JPS63200836A - 脱硫性流動媒体の製造方法 - 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〕 本発明は流動層装置燃焼炉、焼却炉、焼成炉、加熱炉あ
るいはガス化炉、乾燥装置から発生するガス中のＳｏｔ
又はＨ，Ｓを除去することのできる脱硫性流動媒体の製
造方法に関する。

〔従来技術〕

流動層方式による加熱炉は低質燃料が使用できる、粗大
燃料が使用できる、低ＮＯｘ値操業ができる、排ガスの
脱硫が容易、設備費が小さい等の長所故に各種の燃焼炉
、都市塵埃汚泥の焼却炉あるいは固形燃料のガス化炉等
の分野で益々使用される傾向にある。エネルギーコスト
の低減を計るためには、イオウ含有率の高い燃料を使用
しての燃焼あるいはイオウ含有率の高い固形燃料のガス
化が不可欠となり、必然的に排ガスあるいは生成ガス中
のイオウ濃度が高くなる。又、人間の生理的あるいは生
活廃棄物を主とする都市塵埃汚泥中には高濃度でイオウ
が含有されているため焼却時の排ガス中のイオウ濃度は
高く大気汚染の原因となる。

現在産業活動と人間生活の健全な調和が希求されており
、高性能で安価で、且つ簡単に扱える脱硫剤の開発が強
く要望されている。一方、現在操業されている流動層燃
焼炉からは種々の灰が排出されているが、特に集塵装置
で捕集された灰は粒子が小さく、且つ嵩高であるため灰
の処理に大きな問題がある。

従来、流動層加熱炉の流動媒体兼脱硫剤として使用され
ているものに、石灰石あるいはドロマイトのようなＣａ
ＯあるいはＭｇＯを主成分とする天然の炭酸塩鉱物及び
ボルトランドセメントタリンカー、ポルトランドセメン
トの水和硬化体あるいはポルトランドセメントと石灰石
の硬化体のようなＣａＯを主成分とする工業製品等があ
り、それぞれ一長一短がある９石灰石あるいはドロマイ
トは安価に入手できるという長所を有しているが、水成
岩である石灰石あるいはドロマイトの岩石中には水が含
有されており、且つ緻密質であるため流動媒体として使
用するときに崩壊して飛散ダストが多くなるという欠点
を有している。又、石灰石、ドロマイトは高温で脱炭酸
すると多孔質になる。しかし脱炭酸により生ずる気孔は
微少であるため、その後に発生するＳ０２あるいはＨｔ
Ｓとの反応生成物により微少気孔は閉塞し、ＳＯ□ある
いはＨ，Ｓと脱硫剤との反応は脱硫剤の表面及び表面近
傍でのみしか起こらない。そのため脱硫剤を多量に使用
しなければ所定の脱硫率が得られないという欠点を有し
ている。

セメントクリンカ−は普通１４５０°Ｃ以上の高温で焼
成される緻密なりリンカ−であって、その主成分はカル
シウムシリケートである。

従って流動媒体としての強度は有するが、高温でのＳＯ
！あるいはＨ！Ｓとの反応性はＣａＯあるいはＭｇＯに
比べ著しく劣るために、セメントクリンカ−の脱硫性能
は石灰石あるいはドロマイトより著しく劣るものである
。ポルトランドセメントの硬化体の主成分はＣａＯ５ｔ
Ｃｈ　　ＨｚＯ系水和水和物Ｃａ（ＯＨ）ｚであり、流
動媒体としての高温での安定性は優れているが、全体と
しての脱硫性能は劣る０石灰石あるいはドロマイト粉末
をセメントで硬化させた脱硫剤の脱硫性能は石灰石、あ
るいはドロマイトより優れているがまだ不充分である。

又、ポルトランドセメントを使用するため粉末の混合装
置を必要とする欠点を有している。このため脱硫性能及
び高温での安定性に優れた脱硫作用を有する流動媒体の
開発が望まれている。又、前述したように、流動層燃焼
炉集塵装置捕集灰は微粒子であり、且つ嵩高であるため
、粉塵公害を発生させたり、あるいは輸送コストの増大
等から、灰の有効利用あるいは灰の安価な処理技術の確
立等が強く望まれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は優れた脱硫性能を有しガス中のＳ　Ｏｔあるい
はＨ，Ｓを除去できる流動層装置用流動媒体を簡単な設
備で安価に製造する方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、本発明によれば、流動層装置の脱硫性能を
付与した流動媒体の製造方法として、石灰石粉末または
／およびドロマイト粉末に２０〜８０重量％の水ガラス
水溶液を添加し、造粒して製造する方法を提供すること
により達成される。

