized by impact, friction, cutting or the like. The representative of the impact system is a hammer mill or ball mill, the representative of the friction system is a grind mill, and the representative of the cutting system is a cutter type. In the case of lime, as in the case of pulverization of coal and foods, there are many spheres and cubes, and the concept of particle size = particle size is relatively clear. Therefore, it is easy to use concepts such as the representative diameter and the average diameter, but in the present invention, evaluation and definition are performed by sieving equipment used in most practical crushing processes, particularly through the passage of openings such as screens. The screen used for evaluation and definition in the present invention is not the screen attached to the crusher shown in FIG. 2, but, for example, a screen when the crushed material that has passed through the crusher screen is separately sieved. By suppressing the vibration in the direction perpendicular to the screen as much as possible (vibrating in the horizontal direction when the inclination is 0), the size in the major axis direction is used as the passage diameter (where the crushed material is separately added). The form of the “opening” of the screen when sieving is the same as the form of the “opening” of the screen attached to the crusher etc. shown in FIGS. 2 (B) to (E). See this.)
[0031]
In addition, in order to obtain the lime reduced in particle size by a pulverizer, a crusher, etc., for example, as shown in FIG. 2 (A), a lime raw material (for example, limestone etc.) 301 is crushed (in the figure, An example of a hammer-type crusher is shown.) The material is charged from the charging port 302 as shown by the thick arrow in the figure. When the lime is rotated in the rotation direction 305 of the thin line arrow by the rotating body 303 in the pulverizer, when the lime is collided with one or more hammers (parts) 304 installed in the pulverizer or between the hammer and the rotating body 303 When passing through the gap, the lime is crushed to reduce the particle size. The lime having a small particle size comes out to the outside due to centrifugal force during rotation. Therefore, the size of the appropriate opening 308 (see FIGS. 2B to 2E) on the outer surface side of the rotation path of the pulverizer (the arrow in the enlarged view of FIGS. 2B to 2E). By installing a screen 307 having a range (length) corresponding to the size of the apertures) and a shape, lime (lime) reduced to a size (particle size) that passes through the apertures Only the crushed material 306) is taken out through the screen 307.
[0032]
Hereinafter, a specific example of sieving will be described in detail.
[0033]
Hammer type crusher: 100 kg / h crushing amount, 200 rpm, hammer width 10 mm, number of hammers 12, outlet screen size □ 50 mm (opening, square), vibration sieve: □ 10 mm screen (opening, square ), When sieving at a tilt angle of 5 °, a vibration amplitude of 10 mm horizontally and at right angles to the tilt direction, and the number of vibrations of 30 times / minute, the undersieving is 10, 9, 10% by mass (3 trials). It shall contain 10% by mass of lime having a particle size of 10 mm or less (average rounded off). Similarly, if the crusher exit side screen size is □ 30 mm and the vibration sieve screen is □ 10 mm, if the screen size is 20, 20, 20% by mass, it shall contain 20% by mass of lime having a particle size of 10 mm or less, If the crusher-side screen size is □ 10 mm and the vibration sieve screen is □ 10 mm, if the screen size is 80, 79, or 79% by mass, it will contain 80% by mass of lime having a particle size of 10 mm or less.
[0034]
The above figures are for the crusher A. In this method, the crusher B (50 kg / h crush, 200 rpm, hammer width 10 mm, number of hammers 12, slightly smaller than crusher A) data is also used. The reliability of data may be improved.
[0035]
As described above, the ratio (content) of “lime with a particle size of 10 mm or less” in the present invention is the sieving mass% based on the sieving screen size, and in order to change the sieving mass%, The screen size of the crusher screen has been changed. As a method of changing the particle size, in addition to the size of the screen of the crusher screen of the specific example shown above, the shape of the hammer, the width, the number of rotations, the screen position, etc. Any method can be used, but the numerical value can be defined by sieving with a sieving screen. In addition, the sieve can be changed depending on the vibration type and vibration method (impact by cam, circle / ellipticalization in the sieving direction, number of vibrations, etc.), screen eye shape (rectangle, circle, ellipse, etc.) It can be defined as a common numerical value by sieving by the vibration method in the specific example shown above.
[0036]
Next, the input amount of the coal is not particularly limited, and the amount of sulfur compound in the gas can be reduced in proportion to the input amount of lime. Corresponding to the above, it is desirable to add lime in the range of 50 to 500 g per ton of coke. When the input amount of lime is less than 50 g per ton of coke, there is a possibility that the removal of sulfur compounds may be insufficient. On the other hand, when the input amount of the lime exceeds 500 g per ton of coke, the sulfur compound is sufficiently removed and recovered, and a further removal and recovery effect cannot be expected. However, there is no particular problem as long as the amount of unreacted lime remaining by being charged in excess of the upper limit is within the range that can be used as the lime material used in the sintering process as described above.
[0037]
This is the amount of coke that is burned by the amount of air per ton of coke (the amount of air that is introduced for other purposes in addition to the amount of air that enters from the opening, etc. when the coke is charged), and thus coke. This is because the amount (concentration) of sulfur compounds generated by combustion differs.
[0038]
For example, 5-20Nm per ton of coke Three If the air enters the pre-chamber, 1.13 to 4.5 kg of coke will burn. By burning the coke, 4.5-18 g of sulfur in the coke moves into the gas (gas phase), and 3.2-13 liters of SO X (This is based on the results of demonstration experiments using actual equipment, X It corresponds to a concentration of 13 to 52 ppm. ).
