(57)【要約】【課題】水分含有量を適切な範囲に調整すると共に水分含有量のばらつきを低減するガス化原料の製造方法及びガス化原料の製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のガス化原料の製造方法は、低品位炭又はバイオマスを含む原材料を粉砕する工程と、上記粉砕工程で粉砕された上記原材料を溶媒油と混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する工程と、上記脱水工程で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油に分離する工程と、上記粉体を加湿する工程とを備える。本発明のガス化原料の製造装置は、低品位炭又はバイオマスを含む原材料を粉砕する粉砕部と、上記粉砕部で粉砕された上記原材料を溶媒油と混合する混合部と、上記混合部で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する脱水部と、上記脱水部で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油に分離する固液分離部と、上記粉体を加湿する加湿部とを備える。【選択図】図１
2018012756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低品位炭又はバイオマスを含む原材料を粉砕する工程と、
上記粉砕工程で粉砕された上記原材料を溶媒油と混合する工程と、
上記混合工程で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する工程と、
上記脱水工程で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油に分離する工程と、
上記粉体を加湿する工程と
を備えるガス化原料の製造方法。
【請求項２】
上記加湿工程で水を噴霧する請求項１に記載のガス化原料の製造方法。
【請求項３】
上記加湿工程で水蒸気を噴霧する請求項１に記載のガス化原料の製造方法。
【請求項４】
上記水又は水蒸気が上記脱水工程で蒸発分離された水分を回収したものを含む請求項２又は請求項３に記載のガス化原料の製造方法。
【請求項５】
低品位炭又はバイオマスを含む原材料を粉砕する粉砕部と、
上記粉砕部で粉砕された上記原材料を溶媒油と混合する混合部と、
上記混合部で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する脱水部と、
上記脱水部で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油に分離する固液分離部と、
上記粉体を加湿する加湿部と
を備えるガス化原料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化原料の製造方法及びガス化原料の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油に代わり、低品位炭やバイオマス等の固体の原材料から製造したガス化原料から燃料ガスを生成する技術が開発されている。この燃料ガスは、固体燃料を直接燃焼する場合に比べ燃焼温度が高いことから、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）といった効率的な発電システムや、水素の製造、合成石油の製造、化学肥料等の化学製品の製造などに利用されている。
【０００３】
上記燃料ガスは、ガス化原料を高温高圧下で酸化剤と反応させることで生成される。具体的には、高温によりガス化原料が熱分解し、この熱分解により生成される炭素と、酸化剤としての酸素や水蒸気とが反応して、水素や一酸化炭素を含む燃料ガスが生成される。
【０００４】
ところで、低品位炭やバイオマス等の固体の原材料は一般に水分を比較的多く含むため、この原材料から製造されるガス化原料も水分を含有する。このガス化原料が含有する水分には、生成される燃料ガス中の水素や一酸化炭素濃度を増加させる効果がある。ところが、この水分量が多過ぎると、水分を蒸発させるための潜熱と水分の顕熱との熱量を補うため、ガス化炉に供給する酸素量を増加させる必要がある。酸素量を増加させるには、空気分離設備を増大させる必要があり、ガス化炉の設備コストを増大させる。また、酸素量を増加させると、生成される燃料ガス中の二酸化炭素濃度が増大するため、冷ガス効率（ガス化に使われた発熱量に対する生成された燃料ガスの発熱量）が低下してしまう。このため、ガス化原料の水分含有量を適切な範囲に調整する必要がある。
