(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に配設されたガス分散板と、同ガス分散板にＣａＳを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方と酸素を含有するガスにより供給するＣａＳ供給ノズルと、前記ガス分散板の上部にチャーを酸素含有ガスにより供給するチャー供給ノズルと、前記ガス分散板の上方に配設された熱交換器とからなり、前記ＣａＳ供給ノズルの前流に、ＣａＳを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方で噴霧・搬送する装置を設けると共に、同装置の後流に酸素含有ガスを導入するよう構成したことを特徴とするＣａＳ酸化・チャー燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣａＳを含有する石灰石を高温で酸化し、ＣａＳからＣａＳＯ４  を製造すると共に、チャーを燃焼するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭ガス化炉からはチャーが排出され、また、ガス化ガスの脱硫炉からはＣａＳを含む石灰石が排出される。
これらのＣａＳを含む石灰石及びチャーは、ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器へ送ってＣａＳＯ４  を生成させる。
【０００３】
このようなＣａＳ酸化・チャー燃焼装置の従来の例を図２に示してある。図２において、１はＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器、９はサイクロン、１２はガス化炉、１３は脱硫炉を示している。また、１４’はＣａＳ酸化装置、１５は熱ガス発生炉を示している。
【０００４】
この図２の装置において、脱硫炉１３から排出されたＣａＳを含む石灰石１２０を、供給装置１８を介してＣａＳ酸化装置１４’へ供給する。脱硫炉１３から排出されたＣａＳを含む石灰石１２０はＣａＳ酸化装置１４’内の移動層１１４の上に滞積していく。
【０００５】
熱ガス発生炉１５へは燃料１０８’と空気１０９を供給し、高温の燃焼ガス１１０を発生させる。その燃焼ガス１１０は移動層１１４を上から下へ貫通していく。移動層１１４の下部は、粒子排出管１６に連接している。移動層１１４と粒子排出管１６の境界にノズル１７から供給されるガス１２４で、粒子排出管１６内は流動化されている。
【０００６】
このようにして、燃焼ガス１１０とガス１２４で、移動層の下部の粒子はノズル４’から逐次、ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１へ移送される。
脱硫炉１３から出たＣａＳを含む石灰石１２０は、ＣａＳ酸化装置１４’内の移動層１１４を下降していきながらＣａＳ＋３／２Ｏ２  →ＣａＯ＋ＳＯ２  ，ＣａＳ＋２Ｏ２  →ＣａＳＯ４  の反応によりＣａＳからＣａＯとＳＯ２  ，あるいはＣａＳＯ４  へ転換していく。
【０００７】
ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１に設けられたチャー供給ノズル２はガス分散板１１を貫通し、ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１内と連通している。
ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１内の底部のガス分散板１１上には流動層１１１が形成されている。ガス化炉１２からのチャー１２３は、粒子供給装置１９（スクリューフィーダ方式、またはＬバルブ方式）から搬送ガス１１７によりチャー供給ノズル２より流動層１１１へ供給される。
【０００８】
酸素と水蒸気と窒素の混合ガス１０１がノズル３より風箱１Ｄ内に供給される。混合ガス１０１はガス分散板１１を介して流動層１１１へ供給され流動層１１１内の粒子を激しく混合する。流動層１１１内のＣａＯは、チャーの燃焼によって発生するＳＯ２  及びＣａＳ酸化装置１４’にて発生したＳＯ２  とＣａＯ＋ＳＯ２  ＋１／２Ｏ２  →ＣａＳＯ４  のように反応してＣａＳＯ４  を形成する。
【０００９】
ノズル５を経てＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１を出た燃焼ガス１０２はサイクロン９に入り、脱塵された燃焼ガス１０３と回収された微小粒子１２１となる。回収された微小粒子１２１は、粒子分配器１０で分配され、系外に抜き出される微粉回収粒子１１２と、流動層１１１へ戻される微小粒子１２２となる。微小粒子１２２はノズル６を介して、流動層１１１へ供給する。
【００１０】
チャーに含まれる灰分の中で、流動層内で粉化が起こらずに特に大きなままで流動層１１１内に存在していてガス１０２に随伴されないような粗大粒子１１３は、ガス分散板１１に付設されたノズル７’を介して系外へ抜き出す。
