(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭をガス化した後に脱硫して生じたＣａＳを含有する石灰石が供給される酸化反応器と、
０．０３ａｔｍ以下の酸素分圧で９００℃以上の温度を有している第一加熱ガスを前記酸化反応器内に送給してＣａＳを酸化させる第一加熱ガス送給手段と、
前記酸化反応器内での上記酸化処理後の前記石灰石及び生成物を当該酸化反応器から送り出す送出手段と、
石炭をガス化して生じたチャーが供給されると共に前記送出手段からの前記石灰石及び前記生成物が供給される燃焼反応器と、
所定量以上の酸素を含有する第二加熱ガスを前記燃焼反応器内に送給してＣａＯをＣａＳＯ4に転換させる第二加熱ガス送給手段と
を備えてなることを特徴とするＣａＳＯ4製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭をガス化した後に脱硫して生じたＣａＳを含有する石灰石を酸化してＣａＳＯ４  を製造するＣａＳＯ４  製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭をガス化した後に脱硫して生じたＣａＳを含有する石灰石を酸化してＣａＳＯ４  を製造する従来のＣａＳＯ４  製造装置の概略構成を図２に示す。
【０００３】
図２中、３１は石炭をガス化するガス化炉、３２はガス化炉３１で生成した石炭ガス５１を脱硫する脱硫炉である。ガス化炉３１は、石炭をガス化し、生成した石炭ガス５１を脱硫炉３２へ送給する一方、生成したチャー５２を移送器２１へ送給する。脱硫炉３２は、ガス化炉３１から送給された石炭ガス５１を脱硫し、脱硫石炭ガス５３を他の設備へ送給する一方、上記脱硫に伴って生成したＣａＳを含有する石灰石５４を上記移送器２１へ送給する。
【０００４】
前記移送器２１に送給されたチャー５２及びＣａＳ含有石灰石５４は、当該移送器２１により、搬送ガス４１と共に燃焼反応器２２のノズル２２ａから当該燃焼反応器２２の内部の分散板２２ｂ上の流動層５５に送給される。流動層５５の粒子は、燃焼反応器２２のノズル２２ｃ及び風箱部２２ｄを介して熱ガス送給炉２３から送給される酸素と水蒸気と窒素との混合ガスからなる熱ガス４２により、上記分散板２２ｂ上で激しく混合されながら加熱されることにより、下記に示す反応を生じる。
【０００５】
【化１】
ＣａＳ＋２Ｏ２    →  ＣａＳＯ４                  …（１）
ＣａＳ＋３／２  Ｏ２    →  ＣａＯ＋ＳＯ２                      …（２）
ＣａＯ＋ＳＯ２  ＋１／２  Ｏ２    →  ＣａＳＯ４              …（３）
流動層５５内では全体としてＣａＳからＣａＳＯ４  へ転換する割合が大きく、ＣａＯの割合が小さく、また、粒子の内部にはＣａＳが存在する。
【０００６】
上述した加熱処理後の排ガス５６は、ノズル２２ｅから燃焼反応器２２の外部のサイクロン２４へ送給され、粒子５８が除去される。粒子５８の除去された脱塵排ガス５７は、前記ガス化炉３１へ送給される。一方、粒子５８は、粒子分配器２５に送給されて分配され、微小な粒子５９は、燃焼反応器２２のノズル２２ｆから前記流動層５５へ再び供給され、残りの粒子６０は、外部へ抜き出される。また、チャー５２に含まれる灰分の中で、流動層５５内で粉化が起こらずに大きなままで流動層５５内に存在する粗大な粒子６１は、ノズル２２ｇから燃焼反応器２２の外部へ抜き出される。
【０００７】
つまり、ガス化炉３１で生成したチャー５２は、燃焼反応器２２で燃焼され、脱硫炉３２で生成したＣａＳを含有する石灰石５４は、燃焼反応器２２でＣａＳＯ４  やＣａＯに酸化されて系外へ抜き出されるようになっているのである。