【０００５】
ガス化原料の水分含有量を調整する方法としては、例えば石炭を予備乾燥する石炭ガス化システムが公知である（特開２０１２−１８８５３９号公報参照）。この従来の石炭ガス化システムでは、石炭全体における水分の含有量が２０質量％よりも小さくなるように石炭を予備乾燥する。このように石炭の水分含有量を調整することで、上記従来の石炭ガス化システムでは冷ガス効率の向上を図っている。
【０００６】
ところが、石炭やバイオマスの水分含有量は個々でばらつきがあり、このばらつきは上記従来の石炭ガス化システムのように予備乾燥を行った後も残る。このガス化原料の水分含有量のばらつきにより、従来の石炭ガス化システムでは発電力量や熱負荷等の変動、ガス化原料を排出するホッパーの排出特性の低下等が発生し易い。このため、上記従来のガス化システムでは、システムを安定して操業させることが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１８８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、水分含有量を適切な範囲に調整すると共に水分含有量のばらつきを低減するガス化原料の製造方法及びガス化原料の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた発明は、低品位炭又はバイオマスを含む原材料を粉砕する工程と、上記粉砕工程で粉砕された上記原材料を溶媒油と混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する工程と、上記脱水工程で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油に分離する工程と、上記粉体を加湿する工程とを備えるガス化原料の製造方法である。
【００１０】
当該ガス化原料の製造方法は、脱水工程においてスラリーに含まれる水分を蒸発分離するので、スラリーが実質的に水分を含まない状態とできる。これにより原材料の水分含有量のばらつきが解消され、上記分離工程でこのスラリーから得られる粉体間での水分含有量の差異が小さくなる。さらに、当該ガス化原料の製造方法は、この粉体を加湿工程で加湿するので、水分含有量のばらつきを比較的低く抑えつつ、水分含有量を適切な範囲に調整したガス化原料を製造することができる。
【００１１】
上記加湿工程で水を噴霧するとよい。このように上記加湿工程で水を噴霧することで、粉体の加湿と同時に冷却を行うことができるので、ガス化原料の貯蔵時の安定性を高められる。
【００１２】
上記加湿工程で水蒸気を噴霧するとよい。このように上記加湿工程で水蒸気を噴霧することで、液体の水を噴霧する場合に比べて、加湿の均一性を高められる。このため、ガス化原料の水分含有量のばらつきをさらに低減できる。
【００１３】
上記水又は水蒸気が上記脱水工程で蒸発分離された水分を回収したものを含むとよい。このように上記水又は水蒸気の少なくとも一部として上記脱水工程で蒸発分離された水分を回収したものを用いることで、水の消費量を低減できるので、ガス化原料の製造コストを低減できる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、低品位炭又はバイオマスを含む原材料を粉砕する粉砕部と、上記粉砕部で粉砕された上記原材料を溶媒油と混合する混合部と、上記混合部で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する脱水部と、上記脱水部で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油に分離する固液分離部と、上記粉体を加湿する加湿部とを備えるガス化原料の製造装置である。
【００１５】
当該ガス化原料の製造装置は、脱水部においてスラリーに含まれる水分を蒸発分離するので、スラリーが実質的に水分を含まない状態とできる。これにより原材料の水分含有量のばらつきが解消され、上記固液分離部でこのスラリーから得られる粉体間での水分含有量の差異が小さくなる。さらに、当該ガス化原料の製造装置は、この粉体を加湿部で加湿するので、水分含有量のばらつきを比較的低く抑えつつ、水分含有量を適切な範囲に調整したガス化原料を製造することができる。
【００１６】
