(57)【要約】      （修正有）【課題】  製紙工業における石灰再生処理装置ライムキルンの排熱を有効に熱回収するシステムを提供する。【解決手段】ライムキルン１１０の排ガス流路の集塵装置１２１と脱硫装置１２８の間に排ガス中の硫黄酸化物による酸露点腐食を防止するためにＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニングを施した熱交換器１３０を配し、排ガス中に含まれる硫黄酸化物の露点以下のガス温度まで熱回収することで、大きな熱回収をすることが可能となる。【選択図】図１
2011001641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙工業のライムキルンから排出された排ガスの流れの上流に除塵装置、下流に脱硫装置が配されている設備の間に硫黄酸化物による露点腐食を防止するためにＰＦＡフッ素樹脂ライニングを施した熱交換器を配したことを特徴とするライムキルン排熱回収システム。
【請求項２】
製紙工業のライムキルン排ガスの熱回収を目的とした、硫黄酸化物による露点腐食を防止するためのＰＦＡフッ素樹脂ライニングを施した熱交換器が設置されたシステムにおいて、且つ熱交換器入口での排ガス温度が２５０℃以上の設備条件の場合、熱回収用熱交換器の上流に外気導入により熱交換器入口排ガス温度をＰＦＡフッ素樹脂の安全使用温度の２５０℃以下に低下させることを目的とした希釈空気混入用送風機を設けたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製紙工業における、ライムキルンの排熱の回収に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
製紙工業における苛性化工程では緑液と生石灰（ＣａＯ）から白液を製造するが、副産物として炭酸カルシュームのスラッジである石灰泥（ＣａＣＯ３）ができる。石灰焼成工程ではこの石灰泥を脱水した後、ライムキルンを用い水分を多量に含む（１５％〜３０％）石灰泥（ＣａＣＯ３）を乾燥し、焼成して化成化工程で使用可能な生石灰（ＣａＯ）に再生する。
【０００３】
そのライムキルン焼成工程では石灰泥を約１２００℃前後まで昇温し、石灰泥（ＣａＣＯ３）を生石灰（ＣａＯ）と炭酸ガス（ＣＯ２）に分解する。その際、乾燥、焼成用空気は焼成された生石灰（ＣａＯ）と熱交換され、ライムキルンに吹き込まれ、重油バーナーにより１４００℃〜１５００℃まで昇温され、キルンに連続的に投入される石灰泥と熱交換され２００℃〜３００℃まで温度低下し後、排ガス処理装置に送られる。
【０００４】
生石灰の粉塵を多量に含む排ガスは、まず除塵装置に投入される。バグフィルター、マルチサイクロン、電気集塵機などの除塵装置により、０．０１〜０．５ｇ／Ｎｍ３程度に除塵された排ガスは、更にスクラバー等の湿式排ガス処理装置を通過し、重油バーナーで燃焼された重油の硫黄分による硫黄酸化物も除去され、排ガス温度も６０〜８０℃まで低下し、大気に排出されている。
【０００５】
一方、ライムキルン排ガスには石灰泥に含まれている、多量の水分が蒸発し、蒸気として混在しているため、排ガス量に対してガスが持つ熱量は大きい。
【０００６】
以上のようにライムキルンの排ガスは、２００〜３００℃程度まで既に排熱回収がされていること、除塵前の排ガスに粉塵が多く含まれていること、排ガス中に硫黄酸化物が含まれているため、更に排熱回収を計画しても硫黄酸化物による酸露点を考慮して排熱回収を試みても、大きな熱量回収が出来ないこと、ライムキルン自身が多量の熱を放熱していること、ガスーガスによる熱交換では設備の近くに排熱の利用箇所がないことなど、多くの問題点を抱えているため排熱回収がなされていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、製紙工業のライムキルン設備において、排ガス中に含まれる粉塵を考慮し、硫黄酸化物による露点腐食を防止できる熱交換器を設置し回収した熱量を容易に移動できる媒体にし、有効利用が可能な、出来るだけ高い温度で熱回収することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題に対し、ライムキルンの排ガスフローの中で上流に集塵装置を配し、下流にスクラバー等の湿式排ガス処理設備を配したフローに限定して、その設備の間に硫黄酸化物による露点腐食に有効なＰＦＡフッ素樹脂によって伝熱面および露点温度以下のガスに接する金属面を被覆した熱交換器を配することにより、容易に入手可能であり、且つ搬送しやすい水に熱量を吸収させ排ガスの酸露点以下まで熱量を回収することを、最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はＰＦＡフッ素樹脂被服の伝熱面を持つ熱交換器を用い排ガス中に含まれる硫黄酸化物の酸露点以下まで熱回収することによりライムキルン排ガスの特徴である多量の水分を含む排ガスから蒸気の凝縮点以下まで排ガス温度を下げ、蒸気の持つ大きな熱量である潜熱を熱回収することに利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１はライムキルンにＰＦＡフッ素樹脂被服の熱交換器を配した実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】図２はＰＦＡフッ素樹脂被服を施し排ガス中の酸による露点腐食を防止し、且つ片側支持により機材の膨張収縮によるストレスを防止した熱交換器の説明図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係わるライムキルン１１０の排熱回収システムの概要を説明するための図である。なお、図１に示す熱交換器１３０は後述するように給水管１２５と温水回収管１２６を有し、高温水の有効利用箇所に供給され省エネルギーが図られる。
