JP4474533B2 - Method for firing powdered calcium carbonate - Google Patents

Method for firing powdered calcium carbonate Download PDF

Info

Publication number
JP4474533B2
JP4474533B2 JP2009046593A JP2009046593A JP4474533B2 JP 4474533 B2 JP4474533 B2 JP 4474533B2 JP 2009046593 A JP2009046593 A JP 2009046593A JP 2009046593 A JP2009046593 A JP 2009046593A JP 4474533 B2 JP4474533 B2 JP 4474533B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluidized bed
combustion gas
calcium carbonate
bed furnace
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009046593A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010053016A (en
Inventor
弘 瀬戸
耀二 中島
Original Assignee
株式会社 セテック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 セテック filed Critical 株式会社 セテック
Priority to JP2009046593A priority Critical patent/JP4474533B2/en
Publication of JP2010053016A publication Critical patent/JP2010053016A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4474533B2 publication Critical patent/JP4474533B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

本発明は粉体状カルシウム(CaCO)を焼成して酸化カルシウム(CaO)を製造するシステムを用いて、特に、微粒子の酸化カルシウムを得るために、微粒子すなわち粉体状の炭酸カルシウムを焼成する方法に関する。 The present invention uses a system for producing calcium oxide (CaO) by calcining powdered calcium (CaCO 3 ), and in particular, calcining fine particles, ie, powdered calcium carbonate, in order to obtain fine calcium oxide. Regarding the method.

一般的に、酸化カルシウム(CaO)すなわち生石灰の製造は、炭酸カルシウム(CaCO)の原料である石灰石や貝殻などを、1100〜1200℃で焼成することにより行われる。酸化カルシウムの消化反応により水酸化カルシウム(Ca(OH))すなわち消石灰を製造する場合も、先ず炭酸カルシウムを焼成して酸化カルシウムを生成する。従来は、特許文献1及び2に開示されているように、竪型シャフト炉において塊状の石灰石や貝殻を焼成する方式が一般的である。竪型シャフト炉は、堅型の炉の上部から原料・燃料などを装入し、下部から燃焼用空気などを吹き込んで炉底に溜まった生成物を取り出す方式であり、比較的大型である。従って、石灰石を原料とする場合、粒径40〜80mm程度の塊状のものを用いている。 In general, calcium oxide (CaO), that is, quicklime is produced by firing limestone, shells, and the like, which are raw materials for calcium carbonate (CaCO 3 ), at 1100 to 1200 ° C. When calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), that is, slaked lime is produced by the digestion reaction of calcium oxide, calcium carbonate is first fired to produce calcium oxide. Conventionally, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, a method of firing massive limestone and shells in a vertical shaft furnace is common. The vertical shaft furnace is a relatively large system in which raw materials and fuels are charged from the upper part of a solid furnace, and combustion air is blown from the lower part to take out products accumulated at the bottom of the furnace. Therefore, when limestone is used as a raw material, a lump having a particle size of about 40 to 80 mm is used.

ここで、公知の焼却炉として、廃棄物の焼却によく用いられる流動層炉がある(特許文献3等)が、流動層炉を用いて炭酸カルシウムを焼成して酸化カルシウムを製造することは、あまり一般的ではない。流動層炉を用いる場合、上記の竪型シャフト炉の場合に比べて原料である炭酸カルシウムの粒径を小さくできるが、現状では最小でも1〜3mm程度が限界である。   Here, as a known incinerator, there is a fluidized bed furnace often used for incineration of waste (Patent Document 3, etc.), but calcining calcium carbonate using a fluidized bed furnace to produce calcium oxide, Not very common. When using a fluidized bed furnace, the particle size of calcium carbonate as a raw material can be made smaller than in the case of the vertical shaft furnace described above, but at present, the minimum is about 1 to 3 mm.

特開平5−170494号公報JP-A-5-170494 特開2002−60254号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-60254 特許第3999995号明細書Japanese Patent No. 3999995 特開2000−256047号公報JP 2000-256047 A 特開平11−76808号公報JP-A-11-76808

Zement-Kalk-Gips, Vol.42, No.12, p621,1989Zement-Kalk-Gips, Vol.42, No.12, p621,1989

現在、様々な分野において、反応性の良い高活性酸化カルシウム、高活性水酸化カルシウム(消石灰)及びカルシウムを得るために、粉体状の炭酸カルシウムを効率的に焼成する技術が求められている。   Currently, in various fields, in order to obtain highly reactive high-activity calcium oxide, high-activity calcium hydroxide (slaked lime) and calcium, there is a demand for a technique for efficiently firing powdered calcium carbonate.

その1つは、乾式排煙浄化技術の分野である。近年、種々の焼却炉からの排煙ガスに含まれる有害物質(硫黄酸化物、窒素酸化物)を除去するための排煙浄化システムが提示されている。例えば、特許文献3に開示されている。乾式排煙浄化システムでは、酸化カルシウムや水酸化カルシウム等のカルシウム系の排煙浄化剤を用いて、排煙ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物または塩化水素などの有害物質を吸収させて除去している。この乾式排煙浄化システムにおける脱硫反応、脱消反応または脱塩反応は固気反応であるため、カルシウム系排煙浄化剤として使用する酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムには高い反応活性が求められる。高活性の酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムを得るためには、原料である炭酸カルシウムの焼成温度を、不要に高温とせずにその熱分解温度領域の近傍としかつ極力短時間で焼成する必要がある。このような焼成条件を満たすには、微粒子すなわち粉体状の炭酸カルシウムを焼成することが望ましい。   One of them is in the field of dry flue gas purification technology. In recent years, a flue gas purification system for removing harmful substances (sulfur oxides, nitrogen oxides) contained in flue gas from various incinerators has been proposed. For example, it is disclosed in Patent Document 3. In the dry type flue gas purification system, calcium-based flue gas purifying agents such as calcium oxide and calcium hydroxide are used to absorb and remove harmful substances such as sulfur oxide, nitrogen oxide or hydrogen chloride in the flue gas. is doing. Since the desulfurization reaction, desulfurization reaction or desalting reaction in this dry flue gas purification system is a solid-gas reaction, high reaction activity is required for calcium oxide or calcium hydroxide used as a calcium-based flue gas purification agent. In order to obtain highly active calcium oxide or calcium hydroxide, it is necessary that the firing temperature of calcium carbonate as a raw material be set in the vicinity of its thermal decomposition temperature range without being unnecessarily high and as short as possible. In order to satisfy such firing conditions, it is desirable to fire fine particles, that is, powdered calcium carbonate.

また別の分野として、製糖技術の分野では、糖液精製工程において、高濃度の糖液に多量の酸化カルシウムを添加して水酸化カルシウムとし、これに対して二酸化炭素を吹き込むことにより炭酸カルシウムを生成させ、この炭酸カルシウム生成過程で糖液中の不純物である懸濁物を吸着させて除去することにより、精製糖液を得ている。この結果、炭酸カルシウムを主成分とする廃棄物(ライムケーキ)を多量に生じるが、このライムケーキにおける炭酸カルシウムの粒径は10μm以下である。これを焼成して再び酸化カルシウムとすれば、リサイクルが可能となる。この場合にも、粉体状の炭酸カルシウムの焼成技術が必要となる。   As another field, in the field of sugar production technology, in a sugar solution refining process, a large amount of calcium oxide is added to a high concentration sugar solution to form calcium hydroxide, and carbon dioxide is blown into this to produce calcium carbonate. The purified sugar solution is obtained by adsorbing and removing the suspension, which is an impurity in the sugar solution, in the calcium carbonate production process. As a result, a large amount of waste (lime cake) containing calcium carbonate as a main component is generated. The particle size of calcium carbonate in the lime cake is 10 μm or less. If this is calcined and recalculated, it can be recycled. Also in this case, a powdered calcium carbonate baking technique is required.

しかしながら、上述のように、現状の炭酸カルシウムの焼成技術では、最小でも1〜3mm程度の粒径が限界であって、粒径0.3mm以下の粉体状の炭酸カルシウムの焼成技術は確立されていない。   However, as described above, the current calcium carbonate firing technology has a minimum particle size of about 1 to 3 mm, and powder calcium carbonate firing technology with a particle size of 0.3 mm or less has been established. Absent.

粉体状の炭酸カルシウムを焼成する場合、以下の(i)(ii)の問題点がある。
(i)図1及び図2は、従来の流動層炉を用いて粒径1〜3mmの炭酸カルシウムの焼成実験を行った結果を示すグラフである。図1には、炭酸カルシウムの焼成温度(流動層炉内のフリーボード部の温度)と活性度の測定結果を示す。この測定では、焼成された酸化カルシウムを10分間で中和するために要する塩酸(4規定液による)消費量により、酸化カルシウムの活性を評価している。焼成温度850〜900℃の比較的低温域で、活性の最大値を示している。一方、図2は、焼成温度(流動層炉内のフリーボード部の温度)と焼成率の測定結果を示す。焼成温度が低くなるほど、焼成された酸化カルシウムの強熱減量(炭酸カルシウムの未焼成分に相当)が増加する。
When firing powdered calcium carbonate, there are the following problems (i) and (ii).
(I) FIG.1 and FIG.2 is a graph which shows the result of having performed the baking experiment of calcium carbonate with a particle size of 1-3 mm using the conventional fluidized bed furnace. FIG. 1 shows the measurement results of the calcining temperature of calcium carbonate (the temperature of the free board part in the fluidized bed furnace) and the activity. In this measurement, the activity of calcium oxide is evaluated by the consumption of hydrochloric acid (by a 4N solution) required to neutralize the calcined calcium oxide in 10 minutes. The maximum value of activity is shown in a relatively low temperature range of calcination temperature 850 to 900 ° C. On the other hand, FIG. 2 shows the measurement results of the firing temperature (temperature of the free board portion in the fluidized bed furnace) and the firing rate. The lower the firing temperature, the greater the loss on ignition of the calcined calcium oxide (corresponding to the uncalcined portion of calcium carbonate).

図1及び図2から、従来の流動層炉を用いて高活性の酸化カルシウムを得るには、850〜900℃の最大活性が得られる焼成温度で炭酸カルシウムの焼成を行うことが望ましいが、粒径1〜3mmの炭酸カルシウムの場合、約10〜15%が未焼成となってしまうことが判る。比較的低温域で完全に焼成するには、ある程度の滞留時間は必要であるが、小さい粒子であるほど飛散しやすいため、焼成のための滞留時間が確保し難いという問題点がある。特に、粒径0.3mm以下の粉体状の場合、従来の流動層炉に投入しても、数秒程度で燃焼ガスとともに流出してしまうため、かなりの部分が未焼成のままとなる。従って、最適な焼成温度の流動層炉内において、粉体の十分な滞留時間を確保する技術が求められる。   From FIG. 1 and FIG. 2, in order to obtain highly active calcium oxide using a conventional fluidized bed furnace, it is desirable to calcine calcium carbonate at a firing temperature at which a maximum activity of 850 to 900 ° C. is obtained. In the case of calcium carbonate having a diameter of 1 to 3 mm, it is understood that about 10 to 15% is not fired. A certain amount of residence time is required for complete firing in a relatively low temperature range. However, the smaller the particles, the more likely it is to scatter, and there is a problem that it is difficult to ensure the residence time for firing. In particular, in the case of a powder with a particle size of 0.3 mm or less, even if it is put into a conventional fluidized bed furnace, it flows out together with the combustion gas in several seconds, so that a considerable part remains unfired. Therefore, there is a need for a technique that ensures a sufficient residence time of the powder in a fluidized bed furnace having an optimum firing temperature.