[0039]
Here, (1) When it is assumed that the fluidized state of lime and its thermal decomposition product (CaO) in coke by circulating gas is in a fluidized bed state, Ca / S = 2 or more (that is, circulation) Efficient desulfurization is possible with the Ca content of the input lime with respect to the sulfur (S) content in the gas being at least twice (see FIG. 3). Therefore, the lime per ton of coke is CaCO. Three 30 to 130 g (fluidized bed) in terms of conversion is an appropriate amount.
[0040]
(2) Assuming that the fluidized state of the lime in the coke by the circulating gas and its thermal decomposition product (CaO) is in a packed bed state, it is considered that the contact opportunity is insufficient, so Ca / S = 10 or more (see FIG. 3). Therefore, the lime per ton of coke is CaCO. Three An appropriate amount is 160 to 650 g (filled layer) in terms of conversion.
[0041]
Since the coke in the CDQ of this system is a moving bed, it can be in an intermediate contact state between the above (1) and (2), so it can be said that lime should be charged in the range of 30 to 650 g per ton of coke. However, it is desirable to determine the optimum input amount of lime under the moving bed with respect to the air amount change, preferably by conducting a preliminary experiment with an actual machine.
[0042]
In addition to coke, for example, the applicant has already proposed a technology for introducing biomass into a pre-chamber to perform alternative combustion. When using other alternative fuels such as biomass, in addition to changing the air amount, It can be said that the amount of sulfur compound generated in the gas should be determined in consideration of changes in the amount of input such as, etc., and the amount of lime input should be determined, but preferably, by conducting a demonstration experiment with an actual machine, It is desirable to determine the optimum input amount of lime for changes in the air amount and changes in the input amount of biomass and the like.
[0043]
The lime is not necessarily charged into the prechamber. In the present invention, lime, in particular limestone, calcium carbonate, slaked lime, etc., is thermally decomposed (the reaction proceeds at 700 ° C. or higher) to be converted into calcium oxide (CaO), and this and the sulfur compound in the CDQ gas. The main purpose is to fix the sulfur content by reaction. Among these, in order to advance the thermal decomposition reaction of lime, in addition to utilizing the sensible heat of red hot coke (about 1000 ° C) charged into the pre-chamber, it is pushed out of the coke oven into a bucket / bucket car. This is because the sensible heat of red hot coke can also be used. That is, the sensible heat of the red coke before being put into the pre-chamber is not used, and the sensible heat of the red coke is dissipated to the atmosphere while it is loaded on a bucket / bucket car and moved to the CDQ (about 5 minutes). However, the sensible heat of reddish coke that has been dissipated into the atmosphere can be used effectively for preheating (thermal decomposition) of lime by mixing lime input.
[0044]
In order to clarify the above requirements of the present invention, a description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a typical CDQ that can be used in the present invention.
[0045]
First, an example of normal operation of CDQ is shown based on FIG. About 1000 ° C. red hot coke 151 produced in the coke oven 201 is extruded to a bucket / bucket vehicle (hereinafter simply referred to as a bucket vehicle 102) by an extruder (not shown) and conveyed to the CDQ 101. The upper lid 103 at the top is opened and the prechamber (space portion) 105 is charged. The portion that has been blocked by the upper lid 103 is the upper coke inlet 104. After the red hot coke 151 is charged, the upper lid 103 is closed, and the amount of air that naturally flows in is limited. In addition, the bucket car 102 and the like which have been emptied are sent to the coke oven 201 to load the next lot of red hot coke.
[0046]
The hot red hot coke 151 that has entered the pre-chamber 105 is cooled to about 200 ° C. while being gradually cooled by the circulating gas 107 while passing through the lower cooling chamber 106, and the outlet 108 at the lower portion of the cooling chamber 106 is cooled. Is taken out of. In the figure, the red hot coke put into the CDQ is represented by a thick arrow with a reference numeral 151. The coke in the CDQ is denoted by reference numeral 153 and the moving direction is indicated by a thick arrow (no reference numeral). In addition, coke taken out from the CDQ (in the present invention, lime and lime and the like, which are fixed by reaction with sulfur content, are also included) are represented by thick arrows with a reference numeral 155.
[0047]
On the other hand, for example, heat is recovered in a heat exchanger (boiler) 109 by a circulating gas 107 mainly composed of nitrogen or the like, and power is generated by moving the steam turbine 113 with the steam 111 generated by the heat. At this time, residual volatile matter and powdered coke (and, in the present invention, lime powder and a part of stone powder that is fixed by reaction with sulfur and decomposed lime) reach the heat exchanger 109 and coke. In order to prevent the problem of heat transfer inhibition, air (outside air) 117 is added and completely burned in the vicinity of the ring duct 115, which is a gas discharge port after exiting the pre-chamber 105. Furthermore, a dust catcher 123 is provided on the circulation path 121 from the ring duct 115 to the heat exchanger 109, and the above-mentioned powder coke (in the present invention, lime powder and lime are decomposed and immobilized by reaction with sulfur content). It is desirable to make effective use in the next sintering process. The circulating gas 107 recovered by the heat exchanger (boiler) 109 is adjusted to an appropriate pressure by the circulating gas blower 125 provided on the circulation path 121 and then introduced into the cooling chamber 106 from the circulating gas inlet 127. do it. Further, in order to keep the circulation gas supply flow rate into the CDQ 101 constant, for example, a diffusion for releasing a part of the circulation gas 107 from the circulation path 121 between the circulation gas blower 125 and the circulation gas inlet 127. A gas extraction path 129 may be provided and diffused through the path 129. Therefore, it goes without saying that a flow rate adjusting valve, a flow meter, an exhaust gas purifying device (all not shown and omitted) and the like may be provided on the path 129 as necessary. In the figure, the movement of coke is indicated by a thick line, and the movement of gas is indicated by a thin line.
