(57)【要約】【課題】高温の乾燥炭を低コストで冷却する。【解決手段】冷却装置１２０は、乾燥装置１１０において加熱されることにより乾燥された乾燥炭ＤＣ（被冷却物）と、乾燥炭ＤＣより低温であり、燃料比が４．０以上の固体燃料粒子ＳＰとを混合して熱交換させる混合部２３０を備える。固体燃料粒子ＳＰは固体であるため、ガスと比較して、熱伝導率が大きい。したがって、不活性ガスで冷却する従来技術と比較して、極めて少量の固体燃料粒子ＳＰで乾燥炭ＤＣを冷却することができる。これにより、乾燥炭ＤＣを効率よく低コストで冷却することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水石炭を加熱して乾燥することにより得られた被冷却物と、該被冷却物より低温であり、燃料比が４．０以上の固体燃料粒子とを混合して熱交換させる混合部を備えた冷却装置。
【請求項２】
前記混合部によって生成される、前記被冷却物と前記固体燃料粒子との混合物が、予め定められた温度未満になるように、該混合部に導入する該固体燃料粒子の量を制御する制御部を備えた請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記混合部によって生成された、前記被冷却物と前記固体燃料粒子との混合物を燃焼装置に搬送する搬送部を備えた請求項１または２に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、加熱により乾燥された含水石炭を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭は、可採年数が石油の３倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していない。このため、石炭は、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。石炭は、炭素含有量の低い順に、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭に分類される。泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭（以下、含水石炭と称する）は、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭（以下、無煙炭等と称する）と比較して水の含有率（含水率）が高い。
【０００３】
含水石炭のうち、褐炭は、世界の石炭埋蔵量の半分を占めると言われているため、褐炭の有効利用が検討されている。しかし、上述したように、褐炭等の含水石炭は、無煙炭等と比較して含水率が高い。したがって、含水石炭は、単位重量あたりの発熱量が低く、輸送コストに対する燃料としてのエネルギー効率が低い。
【０００４】
そこで、含水石炭に過熱蒸気を供給することで、含水石炭を流動させながら加熱乾燥させる技術が開発されている（例えば、特許文献１）。加熱により乾燥された含水石炭（以下、乾燥された含水石炭を「乾燥炭」と称する）は、高温の状態（例えば、８０℃〜１５０℃程度）で大気に接触すると発火するおそれがある。このため、特許文献１の技術では、高温の乾燥炭を収容した収容槽の底面から低温の不活性ガスを供給することで、乾燥炭を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７３０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１の技術では、乾燥炭の冷却に、大量の不活性ガスを使用する必要がある。このため、不活性ガスに要するコストがかかるという問題がある。
【０００７】
本開示は、このような課題に鑑み、乾燥炭を低コストで冷却することが可能な冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る冷却装置は、含水石炭を加熱して乾燥することにより得られた被冷却物と、該被冷却物より低温であり、燃料比が４．０以上の固体燃料粒子とを混合して熱交換させる混合部を備える。
【０００９】
また、前記混合部によって生成される、前記被冷却物と前記固体燃料粒子との混合物が、予め定められた温度未満になるように、該混合部に導入する該固体燃料粒子の量を制御する制御部を備えてもよい。
【００１０】
また、前記混合部によって生成された、前記被冷却物と前記固体燃料粒子との混合物を燃焼装置に搬送する搬送部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
乾燥炭を低コストで冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】乾燥システムを説明する図である。
【図２】冷却装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
（乾燥システム１００）
