WO2020203629A1 - コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置 - Google Patents

コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置 Download PDF

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circulating gas
dry fire
lime
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諒 嘉村
宏隆 岡本
賢司 松村
久夫 楠本
好司 岩田
貴大 菅野
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B2/12—Preheating, burning calcining or cooling in shaft or vertical furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
    • C10B39/02—Dry cooling outside the oven

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing quicklime, and more particularly to a method for producing quicklime and a production apparatus using the exhaust gas of a coke dry fire extinguishing system.
  • quick lime is produced by thermally decomposing limestone (CaCO 3 ) (CaCO 3 ⁇ CaO + CO 2 ) using a vertical furnace such as a Meltz furnace or a Beckenbach furnace or a rotary kiln furnace.
  • the method is general (see Non-Patent Document 1).
  • thermal energy of theoretical calorific value: 766 kcal / kg-CaO is required for thermal decomposition. Therefore, in the conventional quicklime production method, as shown in Table 1 below, the thermal energy required for each furnace is supplied from the outside using heavy oil, coal, LNG, coke, etc. as fuel. Therefore, in the above-mentioned conventional method for producing quicklime, it is necessary to supply thermal energy for thermal decomposition of limestone from the outside in order to produce quicklime, and there is a problem that the thermal efficiency is not good.
  • a coke dry fire extinguishing system that cools the red hot coke emitted from the coke oven and recovers the thermal energy from the sensible heat of the red hot coke is generally used.
  • a method for producing quicklime in consideration of thermal efficiency a method is known in which limestone is put into a prechamber of a dry fire extinguishing facility for coke together with red hot coke to be cooled, and quicklime is produced using sensible heat of coke. (See Patent Document 1).
  • the method of charging limestone together with red-hot coke into the prechamber as in Patent Document 1 has a problem that the sensible heat of coke that can be used is small. That is, since the decomposition reaction from limestone to quicklime (CaCO 3 ⁇ CaO + CO 2 ) occurs at 800 ° C or higher, only coke sensible heat of 800 ° C or higher can be used. Furthermore, since limestone is mixed with red-hot coke and thermally decomposed, it is difficult to separate coke and quicklime. In addition, there is also a problem that quicklime generates heat by absorbing moisture in the gas that cools the coke and moisture in the atmosphere after being discharged from the CDQ, and the coke is not sufficiently cooled. Furthermore, since limestone is put into the cooling tower of the coke dry fire extinguishing system, there is a problem that the amount of coke that can be cooled is affected.
  • An object of the present invention is a method for producing quicklime using a coke dry fire extinguishing facility, which can produce quicklime with good thermal efficiency and a simple configuration by effectively utilizing the apparent heat of red hot coke. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing quicklime using fire extinguishing equipment.
  • red hot coke is cooled by a coke dry fire extinguishing facility, heated circulating gas is supplied to a lime firing furnace, and lime stone is thermally decomposed by the heated circulating gas supplied in the lime firing furnace to obtain fresh lime.
  • the cooling circulation gas cooled by thermal decomposition of limestone and heat exchange with limestone in a lime firing furnace is supplied to coke dry fire extinguishing equipment and used as cooling circulation gas for cooling red hot coke. This is a method for producing fresh lime using a coke dry fire extinguishing facility.
  • the present invention provides a coke dry fire extinguishing system that cools red hot coke and discharges heated circulating gas, and thermally decomposes limestone into fresh lime by the discharged heated circulating gas, and also thermally decomposes limestone and discharges it. It has a lime firing furnace that discharges cooling circulation gas cooled by heat exchange with limestone, and the cooling circulation gas discharged from the lime firing furnace is again cooled and circulated for cooling red hot coke in a coke dry fire extinguishing facility. It is a lime production device using a coke dry fire extinguishing facility, which is characterized by being used as a gas.
  • the gas discharged from the coke dry fire extinguishing system is heated by a heating burner and supplied to the lime firing furnace.
  • the lime firing furnace is a vertical furnace or a rotary kiln furnace. Is considered to be a more preferable solution.
  • quicklime is produced from limestone using the circulating gas manifestation heat of the coke dry fire extinguishing equipment.