(ii)また、炭酸カルシウムの微粒子が焼成されて酸化カルシウムの微粒子となり、燃焼ガスと共存するとき、燃料の燃焼により生じた二酸化炭素(CO)と、炭酸カルシウムの熱分解により生じた二酸化炭素とにより、燃焼ガスには高濃度の二酸化炭素が含まれることになる。このような雰囲気下においては、数1の可逆反応により、酸化カルシウムの再炭酸化が生じ、燃焼ガスの通路となる機器や配管ダクトの内壁に炭酸カルシウムが付着固化し、いわゆるコーティング閉塞現象を生じる。付着固化した炭酸カルシウムを除去するには、操業停止しなければならず、かつ除去作業の負担が大きかった。 (Ii) In addition, when the calcium carbonate fine particles are calcined into calcium oxide fine particles and coexist with the combustion gas, carbon dioxide (CO 2 ) generated by combustion of fuel and carbon dioxide generated by thermal decomposition of calcium carbonate As a result, the combustion gas contains a high concentration of carbon dioxide. Under such an atmosphere, recalcification of calcium oxide occurs due to the reversible reaction of Equation 1, and calcium carbonate adheres and solidifies on the inner walls of equipment and piping ducts that serve as combustion gas passages, resulting in a so-called coating blockage phenomenon. . In order to remove the adhered and solidified calcium carbonate, the operation had to be stopped, and the burden of the removal work was large.

Figure 0004474533
Figure 0004474533

ここで、特許文献4は、酸化カルシウムの再炭酸化を防止する方法を開示している。特許文献4の段落0014には、石灰石(炭酸カルシウムCaCO)または生石灰(酸化カルシウムCaO)をT℃で扱う装置を運転するに際し、石灰石または生石灰の雰囲気中において生石灰の再炭酸化を生じる二酸化炭素(CO)の分圧Pを

P[MPa]=452exp(−21441/(T+179)+17.01)

の式で算出し、石灰石または生石灰の雰囲気中における二酸化炭素をP未満に下げることで再炭酸化を防止できることが記載されている。図3は炭酸カルシウムの熱分解の平衡温度と、二酸化炭素分圧との関係を示したグラフである。実線は特許文献4の式に基づいており、破線は非特許文献1に記載の式に基づいている。石灰石の産地、性状により若干の差異を生ずるが、ほぼ同じ傾向を示しており、二酸化炭素分圧が高くなるほど、炭酸カルシウムの熱分解平衡温度は高くなる。これらの曲線を境界として、高温側が熱分解領域(CaO+CO)となり、低温側が結合領域(CaCO)となる。従って、酸化カルシウムを含む所定の温度の燃焼ガスにおいて、酸化カルシウムの再炭酸化を防止する場合には、その温度で熱分解領域となるように二酸化炭素分圧を調整する必要がある。つまり、二酸化炭素分圧が高すぎる場合は、これを低減する必要がある。
Here, patent document 4 is disclosing the method of preventing recarbonation of calcium oxide. Paragraph 0014 of Patent Document 4 includes carbon dioxide which causes recalcification of quicklime in an atmosphere of limestone or quicklime when operating an apparatus that handles limestone (calcium carbonate CaCO 3 ) or quicklime (calcium oxide CaO) at T ° C. (CO 2 ) partial pressure P

P [MPa] = 452exp (−21441 / (T + 179) +17.01)

It is calculated that the re-carbonation can be prevented by lowering the carbon dioxide in the limestone or quicklime atmosphere to less than P. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thermal decomposition equilibrium temperature of calcium carbonate and the carbon dioxide partial pressure. The solid line is based on the formula in Patent Literature 4, and the broken line is based on the formula in Non-Patent Literature 1. Although there are some differences depending on the production area and properties of limestone, it shows almost the same tendency. The higher the carbon dioxide partial pressure, the higher the thermal decomposition equilibrium temperature of calcium carbonate. With these curves as a boundary, the high temperature side becomes a thermal decomposition region (CaO + CO 2 ), and the low temperature side becomes a bonding region (CaCO 3 ). Therefore, in the case of preventing the recalcification of calcium oxide in the combustion gas containing calcium oxide at a predetermined temperature, it is necessary to adjust the carbon dioxide partial pressure so that it becomes a thermal decomposition region at that temperature. That is, when the partial pressure of carbon dioxide is too high, it is necessary to reduce this.

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、粉体状(特に粒径0.3mm以下)の炭酸カルシウムを、高い焼成率で効率的に焼成することができる焼成方法を提供することである。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a firing method capable of efficiently firing powdery calcium carbonate (particularly, a particle size of 0.3 mm or less) at a high firing rate.

上記の問題点を解決するために、本発明は以下の構成を提供する。なお、括弧中の数字は、後述する実施例を示した図面の符号であり、参考のために付する。
(1)本発明による粉体状炭酸カルシウムの焼成方法は、気泡流動層を形成する第1段流動層炉(20)と噴流層を形成する第2段流動層炉(30)とを備えた2段式の炭酸カルシウム焼成炉を用いて粉体状の炭酸カルシウム(CaCO)を焼成して酸化カルシウム(CaO)を生成する方法であって、気泡流動層を形成した前記第1段流動層炉に粉体状の炭酸カルシウム及び燃料を供給して焼成する第1工程と、前記第1工程の焼成により生成した酸化カルシウム及び未焼成の炭酸カルシウムを随伴する燃焼ガスを前記第2段流動層炉に流入させ、当該第2段流動層炉の内壁に沿って旋回させて噴流層を形成することにより、前記未焼成の炭酸カルシウムを焼成する第2工程とを有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following configurations. The numerals in parentheses are the reference numerals of the drawings showing examples to be described later, and are attached for reference.
(1) The method for firing powdered calcium carbonate according to the present invention comprises a first stage fluidized bed furnace (20) for forming a bubble fluidized bed and a second stage fluidized bed furnace (30) for forming a spouted bed. A method for producing calcium oxide (CaO) by calcining powdered calcium carbonate (CaCO 3 ) using a two-stage calcium carbonate firing furnace, wherein the first-stage fluidized bed is formed with a bubble fluidized bed. A first step in which powdered calcium carbonate and fuel are supplied to the furnace and calcined; and a combustion gas accompanied by calcium oxide and uncalcined calcium carbonate produced by the calcining in the first step is converted into the second stage fluidized bed. A second step of firing the uncalcined calcium carbonate by forming a spouted bed by flowing into the furnace and swirling along the inner wall of the second stage fluidized bed furnace.

(2)上記(1)の方法において、前記第2段流動層炉が直立円筒状であり、前記燃焼ガスを、該第2段流動層炉の水平断面円周部接線方向に流入させることが好適である。 (2) In the method of (1), the second stage fluidized bed furnace has an upright cylindrical shape, and the combustion gas is allowed to flow in a tangential direction of a circumferential section of the horizontal section of the second stage fluidized bed furnace. Is preferred.

(3)上記(2)の方法において、前記第2段流動層炉と同軸に配置されかつ該第2段流動層炉の上端面(33a)を貫通して炉内空間にて開口する内筒管(32)を備え、該内筒管を通して前記燃焼ガスを流出させることが好適である。 (3) In the method of (2) above, an inner cylinder that is arranged coaxially with the second stage fluidized bed furnace and opens through the upper end surface (33a) of the second stage fluidized bed furnace. It is preferable that a pipe (32) is provided and the combustion gas flows out through the inner cylinder pipe.

(4)上記(1)〜(3)のいずれかの方法において、焼成により生成した酸化カルシウムを随伴して前記第2段流動層炉(30)から流出した前記燃焼ガスに対して冷空気を混合することにより、600℃以下に急速冷却すると同時に該燃焼ガスに含まれる二酸化炭素の分圧を低減し、酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離する(40,41)ことが好適である。 (4) In any one of the above methods (1) to (3), cold air is supplied to the combustion gas flowing out of the second-stage fluidized bed furnace (30) accompanied by calcium oxide produced by firing. By mixing, it is preferable to rapidly cool to 600 ° C. or lower and simultaneously reduce the partial pressure of carbon dioxide contained in the combustion gas to separate the calcium oxide and the combustion gas (40, 41).

(5)上記(1)〜(3)のいずれかの方法において、焼成により生成した酸化カルシウムを随伴して前記第2段流動層炉(30)から流出した燃焼ガスに対して水を噴霧することにより、600℃以下に急速冷却し、酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離すると同時に酸化カルシウムを消化して水酸化カルシウムを生成する(40,41)ことが好適である。 (5) In any of the above methods (1) to (3), water is sprayed on the combustion gas flowing out of the second-stage fluidized bed furnace (30) accompanied by calcium oxide generated by firing. Thus, it is preferable to rapidly cool to 600 ° C. or lower, separate calcium oxide and combustion gas, and simultaneously digest calcium oxide to produce calcium hydroxide (40, 41).

(6)上記(1)〜(5)のいずれかの方法において、前記粉体状の炭酸カルシウムに加えて、二酸化ケイ素(SiO)供給源となる石炭灰または粘土を、炭酸カルシウムの3〜30重量%混合して、前記第1段流動層炉に投入することが好適である。 (6) In any one of the above methods (1) to (5), in addition to the powdered calcium carbonate, coal ash or clay serving as a silicon dioxide (SiO 2 ) supply source is mixed with 3 to 3 of calcium carbonate. It is preferable to mix 30% by weight and put into the first stage fluidized bed furnace.

(7)上記(1)の方法において、内筒(94)と外筒(95)を備え該外筒に加熱用熱流体を流すことにより該内筒の内部を加熱する間接外熱型キルンを用い、前記粉体状の炭酸カルシウムを前記第1流動層炉に投入するに先立って前記間接外熱型キルンの内筒に投入すると共に、酸化カルシウムを随伴して前記第2段流動層炉から流出した燃焼ガスを加熱用熱流体として該間接外熱型キルンの外筒に流すことにより、該粉体状の炭酸カルシウム及び燃焼用空気を予熱する予熱工程をさらに有し、前記予熱された粉体状の炭酸カルシウムを前記第1流動層炉に投入することが好適である、 (7) In the method of (1) above, an indirect external heating kiln is provided that includes an inner cylinder (94) and an outer cylinder (95), and heats the inside of the inner cylinder by flowing a heating thermal fluid through the outer cylinder. In addition, the powdered calcium carbonate is charged into the inner cylinder of the indirect external heat kiln prior to charging the first fluidized bed furnace, and accompanied by calcium oxide from the second stage fluidized bed furnace. The preheated powder further includes a preheating step of preheating the powdered calcium carbonate and combustion air by flowing the discharged combustion gas as a heating fluid into the outer cylinder of the indirect external heating kiln. It is preferable to put body-like calcium carbonate into the first fluidized bed furnace,

(8)上記(7)の方法において、前記加熱用熱流体としての燃焼ガスが前記間接外熱型キルンの外筒を流れる途中にて、該燃焼ガスに対して冷空気を供給することにより、該燃焼ガスを600℃以下に急速冷却すると同時に該燃焼ガスに含まれる二酸化炭素の分圧を低減し、酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離することが好適である。 (8) In the method of (7) above, by supplying cold air to the combustion gas while the combustion gas as the heating heat fluid flows through the outer cylinder of the indirect external heat kiln, It is preferable to rapidly cool the combustion gas to 600 ° C. or lower and simultaneously reduce the partial pressure of carbon dioxide contained in the combustion gas to separate calcium oxide from the combustion gas.