ここで、「低品位炭」とは、無水無灰炭基準の炭素含有量が７５質量％以下で、２０質量％以上の水分を含有するものをいう。また、「バイオマス」とは、再生可能な生物由来の有機性資源で化石資源を除いたものをいう。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の無灰炭の製造方法及び製造装置によれば水分含有量を適切な範囲に調整すると共に水分含有量のばらつきを低減したガス化原料を製造することができる。従って、上記ガス化原料を用いることでガス化システムを安定して操業させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るガス化原料の製造装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施例におけるガス化原料の粒子径分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のガス化原料の製造方法及び製造装置について実施形態を詳説する。
【００２０】
当該ガス化原料の製造方法は、原材料を粉砕する工程と、上記粉砕工程で粉砕された上記原材料を溶媒油と混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する工程と、上記脱水工程で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油に分離する工程と、上記粉体を加湿する工程と、上記加湿後の粉体を貯蔵する工程とを主に備える。
【００２１】
当該ガス化原料の製造方法は、図１に示すガス化原料の製造装置を用いて行うことができる。このガス化原料の製造装置は、粉砕部１と、混合部２と、脱水部３と、固液分離部４と、加湿部５と、貯蔵部６とを主に備える。
【００２２】
＜原材料＞
当該ガス化原料の製造方法に用いる原材料Ａは低品位炭又はバイオマスを含む。
【００２３】
上記低品位炭としては、例えばビクトリア炭、ノースダコタ炭、ベルガ炭等の褐炭や、西バンコ炭、ビヌンガン炭、サラマンガウ炭等の亜瀝青炭などが挙げられる。特に褐炭は亜瀝青炭よりも生成ガス原単位が低くなるが、冷ガス効率が高く、かつ安価であるためガス化原料の原材料Ａとして適している。また、低品位炭の大きさは特に限定されないが、粉砕容易性の観点から例えば最大粒子径の上限が５０ｍｍとできる。
【００２４】
上記バイオマスとしては、例えば植物由来の農業系バイオマスや林業系バイオマス等を挙げることができる。上記農業系バイオマスとしては、竹、草、やし殻、パームオイル残渣、野菜、果実、食品残渣等を挙げることができる。また、林業系バイオマスとしては、間伐材、剪定枝、廃材、樹皮チップ等を挙げることができる。また、バイオマスの大きさは特に限定されないが、粉砕容易性の観点から例えば最大粒子径の上限が５００ｍｍとできる。
【００２５】
なお、上記低品位炭及びバイオマスは、原材料Ａとして単独で用いてもよいし、両者を混合して用いてもよい。混合する場合の低品位炭とバイオマスとの混合割合は特に限定されず、例えば低品位炭及びバイオマスにおける低品位炭の割合を４０質量％以上６０質量％以下とできる。
【００２６】
＜粉砕工程＞
粉砕工程では、粉砕部１において上記原材料Ａを粉砕する。上記粉砕部１は、上記原材料Ａを粉砕する粉砕機を備える。上記粉砕機としては、特に限定されず、公知の回転式カッターやハンマーミル等を用いることができる。
【００２７】
粉砕後の上記原材料Ａの最大粒子径の上限としては、３ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。また、上記原材料Ａの粉砕後における粒子径が１．０ｍｍ以下の粒子の割合の下限としては、８０質量％が好ましく、８５質量％がより好ましい。粉砕後の原材料Ａの最大粒子径を上記上限以下、又は粒子径が１．０ｍｍ以下の粒子の割合を上記下限以上とすることで、後述する混合工程でのスラリー化を容易にすることができる。なお、原材料Ａの１．０ｍｍ以下の粒子の割合は、ＪＩＳ−Ｚ−８８１５：１９９４に記載のふるい分け試験方法を用いて計測できる。具体的には、粒子径が１．０ｍｍ以下の粒子割合は、目開き１．０ｍｍのふるいによる分級を行い、ふるいにかけた原材料の全質量とこのふるい下の原材料の質量とから求めることができる。
【００２８】
＜混合工程＞
混合工程では、混合部２において、上記粉砕工程で粉砕された上記原材料Ａを、脱水のための熱媒体となる溶媒油Ｂと混合し、スラリー（粉砕された原材料Ａと溶媒油Ｂとの流動性のある混合体）を得る。上記混合部２は、原材料Ａと溶媒油Ｂとを混合するための混合槽、この混合槽に取り付けられた攪拌機等を備える。上記混合部２は、混合したスラリーを攪拌機で攪拌しながら保持することによりスラリーの混合状態を維持する。
