JPS6247480B2 - - Google Patents

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JPS6247480B2
JPS6247480B2 JP2059381A JP2059381A JPS6247480B2 JP S6247480 B2 JPS6247480 B2 JP S6247480B2 JP 2059381 A JP2059381 A JP 2059381A JP 2059381 A JP2059381 A JP 2059381A JP S6247480 B2 JPS6247480 B2 JP S6247480B2
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JP
Japan
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weight
parts
desulfurization
amount
ash
Prior art date
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Expired
Application number
JP2059381A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57135895A (en
Inventor
Kunio Kimura
Atsushi Nishino
Kazunori Sonedaka
Yukyoshi Iketani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2059381A priority Critical patent/JPS57135895A/en
Publication of JPS57135895A publication Critical patent/JPS57135895A/en
Publication of JPS6247480B2 publication Critical patent/JPS6247480B2/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL 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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    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、固形燃料に関し、燃焼時に発生する
亜硫酸ガスを吸収して悪臭を除去すると共に、燃
焼終了後の灰を固定化し廃棄を容易にする固形燃
料を提供するものである。 石炭を家庭用の熱源として使用する場合の問題
点としては、種々考えられるが、その一つとして
は有害な排ガス成分を含むことにある。石炭は、
成分の一つとしてイオウ分を0.2〜1.0重量%程度
含んでおり、これが燃焼時に亜硫酸ガスとなる。
この亜硫酸ガスは公害問題にも絡み、脱硫を行う
ことは必須の条件である。このような状態にある
にもかかわらず、従来の練炭を始めとする固形燃
料は脱硫に関して充分なものではなかつた。従
来、用いられている脱硫剤は、消石灰、酸化鉄、
マグネシア、酸化亜鉛などのアルカリ土類金属酸
化物が知られているが、これらの脱硫剤は確かに
ある程度の効果は期待できるものの、効果の期待
できる燃焼温度の範囲が限定されるのが実情であ
つた。 以上のような現状に対し、本発明者らは、先
に、炭素質燃料に脱硫剤として、Ca(OH)2
CaCO3およびドロマイト(CaCO3・MgCO3)より
なる群から選択される少なくとも1種と、K2CO3
とを含む固形燃料を提案した〔特願昭55−147199
(特開昭57−70193)〕。このものは確かに、脱硫特
性の観点からは優れているが以下に述べる点で充
分なものではなかつた。 練炭を燃焼させる上で、排ガスの他に問題とな
るのは灰分の固定化である。灰分の固定化の必要
性は、いうまでもなく、燃焼中に生じた灰分を固
定化し、常に安定した燃焼状態に置くこと、廃棄
の場合の容易さ、それに燃焼器の壁面に灰分が付
着しないことなどである。このような必要性か
ら、従来はケイ砂が用いられている。ケイ砂は価
格も安く、入手しやすいので、市販されているも
のにはほとんど含まれている。このケイ砂の欠点
は、高温においてガラス質を形成し燃焼器の壁面
に灰分が付着してしまうことである。 本発明者らも、上述した脱硫剤に対し、従来品
に従いケイ砂の添加を試みたが、ケイ砂をある量
以上添加することにより、本来の脱硫剤の性能が
発揮されないことが判明した。本発明は、このよ
うな不都合を解消するものである。 本発明の固形燃料は、Ca(OH)2、CaCO3およ
びドロマイトよりなる群から選択される少なくと
も1種とK2CO3とからなる脱硫剤と、MgAl2O4
およびZrO2よりなる群から選択される少なくと
も1種の耐熱性充填剤を含み、ケイ砂を含む化合
物の量を限定したことを特徴とするものである。 本発明において、ケイ砂の添加量を限定する理
由について述べる。ケイ砂はガラスを形成する重
要な化合物で、種々のアルカリ金属と化合物を形
成する。例えばカリウム化合物とは、770℃で
K2O・4SiO2、1040℃ではK2O・ZSiO2、976℃で
K2O・SiO2なる化合物を生成する。したがつて、
脱硫剤成分のK2CO3とは、上述した温度付近で反
応し、脱硫に有効なK2CO3は、SiO2との反応に
消費されることになる。このようなことから、従
来一般に用いられているケイ砂を自由に用いるこ
とができない。本発明者らの検討結果によれば、
SiO2の添加量は限定され、炭素質燃料100重量部
に対し、Ca(OH)2などの脱硫剤が3〜20重量
部、K2CO3が1〜20重量部の添加量に対して、10
重量部以下にしなければならない。もし、SiO2
の添加量を10重量部以上にすると、前述した理由
により、脱硫剤としての効果はなくなつてくる。 また、このように、ケイ砂の添加量を抑制して