(9)上記(7)の方法において、前記加熱用熱流体としての燃焼ガスが前記間接外熱型キルンの外筒を流れる途中にて、該燃焼ガスに対して水を供給することにより、該燃焼ガスを600℃以下に急速冷却し、酸化カルシウムから生じた水酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離することが好適である。 (9) In the method of (7) above, by supplying water to the combustion gas while the combustion gas as the heating heat fluid flows through the outer cylinder of the indirect external heat kiln, It is preferable to rapidly cool the combustion gas to 600 ° C. or less to separate calcium hydroxide generated from calcium oxide from the combustion gas.

(10)本発明による粉体状炭酸カルシウムの焼成方法は、酸化カルシウムを随伴しない燃焼ガスを間接外熱型キルンの加熱側熱流体として該内筒を加熱して粉体状の炭酸カルシウム(CaCO)を焼成し酸化カルシウム(CaO)を焼成する方法において、供給原料がライムケーキの場合はライムケーキ含有の有機物を焼却するための空気を併給して有機物を燃焼し,当該間接外熱型キルンより流出する酸化カルシウムと随伴ガスに対して冷空気,または水を供給して600℃以下に急速冷却すると同時に,空気冷却では二酸化炭素の分圧を低減して再炭酸化防止する手段を有するものである。 (10) In the method for calcining powdered calcium carbonate according to the present invention, the inner cylinder is heated using a combustion gas not accompanied by calcium oxide as a heating-side heat fluid of an indirect external heating kiln to form powdered calcium carbonate (CaCO in 3) firing the method of calcining calcium oxide (CaO), feedstock and cogeneration in air to burn off organic matter-containing lime cake when lime cake burning organic matter, the indirect outside thermal kiln Supplying cold air or water to the more outflowing calcium oxide and associated gas to rapidly cool to below 600 ° C, while air cooling has means to reduce carbon dioxide partial pressure and prevent re-carbonation It is.

本発明は、2段式の流動層炉を用いた粉体状炭酸カルシウムの焼成方法であり気泡流動層を形成する第1段流動層炉で第1段階の焼成を行った後、焼成した酸化カルシウムと未焼成の炭酸カルシウムを随伴する燃焼ガスを第2段流動層炉に流入させ、旋回流により噴流層を形成して第2段階の焼成を行う。流層層炉を2段としたことにより、特に第2段流動層炉での滞留時間が十分に確保されることにより、未焼成の炭酸カルシウムもほぼ完全に焼成される。   The present invention is a method for calcining powdered calcium carbonate using a two-stage fluidized bed furnace, in which a first stage of firing is performed in a first stage fluidized bed furnace for forming a bubble fluidized bed, and then firing is performed. Combustion gas accompanied by calcium and uncalcined calcium carbonate is caused to flow into the second-stage fluidized bed furnace to form a spouted bed by swirling flow to perform second-stage firing. By using a two-stage fluidized bed furnace, in particular, a sufficient residence time in the second-stage fluidized bed furnace is ensured, so that uncalcined calcium carbonate is almost completely fired.

第2段流動層炉が直立円筒状であり、第2段流動層炉の底部(例えば、第1段流動層炉の真上に第2段流動層炉が設けられる場合)または下端近傍(例えば、第1段流動層炉の上部と第2段流動層炉の下部が水平方向の連結管で連結される場合)にて水平断面円周部の接線方向に燃焼ガスを流入させることにより、内壁に沿って旋回しつつ上昇する噴流層を確実に形成することができる。   The second stage fluidized bed furnace is an upright cylinder, and the bottom of the second stage fluidized bed furnace (for example, when the second stage fluidized bed furnace is provided directly above the first stage fluidized bed furnace) or near the lower end (for example, In the case where the upper part of the first stage fluidized bed furnace and the lower part of the second stage fluidized bed furnace are connected by a horizontal connecting pipe), the inner wall It is possible to reliably form a spout layer that rises while swirling along.

また、第2段流動層炉と同軸に配置されかつ第2段流動層炉の上端面を貫通して炉内空間にて開口する内筒管を備えたことにより、燃焼ガスは、内筒管外面を旋回下降して内筒管下端から内筒管内を上昇し流出することになり、粉体の滞留時間の確保に寄与する。   In addition, the combustion gas is disposed in the inner cylinder pipe by being provided coaxially with the second stage fluidized bed furnace and opening in the furnace space through the upper end surface of the second stage fluidized bed furnace. The outer surface swirls and descends, and rises and flows out from the lower end of the inner tube, contributing to securing the residence time of the powder.

焼成により生成した酸化カルシウムを随伴して第2段流動層炉から流出した燃焼ガスに対して冷空気を混合して600℃以下に急速冷却すると同時に、この燃焼ガスに含まれる二酸化炭素の分圧を低減することにより、酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離する。これにより、再炭酸化を生じさせず、コーティング閉塞現象を防止できる。   Cold air is mixed with the combustion gas flowing out of the second stage fluidized bed furnace accompanied by calcium oxide produced by firing, and rapidly cooled to below 600 ° C. At the same time, the partial pressure of carbon dioxide contained in this combustion gas Is reduced to separate calcium oxide and combustion gas. Thereby, re-carbonation does not occur and the coating blockage phenomenon can be prevented.

焼成により生成した酸化カルシウムを随伴して第2段流動層炉から流出した燃焼ガスに対して水を噴霧して600℃以下に急速冷却することにより、酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離すると同時に、酸化カルシウムを消化して水酸化カルシウムを生成する。これにより、再炭酸化を生じさせず、コーティング閉塞現象を防止できる。軽質炭酸カルシウム(焼成により生成した酸化カルシウムから再び合成した炭酸カルシウム)を製造する場合や、ライムケーキをリサイクルする場合など、二酸化炭素分圧を低減しない方がよい場合(高濃度の二酸化炭素を必要とする)に適している。   At the same time as separating calcium oxide and combustion gas by spraying water on the combustion gas flowing out of the second stage fluidized bed furnace accompanied by calcium oxide produced by firing and rapidly cooling to 600 ° C. or lower, Digests calcium oxide to produce calcium hydroxide. Thereby, re-carbonation does not occur and the coating blockage phenomenon can be prevented. When it is better not to reduce the partial pressure of carbon dioxide, such as when producing light calcium carbonate (calcium carbonate synthesized again from calcium oxide generated by baking) or recycling lime cake (requires high concentration of carbon dioxide) Is suitable).

粉体状の炭酸カルシウムに加えて、二酸化ケイ素(SiO)供給源となる石炭灰または粘土を、炭酸カルシウムの3〜30重量%混合して、第1段流動層炉に投入する。公知技術(特許文献6)として、生石灰(酸化カルシウム)を原料とする排煙処理剤であって、非結晶性二酸化ケイ素を共存させて生石灰の消化反応を行わせることにより高活性ケイ素化合物を生成させ、この高活性ケイ素化合物を成分として混練した排煙処理剤が知られている。この排煙処理剤は、高い脱硫・脱消性能を有する。本発明において、炭酸カルシウムに二酸化ケイ素を添加して焼成することにより、二酸化ケイ素との熱的結合が促進された高活性の酸化カルシウムを得ることができる。この高活性の酸化カルシウムを消化すれば、高活性の水酸化カルシウムを得ることができる。 In addition to powdered calcium carbonate, coal ash or clay as a silicon dioxide (SiO 2 ) supply source is mixed with 3 to 30% by weight of calcium carbonate and charged into the first-stage fluidized bed furnace. As a known technique (Patent Document 6), it is a flue gas treatment agent using quick lime (calcium oxide) as a raw material, and a highly active silicon compound is produced by coexisting non-crystalline silicon dioxide to cause quick lime digestion reaction In addition, a flue gas treating agent is known in which this highly active silicon compound is kneaded as a component. This flue gas treating agent has high desulfurization / desorption performance. In the present invention, by adding silicon dioxide to calcium carbonate and baking, highly active calcium oxide in which thermal bonding with silicon dioxide is promoted can be obtained. By digesting this highly active calcium oxide, highly active calcium hydroxide can be obtained.

本発明により、粒径0.3mm以下の微粒子の炭酸カルシウムの焼成が可能となり、高活性の酸化カルシウムを製造することにより、高性能な乾式排煙浄化剤をロ−コストに製造することが可能となった。
製糖の糖液精製工程で生ずる微粒子の炭酸カルシウムを多量に含む廃棄物(ライムケ−キ)を焼成することが可能となり、酸化カルシウムとしてリサイクルするとともに、得られた酸化カルシウムから精製工程で必要な水酸化カルシウムを製糖工場内で製造することも可能にした。
According to the present invention, it becomes possible to calcinate fine calcium carbonate having a particle size of 0.3 mm or less, and by producing highly active calcium oxide, it is possible to produce a high-performance dry smoke purification agent at low cost. became.
Waste (lime cake) containing a large amount of fine calcium carbonate produced in the sugar solution refining process can be baked, recycled as calcium oxide, and water required for the refining process from the obtained calcium oxide. Calcium oxide can be produced in a sugar factory.

さらに、間接外熱型キルンを用いる方法では、キルン外筒を流れる燃焼ガス及び燃焼ガスに随伴している酸化カルシウム(CaO)の保有熱量を、キルン内筒への間接的な加熱に用いることで熱回収し、キルン内において、流動層炉に供給するに先立って粉体状炭酸カルシウム(例えばライムケーキ)の乾燥及び予熱に利用することができる。また、流動層炉に供給する燃焼用空気の予熱にも利用することができる。これにより、流動層炉における燃焼効率が向上する。   Furthermore, in the method using the indirect external heat kiln, the combustion gas flowing through the kiln outer cylinder and the calorific value of calcium oxide (CaO) accompanying the combustion gas are used for indirect heating to the kiln inner cylinder. The heat can be recovered and used for drying and preheating the powdered calcium carbonate (for example, lime cake) in the kiln before being supplied to the fluidized bed furnace. It can also be used for preheating combustion air supplied to a fluidized bed furnace. Thereby, the combustion efficiency in a fluidized bed furnace improves.

またさらに、間接外熱型キルンを用いる方法では、燃焼ガス発生炉において燃焼ガスを発生させてキルンの外筒に流し、キルンの内筒への間接的な加熱に用いることで熱回収し、キルン内において、粉体状炭酸カルシウム(例えばライムケーキ)の焼成に利用することができる。   Furthermore, in the method using the indirect external heat kiln, the combustion gas is generated in the combustion gas generation furnace and flows into the outer cylinder of the kiln, and is used for indirect heating to the inner cylinder of the kiln. Inside, it can utilize for baking of powdery calcium carbonate (for example, lime cake).