【００２９】
上記溶媒油Ｂとしては、例えば灯油、軽油、重油等が挙げられ、これらの混合油を用いてもよい。上記溶媒油Ｂの沸点としては、加熱脱水の観点から１５０℃以上３００℃以下が好ましい。
【００３０】
上記原材料Ａに対する溶媒油Ｂの混合質量比の下限としては、１７０％が好ましく、２００％がより好ましく、２５０％がさらに好ましい。一方、上記混合質量比の上限としては、１０００％が好ましい。上記混合質量比が上記下限未満であると、スラリー化が不十分となるおそれがある。逆に、上記混合質量比が上記上限を超えると、スラリーから溶媒油Ｂを分離するコストが大きくなるおそれがある。
【００３１】
＜脱水工程＞
脱水工程では、脱水部３において上記混合工程で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する。上記脱水部３は上記混合部２で得られたスラリーを予熱するための予熱機、予熱されたスラリーを昇温させるための蒸発器等を備える。
【００３２】
脱水部３による脱水方法（油中脱水法）では、上記蒸発器を用い、スラリーを加圧及び加熱することにより上記原材料Ａ中の水分を蒸発させて除去する。このとき、スラリー中の原材料Ａに含まれていた水分が蒸発器から排水Ｃとして排出される。この回収された排水Ｃは後述する加湿部５において加湿用の水の一部又は全部として利用する。
【００３３】
上記スラリーの加熱温度の下限としては、１２０℃が好ましく、１４０℃がより好ましい。一方、上記スラリーの加熱温度の上限としては、１６０℃が好ましく、１５０℃がより好ましい。上記スラリーの加熱温度が上記下限未満であると、原材料Ａ中の水の蒸発が不十分となり、十分に脱水できないおそれがある。一方、上記スラリーの加熱温度が上記上限を超えると、原材料Ａに含まれる低品位炭やバイオマスが変質するおそれがある。
【００３４】
上記スラリーに加える圧力の下限としては、０．２ＭＰａが好ましく、０．２５ＭＰａがより好ましい。一方、上記圧力の上限としては、０．５ＭＰａが好ましく、０．４ＭＰａがより好ましい。油中脱水では、原材料Ａの細孔内の水分が気化蒸発した後の空洞に溶媒油Ｂが入り込み、水分と置き換わることで脱水が促進される。上記圧力が上記下限未満であると、この溶媒油Ｂによる置換が促進されず、脱水が不十分となるおそれがある。逆に、上記圧力が上記上限を超えると、脱水された水分を排出し難くなるおそれがある。
【００３５】
＜分離工程＞
分離工程では、固液分離部４において上記脱水工程で脱水したスラリーを粉体及び溶媒油Ｂに分離する。固液分離部４は、固液分離器、乾燥機、ガス冷却器等を備える。
【００３６】
分離工程では、まず固液分離器を用いて上記脱水スラリーから溶媒油Ｂを分離して泥状のケーキを得る。この固液分離器としては、例えば遠心分離法により脱水スラリーをケーキと溶媒油Ｂとに分離する遠心分離機を用いることができる。上記脱水スラリーから分離回収された溶媒油Ｂは、循環油Ｄとして混合部２に戻される。混合部２に戻された溶媒油Ｂは、混合部２でのスラリーの調整に再利用される。
【００３７】
次に、乾燥機を用いて上記ケーキを加熱及び乾燥することで上記ケーキ内に残留する溶媒油Ｂ及び水分を蒸発させ回収し、粉体と分離する。上記乾燥機としては、例えばドラム内面に複数の加熱用スチームチューブが軸方向に配設されたスチームチューブ式ドライヤを挙げることができる。上記乾燥機内でケーキを加熱することにより、このケーキ中の溶媒油Ｂが蒸発する。また、上記乾燥機での溶媒油Ｂの回収率を高めるため、上記乾燥機内に循環ガスを流して乾燥を促進させる。蒸発した溶媒油Ｂは、この循環ガスにより上記乾燥機から上記ガス冷却器へ移送される。ガス冷却器へ移送された溶媒油Ｂは、ガス冷却器内で凝縮、回収され、循環油Ｄとして混合部２に戻される。
【００３８】
上記乾燥機における上記ケーキの加熱温度は上記溶媒油Ｂが蒸発する温度に設定され、例えば１８０℃以上３００℃以下程度である。
【００３９】
この分離工程で得られる粉体は実質的に水分を含まない。なお、「実質的に水分を含まない」とは、水分含有量が好ましくは０．１質量％以下、好ましくは０．０１質量％以下であることを意味する。
【００４０】
上記粉体中の溶媒油Ｂの含有量の上限としては、３質量％が好ましく、２質量％がより好ましく、１質量％がさらに好ましい。上記粉体中の溶媒油Ｂの含有量が上記上限を超えると、溶媒油Ｂの回収量が減少するため、ガス化原料の製造コストが上がるおそれがある。一方、上記粉体中の溶媒油Ｂの含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよい。