も、Ca(OH)2やK2CO3、SiO2のみを添加して固
形燃料を構成した場合、これらの酸化物同志では
灰が溶融してガラス質物質を形成してしまい灰の
固定化がうまく行われないことになる。このよう
な状態になると、燃焼器の壁面に灰分が付着し、
廃棄が容易にならないばかりでなく、燃焼器自身
の寿命も短くしてしまうことになる。したがつ
て、さらに、これらの灰分と化学変化を生じさせ
ない、安定な耐熱性充填剤が必要となる。この目
的に適した耐熱性充填剤が、MgAl2O4と、ZrO2
である。これらの化合物は、化学的に安定で、脱
硫剤を含んだ灰分とは反応せず、灰の固定化がで
きるという利点を有している。 以上の材料によつて構成される固形燃料は、脱
硫特性に優れているばかりではなく、灰の固定化
の観点からも好ましいものである。 次に本発明を構成する材料について説明する。 まず、炭素質燃料とは、炭素を主成分とした天
然もしくは人工的に合成された燃料で、石炭、コ
ークス、木炭、黒鉛、活性炭などが含まれる。こ
れらの中でも、資源的に豊富で安価なのが石炭で
ある。石炭の中でも、練炭、豆炭の原材料とし
て、特に好ましいのは、炭素含有量が90重量%以
上の無煙炭である。無煙炭は揮発分が少なく、燃
焼した場合ススの発生がなく好ましい。しかし無
煙炭は高価で国内では産出できず、一般炭と適度
に混合して用いるのがよい。さらに、着火性や、
成形性を考慮して、コークス、木炭、黒鉛、活性
炭などを添加することは任意である。これらコー
クスなどのイオウ分含量は0.1〜0.5重量%であ
る。 次に脱硫剤について述べる。現在、市販されて
いる練炭は脱硫剤として消石灰を使用している。
消石灰は、燃焼時にCaOに分解し、これが発生し
たSO2と空気中のO2と反応して、CaSO4として固
定化する。このCaSO4は熱的に安定で、1450℃の
融点を有し、1250℃付近からCaOとSO2に分解し
始める。また、硫酸塩として固定した場合の各種
塩類の分解温度もしくは融点は、MgSO4:1185
℃、BaSO4:1580℃、SrSO4:1580℃、K2SO4
1069℃、Na2SO4:884℃である。これらの数字か
らみても脱硫剤としてはカルシウム塩、バリウム
塩が好ましいことが解かる。練炭の燃焼温度は、
燃焼空気量によつても異なるが、おおよそ最大値
が1200℃である。したがつて、発生したSO2を全
てカルシウム塩、バリウム塩として固定化したと
すれば、SO2の発生はないはずである。ところ
が、現実の問題として、燃焼温度が1000℃近くに
なるとカルシウム塩の脱硫効果は、50%を割つて
しまう。 この理由は、熱分解で生成したCaOが、1000℃
以上の加熱によりシンタリングを起こし、化学的
に不活性となり、SO2との反応性の低下をもたら
しているものと考えられる。このことはCa
(OH)2がCaCO3を、混合前に1000℃以上の高温で
熱処理を行つた後、石炭と混合して脱硫効果をみ
ても、未焼成の場合よりも脱硫効果が劣つている
ことから裏付けられる。また一般的にはCaCO3
よりもCa(OH)2の方が脱硫効果が大きいといわ
れるが、これも熱分解で生成したCaOの反応性の
違いに起因しているものと思われる。 以上のような理由から、脱硫剤としての必要条
件は、高温でも反応性が低下しないこと、固定化
した硫酸塩が熱的に安定であることが挙げられ
る。こうした見方からすれば、Ca(OH)2
CaCO3、ドロマイトを単独で用いることは好ま
しくない。 本発明は、このような脱硫剤に対し、K2CO3
添加することにより、高温での反応性を著しく改
善させるものである。K2CO3の硫酸塩K2SO4は融
点が1069℃と低く、単独に用いた場合、高温で熱
的に安定ではなく、上述した脱硫剤の必要条件を
満足していない。したがつてK2CO3は、低温
(1000℃以下)では確かに脱硫剤としての効果は
あるが、それよりも、CaOとSO2との反応性に関
して、何らかの作用をしているものと思われる。
その作用がカルシウム塩に対してなのか、あるい
は石炭の分解に対してなのか定かではないが、
Ca(OH)2、CaCO3やドロマイトと組み合わせる
ことにより、相乗効果で高い脱硫率を得ることが
できる。また、K2CO3の添加なしに、単独でCa
(OH)2、CaCO3、ドロマイトの脱硫効果を比較し
た場合、Ca(OH)2>CaCO3>ドロマイトの順で
あるが、K2CO3を組み合わせることにより、上記
三者の区別はなく、いずれも高い脱硫率を得るこ
とができる。従つて、従来、反応性の観点から
Ca(OH)2が用いられていたが、価格の安い
CaCO3、ドロマイトの使用が可能となる。 ドロマイトとはCaCO3とMgCO3の共晶物で、
カルシウム塩の原石として天然に存在するもので
ある。K2CO3は無水のものや、結合水の付いたも
のがあるが、いずれも使用可能である。また
K2CO3以外のカリウム塩としてはKOHがある
が、このものは、不安定で、保存時に空気中の
CO2を吸収し、K2CO3となるのでこれを出発物質
として用いてもよい。 本発明での脱硫剤は、Ca(OH)2、CaCO3、ド
ロマイトであるが、硫酸塩の熱的安定性、低価格
の観点から、上記三種に限定される。 次に、脱硫剤の添加量について述べる。脱硫剤
の添加量は、多い程脱硫効果が期待できるが、余
り多く入れると、固形燃料としての発熱量が低下
するので、炭素質燃料100重量部に対し20重量部
以内が好ましい。脱硫剤としての効果を発揮する
のは3重量部以上からであるが、5重量部以上が
よい。ほぼ、一定の脱硫効果を与えるのは10重量
部以上であるが、脱硫効果を支配するもう一つの
因子、炭素質燃料の粒度の観点からも20重量部以
内で充分である。 次にK2CO3であるが、これは、炭素質燃料100
重量部に対し1〜20重量部である。1重量部以下
では脱硫剤との相乗効果が期待できず、逆に20重
量部以上になると、K2CO3の持つ潮解性から固形
炭が膨潤してしまう。またK2CO3の添加量は、脱
硫剤との兼ね合いより決定され、その適切な添加
量は、脱硫剤とK2CO3との比が、上述した重量部
の範囲内で、0.2〜10にあることが望ましい。0.2
以下、すなわち、脱硫剤が少なくK2CO3の添加量
が多い場合は、1000℃以下での脱硫効果は期待で
