JPS584241B2 - ネンシヨウハイガス カラノ ネツカイシユウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 コークス炉ガス中のアンモニア除去の一方法として、従
来からこれを洗浄除去する方式が採用されている。

そしてここでの洗浄水は、その後アンモニアストリッパ
ーに導かれるのであるが、その際のアンモニアストリッ
パー塔頂蒸気は、これまでこれに重油その他の適宜な助
燃剤を加えて燃焼し、これをそのまま大気中に放散して
いた。

しかしながら、かかるアンモニア塔項蒸気を燃焼炉で燃
焼せしめた燃焼廃ガスは、きわめて高温なところから、
これをそのまま大気中に放散してしまうことははなはだ
不経済なことで、このためこれまでもこの燃焼廃ガスか
ら熱回収する試みが各種検討されて来た。

しかしながら、アンモニアストリッパーの塔上蒸気その
ものの中には、水蒸気の外に、アンモニア・Ｈ２Ｓなど
が含まれているところから、これを燃焼せしめて得られ
る燃焼廃ガスの中にも、未燃焼のアンモニアやＨ２Ｓの
燃焼によって生じたＳＯ２，ＳＯ３が含まれていて、こ
れが種々の問題を惹起せしめていた。

すなわち、燃焼廃ガス中の未燃焼アンモニアと上述のＨ
２Ｓの燃焼によって生じたＳＯ２、ＳＯ３が反応し、こ
こにＮＨ４ＨＳＯ４或いは（ＮＨ４）３Ｆｅ（ＳＯ４）
３などの塩が著るしく析出し、これが熱回収のボイラの
伝熱管に附着して管路を閉塞したり、また水蒸気とＳＯ
３の反応生成物であるＨ２ＳＯ４との相乗腐蝕作用によ
って廃熱回収ボイラチューブその他をたちまち腐蝕させ
るといった問題があった。

このため従来は止むなく上記燃焼廃ガスが持つ高エネル
ギーを回収することなく、これがそのまま大気中放散せ
ざるを得ない実情であった。

本願の発明者は従来のこうした実情に着目し、上記の廃
ガスの熱回収をするに当り、熱回収装置の腐蝕防止策を
研究したものであるが、その結果、意外のことに上述の
熱回収装置の腐蝕防止は、ここにおける操業条件の限定
によって達成出来ることに想到するにいたったものであ
る。

本発明者らはこの発明の完成に当って各種の実験を試み
たものであるが、こうした一連の実験を通じて、特に燃
焼炉にフイードするベーパ組成の中、ＮＨ３／Ｈ２Ｏの
割合を特定することが重要で、外に廃熱回収ボイラ缶水
側温度ならびに廃熱回収ボイラの廃ガス出口温度などを
規制するとよいことを見出し、最終的にこの発明を完成
したものである。

以下にこの発明の詳細を説明する。

発明者らは、この発明になる燃焼廃ガスの熱回収条件を
見出すために、既設のコークス炉ガス１２００００Ｎｍ
３／Ｈ規摸のアンモニアストリツパ塔頂ガス燃焼炉の機
側に第１図に示す如き蒸気発生量２０ｋｇ／Ｈの廃熱回
収実験ボイラを設置して各種実験を行った。

図において、１は既存燃焼炉で、これにはアンモニアス
トリツパ塔頂蒸気、助燃剤ならびに空気などが一緒に送
り込まれ燃焼される。

なお、この場合の燃焼廃ガスの組成は第１図中に附記さ
れているとおりであるが、ここで特に問題となるのは未
燃焼アンモニア、ＳＯ２，ＳＯ３などである。

従来、この廃ガスは何んら熱回収されることなく大気放
散されていたが、この発明においては、これを導出管２
を通して実験ボイラ３に導入される。

実験ボイラ３は煙管式ボイラであって、高温燃焼ガスは
ボイラチューブ側を通って顕熱をシェル側のボイラ缶水
に与えたのち排気ファン４によって吸出されるようにな
っている。