  • the available coke sensible heat is 800 ° C. to 1000 ° C.
  • the sensible heat of 200 ° C. to 800 ° C. can be further utilized.
  • coke cooling and quicklime production are performed independently, there is also an effect that it is not necessary to separate coke and quicklime.
  • the sensible heat of red hot coke can be effectively used.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of a manufacturing apparatus that implements a method for manufacturing quicklime using the coke dry fire extinguishing system of the present invention.
  • the quicklime production apparatus of the present invention includes a coke-dry fire extinguishing system 1 and a vertical furnace 21 as a lime firing furnace.
  • 2 is a cooling tower
  • 3 is a red hot coke transported from a coke oven (not shown)
  • 4 is a red hot coke 3 transported to the tower 2 of the cooling tower 2 into the cooling tower 2.
  • the coke bucket 5 for supplying is the first circulating gas supply pipe for supplying the cooling circulating gas 6 for cooling the red hot coke 3 from the lower part of the cooling tower 2, and 7 is the cooling tower from the circulating gas supply pipe 5.
  • 8 is a coke discharge unit for taking out the cooled coke provided at the bottom of the cooling tower 2 from the cooling tower 2
  • 9 is a coke discharging unit of the cooling tower 2.
  • the heating circulation gas 10 obtained by heating the cooling circulation gas 6 by the actual heat of the red hot coke 3 provided at the upper portion is a circulation gas discharge unit 11 for discharging the heating circulation gas 9 from the cooling tower 2 to the outside.
  • a blower for supplying air 12 to the circulating gas discharge unit 10 and 13 is a circulating gas discharge port for discharging the circulating gas provided in the first circulating gas supply pipe to the outside as needed.
  • 22 is a second circulating gas supply pipe for supplying the heated circulating gas 9 from the circulating gas discharging portion 10 of the coke dry fire extinguishing equipment 1 to the bottom of the vertical furnace 21, 23.
  • 27 is a third circulating gas supply pipe that supplies cooling circulating gas 26 from the circulating gas discharging section 25 to the outside, and 28 is a limestone 24 provided at the bottom of the vertical furnace 21.
  • the second circulating gas supply pipe 22 is provided with a heating burner 71 for heating the circulating gas.
  • the vertical furnace 21 is lined with a refractory material, and the furnace body itself is made of steel, so that the size can be increased. Vertical furnaces include the Beckenbach furnace and the Meltz furnace.
  • thermometer and an exhaust gas concentration meter 81 (which can measure O 2 , CO, CO 2 , and H 2 ) are installed above the vertical furnace.
  • an exhaust gas concentration meter 81 which can measure O 2 , CO, CO 2 , and H 2 .
  • the CO 2 concentration in the upper part of the lime firing furnace (the space above the limestone filling layer) is measured, and the gas flow rate at that position (for example, the gas flow rate in the standard state per hour Nm 3 / h). And the CO 2 concentration, the CO 2 flow rate (Nm 3 / h) can be calculated. Since CO 2 is generated when quick lime is produced from limestone, there is a correlation between the amount of quick lime produced per unit time and the amount of CO 2 discharged from the lime firing furnace. If the amount of quicklime produced can be estimated, the decomposition rate of limestone can be estimated. Therefore, if the decomposition rate is lower than the target value, the amount of combustion of the heating burner so as to raise the temperature of the gas introduced into the lime firing furnace.
  • the present invention utilizes the exhaust heat obtained from the coke dry fire extinguishing equipment, the amount of heat obtained may vary depending on the operation of the coke dry fire extinguishing equipment. Therefore, it is preferable to control the combustion of the heating burner based on the CO 2 flow rate in the upper part of the lime firing furnace.
  • the combustion of the heating burner can be controlled based on the temperature at the upper part of the lime firing furnace. This is based on the correlation between the temperature of the upper part of the lime firing furnace and the decomposition rate of limestone. For example, if the temperature of the upper part of the lime firing furnace is lower than the target value, the amount of combustion of the heating burner should be increased. Can be controlled.
