(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を流動層乾燥分級器で乾燥させながら粗粒炭及び微粉炭に分級する工程と；
前記粗粒炭を乾留器によって乾留して、乾留ガスとチャーとに改質する工程と；
前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉炭の少なくとも一部とを燃焼器に供給して燃焼させて得た熱を、前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する工程と；
を備えることを特徴とする、石炭改質方法。
【請求項２】
前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記燃焼器から前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方へと供給される燃焼ガスに混合する工程
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の石炭改質方法。
【請求項３】
前記流動層乾燥分級器で得られる前記微粉炭の少なくとも一部を、前記乾留器へと供給する工程
をさらに備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の石炭改質方法。
【請求項４】
前記乾留器に供給される前記微粉炭を、単独で成形した後、又は前記粗粒炭と共に成形した後に、前記乾留器へと供給する
ことを特徴とする、請求項３に記載の石炭改質方法。
【請求項５】
前記乾留器が、外部からの加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；
前記乾留器から排出された後の前記加熱ガスを、前記流動層乾燥分級器へと供給する工程をさらに備える；
ことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の石炭改質方法。
【請求項６】
前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記流動層乾燥分級器に供給される加熱ガスに混合する工程をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の石炭改質方法。
【請求項７】
石炭を乾燥させながら粗粒炭と微粉炭とに分級する流動層乾燥分級器と；
乾燥後の前記粗粒炭を乾留して、乾留ガス及びチャーに改質する乾留器と；
前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉炭の少なくとも一部とが供給され、前記乾留ガスまたは外部燃料と前記微粉炭とを燃焼させることで得られる熱を、前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する燃焼器と；
を備えることを特徴とする、石炭改質装置。
【請求項８】
前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記燃焼器から、前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に前記熱源として供給される燃焼ガスに混合される
ことを特徴とする、請求項７に記載の石炭改質装置。
【請求項９】
前記流動層乾燥分級器で得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記乾留器へと供給される
ことを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の石炭改質装置。
【請求項１０】
前記微粉炭を単独で成形、又は前記粗粒炭と共に成形する成形機を更に備え；
前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記成形機により単独で成形された後、又は前記粗粒炭と共に成形された後に、前記乾留器へと供給される；
ことを特徴とする、請求項９に記載の石炭改質装置。
【請求項１１】
前記乾留器が、外部から加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；
前記乾留器から排出された後の前記加熱ガスが、前記流動層乾燥分級器へと供給される；
ことを特徴とする、請求項７〜請求項１０の何れか１項に記載の石炭改質装置。
【請求項１２】
前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記流動層乾燥分級器に前記熱源として供給される加熱ガスに混合される
ことを特徴とする、請求項７〜請求項１１の何れか１項に記載の石炭改質装置。
【請求項１３】
石炭を乾燥器で乾燥させる工程と；
乾燥後の前記石炭を乾留器で乾留して、乾留ガス及びチャーに改質する工程と；
前記チャーを流動層冷却分級器で冷却しながら分級して微粉チャーを分離する工程と；
前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉チャーとを燃焼器へと供給して燃焼させて得た熱を、前記乾燥器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する工程と；
を備えることを特徴とする、石炭改質方法。
【請求項１４】
前記乾燥器及び前記流動層冷却分級器の少なくとも何れか一方から排出される排ガスを冷却ガスとして前記流動層冷却分級器に供給する工程
を更に備えることを特徴とする、請求項１３に記載の石炭改質方法。
【請求項１５】
前記乾燥器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記燃焼器から、前記乾燥器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方へと供給される燃焼ガスに混合する工程をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の石炭改質方法。
【請求項１６】
前記乾留器が、外部から加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；
前記乾留器から排出された後の前記加熱ガスを、前記乾燥器へと供給する工程をさらに備える；
ことを特徴とする、請求項１３〜請求項１５の何れか１項に記載の石炭改質方法。
【請求項１７】
前記石炭を前記乾燥器で乾燥させる工程で、前記乾燥器として流動層乾燥分級器を用いることで、前記石炭を乾燥させながら粗粒炭と微粉炭とに分級し；
前記微粉炭を前記燃焼器へと供給する工程をさらに備える；
ことを特徴とする、請求項１３〜請求項１６の何れか１項に記載の石炭改質方法。
【請求項１８】
前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記流動層乾燥分級器に前記熱源として供給される加熱ガスに混合する工程をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１７に記載の石炭改質方法。
【請求項１９】
前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部を、前記乾留器へと供給する工程をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１７または請求項１８に記載の石炭改質方法。
【請求項２０】
前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部を、単独で成形又は前記粗粒炭と共に成形した後に、前記乾留器へと供給する
ことを特徴とする、請求項１９に記載の石炭改質方法。
【請求項２１】
石炭を乾燥させる乾燥器と；
乾燥後の前記石炭を乾留して、乾留ガス及びチャーに改質する乾留器と；
前記チャーを冷却しながら分級して前記チャーより微粉チャーを分離する流動層冷却分級器と；
前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉チャーとが供給され、前記乾留ガスまたは前記外部燃料と前記微粉チャーとを燃焼させることで得られる熱を、前記乾燥器又は前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する燃焼器と；
を備える
ことを特徴とする、石炭改質装置。
【請求項２２】
前記乾燥器又は前記流動層冷却分級器の少なくとも何れか一方から排出される排ガスが、冷却ガスとして前記流動層冷却分級器に供給される
ことを特徴とする、請求項２１に記載の石炭改質装置。
【請求項２３】
前記乾燥器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記燃焼器から前記乾燥器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に前記熱源として供給される燃焼ガスに混合される
ことを特徴とする、請求項２１または請求項２２に記載の石炭改質装置。
【請求項２４】
前記乾留器が、外部からの加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；
前記乾留器から排出された前記加熱ガスが、前記乾燥器へと供給される；
ことを特徴とする、請求項２１〜請求項２３の何れか１項に記載の石炭改質装置。
【請求項２５】
前記乾燥器は、前記石炭を乾燥させながら粗粒炭と微粉炭とに分級する流動層乾燥分級器であり；
前記微粉炭が前記燃焼器へと供給される；
ことを特徴とする、請求項２１〜請求項２４の何れか１項に記載の石炭改質装置。
【請求項２６】
前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記流動層乾燥分級器に前記熱源として供給される加熱ガスに混合される；
ことを特徴とする、請求項２５に記載の石炭改質装置。
【請求項２７】
前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記乾留器へと供給される
ことを特徴とする、請求項２５または請求項２６に記載の石炭改質装置。
【請求項２８】
前記微粉炭を単独で成形、又は前記粗粒炭と共に成形する成形機を更に備え；
前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記成形機により、単独で成形、又は前記粗粒炭と共に成形された後に、前記乾留器へと供給される；
ことを特徴とする、請求項２７に記載の石炭改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭改質方法及び石炭改質装置に関する。
本願は、２０１２年０７月２０日に日本に出願された特願２０１２−１６２０８０号と、２０１２年０７月２０日に日本に出願された特願２０１２−１６２０８１号とに基づき優先権を主張し、これらの内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
炭素を含む原料を乾燥及び乾留することで改質して炭化物を製造し、製造した炭化物を燃料として用いることが行われている。【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、炭素を含む原料として汚泥を利用し、汚泥を乾燥炉で乾燥させた後に、炭化炉（すなわち、乾留炉）で処理することで、汚泥を燃料化する技術が開示されている。また、下記特許文献１には、汚泥、助燃料、得られた炭化物や揮発分を燃焼させることで、乾燥・乾留に必要な熱を供給する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００５−３１９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炭素を含む原料として石炭を使用し、この石炭の改質によりチャーを製造する際に、上記特許文献１に記載されている方法を用いる場合の、乾燥及び乾留に必要な熱の熱源として、乾留で発生する揮発分を利用することについて検討した。【０００６】
このような場合、炭素を含む原料として、水分含有量の高い石炭（例えば１５％以上）を利用すると、乾燥及び乾留に莫大な熱を必要とするため、外部からの燃料供給が必要となる。外部燃料として利用可能な油は高価であるため、外部燃料としては石炭を用いることが考えられる。チャー製造原料である石炭の一部を、外部燃料としても使用する場合、石炭の改質処理で生成されるチャーの発塵防止を考慮すると、原料用石炭には比較的粗粒の石炭を使用し、外部燃料としては石炭中の微粉のみを使用したいところである。しかしながら、この場合には、分級工程を別途設けることが必要となってしまう。【０００７】
また、炭素を含む原料として、水分含有量の高くない石炭を利用する場合には、乾燥及び乾留に必要な分以外の揮発分を利用して燃料ガスや化学原料として製品化できるものの、発生揮発分の多くを乾燥及び乾留に使用してしまい、製品化に利用可能な揮発分が少ないという問題があった。【０００８】
このように、外部燃料として石炭を利用する場合には、石炭の水分含有量が高いと石炭の前処理が不可欠となる一方、石炭の水分含有量が高くない場合には製品として回収可能な揮発分の量が低下してしまうことで、効率良く石炭の改質を行うことができないという問題があった。【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、改質処理に伴う外部燃料として石炭に由来する成分を利用する場合であっても、より効率良く石炭の改質を行うことが可能な、石炭改質方法及び石炭改質装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者による検討の結果、石炭を改質してチャーを製造するに際して、炭化度の低い亜瀝青炭や褐炭といった石炭を使用する場合には、以下のような問題点が存在することが判った。すなわち、亜瀝青炭や褐炭といった石炭は、石炭の成分中に水酸基等の親水性の官能基を多く有し、石炭中に存在する細孔に水を蓄えやすくなっているので水分含有量が高い。水分含有量の高い石炭は、石炭から発生する揮発分の燃焼熱を乾燥・乾留の熱源として使用することを想定した場合に、揮発分の燃焼熱だけでは乾燥・乾留に必要な熱量を賄いきれない場合があることが明らかとなった。【００１１】
そのため、本発明者は、石炭や石炭から発生した揮発分等の各種成分を熱源として利用するに際して、用いる石炭が水分含有量の高い石炭であっても、新たな前工程を要せずに、より効率良く石炭を改質することが可能な方法について、鋭意検討を行った。【００１２】
その結果、装置に投入される石炭の乾燥に流動層乾燥分級器を用いるとともに、流動層乾燥分級器から排出された微粉炭を含むガスから微粉炭を回収し、回収した微粉炭を熱源として用いることで、新たな前工程を追加することなく、乾燥・乾留に必要な熱量を確保できることに想到して、本発明を為すに至った。【００１３】
また、このような方策を利用することで、水分含有量が高くない石炭を用いる場合には、製品として回収可能なガスやタール等を増加させることが可能となることも判った。
本発明の各態様の要旨は、以下の通りである。【００１４】
（１）本発明の一態様にかかる石炭改質方法は、石炭を流動層乾燥分級器で乾燥させながら粗粒炭及び微粉炭に分級する工程と；前記粗粒炭を乾留器によって乾留して、乾留ガスとチャーとに改質する工程と；前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉炭の少なくとも一部とを燃焼器に供給して燃焼させて得た熱を、前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する工程と；を備える。
（２）上記（１）に記載の石炭改質方法は、前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記燃焼器から前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方へと供給される燃焼ガスに混合する工程をさらに備えてもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の石炭改質方法は、前記流動層乾燥分級器で得られる前記微粉炭の少なくとも一部を、前記乾留器へと供給する工程をさらに備えてもよい。
