(57)【要約】【課題】コークス炉に装入する原料炭の事前処理方法、及びこの方法を実施するための流動床乾燥加熱分級装置において、粗粒炭の温度を高温に維持したまま、微粉炭の温度を低下させることにより、原料炭の事前処理全体の熱効率や生産性等を低下させずに、微粉炭の塊成化を容易にする。【解決手段】給炭部から供給された原料炭が装置下方から供給される熱風により流動化される流動床にて、原料炭を流動させながら排炭部へ移動させる間に、原料炭を乾燥及び加熱するとともに、加熱した原料炭中の粗粒炭と微粉炭とを分級する流動床乾燥加熱分級装置において、流動床を給炭部から排炭部へ向かう長手方向に沿って前段部と後段部とに区分し、前段部及び後段部のそれぞれから排出された微粉炭を別々に捕集し、後段部側で捕集された微粉炭を前段部側に供給することとした。【選択図】図２
2010243023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風を発生させる熱風発生炉と、
前記熱風発生炉から熱風が供給されるプレナム室と、前記プレナム室の上方に形成される流動層と、前記プレナム室と前記流動層とを仕切る分散板と、前記流動層の上方に設けられたフリーボード部とを有し、前記分散板を介して前記プレナム室から供給される熱風により前記分散板上に供給された原料炭を流動化させて形成した前記流動層上で前記原料炭を流動させながら、前記原料炭を乾燥及び加熱するとともに、前記原料炭を微粉炭と粗粒炭とに分級し、且つ、前記原料炭が供給される給炭部側の前段部と前記粗流炭が排出される排炭部側の後段部とに区分されている流動床本体と、
前記前段部の上方から排ガスに同伴されて排出される第１の微粉炭を捕集するとともに、前記第１の微粉炭捕集後の前記排ガスを排出する第１の微粉捕集機と、
前記後段部の上方から排ガスに同伴されて排出される第２の微粉炭を捕集するとともに、前記第２の微粉炭捕集後の前記排ガスを排出する第２の微粉捕集機と、
前記第１の微粉捕集機から排出された排ガスの一部が前記第２の微粉捕集機から排出された排ガスに混合された流動床循環ガスを前記熱風発生炉に供給する流動床循環ガス供給管と、
前記第２の微粉捕集機で捕集された前記第２の微粉炭を、前記前段部と前記第１の微粉捕集機とを接続する排気管、又は、前記前段部におけるフリーボード部に供給する微粉炭供給部と、
を備えることを特徴とする、流動床乾燥加熱分級装置。
【請求項２】
前記前段部及び前記後段部は、それぞれ、１室からなるか、又は、２室以上に分割されていることを特徴とする、請求項１に記載の流動床乾燥加熱分級装置。
【請求項３】
前記熱風発生炉で発生させた熱風は、前記プレナム室に供給されるとともに、前記前段部における前記フリーボード部に供給されることを特徴とする、請求項２に記載の流動床乾燥加熱分級装置。
【請求項４】
フリーボード部を有し、給炭部側から排炭部側へ向かう長手方向に沿って前段部と後段部とに区分された流動床にて、前記給炭部から供給された原料炭を熱風発生炉で発生させた熱風により流動させながら、前記原料炭を乾燥及び加熱するとともに、前記原料炭を微粉炭と粗粒炭とに分級し、前記微粉炭を前記前段部及び前記後段部におけるそれぞれのフリーボード部から排出し、前記粗粒炭を前記排炭部から排出するコークス炉用原料炭の事前処理方法であって、
前記前段部から排出された第１の微粉炭を第１の微粉捕集機で捕集し、且つ、前記後段部から排出された第２の微粉炭を第２の微粉捕集機で捕集しながら、一旦前記第２の微粉捕集機で捕集された前記第２の微粉炭を、前記前段部と前記第１の微粉捕集機とを接続する排気管、又は、前記前段部における前記フリーボード部に供給するとともに、
前記第１の微粉捕集機から排出された排ガスの一部を前記第２の微粉捕集機から排出された排ガスに混合した流動床循環ガスを前記熱風発生炉に供給することを特徴とする、コークス炉用原料炭の事前処理方法。
【請求項５】
前記熱風発生炉で発生させた熱風を、前記流動床の下部のプレナム室に供給するとともに、前記前段部における前記フリーボード部に供給することを特徴とする、請求項４に記載のコークス炉用原料炭の事前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉に装入する原料炭の乾燥、加熱、分級等の事前処理方法、及びこの方法を実施するための流動床乾燥加熱分級装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉用コークスは、石炭をコークス炉に装入して乾留して石炭中の揮発分を除去することによって製造されるが、石炭の嵩密度向上によるコークス強度の向上や、乾留時間の短縮による生産性の向上等の観点から、原料炭を事前に乾燥するとともに、２００〜３５０℃程度まで加熱する事前処理を行った後に、コークス炉に装入することが行われ始めてきている。
【０００３】
また、原料炭には、粒径の比較的大きな（例えば、０．５ｍｍ超）粗粒炭と、粒径の比較的小さな（例えば、０．５ｍｍ以下）微粉炭とが含まれている。このうち、微粉炭は、乾燥及び加熱された際に発塵したり、コークス炉での乾留によって発生するコークス炉ガス（ＣＯＧ）等への微粉炭に同伴されて炉頂空間や上昇管等に付着して通気性を阻害する（いわゆるキャリーオーバー現象）場合がある。そのため、微粉炭の発塵防止やキャリーオーバー現象の抑制等の観点から、原料炭を乾燥及び加熱するとともに、微粉炭を分級して分離し、分離した微粉炭を塊成化した後に、粗粒炭と混合してコークス炉に装入することが行われている。
【０００４】
このような原料炭の乾燥、加熱及び分級を行う装置として、給炭部から供給された原料炭が装置下方から供給される熱風により流動化される流動床にて、原料炭を流動させながら排炭部へ移動させる間に、原料炭を乾燥及び加熱するとともに、加熱した原料炭中の粗粒炭と微粉炭とを分級する流動床乾燥加熱分級装置がある（例えば、特許文献１〜３及び非特許文献１を参照）。
【０００５】
上記特許文献１には、装置全体の熱効率を向上させるために、流動床乾燥加熱分級装置で発生した排ガスを熱風発生炉に供給するとともに、流動床乾燥加熱分級装置に供給する熱風を発生させる熱風発生炉からのガスを分岐させたバイパス管により流動床乾燥加熱分級装置の上部の排ガス出口近傍に供給する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、流動床乾燥加熱分級装置の内壁部に石炭の乾燥に用いられたガス中の水分が結露するのを防止するために、特許文献１に記載されたバイパス管を設けるとともに、バイパス管から導入されたガスを内壁部にガイドする衝突板を設ける技術が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、流動床乾燥加熱分級装置全体の熱効率を向上させるために、流動床乾燥加熱分級装置内部を、給炭部側の相対的に温度の低い乾燥ゾーンと排炭部側の相対的に温度の高い加熱ゾーンとに分け、乾燥ゾーンと加熱ゾーンのそれぞれから排出される排ガスに同伴された微粉炭を別々に捕集し、低温の乾燥ゾーン側の排ガスのみを排出する技術が開示されている。また、特許文献３には、回収される微粉炭の結露を防止するために、乾燥ゾーンで捕集された微粉炭を加熱ゾーン側に投入したり、熱風の温度を制御（すなわち、装置に供給される熱量を制御）したり、バイパス管を設置したりすることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２５３２５１号公報
