JPH0459892A - 固体燃料用助燃剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭、石油コークスなどの固体燃料に使用する
助燃剤に関する。

〔従来の技術〕

近年、石油代替燃料として石炭、石油コークスなど固体
燃料が多く使用されるようになってきた。しかし石炭、
石油コークスは重油などの液体燃料と比べて揮発分が少
ないため燃焼性が悪く、ボイラ燃料としては微粉砕して
使用されている。それでも未燃分は数％〜十数％に達す
るため、特に揮発分の少ない石油コークスボイラでは重
油又はガス混焼の手段がとられているが運転上のわずら
れしさがあり、またコークスより付加価値の高□い燃料
を使用するため経済的に不満足の状況にある。

助燃用の重油、ガスの使用量を減らす方法の一つに助燃
剤の適用があり、未燃分の抑制に効果があるのは周知の
通りである。助燃剤として古くから用いられているもの
に、Ｃｕ　、　Ｃｏ　、　Ｎｉ。

Ｍｎ、Ｐｅなどの重金属、及びに、Ｎａなどのアルカリ
金属化合物、Ｃａ、Ｂａなどのアルカリ土類金属化合物
があるが、最近では特に安価で、かつ、脱硝触媒の活性
に対し、影響が少ないことから鉄系の助燃剤が注目され
市販されている。

鉄系助燃剤には、油溶性、及び水溶性の２種類がある。

油溶性の代表的なものにナフテン酸鉄、オクチル酸鉄な
どがあり、重油などの液体燃料に混合して使用している
。一方、水溶性のものは石炭、コークスなどの固体燃料
に含浸して使用している。

〔発明が解決しようとする課題〕

石炭、コークスなどの燃焼助剤の使用に当って重油混焼
の場合は油溶性助燃剤を重油に添加する方法が採られて
いるが、ガス混焼の場合は、ガスへの添加が困難である
たぬ、通常水溶性助燃剤を石炭、コークスに含浸、混合
して使用している。しかし、鉄系水溶性助燃剤では次の
ような問題があり、実用化を阻害している。

（１）助燃剤原料の鉄塩、即ち硫酸鉄、塩化鉄、硝酸鉄
、酢酸鉄などは何れも水溶液にすると加水分解してｐＨ
３以下の酸性となり、装置材料を腐食する。

（２）　　アルカリを加えて中和すると、水酸化鉄の沈
澱を生じポンプによる定量供給が困難である。

（３）塩化鉄は燃焼によってＨＣＩ　、　Ｃ１２などの
腐食性ガスを発生し、又硝酸鉄はＮＯｘ　、硫酸鉄はＳ
Ｏ□生成原因となる。

（４）溶解度の関係で、大量の水が必要であり助燃剤の
タンク容量が大きくなる。

また、鉄系油溶性助燃剤では、そのもの自体が高価であ
る上に、重油に混合した際に屡々スラッジを生成し、重
油ラインのストレーナ又は重油バーナの閉鎖などボイラ
運転上致命的なトラブルを発生するケースがある。上記
のような問題回避のため鉄系助燃剤を粉末状で注入する
試みがなされ、この助燃剤として本発明者等は先に酸化
鉄及び／又は酸化鉄とアルカリ金属化合物あるいはアル
カリ土類金属化合物の混合物粉末を使用する方法を見出
して提供している。

（特開昭６２−１９０２８８号公報） 本発明はこの先に提案した発明を更に発展させ助燃剤と
しての酸化鉄に改良を加え、高効率な助燃剤を提供しよ
うとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記目的に沿って、より高効率な助燃剤を
得るべく、種々検討した結果、笹の葉状の超微細構造を
有する含水酸化第二鉄粒子が固体燃料の助燃剤として極
めて優れることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち本発明はスジ状の超微細構造を有してなる長軸
径０．２〜１．０μｍで軸比（長軸径／短軸径）３〜１
０の笹の葉状を呈した含水酸化第二鉄粒子粉末からなる
固体燃料用助燃剤である。

〔作用〕

本発明のスジ状の超微細構造を有している長軸径０．２
〜１．０μｍで軸比（長軸径／短軸径）３〜１０の笹の
葉状を呈した含水酸化第二鉄粒子粉末は、粒子自体が微
細であるため固体燃料上で高分散接触し炭素の酸化が効
率よく行われる。