（４）上記（３）に記載の石炭改質方法では、前記乾留器に供給される前記微粉炭を、単独で成形した後、又は前記粗粒炭と共に成形した後に、前記乾留器へと供給するようにしてもよい。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、前記乾留器が、外部からの加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；前記乾留器から排出された後の前記加熱ガスを、前記流動層乾燥分級器へと供給する工程をさらに備えてもよい。
（６）上記（１）〜（５）の何れか１項に記載の石炭改質方法は、前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記流動層乾燥分級器に供給される加熱ガスに混合する工程をさらに備えてもよい。
（７）本発明の一態様に係る石炭改質装置は、石炭を乾燥させながら粗粒炭と微粉炭とに分級する流動層乾燥分級器と；乾燥後の前記粗粒炭を乾留して、乾留ガス及びチャーに改質する乾留器と；前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉炭の少なくとも一部とが供給され、前記乾留ガスまたは外部燃料と前記微粉炭とを燃焼させることで得られる熱を、前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する燃焼器と；を備える。
（８）上記（７）に記載の石炭改質装置では、前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記燃焼器から、前記流動層乾燥分級器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に前記熱源として供給される燃焼ガスに混合されるように構成してもよい。
（９）上記（７）又は（８）に記載の石炭改質装置では、前記流動層乾燥分級器で得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記乾留器へと供給されるように構成してもよい。
（１０）上記（９）に記載の石炭改質装置では、前記微粉炭を単独で成形、又は前記粗粒炭と共に成形する成形機を更に備え；前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記成形機により単独で成形された後、又は前記粗粒炭と共に成形された後に、前記乾留器へと供給される；ように構成してもよい。
（１１）上記（７）〜（１０）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、前記乾留器が、外部から加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；前記乾留器から排出された後の前記加熱ガスが、前記流動層乾燥分級器へと供給される；構成を採用してもよい。
（１２）上記（７）〜（１１）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記流動層乾燥分級器に前記熱源として供給される加熱ガスに混合される構成を採用してもよい。
【００１５】
また、本発明者による前述の検討の結果、乾留によって生成したチャーの冷却に流動層冷却分級器を用いるとともに、流動層冷却分級器から排出された、微粉チャーを含むガスから微粉チャーを回収し、回収した微粉チャーを熱源として用いることでも、前工程を行うことなく、乾燥・乾留に必要な熱量を維持できることにも想到した。【００１６】
また、このような方策を利用することでも、水分含有量の高くない石炭を用いる場合に、製品として回収可能なガスやタール等を増加させることが可能となる。
上記に基づく本発明の他の態様の要旨は、以下の通りである。【００１７】
（１３）本発明の他の態様にかかる石炭改質方法は、石炭を乾燥器で乾燥させる工程と；乾燥後の前記石炭を乾留器で乾留して、乾留ガス及びチャーに改質する工程と；前記チャーを流動層冷却分級器で冷却しながら分級して微粉チャーを分離する工程と；前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉チャーとを燃焼器へと供給して燃焼させて得た熱を、前記乾燥器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する工程と；を備える。
（１４）上記（１３）に記載の石炭改質方法は、前記乾燥器及び前記流動層冷却分級器の少なくとも何れか一方から排出される排ガスを冷却ガスとして前記流動層冷却分級器に供給する工程を更に備えてもよい。
（１５）上記（１３）又は（１４）に記載の石炭改質方法は、前記乾燥器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記燃焼器から、前記乾燥器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方へと供給される燃焼ガスに混合する工程をさらに備えてもよい。
（１６）上記（１３）〜（１５）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、前記乾留器が、外部から加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；前記乾留器から排出された後の前記加熱ガスを、前記乾燥器へと供給する工程をさらに備える；ようにしてもよい。
（１７）上記（１３）〜（１６）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、前記石炭を前記乾燥器で乾燥させる工程で、前記乾燥器として流動層乾燥分級器を用いることで、前記石炭を乾燥させながら粗粒炭と微粉炭とに分級し；前記微粉炭を前記燃焼器へと供給する工程をさらに備える；ようにしてもよい。
（１８）上記（１７）に記載の石炭改質方法は、前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部を、前記流動層乾燥分級器に前記熱源として供給される加熱ガスに混合する工程をさらに備えてもよい。
（１９）上記（１７）又は（１８）に記載の石炭改質方法は、前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部を、前記乾留器へと供給する工程をさらに備えてもよい。
（２０）上記（１９）に記載の石炭改質方法では、前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部を、単独で成形又は前記粗粒炭と共に成形した後に、前記乾留器へと供給してもよい。
（２１）また、本発明の他の態様に係る石炭改質装置は、石炭を乾燥させる乾燥器と；乾燥後の前記石炭を乾留して、乾留ガス及びチャーに改質する乾留器と；前記チャーを冷却しながら分級して前記チャーより微粉チャーを分離する流動層冷却分級器と；前記乾留ガスの少なくとも一部または外部燃料と前記微粉チャーとが供給され、前記乾留ガスまたは前記外部燃料と前記微粉チャーとを燃焼させることで得られる熱を、前記乾燥器又は前記乾留器の少なくとも何れか一方に熱源として供給する燃焼器と；を備える。
（２２）上記（２１）に記載の石炭改質装置では、前記乾燥器又は前記流動層冷却分級器の少なくとも何れか一方から排出される排ガスが、冷却ガスとして前記流動層冷却分級器に供給されるようにしてもよい。
（２３）上記（２１）又は（２２）に記載の石炭改質装置では、前記乾燥器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記燃焼器から前記乾燥器及び前記乾留器の少なくとも何れか一方に前記熱源として供給される燃焼ガスに混合されるように構成してもよい。
（２４）上記（２１）〜（２３）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、前記乾留器が、外部からの加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；前記乾留器から排出された前記加熱ガスが、前記乾燥器へと供給される；構成を採用してもよい。
（２５）上記（２１）〜（２４）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、前記乾燥器が、前記石炭を乾燥させながら粗粒炭と微粉炭とに分級する流動層乾燥分級器であり；前記微粉炭が前記燃焼器へと供給される；構成を採用してもよい。
（２６）上記（２５）に記載の石炭改質装置では、前記流動層乾燥分級器から排出される排ガスの少なくとも一部が、前記流動層乾燥分級器に前記熱源として供給される加熱ガスに混合されるように構成してもよい。
（２７）上記（２５）又は（２６）に記載の石炭改質装置では、前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記乾留器へと供給される構成を採用してもよい。
（２８）上記（２７）に記載の石炭改質装置では、前記微粉炭を単独で成形、又は前記粗粒炭と共に成形する成形機を更に備え；前記流動層乾燥分級器から得られる前記微粉炭の少なくとも一部が、前記成形機により、単独で成形、又は前記粗粒炭と共に成形された後に、前記乾留器へと供給される；構成を採用してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明の上記（１）〜（１４）の各態様によれば、石炭を改質する際に用いられる乾燥器を流動層乾燥分級器とし、流動層乾燥分級器から得られる微粉炭を燃料として利用することで、より効率良く石炭の改質を行うことが可能となる。【００１９】
以上説明の上記（１５）〜（３２）の各態様によれば、石炭を改質する際に用いられる冷却器を流動層冷却分級器とし、流動層冷却分級器から得られる微粉チャーを燃料として利用することで、より効率良く石炭の改質を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る石炭改質装置の構成を示すプロセスフロー図である。
【図２】同石炭改質装置の流動層乾燥分級器を説明するための縦断面図である。
【図３】同石炭改質装置における自動制御の一例を示す図であって、図１の一部分を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る石炭改質装置の構成を示すプロセスフロー図である。
【図５】同石炭改質装置の流動層冷却分級器を説明するための縦断面図である。
【図６】同石炭改質装置の変形例を示すプロセスフロー図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る石炭改質装置の構成を示すプロセスフロー図である。
【図８】同石炭改質装置の流動層乾燥分級器を説明するための縦断面図である。
【図９】同石炭改質装置の変形例を示すプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に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詳細に説明する。なお、本願明細書及び本願図面において、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、それらの重複説明を省略する。
【００２２】
（第１の実施形態）
以下では、図１〜図３を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る石炭改質装置の構成について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る石炭改質装置の構成を示すプロセスフロー図であり、図２は、本実施形態に係る石炭改質装置の流動層乾燥分級器を説明するための縦断面図である。また、図３は、本実施形態に係る石炭改質装置における自動制御の一例を示す図であって、図１の一部分を示す説明図である。
【００２３】
以下、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る石炭改質装置１０について説明する。本実施形態に係る石炭改質装置１０は、粒度分布を有する石炭（換言すれば、ブリケット化等の事前の塊成化処理が行われていない石炭）の供給を受け、供給された石炭を乾燥及び乾留することで改質し、チャーを製造する装置である。
【００２４】
本実施形態に係る石炭改質装置１０は、図１に示したように、流動層乾燥分級器１０１と、乾留器１０３と、集塵器１０５と、冷却器１０７と、燃焼器１０９と、を主に備える。
【００２５】
乾燥器は、石炭改質装置１０に供給された、粒度分布を有する石炭を加熱することで、石炭中に含まれる水分を除去して所定の水分量まで石炭を乾燥させる装置である。本実施形態に係る石炭改質装置１０では、図１及び図２に示したように、乾燥器として流動層乾燥分級器１０１を使用する。
【００２６】
この流動層乾燥分級器１０１には、乾留器１０３から排出された例えば３００℃程度の高温ガスが、加熱ガスＧ１として供給される。
【００２７】
図２に示すように、流動層乾燥分級器１０１は、内部空間Ｓを形成する容器をなす、底壁１０１ａ及び側壁１０１ｂ及び上壁１０１ｃと、側壁１０１ｂに設けられた石炭投入配管１０１ｄ及び乾燥石炭排出配管１０１ｅと、上壁１０１ｃに設けられた加熱ガス排出配管１０１ｆと、前記内部空間Ｓ内に配置された分散板１０１ｇと、を備えている。
この流動層乾燥分級器１０１を平面視してその周方向に沿って見た場合、石炭投入配管１０１ｄと乾燥石炭排出配管１０１ｅとは互いに反対位置に設けられている。言い換えると、例えば図２の縦断面図で見た場合には、側壁１０１ｂに対し、石炭投入配管１０１ｄは紙面左側に接続されている一方、乾燥石炭排出配管１０１ｅはその反対側である紙面右側に接続されている。さらに言うと、鉛直方向に沿って見た場合、石炭投入配管１０１ｄと側壁１０１ｂとの接続口Ｐ１の位置は、乾燥石炭排出配管１０１ｅと側壁１０１ｂとの接続口Ｐ２の位置よりも高くなっている。
【００２８】
前述したように、流動層乾燥分級器１０１の内部空間Ｓ内には、図２の縦断面図に示したように、投入された石炭Ｃ１を流動化させるために、加熱ガスＧ１を鉛直方向下から上に通すための小さな通孔１０１ｇ１が多数形成された分散板１０１ｇが設けられている。この分散板１０１ｇは、前記接続口Ｐ２の下端とほぼ同じ高さ位置に、水平に配置されている。この分散板１０１ｇは、その周縁が前記側壁１０１ｂの内周面に固定され、さらに下面が底壁１０１ａの上方位置に支持されている。その結果、この分散板１０１ｇにより、前記内部空間Ｓが、投入された前記石炭Ｃ１を乾燥分級する乾燥分級室Ｓ１と、この乾燥分級室Ｓ１の真下でかつ前記底壁１０１ａから取り込まれた加熱ガスを受け入れる加熱ガス供給室Ｓ２とに区画されている。
【００２９】
流動層乾燥分級器１０１をなす容器の底部である底壁１０１ａから供給される加熱ガスＧ１は、分散板１０１ｇに設けられた通孔１０１ｇ１を、加熱ガス供給室Ｓ２から上に向かって通過して容器内の上方部分である乾燥分級室Ｓ１に向かって流れていき、容器の上方の上壁１０１ｃに設けられた排出部である前記加熱ガス排出配管１０１ｆから排出される。
粒度分布を有する石炭Ｃ１は、分散板１０１ｇ上に送入され、容器の下方部分である加熱ガス供給室Ｓ２から上方に向かって噴きあげられる加熱ガスＧ１により流動状態となって、加熱される。より詳しく言うと、まず、石炭Ｃ１が、石炭投入配管１０１ｄを介して前記接続口Ｐ１より乾燥分級室Ｓ１内に連続的に投入され、分散板１０１ｇ上に積層される。そして、加熱ガス供給室Ｓ２内に供給された加熱ガスＧ１は、分散板１０１ｇの下方から上方に向かって通孔１０１ｇ１を通過していく。このようにして乾燥分級室Ｓ１内に送り込まれた加熱ガスＧ１は、分散板１０１ｇ上に積み重ねられた石炭Ｃ１の下層から上層に向かって吹き上げられていく。この過程で、加熱ガスＧ１の吹きつけにより、石炭Ｃ１が風圧により流動すると同時に、加熱により乾燥されていく。従って、本実施形態に係る流動層乾燥分級器１０１では、容器の下方から供給される加熱ガスＧ１は、加熱乾燥ガスとしての機能に加えて、流動化ガスとしても機能している。
【００３０】