【特許文献２】特開２００８−２６４６５７号公報
【特許文献３】特開２００３−２７７７６４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】永井和範「鉄と鋼」、ｖｏｌ９０  （２００４）  Ｎｏ．９  Ｐ．６２７−６３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２の技術には、流動床乾燥加熱分級装置全体の熱効率をさらに向上させる余地がある、という問題があった。
【００１１】
一方、上記特許文献３の技術は、流動床乾燥加熱分級装置全体の熱効率は高いものの、熱効率向上や結露防止のために、低温側の乾燥ゾーンで捕集された微粉炭を高温側の加熱ゾーンに供給し、最終的に全ての微粉炭が高温側の加熱ゾーンから排出されたものとして捕集される。そのため、微粉炭温度が高温（約１６０〜１７０℃程度）となってしまう。このように、微粉炭温度が高温であると、微粉炭の塊成化に用いるバインダ中の水分や揮発分が塊成中に蒸発したり、バインダの温度が上がり流動性が増したりすることで、微粉炭が安定して塊成化できない、という問題があった。
【００１２】
また、高温となった微粉炭を、塊成を容易にするために、別途設けられた装置によりガスや水等を使用して冷却することも考えられるが、これは、流動床乾燥加熱分級装置全体の熱効率の低下や、高温の微粉炭の冷却による生産性の低下等の点から望ましくない。
【００１３】
さらに、熱風発生炉からの熱風の温度を下げることにより、捕集される微粉炭温度を低下させることも考えられるが、熱風温度を下げることで、微粉炭と分級された粗粒炭の温度まで低下してしまい、コークス炉に装入する石炭全体の温度が低下することとなる。この場合、原料炭の乾燥や加熱が不十分となり、石炭の嵩密度低下によるコークス強度の低下や、乾留時間の増加による生産性の低下等の点から望ましくない。
【００１４】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、コークス炉に装入する原料炭の事前処理方法、及びこの方法を実施するための流動床乾燥加熱分級装置において、粗粒炭の温度を高温に維持したまま、微粉炭の温度を低下させることにより、原料炭の事前処理全体の熱効率や生産性等を低下させずに、微粉炭の塊成化を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、後段部側で捕集された微粉炭を前段部における排気管やフリーボード部に供給することにより、粗粒炭の温度を高温に維持したまま、微粉炭の温度を低下させることができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、熱風を発生させる熱風発生炉と、前記熱風発生炉から熱風が供給されるプレナム室と、前記プレナム室の上方に形成される流動層と、前記プレナム室と前記流動層とを仕切る分散板と、前記流動層の上方に設けられたフリーボード部とを有し、前記分散板を介して前記プレナム室から供給される熱風により前記分散板上に供給された原料炭を流動化させて形成した前記流動層上で前記原料炭を流動させながら、前記原料炭を乾燥及び加熱するとともに、前記原料炭を微粉炭と粗粒炭とに分級し、且つ、前記原料炭が供給される給炭部側の前段部と前記粗流炭が排出される排炭部側の後段部とに区分されている流動床本体と、前記前段部の上方から排ガスに同伴されて排出される第１の微粉炭を捕集するとともに、前記第１の微粉炭捕集後の前記排ガスを排出する第１の微粉捕集機と、前記後段部の上方から排ガスに同伴されて排出される第２の微粉炭を捕集するとともに、前記第２の微粉炭捕集後の前記排ガスを排出する第２の微粉捕集機と、前記第１の微粉捕集機から排出された排ガスの一部が前記第２の微粉捕集機から排出された排ガスに混合された流動床循環ガスを前記熱風発生炉に供給する流動床循環ガス供給管と、前記第２の微粉捕集機で捕集された前記第２の微粉炭を、前記前段部と前記第１の微粉捕集機とを接続する排気管、又は、前記前段部におけるフリーボード部に供給する微粉炭供給部と、を備える、流動床乾燥加熱分級装置が提供される。
【００１７】
ここで、前記前段部及び前記後段部は、それぞれ、１室からなるか、又は、２室以上に分割されていてもよい。
【００１８】
また、前記熱風発生炉で発生させた熱風は、前記プレナム室に供給されるとともに、前記前段部における前記フリーボード部に供給されてもよい。
【００１９】
また、本発明によれば、フリーボード部を有し、給炭部側から排炭部側へ向かう長手方向に沿って前段部と後段部とに区分された流動床にて、前記給炭部から供給された原料炭を熱風発生炉で発生させた熱風により流動させながら、前記原料炭を乾燥及び加熱するとともに、前記原料炭を微粉炭と粗粒炭とに分級し、前記微粉炭を前記前段部及び前記後段部におけるそれぞれのフリーボード部から排出し、前記粗粒炭を前記排炭部から排出するコークス炉用原料炭の事前処理方法が提供される。
【００２０】
前記コークス炉用原料炭の事前処理方法においては、前記前段部から排出された第１の微粉炭を第１の微粉捕集機で捕集し、且つ、前記後段部から排出された第２の微粉炭を第２の微粉捕集機で捕集しながら、一旦前記第２の微粉捕集機で捕集された前記第２の微粉炭を、前記前段部と前記第１の微粉捕集機とを接続する排気管、又は、前記前段部における前記フリーボード部に供給するとともに、前記第１の微粉捕集機から排出された排ガスの一部を前記第２の微粉捕集機から排出された排ガスに混合した流動床循環ガスを前記熱風発生炉に供給する。
【００２１】
また、前記コークス炉用原料炭の事前処理方法において、前記熱風発生炉で発生させた熱風を、前記流動床の下部のプレナム室に供給するとともに、前記前段部における前記フリーボード部に供給してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コークス炉に装入する原料炭の事前処理方法、及びこの方法を実施するための流動床乾燥加熱分級装置において、後段部側で捕集された微粉炭を前段部における排気管やフリーボード部に供給することにより、粗粒炭の温度を高温に維持したまま、微粉炭の温度を低下させることができる。従って、本発明によれば、原料炭の事前処理全体の熱効率や生産性等を低下させずに、微粉炭の塊成化を容易にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理設備の全体構成を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の基盤技術に係る流動床乾燥加熱分級装置の構成の一例を示す説明図である。
【図４】流動床本体内に生じる温度分布の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の基盤技術に係る流動床乾燥加熱分級装置の構成の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
［コークス炉用原料炭の事前処理設備の全体構成］
まず、図１を参照しながら、本発明の一実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理設備の全体構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理設備の全体構成を示す説明図である。