なお、図２において、１０４は石炭ガス化ガス、１０５は脱硫後の石炭ガス化ガスを示す。また、８は熱交換器で熱媒流体１０７が流される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した従来の装置では高温・低酸素濃度の燃焼排ガスを供給する装置として熱ガス発生炉１５を別途用いる必要があるため、別燃料の補給によるプラント効率および経済性のロスを生じていた。
【００１２】
また、ＣａＳ酸化装置１４’からＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１のノズル４’へ導かれる脱硫剤およびガス１１６の温度が９５０〜１１００℃と高温で高温配管を用いる必要がありその構造に問題を有していた。
【００１３】
本発明は、従来の装置に見られたこれらの問題点を解消し、ＣａＳを含む石灰石中のＣａＳを高効率に経済的にＣａＳＯ４  へ転換すると共に、高温配管を少くしたＣａＳ酸化・チャー燃焼装置を提供することを課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、燃焼反応器の底部に配設されたガス分散板と、同ガス分散板にＣａＳを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方と酸素を含有するガスにより供給するＣａＳ供給ノズルと、前記ガス分散板の上部にチャーを酸素含有ガスにより供給するチャー供給ノズルとを有するＣａＳ酸化・チャー燃焼装置を提供する。
なお、ガス分散板の上方には、従来と同様、熱交換器を配設する。
【００１５】
本発明によるＣａＳ酸化・チャー燃焼装置においては、上記構成に加え、前記ＣａＳ供給ノズルの前流に、ＣａＳを含有する石灰石を水蒸気及び水の少くともいづれか一方で噴霧・搬送する装置を設けると共に、同装置の後流に酸素含有ガスを導入するよう構成する。
【００１６】
以上のように構成した本発明の装置によれば、ＣａＳを含んだ石灰石をＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器に供給する前に、次の１），２）の２段階の前処理が行われる。
１）ＣａＳを含んだ石灰石に水蒸気または水を噴霧することでＣａＳをＣａ（ＯＨ）２  とＨ２  Ｓにする。
２）前記１）で発生したＨ２  Ｓを酸素含有ガスでＳＯ２  に転換する。
【００１７】
すなわち、本発明による装置において、ＣａＳ供給ノズルに供給されるＣａＳを含んだ石灰石には水蒸気または水が噴霧されるので、ＣａＳ＋２Ｈ２  Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２  ＋Ｈ２  Ｓの反応によりＣａＳはＣａ（ＯＨ）２  とＨ２  Ｓになる。
発生したＨ２  Ｓは後流において酸素を含有するガスと反応し、Ｈ２  Ｓ＋３／２Ｏ２  →ＳＯ２  ＋Ｈ２  Ｏの反応でＳＯ２  になる。
発生したＣａ（ＯＨ）２  とＳＯ２  はＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器に供給される。
【００１８】
ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器では、チャーの燃焼と熱交換器内スチーム量により温度が８７０〜９５０℃に設定される。ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器に送られたＣａ（ＯＨ）２  は８７０〜９５０℃で容易に分解し、Ｃａ（ＯＨ）２  →ＣａＯ＋Ｈ２  ＯのようにＣａＯとＨ２  Ｏになる。
【００１９】
ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器に送られたガス中のＳＯ２  はＣａ（ＯＨ）２  の熱分解で生じたＣａＯとＣａＯ＋ＳＯ２  ＋１／２Ｏ２  →ＣａＳＯ４  のように反応し、ＣａＳＯ４  になる。前記の過程で固体粒子は温度変化および反応による体積変化を履歴することにより粉化が起こり反応が促進する。
このようにして、ＣａＳを含む石灰石中のＣａＳは高効率に経済的にＣａＳＯ４  へ転換される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるＣａＳ酸化・チャー燃焼装置について図１に示した実施の一形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図２に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してあり、それらについての重複する説明は省略する。
【００２１】
図１において、１４はＣａＳ酸化前処理装置で、脱硫炉１３から排出されるＣａＳを含む石灰石を水及び水蒸気の少くともいづれか一方１０８で送るＬバルブ方式の装置である。もちろん、図２のＣａＳ酸化装置１４’のような移動層構造のものであってもよい。４はＣａＳ供給ノズル、７は粗大粒子１１３を抜き出すノズルである。
その他の構成は図２に示した従来の装置と実質同じである。
【００２２】