すなわち、この特徴は本発明で特定される含水酸化第二
鉄粒子粉末がスジ状の超微細構造を有している長軸径０
．２〜１．０μｍで軸比（長軸径／短軸径）　３〜１０
の笹の葉状を呈した粒子であることから比表面積が極め
て大きく、更に笹の葉状を呈して丸味を帯びていること
から粒子と粒子がくっついていて重なり合うことが少な
いため空隙率が大きく、燃焼に必要な酸素との接触効率
が大きいことに起因する。

本発明に使用する含水酸化第二鉄微粒子粉末のスジ状の
超微細構造を有している長軸径を０．２〜１．０μｍと
特定し、かつ軸比（長軸径／短軸径）３〜ｌＯと特定し
たのは、長軸径１．０μｍを超える粒子では比表面積が
小さくなり不適当であり、長軸径０．２μｍ未満の粒子
ではあまりに微細なため粒子間の凝集が生じて好ましく
ないからである。

また、軸比３未満の粒子ではスジ状の超微細構造を有し
ている笹の葉状を呈するという粒子の特徴が小さくなり
、軸比１０を超える粒子では針状の形状に近くなり好ま
しくないからである。

次に、本発明に使用する含水酸化第二鉄粒子粉末の製法
について説明するが、このものは下記のような製法によ
って容易に得られる。

即ち、第一鉄塩水溶液に第一鉄塩に対して１当量以上の
炭酸アルカリを加えて反応させてＦｅ［”Ｄｓを得、得
られたＦｅＣＤ５を含む水溶液中に酸素含有ガスを通気
して酸化反応することにより得られる。上記製造法にお
いて、第一鉄塩水溶液としては硫酸第一鉄水溶液、塩化
第−鉄水溶液等が用いられる。第一鉄塩水溶液に炭酸ア
ルカリを加えｐｅｃｋｓを得る場合、炭酸アルカリに水
酸化アルカリを併用してもよい。炭酸アルカリとしては
炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素アンモニウム
等を単独で、又はこれらと水酸化アルカリを併用して使
用す、る場合は水酸化アルカリとして水酸化ナトリウム
、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム等が用いられる
。

また場合により非酸化性雰囲気下で熟成した後、酸化反
応を行うようにしてもよい。

酸化反応時の溶液のｐＨは７〜１１である。ｐＨ７未満
、又はｐＨ１１を超える場合には、笹の葉状を呈した含
水酸化第二鉄粒子を得ることはできない。また、酸化反
応時の温度が３０℃未満では笹の葉状を呈した含水酸化
第二鉄粒子を得ることができず、８０℃を超える場合に
は粒状の黒色性でんが混在してくるので、酸化反応時の
温度は３０〜８０℃に設定すべきである。酸化手段は酸
素含有ガス（例えば空気）を液中に通気することにより
行い、また当該通気ガスや機械的操作等により攪拌しな
がら行うのが好ましい。酸化反応生成物は水洗して副生
塩類を洗浄除去して含水酸化第二鉄粒子を得る。

このようにして得られる含水酸化第二鉄粒子は一旦乾燥
して粉体で固体燃料と混合し、用いてもよく、又、乾燥
せずスラリー状で用いることもできる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕 反応容器中に３．５３　ｍｏｌ／１のＮａ２ＣＬ水溶液
２０１を入れ、次いで１ｍｏｌ＃のＦｅ５０＊水溶液３
０１を添加、混合し、温度４０℃においてＦｅＣＯ３を
得た。得られたＰｅＣＬを含む水溶液中に温度４０℃に
おいて毎分１５０１の空気を４時間通気して酸化反応を
行い、黄褐色沈澱粒子を生成させた。なお空気通気中の
反応溶液のｐｌ（は９．６であった。

生成した黄褐色性でん粒子を常温により、濾別、水洗、
乾燥粉砕して黄褐色粒子粉末（ａ）２．６１ｋｇを得た
。

得られた黄褐色粒子粉末はＸａ−折の結果、含水酸化第
二゛鉄であることが確認できた。又、□ この微粉末は第１命に示す電子顕微、鏡写真（倍率１５
．００００倍）の通り平均値で長軸径０．２５μｍ１軸
比（長軸径／短軸径）８、比表面積１０６ｍ″／ｇめス
ジ状の超微細構造を有している笹の葉状を呈した含水酸
化第二鉄粒子からなっていることが確認できた。