【００２６】
本実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理設備１は、コークス炉５０に装入する石炭の事前処理を行う設備である。この事前処理は、原料炭を事前に乾燥及び加熱することでコークス炉５０における乾留時間を短縮し、かつ、原料炭中の微粉炭を分級して塊成化することで微粉炭の発塵防止やキャリーオーバー現象を抑制するためのものである。
【００２７】
具体的には、図１に示すように、コークス炉用原料炭の事前処理設備１は、湿炭槽５と、流動床本体１０と、流動床熱風発生炉１１と、低温微粉捕集機１３と、高温微粉捕集機１５と、放散塔１９と、気流加熱塔２３と、気流加熱塔熱風発生炉２５と、サイクロン２７と、落下炭ピット２９と、気流加熱塔循環ブロワ３１と、石炭槽３３と、混練機３５と、塊成機３７と、装入コンベア３９と、を主に備える。また、本実施形態では、流動床本体１０と、流動床熱風発生炉１１（以下、「熱風発生炉１１」と記載する場合がある。）と、低温微粉捕集機１３と、高温微粉捕集機１５と、放散塔誘引ブロワ１７と、放散塔１９と、流動床循環ガスブロワ２１とを備える装置を流動床乾燥加熱分級装置とすることとする。
【００２８】
（湿炭層５）
湿炭槽５は、コークス炉５０に装入するために事前処理を行う対象となる原料炭が貯蓄されている槽である。原料炭は、通常、８〜１２質量％程度の水分を含んでおり、これを後述する流動床乾燥加熱分級装置により乾燥して、６質量％以下程度の水分量まで低減させた後に、コークス炉５０に装入する。
【００２９】
また、原料炭は、広範な粒度を有する（０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度）が、その粒径に応じて、微粉炭と粗粒炭とに区別できる。微粉炭と粗粒炭の粒径範囲は、コークス炉５０の設備構成や塊成機３７による塊成条件等によって適宜設定すればよいが、本実施形態では、例えば、概ね、粒径が０．５ｍｍ（又は０．３ｍｍ）以下のものを微粉炭、粒径が０．５ｍｍ（又は０．３ｍｍ）超のものを粗粒炭としている。なお、原料炭の粒子の粒径は、篩により測定できる。
【００３０】
（流動床乾燥加熱分級装置の概要）
流動床乾燥加熱分級装置は、原料炭の乾燥、加熱及び分級を行う装置として、給炭部から供給された原料炭が装置下方から供給される熱風により流動化される流動床にて、原料炭を流動させながら排炭部へ移動させる間に、原料炭を乾燥及び加熱するとともに、加熱した原料炭中の粗粒炭と微粉炭とを分級する装置である。なお、この流動床乾燥加熱分級装置の詳細な構成については、後述する。
【００３１】
また、流動床乾燥加熱分級装置にて加熱分級された粗粒炭は、流動床本体１０の粗粒炭排出口１０１から排出されて気流加熱塔２３まで搬送される。一方、流動床乾燥加熱分級装置にて加熱分級された微粉炭は、低温微粉捕集機１３及び高温微粉捕集機１５により捕集され、最終的に、低温微粉捕集機１３から排出されて混練機３５まで搬送される。なお、流動床乾燥加熱分級装置により分級される粗粒炭と微粉炭の割合は、概ね、粗粒炭が７０質量％程度、微粉炭が３０質量％程度である。
【００３２】
また、流動床乾燥加熱分級装置から排出された粗粒炭は、必要に応じて２００〜３５０℃に予熱した後にコークス炉５０に装入される。一方、流動床乾燥加熱分級装置から排出された微粉炭は、塊成化されてからコークス炉５０に装入されるが、この塊成化を実施するためには、後述するように、バインダを用いて微粉炭を塊成化する方法がある。
【００３３】
（気流加熱塔２３）
気流加熱塔２３は、その下部に、流動床乾燥加熱分級装置から搬送された粗粒炭が供給される供給部（図示せず。）が設けられている。また、気流加熱塔熱風発生炉２５（以下、「熱風発生炉２５」と記載する場合がある。）で発生させた熱風が、気流加熱塔２３の下端から上端に向けて供給される。従って、気流加熱塔２３は、熱風発生炉２５から供給された熱風（上昇流）により、下部から供給された粗粒炭を上方に向けて浮上させながら、粗粒炭を２００℃〜３５０℃程度まで加熱する。
【００３４】
（熱風発生炉２５）
気流加熱塔熱風発生炉２５は、気流加熱塔２３に供給する熱風を発生させる装置であり、燃料ガスを用いて空気を燃焼させることにより加熱された燃焼排ガスを発生させ、これを所定の温度及び流量に制御して、気流加熱塔２３に供給する。ここで、燃料ガスとしては、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等のガス燃料や、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、高炉ガス（ＢＦＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）等の製鉄所で発生する副生ガスやその混合ガスなどを用いることができる。
【００３５】
（サイクロン２７）
サイクロン２７は、粗粒炭を加熱した後の熱風の排ガスに同伴されて気流加熱塔２３を上昇して来た加熱後の粗粒炭を、遠心力を利用して分離捕集する装置である。サイクロン２７は捕集した加熱後の粗粒炭を排出し、排出された加熱後の粗粒炭は、石炭槽３３まで搬送される。
【００３６】
（落下炭ピット２９）
また、流動床乾燥加熱分級装置から搬送された粗粒炭に、特に粒径が大きな粗大粒子が混入している場合には、この粗大粒子が気流加熱塔２３を上昇せずに、気流加熱塔２３の下部に堆積し、気流加熱塔２３内での粗粒炭の加熱が妨げられる場合がある。そのため、粗粒炭中に含まれる粗大粒子が気流加熱塔２３の下部に堆積しないように、落下炭ピット２９を設け、気流加熱塔２３の下部に落下した石炭の粗大粒子を回収するようにしている。
【００３７】
（気流循環ブロワ３１）
また、サイクロン２７は、粗粒炭を加熱した後の熱風の排ガスを排出し、気流加熱塔循環ブロワ３１に供給する。そして、気流加熱塔循環ブロワ３１は、サイクロン２７から供給された粗粒炭の加熱後の排ガスを、再び熱風発生炉２５に戻す。このように、気流加熱塔循環ブロワ３１により、気流加熱塔２３で発生した排ガスを熱風発生炉２５で再利用することができるので、コークス炉用原料炭の事前処理設備１全体の熱効率を向上させることができる。
【００３８】
なお、流動床乾燥加熱分級装置から排出された粗粒炭の温度が、２００〜３５０℃と十分に高温である場合には、流動床乾燥加熱分級装置から排出された粗粒炭は、上述した気流加熱塔２３及びサイクロン２７を経ずに、直接石炭槽３３に搬送されてもよい。
【００３９】
（混練機３５）
混練機３５は、流動床乾燥加熱分級装置から搬送された微粉炭を、塊成機３７による塊成用のバインダと混練し、混練された微粉炭とバインダの混練物を塊成機３７に供給する装置である。より詳細には、流動床乾燥加熱分級装置から搬送された微粉炭は、一旦、微粉炭用のホッパ（図示せず。）に装入され、この微粉炭ホッパから、ロータリバルブ（図示せず。）等により、微粉炭が所定の切出量で混練機３５に切り出される。混練機３５に切り出された微粉炭は、混練機３５内にて別途添加された塊成用のバインダと混練される。
【００４０】
