JPS62158144A - ライムキルンにおける生石灰の回収方法および装置 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明はライムキルンにおいて石灰を焼成して生石灰と
して回収する方法および装置に関し、特に燃料として重
油および粗粒オイルコークスを用いるライムキルンにお
けるオイルコークスの燃焼性を改善する方法および装置
に関するものである。

口、従来の技術 ライムキルンは、クラフトパルプ製造工程における石灰
再生工程において生成される、炭酸カルシウムを主成分
とするライムマッドを分離・焼成して石灰として回収す
るための石灰再生炉である。

従来ライムキルンの燃料として重油が用いられているが
、近年の重油価格高騰に伴い、重油の一部をより低価格
な代替燃料へと転換する試みがなされている。もとより
このような試みは石灰再生炉に限らず燃焼炉一般におい
てもなされており、セメントキルン等地の燃焼炉では微
粉炭、微粉コークスが重油代替燃料として用いられてい
る。しかしながら石灰焼成用のライムキルンにおいては
他の燃焼炉と異なり、石油残漬である灰分含有量の少な
いオイルコークスが代替燃料として用いられている。こ
のオイルコークスの流通形態は最大粒径規格３〜６ｍの
粗粒子である。

重油のみを燃料とする重油専焼ライムキルンにおいては
、重油の燃焼速度は火焔部の酸素拡散速度が（１！速と
なるため、重油の燃焼性改善の手段として、アンダーシ
ョット或いはプリミックス方式の酸索富化法を用いて火
焔部の酸素拡散速度を上昇させている。

重油および粗粒オイルコークスを燃料とする混焼ライム
キルンにおいては、重油は噴霧化されているが、オイル
コークスは粗粒状態で添加されているため、空気燃焼の
場合だとオイルコークスの燃焼性が悪化してしまう。づ
なわち空気燃焼の場合、空気中の酸素が優先的に、噴霧
化された重油の燃焼に消費されるので粗粒オイルコーク
ス表面の酸素濃度が低下してオイルコークス内部への酸
素移動速度が低下するため、オイルコークスの燃焼性が
悪化する。この結果、ライムキルン内の燃焼性が低下し
、未燃オイルコークスが再生石灰に混入して石灰品質悪
化の原因となる。

この改善方法として、（１）　　粗粒オイルコークス表
面の酸素濃度低下を防ぐため、燃焼に必要な空気量、特
に−次空気聞を増加させて炉内酸素の濃度を上昇させる
方法、（２）　　オイルコークス表面積の増大、粒子径
の微細化によりオイルコークス内部への酸素移動を容易
にするため、粗粒オイルコークスを１００〜２００メツ
シユの粉末状態で供給する方法、（３）　　重油バーナ
ーの一次空気に酸素ガスを添加してライムキルン内全体
の酸素１１度を上ｎさせる、いわゆる、プリミックス方
式酸素富化法がある。

ハ３発明が解決しようとする問題点 しかしながら（１）の方法は排ガス量増加による持ら出
し顕熱の増加或はダメ１〜ロス増加の原因となり、操炉
技術上、賢明な方法ではない。

又、（２）の方法はＡイルコークス粉砕機の設置が必要
となり、しかも、オイルコークスのにうな可燃性物質の
粉砕は粉塵爆発等の危険性を伴っているため、入念な運
転管理を必要とする。

更に、（３）の方法は、粗粒オイルコークスと酸素ガス
の混合、拡散は通常の空気専焼と何ら変りなく、真に空
気を必要とする粗粒オイルコークス燃焼域以外の酸素濃
度も上昇させるため、粗粒オイルコークスへの化学工学
的酸素移ｋＪ並びに有効的なＭ素利用の面からは効率的
な方法とは言えない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので
、その主なる目的は、重油と粗粒オイルコークス混焼ラ
イムキルンにおけるオイルコークスへの酸素移動速度を
上昇させてオイルコークスの燃焼性を改善づる方法及び
装置を提供することである。

本発明の他の目的は、操炉技術上何ら支障なく、ランニ
ングコストも安価で、しかも、簡単な装置で効率的にオ
イルコークスの燃焼性が容易に改善され、純度の高い、
未燃物の少ない石灰を焼成１−る方法及び該装置を提供
することにある。