排気ファン４は、その材質が通常軟鋼（ＳＳ４１）であ
るために、途中図示の如く空気を吸入して温度を下げて
いる。

排気ファン４を出た廃ガスは、既存の廃ガスダクト５で
燃焼炉廃ガス主流に混ぜられて大気中に放出される。

一方、実験ボイラ３Ｋ供給されるボイラ供給水は、軟水
タンク６から軟水ポンプ７、給水タンク８および給水ポ
ンプ９を経て気水ドラム１０に導入される。

缶水は、図示の如く気水ドラム１０と実験ボイラ３の間
を自然循環するようになっている。

スチームは気水ドラム１０で分離されたのちスチーム管
１１を通って大気に放出される。

ボイラ供給水の供給は、気水ドラム１０にとりつけられ
たレベル指示制御警報装置１２により制御され、またス
チーム圧は、スチームラインに設けられた圧力指示制御
警報装置１３で一定に制御される。

本実験装置で使用した主な装置の仕様は次のとおりであ
る。

（１）ボイラ 型 式 煙管式竪型ボイラ 寸 法 シェル内径６００ｍｍ×長さ３５９４ｍｍ材質
ＳＳ４１ チューブ外径３８．１ｍｍ×肉厚４．５ｍｍ×長さ３４
００ｍｍ×９本 材質ＳＴＢ３５ 伝 面 ３．０ｍ２ 内容積 １ｍ３ 最高使用圧 ２２ｋｇ／ｃｍ２Ｇ 常用圧力 ２０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ （２）気水ドラム 型 式 円筒竪型 寸 法 内径６００ｍｍ×長さ１４００ｍｍ内容積
０．４ｍ３ 最高使用圧 ２２ｋｇ／ｃｍ２Ｇ 常用圧力 ２０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ （３）吸水ポンプ 型 式 プランジャポンプ 能 力 ７０ｌ／Ｈ×３００ｍ 電動機 ０．７５ｋＷ×４Ｐ×３φ×６０Ｈｚ（４
）排気ファン 型 式 ターボファン 能 力 ２００Ｎｍ３／Ｈ×５００ｍｍＡｑａｔ１
５０℃ 電動機 ３．７ｋＷ×４ＰＶベルト （ファン回転数２９００／ｍｉｎ なお、図示Ａ〜Ｆにおける各流体の流量、温度圧力は次
のとおりである。

上記装置を用いて、燃焼炉からの廃ガスの一部を実験ボ
イラに導き各種条件を変えて結果を求めた。

なお、ベーパー組成中のＮＨ３／Ｈ２Ｏの重量比の調整
は、常法によりアンモニアストリッパーの塔頂温度とア
ンモニアストリッパーの塔頂に設置されるベーパーコン
デンサの冷却水の流量を調節してコンデンサの出口のア
ンモニア−水蒸気ベーパ一温度を調整することによって
行った。

結果は第２表のとおりであった。

この表からも明らかなように、本発明を適用しない実験
１では付着塩の量は２９５ｇ／本・２０日で１４８／本
・１日であったものが、同じく本発明の実施でない実験
２で付着量は累積で３３８ｇ／本、新規付着量４３ｇ／
本、１．８ｇ／本・１日となって次第に減少している。

これはＮＨ３／Ｈ２Ｏ＜０．１６で本発明での条件外で
あったものの実験１では管が新しいものでその表面性状
から塩類が付着しやすいため多量の塩が附着するが、実
験２では管の表面が塩類の皮膜でおおわれて、この塩類
が余り多くなるとその余分の塩類が表面から廃ガスとと
もに吹きとばされて、その堆積量は実験１０期間に比し
減少したものである。

次に本願発明方法による実験３，４の場合をみると、Ｎ
ｏ．３では付着塩の量は累積で３２４ｇ／本と、実質で
１４ｇ／本減少、即ち０．６ｇ／本・１日減少している
。

これは本発明方法を実施したために、塩類の堆積は起ら
ず、反対に廃ガスで吹きとばされる量の方がかなり多く
なっていることが判る。

実験Ｎｏ．４では、更にその傾向が一層顕著となってい
ることが判る。

これらの状態を第２図に示した燃焼炉にフイードするベ
ーパ組成のＮＨ３／Ｈ２Ｏと、燃焼後の廃ガス中に含ま
れる未燃焼アンモニア濃度との関係によって説明すると
、燃焼廃ガス中に含まれる未燃焼アンモニア濃度は、ベ
ーパ組成、とくにＮＨ３／Ｈ２Ｏと深く関係し、ＮＨ３
／Ｈ２Ｏ（ｋｇ／ｋｇ）の増大につれ燃焼廃ガス中の未
燃焼アンモニア濃度が低下していって、大体ＮＨ３／Ｈ
２Ｏ＞０．１６でアンモニア濃度が４０ｐｐｍ以下とな
るからである。