きるが、それ以上になるとK2CO3の分解により効
果が少なくなつてくる。逆に10以上と脱硫剤が多
く、K2CO3が少ない場合は、脱硫剤の反応性に見
合うだけのK2CO3がないため、脱硫剤の単独の脱
硫効果に依存し、本発明の主旨を満足させること
ができない。したがつて、適正な範囲は0.2〜10
以内である。さらに好ましくは0.3〜5である。 次に、脱硫効果を支配する重要な因子である炭
素質燃料と脱硫剤、K2CO3の粒度について述べ
る。炭素質燃料から発生するSO2と脱硫剤との反
応は、気体−固体間の接触反応であるので、発生
したSO2の近傍に脱硫剤があることが好ましい。
したがつて、炭素質燃料の粒度が大きい場合、粒
子内で発生したSO2は近傍で脱硫剤と接触する確
率が悪くなるので、高い脱硫率は望めなくなる。
このことは脱硫剤やK2CO3の粒度についても同様
である。さらに脱硫剤に関しては、粒度が大きす
ぎる場合、表面のみが硫酸塩となり、脱硫剤の有
効利用ができないばかりか、より多くの添加量を
必要とするので好ましくない。 以上のような観点から、炭素質燃料の粒度は、
5メツシユの篩を通過するものが、60重量%以上
であることがよい。5メツシユとはタイラー
(Tyler)標準篩で、篩目の開きが3.962mmのもの
で、この篩を通過するものが、炭素質燃料全体の
60重量%以上であることを意味する。 脱硫剤とK2CO3は、有効利用の点から、炭素質
燃料より細かい方がよく、全てが5メツシユ以下
がよい。炭素質燃料の場合も、可能な限り5メツ
シユ以下であることが好ましいが、原料炭の入手
上、大きな粒度のものが含まれていることもある
ので、少なくとも60重量%以上は5メツシユ以下
であることが望ましい。5メツシユ以下のものが
60重量%未満の場合は、高い脱硫効果が得られな
い。 次に耐熱性充填剤について述べる。従来、通常
に用いられている充填剤は、ケイ砂であるが、本
発明では、これを用いる場合は、上述した脱硫剤
組成において、炭素質燃料100重量部に対し10重
量部以下である。10重量部以上になると、脱硫剤
と反応を起こして脱硫効果が低下する。SiO2
添加しない方が望ましいが、価格が安く入手しや
すいので、前記のように限定された範囲内で用い
る。脱硫剤の効果を低減させる物質は、単独の
SiO2のみではなく、SiO2を一成分として含んだ
鉱物、例えばムライト(3Al2O3・2SiO2)、長
石、ロウ石(Al2Si4O10(OH)10)なども含まれ
る。これらの鉱物もSiO2と同様に、脱硫剤の性
能を低下させるので、添加量は限定される。 本発明にとつて好ましい耐熱性充填剤は、
MgAl2O4およびZrO2よりなる群から選択され
る。MgAl2O4は氷晶石とも呼ばれ、スピネル構
造を持つた鉱物であり、天然にもまた合成品とし
ても存在するが、いずれも使用可能である。 MgAl2O4はこれ自体を用いる代わりに、燃焼
時にMgAl2O4を形成するようなマグネシウム塩
〔MgCO3またはMg(OH)2〕とアルミニウム塩
〔Al2O3またはAl(OH)3〕との組み合わせを添加
してもよい。MgCO3もしくはAl2O3を単独で使用
することも考えられるが、単独で用いた場合は、
SiO2と同様に、脱硫剤の性能低下がみられ、両
者を組み合わすことによつてMgAl2O4と同様の
性能を示す。 マグネシウム塩とアルミニウム塩を組み合わす
場合、化学量論的にMgAl2O4になるようにする
のが、耐熱的にも最も望ましいが、本発明はそれ
らの組成比を限定するものではない。一部、
MgAl2O4が形成されると、残りのMgOやAl2O3
は、MgAl2O4のバリアーにより、ガラス化や溶
融が抑制されるのである。 ZrO2もMgAl2O4と同様に耐熱性の高い鉱物
で、通称ジルコニア磁器として用いられている。
ZrO2は単独でも用いることが可能ではあるが、
1100℃付近で結晶変態を起こすので、Ca、Y、
Mg、Ceなどの酸化物で安定化したものが市販さ
れている。本発明では、これらの全てを用いるこ
とが可能であるが、最も一般的で入手しやすい
CaOで安定化したものが望ましい。 以上述べた耐熱性充填剤は、単独でもしくは、
組み合わせて用いることが任意であり、添加量も
他の添加物質との兼ね合いより決定される。耐熱
性充填剤の適当な添加割合は、炭素質燃料100重
量部に対し10〜20重量部である。これより多いと
燃料としての発熱量が低下し、少ないと充填剤と
しての効果が期待できない。ただし、SiO2を併
用する場合SiO2は10重量部以下とする。 さらに、必要に応じ、成形助剤としてベントナ
イトなどの粘土を加えることも任意であるが、添
加量は、いずれも炭素質燃料100重量部に対し5
重量部以下にすることが望ましい。結合剤として
は、通常、糖密、カルボキシメチルセルロース、
タール、ピツチ、パルプ廃液が用いられている
が、本発明においてもこれらの結合剤を用いるこ
とは任意である。 次に実施例を述べる。 実施例 1 炭素質燃料として石炭(北ベトナム産ホンゲイ
3号、イオウ分含量0.7重量%)を用いその100重
量部に脱硫剤、K2CO3、耐熱性充填剤を表に示す
ような割合で混合して脱硫効果を検討した。粒度
は全て5メツシユ以下である。 評価方法として、酸素雰囲気中(100c.c./分)
で固形燃料約1gを設定温度1000℃の電気炉中
で、磁器ボードで燃焼させた。発生した排ガスを
1%の過酸化水素溶液中に通し、亜硫酸ガスを吸
収させた。この吸収液を1/20規定のNaOH溶液で
中和滴定し、固形燃料から排出されるイオウ分を
求めた。一方、同様の操作によつて、石炭のみを
燃焼させた場合のイオウ分を求め、固形燃料から
排出されるであろうイオウ分の理論値を算出し
た。この理論値と実測値の差が脱硫剤などによつ
て固定されたもので、その理論値に対する割合を
ここでは浄化率として表す。 この浄化率と灰分の状態の比較を表に示す。な
お、灰分の状態とは、〇が灰分が磁器ボード内に
も付着せず、また溶融もしない状態を示す。△は
ボード内に少し付着し、かつ溶融した状態を示
し、Xは付着し、完全に溶融状態になつたことを
示している。