[0048]
The method for reducing sulfur compounds in the gas in the CDQ according to the present invention will be further described with reference to FIG.
[0049]
In the present invention, as shown in FIG. 1, (A) lime 181a may be (directly) charged into a pre-chamber 105 that is a charging space for red hot coke 151 in a coke dry fire extinguishing equipment (CDQ) 101. (B) The lime 181b may be charged into a bucket and / or bucket vehicle 103, which is a moving and charging facility for the red-hot coke 151 in the coke dry fire extinguishing facility (CDQ) 101, or (A) and ( B) may be used in both cases.
[0050]
Hereinafter, the above-described (A) charging mode and (B) charging mode will be described separately.
[0051]
<In the case of the charging mode (A)>
Next, the case where lime is charged according to the charging mode (A) of the present invention will be described with reference to FIG.
[0052]
(A-1) Since charging of the red hot coke 151 is batch charging performed at intervals of several minutes to several tens of minutes, the lime charging mode of the present invention is red hot from the viewpoint of ease of charging timing. It can be said that the lime 181a may be charged into the pre-chamber 105 via the appropriate charging device 183 between the charging of the coke 151, but is preferably charged immediately after the red hot coke 151 is charged. Is. As described above, it is sufficient that the lime 181a charged can be subjected to a pyrolysis reaction and a desulfurization reaction using the sensible heat of red hot coke. Is in a temperature atmosphere of 1000 to 1100 ° C., and thus does not have to be uniformly mixed with coke. Furthermore, since the residence time in the temperature range of 800 to 1000 ° C. is about 1 hour while passing through the inside of CDQ101, sufficient reaction proceeds while passing through this region. It can be said that it is not restricted. However, if lime is introduced into the pre-chamber 105 immediately after the red hot coke 151 is introduced, the amount of sulfur compounds in the gas that can be immobilized before being sucked into the circulation path can be increased. It is possible to further reduce the condensation of sulfur at the boiler outlet and the like, and to suppress the degree of acid corrosion in the system to a lighter level.
[0053]
Here, the period between the charging of the red hot coke 151 is the time when the red hot coke 151 of the next lot starts from the time when the coke disappears in the bucket car 102 or the like when the red hot coke of a certain lot is charged into the pre-chamber 105. This refers to the period immediately before the opening of the lower part of the bucket wheel 102 or the like when the chamber 105 is loaded.
[0054]
When lime is charged between red hot coke, the charged coke layer and the charged lime layer are alternately lowered in the CDQ while sandwiched, and from the lower outlet 108 Before being discharged, the lime layer undergoes thermal decomposition reaction and desulfurization reaction, is fixed as stone and is discharged in the form of adhering to the nearby granulated coke surface.
[0055]
(A-2) As another charging mode of the biomass of the present invention, the lime 181a may be charged into the prechamber 105 via the charging device 183 (or the charging device 163) simultaneously with the charging of the red hot coke 151. . Since this is a form in which lime is mixed and dispersed in the red hot coke layer by simultaneous charging, it can be said that it is one of the preferable aspects in that it is easy to receive the sensible heat of the red hot coke surrounding the lime and the thermal decomposition is promoted. The pyrolyzed lime has good contact efficiency with the sulfur compound in the circulating gas passing through the gaps between the cokes, and can efficiently fix the sulfur content.
[0056]
Here, “to put in at the same time” means to start and end the charging of the lime 181a between the time when the red hot coke 151 of a certain lot starts dropping from the bucket truck 102 or the like and the time when dropping ends. , By introducing at the same time, by utilizing the diffusion of coke and mixing with coke on average, promote contact opportunities between lime and coke (promote thermal decomposition reaction by improving heat transfer efficiency of coke sensible heat) Further, it is possible to promote contact with the circulating gas (promoting the fixation of sulfur by improving the reaction efficiency between the sulfur compound in the gas and CaO).
[0057]
When the coke is charged at the same time as the red hot coke is added, the mixed layer of red hot coke 151 and lime 181a simultaneously added is stacked for each lot, descends in the CDQ, and is discharged from the lower outlet 108. Is subjected to thermal decomposition reaction and desulfurization reaction, and is fixed as stone and discharged in the form of adhering to the surface of coking coke nearby.
[0058]
(A-3) As other forms of lime of the present invention, the forms of lime input of (A-1) and (A-2) may be combined. That is, lime may be charged into the pre-chamber between charging of red hot coke and simultaneously with charging of red hot coke. This is useful in that a necessary amount of lime can be charged into the coke layer or the coke surface layer according to the purpose of use.