更に、本発明の目的は、石灰石粉末または／およびドロ
マイト粉末に２〜７０重量％の流動層燃焼炉集塵装置捕
集灰を混合し、その後２０〜８０重量％の水ガラス水溶
液を添加し、造粒して粒状脱硫剤を製造する方法を提供
することにより達成される。

〔作用〕

本発明で使用する石灰石およびドロマイト粉末は４８メ
ツシユ以下の粒度のものがよい。４８メツシュ以上のと
きは脱硫性能が低下し、かつ造粒性が低下するため好ま
しくない。

本発明で使用する水ガラスは１号品、２号品、３号品の
いずれでもよい、　２０重量％以上の水ガラス水溶液を
添加して造粒して製造する脱硫性流動媒体は脱硫性能及
び高温での安定性に優れている。

水ガラス水溶液濃度は、２０〜８０重量％が好ましい。

２０重量％未満では脱硫性流動媒体の強度が低下するた
め好ましくない、又、８０重量％を超えると水ガラス水
溶液の粘度が高く取り扱いが困難であり好ましくない。

本発明で使用する灰は、ＣａＯ又はＣａＯ−ＭｇＯ系脱
硫剤を使用する流動層燃焼炉から排出される集塵装置捕
集灰が好ましい。流動層燃焼炉集塵装置捕集灰は、１０
μ以下が９０％程度含有された微粉であり、ブレーン比
表面積は１００００以上を示す嵩高な灰である。この灰
の２〜７０重量％を石灰石粉末又はドロマイト粉末ある
いはこれらの混合物に混合した粉末に、２０〜８０重量
％の水ガラス水溶液を添加し、造粒して製造する脱硫性
流動媒体は脱硫性能がよいので好ましい、又、灰の添加
量は２〜７０重量％がよい。２重量％未溝のときは脱硫
性能が低下するため、又、７０重量％を超えるときは脱
硫性流動媒体の強度が低下するため好ましくない。

成形は転勤式造粒法により行なうのが好ましい。

押出し成形は添加水溶液のコントロール、押出し機内で
の硬化等の問題で連続運転が困難なため好ましくない。

転勤式造粒機はパン型、ドラム型、及びコーン型のいず
れの形式の造粒機も使用できる。成形物（ベレット）の
大きさは０．５〜２５ｍが好ましい。

０．５閣未満のときは熱媒体として使用するとき飛散し
易いため好ましくない。又、２５ａ＊を超えると脱硫性
能が低下するため好ましくない、ベレットはそのままで
も脱硫剤として使用できるが、乾燥した後使用するのが
好ましい、乾燥せずに流動層燃焼炉に投入すると破球す
るため好ましくない。

実験例１−１ 表−１に記載した化学組成の石灰石粉末及び水ガラスを
原料として用い、水ガラス水溶液の濃度を変え、小型パ
ンペレタイザー（φ６００■）を使用し、種々の径のベ
レットを造粒した。ベレットはその後１１０℃で乾燥し
た後ふるい分けして粒径２．００〜２．３６簡のベレッ
トを調製した。

なお、使用した石灰石の粒度を次に示す。

石灰石粉末＝２５０メツシュ以下９１％上記のようにし
て調製したベレット２ｇを珪砂と混合して固定床（厚さ
２Ｃ１１）に充填し、Ｓ０８あるいはＨｚＳを含有する
ガスを通過させ１、ＳｏｗあるいはＨ２Ｓの吸収試験を
行なった。比較のため石灰石を粉砕し、ふるい分けして
粒径２．ＯＯ〜２゜３６ｍｍの粒子を調製し、同様にし
てＳＯｔあるいはＨｚＳの吸収試験を行なったところ、
脱硫率８０％以上を保持した時間はＳＯｔの場合１０分
、Ｈ，Ｓの場合９分に過ぎなかった。　ＳＯｔ吸収試験
の条件は次の通りである。

ガス組成：　Ｓ　Ｏｘ　７００ｐｐ麟、０□５％、ｃｏ
ｇ１２％、残りＮｔ　、 ガス流量：１１／分、 固定床断面積：　７．０７ｃｄ、固定床温度：８５０℃
である。

Ｈ，Ｓ吸収試験の条件は次の通りである。

ガス組成：　Ｈ，３６５０ｐｐｍ　、残りＮよ、ガス流
量：ＩＩ！、７分、 固定床断面積：　７．０７ｃｆｆｌ、固定床温度：８５
０”Ｃである。

なお、脱硫率は次の式により針算した：但し上式中’　
Ｓ　ｏｚ　／Ｈｘ　Ｓ　Ｊはｒｓｏｚ又はＨ，Ｓ、を示
し、又、入口濃度及び出口濃度とはそれぞれ入口又は出
口のＳＯ８又はＨ，Ｓのｐｐｍ単位で表した濃度である
。