二。問題を解決するための手段 第１の発明である、ライムキルンにおける生石灰の回収
方法は、重油とオイルコークスを混焼し、酸素ガスを重
油バーナー火焔部へ噴射して石灰泥を焼成するものであ
る。

本発明における酸素添加量および酸素ガス噴射速度は特
に限定されない。しかしながら、酸素ガス噴射における
燃焼性改善の観点とランニングコストに占める酸素価格
或いは過熱燃焼による石灰品質の劣化およびライムキル
ン耐大物の損傷の観点からみて、一般には重油とオイル
コークスの合計Ｌ！４！論駁素量の１５％以下であり、
望ましくは２〜１０％である。また、酸素ガス噴射速度
は一般には１００ｍ／秒、望ましくは２００ＴｒＬ／秒
以上である。

第２の発明である、生石灰の回収装置は、ライムキルン
と、ライムキルン内へ重油を噴射して火焔部を形成させ
る重油噴射ノズルを有する重油バーナー手段と、火焔部
へ酸素ガスを噴射する酸素ガス噴射ノズルを有する酸素
ガス噴射手段と、火焔部へオイルコークスを供給するオ
イルコークス出口を有するオイルコークス供給手段とか
ら構成される。

二０作用 このように構成された方法および装置においては、粗粒
オイルコークス表面への酸素拡散と粗粒オイルコークス
表面の酸素濃度が増大し、従ってオイルコークスへの酸
素移動速度が増加する。

また、従来の空気燃焼ライムキルンにおいては、燃焼速
度は、火焔部への酸素拡散速度により律速されるため、
酸素が不足すると重油の燃焼効率が低下するのであるが
、本発明においては、火焔部へ酸素ガスを局部的に高速
で噴射することにより、火焔部酸素濃度が局部的に−Ｆ
界するとともに！素ガス噴射の運動エネルギにより重油
と酸素並びに空気の混合が促進されて火焔部への酸素拡
散が容易となるため重油の燃焼性が改善される。

なお、本発明は酸素添加により、余剰酸素濃度管理が容
易となる、或いは排ガス持ち出し顕熱量の減少によりラ
イムマッドへの伝熱（６）を増大させる等の一般的な酸
素富化燃焼の効果を備えている。

ホ、実施例 以下に本発明装置および方法を添付の図面の参照のちと
に説明する。

第１図は本発明による生石灰の回収方法および装置の一
実施例を示す概略縦断面図である。

この図に基づいて、本発明による方法の一実施例を説明
する。

重油バーナー４の重油噴射ノズル１４から重油をライム
キルン２内へ噴射して火焔部１６を形成させる。酸素ガ
スを酸素ガス供給ランス６の酸素ガス噴射ノズル１６か
ら１００ｍ／秒以上の高速で火焔部１６へ噴射さける。

モして粗粒オイルコークスをオイルコークス供給管８の
オイルコークス人口２４がら空気輸送等で供給してオイ
ルコークス出口２６から火焔部１６へ噴）１して重油と
粗粒オイルコークスを混焼さＵる。このとき、オイルコ
ークスが火焔部１６へ衝突する位置と、火焔部１６へ噴
射された酸素ガスが火焔部１６へ衝突する位置とが市な
るように噴射する。

噴射された酸素ガスの運動エネルギにより、粗粒オイル
コークスは高濃度酸素雰囲気の中で、噴射された酸素ガ
スと混合されるため、粗粒オイルコークス表面への酸素
の拡散が促進されて、粗粒オイルコークスへの酸素移動
速度が増大する。

次に、この方法に使用される装置について説明する。

第１図において、ライムキルン２の端部には重油バーナ
ー手段すなわち重油バナー４、酸素ガス噴射手段たとえ
ば酸素ガス供給ランス６およびオイルコークス供給手段
たとえばオイルコークス供給管８が設けられている。

重油バーナー４は重油入口１０、重油通路管１２および
重油噴（ト）ノズル１４を有する。重油は噴射ノズル１
４よりライムキルン２内へ噴射されて火焔部１６を形成
する。

酸素ガス供給ランス６は酸素ガス人口１８、内管２０お
よび酸素ガス噴（ト）ノズル２２を有する。

酸素ガス人口１８より供給される酸素ガスは、内管２０
．酸素ガス噴射ノズル２２を経て１００フル／秒以上の
高速で火焔部１６に噴射される。

オイルコークス供給管８はオイルコークス入口２４、オ
イルコークス出口２６を有する。粗粒オイルコークスは
オイルコークス人口２４がら空気輸送等にて供給されて
オイルコークス出口２６より火焔部１６へ噴射される。