炭酸カルシウムの焼成温度と活性度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calcination temperature of calcium carbonate, and activity. 炭酸カルシウムの焼成温度と焼成率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calcination temperature of calcium carbonate, and a calcination rate. 炭酸カルシウムの熱分解平衡温度と二酸化炭素分圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thermal decomposition equilibrium temperature of calcium carbonate, and a carbon dioxide partial pressure. 粉状炭酸カルシウムの焼成システム図 (ガスガスヒーター利用)である。It is a firing system diagram of powdered calcium carbonate (using gas gas heater). 粉状炭酸カルシウムの焼成システム図(間接外熱型キルン利用)である。It is a calcination system figure (indirect external heat type kiln utilization) of powdery calcium carbonate. 粉状炭酸カルシウムの焼成システム図(間接外熱型キルンによる焼成)である。It is a calcination system figure (calcination by an indirect external heat type kiln) of powdery calcium carbonate. (a)は図4aのシステムの一実施例における第1段流動層炉と、別置した第2段流動層炉とを示す概略的な側断面図である。(b)は(a)のA−A断面図である。(c)は(a)のB−B断面図である。(A) is a schematic sectional side view showing a first stage fluidized bed furnace and a separately installed second stage fluidized bed furnace in one embodiment of the system of FIG. 4a. (B) is AA sectional drawing of (a). (C) is BB sectional drawing of (a). 図4aのシステムの第2段流動層炉内における燃焼ガスの流れを模式的に示す図である。FIG. 4b schematically shows the flow of combustion gas in the second stage fluidized bed furnace of the system of FIG. 4a. (a)は図4aのシステムの別の実施例における第1段流動層炉と、その直上に設置した第2段流動層炉とを示す概略的な側断面図である。(b)は(a)のC−C断面図である。4A is a schematic cross-sectional side view showing a first stage fluidized bed furnace and a second stage fluidized bed furnace installed immediately above in another embodiment of the system of FIG. 4A. FIG. (B) is CC sectional drawing of (a).

本発明は、粉体状の炭酸カルシウム(CaCO)を焼成して酸化カルシウム(CaO)を生成する焼成方法に係り、さらには酸化カルシウムから水酸化カルシウム(Ca(OH))を生成する過程も含んだ粉体状炭酸カルシウムの焼成方法に係る。以下、本発明の方法を適用したシステムの実施例を参照し、本発明の実施の形態を説明する。 The present invention relates to a firing method for producing calcium oxide (CaO) by firing powdered calcium carbonate (CaCO 3 ), and further, a process for producing calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) from calcium oxide. The present invention also relates to a method for firing powdered calcium carbonate that also contains water. Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples of systems to which the method of the present invention is applied.

図4a、図4b、図4cは、本発明の方法を適用した粉体状炭酸カルシウムの焼成システムの各実施例のフロー構成図である。本発明の適用対象である粉体状炭酸カルシウムの粒径は、0.3mm以下である。製糖の糖液精製工程で排出されるライムケーキに含まれる炭酸カルシウムの粒径は、10μm以下であり、本発明に好適な対象である。     4a, 4b, and 4c are flow configuration diagrams of embodiments of the powdered calcium carbonate firing system to which the method of the present invention is applied. The particle size of the powdered calcium carbonate to which the present invention is applied is 0.3 mm or less. The particle size of calcium carbonate contained in the lime cake discharged in the sugar solution refining process for sugar production is 10 μm or less, which is a suitable object for the present invention.

図4a、図4bに示したシステムは、第1段流動層炉20と第2段流動層炉30の2つの流動層炉を備えており、2段階の焼成を行う。図4cに示したシステムは燃焼ガス発生炉20aと間接外熱型キルン90により焼成を行う。   The system shown in FIGS. 4a and 4b includes two fluidized bed furnaces, a first stage fluidized bed furnace 20 and a second stage fluidized bed furnace 30, and performs two-stage firing. The system shown in FIG. 4 c performs firing using a combustion gas generation furnace 20 a and an indirect external heat kiln 90.

先ず、図4aのシステムについて説明する。
第1段流動層炉20は、いわゆる気泡流動層炉であり、第1段階の焼成工程を行う。直立円筒状の第1の炉本体23を有し、その炉内空間の下部には、粒径0.5mm以上の粒子媒体を充填した気泡流動層部22を形成し、その上方はフリーボード部24であり、上端または上端近傍にガス流出口が設けられ、第2流動層炉30への連結管25の一端が取り付けられている。
First, the system of FIG. 4a will be described.
The first stage fluidized bed furnace 20 is a so-called bubble fluidized bed furnace, and performs the first stage firing process. It has an upright cylindrical first furnace body 23, and a bubble fluidized bed part 22 filled with a particle medium having a particle size of 0.5 mm or more is formed in the lower part of the furnace space, and above that is a free board part. 24, a gas outlet is provided at or near the upper end, and one end of a connecting pipe 25 to the second fluidized bed furnace 30 is attached.

気泡流動層部22の下方には、燃焼用の予熱空気の供給口と第1の加熱手段である起動バーナー21が設けられている。この第1の加熱手段により、第1段流動層炉20における焼成時の炉内温度を870〜1000℃に維持することが好適である。高活性の酸化カルシウムを得るには、焼成温度850〜900℃の比較的低温域で焼成することが望ましいが、焼成温度が低くなるほど、焼成された酸化カルシウムの強熱減量(炭酸カルシウムの未焼成分に相当)が増加し、焼成率にばらつきが生じる傾向がある。よって、ほぼ95%以上の安定した焼成率を得るには、870〜1000℃とする。因みに、850℃であっても、従来の焼成炉との比較においては、良好な焼成率92〜95%が得られている(後述する試験結果を参照)。   Below the bubbling fluidized bed portion 22, a supply port for preheated air for combustion and an activation burner 21 as a first heating means are provided. It is preferable to maintain the furnace temperature at the time of firing in the first stage fluidized bed furnace 20 at 870 to 1000 ° C. by this first heating means. In order to obtain highly active calcium oxide, it is desirable to fire at a relatively low temperature range of 850 to 900 ° C. However, the lower the firing temperature, the lower the ignition loss of the calcined calcium oxide (the uncalcined calcium carbonate). ) And the firing rate tends to vary. Therefore, to obtain a stable firing rate of approximately 95% or more, the temperature is set to 870 to 1000 ° C. Incidentally, even if it is 850 degreeC, the favorable calcination rate 92-95% is obtained in the comparison with the conventional baking furnace (refer the test result mentioned later).

第2段流動層炉30は、いわゆる噴流流動層炉であり、第2段階の焼成工程を行う。直立円筒状の第2の炉本体33を有し、下端または下端近傍にガス流入口が設けられ、第1段流動層炉30から発生した燃焼ガスを移送する連結管25の他端が取り付けられている。よって、この実施例の第2段流動層炉30内では、下方から上方への旋回流が形成される。炉本体33の下端近傍には、第2の加熱手段である補助バーナー31が設けられている。第1段流動層炉20から移送された燃焼ガスは、ほぼその温度を維持している。第2の加熱手段は、必要に応じて第2段流動層炉30における焼成時の炉内温度を、好適な870〜1000℃に維持するために助燃する。   The second stage fluidized bed furnace 30 is a so-called spouted fluidized bed furnace, and performs a second stage firing process. It has an upright cylindrical second furnace body 33, a gas inlet is provided at the lower end or in the vicinity of the lower end, and the other end of the connecting pipe 25 for transferring the combustion gas generated from the first stage fluidized bed furnace 30 is attached. ing. Therefore, a swirling flow from the lower side to the upper side is formed in the second stage fluidized bed furnace 30 of this embodiment. Near the lower end of the furnace body 33, an auxiliary burner 31 as a second heating means is provided. The combustion gas transferred from the first stage fluidized bed furnace 20 maintains its temperature substantially. The second heating means assists to maintain the furnace temperature at the time of firing in the second-stage fluidized bed furnace 30 as appropriate at 870 to 1000 ° C. as necessary.

粉体状炭酸カルシウム10は、第1段流動層炉20の気泡流動層部22に対して投入される。燃料は、基本的に石炭12が好適であるが、適宜、石油13を併用してもよく、第1段流動層炉20及び第2段流動層炉30の各々の加熱手段21、31に供給される。   The powdered calcium carbonate 10 is charged into the bubble fluidized bed portion 22 of the first stage fluidized bed furnace 20. As a fuel, coal 12 is basically suitable, but oil 13 may be used as appropriate, and supplied to heating means 21 and 31 of each of the first stage fluidized bed furnace 20 and the second stage fluidized bed furnace 30. Is done.

石炭灰11は、燃料の石炭の燃焼後の灰であるが、任意に添加される。石炭灰11は、二酸化ケイ素(SiO)供給源として添加する。別の実施例として粘土でもよい。好適には、炭酸カルシウムに対し、3〜30重量% 混合する。石炭灰を添加することにより、焼成により生成した酸化カルシウムと二酸化ケイ素が結合して、より高活性の酸化カルシウムを得ることができる。石炭灰を添加して得られた酸化カルシウムを用いることにより、SO、NO、HClの吸収性の高い排煙浄化剤を製造することができる。 The coal ash 11 is ash after combustion of fuel coal, and is optionally added. Coal ash 11 is added as a silicon dioxide (SiO 2 ) supply source. Another example is clay. Preferably, 3 to 30% by weight of calcium carbonate is mixed. By adding coal ash, calcium oxide produced by firing and silicon dioxide are combined to obtain calcium oxide with higher activity. By using calcium oxide obtained by adding coal ash, it is possible to produce a flue gas purifying agent having high absorbability of SO x , NO x , and HCl.

第1段流動層炉20及び第2段流動層炉30による2段階の焼成により、粉体状の炭酸カルシウムが焼成されて酸化カルシウムの微粒子となる。同時に、燃料の燃焼及び炭酸カルシウムの分解により燃焼ガスを生じる。燃焼ガスには、二酸化炭素(CO)や水蒸気(HO)が含まれ、上述の通り、二酸化炭素は高濃度で含まれている。燃焼ガスは、酸化カルシウムの微粒子を随伴して、第2段流動層炉30の上端に設けられたガス流出口から流出する。 By the two-stage firing in the first-stage fluidized bed furnace 20 and the second-stage fluidized bed furnace 30, the powdered calcium carbonate is fired into calcium oxide fine particles. At the same time, combustion gas is generated by combustion of fuel and decomposition of calcium carbonate. The combustion gas contains carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O), and as described above, carbon dioxide is contained at a high concentration. The combustion gas flows out from a gas outlet provided at the upper end of the second stage fluidized bed furnace 30 accompanied by calcium oxide fine particles.

酸化カルシウムの微粒子を含む燃焼ガスは、第2段流動層炉30から流出した後、2相混合器40へ誘導される。2相混合器40では、燃焼ガスの急速冷却が行われる。急速冷却手段には、以下の2通りの実施例がある。   The combustion gas containing calcium oxide fine particles flows out of the second-stage fluidized bed furnace 30 and then is guided to the two-phase mixer 40. In the two-phase mixer 40, the combustion gas is rapidly cooled. There are the following two examples of the rapid cooling means.