【００４１】
＜加湿工程＞
加湿工程では、加湿部５において上記分離工程で得られた粉体を加湿する。
【００４２】
上記加湿は、例えば固液分離部４の乾燥機出口から後述する貯蔵部６へ粉体を搬送しながら行うことができる。この場合、上記加湿部５は、固液分離部４の乾燥機出口から貯蔵部６へ粉体を搬送するコンベアと、上記コンベアを密閉する筐体と、この筐体の内部に配設される噴霧器とを有し、上記噴霧器から水を粉体に噴霧する。このように水を噴霧することで、ガス化原料の加湿と同時に冷却を行うことができるので、貯蔵時の安定性を高められる。
【００４３】
上記噴霧器としては、特に限定されないが例えば公知の水スプレー装置を用いることができる。また、上記コンベアとしては、特に限定されないが公知のフライトコンベア、バケットコンベア、スクリューコンベア等を用いることができる。なお、水の噴霧は、粉体の酸化を防止するため、窒素雰囲気下で行うとよい。
【００４４】
噴霧する水は、上記脱水工程で蒸発分離された水分を回収した排水Ｃを含む。このように上記水の少なくとも一部として上記脱水工程で蒸発分離された水分を回収したものを用いることで、水の消費量を低減できるので、ガス化原料の製造コストを低減できる。なお、脱水工程で蒸発分離された水分を回収した排水Ｃの量が不十分である場合は、外部から供給される新たな水を加えて噴霧する。
【００４５】
噴霧する水の温度の下限としては、２０℃が好ましく、２５℃がより好ましい。一方、上記水の温度の上限としては、６０℃が好ましく、５０℃がより好ましい。上記水の温度が上記下限未満であると、上記水を噴霧前に強制的に冷却する必要が生じる場合があり、冷却のための運転コストが高くなるおそれがある。一方、上記水の温度が上記上限を超えると、水の噴霧による粉体の冷却効果が不十分となるおそれがある。
【００４６】
また、上記水噴霧後の粉体の温度の下限としては、４０℃が好ましく、４５℃がより好ましい。一方、上記水噴霧後の粉体の温度の上限としては、８０℃が好ましく、６０℃がより好ましい。上記粉体の温度が上記下限未満であると、粉体が吸湿し易くなるため粉体の水分含有量が過剰となり、ガス化原料の冷ガス効率が低下するおそれや、粉体の水分含有量がばらつきやすくなるおそれがある。逆に、上記粉体の温度が上記上限を超えると、粉体から水分が蒸発し易くなるため粉体の水分含有量が高められず、燃料ガス中の水素や一酸化炭素濃度の増加効果が不十分となるおそれがある。
【００４７】
＜貯蔵工程＞
貯蔵工程では、貯蔵部６において上記加湿後の粉体をガス化原料Ｅとして貯蔵する。上記貯蔵部６は、ガス化原料Ｅの貯蔵設備を備える。上記貯蔵設備としては、例えばガス化システムへガス化原料Ｅを供給するホッパーを挙げることができる。
【００４８】
上記貯蔵設備において、ガス化原料Ｅである粉体は、窒素雰囲気下で貯蔵されるとよい。このように窒素雰囲気下で貯蔵することで、ガス化原料Ｅの酸化を防止できる。
【００４９】
＜ガス化原料＞
上記ガス化原料Ｅの平均粒子径の下限としては、１００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。一方、上記ガス化原料Ｅの平均粒子径の上限としては、４００μｍが好ましく、３００μｍがより好ましい。上記ガス化原料Ｅの平均粒子径が上記下限未満であると、ガス化原料Ｅを小さくするための時間が余分に必要となるため、ガス化原料Ｅの製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記ガス化原料Ｅの平均粒子径が上記上限を超えると、ガス化原料Ｅが熱分解し難くなり、ガス化原料Ｅの燃焼効率が低下するおそれがある。なお、ガス化原料Ｅの平均粒子径は、混合工程におけるスラリーの攪拌や分離工程における遠心分離により制御することができる。ここで、「平均粒子径」とは、レーザー回折法等より測定された体積基準の累積粒度分布曲線の５０％値（５０％粒径、Ｄ５０）をいう。
【００５０】
上記ガス化原料Ｅの平均水分含有量の下限としては、１０質量％が好ましく、１２質量％がより好ましい。一方、上記ガス化原料Ｅの平均水分含有量の上限としては、２０質量％が好ましく、１８質量％がより好ましい。上記ガス化原料Ｅの平均水分含有量が上記下限未満であると、ガス化原料Ｅをガス化した際の燃料ガス中の水分による水素や一酸化炭素濃度の増加効果が不十分となるおそれがある。逆に、上記ガス化原料Ｅの平均水分含有量が上記上限を超えると、燃料ガスの冷ガス効率が低下するおそれがある。