  • a blower 30 for supplying circulating gas is provided between the first circulating gas supply pipe 5 and the third circulating gas supply pipe 27.
  • the cooling circulation gas 6, the heating circulation gas 9, and the cooling circulation gas 26 are circulated between the coke dry fire extinguishing system 1 and the vertical furnace 21.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of another example of a manufacturing apparatus that implements a method for manufacturing quicklime using the coke dry fire extinguishing system of the present invention.
  • the quicklime production apparatus of the present invention includes a coke dry fire extinguishing facility 1 and a rotary kiln furnace 41 as a lime firing furnace.
  • a second circulating gas supply pipe for supplying the heated circulating gas 9 from the circulating gas discharging portion 10 of the coke dry fire extinguishing equipment 1 to the lower end portion of the rotary kiln furnace 41.
  • a lime supply unit for supplying limestone 44 (CaCO 3 ) into the furnace, 45 discharges the cooling circulation gas 46 after thermally decomposing the limestone 44 with the heating circulation gas 9.
  • a circulating gas discharge unit 47 is a third circulating gas supply pipe that supplies the cooling circulating gas 46 from the circulating gas discharge unit 45 to the outside, and 48 is a thermal decomposition of the limestone 44 provided at the lower end of the rotary kiln furnace 41.
  • This is a quick lime discharge unit for taking out the quick lime 49 (CaO) produced in the above process to the outside.
  • the second circulating gas supply pipe 42 is provided with a heating burner 72 for heating the circulating gas.
  • the rotary kiln furnace 41 has a cylindrical iron skin and is lined with a refractory material, and during operation, it rotates around a shaft at a constant speed to perform firing.
  • thermometer and an exhaust gas concentration meter 82 are installed in the rotary kiln furnace 41.
  • the thermometer and the exhaust gas concentration meter are preferably provided in a space close to the limestone input portion in the rotary kiln furnace 41, and are provided within 50 cm from the end of the rotary kiln furnace 41 near the limestone input portion. preferable. Further, it may be provided in the circulating gas discharge unit 45 from the rotary kiln furnace 41.
  • the control method using the exhaust gas concentration meter and the thermometer is the same as the example of FIG.
  • a blower 30 for supplying circulating gas is provided between the first circulating gas supply pipe 5 and the third circulating gas supply pipe 47.
  • the cooling circulation gas 6, the heating circulation gas 9, and the cooling circulation gas 46 are circulated between the coke dry fire extinguishing system 1 and the rotary kiln furnace 41.
  • the incandescent coke 3 at about 1000 ° C. dry-distilled in the coke oven is charged into the prechamber above the cooling tower 2 of the coke dry fire extinguishing system 1.
  • the red hot coke 3 that has entered the cooling tower 2 is cooled to about 200 ° C. by the cooling circulation gas 6.
  • the temperature of the cooling circulation gas 6 rises to about 800 to 900 ° C. due to the sensible heat of the red hot coke 3, and becomes the heating circulation gas 9. Further, the temperature can be further raised by blowing air with the blower 11 to burn the combustible gas component in the heated circulating gas 9.
  • the actual heat of the heating circulation gas 9 exiting the cooling tower 2 is generated by a lime firing furnace, specifically, a vertical furnace 21 in FIG. 1 and a rotary kiln furnace 41 in FIG. 2 to thermally decompose limestone to produce quicklime. It is used to do. As a result, quicklime can be produced by making maximum use of the sensible heat of the red hot coke 3.
  • the sensible heat of circulating gas after coke cooling is 228 kcal / Nm 3 (180 ° C to 850 ° C) for the calorific value of 766 kcal / kg-CaO required for the thermal decomposition reaction of CaCO 3 in limestone (CaCO 3 ⁇ CaO + CO 2 ).
  • the method and apparatus for producing quicklime using the coke dry fire extinguishing equipment according to the present invention can operate excellently in terms of thermal efficiency as compared with the production of conventionally known quicklime, and can produce quicklime by various arrangements of equipment. It is also applicable to methods and manufacturing equipment.