図１は、乾燥システム１００を説明する図である。図１に示すように、乾燥システム１００は、乾燥装置１１０と、冷却装置１２０と、燃焼装置１３０とを含んで構成され、含水石炭を乾燥する。なお、ここでは、含水石炭として褐炭を例に挙げて説明する。
【００１５】
乾燥装置１１０は、褐炭ＢＣを加熱することで、褐炭ＢＣを乾燥させる。乾燥装置１１０は、例えば、流動層乾燥炉であり、収容槽と、流動化ガス供給部と、伝熱管とを含んで構成される。収容槽は、褐炭ＢＣを収容する。流動化ガス供給部は、流動層（収容槽）の下部から流動化ガス（例えば、水蒸気）を供給する。伝熱管は、流動層（収容槽）内に配され、褐炭ＢＣより高温の熱媒体が通過する。なお、褐炭ＢＣを乾燥させる技術については、様々な既存の技術を適用できるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００１６】
冷却装置１２０は、乾燥装置１１０によって乾燥された褐炭ＢＣ（乾燥炭ＤＣ（被冷却物））を冷却する。冷却装置１２０の具体的な構成については、後に詳述する。
【００１７】
燃焼装置１３０は、例えば、ボイラ等で構成され、冷却装置１２０によって冷却された乾燥炭ＤＣ（詳細には、乾燥炭ＤＣおよび固体燃料粒子ＳＰの混合物ＭＸ）を燃焼させる。
【００１８】
以下、本実施形態にかかる冷却装置１２０について詳述する。
【００１９】
（冷却装置１２０）
図２は、冷却装置１２０を説明する図である。図２に示すように、冷却装置１２０は、固体燃料貯留部２１０と、固体燃料搬送装置２２０と、混合部２３０と、混合物搬送装置２４０と、温度測定部２５０と、制御部２６０とを含んで構成される。図２中、乾燥炭ＤＣ、固体燃料粒子ＳＰ、混合物ＭＸの流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線で示す。
【００２０】
固体燃料貯留部２１０は、固体燃料粒子ＳＰを貯留する。固体燃料粒子ＳＰは、燃料比が４．０以上の固体燃料で構成される。ここで、燃料比は、燃焼のしやすさを示す因子であり、燃焼性の高い揮発分に対する、燃焼性の低い固定炭素の重量比率である。固体燃料粒子ＳＰは、例えば、オイルコークス、無煙炭、タイヤを粉砕することで得られる粒子、活性炭等である。なお、オイルコークスは、石油コークスとも呼ばれ、原油を常圧蒸留した際に生じる残油や減圧蒸留した際に生じる残油等の重質油を、熱分解処理（コーキング）したときに生じる残渣である。
【００２１】
本実施形態において、固体燃料貯留部２１０は、乾燥装置１１０から排出される乾燥炭ＤＣより低温（例えば、常温（２５℃）程度）で固体燃料粒子ＳＰを貯留する。
【００２２】
固体燃料搬送装置２２０は、例えば、コンベヤで構成され、後述する制御部２６０の制御指令に応じて、固体燃料貯留部２１０から混合部２３０へ固体燃料粒子ＳＰを搬送する。
【００２３】
混合部２３０には、乾燥装置１１０から乾燥炭ＤＣが導入される。また、混合部２３０には、上記固体燃料搬送装置２２０によって固体燃料粒子ＳＰが導入される。混合部２３０は、乾燥炭ＤＣと、乾燥炭ＤＣより低温（例えば、常温（２５℃）程度）の固体燃料粒子ＳＰとを、所定時間混合する。ここで、所定時間（接触時間）は、乾燥炭ＤＣと固体燃料粒子ＳＰとが接触することにより、両者の温度が実質的に等しくなる程度の時間である。
【００２４】
混合部２３０は、例えば、筐体と、シャフトと、回転羽根と、モータとを含んで構成される。筐体には、乾燥炭ＤＣと固体燃料粒子ＳＰとが導入される。シャフトは、長手方向が水平方向に沿うように筐体内に設けられる。回転羽根は、平板形状であり、シャフトに固定される。回転羽根は、シャフトの外周面から放射状に立設される。モータは、シャフトを回転させる。なお、乾燥炭ＤＣと固体燃料粒子ＳＰといった２種類の固体を混合する技術については、様々な既存の技術を適用できるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００２５】
混合部２３０を備える構成により、乾燥炭ＤＣ（８０℃〜１５０℃程度）と、低温の固体燃料粒子ＳＰとが、所定時間接触し、乾燥炭ＤＣと固体燃料粒子ＳＰとで熱交換が為されることとなる。つまり、乾燥炭ＤＣから固体燃料粒子ＳＰに熱が移動し、これにより、乾燥炭ＤＣが冷却されることとなる。
【００２６】
固体燃料粒子ＳＰは固体であるため、ガスと比較して、熱伝導率が大きい。したがって、不活性ガスで冷却する従来技術と比較して、本実施形態では、不活性ガスを利用せずとも乾燥炭ＤＣを冷却することができる。これにより、乾燥炭ＤＣを効率よく低コストで冷却することが可能となる。また、固体燃料粒子ＳＰは、燃焼性を有するため、乾燥炭ＤＣと固体燃料粒子ＳＰとを混合して、後述する燃焼装置１３０において、両者を混焼させることにより、揮発分が相対的に多い乾燥炭ＤＣによって揮発分が相対的に少ない固体燃料粒子ＳＰの燃焼性を高めることができる。したがって、燃焼装置１３０の燃焼効率を向上させることが可能となる。
【００２７】
