JPS5922125B2 - 重油灰の燃焼方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は重油灰の燃熔方法に関するものである。

重質油の燃焼例えば重質油専焼火力発電所においては、
排ガス中に含まれる硫酸分（ＳＯ４））による公害を防
止するため、煙道中にアンモニア（ＮＨ３）カスを注入
して硫酸分を中和し、これにより生成された硫酸アンモ
ニウムを未燃炭素と呼ばれる煤と共に、煙道入口の集塵
器により捕集することが行われているが、その量は発電
所の大容量化と共に次第に膨大なものとなりつつある。

ところでこの捕集されたものは一般に重油灰と呼ばれて
おり、この重油灰はその灰分中に数係程度含まれている
バナジウムやニッケルなどの有用金属を回収したのち廃
棄されるが、重油灰中には灰分だげでなく上記のように
未燃炭素や硫酸アンモニウム（硫安）が混入されている
ため、見掛密度が小さくその体積は非常に犬きくなる。

従って輸送面上などに不利となる。

そこで最近ではこの重油灰を炉を使用して燃焼し、含有
されている硫酸アンモニウムの分解と未燃炭素の焼却と
を行い、残渣即ち灰分のみを有用金属の回収場に輸送す
ることにより体積の減少を図って輸送面の負担を少なく
し、またこれと同時に有用金属の濃度を高めて回収処理
を有利にすることが行われている。

しかし従来の炉では硫酸アンモニウムの熱分解によって
生じた分解ガス、例えばアンモニア（ＮＨ３）無水値［
ｔ２ （ＳＯａ ）などの濃度が低く、分解ガスの容積
が大きくなるため、これらを処理して（例えば石膏化処
理）２次公害を防止しようとする場合、処理装置が大型
となって経済性が悪い共通の欠点がある。

また炉内における滞溜時間が短かいので硫酸アンモニウ
ムの分解は可能であるが未燃炭素の焼却が不充分であっ
たり、硫酸アンモニウムが炉内に熔融固着して燃焼障害
を起し焼却が十分できなかったり、連続焼却ができなな
いどの欠点があり、従来の方式では輸送、金属回収を有
利とする点においては不満足である。

本発明は上記従来方法の欠点の何れもが、硫酸アンモニ
ウムの熱分解と未燃炭素の焼却とを同一炉内で行ってい
ることと、硫酸アンモニウムの分解温度およびその速度
と、未燃炭素の焼却温度およびその速度の把握、特に硫
酸アンモニウムに対する把握が不充分であることに起因
するものであることを研究の結果間らかにし、これにも
とづいてなされたものである。

次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

本発明者の研究によれば硫酸アンモニウムと未燃炭素を
含有する重油灰を空気中において加熱すると、試料重量
と時間の関係を示す第１図のように初めて硫酸アンモニ
ウムが分解し、しかるのち未燃炭素の燃焼が行われて残
渣として有用金属を含む灰分が残ることが明らかにされ
、これから硫酸アンモニウムの分解と未燃炭素の焼却と
を独立に行うことができることが明らかにされた。

この結果分解炉と焼却炉とを設けて硫酸アンモニウムの
分解と未燃炭素の焼却とを別箇かつ連続的に行うことが
でき、これにより（１）分解と焼却とを同時に行う従来
方式に比べて分解炉の容積を小として分解ガスの濃度を
高め、また単位時間当りに得られる分解ガス量を少くし
て分解ガスの処理装置を小型経済的とすることができる
。

（２）焼却炉内に吸熱分解する硫酸アンモニウムが存在
しないので、未燃炭素の燃焼の低下を防止することがで
きる。

（３）炉を分解、焼却専用とすることにより分解および
焼却に適した温度条件と速度をもたせることができ、硫
酸アンモニウムの分解と未燃炭素の焼却とを効率よく行
えることが判明した。

また硫酸アンモニウムの示差熱分析結果は第２図に示す
通りであり、横軸は時間（１目半が１０分）であり、縦
軸は温度・重量および示差熱を示したものである。

温度は右側より左側に向かって時間の経過と共に一定速
度で昇温し、これに伴って重量は上方より下方にある曲
線を描きながら硫酸アンモニウムの分解に併せて減少す
る。

一方示差熱は右端の値を基線として上方に生じるピーク
は吸熱を示し、下方に生じるピークは発熱を示す型とな
り、本図においては約３５５℃および約４８０℃に吸熱
ピークが生じている。

この吸熱ピークに併せて重量減少曲線も約３５５℃で一
度減少が終って一定値となり（１割弱の減少）、その後
約４８０Ｃで減少が終了するような２段の減少となって
いる。

これらのことは硫酸アンモニウムの一部（１割弱）が約
３５５℃で分解し、他は約４８０℃で分解することを意
味している。

この２つの分解は化学的には３５５℃を中心として吸熱
ピークのところで硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ
４；固体）の一部が酸性硫酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ８
Ｏ４；固体）になることおよび熔融することであり、そ
の後の温度域では硫酸アンモニウムおよび酸性硫酸アン
モニウム共にアンモニア（ＮＨ３；気体）、無水硫酸（
ＳＯ３；気体）および水分（Ｈ２０；気体）に分解して
いると説明される。

このことから硫酸アンモニウムを全て分解して気体とし
、未燃炭素と分離する温度は２番目の吸熱ピークの終了
温度４９０℃ということが明らかとなり、安全を考えれ
ば５００℃以上といえる。