[0059]
In the methods (A-1) to (A-3) described above, lime 181a corresponding to the amount of red hot coke for each charged lot is introduced between red hot coke 151 and / or simultaneously with red hot coke 151. There is no particular limitation such that the entire amount may be charged at a time, may be continuously charged within a certain period, or may be intermittently charged. In the case of continuously or intermittently charging within a certain period, the charging amount may be made constant, or the charging amount may be charged so as to change with time.
[0060]
Further, in the above (A), the lime 181a is particularly limited, for example, it may be charged from the coke inlet 104 above the CDQ 101 and / or one or more lime inlets 185 installed in the pre-chamber 105. It is not a thing.
[0061]
That is, the lime 181a is introduced into the pre-chamber 105 from the coke inlet 104, or from one or more lime inlets 185 and biomass inlets 165 newly installed in the pre-chamber 105. In some cases, these may be used in combination.
[0062]
Here, the number of lime inlets 185 installed in the pre-chamber 105 is not particularly limited, but is diffused evenly in the pre-chamber 105 and deposited in the pre-chamber 105 as uniformly as possible. Since it is desirable to increase the contact efficiency (and thus the reaction efficiency) with the sulfur compound in the circulating gas, the inner circumference of the pre-chamber 105 is at two or more, preferably three or more, more preferably four to four at equal intervals. It is desirable to provide about 16 locations. However, there is no problem with 17 or more, but the apparatus configuration and control become complicated, so 17 or less is sufficient from the viewpoint of simplification. Also, when providing a plurality of lime inlets 185, they are installed on the same circumference (that is, at the same height) on the inner peripheral surface so that the input amount or flow rate of lime 181a from each input port, the amount of carrier gas or the flow rate It is easy to control or determine the charging flow rate, charging angle, and the like.
[0063]
In addition, when a plurality of input ports 185 are provided, the lime 181a may be input by synchronizing the input amount from each input port, the input timing, the input flow rate, etc. (same). The amount of lime input, the input timing, the input flow rate, etc. may be changed for each input port. In any case, the sensible heat of coke can be effectively used, so long as it can efficiently achieve the purpose of fixing and reducing sulfur compounds in the gas phase by thermal decomposition and desulfurization of lime. It is not something. For example, locally, there is a shortage of lime by changing the input amount, input timing, and input flow rate for each input port so that the distribution of lime does not vary between the central part and the side part of the prechamber. And it is desirable to adjust so that lime may be injected | thrown-in uniformly throughout so that reaction efficiency with the sulfur compound in circulating gas may not fall. Furthermore, it goes without saying that the type of lime and the method of blending may be changed depending on the timing of input, if necessary.
[0064]
Further, as shown in FIG. 1, the installation height of the lime charging port 185 is preferably provided in a portion where the pre-chamber 105 at the upper part of the ring duct 115 is expanded in diameter toward the lower part. The upper lid 103 may be provided.
[0065]
In addition, with respect to the input amount of lime from each input port, the input flow velocity (flow rate), the input angle, and the like in the method (A), the total input amount of lime, the input timing, the input position (upper or inner periphery) Should be determined as appropriate according to the number of inputs, etc., so that optimal conditions can be determined in advance by conducting preliminary experiments or simulations with a computer or the like so that the purpose of lime input can be achieved. Good. More preferably, the final adjustment is performed by conducting a demonstration experiment using an actual machine. In particular, the lime input amount, input flow rate (flow rate), and input angle from each of these input ports are adjusted so that the lime is uniformly distributed in the pre-chamber by, for example, changing the carrier gas amount described later. Is desirable.
[0066]
In the method (A), when lime 181a is charged from the coke charging port 104 or the coke upper lid 103, depending on the charging time, when performing between the charging of the red hot coke 151, The coke charging port 104 does not need to be fully opened, and may be opened slightly to the extent that lime can be charged. Further, a separate inlet (not shown) may be provided for charging lime in a part of the upper lid 103, and it may be introduced (dropped) through the inlet. Therefore, a plurality of lime charging ports can be provided even when lime is charged from the coke charging port. However, since the apparatus configuration may be complicated, it is easy to open the upper lid 103 even when lime is added.
[0067]
In the method (A), when the lime 181a is introduced from the upper coke inlet 104 or the lime inlet 185 provided on the inner peripheral surface of the pre-chamber 105, the lime 181a is evenly diffused (distributed) in the pre-chamber 105. These inlets can be easily expanded by expanding their diameters or by providing a movable mechanism or nozzle at the tip of the inlet. It is more desirable to diffuse. This is because the ambient temperature at the inlet becomes high, and even if an existing drive device or mechanism can be used, a highly heat-resistant member is required for the member to be used. is there.
[0068]
In addition, when the lime 181a is charged at the same time when the red hot coke 151 of (A-2) is charged, the lime 181a is dropped even if it is charged from the lime charging port 185 provided on the inner peripheral surface of the pre-chamber 105 toward the central portion. In this case, it is more suitable to drop the lime 181a together with the red hot coke 151 from the coke inlet 104 because it is difficult to uniformly distribute the lime.
[0069]
As a method for charging (conveying) lime in the above method (A), at each charging position, an appropriate charging device 183, for example, a dropping device such as a screw feeder, a table feeder or the like, is dropped by its own weight, and nitrogen and There is a method in which (or a part of) the circulating gas is used as a carrier gas and is introduced (injected) by airflow conveyance.