ここで、塊成用のバインダとしては、例えば、一般的にタール及びタールを簡易蒸留して低温の揮発分を除去した残渣（例えば、軟化点７０℃以下のコールタール蒸留物である軟ピッチや、石油系ピッチで軟化点が７０℃以下と低く常温で液状のもの等）などが用いられる。これは、コークス炉５０での乾留の結果排出されたタール等を再利用できることや、製造されたコークスの品質が向上することなどの理由による。なお、軟化点の高い中ピッチ（軟化点７０〜８５℃）や硬ピッチ（軟化点８５℃以上）は、常温で固体のため、ハンドリング上好適でない。
【００４１】
（塊成機３７）
塊成機３７は、主に、押し込みスクリュー３７ａと、２つのロール３７ｂとを有する。押し込みスクリュー３７ａは、混練機３５から塊成機３７上のホッパ（図示せず。）に供給された微粉炭とバインダとの混練物を２つのロール３７ｂの間に押し込む。２つのロール３７ｂは、所定のロールギャップを有して配置されており、一方のロール３７ｂが固定され、他方のロール３７ｂが油圧により一定圧力で押されることにより回転し、これにより、ロール３７ｂの出口側から、塊成された微粉炭（以下、「塊成炭」と記載する場合がある。）が得られる。また、得られた塊成炭は、粗粒炭とともに、石炭槽３３まで搬送される。
【００４２】
（石炭槽３３、装入コンベア３９）
石炭槽３３は、粗流炭及び塊成炭を貯留し、この石炭槽３３から、装入コンベア３９等により、粗粒炭及び塊成炭がコークス炉５０に装入される。
【００４３】
［流動床乾燥加熱分級装置の構成］
以上、本実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理設備１の全体構成について説明したが、続いて、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置の詳細な構成について説明する。図２は、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置の構成を示す説明図である。
【００４４】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置は、流動床本体１０と、流動床熱風発生炉１１と、低温微粉捕集機１３と、高温微粉捕集機１５と、放散塔誘引ブロワ１７と、放散塔１９と、流動床循環ガスブロワ２１と、を主に備える。
【００４５】
（流動床本体１０）
流動床本体１０は、略直方体の形状を有しており、本実施形態に係る給炭部の一例としての原料炭供給口（図示せず。）と、本実施形態に係る排炭部の一例としての粗粒炭排出口１０１と、プレナム室１０３と、フリーボード部１０５と、分散板１０７と、流動層１０９と、仕切り板１１０と、を主に有する。
【００４６】
原料炭供給口は、流動床本体１０の水平断面の長手方向の一端側に設けられ、湿炭槽５から、水分を含む常温の石炭が連続的に供給される。また、粗粒炭排出口１０１は、流動床本体１０の水平断面の長手方向の他端側に設けられ、流動床本体１０内で乾燥、加熱及び分級された粗粒炭が排出される。なお、粗粒炭排出口１０１の出口にはロータリバルブ１０１ａが設けられており、このロータリバルブ１０１ａにより、粗粒炭の排出量が調整される。
【００４７】
プレナム室１０３は、流動床本体１０内の最下部に設けられており、プレナム室１０３と熱風発生炉１１とを接続する熱風供給管１１１を介して、熱風発生炉１１からプレナム室１０３の下方から供給された熱風を上方の分散板１０７に向けて供給する。
【００４８】
フリーボード部１０５は、流動床本体１０内において流動層１０９の上方に設けられており、原料炭供給口から供給された原料炭の乾燥、加熱及び分級が行われる空間である。フリーボード部１０５の上端は、後述する前段部排気管１１７及び後段部排気管１１９を介して、それぞれ、低温微粉捕集機１３及び高温微粉捕集機１５に接続されている。
【００４９】
分散板１０７は、プレナム室１０３と流動層１０９とを仕切る板状の部材であり、この分散板１０７には、プレナム室１０３から供給される熱風を通過させるための複数の貫通孔（図示せず）が設けられている。
【００５０】
流動層１０９は、分散板１０７を介してプレナム室１０３から供給される熱風を用いて分散板１０７上に供給された原料炭を流動化させることによって形成される。この流動層１０９が形成されることにより、流動層１０９上で原料炭を流動させることができるが、このとき、原料炭を湿炭部５から分散板１０７上に連続的に供給することで、流動化した原料炭を原料供給口側から粗粒炭排出口１０１側へ、すなわち、流動床本体１０の水平断面の長手方向に沿って移送することができる。
【００５１】
また、プレナム室１０３から分散板１０７を介して流動層１０９に熱風が供給されることから、流動層１０９上で原料炭を流動させながら、原料炭の乾燥及び加熱を行うことができる。さらに、流動層１０９の下方のプレナム室１０３から上方に向けて熱風が供給されることから、流動層１０９上で流動している原料炭は、原料炭供給口側から粗粒炭排出口へ移動する間に、フリーボード部１０５を上昇する原料炭乾燥加熱後の熱風の排ガスに同伴されて、流動層１０９からフリーボード部１０５の上部へ向けて浮上するようになる。フリーボード１０５部は、通常、流動層１０９よりも幅が拡大されており（フリーボード部１０５の下部は、通常、テーパ状となっている。）、フリーボード部１０５では、流動層１０９よりも熱風の流速が減少する。このとき、フリーボード部１０５の幅と、プレナム室１０３から供給される熱風の流量を調整することにより熱風の流速すなわち微粉炭の終末速度を制御することができ、設定した粒径以下の微粉炭をフリーボード部１０５の上部から排出し、設定した粒径を超える粗粒炭を流動層１０９上に戻すように制御することができる。これにより、流動層１０９上で原料炭を流動させながら、原料炭中の微粉炭と粗粒炭とを分級することが可能となる。具体的には、例えば、フリーボード部の幅と熱風の流量を調整して、熱風の流速を１．９Ｂｍ／ｓとすると、粒径０．５ｍｍ以下の微粉炭をフリーボード部１０５の上部から排出させ、粒径０．５ｍｍを超える粗粒炭を粗粒炭排出口１０１から排出させることが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態では、流動床本体１０が、仕切り板１１０により、原料炭が供給される給炭部（原料炭供給口）側の前段部と、粗粒炭が排出される排炭部（粗粒炭排出口１０１）側の後段部とに区分されている。さらに、図２に示す例では、前段部及び後段部が、それぞれ、２室に分割されており、各室に、プレナム室１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ及びフリーボード部１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄが設けられている。すなわち、図２に示した流動床本体１０は、合計４室に区分されており、給炭部側の２室（プレナム室１０３Ａ、１０３Ｂ、フリーボード部１０５Ａ、１０５Ｂ及びこれらの間にある流動層１０９）が前段部、排炭部側の２室（プレナム室１０３Ｃ、１０３Ｄ、フリーボード部１０５Ｃ、１０５Ｄ及びこれらの間にある流動層１０９）が後段部、として構成されている。
【００５３】
ただし、本実施形態における前段部及び後段部は、各２室ずつに分割されている場合に限られず、少なくとも、図１に示した例のように、前段部及び後段部が各１室ずつあればよく、それぞれが３室以上に分割されていてもよい。また、前段部の室数と後段部の室数は異なっていてもよい。