【００５１】
上記ガス化原料Ｅの水分含有量の標準偏差の下限としては、０．１質量％が好ましく、１質量％がより好ましい。一方、上記ガス化原料Ｅの水分含有量の標準偏差の上限としては、１５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましく、６質量％がさらに好ましい。上記ガス化原料Ｅの水分含有量の標準偏差が上記下限未満であると、ガス化原料Ｅの水分含有量の均一性を向上させるための設備費用が大きくなり過ぎるおそれがある。逆に、上記ガス化原料Ｅの水分含有量の標準偏差が上記上限を超えると、ガス化システムを安定して操業させることが困難となるおそれがある。ここで「ガス化原料の水分含有量の標準偏差」は、ガス化原料を構成する粉体を少なくとも２０個抽出し、個々の粉体の水分含有量を測定した際に得られる標準偏差を意味する。
【００５２】
上記ガス化原料Ｅの融点の下限としては、６００℃が好ましく、８００℃がより好ましい。一方、上記ガス化原料Ｅの融点の上限としては、１２００℃が好ましく、１１００℃がより好ましい。上記ガス化原料Ｅの融点が上記下限未満であると、ガス化原料Ｅの熱分解が比較的低い温度で発生し、ガス化原料Ｅの反応制御性が低下するおそれがある。逆に、上記ガス化原料Ｅの融点が上記上限を超えると、ガス化原料Ｅの熱分解温度が高くなり、ガス化炉のエネルギー効率が低下するおそれがある。ここで、「ガス化原料の融点」は、ＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）に準じて測定した温度を指す。具体的には、底辺の長さの２辺が２．７ｍｍ、他の１辺が３ｍｍの底面を有し、稜面の一つが３ｍｍの底辺において底面に直立する高さ８ｍｍの三角錐である試験錐を５℃／分の昇温速度で連続加熱した際に、試験錐が溶融して底面の幅に対する高さが１／２となる温度をいう。
【００５３】
ガス化原料Ｅを燃焼させるガス化炉には大別して固定床ガス化炉、流動床ガス化炉、噴流床ガス化炉が挙げられるが、当該ガス化原料の製造方法により製造されたガス化原料Ｅは、いずれのガス化炉にも用いることができる。中でも、上記ガス化原料Ｅは、粉砕工程での粉砕等により粒径が比較的小さくされていることから噴流床ガス化炉に好適に用いられる。また、上記ガス化原料Ｅは、低品位炭又はバイオマスを原材料Ａとするので比較的融点が低く、流動床ガス化炉にも好適に用いることができる。
【００５４】
＜利点＞
当該ガス化原料の製造方法は、脱水工程においてスラリーに含まれる水分を蒸発分離するので、スラリーが実質的に水分を含まない状態とできる。これにより原材料Ａの水分含有量のばらつきが解消され、上記分離工程でこのスラリーから得られる粉体間での水分含有量の差異が小さくなる。さらに、当該ガス化原料の製造方法は、この粉体を加湿工程で加湿するので、水分含有量のばらつきを比較的低く抑えつつ、水分含有量を適切な範囲に調整したガス化原料Ｅを製造することができる。
【００５５】
また、当該ガス化原料の製造装置は、水分含有量のばらつきを比較的低く抑えつつ、水分含有量を適切な範囲に調整したガス化原料Ｅを製造することができる。
【００５６】
［その他の実施形態］
当該ガス化原料の製造方法及び製造装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５７】
上記実施形態では、加湿工程で水を噴霧する場合について説明したが、水蒸気を粉体に噴霧することもできる。このように加湿工程で水蒸気を噴霧することで、液体の水を噴霧する場合に比べて、加湿の均一性を高められる。このため、ガス化原料の水分含有量のばらつきをさらに低減できる。なお、加湿工程で水蒸気を用いる場合は、脱水部で蒸発により得られる水蒸気を凝集させず、加湿工程で用いる水蒸気の少なくとも一部としてそのまま用いることができる。また、水蒸気を噴霧する場合は、粉体の冷却効果が十分に得られないため、粉体の安定貯蔵の観点から水蒸気噴霧後に冷却器等を用いて水蒸気噴霧後の粉体を冷却することが好ましい。
【００５８】
加湿工程で水蒸気を噴霧する場合、上記水蒸気の温度の下限としては、１２０℃が好ましく、１４０℃がより好ましい。一方、上記水蒸気の温度の上限としては、１６０℃が好ましく、１５０℃がより好ましい。上記水蒸気の温度が上記下限未満であると、水蒸気が凝縮し易くなるため、加湿の均一性効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記水蒸気の温度が上記上限を超えると、粉体に含まれる低品位炭やバイオマスが変質するおそれがある。