急速冷却手段の第1の実施例では、冷却用の空気(室温でよい)をポンプ82で2相混合器40に供給し、燃焼ガスと混合することにより、燃焼ガスの温度を約600℃に冷却する。上述の通り、二酸化炭素分圧が高い燃焼ガスと共存すると、酸化カルシウムの再炭酸化を生じて炭酸カルシウムの周囲への固着を生じるおそれがある。ここでは、空気を混合したことにより、混合後の全気体中の二酸化炭素の分圧が低減するため、酸化カルシウムの再炭酸化を生じない。続いて、分級機41において、燃焼ガスと、粉体状の酸化カルシウムを分離する。粉体状の酸化カルシウムは、粉体冷却器50で冷却され、バグフイルター60で捕集し、サイロ61に貯留する。燃焼ガスは、排熱回収を行う予熱器70を通過させられることにより、冷却させられる。その後、燃焼ガスは、バグフイルター60を経て誘引通風ファン81により排気される。予熱器70は、燃焼ガスから回収した熱により、供給ファン80から送られる燃焼用空気を予熱して第1段流動層炉20へ供給する。   In the first embodiment of the rapid cooling means, cooling air (which may be room temperature) is supplied to the two-phase mixer 40 by the pump 82 and mixed with the combustion gas, so that the temperature of the combustion gas is about 600 ° C. Cooling. As described above, when coexisting with a combustion gas having a high carbon dioxide partial pressure, calcium carbonate may be re-carbonated, and the calcium carbonate may adhere to the surroundings. Here, since the partial pressure of carbon dioxide in the total gas after mixing is reduced by mixing air, re-carbonation of calcium oxide does not occur. Subsequently, in the classifier 41, the combustion gas and the powdered calcium oxide are separated. The powdered calcium oxide is cooled by the powder cooler 50, collected by the bag filter 60, and stored in the silo 61. The combustion gas is cooled by being passed through a preheater 70 that performs exhaust heat recovery. Thereafter, the combustion gas is exhausted by the draft fan 81 through the bag filter 60. The preheater 70 preheats the combustion air sent from the supply fan 80 by the heat recovered from the combustion gas, and supplies it to the first stage fluidized bed furnace 20.

急速冷却手段の第2の実施例では、ポンプ82より2相混合器40に供給された噴霧水を、燃焼ガスと混合することにより、燃焼ガスの温度を約600℃に冷却する。燃焼ガスと分離後の酸化カルシウムは、水の存在により消化反応を生じ、水酸化カルシウムとなる。本実施例の場合、直ちに水酸化カルシウムを生成するため、酸化カルシウムの再炭酸化を生じない。続いて、分級機41において、燃焼ガスと、粉体状の水酸化カルシウムを分離する。粉体状の水酸化カルシウムは、粉体冷却器50で冷却され、バグフイルター60で捕集し、サイロ61に貯留する。燃焼ガスの処理は、上記の第1の実施例と同じである。
本実施例は、軽質炭酸カルシウムを製造する場合や、ライムケーキをリサイクルする場合などのように、高濃度の二酸化炭素を必要とする用途に好適である。
In the second embodiment of the rapid cooling means, the temperature of the combustion gas is cooled to about 600 ° C. by mixing the spray water supplied from the pump 82 to the two-phase mixer 40 with the combustion gas. Combustion gas and separated calcium oxide undergo a digestion reaction due to the presence of water and become calcium hydroxide. In the case of this example, calcium hydroxide is immediately generated, and therefore, recarboxylation of calcium oxide does not occur. Subsequently, in the classifier 41, the combustion gas and powdered calcium hydroxide are separated. The powdered calcium hydroxide is cooled by the powder cooler 50, collected by the bag filter 60, and stored in the silo 61. The treatment of the combustion gas is the same as that in the first embodiment.
This example is suitable for applications that require high concentrations of carbon dioxide, such as when producing light calcium carbonate or recycling lime cake.

次に、図4bのシステムについて説明する。
第1段流動層炉20及び第2段流動層炉30は、基本的に上述の図4aのシステムと同じである。但し、第2段流動層炉30は、上端または上端近傍にガス流入口が設けられ、下端または下端近傍から燃焼ガス及びこれに随伴する酸化カルシウムが流出するように構成されている。よって、この実施例の第2段流動層炉30内では、上方から下方への旋回流が形成される。
Next, the system of FIG. 4b will be described.
The first stage fluidized bed furnace 20 and the second stage fluidized bed furnace 30 are basically the same as the system of FIG. 4a described above. However, the second-stage fluidized bed furnace 30 is configured such that a gas inlet is provided at the upper end or near the upper end, and combustion gas and accompanying calcium oxide flow out from the lower end or near the lower end. Therefore, a swirling flow from the upper side to the lower side is formed in the second-stage fluidized bed furnace 30 of this embodiment.

間接外熱型キルン90は、第1段流動層炉20の前段の構成要素であると同時に、第2段流動層炉30の後段の構成要素でもある。間接外熱型キルン90は、軸を水平方向に設置した二重円筒形状を有し、キルン本体である内筒94に対象物を投入し、外筒95に加熱用熱流体を流すことにより対象物を間接的に加熱する構成となっている。   The indirect external heat kiln 90 is a component at the front stage of the first stage fluidized bed furnace 20 and a component at the rear stage of the second stage fluidized bed furnace 30. The indirect external heat kiln 90 has a double cylindrical shape with the shaft installed in the horizontal direction, and the target is placed in the inner cylinder 94, which is the kiln body, and the heating fluid flows through the outer cylinder 95. It is the structure which heats an object indirectly.

粉体状炭酸カルシウム10は、間接外熱型キルン90の内筒94の一端に設けられた入口から投入される。同時に燃焼用空気供給ファン80を介して燃焼用空気も内筒94の入口から供給される。一方、第2段流動層炉30を流出した、酸化カルシウムを随伴する燃焼ガスは、間接外熱型キルン90の加熱用熱流体として熱流体入口91から外筒95内に流入し、熱流体出口92へ向かって流れ、流出する。外筒95の熱流体入口91は、内筒94の入口とは反対側の端部に設けられている。加熱用熱流体としての燃焼ガスは、キルン通過中に内筒94を加熱し、これにより内部の炭酸カルシウム10及び燃焼用空気が加熱される。炭酸カルシウム10及び燃焼用空気は、内筒94の他端に設けられた出口から流出した後、第1段流動層炉20へ投入される。従って、内筒94での炭酸カルシウム10及び燃焼用空気の加熱は、焼成に先立っての予熱過程ということになる。また、炭酸カルシウム10が水分を含むライムケーキの場合は、乾燥過程も含まれる。これにより、流動層炉での焼成効率が向上する。予熱過程に適する温度としては400℃程度である。   The powdered calcium carbonate 10 is charged from an inlet provided at one end of the inner cylinder 94 of the indirect external heat kiln 90. At the same time, combustion air is also supplied from the inlet of the inner cylinder 94 via the combustion air supply fan 80. On the other hand, the combustion gas accompanying calcium oxide that has flowed out of the second-stage fluidized bed furnace 30 flows into the outer cylinder 95 from the thermal fluid inlet 91 as a heating fluid for heating the indirect external heating kiln 90 and exits from the thermal fluid outlet. It flows toward 92 and flows out. The thermal fluid inlet 91 of the outer cylinder 95 is provided at the end opposite to the inlet of the inner cylinder 94. The combustion gas as a heating heat fluid heats the inner cylinder 94 while passing through the kiln, whereby the internal calcium carbonate 10 and the combustion air are heated. Calcium carbonate 10 and combustion air flow out from an outlet provided at the other end of the inner cylinder 94 and are then introduced into the first stage fluidized bed furnace 20. Therefore, heating the calcium carbonate 10 and the combustion air in the inner cylinder 94 is a preheating process prior to firing. In addition, when the calcium carbonate 10 is a lime cake containing moisture, a drying process is also included. Thereby, the firing efficiency in the fluidized bed furnace is improved. The temperature suitable for the preheating process is about 400 ° C.

また、外筒95を流れる加熱用熱流体としての燃焼ガスとそれに随伴する粉体状の酸化カルシウムは、内筒94を加熱することにより温度低下する。このとき、燃焼ガス中に含まれる二酸化炭素による酸化カルシウムの再炭酸化を防止するため、燃焼ガスの急速冷却手段として、外筒95の熱流体入口91と熱流体出口92の中間において熱流体冷却口93を設け、ここから冷空気を供給する。これにより、加熱用熱流体を600℃以下に急速冷却するとともに、空気供給による燃焼ガス中の二酸化炭素分圧の減少により、再炭酸化を防止する。燃焼ガス及びこれに随伴する粉体状の酸化カルシウムは、間接外熱型キルン90から流出した後、バグフィルター60において燃焼ガスと酸化カルシウムに分離される。その後は、図4aのシステムと同じ処理となる。   Further, the combustion gas as the heating thermal fluid flowing through the outer cylinder 95 and the accompanying powdered calcium oxide are lowered in temperature by heating the inner cylinder 94. At this time, in order to prevent the recalcification of calcium oxide by carbon dioxide contained in the combustion gas, as a means for rapidly cooling the combustion gas, the thermal fluid cooling is performed between the thermal fluid inlet 91 and the thermal fluid outlet 92 of the outer cylinder 95. A port 93 is provided to supply cold air. As a result, the heating fluid is rapidly cooled to 600 ° C. or lower, and re-carbonation is prevented by reducing the partial pressure of carbon dioxide in the combustion gas by supplying air. The combustion gas and the powdered calcium oxide associated therewith are separated from the combustion gas and calcium oxide in the bag filter 60 after flowing out from the indirect external heat kiln 90. Thereafter, the processing is the same as that of the system of FIG.

図4bのシステムにおいて、加熱用熱流体としての燃焼ガスを600℃以下に急速冷却する急速冷却手段の別の実施例として、図示しないが、熱流体冷却口93から水を供給してもよい。酸化カルシウムは、水の存在により消化反応を生じ、直ちに水酸化カルシウムとなることで再炭酸化を生じない。燃焼ガス及びこれに随伴する粉体状の水酸化カルシウムは、間接外熱型キルン90から流出した後、バグフィルター60において燃焼ガスと水酸化カルシウムに分離される。その後は、図4aのシステムと同じ処理となる   In the system of FIG. 4b, as another example of the rapid cooling means for rapidly cooling the combustion gas as the heating thermal fluid to 600 ° C. or less, water may be supplied from the thermal fluid cooling port 93, although not shown. Calcium oxide undergoes a digestion reaction due to the presence of water, and immediately becomes calcium hydroxide so that re-carbonation does not occur. The combustion gas and the powdered calcium hydroxide associated therewith are separated from the combustion gas and calcium hydroxide in the bag filter 60 after flowing out from the indirect external heat kiln 90. After that, it becomes the same processing as the system of FIG. 4a.

次に、図4cのシステムについて説明する。
この実施例は、間接外熱型キルン90を用いて、粉体状炭酸カルシウムの焼成を行う構成である。間接外熱型キルン90は、軸を水平方向に設置した二重円筒形状を有し、キルン本体である内筒94に対象物を投入し、外筒95に加熱用熱流体を流すことにより対象物を間接的に加熱するように構成されている。
Next, the system of FIG. 4c will be described.
In this embodiment, powdered calcium carbonate is fired using an indirect external heat kiln 90. The indirect external heat kiln 90 has a double cylindrical shape with the shaft installed in the horizontal direction, and the target is placed in the inner cylinder 94, which is the kiln body, and the heating fluid flows through the outer cylinder 95. It is configured to indirectly heat the object.