流動層乾燥分級器１０１の乾燥分級室Ｓ１内に供給される加熱ガスＧ１により、乾燥分級室Ｓ１内の石炭Ｃ１は流動状態となるとともに、加熱ガスＧ１によって加熱され、含有している水分が除去されていく。ここで、流動層乾燥分級器１０１では、供給される加熱ガスＧ１によって乾燥分級室Ｓ１内の雰囲気温度が１００℃程度になるように維持されており、流動層乾燥分級器１０１の出口における石炭Ｃ１の温度が数十℃〜１００℃程度（好ましくは、例えば、８０〜１００℃程度）となるように、供給された石炭Ｃ１が加熱される。これにより、供給された石炭Ｃ１に含まれる水分が除去されることとなる。流動層乾燥分級器１０１の出口における石炭Ｃ１の温度が設備設計上許容される下限温度を下回る（例えば８０℃未満）である場合には、乾燥石炭Ｃ２中に所定の目標値以上に水分が残存している可能性があり、好ましくない。一方、流動層乾燥分級器１０１の出口における石炭Ｃ１の温度が１００℃を大きく超える場合も、石炭Ｃ１の乾留が開始してしまう可能性があり、好ましくない。
【００３１】
乾燥分級室Ｓ１の内部温度は、例えば流動層乾燥分級器１０１に供給する加熱ガスＧ１の流量等に応じて制御することが可能である。また、流動層乾燥分級器１０１の出口における石炭Ｃ１の水分含有量については、後段の乾留器１０３に供給する乾燥石炭Ｃ２中の水分量の目標値や所定の操業規定等に応じて、適宜設定すればよい。
【００３２】
乾燥分級室Ｓ１に加熱ガスＧ１が供給されて分散板１０１ｇ上の石炭Ｃ１が流動状態となる。その結果、この石炭Ｃ１に含まれる、例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の粒径（粒径は、篩い分けを前提とした粒径であり、短径相当を示す。以下同様）を有する微粉炭Ｃ３が、乾燥分級室Ｓ１内を上方に向かって流れる加熱ガスＧ１に乗って、流動層乾燥分級器１０１の上部から排出される。また、微粉炭よりも大きい粒径を有する石炭である粗粒炭は、最終的に所定の水分量（例えば、水分量１０％等）まで水分が除去された後、流動層乾燥分級器１０１の分散板１０１ｇの近傍に設けられた排出口である前記接続口Ｐ２から排出され、後段に設けられた乾留器１０３へと搬送される。
また、流動層乾燥分級器１０１から排出された微粉炭Ｃ３を含む加熱ガスＧ２は、図１及び図２に示したように、後述する集塵器１０５へと導入される。
【００３３】
このように、本実施形態に係る流動層乾燥分級器１０１内の乾燥分級室Ｓ１では、水分を含む石炭Ｃ１を乾燥させると同時に、加熱ガス（流動化ガス）Ｇ１を用いて石炭Ｃ１の分級処理が行われている。このような分級処理により、所定の粒径を有する微粉炭（所定の分級点以下の粒径を有する微粉炭Ｃ３、ただし、上記所定の分級点より大きな石炭も少量は混入する）が取り除かれる。そのため、乾留器１０３に供給される乾燥石炭（より詳細には、乾燥後の粗粒炭）Ｃ２に微粉炭が混入している割合を低下させることが可能となる。その結果、乾留器１０３で生成して排出される乾留ガス（タールを含む）Ｄ１内に微粉炭が混入することによるキャリブレーションの問題を低減することがより容易となり、この乾留ガスＤ１が流れる配管の目詰まり等をより効果的に抑制又は防止することができる。また、微粉炭Ｃ３が取り除かれた乾燥石炭（すなわち、粗粒炭）Ｃ２を利用することで、製品として回収されるチャーＣ４に含まれる微粉の割合を低減させることが可能となり、チャーＣ４の発塵を効率良く低減することが可能となる。
【００３４】
流動層乾燥分級器１０１から得られる微粉炭Ｃ３の量は、流動層乾燥分級器１０１に投入される石炭Ｃ１の初期粒度分布や、流動層乾燥分級器１０１における流動化ガスである加熱ガスＧ１の流量によって決まる。なお、流動層乾燥分級器１０１における分級点、すなわち、粒度分布を有する石炭Ｃ１を微粉炭Ｃ３と粗粒炭（乾燥石炭Ｃ２）とに分ける目標粒径は、前記流動化ガスの流量で調整可能であり、この調整によって分級点の設定を変えることで、流動層乾燥分級器１０１の上部から排出される微粉炭Ｃ３の量を変えることができる。
【００３５】
流動層乾燥分級器１０１における分級乾燥室Ｓ１の内部温度を１００℃超に制御する場合には、乾留器１０３から流動層乾燥分級器１０１に加熱ガスＧ１を供給する配管Ｌ４の途中に別途、ボイラー（不図示）を設置した上で、同ボイラーによって発生する高温の蒸気を加熱ガスＧ１として用いるようにしてもよい。
【００３６】
乾留器１０３は、流動層乾燥分級器１０１により所定の水分量となるまで乾燥された乾燥石炭（乾燥粗粒炭）Ｃ２が送入され、送入された乾燥粗粒炭を乾留する装置である。本実施形態に係る乾留器１０３としては、循環流動層や内熱式ロータリーキルン等といった直接加熱方式の乾留器を用いてもよいが、外熱式ロータリーキルン等の間接加熱方式の乾留器を用いることが好ましい。外熱式ロータリーキルン等の間接加熱方式の乾留器を用いることで、乾燥石炭Ｃ２を乾留する際に利用される加熱ガスと、乾燥石炭Ｃ２の乾留によって発生する揮発分からなる乾留ガスと、が混合してしまうことを防止することが可能となり、乾留ガス（タール成分を含む）の発熱量を高いままに維持することが可能となる。
【００３７】
この乾留器１０３には、加熱ガスとして、後述する燃焼器１０９内での物質の燃焼により発生する燃焼ガスＧ３が供給され、供給された燃焼ガスＧ３による加熱を受けて乾燥石炭Ｃ２の乾留が進行し、ガスやタール等の乾留ガスＤ１と、チャーＣ４と、が生成される。
【００３８】
乾燥石炭Ｃ２を乾留するにあたって、乾留器１０３内部の雰囲気温度は、乾留条件にもよるが、４００℃〜１２００℃程度となっている。乾留器１０３内部の雰囲気温度が４００℃未満である場合には、乾燥石炭Ｃ２の熱分解反応が進行せず、乾留ガスＤ１やチャーＣ４を生成することが困難となる。また、乾留器１０３内部の雰囲気温度が１２００℃超過となる場合には、乾燥石炭Ｃ２の熱分解反応が終了しており、揮発分の放出も終了しているため、石炭改質装置１０全体としての熱効率が低下する可能性がある。
なお、乾留器１０３として、外熱式ロータリーキルン等の間接加熱方式の乾留器を用いる場合には、構造や材質等の関係から、乾留器１０３内部の雰囲気温度を９００℃以下とすることが好ましい。
【００３９】
乾留器１０３により生成されたチャーＣ４は、乾留条件にもよるが６００℃程度の高い温度となっているため、後述する冷却器１０７へと搬送されて冷却される。また、チャーＣ４の生成に伴って、乾留ガスＤ１（タール（常温時に液体となる成分）や、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、メタン（ＣＨ４）等の炭化水素を主成分とするガス等といった各種のガス（常温時も気体である成分）を含むもの）が生成される。生成した乾留ガスＤ１の少なくとも一部は、後述する燃焼器１０９へと供給されて、石炭改質装置１０で用いられる熱の熱源として利用される。また、乾留ガスＤ１の一部は、製品（製品ガスやタール）として回収することも可能である。
【００４０】
集塵器１０５は、流動層乾燥分級器１０１から排出された排ガスＧ２に含まれる微粉炭Ｃ３を、ガス成分から分離する装置である。本実施形態に係る集塵器１０５としては、例えば、サイクロンやバグフィルタ等を使用することができる。集塵器１０５によって分離された微粉炭（乾燥微粉炭）Ｃ３は、後述する燃焼器１０９へと搬送される。また、微粉炭Ｃ３が取り除かれたガスは、排ガスとして石炭改質装置１０の系外へと排出される。
【００４１】
更に、流動層乾燥分級器１０１から乾留器１０３へと搬送される乾燥石炭Ｃ２の量が少ない場合や、流動層乾燥分級器１０１の出口での乾燥石炭Ｃ２の水分含有量が所定値と同等又はそれよりも低い場合には、集塵器１０５によって回収された微粉炭Ｃ３の一部を、図１に示した配管Ｌ３を利用して、乾留器１０３へと供給するようにしてもよい。そうすることで、乾留器１０３に供給される乾燥石炭Ｃ２の量を増やしたり、または乾燥石炭Ｃ２の水分含有量を所定量に高めたりするなど、操業を適正化することができる。
また、その際、図示されない成型機又は造粒機などの成形機を用いて、乾留器１０３へ供給する前に微粉炭Ｃ３を、単独又は乾燥石炭Ｃ２と共に成型又は造粒してもよい。なお、ここで言う「成型」及び「造粒」は、本発明で言う「成形」に含まれる。この点は、他の実施形態や各変形例においても同様である。
成型又は造粒について詳しく言うと、配管Ｌ３上に前記成型機又は前記造粒機を設置し、ここで、流動層乾燥分級器１０１から取り出された乾燥石炭Ｃ２を成型機で成型するかまたは造粒機で造粒し、その後、流動層乾燥分級器１０１から乾留器１０３へと搬送される乾燥石炭Ｃ２に加えて、乾留器１０３に供給するようにしてもよい。
【００４２】
微粉炭Ｃ３を予め成型物又は造粒物とすることにより、乾留器１０３内での発塵抑制を図ることができると共に乾留ガスＤ１に同伴されて飛散する微粉チャーの量が減ることから、生成されるチャーＣ４の回収率を向上させることができる。成型は圧縮成型や押出成形等で行うことが可能であり、造粒は転動造粒等で行うことが可能である。その際に、成型性や造粒性を向上させるために、タールやセメント等のバインダを微粉炭Ｃ３に添加してもよい。成型物や造粒物の大きさは、発塵抑制、飛散防止の面からは、直径（球状では無い場合は短径相当）が数ｍｍ程度以上であることが好ましい。また、上限は特に限定されないが、成型・造粒やハンドリングのし易さ、及び、乾留後に得られるチャーＣ４の内部への伝熱のし易さを考慮すると、直径（直径は、篩い分けを前提とした径であり、短径相当を示す）が十数ｍｍ以下であることが好ましい。成型物や造粒物の大きさは、成型機や造粒機の能力によっても影響を受け、例えば、ブリケット成型の場合は、数ｃｍ〜１０ｃｍ程度が一般的である。
【００４３】
上記説明では、流動層乾燥分級器１０１に対して、加熱ガス兼流動化ガスとして、乾留器１０３から排出された排ガスを配管Ｌ４経由で供給する場合について説明した。この際、後述する燃焼器１０９から排出された燃焼ガスＧ３が、必要に応じて配管Ｌ１から供給される、集塵器１０５からの排ガスによって冷却された後に、乾留器１０３ではなく、直接、流動層乾燥分級器１０１に供給するように構成してもよい（図示せず）。燃焼器１０９から排出された燃焼ガスＧ３を利用する場合には、配管Ｌ１から加えられる排ガス量を調整することで、乾留器１０３の乾留温度を制御することが容易となるため、より好ましい。
【００４４】
また、上記説明では、流動層乾燥分級器１０１に対して、加熱ガス兼流動化ガス（加熱ガスＧ１）として、乾留器１０３から排出された排ガスを供給する場合について説明した。これに代わり、集塵器１０５から排出された排ガスの少なくとも一部を、図１に示した配管Ｌ２を利用して、循環ガスとして加熱ガスＧ１に加えて混合したものを、流動層乾燥分級器１０１に供給するようにしてもよい。集塵器１０５から排出される排ガスを、流動層乾燥分級器１０１に供給する加熱ガスＧ１に混合することによって、流動層乾燥分級器１０１に供給される加熱ガスＧ１の流量や温度を容易に調整することが可能となるとともに、より効率良く石炭改質装置１０を稼働させることができる。
【００４５】
冷却器１０７は、乾留器１０３により生成されたチャーＣ４を、取り扱いが容易な程度の温度まで冷却する装置である。本実施形態に係る石炭改質装置１０では、公知の冷却器を使用することが可能であるが、このような冷却器として、例えば、ロータリーキルン等の間接冷却方式の冷却器や、水噴霧による直接冷却方式の冷却器や、流動層冷却器等を用いることができる。
【００４６】
燃焼器１０９は、本実施形態に係る石炭改質装置１０で用いられる熱を創出する装置である。燃焼器１０９には、乾留器１０３によって生成された乾留ガスＤ１の少なくとも一部と、集塵器１０５によって回収された微粉炭（乾燥微粉炭）Ｃ３とが、燃料として供給される。燃焼器１０９は、乾留ガスＤ１及び微粉炭Ｃ３を燃焼させることで、例えば１０００℃〜１５００℃程度という高温の燃焼ガスＧ３を発生させる。この燃焼ガスＧ３は、乾留器１０３へと導入され、乾留器１０３における熱分解反応を進行させるための熱源として使用される。
【００４７】
図示を省略するが、燃焼器１０９として、乾留ガスＤ１を燃焼させるための燃焼器と、微粉炭Ｃ３を燃焼させるための燃焼器と、を別々に設けてもよいが、乾留ガスＤ１を燃焼させるための燃焼器の燃焼空間に微粉炭Ｃ３を投入するバーナー（例えば微粉炭投入管等）を設置した、共通の燃焼器を用いることが好ましい。
乾留ガスＤ１を燃焼させるための燃焼器と、微粉炭Ｃ３を燃焼させるための燃焼器とを共通にすることで、乾留ガスＤ１が燃焼している高温場に対して微粉炭Ｃ３を投入することが可能となるので、微粉炭Ｃ３を容易に燃焼させることが可能となる。
【００４８】
また、別の形態として、乾留器１０３に、外熱式ロータリーキルン等の外部から加熱ガスが供給される間接加熱方式の乾留器を用い、乾留器１０３から排出された加熱ガスを流動層乾燥分級器１０１へと供給する場合では、外熱部（外熱式ロータリーキルンでは外周部）を燃焼空間とし、乾留器１０３が燃焼器１０９を兼ねる形態としても良い。
【００４９】
ここで、乾留器１０３の乾留条件によっては、燃焼器１０９から排出される１０００℃〜１５００℃程度の燃焼ガスＧ３では、温度が高すぎるという場合も生じうる。その際には、図１に示した配管Ｌ１を利用して、集塵器１０５からの排ガスを燃焼器１０９からの燃焼ガスと混合して燃焼ガスＧ３の温度を下げることが好ましい。集塵器１０５からの排ガスの温度は約１００℃程度と、燃焼器１０９からの燃焼ガスＧ３の温度に比べて低いため、この排ガスを燃焼ガスＧ３と混合することで、燃焼器１０９からの燃焼ガスＧ３の温度を適切な温度に調整することが可能となる。また、集塵器１０５からの排ガスを燃焼ガスＧ３に混合しない場合には、燃焼器１０９からの燃焼ガスＧ３を乾留器１０３に供給する配管Ｌ５の途中に、不図示のボイラー等の熱交換器を配置して、燃焼ガスＧ３の温度を低下させてもよい。
【００５０】
以上、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る石炭改質装置１０について、詳細に説明した。
【００５１】
従来では、水分含有量の高い石炭を原料として用いた場合、乾留器により生成された乾留ガスを用いたとしても、石炭の乾燥及び乾留に必要な熱を賄いきれない場合があった。一方、本実施形態に係る石炭改質装置１０を利用した石炭改質方法では、乾燥器を流動層乾燥分級器１０１とし、流動層乾燥分級器１０１から発生した微粉炭Ｃ３を燃焼器１０９へと導入する。これにより、水分含有量の高い石炭を用いる場合であっても、外部から別の燃料を供給することなく、乾燥及び乾留に必要な熱量を賄うことが可能となる。
【００５２】
また、水分含有量の高くない石炭を用いる場合、発生する乾留ガスの燃焼により石炭を乾燥及び乾留させるための熱源を賄うことが可能であるが、本実施形態に係る石炭改質装置１０を利用した石炭改質方法では、流動層乾燥分級器１０１から得られる乾燥微粉炭Ｃ３を燃焼器１０９へと導入して燃焼させることにより、燃焼器１０９への乾留ガスＤ１の供給量を削減することが可能となる。その結果、製品として回収するガスやタールの量を増加させることができる。
【００５３】
流動層乾燥分級器１０１から得られる乾燥微粉炭Ｃ３の量は、前述のように、石炭改質装置１０に投入される石炭Ｃ１の粒度分布や、流動層乾燥分級器１０１内に供給される加熱ガスＧ１の流量によって決まるものであるが、石炭Ｃ１の水分含有量が高くなって、流動層乾燥分級器１０１の出口における乾燥石炭Ｃ２の水分含有量が高くなった場合には、流動層乾燥分級器１０１に供給する流動化ガスである加熱ガスＧ１の流量を上げて、燃焼器１０９に送る乾燥微粉炭Ｃ３の供給量を多くすることで、燃焼器１０９での燃焼量を高め、必要な熱量を生成することが可能となる。
【００５４】
また、流動層乾燥分級器１０１の出口における乾燥石炭Ｃ２の水分含有量が低くなった場合には、流動化ガスである加熱ガスＧ１の流量を下げることで燃焼器１０９に送る乾燥微粉炭Ｃ３の供給量を少なくするか、又は、図１に示した配管Ｌ３から乾燥微粉炭Ｃ３を乾留器１０３に戻すことで、乾留器１０３に供給される乾燥石炭Ｃ２の量や水分含有量を調整することができる。その際、乾留器１０３への供給前に、乾燥微粉炭Ｃ３を単独で成形又は乾燥石炭Ｃ２と共に成形してもよいことは、上述した通りである。このように、本実施形態では、石炭Ｃ１の水分含有量が変動した場合であっても、石炭改質装置１０全体としての熱量バランスを制御することが可能となる。
【００５５】
集塵器１０５で回収される乾燥微粉炭Ｃ３の量の調整は、例えば、図１に示した配管Ｌ２を利用して、集塵器１０５から排出された排ガスを循環ガスとして流動層乾燥分級器１０１へと供給し、この供給量を増減することで、加熱ガスＧ１の流量を増減させて流動化ガスの流量を調整することで、乾燥微粉炭Ｃ３の量を増減させることができる。この場合には、配管Ｌ２から供給される循環ガスが混合されて温度が下がっても加熱ガスＧ１が所望の熱量を維持できるように、乾留器１０３から供給される加熱ガスＧ１の流量を増やして補う。