第１図及び第２図の縦軸は脱硫率８０％以上を保持した
時間を示し、横軸は水ガラス水溶液濃度を示す、又、第
１図はＳｏｗ吸収試験結果を、第２図はＨオＳ吸収試験
結果を示す。

第１図及び第２図から水ガラス水溶液濃度が２０重量％
迄は水ガラス濃度の増加に伴い脱硫性能が向上し、２０
重量％以上では脱硫性能にほとんど差がないことがわか
る。

実験例１−２ 表−２に記載した化学組成の石灰石粉末と流動層燃焼炉
集塵装置捕集灰（以下、ＦＡと略記する）及び３号水ガ
ラスを使用して、石灰石粉末とＦＡの配合比を変化させ
て混合した粉末に、５０重量％水ガラス水溶液を添加し
、小型パンペレタイザー（φ−６００園）を使用して種
々の粒径のベレットに造粒した。ベレットはその後１１
０℃で乾燥した後ふるい分けして粒径２．００〜２．３
６閣のベレットを調製した。

なお、使用した石灰石粉末及びＦＡの粒度を次に示す。

石灰石粉末：２５０メツシュ以下９１％ＦＡ：２０μ以
下９５％ 表−２化学組成 実験例１−１と同様にして、ＳＯ□およびＨｚＳの吸収
試験を行い、その結果を第３図および第４図に示す。

第３図はＳ０８吸収試験結果を、第４図はＨ２Ｓ吸収試
験結果を示す、第３図及び第４図の縦軸は脱硫率８０％
以上を保持した時間を示し、横軸はＦＡ添加量を示す。

第３図及び第４図から石灰石粉末にＦＡを添加すると脱
硫性能は著しく向上しその後徐々に低下することがわか
る。ＦＡの添加量は２〜７０重量％が好ましい。

実験例２−１ 実験例１−１のように調製した粒径２．００〜３．００
■ペレツトについてすりヘリ試験を行ない、すりヘリに
よるベレットの損耗量を測定した。

すりへり試験方法を次に示す。

前記のようにして調製したベレットを９００°Ｃで１５
時間焼成し、空冷後粒径２．００〜３．００ｍｍにふる
い分けし、このサンプル２０．０ｇ及びゴムボール１０
個（φ１５＋＋ｍ、　２．６４ｇ／個）を５００１１１
１ポリスチロール広ロビンに入れ、密栓後回転振とう器
（φ７００ａｍ。

４０ｒｐａ＋）で１時間処理し、その後０．７１ｍふる
いでふるい分けし、ふるい下をすりへりによるベレット
の損耗量とした。その結果を第５図に示す。

なお図中に示した損耗量は次の式により計算した。

第５図から水ガラス水溶液濃度が高くなるとペレットの
損耗量が著しく減少することがわかる。

水ガラス水溶液濃度が２０重量％以上が好ましいことが
わかる。

実験例２−２ 実験例１・−２のようにして調製した粒径２．００〜３
．０Ｏａｍペレットについてすりへり試験を行ない、す
りヘリによるベレットの損耗量を測定した。

実験例２−１と同様にしてすりヘリ試験を行った。その
結果を第６図に示す。

第６図からＦＡの添加量が多（なると、ペレットの損耗
量が増加することがわかる。ＦＡの石灰石粉末への添加
量は７０重量％以下が好ましいことがわかる。

実験例−３ 表−２に記載した石灰石粉末とＦＡを重量比で石灰石粉
末４部、ＦＡＩ部の割合で混合した粉末に、表−３に記
載した化学組成の１号水ガラスの水溶液の濃度を変えて
実験例１−２と同様にして粒径１〜３ｍｍのペレットを
調製し、実験例１−２及び２−２と同様にしてＳ０８吸
収試験及びすりへり試験を行なう、第７図のＳＯｔ吸収
試験結果及び第８図のすりへりによるペレットの損耗量
試験結果を得た。

表−３化学組成 第７図から水ガラス水溶液濃度２０％迄は水ガラス濃度
の増加に伴い脱硫性能の上昇が見られるが、２０％以上
では脱硫性能にほとんど差がないことがわかる。