なお、図２中、２６は熱交換器、２７は熱媒体であり、熱交換器２６は、熱媒体２７により、流動層５５の熱を回収するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来のＣａＳＯ４  製造装置では、系外へ抜き出される粒子６０，６１にＣａＳが比較的多く存在してしまっていた。粒子６０，６１に存在するＣａＳが高濃度であると、空気中の水分による加水分解でＨ２  Ｓを発生させて、環境に対して悪影響を与える恐れがあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、本発明によるＣａＳＯ4製造装置は、石炭をガス化した後に脱硫して生じたＣａＳを含有する石灰石が供給される酸化反応器と、０．０３ａｔｍ以下の酸素分圧で９００℃以上の温度を有している第一加熱ガスを前記酸化反応器内に送給してＣａＳを酸化させる第一加熱ガス送給手段と、前記酸化反応器内での上記酸化処理後の前記石灰石及び生成物を当該酸化反応器から送り出す送出手段と、石炭をガス化して生じたチャーが供給されると共に前記送出手段からの前記石灰石及び前記生成物が供給される燃焼反応器と、所定量以上の酸素を含有する第二加熱ガスを前記燃焼反応器内に送給してＣａＯをＣａＳＯ4に転換させる第二加熱ガス送給手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
つまり、ＣａＳを含有する石灰石を酸化反応器に供給し、第一加熱ガス送給手段で酸化反応器内に所定の大きさよりも小さい酸素分圧、即ち、０．０３ａｔｍ  以下の酸素分圧の第一加熱ガス（９００℃以上）を送給し、ＣａＳをＣａＳＯ４  やＣａＯに高効率で転換した後に、上記石灰石及びＳＯ２  を含む上記生成物などを送出手段で燃焼反応器に供給し、当該燃焼反応器内に所定量以上の酸素を含有する第二加熱ガスを第二加熱ガス送給手段で送給し、当該燃焼反応器内に供給されたチャーと燃焼させることにより、ＣａＯをＣａＳＯ４  に高効率で転換させることができるのである。この理由を以下に説明する。
【００１２】
ＣａＳをＣａＳＯ４  やＣａＯに高効率で転換するには、温度を９００℃以上にするとよく、特に、１２００℃以上にすると数分で完全に転換することができる。また、雰囲気中の酸素分圧を０．０３ａｔｍ  以下にすると、転換率を促進させることができる。しかしながら、燃焼反応器で上述のような酸素分圧の低い高温状態を所定時間維持することは難しい。そこで、酸素分圧の低い高温状態を所定時間維持できる手段を別途用意して高効率で転換させるようにしたのである。なお、燃焼反応器は、ＣａＯとＳＯ２  とをＣａＳＯ４  に容易に反応させる条件となっているので、ＣａＳからＣａＳＯ４  への転換は、高効率で行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明によるＣａＳＯ４  製造装置の実施の形態を図１を用いて説明する。なお、図１は、その概略構成図である。
【００１４】
図１中、３１は石炭をガス化するガス化炉、３２はガス化炉３１で生成した石炭ガス５１を脱硫する脱硫炉である。ガス化炉３１は、石炭をガス化し、生成した石炭ガス５１を脱硫炉３２へ送給する一方、生成したチャー５２を移送器２１へ送給するようになっている。脱硫炉３２は、ガス化炉３１から送給された石炭ガス５１を脱硫し、脱硫石炭ガス５３を他の設備へ送給する一方、上記脱硫に伴って生成したＣａＳを含有する石灰石５４を供給装置１１の入口部へ送り出すようになっている。
【００１５】
前記供給装置１１の出口部は、酸化反応器１２の上方に連結されている。酸化反応器１２の上方には、第一加熱ガス送給手段である熱ガス送給炉１３が連結されており、当該熱ガス送給炉１３は、外部から送給された空気４３及び燃料４４を燃焼させて、酸素分圧が０．０３ａｔｍ  以下で温度が９００℃以上の第一加熱ガスである熱ガス４５を上記酸化反応器１２に送給できるようになっている。酸化反応器１２の下部には、粒子送出管１４の一端が連結されている。この粒子送出管１４には、当該粒子送出管１４の一端側から他端側へ向けて当該送出管１４内に搬送ガス４６を流通させるノズル１５が連結されている。
【００１６】
つまり、供給装置１１に送給されたＣａＳ含有石灰石５４は、供給装置１１により酸化反応器１２の内部へ送給されて酸化反応器１２内の移動層６５上に堆積し、熱ガス送給炉１３からの熱ガス４５及びノズル１５からの搬送ガス４６により、移動層６５を下降して粒子送出管１４の一端から他端へ移動しながらまんべんなく加熱され、ＣａＳがＣａＯ、ＳＯ2、ＣａＳＯ4に完全に転換されるのである。この反応は、前述した式（１），（２）の通りである。なお、本実施の形態では、粒子送出管１４、ノズル１５、搬送ガス４６などにより送出手段を構成している。
【００１７】