【００５６】
なお、流動層乾燥分級器１０１の出側における乾燥石炭Ｃ２の水分含有量の把握や、集塵器１０５からの微粉炭Ｃ３の導入量制御や、流動層乾燥分級器１０１に供給する流動化ガス（加熱ガスＧ１）の流量制御については、石炭改質装置１０のオペレータが手動で行ってもよいし、石炭改質装置１０に設けられた各種の制御装置（図示せず）により自動的に実施されてもよい。
【００５７】
＜変形例＞
前記制御装置による自動制御を採用した場合の変形例について、図３を用いて以下に説明する。
本変形例では、上記石炭改質装置１０に対し、さらに、流動層乾燥分級器１０１の出側から乾留器１０３の入側にかけての配管に設けられた水分計２０１及び計量器２０２と、集塵器１０５から燃焼器１０９に向かう配管に設けられた計量器２０３と、前記制御装置とを備えた構成を採用している。なお、図３には、これらの追加装置以外に、流動層乾燥分級器１０１に石炭Ｃ１を切り出して送る供給器２０４と、集塵器１０５からの微粉炭Ｃ３を燃焼器１０９に向かって供給する供給器２０５と、集塵器１０５から流動層乾燥分級器１０１に排ガス（循環ガス）を戻すポンプ２０６とが図示されているが、これらは上記石炭改質装置１０にも具備されているものであり、図１ではそれらの図示を省略している。
【００５８】
上記構成によれば、まず、上記石炭改質装置１０について説明した石炭改質方法に際して下記の自動制御が行われる。
すなわち、流動層乾燥分級器１０１から乾留器１０３に向かう乾燥石炭Ｃ２の供給量を計量器２０２で計量し、これを前記制御装置が把握する。前記制御装置は、前記供給量が一定量となるように、供給器２０４から流動層乾燥分級器１０１に切り出される石炭Ｃ１の供給量を増減する。
【００５９】
また、水分計２０１により、流動層乾燥分級器１０１の出口における乾燥石炭Ｃ２の水分含有量を測定し、これを前記制御装置が把握する。前記制御装置は、前記水分含有量が所望の範囲内に収まるように、ポンプ２０６を制御する。
すなわち、前記制御装置が、前記水分含有量が所望の範囲よりも高いと判断した場合には、ポンプ２０６の回転数を上げる。これにより、配管Ｌ２を流れる排ガス（循環ガス）の流量が増し、流動層乾燥分級器１０１に供給される加熱ガスＧ１の流量が増す。
【００６０】
すると、流動層乾燥分級器１０１内で発生する、微粉炭Ｃ３を含む排ガスＧ２の流量が増すので、集塵器１０５で得られる微粉炭Ｃ３の量も増す。そして、集塵器１０５から燃焼器１０９に向かう微粉炭Ｃ３の供給量を計量器２０３で計量しながら、所望の供給量になるまで供給器２０５による供給量を増やす。
すると、燃焼器１０９で発生する燃焼ガスＧ３の熱量が増えるため、前記配管Ｌ５及び前記配管Ｌ４を介して流動層乾燥分級器１０１に供給される加熱ガスＧ１の熱量が増える。その結果、流動層乾燥分級器１０１内に投入された石炭Ｃ１に加えられる熱量が増えるので、石炭Ｃ１をより乾燥させることができ、乾燥石炭Ｃ２の水分含有量を減らすことができる。
【００６１】
一方、前記制御装置が、前記水分含有量が所望の範囲よりも低いと判断した場合には、供給器２０５によって燃焼器１０９に向かう微粉炭Ｃ３の供給量が減るように計量器２０３で計量し、余った微粉炭Ｃ３は配管Ｌ３を介して乾留器１０３に供給する。
これ以外の方法として、ポンプ２０６の回転数を下げることにより、配管Ｌ２を流れる排ガス（循環ガス）の流量を減らし、流動層乾燥分級器１０１に供給される加熱ガスＧ１の流量を下げ、その結果として燃焼器１０９に供給する微粉炭Ｃ３の供給量を減らすようにしてもよい。この場合、燃焼器１０９で発生する燃焼ガスＧ３の熱量が減るため、流動層乾燥分級器１０１内に投入された石炭Ｃ１に加えられる熱量も減るので、乾燥石炭Ｃ２をより適切な水分含有量にできると共に、石炭Ｃ１の加熱に用いられる熱量を節約することができる。勿論、このような制御と、上述の、余った微粉炭Ｃ３を、配管Ｌ３を介して乾留器１０３に戻す制御とを組み合わせて行ってもよい。
【００６２】
ところで、上述した第１の実施形態では、外部からの燃料供給を必要とせずに、効率的に石炭Ｃ１を改質する方法及び装置について説明したが、比較的低コストで外部燃料が手に入る場合には、本発明の別の実施形態として、外部燃料を使用することで加熱ガスを製造して乾留を行い、生成した乾留ガスを製品として回収することも可能である。
【００６３】
例えば、発熱量は低いが低コストのガス（例えば、鉄鋼業で発生する高炉ガス（Ｂｌａｓｔ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｇａｓ：ＢＦＧ）等）が入手できるような環境においては、このガスを燃焼器１０９で燃焼させ、発生した燃焼ガスを加熱ガスとして乾留器１０３で使用し、生成した高発熱量の乾留ガスを製品として回収することもできる。この場合においても、微粉炭Ｃ３は燃焼器１０９で燃焼させるため、比較的効率よく運転しつつ、乾留ガスＤ１に微粉炭が混入するキャリブレーションを低減させることもできる。
【００６４】
また、上記のように外部燃料を使用する場合、乾留ガスＤ１は、ガスとタールとに分離して回収したり、タールを更に分解して回収したり、ガス改質やタール改質して回収したりしても良い。
【００６５】
［実施例］
続いて、実施例１〜３及び比較例１を示しながら、本発明の実施形態に係る石炭改質装置１０についてより具体的に説明する。なお、以下に示す実施例１〜３は、あくまでも例示であって、本発明の石炭改質装置が、下記に示す実施例１〜３のみに限定解釈されるものではない。
【００６６】
なお、以下に示す実施例１〜３及び比較例１では、以下の表１に示す粒度分布を示す石炭を原料として使用した。なお、粒径は、篩い分けを前提とした粒径であり、短径相当を示す。
【００６７】
【表１】
0005597778.tif 000002
【００６８】
＜実施例１＞
上記表１に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ１（水分含有量：６０％）を、流動層乾燥分級器１０１に６００ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、流動層乾燥分級器１０１において３５０℃でかつ２６００Ｎｍ３／ｈの加熱ガスＧ１を用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。得られた乾燥石炭Ｃ２を、外熱式ロータリーキルンである乾留器１０３に投入して６００℃に昇温させ、乾留を行った。
その結果、１３０ｋｇ／ｈのチャー、６５Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１８ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量（乾留器１０３で発生した製品チャーを除くガスおよびタールの全量）を燃焼器１０９に送って燃焼させ、１５００℃の燃焼ガスＧ３とした。燃焼器１０９では、流動層乾燥分級器１０１から回収した１５ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３を同時に燃焼させた。なお、この実施例１においては、図１に示した配管Ｌ１を利用して集塵器１０５からの排ガスを混合させることで、加熱ガスＧ１の冷却を行っている。
【００６９】
＜実施例２＞
上記表１に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ１（水分含有量：６５％）を、流動層乾燥分級器１０１に６９０ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、流動層乾燥分級器１０１において３２０℃でかつ２８００Ｎｍ３／ｈの加熱ガスＧ１を用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。なお、この乾燥処理に際しては、図１に示した配管Ｌ２を用いて、集塵器１０５から排出された排ガスを加熱ガスＧ１に混合し、加熱ガスＧ１を最終的に２００Ｎｍ３／ｈまで増加させた。得られた乾燥石炭Ｃ２を、外熱式ロータリーキルンである乾留器１０３で６００℃に昇温させ、乾留を行った。その結果、１２５ｋｇ／ｈのチャー、６２Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１７ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量を燃焼器１０９に送って燃焼させ、１５００℃の燃焼ガスとした。燃焼器１０９では、流動層乾燥分級器１０１から回収した２５ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ２を同時に燃焼させた。なお、この実施例２においては、図１に示した配管Ｌ１を利用して集塵器１０５からの排ガスを混合させることで、加熱ガスＧ１の冷却を行っている。操業後に乾留器１０３から燃焼器１０９にかけての配管内部を検査したところ、ダスト付着は殆ど生じておらず、キャリーオーバーは殆ど生じていなかった。
【００７０】
＜実施例３＞
上記表１に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ１（水分含有量：５７％）を、流動層乾燥分級器１０１に５６０ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、流動層乾燥分級器１０１において３１０℃でかつ２６００Ｎｍ３／ｈの加熱ガスＧ１を用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。得られた乾燥石炭Ｃ２を、外熱式ロータリーキルンである乾留器１０３で６００℃に昇温させ、乾留を行った。その結果、１３４ｋｇ／ｈのチャー、６７Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１８．７ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量（乾留器１０３で発生した製品チャーを除くガスおよびタールの全量）を燃焼器１０９に送って燃焼させ、１５００℃の燃焼ガスＧ３とした。燃焼器１０９では、流動層乾燥分級器１０１から回収した１５ｋｇ／ｈのうちの６ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３を同時に燃焼させた。残りの９ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３は、図１中の配管Ｌ３上に設けられた成型機（図中表示なし）で圧縮成型を行ってから乾留器１０３へ投入した。その結果、チャーの回収量（回収率）が向上すると共に、回収されたチャー中の微粉も比較例に比べて少なく、発塵の少ないチャーであることも確認された。なお、この実施例３においては、実施例１と同様に、図１に示した配管Ｌ１を利用して集塵器１０５からの排ガスを混合させることで、加熱ガスＧ１の冷却を行っている。
【００７１】
＜比較例１＞
上記表１に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭（水分含有量：６０％）をバンド乾燥器に６００ｋｇ／ｈで投入した。そして、バンド乾燥器において３５０℃のガス２６００Ｎｍ３／ｈを用いて、水分含有量が１０％まになるまで乾燥させた。得られた乾燥石炭を、外熱式ロータリーキルンである乾留器で６００℃に昇温させ、乾留を行った。その結果、１３９ｋｇ／ｈのチャー、６９Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量を燃焼器に送って燃焼させ、１５００℃の燃焼ガスとした。
この場合、乾燥器及び乾留器で求められる熱量を賄うことが出来なかったため、燃焼器に９ｋｇ／ｈの重油を供給することで燃焼させ、処理に求められる熱量を確保した。このように、流動層乾燥分級器からの乾燥微粉炭を用いない場合には、９ｋｇ／ｈの重油が必要となった。操業後に乾留器から燃焼器への配管内部を検査したところ、ダスト付着が生じており（特に曲げ部において顕著であった）、キャリーオーバーが生じていることが判った。従って、長時間の操業では、配管詰まりの発生が懸念される。
【００７２】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、その骨子について以下に纏める。
（１）上記実施形態に係る石炭改質方法は、石炭Ｃ１を流動層乾燥分級器１０１で乾燥させながら乾燥石炭Ｃ２である粗粒炭、及び微粉炭Ｃ３に分級する工程と；前記粗粒炭を乾留器１０３によって乾留して、乾留ガスＤ１とチャーＣ４とに改質する工程と；微粉炭Ｃ３の少なくとも一部と乾留ガスＤ１の少なくとも一部とを燃焼器１０９に供給して燃焼させて得た熱を、流動層乾燥分級器１０１及び乾留器１０３の少なくとも何れか一方に熱源として供給する工程と；を備える。
（２）上記（１）に記載の石炭改質方法は、流動層乾燥分級器１０１から排出される排ガスＧ２の少なくとも一部を、燃焼器１０９から流動層乾燥分級器１０１及び乾留器１０３の少なくとも何れか一方へと供給される燃焼ガスＧ３に混合する工程をさらに備えてもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の石炭改質方法は、流動層乾燥分級器１０１で得られる微粉炭Ｃ３の少なくとも一部を、乾留器１０３へと供給する工程をさらに備えてもよい。
（４）上記（３）に記載の石炭改質方法では、乾留器１０３に供給される微粉炭Ｃ３を、単独で成形した後、又は前記粗粒炭と共に成形した後に、乾留器１０３へと供給するようにしてもよい。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、乾留器１０３が、外部からの加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；乾留器１０３から排出された後の加熱ガスＧ１を、流動層乾燥分級器１０１へと供給する工程をさらに備えてもよい。
（６）上記（１）〜（５）の何れか１項に記載の石炭改質方法は、流動層乾燥分級器１０１から排出される排ガスＧ２の少なくとも一部を、流動層乾燥分級器１０１に供給される加熱ガスＧ１に混合する工程をさらに備えてもよい。
（７）上記（１）〜（６）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、燃焼器１０９に供給する微粉炭Ｃ３及び乾留ガスＤ１のうちの乾留ガスＤ１の代わりに、外部燃料を用いてもよい。
（８）上記実施形態に係る石炭改質装置は、石炭Ｃ１を乾燥させながら乾燥石炭Ｃ２である粗粒炭と微粉炭Ｃ３とに分級する流動層乾燥分級器１０１と；乾燥後の前記粗粒炭を乾留して、乾留ガスＤ１及びチャーＣ４に改質する乾留器１０３と；乾留ガスＤ１の少なくとも一部と微粉炭Ｃ３とが供給され、乾留ガスＤ１及び微粉炭Ｃ３を燃焼させることで得られる熱を、流動層乾燥分級器１０１及び乾留器１０３の少なくとも何れか一方に熱源として供給する燃焼器１０９と；を備える。
（９）上記（８）に記載の石炭改質装置では、流動層乾燥分級器１０１から排出される排ガスＧ２の少なくとも一部が、燃焼器１０９から、流動層乾燥分級器１０１及び乾留器１０３の少なくとも何れか一方に前記熱源として供給される燃焼ガスである加熱ガスＧ１に混合されるように構成してもよい。
（１０）上記（８）又は（９）に記載の石炭改質装置では、流動層乾燥分級器１０１で得られる微粉炭Ｃ３の少なくとも一部が、乾留器１０３へと供給されるように構成してもよい。
（１１）上記（１０）に記載の石炭改質装置では、微粉炭Ｃ３を単独で成形、又は乾燥石炭Ｃ２と共に成形する成形機を更に備え；流動層乾燥分級器１０１から得られる微粉炭Ｃ３の少なくとも一部が、前記成形機により単独で成形された後、又は乾燥石炭Ｃ２と共に成形された後に、乾留器１０３へと供給される；ように構成してもよい。
（１２）上記（８）〜（１１）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、乾留器１０３が、外部から加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；乾留器１０３から排出された後の加熱ガスＧ１が、流動層乾燥分級器１０１へと供給される；構成を採用してもよい。