さらに硫酸アンモニウムを分解除去した未燃炭素につい
ては燃焼面から検討を行なったところ、燃焼温度と燃焼
率の関係が第３図に示すようになることが明らかとなっ
た。

こ＼でいう燃焼率は火格子などの炉床の単位面積当り、
単位時間にどれだけ燃焼できるかを示したものであり、
数値の大きい程当然よく燃焼すること＼なる。

同図において白抜の記号は火格子の上で黒塗りの記号（
表面換気と記入）は容器内（蓋なし）でそれぞれ燃焼さ
せる場合のものであり、数字は雰囲気の酸素濃度を示し
ていて０２＝２１％が空気である。

この図において空気（０□＝２１％）雰囲気の火格子（
白抜）および容器内（黒塗り）でも、あるいは０２二８
０係となっても燃焼温度５００℃から８００℃までは燃
焼率が一定となっている。

このことは炉の燃焼温度がこの範囲にあれば燃焼量が一
定となることを意味し、炉温の維持などの運転管理が簡
易となる。

その上、上限温度の８００℃は第１表に示すように燃焼
残渣中の有用金属類の熔融が始まる温度であるから、炉
の寿命を長持ちさせる観点から有用金属類を炉壁等に溶
着させないようにするだめにこの８００℃以下とするこ
とが必要である。

以上のことから重油灰の焼却処理に当って、硫酸アンモ
ニウムを完全に分解するだめには、５００℃以上に加熱
することが必要であり、残った未燃炭素の焼却はその燃
焼残渣の熔融を防ぐ８００℃以下の温度で燃焼させるこ
とによって、重油灰の燃焼が完全かつ炉の寿命も維持さ
れる形で処理できることが判明した。

本発明は以上の研究結果にもとづいてなされたもので、
５００℃以上の温度条件とした硫酸アンモニウムの分解
炉と、温度条件を８００℃以下とした未燃炭素の焼却炉
とを設げて、重油灰を先づ分解炉に入れて含有硫酸アン
モニウムを分解したのち、その残渣を焼却炉に入れて未
燃炭素を焼却することを特徴とするもので、本発明は例
えば第４図のように構成して実施される。

第４図において１は熱源炉、２は硫酸アンモニウムの分
解炉、３は重油灰溜、４は定量フィーダ、５はファン、
６は自動制御弁、７はファン、８は分解ガス処理装置（
例えば石膏化処理装置）、９ハホソパー、１０はフィー
ダ、１１は焼却炉、１２はファン、１３は自動制御弁、
１４は灰分回収装置、１５は空気予熱器、１６はファン
、１７は集塵器、１８はファン、１９は煙突である。

この実施例の分解炉２は管路２０を介して熱源。

炉１から供給される暑い空気と冷たい空気即ち炉内温度
の検出量により開度を制御されて供給量を調整する自動
制御弁６からの冷たい空気とにより、炉の温度を５００
℃〜６００℃の間の一定温度に保持され、定量フィーダ
４によって一定量づつ供給される重油灰中の硫酸アンモ
ニウムを分解して処理装置８に送る。

また未燃炭素の焼却炉１１は管路２１を介して熱源炉１
から供給される熱い空気と、冷たい空気即ち炉の温度の
検出量によって開度を制御されて供給量を調整する自動
制御弁１３からの冷たい空気とにより、炉の温度を５０
０℃から８００℃の間の一定温度に保持され、ホッパ９
フイーダ１０によって供給される分解炉２からの重油灰
中の未燃炭素を焼却し、その残渣を灰分回収装置１４に
排出する。

そして分解炉２と焼却炉１１からの熱い空気は管路２２
，２３を介して空気予熱器１５に送られ、ファン１６に
よって供給される冷たい空気を加熱したのち灰分を含む
空気は集塵器１７に送られて灰分が除去され、煙突２０
から大気中に放出される。

まだ空気予熱器１５で加熱された空気は熱源炉１に送ら
れて燃焼用空気として用いられる。

以上の説明から明らかなように、本発明は硫酸アンモニ
ウムの分解と未燃炭素の焼却を独立かつ連続的に行うよ
うにし、また明らかにされた硫酸アンモニウムの分解温
度、未燃炭素の焼却温度からそれぞれの温度条件を最適
となるように設定するので、分解ガスの処理装置を小型
経済的とすることができるばかりか、分解および焼却を
良好に行うことができ、まだ有用金属の熔融による炉の
寿命の低下などの欠点をなくして重油灰の処理が行える
すぐれた利点を有するもので、実用上の効果は顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は重油灰を空気中で加熱したときの重量減少の状
態図、第２図は硫酸アンモニウムの分解終了温度を調べ
だ示差熱分析結果を示す図、第３図は未燃炭素の燃焼率
と温度の関係を示す図、第４図は本発明の一実施例を示
すブロック系統図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重油灰中に含まれる硫酸アンモニウムの分解炉と、
   未燃炭素の焼却炉とを別設して硫酸アンモニウムの分解
   に影響されることなく、小型な炉により未燃炭素をゆっ
   くりと燃焼させて十分な焼却を行えるようにすると共に
   、硫酸アンモニウム分解炉の温度条件を５００℃以上、
   未燃炭素焼却炉の温度条件を８００℃以下として、硫酸
   アンモニウムの分解効率を向上し、まだ燃焼残渣中の有
   用金属の熔融を防いで焼却を行えるようにしたことを特
   徴とする重油灰の燃焼方法。