〔比較例〕 反応容器中に０．６８　ｍｏｌ／１のＦｅＳ’Ｏａ水溶
液８０１を入れ、次いで４．’３−２　ｍｏ１／’Ｊの
Ｎａ１ｌ水溶液１０１を添加、混合し、続いて・温度４
０℃において１３　’０　”’１：、／　ｍ　ｉｎの割
合で電気を通気しながら４時間反・応を行い黄−色性□
でん粒□子、を、生成、　、・′４′ させた。なお空気通気中の′反・応溶液のｐ″Ｈは５．
８〜４．０であった。　′・　　　　　　　　１生成し
た黄褐色性でん粒子を常法により、濾別、水洗、乾燥粉
砕して黄褐色粒子粉末（ハ）１．８３ｋｇを得た。Ｘ線
回折の結果この粒子粉末は含水酸化第二鉄であることが
確認できたが、その結晶は゛第２図に示す電子顕微鏡写
真（倍率１０００００倍）の通り平均値で長軸径０．３
μｍ、軸比（長軸径／短軸径）１０の針状構造を有した
含水酸化第二鉄であることが確認された。また比表面積
を測定したところ９５ｍＦ／ｇであった。

〔実施例２〕 実施例１で得た笹の葉状の超微細構造をもつ含水酸化第
二鉄（ａ）と比較例で得た針状構造の含水酸化第二鉄（
６）及び一般に試薬として市販されている酸化第二鉄（
ＦｅＪｓ）の各々を石油コークス微粉に１００　ｐｐｍ
添加し、燃焼実験による評価を行った。

第３図に燃焼実験装置の概念図を示す。第３図において
、１は電気加熱燃焼炉、２は石炭又はコークス微粉フィ
ーダ、３は燃焼用−次空気、４は燃焼用二次空気、５は
燃焼灰捕集用サイクロン、６は排ガス吸引ファン、７は
煙突、８は排ガス計測ライン、９は燃焼用バーナーを示
す。

吸引ファン６を作動させ微粉砕した石油コークスを定量
フィーダ２より落下させ、燃焼用−次空気３と共に予め
所定温度に加熱した電気炉１内に燃焼用バーナ９で噴霧
する。同時に燃焼用二次空気４を炉１内に導入し燃焼排
ガス中の過剰０２を２〜６％の範囲に調節する。

燃焼排ガス中００．が所定濃度にコントロールされたな
らば、排ガス計測ライン８から排ガスの一定量をサンプ
リングし、円形濾紙法で煤塵濃度の測定と未燃カーボン
を分析した。

燃焼実験は次の条件で行った。

電気炉内設定温度　　　１３００℃ 燃焼量　　　　　　　　２ｋｇ／ｈ １次空気温度　　　　　常温 ２次空気温度　　　　　２５０℃ 過剰０，２〜６％ 第１表に過剰０２４％で燃焼させた時の排ガス中未燃カ
ーボン量を測定し、助燃剤無添加を１００とした場合の
未燃カーボン量比で示した。

第　　１ 表 〔実施例３〕 実施例２と同じ装置、同じ条件で石炭微粉に笹の葉状含
水酸化第二鉄（ａ）と針状含水酸化第二鉄（社）及び市
販の酸化第二鉄（Ｆｅ２０３）を２００　ｐｐｍ添加し
、過剰０２を２．４．６％と変えて燃焼した結果を第４
図に示した。この結果、笹の葉状含水酸化第二鉄粒子を
添加したものは燃焼灰中の未燃カーボンが少な（助燃剤
として効果があることが判った。

〔発明の効果〕

本発明の助燃剤は石炭や石油コークスなどの固体燃料に
使用すると未燃分の発生を抑制し同時に集じん効率を向
上させ得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する笹の葉状含水酸化。 第二鉄粒子の結晶形態を示す電顕写真（倍率１　ｊｏ　
０００倍）、第２図は針状含水酸化第二鉄粒子の結晶形
態を示す電顕写真（倍率１００００倍）、第３図は本発
明の効果を確認するために使用した燃焼実験装置の概念
図、第４図は本発明の一実施例による効果を立証するた
めの結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スジ状の超微細構造を有してなる長軸径０．２〜１．０
   μｍで軸比（長軸径／短軸径）３〜１０の笹の葉状を呈
   した含水酸化第二鉄粒子からなることを特徴とする固体
   燃料用助燃剤。