【００５４】
なお、流動床本体１０内で分級した粗粒炭は、コークス炉５０に装入する事前処理として、２００℃以上３５０℃以下程度の高温にすることが好ましい。原料炭の流動床本体１０内への供給量、熱風の温度および風速、流動床本体１０の長手方向の長さ等を調整することにより、原料炭の流動床本体１０内での十分な滞留時間を確保すれば、流動床本体１０内で、粗粒炭を３００℃程度まで加熱することは可能である。
【００５５】
（熱風発生炉１１）
流動床熱風発生炉１１は、上述した流動床本体１０に供給する熱風を発生させる装置であり、燃料ガスを用いて空気を燃焼させることにより加熱された燃焼排ガスを発生させ、これを所定の温度及び流量に制御して、流動床本体１０に供給する。ここで、燃料ガスとしては、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等のガス燃料や、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、高炉ガス（ＢＦＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）等の製鉄所で発生する副生ガスやその混合ガスなどを用いることができる。
【００５６】
この熱風発生炉１１は、熱風供給管１１１を介して、流動床本体１０のプレナム室１０３の下部に接続される。図２に示す例では、プレナム室１０３は、プレナム室１０３Ａ〜１０３Ｄの４室に分割されており、熱風供給管１１１を分岐させて、各プレナム室１０３Ａ〜１０３Ｄのそれぞれに接続させている。また、各プレナム室１０３Ａ〜１０３Ｄのそれぞれに分岐して接続された熱風供給管１１１には、各プレナム室１０３Ａ〜１０３Ｄに対応して４つの熱風調節弁１１３が設けられている。これにより、各プレナム室１０３Ａ〜１０３Ｄに供給する熱風の流速を独立して制御することができる。
【００５７】
さらに、プレナム室１０３に接続された熱風供給管１１１を分岐させ、この分岐された熱風供給管１１１を介して、熱風発生炉１１が、流動床本体１０の前段部におけるフリーボード部１０５の上部に接続されるようにしてもよい。図２に示す例では、フリーボード部１０５が、フリーボード部１０５Ａ〜１０５Ｄの４室に分割されているが、このような場合には、最も給炭部に近い側のフリーボード部１０５Ａの上部に、熱風供給管１１１を接続することが好ましい。
【００５８】
このように、フリーボード部１０５に接続される熱風供給管１１１上にも熱風調節弁１１５が設けられており、この熱風調節弁１１５を調節することで、フリーボード部１０５に供給する熱風の量を制御することができる。このような構成を有することにより、詳しくは後述するが、フリーボード部１０５に供給する熱量を調整することができ、これにより、流動床本体１０の前段部から排出される微粉炭の温度を任意の温度に制御することができる。
【００５９】
また、熱風発生炉１１で発生させる熱風の温度は、流動床本体１０に供給された石炭の変質を防止するために、５００℃以下とすることが好ましく、４００℃以下とすることがより好ましい。一方、上述したように、粗粒炭温度は、コークス炉５０に装入する前に２００〜３５０℃程度とすることが好ましいが、熱効率を考慮すると、粗粒炭の温度を流動床本体１０内でできる限り上記温度に近づけることが好ましい。このような観点から、熱風発生炉１１で発生させる熱風の温度は、２００〜３５０℃程度でできる限り高いことが好ましい。
【００６０】
さらに、熱風発生炉１１で発生させる熱風には、上述したように空気が含まれているが、この熱風中の酸素濃度は、流動床本体１０に供給された石炭の発火を防止するという観点から、６体積％以下が好ましい。
【００６１】
また、熱風発生炉１１で発生させる熱風は、空気の燃焼熱が高いことから発熱量が大きくなり過ぎるため、ある程度冷却する必要がある。また、石炭の発火防止のために熱風中の酸素濃度を低減させる必要がある。このような観点から、熱風発生炉１１では、流動床本体１０から発生した排ガスが用いられる。
【００６２】
（低温微粉捕集機１３、高温微粉捕集機１５）
低温微粉捕集機１３は、本実施形態に係る第１の微粉捕集機の一例であり、前段部排気管１１７を介して、流動床本体１０の前段部におけるフリーボード部１０５（図２に示した例では、フリーボード部１０５Ａ、１０５Ｂ）の上部に接続されている。また、高温微粉捕集機１５は、本実施形態に係る第２の微粉捕集機の一例であり、後段部排気管１１９を介して、流動床本体１０の後段部におけるフリーボード部１０５（図２に示した例では、フリーボード部１０５Ｃ、１０５Ｄ）の上部に接続されている。
【００６３】
このような構成を有することにより、低温微粉捕集機１３は、流動床本体１０の前段部の上方から、前段部排気管１１７を通じて、原料炭の乾燥及び加熱に用いられた熱風の排ガスに同伴されて排出される第１の微粉炭（低温微粉炭）を捕集するとともに、低温微粉炭捕集後の排ガスを排出することができる。また、高温微粉捕集機１５は、流動床本体１０の後段部の上方から、後段部排気管１１９を通じて、原料炭の乾燥及び加熱に用いられた熱風の排ガスに同伴されて排出される第２の微粉炭（高温微粉炭）を捕集するとともに、高温微粉炭捕集後の排ガスを排出することができる。
【００６４】
これら低温微粉捕集機１３及び高温微粉捕集機１５としては、例えば、遠心力を利用して微粉を分離捕集するサイクロン（例えば、マルチクロン、マルチサイクロン）や、微粉を含むガスを濾布により濾過して微粉を分離捕集するバグフィルタ等を使用することができる。ここで、サイクロンでは捕集することが困難な微粉炭が循環する場合があるため、本実施形態に係る低温微粉捕集機１３及び高温微粉捕集機１５としては、バグフィルタの方がより好ましい。ただし、バグフィルタを使用する場合には、流動床本体１０から排出される排ガスの温度領域に応じて、耐熱温度の異なる材質のフィルタを選択する必要がある。
【００６５】
（排ガスの循環）
また、低温微粉捕集機１３で微粉炭を捕集した後に低温微粉捕集機１３から排出された排ガスは、低温排ガス排気管１２１を通り、一部が高温微粉捕集機１５から排出された排ガスとともに、熱風発生炉１１に戻され、残りは、放散塔誘引ブロワ１７により誘引されて放散塔１９から系外へ排出される。放散塔１９から系外へ排出する排ガス量は、低温排ガス調節弁１２３により調節することができる。
【００６６】
また、高温微粉捕集機１５で微粉炭を捕集した後に高温微粉捕集機１５から排出された排ガスは、高温排ガス排気管１２５を通り、低温微粉捕集機１３から排出された排ガスの一部と混合され、この混合された排ガス（以下、「流動床循環ガス」と記載する。）が流動床循環ガスブロワ２１により誘引されて熱風発生炉１１に戻される。なお、低温微粉捕集機１３から排出された排ガスの一部は、必ずしも前述のように高温排ガス排気管１２５内の高温排ガスと混合される必要はなく、例えば、高温微粉捕集機１５の上流の後段部排気管１１９内の排ガスと混合されてもよい。この場合、混合後に熱風発生炉１１に戻される流動床循環ガスの温度は殆ど変わらず熱効率は変わらないが、高温微粉捕集機１５に入るガス温度を下げることができる。
【００６７】