The present invention relates to solid fuel, and provides a solid fuel that absorbs sulfur dioxide gas generated during combustion to remove bad odors, and also fixes ash after combustion to facilitate disposal. There are various possible problems when using coal as a household heat source, one of which is that it contains harmful exhaust gas components. Coal is
It contains 0.2 to 1.0% by weight of sulfur as one of its components, which becomes sulfur dioxide gas when burned.
This sulfur dioxide gas is associated with pollution problems, and desulfurization is an essential condition. Despite this situation, conventional solid fuels such as briquettes have not been sufficient for desulfurization. Desulfurization agents conventionally used include slaked lime, iron oxide,
Alkaline earth metal oxides such as magnesia and zinc oxide are known, but although these desulfurization agents can certainly be expected to be effective to some extent, the reality is that the combustion temperature range in which they can be expected to be effective is limited. It was hot. In response to the above-mentioned current situation, the present inventors first added Ca(OH) 2 to carbonaceous fuel as a desulfurization agent.
At least one member selected from the group consisting of CaCO 3 and dolomite (CaCO 3・MgCO 3 ), and K 2 CO 3
proposed a solid fuel containing
(Japanese Patent Application Laid-open No. 57-70193)]. Although this product is certainly excellent from the viewpoint of desulfurization properties, it was not sufficient in the following points. In addition to exhaust gas, another problem when burning briquettes is the fixation of ash. Needless to say, the necessity of fixing ash is to fix the ash generated during combustion and to keep it in a stable combustion state at all times, to facilitate disposal, and to prevent ash from adhering to the walls of the combustor. Things like that. Due to this need, silica sand has conventionally been used. Silica sand is cheap and easy to obtain, so it is included in most commercially available products. The disadvantage of this silica sand is that it forms a glassy substance at high temperatures and ash adheres to the walls of the combustor. The present inventors also attempted to add silica sand to the above-mentioned desulfurization agent in accordance with conventional products, but it was found that by adding more than a certain amount of silica sand, the original performance of the desulfurization agent was not exhibited. The present invention eliminates such inconveniences. The solid fuel of the present invention includes a desulfurizing agent consisting of K 2 CO 3 and at least one selected from the group consisting of Ca(OH) 2 , CaCO 3 and dolomite, and MgAl 2 O 4 .