さらに図4cのシステムでは、加熱用熱流体としての燃焼ガスを発生するために、燃焼ガス発生炉20aを設けている。燃焼ガス発生炉20aは、基本的に石炭12を燃料とし、適宜石油13を併用し、これらの燃料を燃焼させることにより、燃焼ガスを発生する。燃焼ガス発生炉20aにはカルシウム系原料は投入されないので、発生する燃焼ガスは、酸化カルシウムを随伴しない。   Furthermore, in the system of FIG. 4c, a combustion gas generating furnace 20a is provided to generate combustion gas as a heating fluid. The combustion gas generation furnace 20a basically uses coal 12 as a fuel, and appropriately uses petroleum 13 together, and generates combustion gas by burning these fuels. Since the calcium-based raw material is not charged into the combustion gas generating furnace 20a, the generated combustion gas does not accompany calcium oxide.

粉体状炭酸カルシウム10は、間接外熱型キルン90の内筒94の一端に設けられた入口に投入される。一方、燃焼ガス発生炉20aを流出した燃焼ガスは、間接外熱型キルン90の加熱用熱流体として熱流体入口91から外筒95内に流入し、熱流体出口92へ向かって流れ、熱流体出口92から流出し、誘引通気ファン81を経て排気される。外筒95の熱流体入口91は、内筒94の入口とは反対側の端部に設けられている。加熱用熱流体としての燃焼ガスは、キルン通過中に内筒94を加熱し、この実施例では、これにより炭酸カルシウム10を焼成する。従って、この場合、内筒94内部の温度は、上述した炭酸カルシウムの焼成に好適な温度範囲は内筒94の耐熱強度を考慮し,また焼成炉として間接外熱キルンを使用する場合,キルン内焼成滞留時間を延長が容易であることより800〜950℃とする。こうして、内筒94内の炭酸カルシウムは、酸化カルシウムと二酸化炭素に分解され流出する。   The powdered calcium carbonate 10 is charged into an inlet provided at one end of the inner cylinder 94 of the indirect external heat kiln 90. On the other hand, the combustion gas flowing out of the combustion gas generation furnace 20a flows into the outer cylinder 95 from the thermal fluid inlet 91 as a heating fluid for heating the indirect external heating kiln 90, flows toward the thermal fluid outlet 92, and is heated. It flows out from the outlet 92 and is exhausted through the induction ventilation fan 81. The thermal fluid inlet 91 of the outer cylinder 95 is provided at the end opposite to the inlet of the inner cylinder 94. The combustion gas as the heating heat fluid heats the inner cylinder 94 while passing through the kiln, and in this embodiment, the calcium carbonate 10 is thereby fired. Therefore, in this case, the temperature inside the inner cylinder 94 is a temperature range suitable for the above-described calcium carbonate firing, considering the heat resistance strength of the inner cylinder 94, and when an indirect external heat kiln is used as a firing furnace, The firing residence time is set to 800 to 950 ° C. because it can be easily extended. Thus, the calcium carbonate in the inner cylinder 94 is decomposed into calcium oxide and carbon dioxide and flows out.

内筒94への供給原料がライムケーキの場合、ライムケーキ含有の有機物を焼却するための空気を供給しその燃焼ガスも随伴する。流出するガス中に含まれる二酸化炭素による酸化カルシウムの再炭酸化を防止するため、流出ガスの急速冷却手段として、冷空気を2相混合器40を介して供給する。これにより、燃焼ガスを600℃以下に急速冷却するとともに、空気供給による燃焼ガス中の二酸化炭素分圧の減少により、再炭酸化を防止する。その後、燃焼ガス及びこれに随伴する酸化カルシウムは、バグフィルター60において燃焼ガスと酸化カルシウムに分離される。その後は、図4aのシステムと同じ処理となる。   When the feedstock to the inner cylinder 94 is lime cake, air for incinerating the organic matter containing lime cake is supplied and the combustion gas is also accompanied. In order to prevent the re-carbonation of calcium oxide by carbon dioxide contained in the outflowing gas, cold air is supplied through the two-phase mixer 40 as a rapid cooling means for the outflowing gas. As a result, the combustion gas is rapidly cooled to 600 ° C. or lower, and re-carbonation is prevented by reducing the carbon dioxide partial pressure in the combustion gas by supplying air. Thereafter, the combustion gas and the accompanying calcium oxide are separated into the combustion gas and calcium oxide in the bag filter 60. Thereafter, the processing is the same as that of the system of FIG.

図4cのシステムにおいて、内筒94から流出した燃焼ガスを600℃以下に急速冷却する急速冷却手段の別の実施例として、図示しないが、水を2相混合器40を介して供給してもよい。酸化カルシウムは、水の存在により消化反応を生じ、直ちに水酸化カルシウムとなることで再炭酸化を生じない。その後、燃焼ガス及びこれに随伴する粉体状の水酸化カルシウムは、バグフィルター60において燃焼ガスと水酸化カルシウムに分離される。その後は、図4aのシステムと同じ処理となる。   In the system of FIG. 4 c, as another example of the rapid cooling means for rapidly cooling the combustion gas flowing out from the inner cylinder 94 to 600 ° C. or lower, although not shown, water may be supplied via the two-phase mixer 40. Good. Calcium oxide undergoes a digestion reaction due to the presence of water, and immediately becomes calcium hydroxide so that re-carbonation does not occur. Thereafter, the combustion gas and the powdered calcium hydroxide associated therewith are separated into combustion gas and calcium hydroxide in the bag filter 60. Thereafter, the processing is the same as that of the system of FIG.

予熱器70は、燃焼ガスから熱回収し、回収した熱により、供給ファン80から送られる燃焼用空気を予熱する。予熱された燃焼用空気は、燃焼ガス発生炉20aへ供給される。   The preheater 70 recovers heat from the combustion gas and preheats the combustion air sent from the supply fan 80 with the recovered heat. The preheated combustion air is supplied to the combustion gas generation furnace 20a.

ここで、間接外熱型キルン90の内筒94の入口に供給される燃焼用空気96について説明する。原料の炭酸カルシウム10が純粋な炭酸カルシウムである場合は、この燃焼用空気96は不要である。しかしながら、好適な原料は、製糖工程廃棄物であるライムケーキであるので、通常10%程度の有機物を含んでいる。この有機物を完全に焼却するために燃焼用空気96を供給する。   Here, the combustion air 96 supplied to the inlet of the inner cylinder 94 of the indirect external heat kiln 90 will be described. When the raw material calcium carbonate 10 is pure calcium carbonate, this combustion air 96 is unnecessary. However, since a suitable raw material is a lime cake that is a waste from the sugar production process, it usually contains about 10% of organic matter. Combustion air 96 is supplied to completely incinerate the organic matter.

図5(a)は、図4aに示したシステムの一実施例における第1段流動層炉20と第2段流動層炉30の部分を概略的に示した側断面図である。(b)は(a)のA−A断面図である。(c)は(a)のB−B断面図である。
本実施例では、第1段流動層炉20と第2段流動層炉30が別置きされており、連結管25で連結されている。第1段流動層炉20の起動バーナー21の起動後に、気泡流動層部22の粒子媒体が燃料である石炭を燃焼させ、それにより炭酸カルシウムを焼成し酸化カルシウムとする。しかしながら、上述の通り、粉体状の炭酸カルシウムは、1つの流動層炉のみでは十分な滞留時間を確保できないため、一部は、未焼成の炭酸カルシウムのまま、第1段流動層炉20から流出される。従って、燃焼ガスは、焼成により生成された酸化カルシウムの微粒子及び未焼成の炭酸カルシウムの微粒子を随伴してフリーボード部24を上昇し、第1の炉本体23の上端近傍のガス流出口26から流出して、第2段流動層炉30における第2の炉本体33の下端近傍のガス流入口36に流入する。
FIG. 5 (a) is a side sectional view schematically showing portions of the first stage fluidized bed furnace 20 and the second stage fluidized bed furnace 30 in one embodiment of the system shown in FIG. 4a. (B) is AA sectional drawing of (a). (C) is BB sectional drawing of (a).
In the present embodiment, the first-stage fluidized bed furnace 20 and the second-stage fluidized bed furnace 30 are separately provided and connected by a connecting pipe 25. After the start-up burner 21 of the first stage fluidized bed furnace 20 is started, coal whose particle medium in the bubbling fluidized bed portion 22 is fuel is burned, thereby calcining calcium carbonate into calcium oxide. However, as described above, since the powdered calcium carbonate cannot ensure a sufficient residence time with only one fluidized bed furnace, a part of the powdered calcium carbonate remains from the first-stage fluidized bed furnace 20 as unfired calcium carbonate. Leaked. Accordingly, the combustion gas ascends the free board portion 24 accompanied by the calcium oxide fine particles and the uncalcined calcium carbonate fine particles generated by firing, and from the gas outlet 26 near the upper end of the first furnace body 23. It flows out and flows into the gas inlet 36 near the lower end of the second furnace body 33 in the second stage fluidized bed furnace 30.

図5(b)のA−A断面図は、連結管25の位置における水平断面である。連結管25は、第2の炉本体33の水平断面円周部の接線上に接続されている。従って、第2段流動層炉30に流入する燃焼ガスは、第2の炉本体33の水平断面円周部接線方向に流入し、その後、第2の炉本体33の円周状の内壁に沿って旋回する旋回流を形成する(実線矢印参照)。加えて、第2の炉本体33の下端近傍から流入することにより、上昇流も形成する。この結果、燃焼ガスは、第2の炉本体33の内壁に沿って旋回しつつ上昇する。これにより噴流層を形成する。図5(c)のB−B断面図は、第2段流動層炉30の上端近傍における水平断面である。第2段流動層炉30のガス流出口は、第2の炉本体33の上端に設けられた円筒状の内筒管32で構成されている。
なお、図示しない別の実施例においては、第2段流動層炉30への燃焼ガスの流入を、炉上部より行ってもよい。その場合も第2の炉本体33の水平断面円周部の接線方向に流入させる。
5A is a horizontal cross section at the position of the connecting pipe 25. FIG. The connecting pipe 25 is connected on the tangent line of the horizontal section circumferential portion of the second furnace body 33. Accordingly, the combustion gas flowing into the second stage fluidized bed furnace 30 flows in the tangential direction of the circumferential section of the second furnace body 33, and then along the circumferential inner wall of the second furnace body 33. To form a swirling flow that swirls (see solid arrows). In addition, an upward flow is also formed by flowing in from the vicinity of the lower end of the second furnace body 33. As a result, the combustion gas rises while swirling along the inner wall of the second furnace body 33. This forms a spouted bed. 5B is a horizontal cross section in the vicinity of the upper end of the second stage fluidized bed furnace 30. FIG. The gas outlet of the second stage fluidized bed furnace 30 is constituted by a cylindrical inner tube 32 provided at the upper end of the second furnace body 33.
In another embodiment (not shown), the combustion gas may flow into the second-stage fluidized bed furnace 30 from the upper part of the furnace. Also in this case, the second furnace body 33 is caused to flow in the tangential direction of the horizontal section circumferential portion.