【００１３】
図１においてライムキルン１１０はロングキルンと称されるライムキルンの例であり、ライディングリング１１１、ガースギア１１２、石灰泥（ＣａＣＯ３）フィードコンベア１１３、熱回収用サテライトクーラー１１４、燃焼フード１１５、燃焼一次空気吹込口１１６、重油バーナー１１７、排気温度計１１８、排ガスＯ２計１１９、排ガス用ダクト１２０、生石灰（ＣａＯ）排出口１３１を有している。
【００１４】
ライムキルン１１０より排出された排ガスは電気集塵機またはマルチサイクロンなどの集塵装置１２１を経て、ＩＤＦ誘引送風機１２２、ＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器１３０に至る。ＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器１３０の入口には温度センサ１２３を設け、ＰＦＡフッ素樹脂の安全使用最高温度２５０℃以下を確保するため常温空気混入用冷却ファン１２４を設けインバータ制御により熱交換器入口温度を２５０℃以下に温度制御される。ＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器で露点温度以下まで熱を放出したガスは酸による露点腐食防止のためのＰＦＡフッ素樹脂ライニングダクト１２７を経て、スクラバーなどの排煙脱硫装置１２８に至り、更なる除塵及び脱硫され排気筒１２９に至る。
【００１５】
図２は実施例１で示したＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器１３０の詳細を説明した図である。ライムキルン排ガス入口２０１ａ、ライムキルン排ガス出口２０１ｂ、温水入口２００ａ、温水出口２００ｂ、本体ＰＦＡフッ素樹脂ライニング２０５により構成され、伝熱管２０２は片側に固定されており、ガス側温度の変化による伝熱管２０２の膨張収縮を他の一方に自由に逃がすように設計されている。また伝熱管２０２と熱膨張率の違うＰＦＡフッ素樹脂ライニング２０３の伸びもＵ字管側に逃がせる構造となっている。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
製紙工業の石灰再生プラントとしてのライムキルンの熱回収は現在のところ、石灰再生プラント内で利用されるに留まっている。それ以上の熱回収は排ガス中の硫黄酸化物より派生する酸露点腐食による設備の劣化を防止するため、および石灰再生プラント近くに有効な熱回収箇所が無いために、行われていないのが現状である。また回収した熱をどう利用するかも大きな問題である。製紙工業においては多量の４０℃前後の温排水があり、その熱量は一部しか使用されていない。一方、晒し工程においては、８０℃前後の多量の洗浄温水を必要とし、一部熱回収による温水を使用しているが、その量は排熱回収だけでは不足し、フレッシュ蒸気により加熱製造されている。本発明は、上記問題点を解決し熱回収を有効として大きな省エネを図り、且つ地球温暖化防止にも役立つものである。
【符号の説明】
【００１７】
１１０  ライムキルン、１１１  ライディングリング、１１２  ガースギア、１１３  石灰泥（ＣａＣＯ３）フィードコンベア、１１４  サテライトクーラー、１１５  燃焼フード、１１６  燃焼一次空気吹込口、１１７  重油バーナー、１１８  排気温度計、１１９  排ガスＯ２計、１２０  排ガス用ダクト、１２１  集塵装置、１２２  ＩＤＦ誘引送風機、  １２３  熱交換器入口温度センサ、１２４  常温空気混入用冷却ファン、１２５  給水管、１２６  温水回収管、１２７  ＰＦＡフッ素樹脂ライニングダクト、１２８  排煙脱硫装置、１２９  排気筒、１３０  ＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器、１３１  生石灰（ＣａＯ）排出口、２００ａ  温水入口、２００ｂ  温水出口、２０１ａ  排ガス入口、２０１ｂ  排ガス出口、２０２  伝熱管、２０３  ＰＦＡフッ素樹脂ライニング、２０４  伝熱管固定部、２０５  本体ＰＦＡフッ素樹脂ライニング
【図１】
2011001641.tif 000003
【図２】
