JPH02280808A - 液状灰を分離する方法及び装置 - Google Patents

液状灰を分離する方法及び装置

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JPH02280808A
JPH02280808A JP2057845A JP5784590A JPH02280808A JP H02280808 A JPH02280808 A JP H02280808A JP 2057845 A JP2057845 A JP 2057845A JP 5784590 A JP5784590 A JP 5784590A JP H02280808 A JPH02280808 A JP H02280808A
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exhaust gas
ash
housing
separator
cyclone
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JP2057845A
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Ekkehard Weber
エッケハルト・ベーバー
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Metallgesellschaft AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭素含有撚料の燃焼により発生し、温度１，２
００〜１，８００℃、圧力１〜１００バール、好ましく
は圧力１〜３０バール及び灰含量０．１〜６０ｇ／Ｎｒ
ｒｆを有する排ガスから液状灰を分離する方法に関する
。本発明はさらにこの方法を実施するための装置に関す
る。
〔従来の技術〕
よく知られているように小さな石炭粒子を酸素含有ガス
に懸濁させて燃焼室で燃焼させることができ、その際に
石炭の無機成分が灰として得られる。燃焼装置の実施方
法（例えば溶融室燃焼）、燃料及びさらには与えられる
酸素含量に依存して非常に高い燃焼温度が達成され、そ
の結果、燃焼によって発生する排ガスは１．２００〜１
．８００°Ｃの温度で燃焼室を去り、燃焼によって生成
する灰は溶融した液状で存在する。さらによく知られて
いるように、加圧下の燃焼により発生し、高い温度を有
する排ガスは、その含有エネルギーがガスタービンによ
って極めて高い効率で電気エネルギーに変換されるので
、電気エネルギーの発生に有利に使用することができる
。ガスタービンを出た燃焼排ガスの残存エネルギー含量
は有利な方法でボイラーによる蒸気の発生に利用するこ
とができる。したがって、エネルギー的及び経済的な観
点から加圧下にありかつ可能な限り高い温度を有する燃
焼排ガスを発生させることが望ましい。
その温度は１，２００〜１，８００°Ｃの範囲にある。
このような燃焼排ガスを発生させることは、石炭の燃焼
によって生成する灰が固体状態ではなくて液状で得られ
るという欠点に結びつく。高温の燃焼排ガスをガスター
ビンで利用する前に液状灰を燃焼排ガスから定量的に除
去しなければならない。さもないと灰の液滴の堆積、固
化によりガスタービンが損傷されるからである。
ＤＥ−Ｏ３３，７２０，９６３号に石炭を空気と共に燃
焼させる際に発生する排ガスから灰を分離する方法が提
案されていて、１，２００〜１゜７００°Ｃの温度を有
しかつ加圧下の燃焼によって発生する燃焼排ガスが、燃
焼室に配置された、主成分がＡ１２０ｉ　、Ｓｉｎ、、
　ＭｇＯ及び／又はＺｒ０ｚである多孔性でガス透過性
の少なくとも１個のセラミックフィルター要素を通され
る。
特に、灰含量の比較的高い石炭の燃焼により、長時間運
転の際にセラミックフィルターの寿命はさらに向上させ