（１３）上記（８）〜（１２）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、流動層乾燥分級器１０１から排出される排ガスＧ２の少なくとも一部が、流動層乾燥分級器１０１に前記熱源として供給される加熱ガスＧ１に混合される構成を採用してもよい。
（１４）上記（８）〜（１３）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、燃焼器１０９に供給する微粉炭Ｃ３及び乾留ガスＤ１のうちの乾留ガスＤ１の代わりに、外部燃料を用いてもよい。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、石炭Ｃ１を改質する際に用いられる乾燥器として流動層乾燥分級器１０１を採用し、流動層乾燥分級器１０１から得られる微粉炭Ｃ３を燃料として利用することで、より効率良く石炭Ｃ１の改質を行うことが可能となる。
【００７４】
以上、添付図面を参照しながら第１の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例のみに限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の他の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面において、上記第１の実施形態で説明したものと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。
【００７６】
（第２の実施形態）
以下では、図４及び図５を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る石炭改質装置の構成について、詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る石炭改質装置３１０の構成を示したプロセスフロー図であり、図５は、本実施形態に係る石炭改質装置３１０の流動層冷却分級器３０７を説明するための縦断面図である。
【００７７】
以下、図４及び図５を参照しながら、本実施形態に係る石炭改質装置３１０について説明する。本実施形態に係る石炭改質装置３１０は、粒度分布を有する石炭Ｃ３０１（換言すれば、ブリケット化等の事前の塊成化処理が行われていない石炭）が供給され、供給された石炭Ｃ３０１を乾燥及び乾留することで改質し、チャーを製造する装置である。
【００７８】
石炭改質装置３１０は、図４に示したように、乾燥器３０１と、乾留器３０３と、ボイラー３０５と、流動層冷却分級器３０７と、集塵器３０９と、燃焼器３１１と、を主に備える。
【００７９】
乾燥器３０１は、石炭改質装置３１０に供給された、粒度分布を有する石炭Ｃ３０１を加熱することで、石炭Ｃ３０１中に含まれる水分を所定の水分量まで除去して、石炭Ｃ３０１を乾燥させる装置である。本実施形態に係る乾燥器３０１としては、間接加熱方式の乾燥器を用いることが好ましい。間接加熱方式の乾燥器としては、例えば、スチームチューブドライヤ（Ｓｔｅａｍ  Ｔｕｂｅ  Ｄｒｙｅｒ：ＳＴＤ）や、コールインチューブ（Ｃｏａｌ−Ｉｎ−Ｔｕｂｅ：ＣＩＴ）ドライヤ等のチューブドライヤを挙げることができる。間接加熱方式の乾燥器を用いることで、石炭Ｃ３０１を加熱するための加熱ガスＧ３０１が乾燥器３０１内で発生しうるガスと混ざってしまうことを防止でき、加熱ガスＧ３０１の熱量を維持することが可能となる。
【００８０】
乾燥器３０１には、後述する乾留器３０３から排出された例えば３００℃程度の高温ガスを利用してボイラー３０５で生成した蒸気が、加熱ガスＧ３０１として供給される。または、乾留器３０３から排出された高温ガスが、ボイラー３０５を介さずに直接、加熱ガスＧ３０１として乾燥器３０１に供給されてもよい。
【００８１】
乾燥器３０１では、供給される加熱ガスによって内部の雰囲気温度が１００℃程度に維持されており、乾燥器３０１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の温度が数十℃〜１００℃程度（好ましくは、例えば８０〜１００℃程度）となるように、供給された石炭Ｃ３０１が加熱される。これにより、供給された石炭Ｃ３０１に含まれる水分が除去される。乾燥器３０１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の温度が設備設計上許容される下限温度を下回る（例えば８０℃未満）場合には、乾燥石炭Ｃ３０２中に所定の目標値以上の水分が残存している可能性があり、好ましくない。また、乾燥器３０１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の温度が１００℃を大きく超える場合には、乾燥石炭Ｃ３０２の乾留が開始してしまう可能性があり、好ましくない。
【００８２】
乾燥器３０１の内部温度は、例えば、乾燥器３０１に供給する加熱ガスＧ３０１の流量等を調整することで制御可能である。また、乾燥器３０１の出側における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量については、後段の乾留器３０３に供給する乾燥石炭Ｃ３０２中の水分量の目標値や所定の操業規定等に応じて適宜設定すればよい。
【００８３】
乾燥器３０１によって所定の水分量（例えば、水分量１０％等）まで水分が除去された乾燥石炭Ｃ３０２は、後段に設けられた乾留器３０３へと搬送される。また、乾燥器３０１から排出された加熱ガスＧ３０２は排ガスとして処理されるが、例えば図４に示した配管Ｌ３０１を利用して、加熱ガスＧ３０２の少なくとも一部を、後述する燃焼器３１１から乾留器３０３に供給される燃焼ガスＧ３０３と混合してもよい。この場合、配管Ｌ３０１からの排ガス量を調整することで、乾留器３０３の乾留温度を制御することが容易となるため、より好ましい。
【００８４】
乾留器３０３には、乾燥器３０１により所定の水分量となるまで乾燥された石炭である乾燥石炭Ｃ３０２が送入され、この送入された乾燥石炭Ｃ３０２を乾留する装置である。本実施形態に係る乾留器３０３としては、循環流動層や内熱式ロータリーキルン等といった直接加熱方式の乾留器を用いてもよいが、外熱式ロータリーキルン等の間接加熱方式の乾留器を用いることが好ましい。外熱式ロータリーキルン等の間接加熱方式の乾留器を用いることで、乾燥石炭Ｃ３０２を乾留する際に利用される加熱ガスと、乾燥石炭Ｃ３０２の乾留によって発生する揮発分からなる乾留ガスＤ３０１と、が混合してしまうことを防止することが可能となり、乾留ガスＤ３０１（タール成分を含む）の発熱量を高いままに維持することが可能となる。
【００８５】
この乾留器３０３には、加熱ガスとして、後述する燃焼器３１１内での物質の燃焼により発生する燃焼ガスＧ３０３が供給され、供給された燃焼ガスＧ３０３により乾燥石炭Ｃ３０２の乾留が進行し、ガスやタール等の乾留ガスＤ３０１と、チャーＣ３０４と、が生成される。
【００８６】
乾燥石炭Ｃ３０２を乾留する際の、乾留器３０３内部の雰囲気温度は、乾留条件にもよるが、４００℃〜１２００℃程度となっている。乾留器３０３内部の雰囲気温度が４００℃未満である場合には、乾燥石炭Ｃ３０２の熱分解反応が進行せず、乾留ガスＤ３０１やチャーＣ３０４を生成することが困難となる。また、乾留器３０３内部の雰囲気温度が１２００℃超過となる場合には、乾燥石炭Ｃ３０２の熱分解反応は終了しており、揮発分の放出も終了しているため、石炭改質装置３１０全体としての熱効率が低下する可能性がある。なお、乾留器３０３として、外熱式ロータリーキルン等の間接加熱方式の乾留器を用いる場合には、構造や材質等の関係から、乾留器３０３内部の雰囲気温度を９００℃以下とすることが好ましい。
【００８７】
乾留器３０３により生成されたチャーＣ３０４は、乾留条件にもよるが６００℃程度の温度となっているため、後述する冷却器３０７へと搬送されて冷却される。また、チャーＣ３０４の生成に伴って、乾留ガスＤ３０１（タール（常温時に液体となる成分）や、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、メタン（ＣＨ４）等の炭化水素を主成分とするガスなどの各種のガス（常温時も気体である成分）を含むもの）が生成される。生成した乾留ガスＤ３０１の少なくとも一部は、後述する燃焼器３１１に供給されて燃焼され、石炭改質装置３１０で用いられる熱の熱源として用いられる。また、乾留ガスＤ３０１の一部は、製品として回収することも可能である。
【００８８】
冷却器３０７は、乾留器３０３により生成されたチャーＣ３０４を、取り扱いが容易な程度の温度まで冷却する装置である。本実施形態に係る石炭改質装置３１０では、図４及び図５に示したように、冷却器３０７として、流動層冷却分級器を使用する（以下、流動層冷却分級器３０７と称する）。
【００８９】
図５に示すように、流動層乾燥分級器３０７は、内部空間３００Ｓを形成する容器をなす、底壁３０７ａ及び側壁３０７ｂ及び上壁３０７ｃと、側壁３０７ｂに設けられた高温チャー投入配管３０７ｄ及び冷却後チャー排出配管３０７ｅと、上壁３０７ｃに設けられた冷却ガス排出配管３０７ｆと、前記内部空間３００Ｓ内に配置された分散板３０７ｇと、を備えている。
この流動層乾燥分級器３０７を平面視してその周方向に沿って見た場合、高温チャー投入配管３０７ｄと冷却後チャー排出配管３０７ｅとは互いに反対位置に設けられている。言い換えると、例えば図５の縦断面図で見た場合には、側壁３０７ｂに対し、高温チャー投入配管３０７ｄは紙面左側に接続されている一方、冷却後チャー排出配管３０７ｅはその反対側である紙面右側に接続されている。さらに言うと、鉛直方向に沿って見た場合、高温チャー投入配管３０７ｄと側壁３０７ｂとの接続口Ｐ３０１の位置は、冷却後チャー排出配管３０７ｅと側壁３０７ｂとの接続口Ｐ３０２の位置よりも高くなっている。
【００９０】
前述したように、流動層冷却分級器３０７の内部空間３００Ｓ内には、図５に示したように、投入される高温チャーＣ３０４を流動化させるために、冷却ガスＧ３０７を鉛直方向下から上に通すための小さな多数の通孔３０７ｇ１が多数形成された分散板３０７ｇが設けられている。
この分散板３０７ｇは、前記接続口Ｐ３０２の下端とほぼ同じ高さ位置に、水平に配置されている。この分散板３０７ｇは、その周縁が前記側壁３０７ｂの内周面に固定され、さらに下面が底壁３０７ａの上方位置に支持されている。その結果、この分散板３０７ｇにより、前記内部空間３００Ｓが、投入された高温チャーＣ３０４を冷却分級する冷却分級室Ｓ３０１と、この冷却分級室Ｓ３０１の真下でかつ前記底壁３０７ａから取り込まれた冷却ガスＧ３０７を受け入れる冷却ガス供給室Ｓ３０２とに区画している。
【００９１】
流動層冷却分級器３０７をなす容器の底部である底壁３０７ａから供給される冷却ガスＧ３０７は、分散板３０７ｇに設けられた通孔３０７ｇ１を、冷却ガス供給室Ｓ３０２から冷却分級室Ｓ３０１に向かって通過して容器内の上方部分である冷却分級室Ｓ３０１に向かって流れていき、容器の上方の上壁３０７ｃに設けられた排出部である前記冷却ガス排出配管３０７ｆから排出される。
乾留器３０３により生成された高温チャーＣ３０４は、分散板３０７ｇ上に送入され、容器の下方部分である冷却ガス供給室Ｓ３０２から上方に向かって噴きあげる冷却ガスＧ３０７により流動状態となって、冷却される。より詳しく言うと、まず、高温チャーＣ３０４が、高温チャー投入配管３０７ｄを介して前記接続口Ｐ３０１より冷却分級室Ｓ３０１内に投入され、分散板３０７ｇ上に積層される。同時に、冷却ガス供給室Ｓ３０２内に供給された冷却ガスＧ３０７は、分散板３０７ｇの下方から上方に向かって通孔３０７ｇ１を通過していく。このようにして冷却分級室Ｓ３０１内に送り込まれた冷却ガスＧ３０７は、分散板３０７ｇ上に積み重ねられた高温チャーＣ３０４の下層から上層に向かって吹き上げていく。この過程で、冷却ガスＧ３０７の吹きつけにより、高温チャーＣ３０４が風圧により流動すると同時に、冷却されていく。従って、本実施形態に係る流動層冷却分級器３０７では、容器の下方から供給される冷却ガスＧ３０７が流動化ガスとしても機能している。
【００９２】
流動層冷却分級器３０７に供給される冷却ガスＧ３０７（すなわち、流動化ガス）としては、流動層冷却分級器３０７の内部で高温チャーＣ３０４が燃焼することを防止するために、酸素を含まないガス（例えば、窒素ガス等）を用いることが好ましい。
本実施形態における冷却ガスＧ３０７は、図示されないガス供給装置より流動層冷却分級器３０７に供給されている。なお、この形態以外に、後述の変形例に示すように、（１）集塵器３０９からの排ガスを流動層冷却分級器３０７に戻しても良いし、（２）乾燥器３０１からの排ガスＧ３０２を流動層冷却分級器３０７に供給しても良いし、（３）集塵器３０９からの排ガスと乾燥器３０１からの排ガスＧ３０２との双方を流動層冷却分級器３０７に供給しても良い。乾燥器３０１からの排ガスＧ３０２を供給する場合には、必要に応じて、所定温度に冷やしてから供給するようにしても良い。
【００９３】
流動層冷却分級器３０７に供給される冷却ガスＧ３０７により、冷却分級室Ｓ３０１内の高温チャーＣ３０４は流動することとなるが、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の粒径を有する微粉チャーＣ３０６は、冷却分級室Ｓ３０１内を鉛直方向上方に向かって流れる冷却ガスＧ３０７に乗って、上壁３０７ｃにある冷却ガス排出配管３０７ｆから排出される。
また、微粉チャーＣ３０６よりも大きい粒径を有する冷却後チャーＣ３０５は、流動層冷却分級器３０７の分散板３０７ｇの近傍に設けられた排出口（接続口Ｐ３０２）から排出される。すなわち、本実施形態に係る流動層冷却分級器３０７の内部では、高温チャーＣ３０４を冷却するとともに、冷却ガスＧ３０７（流動化ガス）を用いて高温チャーＣ３０４の分級が行われている。また、このような分級処理により、所定の粒径を有する微粉チャーＣ３０６（所定の分級点以下の粒径を有する微粉チャー、ただし、前記分級点よりも大きなチャーも少量混入）が取り除かれるため、製品として回収される冷却後チャーＣ３０５に微粉が混入している割合を低下させることが可能となり、製造されたチャーの発塵を効率良く低減することが可能となる。また、高温チャーＣ３０４の中から微粉チャーＣ３０６が取り除かれることで、製造された冷却後チャーＣ３０５を搬送する配管に発生しうる配管の目詰まり等をより抑制又は防止することも可能となる。
【００９４】
流動層冷却分級器３０７から得られる微粉チャーＣ３０６の量は、石炭改質装置３１０に投入される石炭Ｃ３０１の初期粒度分布や、流動層冷却分級器３０７における流動化ガスである冷却ガスＧ３０７の流量（流速）によって決まる。なお、分級点（粒度分布を有する高温チャーＣ３０４を、微粉チャーＣ３０６と微粉チャーＣ３０６よりも大きな粒度を有する冷却後チャーＣ３０５とに分ける目標粒径）は冷却ガスＧ３０７の流量の増減により調整可能であり、分級点の設定を変えることで、流動層冷却分級器３０７の上部から排出される微粉チャーＣ３０６の、高温チャーＣ３０４に対する割合を変えることができる。
【００９５】
流動層冷却分級器３０７から排出された微粉チャーＣ３０６を含む冷却ガスＧ３０８は、図４及び図５に示したように、集塵器３０９へと導入される。集塵器３０９は、導入された冷却ガスＧ３０８に含まれる微粉チャーＣ３０６を、ガス成分から分離する装置である。本実施形態に係る集塵器３０９としては、例えば、サイクロンやバグフィルタ等を使用することができる。集塵器３０９によって分離された微粉チャーＣ３０６は、後述する燃焼器３１１へと搬送される。また、微粉チャーＣ３０６が取り除かれたガスは、排ガスとして系外へと排出される。
【００９６】
燃焼器３１１は、本実施形態に係る石炭改質装置３１０で用いられる熱を創出する装置である。燃焼器３１１には、乾留器３０３によって生成された乾留ガスＤ３０１の少なくとも一部と、集塵器３０９によって回収された微粉チャーＣ３０６とが、燃料として供給される。燃焼器３１１は、乾留ガス及び微粉チャーを燃焼させることで、例えば１０００℃〜１５００℃程度という高温の燃焼ガスＧ３０３を発生させる。この燃焼ガスＧ３０３は、乾留器３０３へと導入され、乾留器３０３における熱分解反応を進行させるための熱源として使用される。
【００９７】