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Abstract

良好な熱効率かつ簡単な構成で生石灰を製造することができる、コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置を提供する。コークス乾式消火設備で赤熱コークスを冷却して加熱された加熱循環ガスを石灰焼成炉に供給し、石灰焼成炉で供給された加熱循環ガスにより石灰石を熱分解して生石灰とするとともに、石灰焼成炉で石灰石の熱分解および石灰石との熱交換により冷却された冷却循環ガスをコークス乾式消火設備に供給して、赤熱コークスを冷却するための冷却循環ガスとして用いる。

Description

コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置
　本発明は、生石灰の製造方法に関し、特に、コークス乾式消火設備の排ガスを利用する生石灰の製造方法および製造装置に関する。
　従来、生石灰の製造方法として、メルツ炉やベッケンバッハ炉などの竪型炉やロータリーキルン炉を用いて、石灰石（ＣａＣＯ３）を熱分解（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）して生石灰（ＣａＯ）を製造する方法が一般的である（非特許文献１参照）。この方法の場合、熱分解のために理論熱量：７６６ｋｃａｌ／ｋｇ－ＣａＯの熱エネルギーが必要である。そのため、従来の生石灰の製造方法では、以下の表１に示すように、炉ごとに必要な熱エネルギーを、重油、石炭、ＬＮＧ、コークスなどを燃料として外部から供給している。そのため、上述した従来の生石灰の製造方法では、生石灰を製造するために、外部から石灰石の熱分解のための熱エネルギーを供給する必要があり、熱効率が良くない問題があった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　一方、コークス炉から出た赤熱コークスを冷却して、赤熱コークスの顕熱から熱エネルギーを回収するコークス乾式消火設備（ＣＤＱ）が一般に用いられている。そして、熱効率を考慮して生石灰を製造する方法として、コークスの乾式消火設備のプレチャンバーに冷却すべき赤熱コークスとともに石灰石を投入し、コークス顕熱を用いて生石灰を製造する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開２００４－２６２７２４号公報
石膏石炭ハンドブック（１９７２年、石膏石灰学会編）、４７８頁～５０５頁
　しかしながら、特許文献１のような石灰石を赤熱コークスとともにプレチャンバーに投入する方法では、使用できるコークス顕熱が少ないという問題があった。すなわち、石灰石から生石灰への分解反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）は８００℃以上で起こるため、８００℃以上のコークス顕熱しか利用することができなかった。さらに、石灰石を赤熱コークスとともに混合して石灰石の熱分解を行っているため、コークスと生石灰の分離が困難であった。また、生石灰がコークスを冷却するガス中の水分や、ＣＤＱから排出された後に大気中の水分を吸湿することにより発熱し、コークスが十分に冷却されないという問題もあった。さらにまた、コークス乾式消火設備の冷却塔内に石灰石を投入するため、冷却できるコークスの量に影響を及ぼすという問題もあった。
　本発明の目的は、コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法であって、赤熱コークスの顕熱を有効に利用し、良好な熱効率かつ簡単な構成で生石灰を製造することができる、コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置を提供することにある。
　従来技術が抱えている前述の課題を解決し、前記の目的を実現するために鋭意研究した結果、発明者らは、以下に述べる新規なコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法を開発するに到った。
　即ち、本発明は、コークス乾式消火設備で赤熱コークスを冷却して加熱された加熱循環ガスを石灰焼成炉に供給し、石灰焼成炉で供給された加熱循環ガスにより石灰石を熱分解して生石灰とするとともに、石灰焼成炉で石灰石の熱分解および石灰石との熱交換により冷却された冷却循環ガスをコークス乾式消火設備に供給して、赤熱コークスを冷却するための冷却循環ガスとして用いることを特徴とする、コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法である。
　なお、前記のように構成される本発明に係るコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法においては、