and ZrO 2 , and is characterized in that it contains at least one heat-resistant filler selected from the group consisting of The reason for limiting the amount of silica sand added in the present invention will be described. Silica sand is an important compound that forms glass and forms compounds with various alkali metals. For example, potassium compounds are
K 2 O・4SiO 2 at 1040℃ K 2 O・ZSiO 2 at 976℃
Generates the compound K 2 O・SiO 2 . Therefore,
The desulfurizing agent component K 2 CO 3 reacts near the above-mentioned temperature, and the K 2 CO 3 effective for desulfurization is consumed in the reaction with SiO 2 . For this reason, silica sand, which has been commonly used in the past, cannot be freely used. According to the study results of the present inventors,
The amount of SiO 2 added is limited, and the amount of desulfurization agent such as Ca(OH) 2 added is 3 to 20 parts by weight, and the amount of K 2 CO 3 added is 1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of carbonaceous fuel. ,Ten
Must be less than parts by weight. If SiO2
If the amount added is 10 parts by weight or more, the effect as a desulfurizing agent will be lost for the reasons mentioned above. Furthermore, even if the amount of silica sand added is suppressed in this way, if solid fuel is made by adding only Ca(OH) 2 , K 2 CO 3 , or SiO 2 , these oxides will not produce ash. The ash will melt and form a glassy substance, making it difficult to fix the ash. In this situation, ash adheres to the wall of the combustor,
Not only is disposal not easy, but the life of the combustor itself is also shortened. Therefore, there is a need for a stable heat-resistant filler that does not chemically change with these ash contents. Heat-resistant fillers suitable for this purpose are MgAl 2 O 4 and ZrO 2
It is. These compounds have the advantage that they are chemically stable, do not react with ash containing a desulfurizing agent, and can immobilize ash. Solid fuels made of the above materials not only have excellent desulfurization properties, but are also preferable from the viewpoint of ash fixation. Next, materials constituting the present invention will be explained. First, carbonaceous fuels are natural or artificially synthesized fuels whose main component is carbon, and include coal, coke, charcoal, graphite, activated carbon, etc. Among these, coal is an abundant and inexpensive resource. Among coals, anthracite with a carbon content of 90% by weight or more is particularly preferred as a raw material for briquettes and charcoal. Anthracite is preferable because it has a low volatile content and does not generate soot when burned. However, anthracite is expensive and cannot be produced domestically, so it is best to mix it with steam coal in moderation. Furthermore, ignitability,
Taking formability into consideration, it is optional to add coke, charcoal, graphite, activated carbon, etc. The sulfur content of these cokes and the like is 0.1 to 0.5% by weight. Next, we will discuss desulfurization agents. Currently, commercially available charcoal briquettes use slaked lime as a desulfurization agent.
Slaked lime decomposes into CaO during combustion, which reacts with generated SO 2 and O 2 in the air, and is fixed as CaSO 4 . This CaSO 4 is thermally stable and has a melting point of 1450°C, and begins to decompose into CaO and SO 2 at around 1250°C. In addition, the decomposition temperature or melting point of various salts when fixed as sulfates is MgSO 4 : 1185
℃, BaSO4 : 1580℃, SrSO4 : 1580℃ , K2SO4 :
1069℃, Na 2 SO 4 : 884℃. From these numbers, it can be seen that calcium salts and barium salts are preferable as desulfurizing agents. The combustion temperature of briquettes is
Although it varies depending on the amount of combustion air, the maximum value is approximately 1200℃. Therefore, if all the generated SO 2 were immobilized as calcium salts and barium salts, no SO 2 should be generated. However, the reality is that when the combustion temperature approaches 1000°C, the desulfurization effect of calcium salts drops to less than 50%. The reason for this is that CaO generated by thermal decomposition is
It is thought that the above heating causes sintering and becomes chemically inactive, resulting in a decrease in reactivity with SO 2 . This means that Ca
This is supported by the fact that (OH) 2 heat-treats CaCO 3 at a high temperature of 1000℃ or higher before mixing, and then mixes it with coal to see the desulfurization effect, which is inferior to the unfired case. It will be done. Also generally CaCO 3
It is said that Ca(OH) 2 has a greater desulfurization effect than Ca(OH) 2, but this is also thought to be due to the difference in reactivity of CaO produced by thermal decomposition. For the above reasons, the necessary conditions for a desulfurizing agent include that the reactivity does not decrease even at high temperatures, and that the immobilized sulfate is thermally stable. From this perspective, Ca(OH) 2 ,
It is not preferable to use CaCO 3 or dolomite alone. The present invention significantly improves the reactivity at high temperatures by adding K 2 CO 3 to such a desulfurizing agent. The sulfate salt of K 2 CO 3 K 2 SO 4 has a low melting point of 1069° C., and when used alone, is not thermally stable at high temperatures and does not meet the above-mentioned requirements for a desulfurization agent. Therefore, although K 2 CO 3 is certainly effective as a desulfurization agent at low temperatures (below 1000°C), it is thought that it has some effect on the reactivity of CaO and SO 2 . It can be done.
Although it is not clear whether the effect is on calcium salts or on the decomposition of coal,
By combining with Ca(OH) 2 , CaCO 3 and dolomite, a high desulfurization rate can be obtained due to the synergistic effect. Also, Ca alone without the addition of K2CO3
When comparing the desulfurization effects of (OH) 2 , CaCO 3 , and dolomite, the order is Ca(OH) 2 > CaCO 3 > dolomite, but by combining K 2 CO 3 , there is no distinction between the three, and In either case, a high desulfurization rate can be obtained. Therefore, conventionally, from the viewpoint of reactivity,
Ca(OH) 2 was used, but it is cheap
It becomes possible to use CaCO 3 and dolomite. Dolomite is a eutectic of CaCO 3 and MgCO 3 .
It is a naturally occurring source of calcium salt. K 2 CO 3 can be used either anhydrous or with bound water. Also
KOH is a potassium salt other than K 2 CO 3 , but it is unstable and does not release into the air during storage.