[0070]
Of the latter methods, in which nitrogen and / or (a part of) the circulating gas is used as a carrier gas and introduced (injected) by airflow transportation, when the circulation gas is used, the gas temperature is as shown in FIG. At the time of lowering, for example, a part of the gas after the circulating gas blower 125 for circulation is branched, and is drawn by a pipe 186 to a cutting device such as a table feeder, for example, a table feeder, from the cutting device to the lime charging port 185 The circulating gas is used in combination with the cutting equipment so that the circulating gas can be supplied into the lime conveying pipe 187 as the conveying gas. In the case of nitrogen gas as well, nitrogen is drawn from the outside through piping 188 to a cutting device 186, for example, a cutting facility such as a table feeder, and the nitrogen gas is similarly introduced into the lime conveying piping 187 from the cutting facility to the lime charging port 185. Used in combination with cutting equipment so that it can be supplied as carrier gas. Furthermore, when both nitrogen gas and circulating gas are used as the carrier gas, both the above-described piping paths may be provided. In this way, if necessary, nitrogen gas and circulating gas can be used at the same time, or the opening and closing of each piping path can be switched so that they can be used alternately. Supply becomes possible.
[0071]
In the present invention, what can be used as the carrier gas should not be limited to the nitrogen gas and the circulation gas described above, but inert gas (such as argon gas), air (especially other than natural inflow) (Alternatively, some of the air that is actively input for other purposes may be used), various oxygen gas produced in steelmaking facilities, such as coke oven gas, blast furnace gas, converter gas, etc. What can be utilized as etc. can be used conveniently.
[0072]
The superiority of the air current transport is that the dispersion range can be expanded with a smaller number of input ports, and therefore the uniformity of the layer thickness is increased compared to the case of falling by its own weight (in the case of coke input, the dispersibility is improved). Further, by using the circulating gas 107 as the carrier gas, it is possible to minimize the cost disadvantage of using nitrogen gas.
[0073]
Moreover, the method of dropping by its own weight is that no carrier gas is required and the running cost can be suppressed. In particular, when lime is charged from the coke charging port 104, the gas in the pre-chamber 105 is moderately dispersed because of thermal convection even when falling due to its own weight, which is preferable.
[0074]
<About the method (B)>
First, the bucket and the bucket car are distinguished as follows. The bucket refers to a red hot coke transfer container, and the bucket vehicle includes an appropriate carriage (with wheels or the like) for easy transportation as shown in FIG. It should be noted that the present invention should not be limited to these, and it is needless to say that other movement and input equipment can be used.
[0075]
Further, if there is no misunderstanding regarding the method (B), the sensible heat of red hot coke can be used as described above for the bucket and / or bucket car 102 which is the lime movement and charging facility. The red hot coke 151 needs to be loaded either before, simultaneously with and / or after the charging of the lime 181b. Therefore, the bucket and / or bucket wheel 102 is transported to the pre-chamber 105 (specifically, above the coke inlet 104) of the CDQ 101 in a state where the red hot coke 151 and the lime 181b are loaded. Therefore, only the lime 181b may be put into the dedicated bucket and / or bucket car 102 and transported to the pre-chamber 105, and in that case, it is substantially within the category of the method (A). It can be said that it is included. In addition, the method of “putting lime into the coke dry fire extinguishing equipment” includes the above-described charging modes (A) and / or (B). This is because the bucket and / or bucket vehicle 102 can also be regarded as an incidental facility of the CDQ 101. Even if the bucket and / or bucket vehicle is not included in the CDQ 101, the charging mode of (B) “loading lime into the bucket and / or bucket vehicle” is thereafter in the bucket and / or bucket vehicle 102. As a result, it is necessary to put the red hot coke 151 and lime 181b into the pre-chamber 105 of the CDQ101. As a result, the "lime 181b (using the bucket and / or bucket car 102) is put into the CDQ101. Therefore, the charging mode of (B) is also included as one of the methods of “loading lime into the coke dry fire extinguishing equipment”.
[0076]
In addition, as described above, the timing of charging lime into the bucket and / or bucket car (also simply referred to as a bucket car) is not particularly limited, and red-hot coke 151 from the coke oven 201 to the bucket car 102 or the like is not limited. May be performed either before, simultaneously with loading and / or after loading. This is because lime can be preheated by effectively utilizing the sensible heat of coke.
[0077]
{Circle around (1)} Before loading the red hot coke 151, the lime 181b is put into the bucket car 102 or the like in advance. For example, from the relationship between the arrangement of the lime charging device to the bucket car 102 and the ease of charging, the lime charging device is in the middle of returning the red bucket coke 151 to the coke oven 102 after charging the red hot coke 151 into the CDQ 101. (In the same manner as described in the charging mode (A) above, an appropriate charging device 183, for example, a cutting device such as a screw feeder or a table feeder can be used, and a rotary feeder or the like may be used. ), And the lime 181b is thrown into the empty bucket truck 102 or the like by a method of dropping by its own weight from the lime throwing device or a method of blowing (blowing) air or the like by using air or the like as a carrier gas. Thereafter, the red hot coke 151 may be pushed out and loaded.