燃焼器３１１として、乾留ガスＤ３０１を燃焼させるための燃焼器と、微粉チャーＣ３０６を燃焼させるための燃焼器と、を別々に設けてもよいが、乾留ガスＤ３０１を燃焼させるための燃焼器の燃焼空間に、微粉チャーＣ３０６を投入するバーナー（例えばチャー投入管等）を設置した共通の燃焼器を用いることが好ましい。乾留ガスＤ３０１を燃焼させるための燃焼器と、微粉チャーＣ３０６を燃焼させるための燃焼器とを共通とすることで、一般的に燃焼の容易な乾留ガスＤ３０１が燃焼している高温場に対して微粉チャーＣ３０６を投入することが可能となり、微粉チャーＣ３０６を容易に燃焼させることが可能となる。
【００９８】
また、別の形態として、乾留器３０３に、外熱式ロータリーキルン等の外部から加熱ガスが供給される間接加熱方式の乾留器を用い、乾留器３０３から排出された加熱ガスＧ３０１を乾燥器３０１へと供給する場合では、外熱部（外熱式ロータリーキルンでは外周部）を燃焼空間とし、乾留器３０３が燃焼器３１１を兼ねる形態としても良い。
【００９９】
乾留器３０３の乾留条件によっては、燃焼器３１１から排出される１０００℃〜１５００℃程度の燃焼ガスでは、温度が高すぎるという場合も生じうる。その際には、図４に示した配管Ｌ３０１を利用して、乾燥器３０１からの排ガスＧ３０２を燃焼器３１１からの燃焼ガスＧ３０３と混合させることが好ましい。乾燥器３０１からの排ガスＧ３０２の温度は、約１００℃程度であり、燃焼器３１１からの燃焼ガスＧ３０３に比べて低いため、この排ガスＧ３０２を燃焼ガスＧ３０３に混合することで、燃焼器３１１からの燃焼ガスＧ３０３の温度を適切な温度に調整することが可能となる。また、乾燥器３０１からの排ガスＧ３０２を混合しない場合には、燃焼器３１１からの燃焼ガスＧ３０３を供給する配管Ｌ３０２の途中にボイラー等の熱交換器（不図示）を配置して、燃焼ガスＧ３０３の温度を低下させてもよい。
【０１００】
以上、図４及び図５を参照しながら、本実施形態に係る石炭改質装置３１０の構成について、詳細に説明した。
【０１０１】
水分含有量の高い石炭Ｃ３０１を原料として用いた場合、乾留器３０３により生成された乾留ガスＤ３０１を用いたとしても、乾燥及び乾留に必要な熱を賄いきれない場合がある。しかしながら、本実施形態に係る石炭改質装置３１０を利用した石炭改質方法では、冷却器として流動層冷却分級器３０７を採用し、流動層冷却分級器３０７により分級された微粉チャーＣ３０６を燃焼器３１１へと導入する。これにより、水分含有量の高い石炭Ｃ３０１を用いる場合であっても、外部から別の燃料を供給することなく、乾燥及び乾留に必要な熱量を賄うことが可能となる。
【０１０２】
一方、水分含有量が高くない石炭Ｃ３０１を原料として用いる場合には、発生する乾留ガスＤ３０１を燃焼させることで乾燥及び乾留の熱源を賄うことが可能であるが、本実施形態に係る石炭改質装置３１０を利用した石炭改質方法では、流動層冷却分級器３０７から排出された微粉チャーＣ３０６も燃焼器３１１へと導入して燃焼させることにより、燃焼器３１１への乾留ガスＤ３０１の供給量を削減することが可能となる。その結果、製品として回収されるガスやタール等の量を増加させることが可能となる。
【０１０３】
流動層冷却分級器３０７から得られる微粉チャーＣ３０６の量は、前述のように、石炭改質装置３１０に投入される石炭Ｃ３０１の初期粒度分布や、流動層冷却分級器３０７に供給される冷却ガスＧ３０７の流量によって決まるものであるが、石炭Ｃ３０１の水分含有量が高くなって、乾燥器３０１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量が高くなった場合には、流動化ガスである冷却ガスＧ３０７の流量を上げて燃焼器３１１に送る微粉チャーＣ３０６の量を多くして燃焼量を増すことで、必要な熱量を生成することが可能となる。
一方、乾燥器３０１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量が低くなった場合には、流動化ガスである冷却ガスＧ３０７の流量を下げて燃焼器３１１に送る微粉チャーＣ３０６の量を少なくすることで、燃焼器３１１から乾留器３０３に与える熱量を抑えることができる。その結果、乾留器３０３に供給される乾燥石炭Ｃ３０２の量や水分含有量を調整することができる。このように、本実施形態では、石炭Ｃ３０１や乾燥石炭Ｃ３０２の含有水分量が変動した場合であっても、石炭改質装置３１０全体としての熱量バランスを制御することが可能となる。
【０１０４】
なお、乾燥器３０１の出側における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量の把握や、流動層冷却分級器３０７における冷却ガスＧ３０７の流量制御については、石炭改質装置３１０のオペレータが手動で行ってもよいし、石炭改質装置３１０に設けられた各種の制御装置（図示せず）により自動的に実施されてもよい。
【０１０５】
＜変形例＞
続いて、図６を参照しながら、上記第２の実施形態に係る石炭改質装置３１０の変形例について説明する。図６は、本変形例に係る石炭改質装置３１０Ａを示すプロセスフロー図である。なお、以下の説明に含まれていない部分については、上記第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０６】
図４に示した石炭改質装置３１０では、流動層冷却分級器３０７に供給された冷却ガスＧ３０７は、集塵器３０９により微粉チャーＣ３０６を分離された後に、排ガスとして系外へと排出されていた。一方、本変形例に係る石炭改質装置３１０Ａでは、以下で説明するように、流動層冷却分級器３０７に供給される冷却ガスＧ３０７を循環させて利用することが可能である。
【０１０７】
すなわち、本変形例に係る石炭改質装置３１０Ａでは、集塵器３０９から排出された、微粉チャーＣ３０６が分離されたガスを、図６に示した配管Ｌ３０２を利用して、再び流動層冷却分級器３０７に冷却ガスＧ３０７として供給する。
【０１０８】
また、集塵器３０９からの排ガス以外にも、図６に示したように、乾燥器３０１から排出される排ガスＧ３０２の一部を、配管Ｌ３０３を利用して流動層冷却分級器３０７に冷却ガスＧ３０７として供給してもよい。
【０１０９】
このように、集塵器３０９から排出される排ガス、又は、乾燥器３０１から排出される排ガスの少なくとも何れか一方を流動層冷却分級器３０７に供給する冷却ガスＧ３０７として利用することによって、流動層冷却分級器３０７に供給される冷却ガスＧ３０７の流量を容易に調整することが可能となる。その結果、流動層冷却分級器３０７に供給される排ガスの供給量を増減させることで、冷却ガスＧ３０７の流量を増減させ、その結果として流動化ガスの流量を調整することで、微粉チャーＣ３０６の量を増減させることができる。これにより、本実施形態に係る石炭改質装置３１０Ａを、より効率良く稼働させることが可能となる。
【０１１０】
なお、集塵器３０９からの排ガスの温度や乾燥器３０１からの排ガスの温度が、所定の温度よりも高くて冷却ガスＧ３０７として用いるのに適さない場合には、配管Ｌ３０２や配管Ｌ３０３の途中に公知の冷却器（不図示）を設け、冷却ガスＧ３０７として利用可能な程度まで温度を低下させるようにしてもよい。
【０１１１】
（第３の実施形態）
上記第２の実施形態に係る石炭改質装置３１０は、乾留器３０３の後段に設けられる冷却器を流動層冷却分級器３０７とするものであったが、以下で説明する第３の実施形態に係る石炭改質装置４１０は、冷却器だけでなく、乾留器３０３の前段に設けられる乾燥器についても、流動層を用いた乾燥器（流動層乾燥分級器３５１）としている。以下、本実施形態に係る石炭改質装置４１０について、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、主に、上記第２の実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１１２】
本実施形態に係る石炭改質装置４１０は、図７に示したように、流動層乾燥分級器３５１と、乾留器３０３と、流動層冷却分級器３０７と、集塵器３０９，３５３と、燃焼器３１１と、を主に備えている。
【０１１３】
本実施形態に係る石炭改質装置４１０が備える乾留器３０３、流動層冷却分級器３０７、集塵器３０９及び燃焼器３１１については、第２の実施形態で説明した石炭改質装置３１０の乾留器３０３、流動層冷却分級器３０７、集塵器３０９及び燃焼器３１１と同様の構成を有し、同様の効果を奏するものであるため、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。
【０１１４】
乾燥器は、先述のように、石炭改質装置４１０に供給された、粒度分布を有する石炭Ｃ３０１を加熱することで、石炭Ｃ３０１中に含まれる水分を所定の水分量まで除去して、石炭Ｃ３０１を乾燥させる装置である。本実施形態に係る石炭改質装置４１０では、図７及び図８に示したように、乾燥器として、流動層乾燥分級器３５１を使用する。
【０１１５】
図８に示すように、流動層乾燥分級器３５１は、内部空間Ｓ４００を形成する容器をなす、底壁３５１ａ及び側壁３５１ｂ及び上壁３５１ｃと、側壁３５１ｂに設けられた石炭投入配管３５１ｄ及び乾燥石炭排出配管３５１ｅと、上壁３５１ｃに設けられた加熱ガス排出配管３５１ｆと、前記内部空間Ｓ４００内に配置された分散板３５１ｇと、を備えている。
この流動層乾燥分級器３５１を平面視してその周方向に沿って見た場合、石炭投入配管３５１ｄと乾燥石炭排出配管３５１ｅとは互いに反対位置に設けられている。言い換えると、例えば図８の縦断面図で見た場合には、側壁３５１ｂに対し、石炭投入配管３５１ｄは紙面左側に接続されている一方、乾燥石炭排出配管３５１ｅはその反対側である紙面右側に接続されている。さらに言うと、鉛直方向に沿って見た場合、石炭投入配管３５１ｄと側壁３５１ｂとの接続口Ｐ３５１の位置は、乾燥石炭排出配管３５１ｅと側壁３５１ｂとの接続口Ｐ３５２の位置よりも高くなっている。
【０１１６】
前述したように、流動層乾燥分級器３５１の内部空間Ｓ４００内には、図８の縦断面図に示したように、投入された石炭Ｃ３０１を流動化させるために、加熱ガスＧ３０１を通すための小さな通孔３５１ｇ１が多数形成された分散板３５１ｇが設けられている。
この分散板３５１ｇは、前記接続口Ｐ３５２の下端とほぼ同じ高さ位置に、水平に配置されている。この分散板３５１ｇは、その周縁が前記側壁３５１ｂの内周面に固定され、さらに下面が底壁３５１ａの上方位置に支持されている。その結果、この分散板３５１ｇにより、前記内部空間Ｓ４００が、投入された前記石炭Ｃ３０１を乾燥分級する乾燥分級室Ｓ４０１と、この乾燥分級室Ｓ４０１の真下でかつ前記底壁３５１ａから取り込まれた加熱ガスＧ３０１を受け入れる加熱ガス供給室Ｓ４０２とに区画している。
【０１１７】
流動層乾燥分級器３５１をなす容器の底部である底壁３５１ａから供給される加熱ガスＧ３０１は、分散板３５１ｇに設けられた通孔３５１ｇ１を、加熱ガス供給室Ｓ４０２から上に向かって通過して容器内の上方部分である乾燥分級室Ｓ４０１に向かって流れていき、容器の上方の上壁３５１ｃに設けられた排出部である前記加熱ガス排出配管３５１ｆから排出される。
粒度分布を有する石炭Ｃ３０１は、分散板３５１ｇ上に送入され、容器の下方部分である加熱ガス供給室Ｓ４０２から上方に向かって噴きあげる加熱ガスＧ３０１により流動状態となって、加熱される。より詳しく言うと、まず、石炭Ｃ３０１が、石炭投入配管３５１ｄを介して前記接続口Ｐ３５１より乾燥分級室Ｓ４０１内に連続的に投入され、分散板３５１ｇ上に積層される。同時に、加熱ガス供給室Ｓ４０２内に供給された加熱ガスＧ３０１は、分散板３５１ｇの下方から上方に向かって通孔３５１ｇ１を通過していく。このようにして乾燥分級室Ｓ４０１内に送り込まれた加熱ガスＧ３０１は、分散板３５１ｇ上に積み重ねられた石炭Ｃ３０１の下層から上層に向かって吹き上げていく。この過程で、加熱ガスＧ３０１の吹きつけにより、石炭Ｃ３０１が風圧により流動すると同時に、加熱により乾燥されていく。従って、本実施形態に係る流動層乾燥分級器３５１では、容器の下方から供給される加熱ガスＧ３０１は、加熱乾燥ガスとしての機能に加えて、流動化ガスとしても機能している。
【０１１８】
流動層乾燥分級器３５１に供給される加熱ガスＧ３０１により、流動層乾燥分級器３５１内の石炭Ｃ３０１は流動状態となるとともに、加熱ガスＧ３０１で加熱されて含有している水分が除去される。ここで、流動層乾燥分級器３５１では、供給される加熱ガスＧ３０１によって内部の雰囲気温度が１００℃程度になるように維持されており、流動層乾燥分級器３５１の出口における石炭Ｃ３０２の温度が数十℃〜１００℃程度（好ましくは、例えば、８０〜１００℃程度）となるように、供給された石炭Ｃ３０１が加熱される。これにより、供給された石炭Ｃ３０１に含まれる水分が除去される。流動層乾燥分級器３５１の出口での乾燥石炭Ｃ３０２の温度が設備設計上許容される下限温度を下回る（例えば８０℃未満）である場合には、乾燥石炭Ｃ３０２中に所定の目標値以上の水分が残存している可能性があり、好ましくない。また、流動層乾燥分級器３５１の出口での乾燥石炭Ｃ３０２の温度が１００℃を大きく超える場合には、乾燥石炭Ｃ３０２の乾留が開始してしまう可能性があり、好ましくない。
【０１１９】
流動層乾燥分級器３５１の内部温度は、例えば流動層乾燥分級器３５１に供給する加熱ガスＧ３０１の流量等により制御することが可能である。また、流動層乾燥分級器３５１の出側における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量については、後段の乾留器３０３に供給する際の乾燥石炭Ｃ３０２中に求められる水分量の目標値や所定の操業規定等に応じて適宜設定すればよい。
【０１２０】
また、流動層乾燥分級器３５１に加熱ガスＧ３０１が供給されて石炭Ｃ３０１が流動状態となることによって、例えば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の粒径を有する微粉炭Ｃ３０３は、流動層乾燥分級器３５１内を上方に向かって流れる加熱ガスＧ３０１に乗って、流動層乾燥分級器３５１の上部から排出される。また、微粉炭Ｃ３０３よりも大きい粒径を有する粗粒炭は、流動層乾燥分級器３５１の分散板３５１ｇ近傍に設けられた排出口である、乾燥石炭排出配管３５１ｅの接続口Ｐ３５２から排出される。そして、前記粗粒炭は、最終的には所定の水分量（例えば、水分量１０％等）まで水分が除去されて、後段に設けられた乾留器３０３へと搬送される。また、流動層乾燥分級器３５１から排出された微粉炭Ｃ３０３を含む加熱ガスＧ３０２は、図７及び図８に示したように、後述する集塵器３５３へと導入される。
【０１２１】
このように、本実施形態に係る流動層乾燥分級器３５１の内部では、水分を含む石炭Ｃ３０１を乾燥させると同時に、加熱ガス（流動化ガス）Ｇ３０１を用いて石炭Ｃ３０１の分級が行われている。また、このような分級処理により、所定の粒径を有する微粉炭Ｃ３０３（分級点以下の粒径を有する微粉炭、ただし、分級点よりも大きな石炭も少量は混入する）が取り除かれるため、乾留器３０３に供給される乾燥石炭Ｃ３０２（乾燥後の粗粒炭）に微粉が混入している割合を低下させることが可能となる。また、乾留器３０３で生成されて排出される乾留ガスＤ３０１（タールを含む）内に微粉炭が混入するキャリブレーションの問題を低減することがより容易となり、配管の目詰まり等をより効果的に抑制又は防止することができる。
また、微粉炭Ｃ３０３が取り除かれた乾燥石炭Ｃ３０２を乾留器３０３で改質し、その後、更に流動層冷却分級器３０７によって微粉チャーＣ３０６を取り除くため、製品として回収されるチャーＣ３０５の中から微粉を更に効率良く取り除くことが可能となり、チャーＣ３０５の発塵を極めて効率良く低減することが可能となる。
【０１２２】
なお、流動層乾燥分級器３５１から得られる微粉炭Ｃ３０３の量は、石炭改質装置４１０に投入される石炭Ｃ３０１の初期粒度分布や、流動層乾燥分級器３５１における流動化ガスである加熱ガスＧ３０１の流量によって決まる。また、分級点（粒度分布を有する石炭Ｃ３０１を微粉炭Ｃ３０３と粗粒炭Ｃ３０２とに分ける目標粒径）も流動化ガスである加熱ガスＧ３０１の流量で調整可能であり、分級点の設定を変えることで、流動層乾燥分級器３５１の上部から排出される微粉炭Ｃ３０３の割合を変えることができる。
【０１２３】
流動層乾燥分級器３５１から排出された微粉炭Ｃ３０３を含む排ガスＧ３０２は、図７及び図８に示したように、集塵器３５３に導入される。集塵器３５３は、導入された排ガスＧ３０２に含まれる微粉炭Ｃ３０３を、ガス成分から分離する装置である。本実施形態に係る集塵器３５３としては、例えば、サイクロンやバグフィルタ等を使用することができる。集塵器３５３によって分離された微粉炭（乾燥微粉炭）Ｃ３０３は、燃焼器３１１へと搬送される。また、微粉炭Ｃ３０３が取り除かれたガスは、排ガスとして系外へと排出される。