（１）前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを加熱バーナで加熱すること、
（２）前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを、石灰焼成炉に設置された排ガス中のＯ２濃度、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度、Ｈ２濃度の比率に基づいて、前記加熱バーナで加熱すること、
（３）前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを、石灰焼成炉に設置された排ガス中の温度に基づいて、前記加熱バーナで加熱すること、
（４）前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを除塵機に通過させること、
（５）前記石灰焼成炉が、竪型炉またはロータリーキルン炉であること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
　また、本発明は、赤熱コークスを冷却して加熱された加熱循環ガスを排出するコークス乾式消火設備と、排出された加熱循環ガスにより石灰石を熱分解して生石灰とするとともに、石灰石の熱分解および石灰石との熱交換により冷却された冷却循環ガスを排出する石灰焼成炉と、を有し、石灰焼成炉から排出された冷却循環ガスを、再度、コークス乾式消火設備において赤熱コークス冷却用の冷却循環ガスとして用いることを特徴とする、コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造装置である。
　なお、前記のように構成される本発明に係るコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造装置においては、
（１）前記コークス乾式消火設備から排出されたガスを加熱バーナで加熱して前記石灰焼成炉に供給すること、
（２）前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを除塵機に通過させること、
（３）前記石灰焼成炉が、竪型炉またはロータリーキルン炉であること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
　本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置によれば、コークス乾式消火設備の循環ガス顕熱を使用して石灰石から生石灰を製造するようにしたので、特許文献１のようにプレチャンバー投入に比べて、多くの顕熱を利用することができるようになった。プレチャンバー投入では、利用できるコークス顕熱は８００℃～１０００℃であるのに対して、循環ガス顕熱を利用する場合には２００℃～８００℃の顕熱をさらに利用することができる。また、コークス冷却と生石灰製造を独立して行うので、コークスと生石灰の分離を行う必要がないという効果もある。さらに、生石灰製造時の循環ガスを再びコークス乾式消火設備の冷却用の循環ガスとして使用することで、赤熱コークスの顕熱を有効に利用できる。
本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法を実施する製造装置の一例の構成を示す図である。 本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法を実施する製造装置の他の例の構成を示す図である。
以下、本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置について説明する。
　図１は、本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法を実施する製造装置の一例の構成を示す図である。図１に示す例において、本発明の生石灰の製造装置は、コークス乾式消火設備１と石灰焼成炉としての竪型炉２１とから構成されている。
　図１に示すコークス乾式消火設備１において、２は冷却塔、３は図示しないコークス炉から搬送される赤熱コークス、４は赤熱コークス３を冷却塔２の搭部に搬送して冷却搭２内に供給するためのコークバケット、５は冷却塔２の下部から赤熱コークス３を冷却するための冷却循環ガス６を供給するための第１の循環ガス供給管、７は循環ガス供給管５から冷却搭２内に冷却循環ガス６を供給するための循環ガス供給配管、８は冷却塔２の底部に設けられた冷却後のコークスを冷却塔２から取り出すためのコークス排出部、９は冷却塔２の上部に設けられた赤熱コークス３の顕熱により冷却循環ガス６を加熱して得られた加熱循環ガス、１０は加熱循環ガス９を冷却塔２から外部へ排出するための循環ガス排出部、１１は循環ガス排出部１０に空気１２を供給するブロワ、１３は第１の循環ガス供給管に設けられた循環ガスを必要に応じて外部に排出するための循環ガス排出口である。