[0078]
(2) The lime 181b is put into the bucket car 102 loaded with the red hot coke 151. For example, after the red hot coke 151 is pushed out of the coke oven 201 by an extruder and loaded on the bucket truck 102, the bucket truck 102 is moved to just below the lime inlet (not shown) of the lime charging apparatus, and the lime is charged. In the same manner as described in the charging mode of the device (A), a suitable charging device 183, for example, a cutting device such as a screw feeder or a table feeder can be used, and a rotary feeder or the like may be used. ) 181b, and the lime 181b is thrown (dropped) onto the loaded red coke by a method of dropping by its own weight or a method of blowing (blowing) by air flow using air or the like as a carrier gas. You may do it. Both are advantageous in that the operation is simple and the lime charging apparatus does not interfere with other coke extruders and CDQ equipment.
[0079]
In the above (1), it can be transported to the CDQ 101 without taking extra time after the red hot coke 151 is loaded on the bucket car 102 or the like. In (2) above, the surface of the red hot coke 151 loaded on the bucket wheel 102 or the like can be covered with lime 181b, the thermal decomposition of the lime 181b can be promoted while suppressing the sensible heat of the red hot coke 151 to the atmosphere, and air (outside air) ) And the red hot coke 151 can be cut off, and it is possible to effectively prevent the red hot coke 151 from burning during conveyance.
[0080]
Further, in the present invention, the charging modes (A) and (B) can be combined. That is, in the charging mode of (B), only the amount of lime input sufficient to promote the thermal decomposition of lime 181b while suppressing the sensible heat of reddish coke 151 sensible heat by the above (2) is added. It can be said that it is desirable to input the lime input amount remaining depending on the input form so as to be mixed and dispersed evenly in the red hot coke as much as possible.
[0081]
Further, when the lime is finally charged into the pre-chamber 105 according to any of the above-described charging forms (A) and / or (B), a part or all of the internal space of the pre-chamber 105 is 1000 It is desirable that the ambient temperature is ˜1100 ° C. This uses coke sensible heat for the reaction, but by increasing the reaction temperature (= atmosphere temperature in the pre-chamber internal space), lime pyrolysis reaction, pyrolysis product (CaO) and gas Sulfur content is fixed in the form of stone-cow by reaction with sulfur compounds in it, and removed from the gas and recovered (attached to the coke surface, which is a solid layer), but the reaction rate at this time becomes faster and desulfurization This is advantageous in that the effect is high. In addition, CaSO fixed and adhered to the coke surface Four The powder is unreacted CaCO Three After being taken out with the coke 155 cooled from the outlet 108 at the bottom of the CDQ together with CaO, etc., the large mass is crushed with a coke cutter, classified, and then subjected to the sintering process, which is the next process, together with the powder coke under the sieve. Sent. The sieved coke on the sieve is supplied to the blast furnace. Here, usually lime is added to iron ore together with powdered coke and sintered, and CaO (generally limestone powder) is previously added to the sintered ore (especially so as not to add a solvent agent to the blast furnace). In the present invention, the CaCO contained in the coke breeze is produced. Three The CaO powder can be effectively used as a lime substitute material as it is, and is extremely efficient in that it has an effect of reducing lime in the sintering process. CaSO in either CDQ or sintering process Four Even so, it is effectively used as a desulfurizing agent in the iron making process.
[0082]
When the atmospheric temperature of the space inside the pre-chamber is less than 1000 ° C., CaCO by thermal decomposition Three → CaO + CO 2 The reaction hardly occurs (decomposes at 900 ° C. or more), and the desulfurization reaction efficiency cannot be increased, so that the sulfur compound removal rate (desulfurization rate) may not be increased. On the other hand, when the temperature exceeds 1100 ° C., the cooling efficiency of the CDQ is lowered due to an increase in heat loss such as dissipated heat, so that the overall thermal efficiency is lowered.
[0083]
Here, the reason why the space inside the pre-chamber is part or all is that the entire pre-chamber interior does not have a uniform temperature distribution, and there is no particular problem even if the temperature is locally outside the temperature range.
[0084]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, it cannot be overemphasized that this invention should not be restrict | limited to these.
[0085]
Comparative Example 1 (Example where lime is not charged)
First, about 5 Nm per ton of red hot coke Three The normal operation was performed using the CDQ shown in FIG. The amount of air that naturally flows when the top lid 103 is opened when red coke is charged is 5 Nm. Three (This point was assumed by estimating an almost accurate natural inflow from the actual CDQ operation results.) Moreover, the sulfur content in the coke used in this comparative example was 0.4 mass% (dry), and the volatile substance (VM) was 3%. Moreover, the space part inside a pre chamber was the atmospheric temperature of 1000-1100 degreeC during operation. This ambient temperature was measured by installing a temperature sensor 191 at the position shown in FIG. Moreover, the particle size of the charging coal of the coke oven 201 was 10 mm or less.
[0086]
Introduced air 5Nm Three Oxygen gas (O 2 ) The amount is 1.05Nm Three It burns with red hot coke (1.13 kg), and 4.5 g of sulfur (S) is transferred to gas. Thus, 3.2 Nl of SO X Will occur. This is the SO gas in the emitted gas that is emitted through the emission gas extraction path 129 of FIG. X Measured as concentration. As a result, SO in the emitted gas when lime is not input. X The amount is 13 ppm (SO in the gas released during CDQ operation) X Average concentration).