未燃焼アンモニア濃度が低下していけばアンモニアとＳ
Ｏ３の反応による塩の析出が阻害されて、これがボイラ
伝熱管に付着し閉塞するような現象がみられなくなる。

このことは前記第２表中のボイラチューブ付着物重量の
項にも明示されているとおりである。

なお、発明者は上記の実験を更にひきつづき継続してい
つたつが、９０日経過後に至っても附着塩の量は略同様
で、とくに増加しなかった。

更にこの発明においては、ボイラチューブの腐蝕を回避
するために、廃熱回収ボイラ缶水側温度を酸露点（本廃
ガスの場合は１５０〜１７０℃）以上とし、かつ溶融塩
腐蝕温度約４００℃以下に保ち、しかも廃ガスダクト、
排気ファンでの塩類付着を防止するために廃熱回収ボイ
ラの廃ガス出口温度も２００℃以上に規制する。

かくすることにより、従来の如く廃熱回収ボイラチュー
ブの腐蝕や塩類の析出を生ずることなく燃焼廃ガスから
熱回収を行うことが出来るようになった。

従って、この発明によるならば、例えばコークス炉ガス
１０００００Ｎｍ３／Ｈ規模のアンモニア燃焼炉に廃熱
回収ボイラを併設すると１時間当り約８Ｔの高圧スチー
ム（２０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）の回収が装置の腐蝕になやま
れることなく可能になることになり、その効用はすこぶ
る大である。

また、従来の如く燃焼廃ガスを直接スタックを通して大
気放出するには、煙道、スタックを保護するために大量
の空気を混じて温度を下げる必要があり（例えばコーク
ス炉ガス１０００００Ｎｍ３／Ｈ規模で４００００〜５
００００Ｎｍ３／Ｈの空気）、このために送風機、ダク
トの設置および運転費に無視出来ないものがあったが、
この発明によれば、これらの費用を最小限に止めること
が可能である。

更に、燃焼ガスを直接大気放散セす、脱ＳＯ２処理を行
なう場合には、従来では約１１００℃の廃ガスを、一挙
に通常の脱硫装置入口温度である５０〜８０℃に冷却し
なければならず、そのための費用が大であったものを、
この発明によるならば約３００℃からの冷却であるから
、そのための冷却設備費用も大幅に節約出来るという利
点も生じて来る。

なお、上記説明においては、コークス炉ガス精製設備の
アンモニアストツパ塔頂ベーパの燃焼廃ガスからの熱回
収について述べたが、この発明は上記に止まらず、アン
モニア根、Ｓ分を含有する固体、液体、気体の燃焼廃ガ
スで未燃アンモニア分とＳＯ３および水蒸気が共存する
燃焼廃ガスからの熱回収に広く応用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はアンモニアストリツパ塔頂蒸気からの廃熱回収
のフローシート、第２図は燃焼炉入口のアンモニア濃度
と未燃アンモニア濃度との関係を示す線図である。 １・・・燃焼炉、３・・・実験ボイラ、８・・・給水タ
ンク、９・・・給水ポンプ、１０・・・気水ドラム、１
１・・・スチーム管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コークス炉ガスを洗浄し、この洗浄水をアンモニア
   ストリッパーにて蒸発せしめた水蒸気、アンモニア、硫
   化水素を含む塔頂蒸気を燃焼炉にて燃焼せしめた燃焼廃
   ガスから熱回収を行なうに当り、燃焼炉にフイードする
   ベーパ組成を重量比でＮＨ３／Ｈ２Ｏ＞０．１６とし、
   かつ熱回収ボイラ缶水側温度を該廃ガスの酸露点以上で
   ４００℃以下とし、さらに熱回収ボイラの廃ガス出口温
   度を２００℃以上として燃焼せしめることを特徴とする
   燃焼廃ガスからの熱回収方法。