図示実施例における酸素ガス供給ランス６は、熱応力に
よる曲がりを考慮して、水冷構造になっている。すなわ
ち、酸素ガス供給ランス６は２重管構造であり、その外
管２８を冷水水管とし、内管２０を酸素ガス通路として
いる。冷ｆＪＩ水は冷却水入口３ｏより供給され、冷ｕ
ｌ水出口３２Ｊ：り系外へ排出される。

なお、酸素供給ランス６の材質としてモネル、インコネ
ル等の耐熱合金を用いることもでき、この場合は上記の
ような水冷構造とする必要はない。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面図であり、酸素ガス供給ラ
ンス６、石灰滞留部３４、重油バーナー４の一関係を示
す図である。

ライムキルン２が同図に矢印Ｂで示した方向に回転する
場合、ライムキルン２内では石灰は真下部に滞留せず、
同図に示すような位置に石灰８ｉｓ密部３４が形成され
る。従って酸素ガス供給ランス６は重油バーナー４の真
下ではなく石灰滞留部３４と直面する位置に取り付ける
。これにより、火焔部１６の石灰滞留部３４に直面する
側の火焔に優先的に酸素が供給されるため、その部分の
火焔温度が上昇して石灰滞留部３４への輻射伝熱量が非
常に効率良く増大する。

第３図は本発明による他の実施例に用いる酸素・粗粒オ
イルコークス供給ランスを示す図である。

酸素・粗粒オイルコークス供給ランス３６は酸素ガス噴
（ト）手段と粗粒オイルコークス供給手段が一体化され
て構成されたものであり、ランス内管３８とこのランス
内管３８を包囲して設けられたランス外管４０よりなる
二重管で構成されている。

Ｍ素ガスは酸素ガス人口４２より供給されてランス内管
３８を経て、Ｍ％４ガス噴）１ノズル４４より１００ｍ
／秒以上の高速でライムキルン内へ噴射される。同様に
粗粒オイルコークスはオイルコークス人口４６よりラン
ス外管４０を経て、酸素ガス噴射ノズル４４を包囲して
設けられているオイルコークス出口４８よりライムキル
ン内に供給される。

このように構成された酸素・粗粒オイルコークス供給ラ
ンス３６を用いて本発明を実施すると、粗粒オイルコー
クスが酸素ガスの高速流に巻き込まれ、高濃度酸素雰囲
気中で混合され火焔部へと送り込まれるため、粗粒オイ
ルコークスへの［移動速度はさらに増大する。

この酸素、粗粒オイルコークス供給ランス３６の取り付
は位置は第２図に示す酸素供給ランス６と同じである。

粗粒オイルコークス供給管８を必要としない。

第４図は本発明の更に他の実施例に用いる酸素・空気二
段燃焼バーナーを示す図である。

酸素・空気二段燃焼バーナニ５０は酸素バーナーと空気
バーナーから構成され、一体化されたものであり、本発
明における酸素ガス噴射手段と重油バーナー手段が一体
化されて構成されているものである。

重油は中心重油人口５２と高圧重油人口５４より供給さ
れて中心重油噴射ノズル５６と高圧重油噴射ノズル５８
から噴射される。酸素ガスは酸素ガス入口６０より供給
されて中心重油噴）１ノズル５６を包囲して設けられた
酸素ガス噴射ノズル６２より噴射される。

酸素と重油の燃焼により高温な中心火焔６４が形成され
、その外周に空気と重油の燃焼にＪ：る主火焔６６が形
成される。この中心火焔６４に粗粒オイルコークスを供
給すれば、高温で高濃度酸素雰囲気のため、粗粒オイル
コークスが気化しやすく酸素移動速度も増大する。

この酸素・空気二段燃焼バーナー５０を用いる場合、酸
素ガス供給ランス６を必要とけず、Ｎ索・空気二段燃焼
バーナー５ｏの取イ」位置は第２図の重油バーナー４の
位置である。

