JPS5811367B2 - ライムケ−ク焼成石灰の回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ライムケークを焼成して焼成石灰を製造する
に当り焼成石灰を効率よく回収する方法に関するもので
ある。

ライムケークは製糖工場から排出される廃棄物であり、
従来から畑地の土壌改良剤としての用途があるが、物理
的性状から運搬、撒布等、取扱いに難があり好んで使用
されることはなく、大部は廃棄されている。

従来よりライムケークを焼成し、再利用せんとする研究
も行われ各種焼成炉が発表されており、その代表的装置
は回転式又は整形多段式とした焼成炉であるが、これら
の炉は熱容量係数が少く装置が大型となる欠点を有して
いる。

これらの欠点を是正し、効率よく焼成を行う装置として
本発明者らは先に特開昭５１−４０３７６号を開発した
。

しかし乍ら、特開昭５１−４０３７６号に開示する焼成
方法にあっては装置を小型化でき、焼成率を高めること
はできたが、炉頂から排出するガス体に同伴する焼成石
灰が０．５〜５ミクロンと極微粒子であることから、高
温、低流速で管内等を通すとき管壁等に付着して管内抵
抗が増大し、ガス体の流通を阻害するとか、高温ガス体
から焼成石灰を分離する工程が高温条件下で行なわれる
ため捕集率が低くなる欠陥があった。

この発明はかかる欠陥を是正せんと考究した結果、前記
焼成炉から排出する高温ガス体な高速度で管内を通すと
き焼成石灰の付着が起らないこと及び高温ガス体から焼
成石灰を分離するに際して高温ガス体の温度を空気を混
合することにより瞬間的に下げることにより焼成石灰と
ガス中の炭酸ガスの再結合を防止して良好に分離できる
ことを知りこの発明に至ったもので、以下図面に示す例
によりこの発明を説明すると１は並流式多段流動層焼成
炉で第１段炉イ及び第２段炉口よりなり炉内に適当な熱
媒体２として例えばオリビンサンド（東邦オリビン工業
製）石灰石細粒子等を流動保持する。

３は加熱炉で側方より燃料と空気を取入れ燃料の燃焼に
より熱ガスな発生し上方に吹出す。

４はライムケーク供給口であり、予め１〜３％に乾燥し
たライムケークを焼成炉１内に定量的に送り込む。

焼成炉１内に供給されたライムケークＡは焼燃炉３より
の熱風を受け、流動する熱媒体２と接触しながら加熱さ
れ上昇し、焼成炉１の頂部に至る。

このとき焼成炉１内の温度は約１０００℃であるから主
成分の炭酸カルシウムは分解し、焼成石灰約３０％（重
量／容量）を含む約１０００℃の高温ガスと共に、焼成
炉１の頂部導管５より排出する。

次いで高温ガスはその保有熱を燃焼用空気の予熱に利用
するため熱交換器６を通す。

熱交換器６は通常多管式又はプレート式のものが用いら
れるがこの様な熱交換器を通す際、高温条件下（６００
℃以上）では渦流部、死角部に粉体の付着が生じ圧損失
が起る。

また高温ガス体の流速が遅い場合、管壁又はプレート壁
へ焼成石灰が著しく付着し、作業に支障を来す。

このとき流速が重要な役目を果し、これを第２図で説明
すると、流速を２０ｍ／ｓｅｃとした場合、熱交換器出
入口の差圧が２時間後４０ｍｍＨ２Ｏから１２０ｍｍＨ
２Ｏに達する。

然し、この流速を２５ｍ／ｓｅｃ、３０ｍ／ｓｅｃとす
ると、６時間経過後も差圧変動は、殆んど起らない。

即ち流速２０ｍ／ｓｅｃと２５ｍ／ｓｅｃの間に変異点
が存在する。

然し流速３０ｍ／ｓｅｃ以上とすることは送風エネルギ
ーを多く必要とし、経済的でなく、２５〜３０ｍ／ｓｅ
ｃの範囲が実用的である。

これに関連して２５〜３０ｍ／ｓｅｃの流速を維持する
に適合する熱交換器の型式は出来る限り渦流、死角の少
いものが望ましく、発明者らは二重管構造の簡単なもの
で満足する結果を得た。