【００５９】
また、加湿工程で噴霧する水が脱水工程で回収される水又は水蒸気を含む場合を説明したが、これは必須の構成要件ではない。加湿工程で噴霧する水又は水蒸気は、その全量を外部から供給される新たな水又は水蒸気としてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、貯蔵部を有する場合について説明したが、貯蔵部は必須の構成要件ではない。例えば加湿部で加湿された粉体をガス化原料として直接ガス化システムへ供給してもよい。
【００６１】
上記実施形態では、分離工程で分離した溶媒油を混合工程で再利用する場合を説明したが、溶媒油は必ずしも再利用しなくともよい。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６３】
＜粉体の水分含有量と温度との関係＞
加湿工程で水を噴霧すると、粉体は冷却され温度が下がると共に、水分含有量が増えていく。この粉体の水分含有量と粉体の温度との関係をシミュレーションにより算出した。シミュレーションは、低品位炭を用い、初期状態で２００℃の粉体に３０℃の水を噴霧する条件で行った。粉体の水分含有量と温度との関係を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2018012756.tif 000003
【００６５】
表１の結果から、粉体の温度を６０℃以下とすることで粉体の水分含有量が１０質量％以上となるので、燃料ガス中の水素や一酸化炭素濃度の増加効果が高められることが分かる。
【００６６】
＜ガス化原料の製造＞
含水率６０％のインドネシア産褐炭（石炭発熱量２３００ｋｃａｌ／ｋｇ）を直径１．０ｍｍ以下の粒子が９０質量％以上になるよう粉砕し、この粉砕褐炭と灯油との質量比が３００％となるように灯油を混合してスラリー化した。上記スラリーを脱水した後に、遠心分離によって灯油と固形分（灯油を含んだ石炭）とに分離した。さらにこの固形分を窒素中２５０℃で加熱し灯油を蒸発させ、粉体を得た。この粉体に水を噴霧して６０℃まで冷却することで、平均水分含有量１０質量％のガス化原料を得た。このようにして得られたガス化原料の粒子径分布を図２に示す。このガス化原料の平均粒子径（Ｄ５０）は、２５０μｍであった。また、上記ガス化原料の水分含有量の標準偏差は５．７質量％であった。
【００６７】
＜ガス化原料の評価＞
上述の手順でガス化原料の製造を行い、ガス化原料Ａ〜Ｅを得た。それぞれのガス化原料の水分含有量を表２に示す。このガス化原料Ａ〜Ｅを用いて、設計炭水分１０質量％、発電定格量２４０７ｋＷｈ／ｔの発電ボイラーで発電を行い、石炭発熱量と発電量とを測定した。結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
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【００６９】
表２から、当該ガス化原料を用いることで、石炭発熱量が高められ、また定格量との差が０．１５％未満の変動で発電が可能であることが分かる。また、石炭の供給ホッパー内部へ付着も認められなかった。このことから、当該ガス化原料を用いることで、システムを安定して操業させることができることが分かる。
【００７０】
以上の結果から、当該ガス化原料の製造方法により製造されたガス化原料は、水分含有量のばらつきが小さく、このガス化原料を用いることでガス化システムを安定して操業させることができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上説明したように、本発明の無灰炭の製造方法及び製造装置によれば水分含有量を適切な範囲に調整すると共に水分含有量のばらつきを低減したガス化原料を製造することができる。従って、上記ガス化原料を用いることでガス化システムを安定して操業させることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  粉砕部
２  混合部
３  脱水部
４  固液分離部
５  加湿部
６  貯蔵部
Ａ  原材料
Ｂ  溶媒油
Ｃ  排水
Ｄ  循環油
Ｅ  ガス化原料
【図１】
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【図２】
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