【０１２４】
更に、流動層乾燥分級器３５１から乾留器３０３へと搬送される乾燥石炭Ｃ３０２の量が少ない場合や、流動層乾燥分級器３５１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量が所定値と同等又は低い場合には、集塵器３５３によって回収された微粉炭Ｃ３０３の一部を、図７に示した配管Ｌ３０４を利用して、乾留器３０３へと供給してもよい。そうすることで、乾燥石炭Ｃ３０２の量を増やしたり、乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量を高めたりして、操業を適正化することができる。また、その際、図示されない成型機又は造粒機などの成形機を用いて、乾留器３０３へ供給する微粉炭Ｃ３０３を、単独又は乾燥石炭Ｃ３０２と共に、成型又は造粒してもよい。
微粉炭Ｃ３０３を予め成型物又は造粒物とすることにより、前記乾留器３０３内での発塵抑制を図ることができると共に、ガスに同伴されて飛散する微粉チャー量が減ることから、生成されるチャーＣ３０５の収率を向上させることができる。成型は圧縮成型や押出成形等で行うことが可能であり、造粒は転動造粒等で行うことが可能である。成型性や造粒性を向上させるために、微粉炭Ｃ３０３にタールやセメント等のバインダを添加してもよい。成型物や造粒物の大きさは、発塵抑制、飛散防止の面からは、直径（直径は、篩い分けを前提とした径であり、短径相当を示す）が数ｍｍ程度以上であることが好ましい。また、この直径の上限は特に限定されないが、成型・造粒やハンドリングのし易さ、及び、チャー内部への伝熱のし易さを考慮すると、十数ｍｍ以下が好ましい。成型物や造粒物の大きさは、成型機や造粒機の能力によっても影響を受け、例えば、ブリケット成型の場合は、数ｃｍ〜１０ｃｍ程度が一般的である。
【０１２５】
上記説明では、加熱ガス兼流動化ガスとして、乾留器３０３から排出された排ガスを利用する場合について説明したが、例えば図７に示したように、燃焼器３１１から排出された燃焼ガスを、必要に応じて、配管Ｌ３０１から供給される排ガスによって冷却した後に、直接、流動層乾燥分級器３５１に供給するようにしてもよい。燃焼器３１１から排出された燃焼ガスＧ３０３を利用する場合には、配管Ｌ３０１からの排ガスの混合量を調整することで、乾留器３０３の乾留温度を制御することが容易となるため、より好ましい。また、流動層乾燥分級器３５１の内部温度が１００℃超過に制御される場合には、乾留器３０３から供給される配管の途中に不図示のボイラーを別途設置した上で、このボイラーによって発生する蒸気を加熱ガスＧ３０１として利用してもよい。
【０１２６】
また、上記説明では、流動層乾燥分級器３５１に対して、加熱ガス兼流動化ガスとして、乾留器３０３から排出された排ガスを供給する場合について説明したが、集塵器３５３から排出された排ガスの少なくとも一部を、図７に示した配管Ｌ３０５を利用して、循環ガスとして加熱ガスＧ３０１に混合してもよい。集塵器３５３から排出される排ガスを流動層乾燥分級器３５１に混合することによって、流動層乾燥分級器３５１に供給されるガスの流量や温度を容易に調整することが可能になるとともに、より効率良く石炭改質装置４１０を稼働させることができる。
【０１２７】
以上、図７及び図８を参照しながら、本実施形態に係る石炭改質装置４１０について説明した。
【０１２８】
このように、本実施形態に係る石炭改質装置４１０を利用した石炭改質方法では、乾燥器を流動層乾燥分級器３５１とするとともに冷却器を流動層冷却分級器３０７とし、それぞれから発生した微粉炭Ｃ３０３及び微粉チャーＣ３０６を燃焼器３１１へと導入する。これにより、水分含有量の高い石炭Ｃ３０１を用いる場合であっても、外部から別の燃料を供給することなく、乾燥及び乾留に必要な熱量を供給することが可能となる。
【０１２９】
また、水分含有量の高くない石炭Ｃ３０１を用いる場合は、発生する揮発分を燃焼させることで、乾燥及び乾留の熱源を賄うことが可能である。石炭改質装置４１０の熱源として流動層乾燥分級器３５１から得られる乾燥微粉炭Ｃ３０３や流動層冷却分級器３０７から得られる微粉チャーＣ３０６を使用することで、製品として回収するガスやタールの量を増加させることができる。
【０１３０】
ここで、流動層乾燥分級器３５１で得られる乾燥微粉炭Ｃ３０３の量は、前述のように、石炭改質装置４１０に投入される石炭Ｃ３０１の粒度分布や、流動層乾燥分級器３５１内における加熱ガスＧ３０１の流量によって決まるが、石炭Ｃ３０１の水分含有量が高くなって、流動層乾燥分級器３５１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量が高くなった場合には、流動化ガスである加熱ガスＧ３０１の流量を上げて燃焼器３１１に送る乾燥微粉炭Ｃ３０３の量を多くすることで、必要な熱量を生成することが可能となる。また、流動層乾燥分級器３５１の出口における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量が低くなった場合には、加熱ガスＧ３０１の流量を下げて燃焼器３１１に送る乾燥微粉炭Ｃ３０３の量を少なくするか、または、図７に示した配管Ｌ３０４から乾燥微粉炭Ｃ３０３を乾留器３０３に送ることで、乾留器３０３に供給される乾燥石炭Ｃ３０２の量や水分含有量を調整することができる。その際、乾燥微粉炭Ｃ３０２を予め、単独又は乾燥石炭Ｃ３０２と共に、成型又は造粒してもよいことは、上述した通りである。このように、本実施形態では、乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量が変動した場合であっても、石炭改質装置４１０全体としての熱量バランスを制御することが可能となる。
【０１３１】
また、集塵器３５３で回収される乾燥微粉炭Ｃ３０３の量の調整は、例えば、図７に示した配管Ｌ３０５を利用して、集塵器３５３から排出された排ガスを循環ガスとして流動層乾燥分級器３５１へと供給し、この供給量を増減することで、加熱ガスＧ３０１の流量を増減させ、流動化ガスの流量を調整することで、乾燥微粉炭Ｃ３０３の量を増減させることができる。この場合には、配管Ｌ３０５から供給される循環ガスが混合された場合であっても加熱ガスＧ３０１が所望の熱量を維持できるように、乾留器３０３から供給される加熱ガスの流量が調整される。
ところで、流動層冷却分級器３０７に供給する冷却ガスＧ３０７としては、集塵器３０９からの排ガス及び集塵器３５３からの排ガスの少なくとも何れか一方、または、図示されないガス供給装置からの冷却ガスを用いても良い。
【０１３２】
なお、流動層乾燥分級器３５１の出側における乾燥石炭Ｃ３０２の水分含有量の把握や、集塵器３５３からの微粉炭Ｃ３０３の導入制御や、流動層乾燥分級器３５１及び流動層冷却分級器３０７における流動化ガスの流量制御については、石炭改質装置４１０のオペレータが手動で行ってもよいし、石炭改質装置４１０に設けられた各種の制御装置（図示せず）により自動的に実施してもよい。
【０１３３】
＜変形例＞
続いて、図９を参照しながら、第３の実施形態に係る石炭改質装置４１０の変形例である石炭改質装置４１０Ａについて説明する。図９は、本変形例に係る石炭改質装置４１０Ａを示すプロセスフロー図である。なお、以下の説明においては、主に、上記第３の実施形態との相違点を中心に説明するが、その他については上記第３の実施形態と同様であるとしてその説明を省略する。
【０１３４】
本変形例に係る石炭改質装置４１０Ａでは、第２の実施形態の変形例として示した前記石炭改質装置３１０Ａと同様に、流動層冷却分級器３０７に供給される冷却ガスを循環させて利用することが可能である。
【０１３５】
すなわち、本変形例に係る石炭改質装置４１０Ａでは、集塵器３０９から排出されてかつ微粉チャーＣ３０３が分離された排ガスを、図９に示した配管Ｌ３０２を利用して、再び流動層冷却分級器３０７に冷却ガスＧ３０７として供給する。
【０１３６】
また、集塵器３０９からの排ガス以外にも、図９に示したように、流動層乾燥分級器３５１から排出され、集塵器３５３で微粉炭Ｃ３０３が除去された排ガスの一部を、配管Ｌ３０１及びＬ３０３を利用して流動層冷却分級器３０７に冷却ガスＧ３０７として供給してもよい。
【０１３７】
このように、集塵器３０９，３５３から排出される排ガスの少なくとも何れか一方を流動層冷却分級器３０７への冷却ガスＧ３０７として利用することによって、流動層冷却分級器３０７に供給される冷却ガスＧ３０７の流量を容易に調整することが可能となる。その結果、流動層冷却分級器３０７に供給される排ガスの供給量を増減させて冷却ガスＧ３０７の流量を増減させ、これにより流動化ガスの流量を調整することで、微粉チャーＣ３０６の量を増減させることができる。よって、本変形例に係る石炭改質装置４１０Ａでは、より効率良く稼働させることが可能となる。
【０１３８】
なお、集塵器３０９から送られてくる排ガスの温度や、流動層乾燥分級器３５１から送られてくる排ガスの温度が、所定の温度よりも高い場合には、配管Ｌ３０２や配管Ｌ３０３の途中に公知の冷却器（不図示）を設け、冷却ガスＧ３０７として利用可能な程度まで温度を低下させてもよい。
【０１３９】
以上、図９を参照しながら、第３の実施形態の変形例について簡単に説明した。
【０１４０】
上述した第２及び第３の実施形態、ならびにそれらの変形例では、外部からの燃料供給を必要とせずに、効率的に石炭Ｃ３０１を改質する方法及び装置について説明したが、比較的低コストで外部燃料が手に入る場合には、本発明の別の実施形態として、外部燃料を使用することで製造した加熱ガスを用いて乾留を行い、生成した乾留ガスを製品として回収することも可能である。
【０１４１】
例えば、発熱量は低いが低コストのガス（例えば、鉄鋼業で発生する高炉ガス（Ｂｌａｓｔ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｇａｓ：ＢＦＧ）等）が入手できるような環境においては、このガスを燃焼器３１１で燃焼させ、発生した燃焼ガスＧ３０３を加熱ガスとして乾留器３０３で使用し、生成した高発熱量の乾留ガスＤ３０１を製品として回収することができる。この場合でも、微粉炭Ｃ３０３や微粉チャーＣ３０６は燃焼器３１１で燃焼させるため、比較的効率よく運転しつつ、乾留ガスＤ３０１に微粉炭や微粉チャーが混入するキャリブレーションを低減することもできる。
【０１４２】
また、上記のように外部燃料を使用する場合、乾留ガスＤ３０１は、ガスとタールとに分離して回収したり、タールを更に分解して回収したり、ガス改質やタール改質して回収したりしても良い。
【０１４３】
［実施例］
続いて、実施例４〜６及び比較例２を示しながら、上記第２の実施形態に係る石炭改質装置３１０（図４）と、上記第３の実施形態に係る石炭改質装置４１０（図７）とのそれぞれについて、より具体的に説明する。なお、以下に示す各実施例は、あくまでも例示であって、本発明が下記に示す実施例４〜６のみに限定解釈されるものではない。
【０１４４】
なお、以下に示す実施例４〜６及び比較例２では、以下の表２に示す粒度分布を示す石炭を、原料として使用した。
【０１４５】
【表２】
0005597778.tif 000003
【０１４６】
＜実施例４＞
本実施例４は、図４を用いて説明した上記第２の実施形態に対応するものである。本実施例４では、上記表２に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ３０１（水分含有量：６０％）を、スチームチューブ式の間接加熱型の乾燥器３０１に６００ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。得られた乾燥石炭Ｃ３０２を、外熱式ロータリーキルンを用いた乾留器３０３で６００℃に昇温し、乾留を行った。その結果、１３８ｋｇ／ｈのチャー、６９Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量を燃焼器３１１に送って燃焼させて１５００℃の燃焼ガスとした。燃焼器３１１では、これらの揮発分に加えて、流動層冷却分級器３０７から回収した９ｋｇ／ｈの微粉チャーＣ３０６を同時に燃焼させた。本実施例４において最終的に製品として回収されたチャーＣ３０５の量は、１２９ｋｇ／ｈとなった。なお、この実施例４においては、図４に示した配管Ｌ３０１を利用して、燃焼ガスＧ３０３の冷却を行っている。
【０１４７】
＜実施例５＞
本実施例５は、図７を用いて説明した上記第３の実施形態に対応するものである。本実施例５では、上記表２に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ３０１（水分含有量：６０％）を、流動層乾燥分級器３５１に６００ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、流動層乾燥分級器３５１において３５０℃かつ２６００Ｎｍ３／ｈの加熱ガスＧ３０１を用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。得られた乾燥石炭Ｃ３０２を、外熱式ロータリーキルンを用いた乾留器３０３で６００℃に昇温し、乾留を行った。その結果、１３５ｋｇ／ｈのチャーＣ３０５、６８Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量を燃焼器３１１に送って１５００℃の燃焼ガスＧ３０３を得た。燃焼器３１１では、これらの揮発分に加えて、流動層乾燥分級器３５１から回収した１０ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３０３、及び、流動層冷却分級器３０７から回収した５ｋｇ／ｈの微粉チャーＣ３０６を同時に燃焼させた。本実施例５において最終的に製品として回収されたチャーＣ３０５の量は、１３０ｋｇ／ｈとなった。なお、この実施例５においては、図７に示した配管Ｌ３０１を利用して、燃焼ガスＧ３０３を冷却している。操業後に乾留器３０３から燃焼器３１１への配管内部を検査したところ、ダスト付着は殆ど生じておらず、キャリーオーバーは殆ど生じていなかった。
【０１４８】
＜実施例６＞
本実施例６も、図７を用いて説明した上記第３の実施形態に対応するものである。本実施例６では、上記表２に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ３０１（水分含有量：５８％）を、流動層乾燥分級器３５１に５７１ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、流動層乾燥分級器３５１において３２０℃でかつ２６００Ｎｍ３／ｈの加熱ガスＧ３０１を用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。得られた乾燥石炭Ｃ３０２を、外熱式ロータリーキルンを用いた乾留器３０３で６００℃に昇温し、乾留を行った。その結果、１３５ｋｇ／ｈのチャー、６８Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量を燃焼器３１１に送って１５００℃の燃焼ガスＧ３０３を得た。燃焼器３１１では、これらの揮発分に加えて、流動層乾燥分級器３５１から回収した７ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３０３、及び、流動層冷却分級器３０７から回収した２ｋｇ／ｈの微粉チャーＣ３０６を同時に燃焼させた。本実施例６において最終的に製品として回収されたチャーＣ３０５の量は１３３ｋｇ／ｈとなり、チャーの回収量（回収率）が向上した。なお、この実施例６においては、図７に示したＬ３０４のラインを用いて流動層乾燥分級器３５１で回収した１５ｋｇの微粉炭Ｃ３０３のうちの８ｋｇを、成型機（図示せず）を用いて圧縮成型した後に乾留器３０２に投入するとともに、図７に示した配管Ｌ３０１を利用して、燃焼ガスＧ３０３の冷却を行っている。操業後に乾留器３０３から燃焼器３１１への配管内部を検査したところ、ダスト付着は殆ど生じておらず、キャリーオーバーは殆ど生じていなかった。
【０１４９】
＜比較例２＞
図示されない従来の装置を用いて従来の方法で石炭改質を行った比較例２を以下に示す。