る必要のあることが判明した。
〔発明が解決しようとする課題〕
したがって、本発明の課題は比較滴簡単な技術的手段を
用いて可能な限り長時間にわたって一定の分離性能で作
用する冒頭に述べた方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の前記課題は燃焼室から出た灰含有排ガスを少な
くとも１個の邪魔板面に導くことにより解決される。意
外なことに、反転式分離器の設計によって排ガス中に懸
濁した高温の液状灰の少なくとも７０％を分離できるこ
とが判明した。それ自体公知の反転式分離器において、
ガス流の方向を変化させるとダスト粒子又は液滴がガス
流から分離され、その際に粒子は自身の慣性により元か
らの方向に進み、傷害物につき当り、そこに堆積される
（　Ｕｌｌｍａｎｎｓ　Ｅｎｚｙｋｌｏｐａｄｉｅ　Ｄ
ｅｒ　Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｈｅｎ＋ｉｅ、第３
版　１１／２巻、１９６８．４１１頁）。当業者は比較
的低温度でのガスの浄化に適切であることが証明されて
いる反転式分離器が１．２００〜１，８００°Ｃの高温
の液状灰の分離も可能であることは期待できなかった。
本発明によれば排ガスが少なくとも１個の邪魔板面に当
る前に排ガスを遠心分離器に通すことが意図されている
。この処置により液状灰の大部分が遠心分離器で分離さ
れる。遠心分離器と反転式分離器との組合せにより高い
浄化効率が達成される。遠心分離器として種々の構造を
したサイクロンを設置することが有利である。
本発明によれば排ガスの流れ方向を少なくとも１個の反
転式分離器により変化させた後、排ガスをセラミックフ
ィルター要素に導くことも意図されている。反転式分離
器の後に配置したフィルター分離器によりやはり高い分
離効率が達成される。
本発明の課題はまた、排ガスの流れ方向と約９０°の角
度を成す少なくとも１個の邪魔板面が設けられたハウジ
ングから成り、ハウジングが液状灰を除去する手段を有
することを特徴とする装置を設けることにより解決され
る。排ガスの方向に対してほぼ垂直に設けられた邪魔板
面により液状の灰水滴を分離することができ、この水滴
が邪魔板面から効果的に落下して反転式分離器から排出
されることがわかった。排ガスは邪魔板面に対して例え
ば水平又は垂直に導くことができる。
工程が遠心分離装置とそれに続く反転式分離工程とから
成るとき、この工程は本発明に従って、侵入管を備えた
サイクロンと後置されたハウジングとから成り、ハウジ
ング内には排ガスの流れ方向と約９０°の角度を成す少
なくとも１個の邪魔板面が設けられ、ハウジングが液状
灰を除去する手段を有することを特徴とする装置内で実
施される。サイクロンの分離効率が高いために後置され
た邪魔板面は灰の衝突が軽減され、これにより邪魔板面
の材料の寿命が長くなる。本発明に従えば、侵入管を備
えたサイクロンから成り、侵入管内には侵入管内の排ガ
スの流れ方向と約９０°の角度を成す少なくとも１個の
邪魔板面が設けられていることを特徴とする装置も有利
であることがわかった。邪魔板面は侵入管の例えば垂直
部分に設けることができる。この装置は簡単な技術的手
段で排ガスから液状灰をほとんど定量的に分離すること
ができる。
液状灰を分離する工程が反転式分離工程とそれに続くフ
ィルター分離工程とから成るとき、この工程は本発明に
従って、排ガスの流れ方向と約９０°の角度を成す少な
くとも１個の邪魔板面が設けられたハウジングから成り
、ハウジングが液状灰を除去する手段を有し、ハウジン
グに少なくとも１個のセラミックフィルター要素が後置
されていることを特徴とする装置内で実施される。セラ
ミックフィルター要素は多孔質でガス透過性であり、主
成分が＾１２０３．５ｉ０２、ＭｇＯ及び／又はＺｒＯ
。
を含有する。このフィルター要素は１　ｃＪ当り１０〜
ｌ、０００個の孔を有し、開孔率が３０〜９０％、平均
孔径が１０〜２．０００μｍである。
本発明に従って構成され、セラミックフィルター要素が
セラミック粒子から成る粒子層として構成されている装
置が特に好ましい。セラミック粒子は例えば粒状であっ
てよく主成分としてＡ１．Ｏ。
Ｓｉｎｇ、　ＭｇＯ及び／又はＺｒＯ□を含有する。粒
子層を排ガスが例えば上から下へ又は下から上へ向って
通過する。これにより液状灰粒子は粗粒液滴又は液体層
を形成し、はとんど重力の法則に従い、はとんどガス流
に無関係に捕集容器に入る。
本発明に従って構成された装置において、邪魔板面、ハ
ウジングの内面、侵入管及びサイクロンの内面が灰に対
して化学的に不活性な耐火性セラミック材料で被覆され
ているとき、この装置は特に有利であった。このように
構成された部分は寿命が長（、液状灰の付着が生じない
ことを保証する。
（実施例） 本発明の特徴を以下に図面を参照しかつ実施例により詳
細に説明する。
第１図に示した反転式分離器１は灰含有排ガス６の流れ
方向と約９０°の角度を成す少なくとも１個の邪魔板面
１３が設けられたハウジング１２から成る。灰含有排ガ
ス６は入口１０を経て上方から下方へ垂直に反転式分離
器１内に導かれる。
灰含有排ガス６が邪魔板面１３に衝突すると灰液滴は分
離され、わずかに傾斜して設けられた邪魔板面１３を下
方に向って流れる。灰液滴が十分に除去された排ガス７
は出口１１を経て反転式分離器ｌを出る。液状灰１６は
反転式分離器１の円錐形部分に集り、弁９と管路８を経
て断続的に排出される。
灰含１１．５　ｇ／Ｎｒｒｒ、自由断面における流速５
ｍ／秒、温度１，５００°Ｃ及び圧力３バールの燃焼排
ガスを６個の邪魔板面を有する反転式分離器に上方から
下方に向けて導入した。圧力損失８゜０００Ｐａになっ
たとき浄化ガスの灰含量は約５０ｍｇ／Ｎｒｒｆであっ
た。同様に良い結果が排ガスの導入を下方から上方へ向
けて導入した場合にも、特に排ガスを水平方向に導入し
た場合にも得られる。
第２図は遠心分離装置として作用するサイクロン２を示
し、このサイクロン２は垂直な移動可能な侵入管１５を
設けたハウジング１４から成る。
灰含有ガス６は入口ｌＯからサイクロン２へ接線方向に
導入され、壁面に接触して十分に灰が除去される。除灰
された排ガス７は出口１１からサイクロン２を出る。液
状灰１６はサイクロン２の円錐形部分に集められ、弁９
と管路８を経て断続的に排出される。
温度１，５００℃、圧力約５バール、液状灰の含量３０
〜４０　ｇ／Ｎｒｒｆ、流速約６ｍ／秒のガスから１回
のサイクロン２通過により液状灰の約９０％が分離され
た。排ガス７の灰含量はなお３ｇ／Ｎｒｒｆであった。
次いでこのガスを反転式分離器１に通したところ、灰含
量約２０　ｍ　ｇ　／　Ｎ　ｒｒｆまで除灰された。
第３図は６個の邪魔板面１３を設けた侵入管１５を有す
るサイクロン２を示す。第３図に示した装置により、温
度１，５００°Ｃ３圧力約５バール、流速約６ｍ／秒、
灰含量３０〜４０ｇ／Ｎボの燃焼排ガスは灰含量約３０
ｍｇ／Ｎｒｒｆまで浄化された。
第４図は多孔質ＺｒＯ□発泡体から成るフィルター要素
１８を設けたハウジング１７から成るフィルター分離器
４を示す。灰含有排ガス６は人口ＩＯから水平方向に入
り、フィルター要素１８に直角に衝突する。液状灰の一
部はフィルター要素１８に直接衝突してその表面で分離
され、垂直に下方へ流下してフィルター分離器４の円錐
形部分に入る。液状灰の他の部分はフィルター要素１８
に浸透し、フィルター分離器４の円錐形部分に向かって
垂直に流下する。フィルター要素１８の原料ガス側にせ
き１９が設けられ、このせき１９は液状灰１６中に常に
突き出ていて未処理ガスを浄化ガスから分離する。そこ
で、すべての未処理ガスがフィルター要素１８を通過す
ることが保証される。
液状灰１６は弁９と管路８を通ってフィルター分離器４
から断続的に排出される。浄化された排ガス７は出口１
１からフィルター分離器４を出る。
灰含量７ｇ／ａｆｔ、温度１，５００℃、圧力３バール
で流速５ｍ／秒の排ガスはフィルター要素１８に１回通
すことにより灰含量１００　ｍ　ｇ　／　Ｎ　ｎｒまで
浄化され、その際の圧力損失は約５００Ｐａであった。
第５図はセラミック粒子層２１として構成されたフィル
ター要素を設けたハウジング２０から成り、ガス流が上
方から下方に向って流れる粒子°層分離器５を示す。セ
ラミック粒子層２１は球状ＺｒＯ□から成り、有孔板２
３上にある。灰含有ガス６は入口１０から粒子層分離器
５に入り、そこで粒子層２１を通って上方から下方へ垂
直に流される。
浄化された排ガス７は出口１１を通って粒子層分離器５
を出る。粒子層２１はガスに対しても液状灰に対しても
透過性があり、液状灰は漏斗２２に集められ粒子層分離
器５の円錐形部分に排出される。液状灰１６は弁９と管
路８から断続的に粒子層分離器５を出る。
温度１，５００’Ｃ１圧力約６バール、流速約４ｍ／秒
で灰含量約４ｇ／ＮｒＩ？の燃焼灰ガスは粒子分離器５
を一回通過することによりＩＮｍｒ当り灰の残含量が５
ｍｇまで浄化された。
第６図は本発明の方法の流れ図を示し、この方法は高温
の燃焼排ガスから多量の連行液状灰粒子を除去しなけれ
ばならない場合に前記のように実施される。空気中に懸
濁されていてもよい粉炭が管路２４から導入され、酸素
で富化されていてもよい空気が管路２５から燃焼す３に
導入される。
ここで石炭は温度約１，６００℃、圧力１５〜２０バー
ルで燃焼される。この燃焼は化学量論的以下、以上又は
化学論的に行われる。燃焼により灰が液状で発生し、液
状灰の一部は燃焼室３で先に除去される。液状灰の他の
部分は発生した未処理ガス（燃焼排ガス）中に懸濁され
、管路２６を経てサイクロン２に達し、そこで液状灰の
９０％までが分離されるので、既に２〜３ｇ／Ｎ％の低
い灰含量となった排ガスが管路２７からサイクロン２を
出る。この排ガスは反転式分離器１に達し、そこで再び
液状灰の約９０％が除去されるので、灰含量が普通５０
ｍｇ／Ｎｒｒｆ以下の排ガスが管路２日を経て反転式分
離器ｌから排出される。この排ガスはフィルター分離器
４に達し、そこで灰含量が５ｍｇ／Ｎｒｒ？未満の純ガ
スが得られる。この純ガスは管路１１を経てフィルター
分離器４を去り、一方すべての装置内で得られた液状灰
１６は管路８を経て排出される。
灰含量の高いガスを浄化するためには少なくとも１個の
サイクロン２を使用する必要がある。排ガスの灰含量が
Ｉｇ／Ｎｍ未満である場合はサイクロンの使用は必要な
い。フィルター分離器４又は５の使用は前置された分離
器の構造と効率に依存し、純ガス中の灰含量が約１ｍｇ
／Ｎｎ（と極めて低いことが要求される場合には推奨の
価値がある。排ガスの灰含量が５　ｇ　／　Ｎ　ｒｒｆ
未満で灰が排ガス中に比較的大きい液滴として懸濁され
ている場合には反転式分離器ｌの単独使用が推奨される
。
工程装置の始動運転には石炭の代わりに管路２９から無
灰の燃料油が燃焼室３に供給される。全装置が排ガス温
度まで加熱されたら直ちに燃料油の供給は中止される。
フィルター分離器４が使用される場合、せき１９は始動
操作の間は閉鎖される。即ち、せき１９はフィルター分
離器４の底部まで降下されている。工程装置の運転を休
止する際は粉炭は燃料油で置換され、この燃料油は管路
２９から燃焼室３に導入される。燃料油の燃焼はすべて
の工程装置から液状灰が除去されるまで行われる。
第６図に示した工程は問題なく数百時間の運転が行われ
、その際常に残留灰含量５　ｍ　ｇ　／　Ｎ　ｎ（のガ
スを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第１図は上方から垂直に流入する方式の反転式分離器、
第２図は侵入管を備えたサイクロン、第３図は邪魔板面
が設けられた侵入管を備えたサイクロン、第４図はセラ
ミックフィルター要素を備えた分離器、第５図はセラミ
ック粒子層を備え、上方から流入する方式の分離器、第
６図は液状灰を分離する工程を夫々示す。 なお図面に用いられた符号において、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、炭素含有撚料の燃焼により発生し、温度１，２００
    〜１，８００℃、圧力１〜１００バール、好ましくは圧
    力１〜３０バール及び灰含量０．１〜６０ｇ／Ｎｍ＾３
    を有する排ガスから液状灰を分離する方法において、 燃焼室から出た灰含有排ガスを少なくとも１個の邪魔板
    面に導くことを特徴とする方法。 ２、排ガスが少なくとも１個の邪魔板面に当る前にこの
    ガスを遠心分離器に導くことを特徴とする請求項１記載
    の方法。 ３、排ガスの流れ方向を少なくとも１個の邪魔板面で変
    えた後に、排ガスをセラミックフィルター要素に導くこ
    とを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４、請求項１記載の方法を実施するための装置であって
    、排ガス６の流れ方向と約９０゜の角度を成す少なくと
    も１個の邪魔板面１３が設けられたハウジング１２から
    成り、ハウジング１２が液状灰１６を除去する手段９を
    有することを特徴とする装置。 ５、請求項２記載の方法を実施するための装置であって
    、この装置が侵入管１５を備えたサイクロン２と後置さ
    れたハウジング１２とから成り、ハウジング１２内には
    排ガス６の流れ方向と約９０゜の角度を成す少なくとも
    １個の邪魔板面１３が設けられ、ハウジング１２が液状
    灰１６を除去する手段９を有することを特徴とする装置
    。 ６、請求項２記載の方法を実施するための装置であって
    、この装置が侵入管１５を備えたサイクロン２から成り
    、侵入管１５内には侵入管１５内の排ガス６の流れ方向
    と約９０゜の角度を成す少なくとも１個の邪魔板面１３
    が設けられていることを特徴とする装置。 ７、請求項３記載の方法を実施するための装置であって
    、この装置が排ガス６の流れ方向と約９０゜の角度を成
    す少なくとも１個の邪魔板面１３が設けられたハウジン
    グ１２から成り、ハウジング１２が液状灰１６を除去す
    る手段９を有し、ハウジング１２に少なくとも１個のセ
    ラミックフィルター要素１８が後置されていることを特
    徴とする装置。 ８、セラミックフィルター要素１８が、セラミック固形
    物から成る粒子層として形成されていることを特徴とす
    る請求項７記載の装置。 ９、邪魔板面１３、ハウジング１２の内面、侵入管１５
    及びサイクロン２の内面が灰に対して化学的に不活性な
    耐火性セラミック材料で被覆されていることを特徴とす
    る請求項４〜８のいずれかに記載の装置。
JP2057845A 1989-03-08 1990-03-08 液状灰を分離する方法及び装置 Pending JPH02280808A (ja)

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DE3907457.9 1989-03-08
DE3907457A DE3907457C2 (de) 1989-03-08 1989-03-08 Verfahren zur Abscheidung flüssiger Asche

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JP (1) JPH02280808A (ja)
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