高温微粉捕集機１５から排出する排ガス量は、混合される低温微粉捕集機１３から排出された排ガス量との関係で、高温排ガス調節弁１２７により調節すればよい。また、流動床循環ガスブロワ２１により熱風発生炉１１に戻す流動床循環ガスの量は、上述したように、熱風発生炉１１で発生させる熱風の所望の温度や所望の酸素濃度に応じて、流動床循環ガス流量調節弁１２９により調節することができる。この流動床循環ガス流量調節弁１２９により調節された量の流動床循環ガスが、熱風発生炉１１と流動床循環ガスブロワ２１とを接続する流動床循環ガス供給管１３１により、熱風発生炉１１に供給される。
【００６８】
（高温微粉炭供給部１３３）
また、詳細は後述するが、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置は、高温微粉炭供給部１３３を有しており、この高温微粉炭供給部１３３は、高温微粉捕集機１５で捕集された微粉炭の全量を、流動床本体１０の前段部と低温微粉捕集機１３とを接続する前段部排気管１１７、又は、流動床本体１０の前段部におけるフリーボード部１０５（図２の例では、フリーボード部１０５Ａ、１０５Ｂ）に供給する。
【００６９】
このようにして、微粉炭の全量が低温微粉捕集機１３で捕集され、さらに、この捕集された微粉炭は、上述したように、混練機３５で塊成用バインダと混練された後に、塊成機３７で塊成化されて塊成炭となる。得られた塊成炭は、粗粒炭とともにコークス炉５０に装入される。
【００７０】
（微粉炭の捕集を前段部と後段部で分けている理由）
以上、流動床乾燥加熱分級装置の構成について詳細に説明してきたが、ここで、図３〜図５を参照しながら、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置において、流動床本体１０を前段部と後段部とに区分し、かつ、前段部と後段部のそれぞれから分級された微粉炭を別々に捕集している理由について説明する。図３は、本発明の基盤技術に係る流動床乾燥加熱分級装置の構成の一例を示す説明図である。また、図４は、流動床本体１０内に生じる温度分布の一例を示すグラフである。また、図５は、本発明の基盤技術に係る流動床乾燥加熱分級装置の構成の他の例を示す説明図である。
【００７１】
図３に示すように、流動床本体１０が複数の室に分割されている場合に、それぞれの室のフリーボード部１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄから排出される微粉炭を捕集する方法としては、まず、それぞれの室のフリーボード部１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄから排出される微粉炭をまとめて１つの微粉捕集機１２で捕集するという方法が考えられる。この方法では、微粉捕集機１２により捕集された乾燥微粉炭は、混練機３５で塊成用バインダと混練された後に、塊成機３７で塊成化されて塊成炭となる。一方、微粉捕集機１２で微粉炭が捕集された後の排ガスは、排ガス排気管６３から排出され、排出された排ガスの一部が、流動床循環ガスブロワ２１により誘引され、排ガス供給管６９を通って熱風発生炉１１に戻される。また、残りの排ガスは、放散塔誘引ブロワ１７により、放散塔１９から系外へ排出される。放散塔１９から系外へ排出する排ガス量及び熱風発生炉１１に戻す排ガス量は、それぞれ、排ガス調節弁６５及び排ガス調節弁６７により制御される。
【００７２】
ところで、流動床本体１０内に供給された原料炭が恒率乾燥領域を超えて加熱される場合、石炭の温度について、流動床本体１０内において、原料炭の供給側と排出側との間で温度分布が生じることとなる。また、流動床本体１０から排出される排ガスについても、原料炭と同様に、流動床本体１０内において、原料炭の供給側と排出側との間で温度分布が生じることとなる。以下、図４を参照しながら、流動床本体１０内において生じる原料炭及び排ガスの温度分布について説明する。なお、図４の縦軸は温度［℃］、横軸は流動床本体１０の長手方向の位置［ｍ］を示している。また、流動床本体１０としては長手方向の長さが１４ｍのものを使用し、流動床本体１０の長手方向の位置は、原料炭の供給側の端部を０［ｍ］としている。さらに、図４に示した例では、流動床本体１０に供給する熱風の温度は、流動床本体１０の長手方向の位置に関わらず、３５０℃で一定とした。このような条件で、非特許文献１に記載された方法に従い、計算により図４の関係を求めた。
【００７３】
図４に示すように、原料炭（石炭）の供給側に近いところ、すなわち、流動床本体１０の長手方向の位置が０［ｍ］に近いところでは、石炭の温度が排ガス（原料炭を流動化させるためのガス）の露点以上に加熱されていないために、石炭中の水分は全く蒸発せずに、石炭の乾燥は行われない。従って、熱風発生炉１１から供給される熱風の熱は、流動床本体１０内で流動している石炭の加熱にのみ使われるため、石炭温度が上昇していく（排ガス温度が概ね６０℃以上７０℃以下の領域）。
【００７４】
次に、石炭温度が排ガスの露点温度に到達すると、流動床本体１０に供給された熱風から与えられる熱量は全て石炭中の水分の蒸発に用いられ、石炭温度が上昇しない恒率乾燥領域に入る。このときの石炭温度及び排ガス温度は、排ガスの露点温度である６０℃〜８０℃程度となる。
【００７５】
さらに、石炭中の水分の含有率が４質量％以下程度となると、減率乾燥領域となり、石炭が熱風から与えられる熱量のうちの一部が石炭中の水分の乾燥に使用され、残りは石炭表面の加熱に用いられるようになるため、石炭温度が再び上昇するようになる。
【００７６】
このように、流動床本体１０内においては、石炭及び排ガスについて、石炭の乾燥が行われず石炭の加熱のみが行われる領域、恒率乾燥領域及び減率乾燥領域において、それぞれ異なる温度分布が生じており、全体としては、概ね、流動床本体１０の給炭側の前段部側が石炭及び排ガス温度が低い低温側であり、排炭側の後段部側が温度が高い高温側といった、流動床本体１０の長手方向、すなわち、石炭の移動方向に沿った温度分布が生じていることがわかる。
【００７７】
ここで、流動床本体１０の長手方向（石炭の移動方向）に温度分布のある排ガス及びこれに同伴されている微粉炭を、図３に示したように、単一の微粉捕集機１２で捕集すると、捕集された微粉炭及び排ガスの温度が単純に平均化されることとなる。すなわち、流動床本体１０の排炭側から捕集された高温の微粉炭や排ガスが、給炭側から捕集された低温の微粉炭や排ガスに熱を奪われるため、系外に放散される排ガス中の熱量が増加し、熱効率が低下することとなる。従って、熱効率を向上させるためには、系外に放散される排ガス温度を低くする必要がある。
【００７８】
そこで、従来から、図５に示すように、流動床本体１０を、その長手方向に沿って、給炭部側の前段部（図５の例では、給炭部側の２室）と排炭部側の後段部（図５の例では、排炭部側の２室）とに区分し、前段部と後段部のそれぞれから別々に微粉炭及び排ガスを捕集することが行われている。そして、微粉炭や排ガスの温度がより高温となっている後段部側から高温微粉捕集機１５により捕集した高温微粉炭を混練機３５及び塊成機３７により塊成炭とし、高温微粉炭を分離後の高温の排ガスを熱風発生炉１１に戻すことにより、高温の排ガスが保有する熱を有効利用している。また、微粉炭や排ガスの温度がより低温となっている前段部側から低温微粉捕集機１３により捕集した乾燥微粉炭については、乾燥微粉炭供給部７１により、後段部側のフリーボード部１０５（特に、最も給炭部側のフリーボード部１０５Ｃ）に戻すことにより、フリーボード部１０５における結露を防止するとともに、低温微粉炭を分離後の低温の排ガスのうち、高温排ガスに混合した分を除いた残りの低温排ガスを系外に放散することにより、系外に排出する排ガス温度を低下させて、熱効率を向上させている。