Since it absorbs CO 2 and becomes K 2 CO 3 , this may be used as a starting material. Desulfurization agents used in the present invention include Ca(OH) 2 , CaCO 3 , and dolomite, but are limited to the above three types from the viewpoint of thermal stability of sulfate and low cost. Next, the amount of desulfurization agent added will be described. The desulfurization effect can be expected to increase as the amount of the desulfurizing agent increases, but if too much is added, the calorific value of the solid fuel decreases, so it is preferably within 20 parts by weight per 100 parts by weight of the carbonaceous fuel. It is effective as a desulfurizing agent when the amount is 3 parts by weight or more, but it is preferably 5 parts by weight or more. Although it is 10 parts by weight or more that provides a substantially constant desulfurization effect, 20 parts by weight or less is sufficient from the viewpoint of the particle size of the carbonaceous fuel, which is another factor that controls the desulfurization effect. Next is K 2 CO 3 , which is a carbonaceous fuel 100
It is 1 to 20 parts by weight. If it is less than 1 part by weight, no synergistic effect with the desulfurizing agent can be expected, and if it is more than 20 parts by weight, the solid coal will swell due to the deliquescent property of K 2 CO 3 . The amount of K 2 CO 3 added is determined based on the balance with the desulfurization agent, and the appropriate amount is 0.2 to 10% when the ratio of the desulfurization agent to K 2 CO 3 is within the range of parts by weight mentioned above. It is desirable that the 0.2
Below, that is, when the amount of desulfurization agent is small and the amount of K 2 CO 3 added is large, a desulfurization effect can be expected at temperatures below 1000°C, but above that, the effect decreases due to the decomposition of K 2 CO 3 . On the other hand, if the desulfurization agent is 10 or more and the K 2 CO 3 is small, there is not enough K 2 CO 3 to match the reactivity of the desulfurization agent, and the present invention depends on the desulfurization effect of the desulfurization agent alone. Unable to satisfy the purpose. Therefore, the appropriate range is 0.2 to 10
within More preferably, it is 0.3 to 5. Next, we will discuss the particle size of carbonaceous fuel, desulfurization agent, and K 2 CO 3 , which are important factors governing the desulfurization effect. Since the reaction between the SO 2 generated from the carbonaceous fuel and the desulfurization agent is a gas-solid catalytic reaction, it is preferable that the desulfurization agent be located near the generated SO 2 .
Therefore, when the particle size of the carbonaceous fuel is large, the probability that SO 2 generated within the particles will come into contact with the desulfurization agent in the vicinity decreases, making it impossible to expect a high desulfurization rate.
This also applies to the particle size of the desulfurization agent and K 2 CO 3 . Furthermore, with regard to the desulfurizing agent, if the particle size is too large, only the surface becomes sulfate, which not only makes it impossible to use the desulfurizing agent effectively, but also requires a larger amount to be added, which is not preferable. From the above points of view, the particle size of carbonaceous fuel is
It is preferable that 60% by weight or more of the material passes through a 5-mesh sieve. 5 mesh is a standard Tyler sieve with a sieve opening of 3.962 mm, and the material that passes through this sieve accounts for the entire carbonaceous fuel.
It means 60% by weight or more. From the point of view of effective utilization, it is better for the desulfurization agent and K 2 CO 3 to be finer than the carbonaceous fuel, and it is preferable for all of them to be 5 mesh or less. In the case of carbonaceous fuel, it is also preferable that the particle size is 5 meshes or less, but because coking coal may contain large grain particles, at least 60% by weight should be 5 meshes or less. It is desirable that there be. 5 meshes or less
If it is less than 60% by weight, a high desulfurization effect cannot be obtained. Next, the heat-resistant filler will be described. Conventionally, a commonly used filler is silica sand, but in the present invention, when this is used, it is used in an amount of 10 parts by weight or less per 100 parts by weight of carbonaceous fuel in the desulfurization agent composition described above. If it exceeds 10 parts by weight, it will react with the desulfurizing agent and reduce the desulfurizing effect. Although it is preferable not to add SiO 2 , since it is cheap and easily available, it is used within the limited range as described above. Substances that reduce the effectiveness of desulfurization agents are
It includes not only SiO 2 but also minerals containing SiO 2 as a component, such as mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), feldspar, and waxite (Al 2 Si 4 O 10 (OH) 10 ). Like SiO 2 , these minerals also reduce the performance of the desulfurization agent, so the amount added is limited. Preferred heat resistant fillers for the present invention are:
Selected from the group consisting of MgAl2O4 and ZrO2 . MgAl 2 O 4 , also called cryolite, is a mineral with a spinel structure, and exists both naturally and synthetically, both of which can be used. Instead of using MgAl 2 O 4 by itself, it can be mixed with magnesium salts [MgCO 3 or Mg(OH) 2 ] and aluminum salts [Al 2 O 3 or Al(OH) 3 ], which form MgAl 2 O 4 on combustion. A combination of these may be added. It is also possible to use MgCO 3 or Al 2 O 3 alone, but when used alone,
Similar to SiO 2 , the performance of the desulfurization agent decreases, and by combining the two, it shows the same performance as MgAl 2 O 4 . When combining a magnesium salt and an aluminum salt, it is most desirable from the viewpoint of heat resistance that the stoichiometric composition becomes MgAl 2 O 4 , but the present invention does not limit their composition ratio. part,
Once MgAl 2 O 4 is formed, the remaining MgO and Al 2 O 3
The MgAl 2 O 4 barrier suppresses vitrification and melting. Like MgAl 2 O 4 , ZrO 2 is also a mineral with high heat resistance and is commonly used as zirconia porcelain.