図6は、図4aに示したシステムの第2段流動層炉30内における燃焼ガスの流れを模式的に示す図である。内筒管32は、第2の炉本体33と同軸に配置され、第2の炉本体33の上端面33aを貫通して炉内空間にて開口している。好適には、内筒管32の直径D2は、第2の炉本体33の直径D1の2分の1以下とし、かつ内筒管32の炉内空間における長さLは、内筒管32の直径D2の2倍以上とする。   FIG. 6 is a diagram schematically showing the flow of combustion gas in the second-stage fluidized bed furnace 30 of the system shown in FIG. 4a. The inner tube 32 is disposed coaxially with the second furnace body 33 and penetrates the upper end surface 33a of the second furnace body 33 and opens in the furnace space. Preferably, the diameter D2 of the inner tube 32 is less than or equal to one half of the diameter D1 of the second furnace body 33, and the length L of the inner tube 32 in the furnace space is equal to that of the inner tube 32. It should be at least twice the diameter D2.

燃焼ガスは、第2の炉本体33の内壁に沿って旋回しつつ上昇し、上端面33aに到達する(図6の矢印付き実線)。未焼成の炭酸カルシウムの微粒子は、燃焼ガスに随伴しつつも、炉本体33の内壁との摩擦によって、燃焼ガスの旋回速度より遅い旋回速度で流動することになる。これにより、未焼成の炭酸カルシウムの滞留時間が延長される。   The combustion gas rises while swirling along the inner wall of the second furnace body 33, and reaches the upper end surface 33a (solid line with arrow in FIG. 6). The uncalcined calcium carbonate fine particles flow with a swirling speed slower than the swirling speed of the combustion gas due to friction with the inner wall of the furnace body 33 while accompanying the combustion gas. This extends the residence time of the uncalcined calcium carbonate.

上端面33aに到達した燃焼ガスは、その後、内筒管32の外壁に沿って旋回しつつ下降し、内筒管32の下端の開口32aに到達すると、開口32aから内筒管32の内側に入って上昇し、第2段流動層炉30から出ていく(図6の矢印付き破線)。一方、燃焼ガスに含まれる未焼成の炭酸カルシウムの微粒子のうち、焼成に時間を要する比較的大きな粒子ほど、燃焼ガスの流動から遅れるために流出され難く、炉内空間の上部を循環することになる。例えば、比較的大きな微粒子は、下降旋回流に随伴して内筒管32の開口に到達しても、開口から真っ直ぐ上方に向かう燃焼ガスの流れには随伴できず、再び内壁に沿った上昇旋回流に加わり循環したりする。内筒管32を設けたことにより、微粒子の粒子径による分級作用が得られる。こうして、未焼成の炭酸カルシウムは、第2段流動層炉30内での滞留時間を十分に確保することができ、完全に焼成されて酸化カルシウムとなる。   The combustion gas that has reached the upper end surface 33a then descends while swirling along the outer wall of the inner cylindrical tube 32.When the combustion gas reaches the opening 32a at the lower end of the inner cylindrical tube 32, the combustion gas reaches the inside of the inner cylindrical tube 32 from the opening 32a. Enters and rises and exits the second stage fluidized bed furnace 30 (dashed line in FIG. 6). On the other hand, among the uncalcined calcium carbonate fine particles contained in the combustion gas, relatively large particles that require a long time for firing are less likely to flow out because they are delayed from the flow of the combustion gas, and circulate in the upper part of the furnace space. Become. For example, even if relatively large fine particles reach the opening of the inner tube 32 in association with the downward swirling flow, they cannot accompany the flow of combustion gas that goes straight upward from the opening, and again ascend swirling along the inner wall. It circulates in the flow. By providing the inner tube 32, a classification action based on the particle diameter of the fine particles can be obtained. Thus, the uncalcined calcium carbonate can secure a sufficient residence time in the second-stage fluidized bed furnace 30 and is completely calcined to become calcium oxide.

なお、第2の炉本体33の上部を循環する粒子は、気流の乱れなどにより部分的に排出されるので、循環粒子濃度が増加すれば排出量も自然に増加する。よって、装置の運転に支障のない状態で、微粒子の量が平衡に達することが実験的に確認されている。   Note that particles circulating in the upper part of the second furnace body 33 are partially discharged due to airflow turbulence or the like, so that the discharge amount naturally increases as the circulating particle concentration increases. Therefore, it has been experimentally confirmed that the amount of fine particles reaches equilibrium in a state where the operation of the apparatus is not hindered.

図7(a)は、本システムの別の実施例における第1段流動層炉20と第2段流動層炉30の部分を概略的に示した側断面図である。第1段流動層炉20の直上に第2段流動層炉30が設置されている。(b)は(a)のC−C断面図である。本実施例では、第1段流動層炉20の上端のガス流出口26と、第2段流動層炉30の底部のガス流入口36とを連通させる連結管25は、炉本体23、33と同軸に設けられている。連結管25は、中心軸部25aの周囲に複数枚(図示の例では4枚)の板状羽根25bを備え、各板状羽根25bの面は、水平面に対して同角度で傾斜し、隣り合う2枚の板状羽根25bの間には、隙間が形成されている。
第1段流動層炉20のフリーボード部24を上昇した燃焼ガスは、隣り合う2枚の板状羽根25bの隙間を通過して第2段流動層炉30の底部に流入するが、その流れの方向は、板状羽根25bにより鉛直方向に対して傾斜させられる。この結果、第2段流動層炉30に流入する際は、ほぼ水平断面円周部接線方向に流入し、その後は、第2の炉本体内壁に沿って旋回しつつ上昇し、噴流層を形成する。本実施例においても、内筒管32を33の設けた上端近傍における流れの状態は、図6と同様である。
FIG. 7A is a side sectional view schematically showing portions of a first stage fluidized bed furnace 20 and a second stage fluidized bed furnace 30 in another embodiment of the present system. A second stage fluidized bed furnace 30 is installed immediately above the first stage fluidized bed furnace 20. (B) is CC sectional drawing of (a). In this embodiment, the connecting pipe 25 that communicates the gas outlet 26 at the upper end of the first stage fluidized bed furnace 20 and the gas inlet 36 at the bottom of the second stage fluidized bed furnace 30 includes the furnace bodies 23 and 33. It is provided coaxially. The connecting tube 25 includes a plurality of (four in the illustrated example) plate-like blades 25b around the central shaft portion 25a, and the surfaces of the plate-like blades 25b are inclined at the same angle with respect to the horizontal plane and are adjacent to each other. A gap is formed between the two plate-like blades 25b.
Combustion gas that has risen in the freeboard section 24 of the first stage fluidized bed furnace 20 passes through the gap between two adjacent plate blades 25b and flows into the bottom of the second stage fluidized bed furnace 30. This direction is inclined with respect to the vertical direction by the plate-like blade 25b. As a result, when it flows into the second stage fluidized bed furnace 30, it flows in the tangential direction of the circumferential section of the horizontal section, and then rises while swirling along the inner wall of the second furnace body to form a spouted bed. To do. Also in the present embodiment, the flow state in the vicinity of the upper end where the inner tube 32 is provided with 33 is the same as in FIG.

製糖における糖液精製工程で排出されたライムケーキに対し、本発明の方法による焼成システムを用いて試験を行った。また、比較例として、従来の1段式の炉を用いた同様の試験も行った。試験条件及び結果は次の通りである。
<試料>
ライムケーキ(LC):100 kg/h(供給量)、粒径10μm以下
(LC中の成分)炭酸カルシウムCaCO55.5%
有機物 10.5%
水 分 33.0%
その他 1.0%
<焼成条件>
焼成炉:流動層焼成炉 2段流動層(直径:250mm、150mm)
燃料 :灯油
焼成温度:850〜1000℃の間の数点の温度に維持するよう設定し、各温度において複数回の試験を行った。
The lime cake discharged in the sugar solution purification process in sugar making was tested using the baking system according to the method of the present invention. As a comparative example, a similar test using a conventional one-stage furnace was also performed. The test conditions and results are as follows.
<Sample>
Lime cake (LC): 100 kg / h (feed rate), particle size of 10 μm or less (component in LC) Calcium carbonate CaCO 3 55.5%
Organic 10.5%
Water 33.0%
Other 1.0%
<Baking conditions>
Firing furnace: Fluidized bed firing furnace Two-stage fluidized bed (diameter: 250mm, 150mm)
Fuel: Kerosene Firing temperature: It was set to maintain several temperatures between 850 and 1000 ° C., and a plurality of tests were conducted at each temperature.

<結果>
ライムケーキからの水酸化カルシウムCa(OH)の理論収率は41kg/hである。この理論収率に対する実際の収率に基づいて焼成率を算出した。例えば、焼成温度950℃での収率は、39.5kg/hであり、焼成率は96%であった。
表1は、焼成温度と焼成率の結果をまとめて示している。実施例においては、850〜900℃の範囲で若干焼成率のバラツキがあったが、900℃以上、特に950℃以上では安定した焼成率が得られた。また、850~1000℃の全範囲において、実施例では、比較例よりも高い焼成率が得られた。
<Result>
The theoretical yield of calcium hydroxide Ca (OH) 2 from the lime cake is 41 kg / h. The firing rate was calculated based on the actual yield relative to the theoretical yield. For example, the yield at a firing temperature of 950 ° C. was 39.5 kg / h, and the firing rate was 96%.
Table 1 summarizes the results of the firing temperature and the firing rate. In the examples, there was slight variation in the firing rate in the range of 850 to 900 ° C., but a stable firing rate was obtained at 900 ° C. or higher, particularly 950 ° C. or higher. In addition, in the entire range of 850 to 1000 ° C., a higher firing rate was obtained in the example than in the comparative example.

Figure 0004474533
Figure 0004474533

なお、上記試験では、粒径10μm以下のライムケーキを用いたが、これより大きい粒径範囲については、炉内での滞留時間がより長くなることから、当然にライムケーキよりもさらに良好な焼成率が得られる。   In the above test, a lime cake having a particle size of 10 μm or less was used, but for a particle size range larger than this, the residence time in the furnace becomes longer, and naturally, better baking than lime cake. Rate is obtained.

従来、塊状の石灰石を焼成して酸化カルシウムを製造することが一般的であったため、その燃料にはコークスまたは重油を使用している。本発明によれば、燃料として石炭を使用して粉体状の炭酸カルシウムを焼成することより、反応性の良い高活性の酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムを、従来よりも高い焼成率で製造することが可能となる。
本発明による粉体状の炭酸カルシウム焼成技術により、製糖工程における廃棄物である炭酸カルシウムを主成分とするライムケーキを焼成して、酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムとすることができ、製糖工程におけるリサイクルを可能とする。
また。燃料に石炭を使用することから、石炭燃焼に伴う石炭灰が二酸化ケイ素供給源となって酸化カルシウムと結合することにより、SO、NO、HClの吸収性の高い排煙浄化剤を製造することができる。
Conventionally, it has been common to calcine massive limestone to produce calcium oxide, so coke or heavy oil is used as the fuel. According to the present invention, high-activity calcium oxide or calcium hydroxide having high reactivity is produced at a higher firing rate than before by firing powdered calcium carbonate using coal as fuel. Is possible.
By the powdered calcium carbonate baking technology according to the present invention, a lime cake mainly composed of calcium carbonate, which is a waste product in a sugar production process, can be calcined to form calcium oxide or calcium hydroxide, and recycled in the sugar production process. Is possible.
Also. From using coal fuel, by coal ash caused by coal burning binds to calcium oxide is silicon dioxide source, producing a SO x, NO x, highly absorbent flue cleaning agents HCl be able to.