【００７９】
しかしながら、図５に示したような流動床乾燥加熱分級装置の場合には、塊成化される微粉炭は高温（熱風温度３５０℃の場合に概ね１６５℃程度）となっているが、このように塊成化される微粉炭の温度が高温であると、微粉炭の塊成化に用いるタール等のバインダ中の水分や低温の揮発分が塊成中に蒸発したり、バインダの温度が上がり流動性が増したりすることで、微粉炭を安定して塊成化することが困難となる。微粉炭の塊成化を安定して行うためには、微粉炭の温度を１５０℃以下とすることが好ましく、１２０℃以下とすることがさらに好ましい。特に、塊成化用バインダとしてタールなどを使用する場合には、微粉炭の温度を、揮発分の蒸発が少ない６０℃〜１１０℃程度とすることが好ましい。
【００８０】
また、高温となった微粉炭を、塊成を容易にするために、別途設けられた装置によりガスや水等を使用して冷却したり、熱風発生炉からの熱風の温度を下げることにより、捕集される微粉炭温度を低下させたりすることは、コークス炉用原料炭の事前処理設備１全体の熱効率の観点から好ましくなく、粗粒炭温度を高温に維持したままで、微粉炭の温度を低下させることが必要である。
【００８１】
（高温微粉炭供給部１３３の優位性）
以上の理由から、図２を示しながら説明した本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置においては、高温微粉捕集機１５で捕集された高温微粉炭の全量を、流動床本体１０の前段部と低温微粉捕集機１３とを接続する前段部排気管１１７、又は、流動床本体１０の前段部におけるフリーボード部１０５に供給する高温微粉炭供給部１３３を設けている。
【００８２】
このような構成によれば、高温微粉捕集機１５で捕集された高温微粉炭が、再び低温側の前段部に戻され、塊成化させる微粉炭は低温微粉捕集機１３で捕集された低温の微粉炭のみとなるので、微粉炭の温度を低下させて、微粉炭の塊成化を安定して行うことができる。このとき、熱風発生炉１１からの熱風温度を低下させる必要はないので、粗粒炭温度は低下しない。また、微粉炭の温度放散塔１９から系外に排出する排ガスは低温の状態のままであるので、流動床乾燥加熱分級装置全体の熱効率を低下させることもない。
【００８３】
このように、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置によれば、粗粒炭温度を低下させずに、装置全体の熱効率を維持したまま、微粉炭の温度のみを低下させることができる。
【００８４】
ここで、高温微粉捕集機１５で捕集された高温微粉炭を搬送する手段である高温微粉炭供給部１３３としては、例えば、密閉系かつ高温を維持できるスクリューコンベアやチェーンコンベア等のフローコンベアを用いることが好ましい。
【００８５】
（微粉炭の乾燥度及び温度の調整）
以上のように、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置では、微粉炭の塊成化を容易にするために、微粉炭温度を低下させているが、塊成化に使用するバインダの種類等によっては、塊成化が可能な範囲内で微粉炭温度を向上させてもよい。また、原料炭の乾燥度合いを調整したいような場合もある。
【００８６】
そこで、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置では、熱風供給管１１１をプレナム室１０３側へ接続されるものと、流動床本体１０の前段部におけるフリーボード部１０５の上部に接続されるものとに分岐させ、熱風発生炉１１で発生した熱風を、流動床本体１０の前段部におけるフリーボード部１０５の上部に直接供給できるようにしている。このとき、流動床本体１０の前段部が複数室に分割されている場合には、最も給炭部に近い側のフリーボード部１０５Ａの上部に、熱風供給管１１１を接続することが好ましい。
【００８７】
このような構成を有することにより、流動床本体１０の低温側の前段部から排出される微粉炭の乾燥度及び温度を任意に制御することができる。
【００８８】
（前段部と後段部の境界について）
なお、流動床本体１０の前段部と後段部との境界の長手方向の位置については、少なくとも、流動床本体１０に供給される熱風（供給ガス）の露点温度より高くなる位置（恒率乾燥領域が始まる位置よりも排炭部側の位置）であることが好ましく、恒率乾燥領域と減率乾燥領域との境界位置よりも排炭部側の位置（減率乾燥領域内の位置）であることがさらに好ましい。これは、流動床本体１０に供給される熱風（供給ガス）の露点温度以下となる位置では、流動床本体１０に供給された石炭の乾燥が行われないため好ましくない一方で、恒率乾燥領域と減率乾燥領域との境界位置よりも排炭部側の位置であれば、流動床本体１０に供給された石炭を十分に加熱することができるためである。
【００８９】
一方、流動床本体１０の前段部と後段部との境界位置が、あまりにも排炭部に近過ぎると、流動床乾燥加熱分級装置の熱効率が低下する場合があるが、この場合には、流動床本体１０の前段部と後段部との境界位置を、熱効率が低下しない程度に適宜設定すればよい。
【００９０】
［コークス炉用原料炭の事前処理方法］
以上、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置の構成について詳細に説明した。続いて、上述した構成を有する流動床乾燥加熱分級装置を用いた、本実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理方法について説明する。
【００９１】
本実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理方法は、給炭部側から排炭部側へ向かう長手方向に沿って前段部と後段部とに区分された流動床本体１０にて、給炭部から供給された原料炭を熱風発生炉１１で発生させた熱風により流動させながら、原料炭を乾燥及び加熱するとともに、原料炭を微粉炭と粗粒炭とに分級し、微粉炭を前段部及び後段部におけるそれぞれのフリーボード部１０５から排出し、粗粒炭を粗粒炭排出口１０１から排出する方法である。
【００９２】
このとき、本実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理方法では、前段部から排出された低温微粉炭を低温微粉捕集機１３で捕集し、且つ、後段部から排出された高温微粉炭を高温微粉捕集機１５で捕集しながら、一旦、高温微粉捕集機１５で捕集された高温微粉炭を、前段部におけるフリーボード部１０５と低温微粉捕集機１３とを接続する前段部排気管１１７、又は、前段部におけるフリーボード部１０５に供給する。
【００９３】
これにより、高温微粉捕集機１５で捕集された高温微粉炭が、再び低温側の前段部に戻され、塊成化させる微粉炭は低温微粉捕集機１３で捕集された低温の微粉炭のみとなるので、微粉炭の温度を低下させて、微粉炭の塊成化を安定して行うことができる。このとき、熱風発生炉１１からの熱風温度を低下させる必要はないので、粗粒炭温度は低下しない。また、微粉炭の温度放散塔１９から系外に排出する排ガスは低温の状態のままであるので、流動床乾燥加熱分級装置全体の熱効率を低下させることもない。