Although ZrO 2 can be used alone,
Crystal transformation occurs at around 1100℃, so Ca, Y,
Products stabilized with oxides such as Mg and Ce are commercially available. In the present invention, it is possible to use all of these, but the most common and easily available
Preferably, it is stabilized with CaO. The heat-resistant fillers mentioned above may be used alone or
It is optional to use them in combination, and the amount to be added is also determined in consideration of other additive substances. A suitable addition ratio of the heat-resistant filler is 10 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of carbonaceous fuel. If the amount is more than this, the calorific value as a fuel will decrease, and if it is less than this, the effect as a filler cannot be expected. However, if SiO 2 is used in combination, the amount of SiO 2 should be 10 parts by weight or less. Furthermore, it is optional to add clay such as bentonite as a forming aid if necessary, but the amount added is 5 parts by weight per 100 parts by weight of carbonaceous fuel.
It is desirable that the content be less than parts by weight. Binders are usually molasses, carboxymethyl cellulose,
Although tar, pitch, and pulp waste liquid are used, it is optional to use these binders in the present invention. Next, an example will be described. Example 1 Coal (Hoongay No. 3 from North Vietnam, sulfur content 0.7% by weight) was used as the carbonaceous fuel, and 100 parts by weight of the coal was added with a desulfurizing agent, K 2 CO 3 , and a heat-resistant filler in the proportions shown in the table. The desulfurization effect was investigated by mixing. All particle sizes are 5 mesh or less. As an evaluation method, in an oxygen atmosphere (100c.c./min)
Approximately 1 g of solid fuel was burned on a porcelain board in an electric furnace with a set temperature of 1000°C. The generated exhaust gas was passed through a 1% hydrogen peroxide solution to absorb sulfur dioxide gas. This absorption liquid was neutralized and titrated with a 1/20 normal NaOH solution to determine the sulfur content discharged from the solid fuel. On the other hand, the sulfur content in the case of burning only coal was determined by the same operation, and the theoretical value of the sulfur content that would be emitted from the solid fuel was calculated. The difference between this theoretical value and the measured value is fixed by a desulfurizing agent or the like, and the ratio to the theoretical value is expressed as the purification rate here. A comparison of this purification rate and ash content is shown in the table. In addition, the state of ash content indicates a state in which ash does not adhere to the inside of the porcelain board and is not melted. △ indicates a state in which the material has slightly adhered to the inside of the board and is molten, and X indicates that it has adhered to the board and has become completely molten.

【表】 表中、試料No.1、2、3は比較例である。No.1
は浄化率は高いが、灰分の状態が悪い。No.2は
SiO2の添加量が炭素質燃料100重量部に対し12重
量部と多いので、浄化率が悪く、また灰分の状態
も悪い。No.3はSiO2の添加量が10重量部で、浄
化率、灰分の状態とも一応満足できるものであ
る。No.4〜No.10は浄化率、灰分の状態とも良好で
ある。 実施例 2 実施例1のNo.9において、耐熱性充填剤Al2O3
の代わりにAl(OH)3を用いた場合の浄化率は97
%で、灰分の状態は良好であつた。 実施例 3 実施例1のNo.4において、Ca(OH)2の添加量
を、1、2、3、5、7重量部と変化させた場合
の浄化率は、各々53%、61%、81%、87%、91%
で、灰分の状態は、全て〇であつた。この結果よ
りCa(OH)2の添加量は、炭素質燃料100重量部
に対し3重量部以上が有効であることがわかる。 実施例 4 実施例1のNo.4において、K2CO3の添加量を
0.8、1、3、15、20、22重量部と変化させた場
合の浄化率は、各々51%、79%、91%、98%、99
%、99%であつた。但し、添加量が22重量部のも
のは、試料混合後、湿潤し、また灰の状態も×で
あつた。他の実施例の灰分の状態は全て〇であつ
た。この結果より、K2CO3の添加量は炭素質燃料
100重量部に対し3〜20重量部が有効である。 実施例 5 実施例1のNo.4の組成の固形燃料をJISに基づ
いた熱量計でカロリー測定を行つたところ、
6450Kcal/Kgであつた。同様に、No.4のCa
(OH)2の添加量を20、25重量部と変化させてカロ
リーを測定したところ、5250、4750Kcal/Kgで
あつた。また、浄化率を測定したところ、各々98
%、99%であり、灰の状態は、△と×であつた。
カロリーの低下、灰の状態の結果より、Ca
(OH)2の添加量の上限は、炭素質燃料100重量部
に対し20重量部である。 実施例 6 実施例1のNo.7において、石炭100重量部を、
石炭90重量部と木炭10重量部、石炭90重量部とコ
ークス10重量部と変化させた場合の浄化率は、
各々98%であり、灰の状態も〇であつた。ここに
用いた木炭及びコークスのイオウ分含量はそれぞ
れ0.3重量%及び0.27重量%であつた。 実施例 7 実施例1のNo.5において、ZrO2の代わりに
CaOを20モル%含有した安定化ジルコニアを用い
た場合の浄化率は、97%で、灰分の状態は〇では
あるが、No.5より、より耐熱性に優れていた。
[Table] In the table, Samples No. 1, 2, and 3 are comparative examples. No.1
has a high purification rate, but the ash content is poor. No.2 is
Since the amount of SiO 2 added is large at 12 parts by weight per 100 parts by weight of carbonaceous fuel, the purification rate is poor and the ash content is also poor. In No. 3, the amount of SiO 2 added was 10 parts by weight, and the purification rate and ash content were somewhat satisfactory. No. 4 to No. 10 had good purification rate and ash content. Example 2 In No. 9 of Example 1, the heat-resistant filler Al 2 O 3
The purification rate when using Al(OH) 3 instead of is 97
%, the ash content was good. Example 3 In No. 4 of Example 1, when the amount of Ca(OH) 2 added was changed to 1, 2, 3, 5, and 7 parts by weight, the purification rates were 53%, 61%, and 61%, respectively. 81%, 87%, 91%
The ash content was all 0. This result shows that it is effective to add Ca(OH) 2 in an amount of 3 parts by weight or more per 100 parts by weight of carbonaceous fuel. Example 4 In No. 4 of Example 1, the amount of K 2 CO 3 added was
The purification rates when changing to 0.8, 1, 3, 15, 20, and 22 parts by weight are 51%, 79%, 91%, 98%, and 99%, respectively.