へ、実験例 第１表に本発明による方法、装置を用いて石灰泥を焼成
した実験結末を示す。この実験に用いＩこライムキルン
は内径２．２６ｍ、良さ３６．３６ｍであり、通常回転
数０．６０−０．７ｒ、ｐ、、ｍ、で運転され、原料マ
ットの供給量はＣａＣＯ３換算６．２〜７．Ｏ１毎時で
運転されている。使用した粗粒オイルコークスは平均粒
径０．２〜３．０ｍｍ、最大粒径３〜６＃であり、粉砕
機を用いずに供給している。

酸素比は理論空気ｆｆｉ（Ｍ素）に対する添加酸素の割
合％である。未燃炭素は炭酸ガス以外の灼熱減料％であ
る。

比較例１は重油だけでライムキルンを運転した場合を示
す。比較例２は重油およびオイルコークスを用いた場合
を示し、石灰純度の低下及び未燃炭素の増加が認められ
る。

実験例１〜４は燃料条件をほぼ同じにして、酸素比並び
に噴射速度を変化させた場合の例を示す３実験例１〜３
により得られた製品は比較例１．２より得られた製品よ
り優れているが、実験例４では、比較例２と同等になる
。コークスの完全燃焼と、原料マッドへの熱伝動拡散と
は、酸素比と噴射速度の関係で支配されているからと考
えられる１ト０発明の効果 本発明によれば、粗粒オイルコークス表面への酸素移動
速度が増ハｌするので、粗粒オイルコークスの燃焼性が
改善される。

また、本発明によれば、ライムキルン内の石灰焼成帯の
輻射伝熱量、結果的にはライムマッドへの伝熱化が増大
する。すなわち、本発明においては火焔部へ酸素ガスを
局部的に高速で噴ｔＡすることにより、石灰焼成帯の温
度のみを効率的に上昇させるので、輻射伝熱（輻射伝熱
量は絶対温度の４乗に比例する）が主体のライムキルン
でのライムマットへの伝熱量が増大する。実施例におけ
るように、キルン回転方向を考慮して酸素ガスを噴射す
る位置をキルン内で石灰が滞留する側面に直面した位置
に定めるとこの効果が助長される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法および装置の一実施例を示１縦断面
図、第２図は第２図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明に
よる他の実施例に用いる酸素・粗粒オイルコークス供給
ランスを示す平面図、第４図は本発明による更に他の実
施例に用いる酸素・空気二段燃焼バーナーを示す縦断面
図である。 ２・・・ライムキルン、４・・・重油バーナー、６・・
・酸素ガス供給ランス、８・・・オイルコークス供給管
、１４・・・重油噴射ノズル、１６・・・火焔部、２２
．４４．６２・・・酸素ガス噴射ノズル、２６．４８・
・・オイルコークス出口、３４・・・石灰滞留部、３６
・・・酸素・粗粒オイルコークス供給ランス、５０・・
・酸素・空気二段燃焼バーナー、５６・・・中心重油噴
射ノズル。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ライムキルンにおいて、重油とオイルコークスを
   混焼し、酸素ガスを重油バーナー火焔部へ噴射して石灰
   泥を焼成することを特徴とする生石灰の回収方法。
2. （２）オイルコークスが平均粒径０．２〜３．０ｍｍ、
   最大粒径が３〜６回であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の生石灰の回収方法。
3. （３）酸素ガスの添加量が、重油とオイルコークスの燃
   焼に必要な合計理論酸素量の１５％以下であり、噴射速
   度が１００ｍ／秒、望ましくは２００ｍ／秒以上である
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の生石灰の回収
   方法。
4. （４）ライムキルンと、該ライムキルン内へ重油を噴射
   して火焔部を形成させる重油噴射ノズルを有する重油バ
   ーナー手段と、前記火焔部へ酸素ガスを噴射する酸素ガ
   ス噴射ノズルを有する酸素ガス噴射手段と、前記火焔部
   へオイルコークスを供給するオイルコークス出口を有す
   るオイルコークス供給手段とからなることを特徴とする
   生石灰の回収装置。
5. （５）オイルコークス供給手段が、重油バーナー手段に
   対して、ライムキルン内の石灰滞留部側に配置されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の生石灰の回
   収装置。
6. （６）オイルコークス出口が酸素ガス噴射ノズルを包囲
   して設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の生石灰の回収装置。
7. （７）重油噴射ノズルが、酸素ガス噴射ノズルを包囲し
   て設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項または第５項記載の生石灰の回収装置。