　図１に示す竪型炉２１において、２２は竪型炉２１の底部にコークス乾式消火設備１の循環ガス排出部１０からの加熱循環ガス９を供給するための第２の循環ガス供給管、２３は竪型炉２１の炉頂で石灰石２４（ＣａＣＯ３）を炉内に供給するための石灰供給部、２５は石灰石２４を加熱循環ガス９で熱分解させた後の冷却循環ガス２６を炉外に排出するための循環ガス排出部、２７は循環ガス排出部２５から冷却循環ガス２６を外部へ供給する第３の循環ガス供給管、２８は竪型炉２１の底部に設けられた石灰石２４を熱分解して製造した生石灰２９（ＣａＯ）を外部へ取り出すための生石灰排出部である。第２の循環ガス供給管２２には、循環ガスを加熱するための加熱バーナ７１が設けられている。竪型炉２１には、耐火物がライニングされており、炉体自体は鋼鉄製で作られており、大型化が可能である。竪型炉には、ベッケンバッハ炉やメルツ炉がある。
　また、図１に示す例において、竪型炉の上部に温度計、排ガス濃度計８１（Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２の測定可能）が設置されている。加熱バーナの燃焼量を温度や排ガス濃度に応じて制御することで、加熱バーナでの温度制御性が向上する。
　具体的には、石灰焼成炉上部（石灰石充填層の上部の空間部）でのＣＯ２濃度を測定し、その位置でのガス流量（例えば、時間あたりの標準状態のガス流量Ｎｍ３／ｈ）とＣＯ２濃度とからＣＯ２流量（Ｎｍ３／ｈ）を計算することができる。石灰石から生石灰が生成する際にはＣＯ２が発生するため、生石灰の単位時間あたり生成量と石灰焼成炉から排出されるＣＯ２の量には相関がある。生石灰の生成量が推定できれば、石灰石の分解率が推定できるので、分解率が目標値よりも低い場合には、石灰焼成炉に導入されるガスの温度を上昇させるように、加熱バーナの燃焼量を上げるよう制御することができる。本発明ではコークス乾式消火設備から得られる排熱を利用しているため、得られる熱量がコークス乾式消火設備の操業によって変動することがある。そのため、石灰焼成炉上部におけるＣＯ２流量に基づいて加熱バーナの燃焼を制御することが好ましい。
　また、同様に、石灰焼成炉上部での温度に基づいて加熱バーナの燃焼を制御することもできる。これは、石灰焼成炉上部の温度と、石灰石の分解率に相関があることに基づいており、例えば、石灰焼成炉上部の温度が目標値よりも低い場合には加熱バーナの燃焼量を増やすように制御を行うことができる。
　さらに、図１に示す例において、第１の循環ガス供給管５と第３の循環ガス供給管２７との間には、循環ガスを送給するためのブロワ３０が設けられている。このブロワ３０の働きにより、冷却循環ガス６、加熱循環ガス９および冷却循環ガス２６を、コークス乾式消火設備１と竪型炉２１との間で循環させている。なお、赤熱コークス３を冷却した後の加熱循環ガス９を除塵機に通過させることで、加熱循環ガス９中のコークスを分離除去することが好ましい。除塵機は、循環ガスがＣＤＱから排出された後の竪型炉の循環ガス入口までの間に設けると、竪型炉へのコークスの混入を防ぐ上で好ましい。また、循環ガスが竪型炉から排出された後、ＣＤＱ入口までの間に設けると、ＣＤＱへの生石灰の混入を防ぐ上で好ましい。
　図２は、本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法を実施する製造装置の他の例の構成を示す図である。図２に示す例において、本発明の生石灰の製造装置は、コークス乾式消火設備１と石灰焼成炉としてのロータリーキルン炉４１とから構成されている。
　図２に示すコークス乾式消火設備１の構成は、上述した図１において説明したコークス乾式消火設備１と同じ構成であるため、ここでは図１に示した例と同じ符号を付しその説明を省略する。また、その他の構成部材においても、図２において説明した部材と同じ部材については、図１に示した例と同じ符号を付しその説明を省略する。
　図２に示すロータリーキルン炉４１において、４２はロータリーキルン炉４１の下端部にコークス乾式消火設備１の循環ガス排出部１０からの加熱循環ガス９を供給するための第２の循環ガス供給管、４３はロータリーキルン炉４１の入口部で石灰石４４（ＣａＣＯ３）を炉内に供給するための石灰供給部、４５は石灰石４４を加熱循環ガス９で熱分解させた後の冷却循環ガス４６を炉外に排出するための循環ガス排出部、４７は循環ガス排出部４５から冷却循環ガス４６を外部へ供給する第３の循環ガス供給管、４８はロータリーキルン炉４１の下端部に設けられた石灰石４４を熱分解して製造した生石灰４９（ＣａＯ）を外部へ取り出すための生石灰排出部である。第２の循環ガス供給管４２には、循環ガスを加熱するための加熱バーナ７２が設けられている。ロータリーキルン炉４１は、円筒形の鉄皮を有し、耐火物がライニングされており、操業時は一定速度で軸の周りに回転して焼成を行っている。