10:粉体状炭酸カルシウム
11:石炭灰
12:石炭
13:石油
20:第1段流動層炉
20a:燃焼ガス発生炉
21:起動バーナー
22:気泡流動層部
23:第1の炉本体
24:フリ−ボ−ド
25:連結管
25a:中心軸部
25b:板状羽根
26:ガス流出口
30:第2段流動層炉
31:補助バーナー
32:内筒管
32a:開口
33:第2の炉本体
33a:上端面
36:ガス流入口
40:2相混合器
41:分級器
50:粉体冷却器
60:バグフイルタ−
61:サイロ
70;燃焼用空気予熱器
80:燃焼用空気供給ファン
81:燃焼ガス誘引ファン
82:ポンプ
90:間接外熱型キルン
91:熱流体入口
92:熱流体出口
93:熱流体冷却口
94:キルン内筒
95:キルン外筒
96:燃焼用空気
10: Powdered calcium carbonate
11: Coal ash
12: Coal
13: Oil
20: First stage fluidized bed furnace
20a: Combustion gas generation furnace
21: Startup burner
22: Bubble fluidized bed
23: First furnace body
24: Freeboard
25: Connecting pipe
25a: Center axis
25b: Plate-shaped feather
26: Gas outlet
30: Second stage fluidized bed furnace
31: Auxiliary burner
32: Inner tube
32a: Opening
33: Second furnace body
33a: Top surface
36: Gas inlet
40: Two-phase mixer
41: Classifier
50: Powder cooler
60: Bug filter
61: Silo
70; Combustion air preheater
80: Combustion air supply fan
81: Combustion gas induction fan
82: Pump
90: Indirect external heat kiln
91: Thermal fluid inlet
92: Thermal fluid outlet
93: Thermal fluid cooling port
94: Kiln inner cylinder
95: Kiln outer cylinder
96: Combustion air

Claims (3)

気泡流動層を形成する第1段流動層炉(20)と噴流層を形成する第2段流動層炉(30)とを備えた2段式の炭酸カルシウム焼成炉を用いて粉体状の炭酸カルシウム(CaCO )を焼成して酸化カルシウム(CaO)を生成する方法において、気泡流動層を形成した前記第1段流動層炉に粉体状の炭酸カルシウム及び燃料を投入して焼成する第1工程、前記第1工程の焼成により生成した酸化カルシウム及び未焼成の炭酸カルシウムを随伴する燃焼ガスを前記第2段流動層炉に流入させ、該第2段流動層炉の内壁に沿って旋回させて噴流層を形成することにより、前記未焼成の炭酸カルシウムを焼成する第2工程を有し前記第2段流動層炉が直立円筒状であり、前記燃焼ガスを、該第2段流動層炉の水平断面円周部接線方向に流入させて,第2段流動層炉と同軸に配置されかつ該第2段流動層炉の上端面(33a)を貫通して炉内空間にて開口する内筒管(32)を備え該内筒管を通して前記燃焼ガスを流出させることを特徴とする粉体状炭酸カルシウムの焼成方法。 Powdered carbon dioxide using a two-stage calcium carbonate calcining furnace having a first-stage fluidized bed furnace (20) for forming a bubbling fluidized bed and a second-stage fluidized bed furnace (30) for forming a spouted bed In the method for producing calcium oxide (CaO) by calcining calcium (CaCO 3 ), first calcium powder and fuel are charged into the first stage fluidized bed furnace in which a bubbling fluidized bed is formed and calcined. A combustion gas accompanied by calcium oxide and uncalcined calcium carbonate produced by firing in the step, the first step flows into the second stage fluidized bed furnace, and swirls along the inner wall of the second stage fluidized bed furnace A second step of firing the uncalcined calcium carbonate by forming a spouted bed, the second stage fluidized bed furnace is upright cylindrical, and the combustion gas is passed through the second stage fluidized bed furnace. of allowed to flow into the horizontal cross-sectional circumference tangential direction, the second-stage fluidized bed furnace And an inner cylinder pipe (32) that passes through the upper end surface (33a) of the second-stage fluidized bed furnace and opens in the furnace space, and allows the combustion gas to flow out through the inner cylinder pipe. A method for firing powdered calcium carbonate. 焼成により生成した酸化カルシウムを随伴して前記第2段流動層炉(30)から流出した燃焼ガスに対して水を噴霧することにより600℃以下に急速冷却し、酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離すると同時に酸化カルシウムを消化して水酸化カルシウムを生成することを特徴とする請求項1に記載の粉体状炭酸カルシウムの焼成方法。   Water is sprayed on the combustion gas flowing out of the second-stage fluidized bed furnace (30) accompanied by calcium oxide generated by firing, thereby rapidly cooling to 600 ° C. or less to separate calcium oxide and combustion gas. The method for calcining powdered calcium carbonate according to claim 1, wherein calcium hydroxide is produced by simultaneously digesting calcium oxide. 内筒(94)と外筒(95)を備え該外筒に加熱用熱流体を流すことにより該内筒の内部を加熱する間接外熱型キルンを用い、前記粉体状の炭酸カルシウムを前記第1流動層炉に投入するに先立って前記間接外熱型キルンの内筒に投入すると共に、酸化カルシウムを随伴して前記第2段流動層炉から流出した燃焼ガスを加熱用熱流体として該間接外熱型キルンの外筒に流すことにより、該粉体状の炭酸カルシウム及び燃焼用空気を予熱する予熱工程において加熱用熱流体として燃焼ガスを間接外熱型キルンの外筒を流れる途中にて、該燃焼ガスに対して水を供給することにより、該燃焼ガスを600℃以下に急速冷却し、酸化カルシウムから生じた水酸化カルシウムと燃焼ガスとを分離することを特徴とする請求項1に記載の粉体状炭酸カルシウムの焼成方法。


Using an indirect external heating kiln that includes an inner cylinder (94) and an outer cylinder (95) and heats the inside of the inner cylinder by flowing a heating thermal fluid through the outer cylinder, the powdered calcium carbonate is Prior to charging into the first fluidized bed furnace, it is charged into the inner cylinder of the indirect external heating kiln, and the combustion gas flowing out of the second stage fluidized bed furnace accompanied by calcium oxide is used as a heating hot fluid. In the preheating step of preheating the powdered calcium carbonate and combustion air by flowing it through the outer cylinder of the indirect external heating kiln, the combustion gas is flown through the outer cylinder of the indirect external heating kiln as the heating fluid. Then, by supplying water to the combustion gas, the combustion gas is rapidly cooled to 600 ° C. or less to separate calcium hydroxide generated from calcium oxide from the combustion gas. How to fire powdered calcium carbonate as described in .


JP2009046593A 2008-07-28 2009-02-27 Method for firing powdered calcium carbonate Expired - Fee Related JP4474533B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009046593A JP4474533B2 (en) 2008-07-28 2009-02-27 Method for firing powdered calcium carbonate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008193065 2008-07-28
JP2009046593A JP4474533B2 (en) 2008-07-28 2009-02-27 Method for firing powdered calcium carbonate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010053016A JP2010053016A (en) 2010-03-11
JP4474533B2 true JP4474533B2 (en) 2010-06-09

Family

ID=42069323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009046593A Expired - Fee Related JP4474533B2 (en) 2008-07-28 2009-02-27 Method for firing powdered calcium carbonate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4474533B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011168445A (en) * 2010-02-18 2011-09-01 Setekku:Kk Method of calcining powdery calcium carbonate

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10246342B2 (en) 2016-03-31 2019-04-02 Tronox Llc Centrifugal aluminum chloride generator
JP6607584B1 (en) * 2018-11-02 2019-11-20 株式会社 セテック Lime cake (high water content calcium carbonate) baking system
CN112110467B (en) * 2019-06-21 2024-06-11 李平 Instant limestone powder sintering device, system and method thereof
JP7193688B1 (en) 2021-11-15 2022-12-21 株式会社 セテック Method for reusing lime cake (calcium carbonate with high water content) and recycling system for lime cake (calcium carbonate with high water content)
CN114620753B (en) * 2021-11-29 2023-08-18 浙江天石纳米科技股份有限公司 Low-carbon process method for producing light calcium carbonate by comprehensively utilizing chemical reaction heat
CN115010164B (en) * 2022-05-31 2024-04-19 华清燚能(北京)科技有限公司 System and method for preparing cerium dioxide by adopting cerium carbonate wet material through dehydration and burning

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS539299A (en) * 1976-07-14 1978-01-27 Nippon Beet Sugar Mfg Method of recovering limeecake fired lime
JPH1176808A (en) * 1997-09-08 1999-03-23 Hokkaido Electric Power Co Inc:The Production of flue gas treatment agent
JP2007292379A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Satoshi Kimura Manufacturing method and device of heat treated particle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS539299A (en) * 1976-07-14 1978-01-27 Nippon Beet Sugar Mfg Method of recovering limeecake fired lime
JPH1176808A (en) * 1997-09-08 1999-03-23 Hokkaido Electric Power Co Inc:The Production of flue gas treatment agent
JP2007292379A (en) * 2006-04-25 2007-11-08 Satoshi Kimura Manufacturing method and device of heat treated particle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011168445A (en) * 2010-02-18 2011-09-01 Setekku:Kk Method of calcining powdery calcium carbonate

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010053016A (en) 2010-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4474533B2 (en) Method for firing powdered calcium carbonate
JP4825994B2 (en) Method for firing powdered calcium carbonate
JP5038889B2 (en) Combustion waste incineration method and equipment
AU2015349593B2 (en) Process and apparatus for manufacture of calcined compounds for the production of calcined products
US7549859B2 (en) Installation and process for calcining a mineral load containing a carbonate in order to produce a hydraulic binder
US20110002839A1 (en) Carbon Heat-Treatment Process
JPH01500251A (en) How to reduce NOx in flue gas
RU2467965C1 (en) Rotary kiln operating on alternative fuels
US20120247371A1 (en) Method and installation for producing cement clinker
JP6840271B2 (en) Sludge treatment method and cement manufacturing system
ITMI20082310A1 (en) PROCESS FOR DEPURING A COMBUSTION SMOKE CURRENT FROM A CLINKER PRODUCTION PLANT AND ITS APPARATUS
JP2008260647A (en) Method of utilization of waste oil-based waste
US4353750A (en) Method of firing carbonate-containing minerals
JP2014076908A (en) Calcined lime-containing baked product, its digested product and manufacturing method of calcined lime-containing baked product
RU2655423C1 (en) Rotary hearth furnace
RU2552277C1 (en) Method to produce low temperature portland cement clinker
JP2023551876A (en) Processes and methods for firing materials
CN103664016B (en) Method of producing cement through active coal gasification and rotary kiln device
US20210107797A1 (en) Calcination of particulate feedstock using process waste gas
JP2008201622A (en) Method and system for fuelization of metal powder
JP2000111025A (en) Secondary combustion furnace
RU2547195C1 (en) Production of portland cement clinker (versions)
JP5738882B2 (en) Method for producing cement clinker
CN102653394A (en) Technology for reducing plaster and generating SO2 and CaO by using coal in multistage multi-atmosphere fluidized bed
US9109801B2 (en) Coal heat-treatment process and system

Legal Events

Date Code Title Description
AA64 Notification of invalidation of claim of internal priority (with term)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764

Effective date: 20090310

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090311

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20090313

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090508

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090313

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20090629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090714

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090910

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100119

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100126

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4474533

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20200319

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees