JPH04348191A - 生石灰製造用焼成炉における固形燃料燃焼方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生石灰製造用焼成炉に
おける固形燃料燃焼方法に関し、特に鉄系添加剤を使用
して固形燃料を燃焼させる生石灰製造用焼成炉における
固形燃料燃焼方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】生石灰は、原料である石灰石を焼成炉に
充填し、焼成することにより製造される。石灰石焼成の
際の燃料としては、重油、石炭、石炭コークス、石油コ
ークス等が用いられる。

【０００３】近年、燃料コスト低減のために、重油から
固形燃料への切替えが増える傾向にある。即ち、重油に
比べ低価格の固形燃料を石灰石焼成炉の燃料として使用
することにより燃料コストを下げることができ、従って
、生石灰製造コストを低減させることが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、固形燃料を
燃料として用いる場合、次のような問題点が有り、生石
灰製造における重油から固形燃料への転換の進展を阻害
する原因となっている。

【０００５】（１）固形燃料は重油に比べ灰分が多く、
バーナー付近や燃焼室等の炉壁に灰分が付着・堆積し焼
成炉の焼成効率を低下させる。また、付着・堆積した灰
分は酸性溶融物であり、石灰石焼成炉燃焼室に使用され
るマグネシア耐火煉瓦等の塩基性耐火煉瓦の損傷の原因
となるため、常に灰分の付着状態を点検し、焼成炉の運
転中においてさえも頻繁に灰分の除去を行わなければな
らない。

【０００６】（２）焼成炉内に付着・堆積した灰分は、
高密度で非常に硬く、除去作業に多大の労力と時間を要
している。

【０００７】本発明は、上記の問題点、特に問題点（２
）の解決を図り、付着灰分量の低減に加え、灰分除去作
業を容易化するような生石灰製造用焼成炉における固形
燃料燃焼方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明によれば、固形
燃料使用の生石灰製造用焼成炉において、鉄又は鉄化合
物の少なくとも一種以上を鉄系添加剤として前記固形燃
料と共に前記焼成炉に供給し、前記固形燃料を燃焼させ
ることを特徴とする生石灰製造用焼成炉における固形燃
料燃焼方法が提供される。

【０００９】本発明の方法が実施される生石灰製造用焼
成炉（以下、石灰石焼成炉とも言う）としては、例えば
、ベッケンバッハ式石灰石焼成炉、メルツ式石灰石焼成
炉、ロータリーキルン等が挙げられる。これらの焼成炉
において、固形燃料のみを使用してもよく、固形燃料と
共に重油等の液体燃料やガス燃料を併用してもよい。

【００１０】これらの石灰石焼成炉において使用される
固形燃料としては、石炭、石炭コークス、石油コークス
等を挙げることができる。

【００１１】いずれの石灰石焼成炉、また、いずれの固
形燃料の場合においても、本発明の方法は後述の作用・
効果を発揮することができる。

【００１２】本発明の方法で使用することができる鉄系
添加剤としては、鉄粉の他に、各種の鉄化合物を挙げる
ことができる。鉄化合物としては、例えば、〔１〕各種
鉄酸化物（　ＦｅＯ、　ＦｅＯＯＨ、　Ｆｅ２Ｏ３、　
Ｆｅ３Ｏ４等；特開昭６２−４５６９１号公報参照）、
〔２〕各種２価金属を含有するフェライト系酸化鉄（特
開昭５２−１５１３０４号公報参照）、〔３〕その他の
各種無機鉄化合物（硫酸鉄、塩化鉄、硝酸鉄等；特開昭
６２−４５６９１号公報参照）、〔４〕各種有機酸鉄塩
（オクチル酸鉄、ナフテン酸鉄、ステアリン酸鉄、酢酸
鉄、蟻酸鉄、メタクリル酸鉄、石油スルフォン酸鉄、ア
ルキルフェノール鉄塩、アルキル燐酸鉄等；特開昭６２
−４５６９１号公報参照）、〔５〕鉄錯塩（特開昭６２
−１９０２８９　号公報参照）を挙げることができる。

【００１３】これらの各種鉄系添加剤のうち、鉄粉や非
水溶性且つ非油溶性の鉄化合物は、粒径約３０μｍ以下
の微粒子状であることが好ましく、通常はこれらの鉄系
添加剤を水又は重油、ケロシン、スピンドル油等の油性
媒体に分散し、固形燃料に含浸・混合させるか、燃焼火
炎に供給して使用する。

【００１４】上記〔２〕のフェライト系酸化鉄の場合は
、コロイド状の分散体として使用するのが好ましく、ま
たオレイン酸をその微粒子の表面に吸着処理し、油性媒
体に分散させたたコロイド状分散体であるのが更に好ま
しい。

【００１５】鉄系添加剤の微粒子分散には、ノニオン系
やアニオン系等の各種界面活性剤を使用するが、これに
よって、固形燃料への含浸・混合の容易化も図ることが
できる。

【００１６】水溶性又は油溶性の鉄化合物の場合は、溶
液状で使用するのが取扱性、特に固形燃料への添加（特
に含浸・混合）の容易性の点で好ましいが、更に水溶液
の方が各種非水溶媒を使用した非水溶液より経済性の点
で好ましい。鉄化合物を溶液状で使用する場合も、含浸
・混合の容易性の改善のため、ノニオン系やアニオン系
の界面活性剤を溶液に混入して使用するのが好ましいが
、特に水溶液の場合、固形燃料との親和性を向上させる
のに界面活性剤の添加が有効である。

【００１７】本発明の方法においては、上記〔５〕の鉄
錯塩が特に好ましい鉄系添加剤である。これは、鉄錯塩
の場合、焼成炉材料の腐食が少ない利点、鉄錯塩の水溶
液の安定性が高く沈澱を生じ難い利点、鉄錯塩の水溶解
度が高いため高濃度の水溶液を調製することができタン
ク容量が小さくて済む利点等が有るからである。

【００１８】鉄錯塩は、鉄塩水溶液に鉄錯イオン形成物
質を加えることにより調製することができるが、この場
合、更に中和剤を加え、焼成炉材料の腐食に対して安定
なｐＨ領域、即ちｐＨ５以上の領域内のｐＨに調整する
のが好ましい。

【００１９】上記の鉄錯イオン形成物質としては、クエ
ン酸、酒石酸、酢酸ソーダ、蓚酸、トリエタノールアミ
ン、エチレンジアミン四酢酸等が有るが、クエン酸が水
酸化鉄の沈澱抑制効果の点で最も優れており、最も好ま
しい。

【００２０】上記中和剤としては、水酸化ナトリウム、
アンモニア、モノエタノールアミン等を挙げることがで
きる。

【００２１】鉄錯塩水溶液の中和後、固形燃料への含浸
・混合時の浸透効果を高めるために、必要に応じて、少
量の界面活性剤を添加してもよい。この際の界面活性剤
は、アニオン系のものが好ましく、鉄錯塩水溶液に、１
重量％以下で十分な浸透効果を得ることができる。固形
燃料が水に対して湿潤性の良好な場合は、界面活性剤を
必ずしも必要としない。

【００２２】

【作用】固形燃料使用の石灰石焼成炉において、前述の
鉄系添加剤を固形燃料に添加して該固形燃料を燃焼させ
ると、炉壁に付着する付着灰の量が減少する。その理由
は、該鉄系添加剤の助燃的触媒作用により固形燃料の燃
焼効率が向上することもあるが、むしろ鉄系添加剤の添
加によって生成する灰の融点が上昇し、溶融状態での灰
の付着が抑制されるためと考えられる。更に好都合なこ
とに、付着灰が脆弱な低密度発泡体状となり、付着灰除
去作業の作業性が格段に向上する。

【００２３】後者の付着灰除去作業の作業性向上につい
て、従来の場合との比較で詳述する。固形燃料は、前述
したように重油等の液体燃料と比べ灰分含有量が高く、
焼成炉のバーナー付近や燃焼室の炉壁に付着・堆積し、
燃焼効率の低下や炉壁の塩基性耐火煉瓦の損傷等の悪影
響を及ぼす。そのため、焼成炉の運転中においてさえ、
頻繁に付着灰の除去作業を行う必要が有るが、従来、こ
の付着灰は、高密度で非常に硬く、その除去作業は多大
の労力と時間を要するものであった。

【００２４】かかる付着灰の問題は、石油コークス使用
ボイラーの場合は、付着灰が石灰石焼成炉の場合程の高
密度で硬いものでは無く、従って、その除去はそれ程困
難では無いし、かつ生成する灰の量、ひいては炉壁に付
着する付着灰の量もそれ程多く無いので２〜３ヵ月に一
度の頻度で付着灰の除去を行えばよく、それ程問題にな
っていない。

【００２５】この様な石灰石焼成炉の場合とボイラーの
場合の違いの原因として、炉内温度の差と石灰石の介在
の有無も挙げることができる。即ち、石油コークス使用
ボイラーの場合、炉内温度が石灰石焼成炉の場合と比べ
ていくらか低く（スーパーヒーター部：９５０　〜１０
００℃；炉壁：１２００〜１３００℃）、また石灰石の
介在という問題が無い。

【００２６】これに対し、石灰石焼成炉の場合、燃焼室
の温度は１３００℃前後であり（最高温度：１３８０℃
程度）、石灰石の介在下に固形燃料の燃焼を行うことと
なる。従って、炉内温度が高いだけ灰分の溶融の進行程
度が大きく、このため灰分溶融物の密度が高くなって、
硬い付着灰を形成する。また、石灰石中に混入する灰分
によって炉内で生成する灰の量が増加し、それに伴って
炉壁に付着する付着灰の量も増加する。

【００２７】ところが、本発明に従い、固形燃料に上記
の鉄系添加剤を添加して石灰石焼成炉で燃焼させると、
驚くべきことに脆弱な低密度の付着灰となり、その除去
作業が極めて容易となり、更に炉壁に付着する付着灰の
量も減少する。

【００２８】かかる効果の生ずる理由は明らかでは無い
が、鉄系添加剤の添加による灰分溶融物の組成の変化が
少なくとも好ましい作用の原因の一つとなっていると考
えられる。

【００２９】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明が実施例に限定されるものでないことは言
うまでも無い。

【００３０】実施例１及び比較例１ 本実施例に於いて使用されたベッケンバッハ式石灰石焼
成炉の燃焼室を含めた中枢部分の構造の概略側断面図を
図２に示す。

【００３１】図２の焼成炉には、二種類のバーナーが用
いられており、下段バーナー１が石油コークス専焼バー
ナーであり、上段バーナー２が重油専焼バーナーである
。下段バーナー１と上段バーナー２は、それぞれ５本づ
つ設けられており、その平面的配置関係は、図２の上方
から見た場合の図３の配置図に示されている。図３にお
いて、斜線を施した突起部分が下段バーナー１を表し、
斜線無しの突起部分が上段バーナー２を表す。

【００３２】図２の焼成炉中枢部分は、上述の下段バー
ナー１及び上段バーナー２が取り付けられている外筒３
、該外筒３中にブリッジ４を介して吊るされている通気
用内筒５、製品取出装置６を更に備えている。石灰石は
、外筒３と内筒５の間の間隙を通され、焼成される。 なお、図３において、円は外筒３を表し、内筒５の図示
は省略されている。

【００３３】図４は、下段バーナー１の一個の拡大側断
面図であり、実際に石油コークスを燃焼させている時の
様子を表したものである。燃焼室８の中にバーナーオリ
フィス９から火炎が噴き出している。温度計１０は火炎
温度の指標としてのバーナー部温度を測るものであり、
温度計１１は燃焼室温度の大体の目安とするものである
。

【００３４】石油コークスの燃焼を続けると付着灰とし
て燃焼室ダスト１２が堆積してくると共にバーナータイ
ル部ダスト１３が垂れ下がってくる。バーナータイル部
ダスト１３は、火炎に直接触れる訳では無いので燃焼効
率に与える影響はそれ程大では無く、叩き折って除去す
る。燃焼室ダスト１２は、堆積量が多くなると火炎が石
灰石に向かって延びるのを妨害することとなるので、燃
焼効率に影響大であり、焼成炉運転中においても除去す
ることが必要となる。

【００３５】なお、石油コークスは、原料ホッパーから
チェーンフィーダーで粉砕機に運ばれ、ここで微粉（粒
径８８μｍ以下が約９０％）に粉砕された後、下段バー
ナー１に送られ、下段バーナー用燃料として使用される
。

【００３６】次ぎに、本実施例において行った実験につ
いて説明する。

【００３７】鉄系添加剤としての鉄錯塩の調製とその石
油コークスへの添加の手順は次の通りである。硫酸第一
鉄の水溶液に鉄錯イオン形成物質としてクエン酸を添加
した後、モノエタノールアミンで中性付近（ｐＨ：５〜
６）まで中和して得られた鉄錯塩水溶液を原料ホッパー
から粉砕機へのチェーンフィーダー上で輸送中の石油コ
ークスに噴霧した。鉄錯塩添加量は、Ｆｅ２Ｏ３　とし
ての重量比で石油コークスに対し６０〜９０ｐｐｍ　で
定量添加し、こうして鉄錯塩を添加した石油コークスを
乾燥粉砕した後、下段バーナー用燃料として使用した。

【００３８】鉄錯塩添加前の焼成炉運転時と鉄錯塩添加
後の焼成炉運転時の付着灰の状態の比較を行った。鉄錯
塩添加前の付着灰の状態は、硬く乾燥したような状態で
、その剥離・除去は困難な作業であった。これに対して
鉄錯塩添加後の付着灰の状態は、脆くかさかさした状態
で、剥離し易く、その除去作業は容易であった。

【００３９】図１は、炉内付着灰の除去作業間隔の変化
を示したグラフである。図１は、付着灰除去の回数（横
軸）が１回目の時は、付着灰除去した焼成炉の運転を開
始してからの日数（縦軸）が１日経過した時点で付着灰
を除去したものであり、２回目の時は前回の付着灰除去
からの日数が５日を経過した時点で付着灰を除去したも
のであることを示しており、以下同様である。鉄錯塩添
加後においては、例えば、２１回目の時は前回の付着灰
除去からの日数が約７日も経過した時点で付着灰を除去
したことを示している。図１から分かるように、鉄錯塩
添加前の付着灰除去間隔が平均　２．２日であったのに
対して、鉄錯塩添加後の付着灰除去間隔は平均７．２日
と延長することができ、付着灰除去作業頻度を低下させ
ることができた。

【００４０】

【効果】固形燃料使用の石灰石焼成炉において、本発明
に従って、鉄系添加剤として鉄又は鉄化合物を固形燃料
に添加して該固形燃料を燃焼させると、該鉄系添加剤の
助燃的触媒作用により固形燃料の燃焼効率が向上すると
共に、生成する灰の融点が上昇して溶融状態での灰の付
着が抑制され、そのため炉壁に付着する付着灰の量が減
少する。本発明の方法において、更に好都合なことに、
付着灰が脆弱な低密度発泡体状となり、付着灰除去作業
の作業性が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に於いて行われた実験的石灰石焼成炉運
転の結果として得られた焼成炉内付着灰の除去作業間隔
の変化を示したグラフ図である。

【図２】実施例に於いて使用されたベッケンバッハ式石
灰石焼成炉の燃焼室を含めた中枢部分の構造の概略側断
面図である。

【図３】図２の中枢部分構造の上方から見た場合の下段
バーナーと上段バーナーとの平面的配置関係を示す配置
図である。

【図４】一個の下段バーナーの拡大側断面図である。

【符号の説明】

１　　下段バーナー ２　　上段バーナー ３　　外筒 ４　　ブリッジ ５　　内筒 ６　　製品取出装置 ８　　燃焼室 ９　　バーナーオリフィス １２　　燃焼室ダスト １３　　バーナータイル部ダスト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固形燃料使用の生石灰製造用焼成炉に
   おいて、鉄又は鉄化合物の少なくとも一種以上を鉄系添
   加剤として前記固形燃料と共に前記焼成炉に供給し、前
   記固形燃料を燃焼させることを特徴とする生石灰製造用
   焼成炉における固形燃料燃焼方法。
2. 【請求項２】　　前記鉄系添加剤が鉄錯塩であることを
   特徴とする請求項１に記載の生石灰製造用焼成炉におけ
   る固形燃料燃焼方法。