　また、図２に示す例において、ロータリーキルン炉４１に温度計、排ガス濃度計８２（Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２の測定可能）が設置されている。加熱バーナの燃焼量を温度や排ガス濃度に応じて制御することで、加熱バーナでの温度制御性は向上する。温度計、排ガス濃度計を設ける位置は、ロータリーキルン炉４１内の石灰石投入部に近い位置の空間部が好ましく、例えば、ロータリーキルン炉４１の回転体の石灰石投入部に近い端から５０ｃｍ以内に設けることが好ましい。また、ロータリーキルン炉４１からの循環ガス排出部４５に設けてもよい。排ガス濃度計、温度計を用いた制御の方法は図１の例と同様である。
　また、図２に示す例において、第１の循環ガス供給管５と第３の循環ガス供給管４７との間には、循環ガスを送給するためのブロワ３０が設けられている。このブロワ３０の働きにより、冷却循環ガス６、加熱循環ガス９および冷却循環ガス４６を、コークス乾式消火設備１とロータリーキルン炉４１との間で循環させている。
　図１および図２に示した例において、コークス炉で乾留された約１０００℃の赤熱コークス３は、コークス乾式消火設備１の冷却塔２上部のプレチャンバーに投入される。冷却塔２に入った赤熱コークス３は、冷却循環ガス６によって２００℃程度まで冷却される。一方で、冷却循環ガス６の温度は、赤熱コークス３の顕熱によって８００～９００℃程度まで上昇して加熱循環ガス９となる。さらにブロワ１１で空気を吹込んで加熱循環ガス９中の可燃ガス成分を燃焼させることで、さらに温度を上昇させることができる。冷却塔２を出た加熱循環ガス９の顕熱は、石灰焼成炉で、具体的には、図１では竪型炉２１および図２ではロータリーキルン炉４１で、石灰石を熱分解して生石灰を製造することに利用される。これによって、赤熱コークス３の顕熱を最大限利用して生石灰を製造することができる。
　図１および図２に示す例において、コークス乾式消火設備の循環ガス顕熱を使用して石灰石から生石灰を製造するようにしたので、特許文献１のようにプレチャンバー投入に比べて、多くの顕熱を利用することができるようになった。また、コークス冷却と生石灰製造を独立して行うので、コークスと生石灰の分離を行う必要がないという効果もある。さらに、生石灰製造時の循環ガスを再びコークス乾式消火設備の冷却用の循環ガスとして使用することで、赤熱コークスの顕熱を有効に利用できる。
　図１に示す構成の製造装置を用い、本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法に従って、以下の発明例１、発明例２、発明例３、発明例４および比較例１の条件で操業し、生石灰を製造した。まず、石灰石を熱分解して生石灰とする場合の熱エネルギーの収支は以下の通りである。
　石灰石中のＣａＣＯ３の熱分解反応（ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２）に必要な熱量７６６ｋｃａｌ／ｋｇ‐ＣａＯに対して、コークス冷却後の循環ガス顕熱２２８ｋｃａｌ／Ｎｍ３（１８０℃～８５０℃）を利用する場合を考える。循環ガス１Ｎｍ３あたりに製造可能な生石灰は、２２８／７６６＝最大０．２９７ｋｇ－ＣａＯ／Ｎｍ３である。
＜発明例１＞
　本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法に従って、図１の設備を用いて加熱バーナを用いずに、コークス処理量６８ｔ／ｈｒ、循環ガス流量８４０００Ｎｍ３／ｈｒのコークス乾式消火設備で生石灰を製造した結果、生石灰製造量は１５ｔ／ｈｒであった。
＜発明例２＞
　本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法に従って、図１の設備を用いて加熱バーナを用いずに、コークス処理量８６ｔ／ｈｒ、循環ガス流量１０６０００Ｎｍ３／ｈｒのコークス乾式消火設備で生石灰を製造した結果、生石灰製造量は２０ｔ／ｈｒであった。
＜発明例３＞
　本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法に従って、図２の設備を用いて加熱バーナを用いずに、コークス処理量６８ｔ／ｈｒ、循環ガス流量８４０００Ｎｍ３／ｈｒのコークス乾式消火設備で生石灰を製造した結果、生石灰製造量は１４ｔ／ｈｒであった。
＜発明例４＞
　本発明のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法に従って、図１の設備を用い、さらに加熱バーナで石灰焼成炉に導入されるガスの温度を９００℃まで昇温して、コークス処理量６８ｔ／ｈｒ、循環ガス流量８４０００Ｎｍ３／ｈｒのコークス乾式消火設備で生石灰を製造した結果、生石灰製造量は１６ｔ／ｈｒであった。
＜比較例１＞