５′は排出導管で熱交換の終ったガス体はここで通常８
００℃前後となる。

７はデフユーザ、８は気−固分離器で、高性ガス体は気
−固分離器８で高性ガスと焼成石灰とに分離するに先行
してデフユーザ７にて空気９を急速混合し、温度を低下
する。

一般に高温条件下における気−固分離は効率の悪いこと
はよく知られているところである。

発明者らの実験によっても第３図に示す如く高温ガス体
の温度が１０００℃の場合には固形物の捕集率は５０％
であるに過ぎず、温度の低下と共に捕集率が上昇し、温
度４００℃の場合には９０％の捕集率となる。

このことから高温ガス体５′の温度をこの範囲まで低下
させて気−固分離することが望ましいが、この場合に高
温ガス体５′中に存する炭酸ガスと焼成石灰の間に結合
反応（ＣａＯ＋ＣＯ２→ＣａＣ０３）が起り降温の手段
が問題となる。

排出導管５′中の高温ガス体の炭酸ガス濃度は１４〜１
９％で、発明者らの行った純系における結合反応の状態
は第４図に示す如くで、結合反応が大きく起る温度範囲
は５００〜７００℃にある。

この結果から排出導管５′の約８００℃の高温ガス体を
気−固分離適温まで低下させるには前記温度範囲の経過
は不可避で、このため結合反応を最小限として降温する
には、瞬間的に温度を下げることが必須要件となる。

そこで高温ガス体をデフユーザ７に誘導し、これに空気
９を急速混合して瞬間的に温度を下げる方法を採用しこ
れを達成できたものである。

降温に要する空気９の量は高温ガス体の温度、容量で決
るか、例えば７７０℃の高温ガス体２４５Ｎｍ（Ｎｍ３
．０℃、１気圧の標準状態に換算した容量、以下同じ）
を４００℃とするに要する０℃の空気量は３３４Ｎｍ３
である。

高温ガス体５′の気−固分離温度は上記したように結合
反応抑制と捕集率から可能な限り低温か望ましいが、一
方分離後の排ガス保有熱を再利用することから余り低温
とすることは得策ではなく、これらの点を考慮して、５
００℃以下が妥当である。

空気９の混合により所定の温度に降温されたガス体は気
−固分離器８に入り排ガス１０と焼成石灰１１に分離す
る。

排ガス１０は保有熱の有効利用のため例えば熱風炉（図
示せず）に送られる。

焼成石灰１１は尚高温であるため冷却機１２に入り徐冷
される。

このとき気−固分離器８からガスの一部が冷却機１２に
流入し、混在する炭酸ガスと焼成石灰との間に前記した
ような結合反応が起るので、これを防止するため冷却機
１２に、気−固分離装置８への流入ガス体容量の０．１
〜０．５％容量の空気９′を送入し、気−固分離器８に
上昇流を与えるのが効果的である。

１３は製品貯槽で冷却の完了した焼成石灰をロータリー
バルブ１４を介して流下させ貯える。

本発明は上述の如くしてなるもので、焼成炉から排出す
る焼成石灰含有高温ガス体を２５〜３０ｍ／ｓｅｃの流
速で熱交換器及び導管内を通過させ焼成石灰が管壁へ付
着するのを防止すると共に、気−固分離に当ってはデフ
ユーザーを介して空気を急速混合して温度を下げ焼成石
灰と炭酸ガスの結合反応を防止しながら、気−固分離を
行うものであり、この結果焼成石灰の捕集率を著しく高
めるものである。

以下実施例によりこの発明の詳細な説明する。

実施例 第１図に示す重油燃焼の並流式２段流動層焼成炉（重油
燃焼量５〜４０１／時、加熱炉口径１００×高さ１００
０ｍｍ、第１段炉口径７００×１０００×高さ１２００
ｍｍ、第２段炉口径１０００×１５００×高さ３７５０
ｍｍ）に熱媒体として平均粒径０．２６ｍｍのオリビン
サンド（東邦オリビン工業に、に製）を１６０ｋｇ収納
し、これに水分１％に乾燥した第１表組成のライムケー
クを３１８ｋｇ／時で供給し各段の炉の温度を加熱炉１
０１０℃、第１段炉９９７℃、第２段炉１０４０℃、炉
頂１０３７℃として、連続５時間運転した。