混合物搬送装置２４０（搬送部）は、混合部２３０によって生成された、乾燥炭ＤＣと固体燃料粒子ＳＰとの混合物ＭＸ（例えば、５０℃程度）を燃焼装置１３０に導入する。混合物搬送装置２４０は、例えば、搬送管と、貯留部と、スクリューフィーダと、気流搬送装置とを含んで構成される。搬送管は、混合物搬送装置２４０と燃焼装置１３０とを連通する。貯留部は、搬送管に設けられ、混合物搬送装置２４０から排出される混合物ＭＸと、燃焼装置１３０で必要とされる混合物ＭＸとの差分を吸収する。スクリューフィーダ、および、気流搬送装置は、貯留部から燃焼装置１３０に混合物ＭＸを搬送する。こうして、混合物搬送装置２４０によって燃焼装置１３０に搬送された混合物ＭＸは、燃料として燃焼装置１３０で燃焼される。
【００２８】
温度測定部２５０は、混合部２３０に導入される乾燥炭ＤＣの温度、すなわち、乾燥装置１１０から排出された乾燥炭ＤＣの温度を測定する。また、温度測定部２５０は、混合部２３０から排出される混合物ＭＸの温度、すなわち、混合物搬送装置２４０が搬送する混合物ＭＸの温度を測定する。
【００２９】
制御部２６０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。制御部２６０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して冷却装置１２０全体を管理および制御する。
【００３０】
本実施形態において、制御部２６０は、温度測定部２５０が測定した乾燥炭ＤＣの温度に基づいて、固体燃料搬送装置２２０を制御する。具体的に説明すると、制御部２６０は、混合部２３０に導入される乾燥炭ＤＣの温度、混合部２３０に導入される乾燥炭ＤＣの量、混合部２３０における乾燥炭ＤＣの滞留時間（接触時間）、混合部２３０に導入される固体燃料粒子ＳＰの温度（固体燃料貯留部２１０に貯留されている固体燃料粒子ＳＰの温度）に基づいて、混合物搬送装置２４０によって搬送される混合物ＭＸが、予め定められた温度（例えば、発火温度）未満になるように、混合部２３０に導入する固体燃料粒子ＳＰの量を導出する。そして、制御部２６０は、導出した量の固体燃料粒子ＳＰが混合部２３０に導入されるように、固体燃料搬送装置２２０を制御する。
【００３１】
制御部２６０を備える構成により、混合部２３０によって混合された混合物ＭＸを、ユーザが所望する温度未満に維持することができる。例えば、混合部２３０によって混合された混合物ＭＸ（乾燥炭ＤＣ）が発火温度未満になるように、制御部２６０が、混合部２３０に導入する固体燃料粒子ＳＰの量を導出するとする。この場合、混合部２３０で混合された混合物ＭＸ（混合物搬送装置２４０で搬送される混合物ＭＸ、混合物搬送装置２４０の貯留部に一時的に貯留される混合物ＭＸ）が発火してしまう事態を回避することが可能となる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態にかかる冷却装置１２０によれば、乾燥炭ＤＣより低温の固体燃料粒子ＳＰと、乾燥炭ＤＣとを混合するだけといった簡易な構成で、乾燥炭ＤＣを低コストで冷却することが可能となる。
【００３３】
また、冷却媒体として、固体燃料粒子ＳＰを用いることにより、混合物ＭＸを燃焼装置１３０で直接燃焼させることができる。したがって、混合物ＭＸから冷却媒体を取り除く工程を省略することが可能となる。
【００３４】
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態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技術的範囲に属するものと了解される。
【００３５】
例えば、上記実施形態において、固体燃料粒子ＳＰが、燃料比が４．０以上の固体燃料である場合を例に挙げて説明した。しかし、固体燃料粒子ＳＰは、混合物搬送装置２４０によって搬送される際に発火しない固体燃料であればよい。例えば、固体燃料粒子ＳＰは、炭素の含有率が９０％以上の固体燃料であってもよい。
【００３６】
また、上記実施形態において、固体燃料貯留部２１０は、固体燃料粒子ＳＰを常温で貯留する構成を例に挙げて説明した。しかし、固体燃料貯留部２１０は、固体燃料粒子ＳＰを常温未満に冷却してもよい。
【００３７】
また、含水石炭として褐炭を例に挙げて説明した。しかし、含水石炭は、泥炭、亜炭、亜瀝青炭であってもよいし、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭のうち、いずれか２以上の混合物であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示は、加熱により乾燥された含水石炭を冷却する冷却装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１２０  冷却装置
１３０  燃焼装置
２３０  混合部
２４０  混合物搬送装置（搬送部）
２６０  制御部
【図１】
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【図２】
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