2011001641.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月18日(2009.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製紙工業における、ライムキルンの排熱の回収に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
製紙工業における苛性化工程では緑液と生石灰（ＣａＯ）から白液を製造するが、副産物として炭酸カルシュームのスラッジである石灰泥（ＣａＣＯ３）ができる。石灰焼成工程ではこの石灰泥を脱水した後、ライムキルンを用い水分を多量に含む（１５％〜３０％）石灰泥（ＣａＣＯ３）を乾燥し、焼成して化成化工程で使用可能な生石灰（ＣａＯ）に再生する。
【０００３】
そのライムキルン焼成工程では石灰泥を約１２００℃前後まで昇温し、石灰泥（ＣａＣＯ３）を生石灰（ＣａＯ）と炭酸ガス（ＣＯ２）に分解する。その際、乾燥、焼成用空気は焼成された生石灰（ＣａＯ）と熱交換され、ライムキルンに吹き込まれ、重油バーナーにより１４００℃〜１５００℃まで昇温され、キルンに連続的に投入される石灰泥と熱交換され１５０℃〜３００℃まで温度低下し後、排ガス処理装置に送られる。
【０００４】
生石灰の粉塵を多量に含む排ガスは、まず除塵装置に投入される。バグフィルター、マルチサイクロン、電気集塵機などの除塵装置により、０．０１〜０．５ｇ／Ｎｍ３程度に除塵された排ガスは、更にスクラバー等の湿式排ガス処理装置を通過し、重油バーナーで燃焼された重油の硫黄分による硫黄酸化物も除去され、排ガス温度も６０〜８０℃まで低下し、大気に排出されている。
【０００５】
一方、ライムキルン排ガスには石灰泥に含まれている、多量の水分が蒸発し、蒸気として混在しているため、排ガス量に対してガスが持つ熱量は大きい。
【０００６】
以上のようにライムキルンの排ガスは、１５０〜３００℃程度まで既に排熱回収がされていること、除塵前の排ガスに粉塵が多く含まれていること、排ガス中に硫黄酸化物が含まれているため、更に排熱回収を計画しても硫黄酸化物による酸露点を考慮して排熱回収を試みても、大きな熱量回収が出来ないこと、ライムキルン自身が多量の熱を放熱していること、ガス―ガスによる熱交換では設備の近くに排熱の利用箇所がないことなど、多くの問題点を抱えているため排熱回収がなされていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、製紙工業のライムキルン設備において、排ガス中に含まれる粉塵を考慮し、硫黄酸化物による露点腐食を防止できる熱交換器を設置し回収した熱量を容易に移動できる媒体にし、有効利用が可能な、出来るだけ高い温度で熱回収することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題に対し、ライムキルンの排ガスフローの中で上流に集塵装置を配し、下流にスクラバー等の湿式排ガス処理設備を配したフローに限定して、その設備の間に硫黄酸化物による露点腐食に有効なＰＦＡ（ペルフルオロアルキシフッ素樹脂、連続使用可能温度２６０℃）又はＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、連続使用可能温度２００℃）フッ素樹脂によって伝熱面および露点温度以下のガスに接する金属面を被覆した熱交換器を配することにより、容易に入手可能であり、且つ搬送しやすい水に熱量を吸収させ排ガスの酸露点以下まで熱量を回収することを、最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂被服の伝熱面を持つ熱交換器を用い排ガス中に含まれる硫黄酸化物の酸露点以下まで熱回収することによりライムキルン排ガスの特徴である多量の水分を含む排ガスから蒸気の凝縮点以下まで排ガス温度を下げ、蒸気の持つ大きな熱量である潜熱を熱回収することに利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１はライムキルンにＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂被服の熱交換器を配した実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】図２はＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂被服を施し排ガス中の酸による露点腐食を防止し、且つ片側支持により機材の膨張収縮によるストレスを防止した熱交換器の説明図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係わるライムキルン１１０の排熱回収システムの概要を説明するための図である。なお、図１に示す熱交換器１３０は後述するように給水管１２５と温水回収管１２６を有し、高温水の有効利用箇所に供給され省エネルギーが図られる。
【００１３】
図１においてライムキルン１１０はロングキルンと称されるライムキルンの例であり、ライディングリング１１１、ガースギア１１２、石灰泥（ＣａＣＯ３）フィードコンベア１１３、熱回収用サテライトクーラー１１４、燃焼フード１１５、燃焼一次空気吹込口１１６、重油バーナー１１７、排気温度計１１８、排ガスＯ２計１１９、排ガス用ダクト１２０、生石灰（ＣａＯ）排出口１３１を有している。