【００９４】
このように、本実施形態に係る流動床乾燥加熱分級装置によれば、粗粒炭温度を低下させずに、装置全体の熱効率を維持したまま、微粉炭の温度のみを低下させることができる。
【００９５】
また、本実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理方法では、低温微粉捕集機１３から排出された排ガスの一部を高温微粉捕集機１５から排出された排ガスに混合した混合ガス（流動床循環ガス）を熱風発生炉１１に供給する。
【００９６】
熱風発生炉１１で発生させる熱風は、空気の燃焼熱が高いことから発熱量が大きくなり過ぎるため、ある程度冷却する必要があり、また、石炭の発火防止のために熱風中の酸素濃度を低減させる必要がある。これに対して、上記構成によれば、熱風発生炉１１で燃焼した空気よりも温度の低い流動床循環ガスが熱風発生炉１１に供給されるため、熱風発生炉１１で発生させる熱風の温度を低下させることができる。また、流動床循環ガス中には酸素が含まれていないため、熱風発生炉１１で発生させる熱風中の酸素濃度を低下させることもできる。
【００９７】
また、本実施形態に係るコークス炉用原料炭の事前処理方法において、熱風発生炉１１で発生させた熱風を、流動床本体１０の下部のプレナム室１０３に供給するとともに、前段部におけるフリーボード部１０５に供給するようにしてもよい。
【００９８】
これにより、流動床本体１０の低温側の前段部から排出される微粉炭の乾燥度及び温度を任意に制御することができる。
【実施例】
【００９９】
以下に、実施例及び比較例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【０１００】
（実施例１）
本実施例では、図２に示すような構造を有する、長手方向の長さが１４ｍ、幅が３ｍの流動床を有する流動床乾燥加熱分級装置を用いた。また、本実施例で使用した流動床乾燥加熱分級装置は、前段部を６ｍ、後段部を８ｍとして区分した。さらに、流動床乾燥加熱分級装置に供給する石炭量として、０．１〜１０ｍｍの粒度分布を有し、累積割合を５０％のメジアン径を代表径として、代表径１ｍｍのものを使用した。なお、粒度分布は、１０ｋｇサンプリングした石炭を１ｋｇに縮分し、雰囲気温度１１０℃、２時間乾燥後に５分間振動篩によって測定した。そして、この流動床乾燥加熱分級装置に供給する石炭量を、乾燥石炭の質量換算で１５５ｔ／ｈとし、微粉炭と粗粒炭の分級点を０．５ｍｍ狙いとして、流動床乾燥加熱分級装置に供給する熱風の温度を３４５℃、熱風の風量を３１７ｋＮｍ３／ｈとした。その内訳は、前段部のプレナム室に１３２ｋＮｍ３／ｈの熱風を供給し、後段部のプレナム室に１７５ｋＮｍ３／ｈの熱風を供給し、前段部のフリーボード部に１０ｋＮｍ３／ｈの熱風を供給した。また、低温微粉捕集機としては、フィルタの材質が耐熱温度１５０℃のポリフェニルサルファイドのバグフィルタを使用し、高温微粉捕集機としては、フィルタの材質が耐熱温度２２０℃のポリイミド繊維（商品名：東洋紡社製「Ｐ８４（登録商標）」）のバグフィルタを使用した。
【０１０１】
以上のような装置及び条件で、原料炭の乾燥、加熱及び分級を行った際に捕集された粗粒炭温度、微粉炭温度、及び装置全体の熱効率を評価した。熱効率としては、下記式（１）により算出した値を用いた。
熱効率［％］＝１−（排ガスの顕熱［ｋＪ］）／（入熱量［ｋＪ］）  …（１）
【０１０２】
ただし、式（１）において、「排ガス」とは、流動床乾燥加熱分級装置の系外に排出されたガスのことを意味し、「入熱量」は、熱風発生炉にて発生した熱風が有する熱量を意味している。
【０１０３】
（比較例１）
本比較例では、図３に示すような構造を有する流動床乾燥加熱分級装置を用いた点以外は、実施例１と同様の条件により、原料炭の乾燥、加熱及び分級を行った際に捕集された粗粒炭温度、微粉炭温度、及び装置全体の熱効率を評価した。すなわち、本比較例では、流動床乾燥加熱分級装置から排出された全ての排ガス及び微粉炭を１つのバグフィルタ（バグフィルタの材質としては、排ガス温度との関係で、実施例１と同じものを使用した。）で捕集した。熱効率の算出式については、上記式（１）を使用した。
【０１０４】
（比較例２）
本比較例では、図５に示すような構造を有する流動床乾燥加熱分級装置を用いた点以外は、実施例１と同様の条件により、原料炭の乾燥、加熱及び分級を行った際に捕集された粗粒炭温度、微粉炭温度、及び装置全体の熱効率を評価した。すなわち、本比較例では、流動床乾燥加熱分級装置の低温側の前段部で捕集した微粉炭を高温側の後段部に投入した。熱効率の算出式については、上記式（１）を使用した。
【０１０５】
以上の実施例１、比較例１及び比較例２の評価結果を下記表１に示す。
【０１０６】
【表１】
2010243023.tif 000003
【０１０７】
表１に示すように、実施例１では、比較例１及び比較例２と比べ、微粉炭の温度を低下させることができた。特に、比較例２と比較すると、実施例１の微粉炭温度は、顕著に低いものとなった。また、実施例１では、排ガス温度は若干上がったものの排ガス量が低下したため、熱効率としては、熱効率を向上させた比較例２と同程度を維持することができた。さらに、粗粒炭温度については、比較例１及び比較例２と同様に、高温に維持することができた。この結果から、本発明によれば、粗粒炭温度を高温に維持し、かつ、流動床乾燥加熱分級装置全体の熱効率を維持したまま、低温の微粉炭を得ることができることが示唆された。
【０１０８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１０９】
１    コークス炉用原料炭の事前処理設備
５    湿炭槽
１０    流動床本体
１１    流動床熱風発生炉
１２    微粉捕集機
１３    低温微粉捕集機
１５    高温微粉捕集機
１７    放散塔誘引ブロワ
１９    放散塔
２１    流動床循環ガスブロワ
２３    気流加熱塔
２５    気流加熱塔熱風発生炉
２７    サイクロン
２９    落下炭ピット
３１    気流加熱塔循環ブロワ
３３    石炭槽
３５    混練機
３７    塊成機
３９    装入コンベア
５０    コークス炉
６１    流動床排気管
６３    微粉捕集機排気管
６５    流動床圧力調節弁
６７    流動床循環ガス流量調節弁
６９    流動床循環ガス管
７１    低温微粉炭供給部
１０１    粗粒炭排出口
１０３    プレナム室
１０５    フリーボード部
１０６    仕切り板
１０７    分散板
１０９    流動層
１１１    熱風供給管
１１３    熱風調節弁（プレナム室用）
１１５    熱風調節弁（フリーボード部用）
１１７    前段部排気管
１１９    後段部排気管
１２１    低温排ガス排気管
１２３    低温排ガス調節弁
１２５    高温排ガス排気管
１２７    高温排ガス調節弁
１２９    流動床循環ガス流量調節弁
１３１    流動床循環ガス供給管
１３３    高温微粉炭供給部
【図１】
2010243023.tif 000004
【図２】
2010243023.tif 000005
【図３】
2010243023.tif 000006
【図４】
2010243023.tif 000007
【図５】
2010243023.tif 000008