第８図から水ガラス水溶液濃度が高くなるとベレットの
損耗量が減少することがわかる。水ガラス水溶液濃度が
２０重量％以上が好ましいことがわかる。

以下の実施例によって本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ 表−４に記載のドロマイト粉末（１５０メツシュ以下８
９％）及び１号水ガラスを原料として用いて、１号水ガ
ラスの５０重量％水溶液を添加し、実験例１−１と同様
にして粒径１〜３■のベレットを調製し、実験例１−１
及び２−１と同様にしてＳＯｘ吸収試験及びすりヘリ試
験を行ない次の結果を得た。

ＳＯ２吸収試験結果： 脱硫率８０％以上を保持した時間：４７分すりへり試験
結果：ペレット損耗量　１１％実施例２ 表−５に記載した化学組成のドロマイト粉末（１５０メ
ツシュ以下８９％）と表−２に記載したＦＡ及び３号水
ガラスを使用し、重量比でドロマイト粉末９部、ＦＡＩ
部の割合で混合した粉末に３号水ガラスの５０重量％水
溶液を添加し、実験例１−２と同様にして粒径１〜３■
のベレットを調製し、実験例２−１及び２−２と同様に
してＳＯｘ吸収試験及びすりへり試験を行ない次の結果
を得た。

表−５化学組成 Ｓ　Ｏを吸収試験結果： 脱硫率８０％以上を保持した時間　２２０分すりヘリ試
験：ペレット損耗量　　１１％実施例３ 表−２に記載した石灰石粉末とＦＡ及び３号水ガラスを
使用して表−６に記載した配合比で実験例１−２と同様
にして粒径１〜３ａｍのペレットを調製し、１００■−
φ流動層燃焼炉による２日間の燃焼に使用した結果、排
ガスＳＯ２濃度も表−６に示す低い値で安定し、脱硫性
流動媒体として何の支障もなく流動層燃焼に使用できた
。

１００ｍｍφ流動層燃焼炉の燃焼条件を次に示す。

層高：１５０ｒＩｍ　　　流動層温度二８２０°Ｃ流動
化速度：ｌ、５ｍ／秒 媒体供給量：１９０ｇ／ｈ 石炭供給Ｉｌ：　１．７ｋｇ／ｈ 石炭：エロメル炭（イオウ−０，５１％）表−６ 〔発明の効果〕 本発明による脱硫性流動媒体の製造方法によれば次の効
果がある。

１）脱硫性能に優れ且つ高温での安定性にも優れた流動
層装置用流動媒体が大量に連続的に製造できる。

２）流動層燃焼炉集塵装置捕集灰が有効活用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳＯｘ吸収試験結果を示し、水ガラス水溶液濃
度と脱硫率８０％以上を保持した時間の関係を示す線図
、第２図はＨ，Ｓ吸収試験結果を示し、水ガラス水溶液
濃度と脱硫率８０％以上を保持した時間の関係を示す線
図、第３図はＳＯｘ吸収試験結果を示し、５０重量％水
ガラス水溶液を使用した場合のＦＡ添加量と脱硫率８０
％以上を保持した時間との関係を示す線図、第４図はＨ
，Ｓ吸収試験結果を示し、５０重量％水ガラス水溶液を
使用した場合のＦＡ添加量と脱硫率８０％以上を保持し
た時間との関係を示す線図、第５図は水ガラス水溶液濃
度とペレットの損耗量との関係を示す線図、第６図はす
りへり試験結果を示し、５０重量％水ガラス水溶液を使
用した場合のＦＡ添加量とベレットの損耗量との関係を
示す線図、第７図はＳＯｘ吸収試験結果を示し、石灰石
粉末４部、ＦＡ１部の粉末を使用した場合の水ガラス水
溶液濃度と脱硫率８０％以上を保持した時間との関係を
示す線図、第８図はすりへり試験結果を示し、石灰石粉
末４部、ＦＡＩ部の粉末を使用した場合の水ガラス水溶
液濃度とペレットの損耗量との関係を示す線図である。 （ほか３名） 第５図 水ｒラス水番亥１度（中量％） １實４−３×ズ４−囃零−亭誓ε（金）−ｆ４４部メ萩
４碧唖零−ギτ６（Φ）箇く各ｇス≦Ｈ柳１ト己官≦（
Φ） 種実４Ｉ＋品ス纂→六１１駕−己官）、Ｇ傘）χムｈＪ
−Ｑ’豐≦−（区）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石灰石粉末または／およびドロマイト粉末に２０〜
   ８０重量％の水ガラス水溶液を添加し、造粒することを
   特徴とする脱硫性流動媒体の製造方法。 ２、石灰石粉末または／およびドロマイト粉末に２〜７
   ０重量％の流動層燃焼炉集塵装置捕集灰を混合し、その
   後２０〜８０重量％の水ガラス水溶液を添加し、造粒す
   ることを特徴とする脱硫性流動媒体の製造方法。