【００１４】
ライムキルン１１０より排出された排ガスは電気集塵機またはマルチサイクロンなどの集塵装置１２１を経て、ＩＤＦ誘引送風機１２２、ＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器１３０に至る。ＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器１３０の入口には温度センサ１２３を設け、ＰＦＡフッ素樹脂の安全使用最高温度２５０℃以下を確保するため常温空気混入用冷却ファン１２４を設けインバータ制御により熱交換器入口温度を２５０℃以下に温度制御される。ＰＦＡフッ素樹脂ライニング熱交換器で露点温度以下まで熱を放出したガスは酸による露点腐食防止のためのＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニングダクト１２７を経て、スクラバーなどの排煙脱硫装置１２８に至り、更なる除塵及び脱硫され排気筒１２９に至る。
【００１５】
図２は実施例１で示したＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニング熱交換器１３０の詳細を説明した図である。ライムキルン排ガス入口２０１ａ、ライムキルン排ガス出口２０１ｂ、温水入口２００ａ、温水出口２００ｂ、本体ＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニング２０５により構成され、伝熱管２０２は片側に固定されており、ガス側温度の変化による伝熱管２０２の膨張収縮を他の一方に自由に逃がすように設計されている。また伝熱管２０２と熱膨張率の違うＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニング２０３の伸びもＵ字管側に逃がせる構造となっている。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
製紙工業の石灰再生プラントとしてのライムキルンの熱回収は現在のところ、石灰再生プラント内で利用されるに留まっている。それ以上の熱回収は排ガス中の硫黄酸化物より派生する酸露点腐食による設備の劣化を防止するため、および石灰再生プラント近くに有効な熱回収箇所が無いために、行われていないのが現状である。また回収した熱をどう利用するかも大きな問題である。製紙工業においては多量の４０℃前後の温排水があり、その熱量は一部しか使用されていない。一方、晒し工程においては、８０℃前後の多量の洗浄温水を必要とし、一部熱回収による温水を使用しているが、その量は排熱回収だけでは不足し、フレッシュ蒸気により加熱製造されている。本発明は、上記問題点を解決し熱回収を有効として大きな省エネを図り、且つ地球温暖化防止にも役立つものである。
【符号の説明】
【００１７】
１１０  ライムキルン、１１１  ライディングリング、１１２  ガースギア、１１３  石灰泥（ＣａＣＯ３）フィードコンベア、１１４  サテライトクーラー、１１５  燃焼フード、１１６  燃焼一次空気吹込口、１１７  重油バーナー、１１８  排気温度計、１１９  排ガスＯ２計、１２０  排ガス用ダクト、１２１  集塵装置、１２２  ＩＤＦ誘引送風機、  １２３  熱交換器入口温度センサ、１２４  常温空気混入用冷却ファン、１２５  給水管、１２６  温水回収管、１２７  ＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニングダクト、１２８  排煙脱硫装置、１２９  排気筒、１３０  ＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニング熱交換器、１３１  生石灰（ＣａＯ）排出口、２００ａ  温水入口、２００ｂ  温水出口、２０１ａ  排ガス入口、２０１ｂ  排ガス出口、２０２  伝熱管、２０３  ＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニング、２０４  伝熱管固定部、２０５  本体ＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニング
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙工業のライムキルンから排出された排ガスの流れの上流に除塵装置、下流に脱硫装置が配されている設備の間に硫黄酸化物による露点腐食を防止するためにＰＦＡ又はＦＥＰフッ素樹脂ライニングを施した熱交換器を配したことを特徴とするライムキルン排熱回収システム。
【請求項２】
製紙工業のライムキルン排ガスの熱回収を目的とした、硫黄酸化物による露点腐食を防止するためのＰＦＡフッ素樹脂ライニングを施した熱交換器が設置されたシステムにおいて、且つ熱交換器入口での排ガス温度が２５０℃以上の設備条件の場合、熱回収用熱交換器の上流に外気導入により熱交換器入口排ガス温度をＰＦＡフッ素樹脂の安全使用最高温度の２５０℃以下に低下させることを目的とした希釈空気混入用送風機を設けたシステム。