まず、上記表２に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭（水分含有量：６０％）を、バンド乾燥器に６００ｋｇ／ｈで投入し、バンド乾燥器において３３０℃のガス２７００Ｎｍ３／ｈを用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。得られた乾燥石炭を、外熱式ロータリーキルンを用いた乾留器で６００℃に昇温し、乾留を行った。その結果、１３９ｋｇ／ｈのチャー、６９Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量を燃焼器に送って燃焼させて１５００℃の燃焼ガスを得た。その結果、乾燥器及び乾留器で求められる熱量を賄うことが出来なかったため、燃焼器に１６ｋｇ／ｈの重油を供給して燃焼させ、処理に求められる熱量を確保した。このように、流動層冷却分級器からの微粉チャーを用いない場合には、１６ｋｇ／ｈの重油が必要となった。操業後に乾留器から燃焼器への配管内部を検査したところ、ダスト付着が生じており（特に曲げ部において顕著であった）、キャリーオーバーが生じていることが判った。従って、長時間の操業では、配管詰まりの発生が懸念される。
【０１５０】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、その骨子について以下に纏める。
（１５）この石炭改質方法は、石炭Ｃ３０１を乾燥器３０１で乾燥させる工程と；乾燥石炭Ｃ３０２を乾留器３０３で乾留して、乾留ガスＤ３０１及びチャーＣ３０４に改質する工程と；チャーＣ３０４を流動層冷却分級器３０７で冷却しながら分級して微粉チャーＣ３０６を分離する工程と；微粉チャーＣ３０６と乾留ガスＤ３０１の少なくとも一部とを燃焼器３１１へと供給して燃焼させて得た熱を、乾燥器３０１及び乾留器３０３の少なくとも何れか一方に熱源として供給する工程と；を備える。
（１６）上記（１５）に記載の石炭改質方法は、乾燥器３０１及び流動層冷却分級器３０７の少なくとも何れか一方から排出される排ガスを冷却ガスとして流動層冷却分級器３０７に供給する工程を更に備えてもよい。
（１７）上記（１５）又は（１６）に記載の石炭改質方法は、乾燥器３０１から排出される排ガスＧ３０２の少なくとも一部を、燃焼器３１１から、乾燥器３０１及び乾留器３０３の少なくとも何れか一方へと供給される燃焼ガスＧ３０３に混合する工程をさらに備えてもよい。
（１８）上記（１５）〜（１７）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、乾留器３０３が、外部から加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；乾留器３０３から排出された後の加熱ガスＧ３０１を、乾燥器３０１へと供給する工程をさらに備える；ようにしてもよい。
（１９）上記（１５）〜（１８）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、石炭Ｃ３０１を乾燥器で乾燥させる工程で、乾燥器として流動層乾燥分級器３５１を用いることで、石炭Ｃ３０１を乾燥させながら乾燥石炭Ｃ３０２である粗粒炭と微粉炭Ｃ３０３とに分級し；微粉炭Ｃ３０３を燃焼器３１１へと供給する工程をさらに備える；ようにしてもよい。
（２０）上記（１９）に記載の石炭改質方法は、流動層乾燥分級器３５１から排出される排ガスＧ３０２の少なくとも一部を、流動層乾燥分級器３５１に前記熱源として供給される加熱ガスＧ３０３に混合する工程をさらに備えてもよい。
（２１）上記（１９）又は（２０）に記載の石炭改質方法は、流動層乾燥分級器３５１から得られる微粉炭Ｃ３０３の少なくとも一部を、乾留器３０３へと供給する工程をさらに備えてもよい。
（２２）上記（２１）に記載の石炭改質方法では、流動層乾燥分級器３５１から得られる微粉炭Ｃ３０３の少なくとも一部を、単独で成形、又は乾燥石炭Ｃ３０２と共に成形した後に、乾留器３０３へと供給してもよい。
（２３）上記（１５）〜（２２）の何れか１項に記載の石炭改質方法では、燃焼器３１１に供給する微粉チャーＣ３０６及び乾留ガスＤ３０１のうちの乾留ガスＤ３０１の代わりに、外部燃料を用いてもよい。
（２４）石炭改質装置３１０は、石炭Ｃ３０１を乾燥させる乾燥器３０１と；乾燥石炭Ｃ３０２を乾留して、乾留ガスＤ３０１及びチャーＣ３０４に改質する乾留器３０３と；チャーＣ３０４を冷却しながら分級してチャーＣ３０４より微粉チャーＣ３０６を分離する流動層冷却分級器３０７と；微粉チャーＣ３０６と、乾留ガスＤ３０１の少なくとも一部と、が供給され、乾留ガスＤ３０１及び微粉チャーＣ３０４を燃焼させることで得られる熱を、乾燥器３０１又は乾留器３０３の少なくとも何れか一方に熱源として供給する燃焼器３１１と；を備える。
（２５）上記（２４）に記載の石炭改質装置３１０では、乾燥器３０１又は流動層冷却分級器３０７の少なくとも何れか一方から排出される排ガスが、冷却ガスとして流動層冷却分級器３０７に供給されるようにしてもよい。
（２６）上記（２４）又は（２５）に記載の石炭改質装置３１０では、乾燥器３０１から排出される排ガスＧ３０２の少なくとも一部が、燃焼器３１１から乾燥器３０１及び乾留器３０３の少なくとも何れか一方に前記熱源として供給される燃焼ガスＧ３０３に混合されるように構成してもよい。
（２７）上記（２４）〜（２６）の何れか１項に記載の石炭改質装置３１０では、乾留器３０３が、外部からの加熱ガスの供給を受ける間接加熱方式であり；乾留器３０３から排出された加熱ガスＧ３０１が、乾燥器３０１へと供給される；構成を採用してもよい。
（２８）上記（２４）〜（２７）の何れか１項に記載の石炭改質装置３１０の他の態様である石炭改質装置４１０では、前記乾燥器が、石炭Ｃ３０１を乾燥させながら乾燥石炭Ｃ３０２である粗粒炭と微粉炭Ｃ３０３とに分級する流動層乾燥分級器３５１であり；微粉炭Ｃ３０３が燃焼器３１１へと供給される；構成を採用してもよい。
（２９）上記（２８）に記載の石炭改質装置４１０では、流動層乾燥分級器３５１から排出される排ガスＧ３０２の少なくとも一部が、流動層乾燥分級器３５１に前記熱源として供給される加熱ガスＧ３０１に混合されるように構成してもよい。
（３０）上記（２８）又は（２９）に記載の石炭改質装置４１０では、流動層乾燥分級器３５１から得られる微粉炭Ｃ３０３の少なくとも一部が、乾留器３０３へと供給される構成を採用してもよい。
（３１）上記（３０）に記載の石炭改質装置４１０では、微粉炭Ｃ３０３を単独で成形、又は乾燥石炭Ｃ３０２と共に成形する成形機を更に備え；流動層乾燥分級器３５１から得られる微粉炭Ｃ３０３の少なくとも一部が、前記成形機により、単独で成形、又は前記乾燥石炭Ｃ３０２と共に成形された後に、乾留器３０３へと供給される；構成を採用してもよい。
（３２）上記（２４）〜（３１）の何れか１項に記載の石炭改質装置では、燃焼器３１１に供給する微粉チャーＣ３０６及び乾留ガスＤ３０１のうちの乾留ガスＤ３０１の代わりに、外部燃料を用いてもよい。
【０１５１】
以上説明したように、上記第２及び第３の実施形態によれば、石炭を改質する際に用いられる冷却器として流動層冷却分級器３０７を採用し、流動層冷却分級器３０７から得られる微粉チャーＣ３０６を燃料として利用することで、より効率良く石炭Ｃ３０１の改質を行うことが可能となる。
【０１５２】
［実施例］
本発明の石炭改質方法及び石炭改質装置は、追加の外部燃料を用いることなく石炭改質プロセスを行えることにも特徴があり、その結果として、製造効率の向上を実現している。以下、この点を確認するために、実施例７〜９と比較例３とを示す。
【０１５３】
＜実施例７＞
本実施例７は、図１を用いて説明した上記第１の実施形態に対応する。
本実施例７では、前述の表１に示した粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ１（水分含有量：６０％）を、流動層乾燥分級器１０１に５６０ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、流動層乾燥分級器１０１において２３０℃でかつ２８００Ｎｍ３／ｈの加熱ガスＧ１を用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。
【０１５４】
得られた乾燥石炭Ｃ２を、外熱式ロータリーキルンである乾留器１０３で６００℃に昇温させ、乾留を行った。その結果、１３２ｋｇ／ｈのチャー、６７Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）及び、１８．７ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られた全量（乾留器１０３で発生した製品チャーを除くガスおよびタールの全量）を燃焼器１０９に送って燃焼させ、１５００℃の燃焼ガスＧ３を発生させた。
燃焼器１０９では、流動層乾燥分級器１０１から回収した１５ｋｇ／ｈのうちの６ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３を同時に燃焼させた。残りの９ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３は、図１中の配管Ｌ３上に設けられた成型機（図中表示なし）で圧縮成型を行ってから乾留器１０３へ投入した。
その結果、チャーの回収量（回収率）が向上すると共に、回収されたチャー中の微粉も後述の比較例３に比べて少なく、発塵の少ないチャーであることが確認された。なお、この実施例７においては、図１に示した配管Ｌ１を利用して集塵器１０５からの排ガスを混合させることで、加熱ガスＧ１の冷却を行った。
【０１５５】
＜実施例８＞
本実施例８は、図４を用いて説明した上記第２の実施形態に対応するものである。
本実施例８では、前述の表２に示したような粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ３０１（水分含有量：６０％）を、スチームチューブ式の間接加熱型の乾燥器３０１に６００ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。
【０１５６】
得られた乾燥石炭Ｃ３０２を、外熱式ロータリーキルンを用いた乾留器３０３で６００℃に昇温し、乾留を行った。その結果、１３２ｋｇ／ｈのチャー、６９Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られたガスとタールの全量を燃焼器３１１に送って燃焼させて１５００℃の燃焼ガスを発生させた（乾留器３０３からガスやタールとともに飛散したチャー量は約６ｋｇ／ｈと推定される）。
燃焼器３１１では、これらの揮発分に加えて、流動層冷却分級器３０７から回収した３ｋｇ／ｈの微粉チャーＣ３０６を同時に燃焼させた。本実施例８において最終的に製品として回収されたチャーＣ３０５の量は、１２９ｋｇ／ｈとなった。なお、この実施例８においては、図４に示した配管Ｌ３０１を利用して、排ガスの一部を混合することで燃焼ガスＧ３０３の冷却を行っている。
【０１５７】
＜実施例９＞
本実施例９は、図７を用いて説明した上記第３の実施形態に対応するものである。
本実施例９では、前述の表２に示した粒度分布を有する粗破砕した石炭Ｃ３０１（水分含有量：６０％）を、流動層乾燥分級器３５１に５６０ｋｇ／ｈ（水分を除くと２４０ｋｇ／ｈ）で投入し、流動層乾燥分級器３５１において２３０℃でかつ２８００Ｎｍ３／ｈの加熱ガスＧ３０１を用いて、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。
【０１５８】
得られた乾燥石炭Ｃ３０２を、外熱式ロータリーキルンを用いた乾留器３０３で６００℃に昇温し、乾留を行った。その結果、１３６ｋｇ／ｈのチャー、６８Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られたガスとタールの全量を燃焼器３１１に送って１５００℃の燃焼ガスＧ３０３を得た。燃焼器３１１では、これらの揮発分に加えて、流動層乾燥分級器３５１から回収した７ｋｇ／ｈの乾燥微粉炭Ｃ３０３、及び、流動層冷却分級器３０７から回収した２ｋｇ／ｈの微粉チャーＣ３０６を同時に燃焼させた。本実施例９において最終的に製品として回収されたチャーＣ３０５の量は１３４ｋｇ／ｈとなり、チャーの回収量（回収率）が向上した。
【０１５９】
なお、この実施例９においては、図７に示したＬ３０４のラインを用いて流動層乾燥分級器３５１で回収した１５ｋｇの微粉炭Ｃ３０３のうちの８ｋｇを、成型機（図示せず）を用いて圧縮成型した後に乾留器３０２に投入するとともに、図７に示した配管Ｌ３０１を利用して、排ガスの一部を混合させることで燃焼ガスＧ３０３の冷却を行っている。操業後に乾留器３０３から燃焼器３１１への配管内部を検査したところ、ダスト付着は殆ど生じておらず、キャリーオーバーは殆ど生じていなかった。
【０１６０】
＜比較例３＞
前述の表１に示した粒度分布を有する粗破砕した石炭（水分含有量：６０％）をスチームチューブ式乾燥器に６００ｋｇ／ｈで投入し、水分含有量が１０％になるまで乾燥させた。
得られた乾燥石炭を、外熱式ロータリーキルンである乾留器で６００℃に昇温させ、乾留を行った。その結果、１３９ｋｇ／ｈのチャー、６９Ｎｍ３／ｈのガス（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４を主成分とする、熱量３４５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３のガス）、及び、１９ｋｇ／ｈのタールを得ることができ、得られたガスとタールの全量および飛散したチャー７ｋｇ／ｈを燃焼器において燃焼させ、１５００℃の燃焼ガスとした。
【０１６１】
本比較例３では、乾燥器及び乾留器で求められる熱量を賄うことが出来なかったため、燃焼器に１７ｋｇ／ｈの重油を供給して燃焼させることで、処理に求められる熱量を確保した。このように、流動層乾燥分級器からの乾燥微粉炭を用いない場合には、１７ｋｇ／ｈの重油が必要となった。
操業後に乾留器から燃焼器への配管内部を検査したところ、ダスト付着が生じており（特に曲げ部において顕著であった）、キャリーオーバーが生じていることが判った。さらに燃焼器出口ガスをサンプリングしたところ、未反応の固体粒子が測定された。従って、長時間の操業では、配管詰まりの発生が懸念される。
【０１６２】
以上説明の実施例７〜９及び比較例３の結果を一覧に纏めたものを、表３に示す。この表３より解るように、実施例７〜９の製造効率が、比較例３に比べて、約７％から１０％近くまで向上する結果が得られた。一般的には、熱効率（製造効率）を数％でも向上させることは難しいが、本発明を適用した実施例７〜９では、顕著な熱効率の向上を確認することが出来た。
【０１６３】
【表３】
0005597778.tif 000004
【０１６４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態及び変形例について詳細に説明したが、本発明はかかる例のみに限定解釈されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明によれば、改質処理に伴う外部燃料として石炭に由来する成分を利用する場合であっても、より効率良く石炭の改質を行うことが可能な、石炭改質方法及び石炭改質装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１０，３１０，３１０Ａ，４１０，４１０Ａ    石炭改質装置
１０１，３５１    流動層乾燥分級器
１０３，３０３    乾留器
１０５，３０９，３５３    集塵器
１０７    冷却器
１０９，３１１    燃焼器
３０１    乾燥器
３０５    ボイラー
３０７    流動層冷却分級器
【図１】
0005597778.tif 000005
【図２】
0005597778.tif 000006
【図３】
0005597778.tif 000007
【図４】
0005597778.tif 000008
【図５】
0005597778.tif 000009
【図６】
0005597778.tif 000010
【図７】
0005597778.tif 000011
【図８】
0005597778.tif 000012
【図９】
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