[0087]
Example 1 (Lime input example)
On the other hand, as in Comparative Example 1, approximately 5 Nm per ton of red hot coke. Three Of air entered the prechamber. Further, from the four lime inlets 185 installed at equal intervals around the pre-chamber 105 in FIG. Using air as a carrier gas and blowing in by airflow conveyance (specifically, by adjusting (fluctuating) the flow rate of lime and carrier gas from the cutting equipment, the same amount of lime from each input port 185 at the same time. And adjusted so that a uniform lime layer is formed on the surface of the coke.) 300 g per ton of red hot coke between the input of red hot coke 151 to the CDQ101 intermittently. Except that lime was added, a normal operation was performed using the CDQ shown in FIG. In addition, the sulfur content in the coke used in the present Example was 0.4 mass% (dry), and the volatile substance (VM) was 3%. In addition, the lime used in this example is the total amount of calcium carbonate (CaCO Three ) Was used. Further, in this example, since the coal having a particle size of 10 mm or less was used for the charging coal of the coke oven 201, the particle size of lime used in this example was lime having a particle size of 10 mm or less. Containing 10% by mass. Specifically, as shown in FIG. 2, hammer type crusher: 100 kg / h crushing amount, 200 rpm, hammer width 10 mm, number of hammers 12, outlet screen size □ 50 mm (opening, square) : □ 10 mm screen (opening, square; using the screen of FIG. 2B), the result of sieving at a tilt of 5 °, a horizontal and vertical vibration amplitude of 10 mm, and a vibration frequency of 30 times / minute, Since the sieving was 10, 9, and 10% by mass (3 trials), these were used in this example assuming that the lime having a particle size of 10 mm or less was 10% by mass.
[0088]
In this example, 300 g of lime (CaCO) per ton of red hot coke is used. Three ) And operating the CDQ, the SO in the emitted gas is emitted through the emission gas extraction path 129 of FIG. X Concentration was measured. As a result, SO in the emitted gas X Amount of 1 ppm (SO in gas released during CDQ operation) X It was confirmed that the concentration was reduced to an average value. From this, SO X It was confirmed that the removal / recovery rate (desulfurization rate) by immobilization of the product reached 92%.
[0089]
As a result, sulfur compounds are H on the outer surface of the heat exchange pipe (water / steam circulation pipe) inside the boiler 109 and the outlet of the boiler. 2 SO Four Or H 2 SO Three The problem due to acid corrosion of the metal surface due to condensation in the form of can be greatly reduced, and from the state of such condensation, Example 1 relative to Comparative Example 1 was much better.
[0090]
Example 2
300 g of lime 181b per ton of red hot coke (the same lime used in Example 1 was used) was put into the bucket wheel 103 loaded with red hot coke 151. In this case, the thermal decomposition reaction (CaCO Three → CaO + CO 2 ) Occurs, and the amount of steam that is considered to correspond to the heat of decomposition increases (0.5 t / h). 7.5% from the amount of heat decomposed before CDQ101 {steam increase = (0.64-0.635) / (0.702-0.635) x 100} and was conventionally dissipated in the atmosphere. The sensible heat of reddish coke could be recovered as the heat of decomposition of lime.
[0091]
【The invention's effect】
According to the present invention, sulfur compounds in the gas in the CDQ can be reduced. Specifically, 5Nm per ton of coke Three In the case where the air (air that naturally entered when coke is added, etc.) enters the pre-chamber, the sulfur compound SO X The amount is reduced by about 92% from 13 ppm to 1 ppm. For this reason, the number of times of maintenance associated with acid corrosion has been reduced to at least once every 3 years, but it can be reduced to at least once every 5 years. Therefore, valuable time, labor, and cost required for repairing or repairing the corroded portion can be reduced. It can be greatly reduced. Also, in the past, due to polishing by refurbishment, the metal corrosion part would fall below the design allowable thickness earlier than expected, so replacement of parts including that part was necessary, but by adopting the present invention The life of the device can be greatly extended. Also, the emitted SO X Since the amount can be greatly reduced, the running cost of the emission gas purifier installed in the emission path can be greatly reduced.
[0092]
Also, the coke cooled by CDQ is sieved and the sized coke on the sieve is sent to a blast furnace, while the powder coke under the sieve is sent to the sintering process and used to form sintered ore. That is, in the sintering process, powdered coke and lime are added to iron ore and sintered to form a sintered ore having a particle size of 10 to 20 mm. In the present invention, the lime added to the CDQ converts the sulfur content to stone (CaSO Four ) And is taken out from the CDQ and collected by sieving together with the powder coke. Therefore, the stone koji (CaSO Four ) Is also used in the sintering process, the derivative effect that the amount of lime used in the sintering process is greatly reduced or lime is not required is obtained. In addition, since the sulfur content is originally contained in the coke, and this is only partially transferred to the sintered ore side, there is no significant difference in the amount of sulfur brought into the blast furnace, so it is from the CDQ gas. The removed and recovered sulfur content is also excellent in that it does not require any extra processing or operation such as separate removal in a subsequent process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a typical CDQ that can be used in the present invention.