%, 99%. However, when the amount added was 22 parts by weight, the sample was wet after being mixed and the state of the ash was poor. The ash content of all other examples was 0. From this result, the amount of K 2 CO 3 added is
3 to 20 parts by weight per 100 parts by weight are effective. Example 5 Calories of the solid fuel having the composition No. 4 of Example 1 were measured using a calorimeter based on JIS.
It was 6450Kcal/Kg. Similarly, No. 4 Ca
When the amount of (OH) 2 added was changed to 20 and 25 parts by weight, the calories were measured, and the results were 5250 and 4750 Kcal/Kg. In addition, when we measured the purification rate, we found that each
%, 99%, and the state of the ash was △ and ×.
As a result of decreased calories and ash status, Ca
The upper limit of the amount of (OH) 2 added is 20 parts by weight per 100 parts by weight of carbonaceous fuel. Example 6 In No. 7 of Example 1, 100 parts by weight of coal was
The purification rate when changing to 90 parts by weight of coal and 10 parts by weight of charcoal, and 90 parts by weight of coal and 10 parts by weight of coke is:
Each was 98%, and the condition of the ash was also ○. The sulfur contents of the charcoal and coke used here were 0.3% by weight and 0.27% by weight, respectively. Example 7 In No. 5 of Example 1, instead of ZrO 2
When stabilized zirconia containing 20 mol% of CaO was used, the purification rate was 97%, and although the ash content was 0, it had better heat resistance than No. 5.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 炭素質燃料100重量部に、Ca(OH)2
CaCO3およびドロマイトよりなる群から選択さ
れる少なくとも1種の脱硫剤を3〜20重量部、
K2CO3を1〜20重量部、MgAl2O4、MgAl2O4
生成するMgCO3またはMg(OH)2とAl2O3または
Al(OH)3との組み合わせおよびZrO2よりなる群
から選択される少なくとも1種の耐熱性充填剤を
10〜20重量部配合した固形燃料。 2 炭素質燃料100重量部に、Ca(OH)2
CaCO3およびドロマイトよりなる群から選択さ
れる少なくとも1種の脱硫剤を3〜20重量部、
K2CO3を1〜20重量部、MgAl2O4、MgAl2O4
生成するMgCO3またはMg(OH)2とAl2O3または
Al(OH)3との組み合わせ、およびZrO2よりなる
群から選択される少なくとも1種の耐熱性充填剤
とSiO2とを合計で10〜20重量部(ただし、前記
耐熱性充填剤およびSiO2はそれぞれ0重量部で
はなく、かつSiO2は10重量部以下とする)配合
した固形燃料。
[Claims] 1. Ca(OH) 2 to 100 parts by weight of carbonaceous fuel,
3 to 20 parts by weight of at least one desulfurizing agent selected from the group consisting of CaCO 3 and dolomite;
1 to 20 parts by weight of K 2 CO 3 , MgAl 2 O 4 , MgCO 3 or Mg(OH) 2 and Al 2 O 3 to produce MgAl 2 O 4
combination with Al(OH) 3 and at least one heat-resistant filler selected from the group consisting of ZrO 2
Solid fuel containing 10 to 20 parts by weight. 2 Ca(OH) 2 to 100 parts by weight of carbonaceous fuel,
3 to 20 parts by weight of at least one desulfurizing agent selected from the group consisting of CaCO 3 and dolomite;
1 to 20 parts by weight of K 2 CO 3 , MgAl 2 O 4 , MgCO 3 or Mg(OH) 2 and Al 2 O 3 to produce MgAl 2 O 4
A total of 10 to 20 parts by weight of SiO 2 and at least one heat-resistant filler selected from the group consisting of Al(OH) 3 and ZrO 2 (however, the above-mentioned heat-resistant filler and SiO 2 are not 0 parts by weight, and SiO 2 is not more than 10 parts by weight).
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