一方、前記移送器２１は、前記脱硫炉３２から送給されたチャー５２を搬送ガス４１と共に燃焼反応器２２のノズル２２ａの一端に送給するようになっている。燃焼反応器２２の内部には、分散板２２ｂが設けられており、前記ノズル２２ａの他端は、当該分散板２２ｂの上面側と連通している。燃焼反応器２２の下部には、酸素と水蒸気と窒素との混合ガスからなる第二加熱ガスである熱ガス４２を送給する第二加熱ガス送給手段である熱ガス送給炉２３がノズル２２ｃを介して連結されている。当該ノズル２２ｃと上記分散板２２ｂとの間の燃焼反応器２２内には、風箱部２２ｄが形成されている。燃焼反応器２２には、一端を前記ノズル１５の他端と連通されたノズル２２ｈが設けられており、当該ノズル２２ｈの他端は、前記分散板２２ｂ上に位置するようになっている。
【００１８】
つまり、ノズル２２ａからチャー５２が分散板２２ｂ上の流動層５５に供給され、ノズル２２ｈからＣａＯ、ＳＯ２  、ＣａＳＯ４  が供給され、前記熱ガス送給炉２３からノズル２２ｃ、風箱部２２ｄ、分散板２２ｂを介して前記熱ガス４２が送給されることにより、流動層５５の粒子が激しく混合されながら加熱され、チャー５２の燃焼で発生するＳＯ２  及び前記ノズル２２ｈからのＳＯ２  と流動層５５内のＣａＯが反応してＣａＳＯ４  に転換されるのである。この反応は、前述した式（３）の通りである。
【００１９】
また、燃焼反応器２２の上方には、加熱処理後の排ガス５６を送り出すノズル２２ｅが設けられている。ノズル２２ｅには、排ガス５６を脱塵するサイクロン２４が連結されている。サイクロン２４には、脱塵した粒子５８を分配する粒子分配器２５が連結されており、当該粒子分配器２５は、燃焼反応器２２内の前記分散板２２ｂ上に連通するノズル２２ｆに微小な粒子５９を送給する一方、残りの粒子６０を系外へ抜き出すようになっている。上記サイクロン２４は、前記ガス化炉３１と接続されており、脱塵排ガス５７を上記ガス化炉３１へ送給できるようになっている。
【００２０】
つまり、排ガス５６は、サイクロン２４で粒子５８が除去された後、脱塵排ガス５７がガス化炉３１へ送給される一方、除去された粒子５８が粒子分配器２５で分配され、微小な粒子５９が流動層５５へ再び供給され、残りの粒子６０が系外へ抜き出されるのである。
【００２１】
前記分散板２２ｂには、ノズル２２ｇの一端が連結され、ノズル２２ｇの他端は、燃焼反応器２２の下部を貫通して外部と連通している。これにより、チャー５２に含まれる灰分の中で、流動層５５内で粉化が起こらずに大きなままで流動層５５内に存在している粗大な粒子６１は、上記ノズル２２ｇから燃焼反応器２２の外部へ抜き出されるのである。
なお、図１中、２６は熱交換器、２７は熱媒体であり、熱交換器２６は、熱媒体２７により、流動層５５の熱を回収するようになっている。
【００２２】
このようなＣａＳＯ４  製造装置によれば、ＣａＳ含有石灰石５４を酸素濃度の低い高温状態で予め所定時間保持した後にチャー５２と共に燃焼させることができるので、ＣａＳをＣａＯ、ＳＯ２  、ＣａＳＯ４  に完全に転換してからＣａＳＯ４  を製造することができ、ＣａＳを粒子６０，６１内に存在させてしまうことがない。
従って、粒子６０，６１からＨ２  Ｓが発生することを防止できるので、環境に対して悪影響を与えることを防止することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によるＣａＳＯ４  製造装置では、ＣａＳを含有する石灰石を酸素濃度の低い高温状態で予め保持してＣａＳを完全に酸化させてからチャーと共に燃焼させてＣａＳＯ４  を製造することができるので、ＣａＳが残存することはなくなり、Ｈ２  Ｓの発生を防止することができ、環境に対して悪影響を与えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＣａＳＯ４  製造装置の実施の形態の概略構成図である。
【図２】従来のＣａＳＯ４  製造装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１１  供給装置
１２  酸化反応器
１３  熱ガス送給炉
１４  粒子送出管
１５  ノズル
２１  移送器
２２  燃焼反応器
２３  熱ガス送給炉
２４  サイクロン
２５  粒子分配器
４１  搬送ガス
４２  熱ガス
４３  空気
４４  燃料
４５  熱ガス
４６  搬送ガス
５２  チャー
５４  ＣａＳ含有石灰石
５５  流動層
５８〜６１  粒子
６２  移動層
【図１】
0003576306.tif 000002
【図２】
0003576306.tif 000003