　特許文献１に従ってプレチャンバーに赤熱コークスとともに石灰石を投入してコークスと生石灰とを製造した場合、コークス１００ｔ／ｈｒに対して生石灰製造量は４．７ｔ／ｈｒであった。
　以上の結果から、発明例の場合はいずれも、比較例１に比べコークス１ｔあたりの生石灰製造量を増加させることができることがわかる。
　本発明に係るコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法および製造装置は、従来公知の生石灰の製造に比べて、熱効率の点で優れた操業が可能であり、種々の装置配列による生石灰の製造方法および製造装置にも適用可能である。
　１　コークス乾式消火設備
　２　冷却搭
　３　赤熱コークス
　４　コークバケット
　５　第１の循環ガス供給管
　６、２６、４６　冷却循環ガス
　７　循環ガス供給配管
　８　コークス排出部
　９　加熱循環ガス
　１０、２５、４５　循環ガス排出部
　１１、３０　ブロワ
　１２　空気
　１３　循環ガス排出口
　２１　竪型炉
　２２、４２　第２の循環ガス供給管
　２３、４３　石灰供給部
　２４、４４　石灰石
　２７、４７　第３の循環ガス供給管
　２８、４８　生石灰排出部
　２９、４９　生石灰
　４１　ロータリーキルン炉
　７１、７２　加熱バーナ
　８１、８２　温度計および排ガス濃度計

Claims (10)

  1. 　コークス乾式消火設備で赤熱コークスを冷却して加熱された加熱循環ガスを石灰焼成炉に供給し、石灰焼成炉で供給された加熱循環ガスにより石灰石を熱分解して生石灰とするとともに、石灰焼成炉で石灰石の熱分解および石灰石との熱交換により冷却された冷却循環ガスをコークス乾式消火設備に供給して、赤熱コークスを冷却するための冷却循環ガスとして用いることを特徴とする、コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法。
  2. 　前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを加熱バーナで加熱することを特徴とする、請求項１に記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法。
  3. 　前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを、石灰焼成炉に設置された排ガス中のＯ２濃度、ＣＯ濃度、ＣＯ２濃度、Ｈ２濃度の比率に基づいて、前記加熱バーナで加熱することを特徴とする、請求項２に記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法。
  4. 　前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを、石灰焼成炉に設置された排ガス中の温度に基づいて、前記加熱バーナで加熱することを特徴とする、請求項２に記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法。
  5. 　前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを除塵機に通過させることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法。
  6. 　前記石灰焼成炉が、竪型炉またはロータリーキルン炉であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造方法。
  7. 　赤熱コークスを冷却して加熱された加熱循環ガスを排出するコークス乾式消火設備と、
    　排出された加熱循環ガスにより石灰石を熱分解して生石灰とするとともに、石灰石の熱分解および石灰石との熱交換により冷却された冷却循環ガスを排出する石灰焼成炉と、を有し、
    　石灰焼成炉から排出された冷却循環ガスを、再度、コークス乾式消火設備において赤熱コークス冷却用の冷却循環ガスとして用いることを特徴とする、コークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造装置。
  8. 　前記コークス乾式消火設備から排出されたガスを加熱バーナで加熱して前記石灰焼成炉に供給することを特徴とする、請求項７に記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造装置。
  9. 　前記赤熱コークス冷却後の加熱循環ガスを除塵機に通過させることを特徴とする、請求項７または８に記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造装置。
  10. 　前記石灰焼成炉が、竪型炉またはロータリーキルン炉であることを特徴とする、請求項７から９のいずれかに記載のコークス乾式消火設備を用いた生石灰の製造装置。
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