FIG. 2 (A) is a schematic view of a pulverizer used for pulverizing biomass, and FIGS. 2 (B) to (E) pass only lime that has been reduced in particle size by the pulverizer. FIG. 2 is a drawing schematically showing the form and size of the sieve openings provided at the pulverizer outlet used for making the pulverized lime that has passed through the sieve of the pulverizer. In order to be able to define the proportion of lime having a particle diameter of 10 mm or less as defined in the present invention, particles larger than 10 mm are separated on a sieve and particles of 10 mm or less are separated under a sieve with a separate sieving equipment. It can also be a drawing schematically showing the form of the sieve opening and the size of the opening.
FIG. 3 is a drawing excerpted from Chemical Engineering Handbook 5th edition, page 279, wherein (1) to (5) in FIG. 3 (A) are diagrams showing fluidization state diagrams of the gas-system fluidized bed, FIG. 3B is a graph showing the relationship between the gas superficial velocity and the particle diameter in the above (1) to (5).
[Explanation of symbols]
101 ... CDQ, 102 ... bucket car, etc.
103 ... Upper lid of CDQ, 104 ... Upper coke inlet,
105 ... pre-chamber (space part), 106 ... cooling chamber,
107… Circulating gas, 108… Take out port under CDQ
109 ... heat exchanger (boiler), 111 ... steam,
113 ... steam turbine, 115 ... ring duct,
117 ... Air (outside air), 121 ... Circulation route,
123 ... Dust catcher, 125 ... Circulating gas blower,
127… Circulating gas inlet, 129… Exhaust gas extraction route,
151 ... Red hot coke, 153 ... Coke in CDQ,
155 ... Coke extracted from CDQ, 181 ... Lime,
183 ... Lime charging device, 185 ... Lime charging port,
191 ... Temperature sensor, 201 ... Coke oven,
301 ... Lime raw material, 302 ... Hammer type crusher,
303 ... Rotating body, 304 ... Hammer (part),
305 ... hammer rotation direction, 306 ... crushed lime,
307 ... Screen, 308 ... Opening.

Claims (10)

石灰を、コークス乾式消火設備に投入することを特徴とするコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。A method for reducing sulfur compounds in a gas in a coke dry fire extinguishing facility, wherein lime is charged into the coke dry fire extinguishing facility. 前記石灰を、コークス乾式消火設備における赤熱コークスの投入空間であるプレチャンバに投入することを特徴とする請求項1に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。2. The method for reducing sulfur compounds in a gas in a coke dry fire extinguishing facility according to claim 1, wherein the lime is put into a pre-chamber which is a charging space for red hot coke in the coke dry fire extinguishing facility. 前記石灰を、コークス乾式消火設備における赤熱コークスの移動および投入設備であるバケットおよび/またはバケット車に投入することを特徴とする請求項1または2に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The sulfur in the gas in the coke dry fire extinguishing equipment according to claim 1 or 2, wherein the lime is put into a bucket and / or a bucket car which is a moving and throwing equipment of red hot coke in the coke dry fire extinguishing equipment. Compound reduction method. 前記プレチャンバ内部の空間の一部または全部が、1000〜1100℃の雰囲気温度であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The sulfur in the gas in the coke dry fire extinguishing equipment according to any one of claims 1 to 3, wherein a part or all of the space inside the pre-chamber is an atmospheric temperature of 1000 to 1100 ° C. Compound reduction method. 前記石灰が、10mm以下の粒径の石灰を10質量%以上含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The said lime contains 10 mass% or more of lime with a particle size of 10 mm or less, The sulfur compound reduction method in the gas in the coke dry fire extinguishing equipment of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記石灰を、コークス1トン当り30〜650gの範囲で投入することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The method for reducing sulfur compounds in a gas in a coke dry fire extinguishing facility according to any one of claims 1 to 5, wherein the lime is charged in a range of 30 to 650 g per ton of coke. 前記石灰を、間欠的になされるコークス乾式消火装置への赤熱コークスの投入と投入の間に、および/または赤熱コークスの投入と同時にプレチャンバ内に投入することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The lime is introduced into the pre-chamber between and / or during the introduction of red hot coke into an intermittent coke dry fire extinguishing apparatus. The sulfur compound reduction method in the gas in the coke dry fire extinguishing equipment of any one of these. 前記石灰を、コークス乾式消火設備上部のコークス投入口および/またはプレチャンバに設置された1若しくは2以上の投入口から投入することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The said lime is supplied from the coke inlet of the upper part of a coke dry-type fire extinguishing equipment, and / or one or two or more inlets installed in the pre chamber, The one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. A method for reducing sulfur compounds in gases in coke dry fire extinguishing equipment. 前記石灰を、窒素および/または循環ガスを搬送ガスとして用いて気流搬送によって投入することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The sulfur compound in the gas in the coke dry fire extinguishing equipment according to any one of claims 1 to 8, wherein the lime is introduced by air flow conveyance using nitrogen and / or circulating gas as a carrier gas. Reduction method. 前記石灰を、コークス炉から間欠的になされるバケットおよび/またはバケット車への赤熱コークスの積載の前、積載中および/または積載後に投入することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のコークス乾式消火設備内のガス中の硫黄化合物低減方法。The lime is charged before, during and / or after loading of red hot coke on a bucket and / or bucket truck intermittently made from a coke oven. The method for reducing sulfur compounds in the gas in the coke dry fire extinguishing facility according to the item.
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