以上の構成をもつ図１の装置において、脱硫炉１３から排出されたＣａＳを含む石灰石１２０はＣａＳ酸化前処理装置１４へ供給される。脱硫炉１３から排出されたＣａＳを含む石灰石１２０はＣａＳ酸化前処理装置１４内に堆積していき、堆積したＣａＳを含む石灰石は水蒸気及び水の少くともいづれか一方１０８で逐次、ＣａＳ供給ノズル４からＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１へ移送される。
【００２３】
ＣａＳを含む石灰石１２０はＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１へ移送される間に水蒸気や水と反応し、ＣａＳからＣａ（ＯＨ）２  とＨ２  Ｓへと転換する。ノズル４の手前で空気１０９を導入することで、発生したガス中のＨ２  ＳはＳＯ２  に転換する。ノズル４からＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１へ移送されたＣａ（ＯＨ）２  はすぐに熱分解しＣａＯになる。
【００２４】
ノズル２はガス分散板１１を貫通し、ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１内と連通している。
ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１内の底部のガス分散板１１上には流動層１１１が形成されている。ガス化炉１２からのチャー１２３は、搬送ガス１１７により、チャーと搬送ガスとしてノズル２より流動層１１１へ供給される。酸素と水蒸気と窒素の混合ガス１０１がノズル３より風箱１Ｄ内に供給される。
【００２５】
この混合ガス１０１はガス分散板１１を介して流動層１１１へ供給され流動層１１１内の粒子を激しく混合する。流動層１１１内のＣａＯは、チャーの燃焼によって発生するＳＯ２  及びＣａＳ酸化前処理装置１４にて発生したＳＯ２  と反応してＣａＳＯ４  を形成する。
【００２６】
ノズル５を経てＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器１を出た燃焼ガス１０２はサイクロン９に入り、脱塵された燃焼ガス１０３と回収された微小粒子１２１となる。回収された微小粒子１２１は、粒子分配器１０で分配され、系外に抜き出される小粒径の灰、ＣａＳＯ４  、ＣａＯ等からなる微粉回収粒子１１２と、流動層１１１へ戻される微小粒子１２２となる。微小粒子１２２はノズル６を介して、流動層１１１へ供給する。
【００２７】
チャーに含まれる灰分の中で、流動層内で粉化が起こらずに特に大きなままで流動層１１１内に存在していて、ガス１０２に随伴されないような粗大粒子１１３は、ノズル７を介して系外へ抜き出す。
【００２８】
図１の装置において、ＣａＳ酸化前処理装置１４からＣａＳ供給ノズル４に供給されるガスの温度は高くても８００℃以下であり従来のような高温配管を用いる必要はなく、通常の配管で可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によるＣａＳ酸化・チャー燃焼装置では、燃焼反応器のガス分散板にＣａＳを含有する石灰石を供給するのに水蒸気及び水の少くともいづれか一方と酸素を含有するガスを用いるので、ＣａＳを含んだ石灰石はＣａ（ＯＨ）２  とＳＯ２  になってＣａＳ酸化・チャー燃焼反応器へ供給される。
【００３０】
ＣａＳ酸化・チャー燃焼反応器に送られたＣａ（ＯＨ）２  は８７０〜９５０℃で容易に分解しＣａＯとＨ２  Ｏになる。従って、本発明の装置によればＣａＳを含む石灰石を経済的に高効率にＣａＳＯ４  へ転換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態によるＣａＳ酸化・チャー燃焼装置の構成を示す系統図。
【図２】従来のＣａＳ酸化・チャー燃焼装置の構成を示す系統図。
【符号の説明】
１          ＣａＳ酸化・チャー流動層燃焼反応器
２          チャー供給ノズル
３          ノズル
４          ＣａＳ供給ノズル
５          ノズル
６          ノズル
７          ノズル
８          熱交換器
９          サイクロン
１０        粒子分配器
１１        ガス分散板
１２        ガス化炉
１３        脱硫炉
１４        ＣａＳ酸化前処理装置
１９        粒子供給装置（スクリューフィーダ方式又はＬバルブ方式）
１０１      酸素と水蒸気と窒素の混合ガス
１０２      燃焼ガス
１０３      燃焼ガス
１０４      石炭ガス化ガス
１０５      脱硫後の石炭ガス化ガス
１０７      熱媒流体
１０８      水または水蒸気
１０９      空気
１１１      流動層
１１２      微粉回収粒子
１１３      粗大粒子
１１７      搬送ガス
１２０      ＣａＳを含む石灰石
１２１      サイクロンで回収された微小粒子
１２２      流動層への微小粒子
１２３      チャー
１Ｄ        風箱
【図１】
0003576330.tif 000002
【図２】
0003576330.tif 000003