焼成により生成する焼成石灰を含む温度１０３７℃高温
ガス体を炉頂から３９２Ｎｍ３／時で排出し、伝熱面積
５．１８ｍ２の２重Ｕ字管熱交換器を流速３０ｍ／ｓｅ
ｃで通し、２０℃の空気３１８Ｎｍ３／時と熱交換させ
た。

このときの熱交換器出入口の圧力差は７０〜８０ｍｍＨ
２Ｏで熱交換量も一定に維持でき、熱交換器への焼成石
灰の付着はなかった。

次いで７７０℃となった高温ガス体を熱風人口径１５０
ｍｍφ、冷風人口径１００ｍｍφ、スロート径１１０ｍ
ｍφ、長さ１２００ｍｍのデフユーザに導入し、冷風入
口から０℃の空気を５３２Ｎｍ３／時で送入して高温ガ
ス体と急速混合させて温度を４００℃まで低下せしめ、
径９００ｍｍφ、高さ３７４０ｍｍのサイクロンセパレ
ータでガスと焼成石灰に分離した。

分離した焼成石灰は水冷ジャケット付７５０×７５０×
４０００ｍｍのパドル型攪拌羽根付冷却機にて徐冷した
が、このとき冷却機に０℃の空気を２ｍ３／時で送入し
、サイクロンセパレーターからのガスの流入を防止した
。

この結果、第２表に示す焼成成績が得られた。

（＊１）試料１ｇを９５０℃の電気炉で１時間焼成後の
減量（＊２）試料１ｇを５％フェノール水中で１時間振
盪後Ｅ、Ｄ、Ｔ、Ａ試薬で滴定してＣａ量を測定 （＊３）試料５０ｇを３００ｍ１の攪拌水中に加えその
昇温を測定ｘ：焼成品試料中の強熱減量（％） ｙ：焼成品試料中のＣａ０（％）で計算した焼成物は１
６６ｋｇ／時で産出し、焼成率９３．５％焼成石灰の捕
集率９１．３％と良好な成績を示した。

尚従来法として第１表のライムケークを同一方法で焼成
し、熱交換器を出た後降温することなく７７０℃で気−
固分離した場合を対象として示したが本発明の方法は、
焼成率で約１％従来法より低くなったが、捕集率は従来
方法によるものが７８％であるに対し格段に高い結果で
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する工程図の例、第２図は管内
流速と圧損失の関係を示し縦線は熱交換型出人差圧（ｍ
ｍＨ２Ｏ）、横線は経過時間（ｈｒ）を示す、第３図は
温度と捕集率の関係を示し、縦線は固形物捕集率（％）
を示し、横線はガス体温度℃を示す、第４図は純系にお
ける炭酸ガスと生石灰の結合反応の温度との関係を示し
縦線は結合率（％）を示し、横線は温度（℃）を示すも
のである。 １・・・・・・焼成炉、２・・・・・・熱媒体、４・・
・・・・ライムケーク、５・・・・・・導管、５′・・
・・・・排出導管、６・・・・・・熱交換器、７・・・
・・・デフユーザ、８・・・・・・気−固分離器、９・
・・・・・空気、１１・・・・・・焼成石灰、１２・・
・・・・冷却機、ａ・・・・・・流速２０ｍ／ｓｅｃ、
ｂ・・・・・・流速２５ｍ／ｓｅｃ、ｃ・・・・・・流
速３０ｍ／ｓｅｃ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １気−固並流型焼成炉によるライムケークの焼成工程に
   おいて、焼成石灰の管壁への耐着を防止しながら同伴す
   る焼成石灰を回収するに際し、前記高温ガス体に空気を
   混合して瞬間的に５００℃以下とすることを特徴とする
   ライムケーク焼成石灰の回収方法。 ２特許請求の範囲第１項に於て、高温ガス体の管内流速
   を２５ｍ／ｓｅｃ以上とし、焼成石灰の管壁への耐着を
   防止することを特徴とするライムケーク焼成石灰の回収
   方法。