(57)【要約】【課題】従来よりも熱エネルギを有効に利用して熱効率を向上させることができる石炭改質設備を提供する。【解決手段】乾燥用の燃焼ガス７を発生させる乾燥用燃焼器１２０と、乾燥用燃焼器１２０からの燃焼ガス７を内部に供給されて内部に入れられた低品位炭１を乾燥させる乾燥機１１２と、乾留用の燃焼ガス７を発生させる乾留用燃焼器１２１と、乾留用燃焼器１２１からの燃焼ガス７を内部に供給されて乾燥炭２を乾留する乾留機１１３と、乾留機１１３で生成した乾留ガス５及びガス状の乾留油６の一部を乾留用燃焼器１２１に供給する循環ブロア１２３と、乾留機１１３で生成した乾留ガス５及びガス状の乾留油６の他部を冷却して乾留ガス５と液状の乾留油６とに分離する冷却塔１１５等と、冷却塔１１５で乾留油６を分離された乾留ガス５を乾燥用燃焼器１２０に供給する循環ブロア１１９と等を備える石炭改質設備１００とした。【選択図】図１
2011127010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥用の燃焼ガスを発生させる乾燥用燃焼ガス発生手段と、
前記乾燥用燃焼ガス発生手段からの前記燃焼ガスを内部に供給されて内部に入れられた石炭を乾燥させる乾燥手段と、
乾留用の燃焼ガスを発生させる乾留用燃焼ガス発生手段と、
前記乾留用燃焼ガス発生手段からの前記燃焼ガスを内部に供給されて前記乾燥手段で乾燥された乾燥炭を乾留する乾留手段と、
前記乾留手段で生成した乾留ガス及びガス状の乾留油の一部を前記乾留用燃焼ガス発生手段に供給する乾留用燃料供給手段と、
前記乾留手段で生成した前記乾留ガス及びガス状の前記乾留油の他部を冷却して当該乾留ガスと液状の当該乾留油とに分離する乾留油分離手段と、
前記乾留油分離手段で前記乾留油を分離された前記乾留ガスを前記乾燥用燃焼ガス発生手段に供給する乾燥用燃料供給手段と
を備えていることを特徴とする石炭改質設備。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭改質設備において、
前記乾燥用燃料供給手段が、前記乾留油分離手段からの前記乾留ガスの一部を前記乾燥用燃焼ガス発生手段に供給するものであると共に、
さらに、前記乾留油分離手段からの前記乾留ガスの他部を燃料として動力を発生させる動力発生手段を備えている
ことを特徴とする石炭改質設備。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の石炭改質設備において、
前記乾燥手段の内部から排出された前記燃焼ガスを当該乾燥手段に再び供給する乾燥用燃焼ガス循環手段を備えている
ことを特徴とする石炭改質設備。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の石炭改質設備において、
前記乾留手段で乾留された乾留炭を圧縮成形する成形手段を備えている
ことを特徴とする石炭改質設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭を乾燥して乾留することにより改質する石炭改質設備に関し、特に、褐炭や亜瀝青炭等のような水分含有量の多い低品位炭を改質する場合に適用すると有効である。
【背景技術】
【０００２】
褐炭や亜瀝青炭等のような水分含有量の多い低品位炭は、埋蔵量が多いものの、単位重量当たりの発熱量が低いと共に、輸送効率が悪いため、加熱処理して乾燥させることにより、単位重量当たりの発熱量を高めると共に、圧縮成形することにより、ハンドリング性を高めるようにしている。
【０００３】
このような低品位炭の改質を行う従来の石炭改質設備（例えば、下記特許文献１等参照）の概略構成を図２に示す。
【０００４】
図２に示すように、低品位炭１を供給するホッパ１１の供給口は、当該低品位炭１を乾燥させる乾燥機１２の受入口に連絡している。この乾燥機１２の送出口は、乾燥炭２を乾留する乾留機１３の受入口に連絡している。この乾留機１３の送出口は、乾留炭３を圧縮成形する成形機１４の受入口に連絡している。
【０００５】
前記乾留機１３のガス排出口は、乾留によって前記乾燥炭２から生成するガス状の乾留油６を乾留ガス５から分離回収する冷却塔１５のガス受入口に連絡している。この冷却塔１５のガスス出口は、循環ブロア１９の受入口に連絡している。この循環ブロア１９の送出口は、乾燥用燃焼器２０及び乾留用燃焼器２１にそれぞれ連絡している。
【０００６】
また、前記冷却塔１５の下部は、循環ポンプ１６の受入口に連絡している。この循環ポンプ１６の送出口は、前記冷却塔１５の内部の上方に配設されたスプレノズル１８に熱交換器１７を介して連絡すると共に、前記乾燥用燃焼器２０及び前記乾留用燃焼器２１にそれぞれ連絡し、さらに、系外へも連絡している。
【０００７】
前記乾留用燃焼器２１のガス送出口は、前記乾留機１３のガス受入口に連絡している。前記循環ブロア１９の送出口と前記乾留機１３のガス受入口との間には、前記乾留用燃焼器２１を経由させることなく流通させる乾留用燃焼器バイパスライン２１ａが設けられている。この乾留用燃焼器バイパスライン２１ａには、流量調整バルブ２１ｂが設けられている。
【０００８】
前記乾燥用燃焼器２０のガス送出口は、前記乾燥機１２のガス受入口に連絡している。前記循環ブロア１９の送出口と前記乾燥機１２のガス受入口との間には、前記乾燥用燃焼器２０を経由させることなく流通させる乾燥用燃焼器バイパスライン２０ａが設けられている。この乾燥用燃焼器バイパスライン２０ａには、流量調整バルブ２０ｂが設けられている。前記乾燥機１２のガス送出口は、循環ブロア２２の受入口に連絡している。この循環ブロア２２の送出口は、前記乾燥機１２のガス受入口に連絡すると共に、系外へも連絡している。
【０００９】
このような従来の石炭改質設備１０においては、低品位炭１がホッパ１１内に投入されると、当該ホッパ１１が当該低品位炭１を乾燥機１２に定量ずつ供給する。乾燥機１２に供給された低品位炭１は、乾燥用燃焼器２０からの燃焼ガス７（約１５０〜３５０℃）で加熱されて水分を除去されることにより、乾燥炭２となって乾留機１３に移載される。乾留機１３に移送された乾燥炭２は、乾留用燃焼器２１からの燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）で加熱されて乾留されることにより、乾留ガス５や乾留油６等の成分を取り除かれて乾留炭３となって成形機１４に送給される。成形機１４に送給された乾留炭３は、圧縮成形されることにより、ブリケット状等の形状をなす改質炭４となる。
【００１０】
他方、前記乾留機１３で生成した乾留ガス５及びガス状の乾留油６（約３００〜５００℃）は、前記燃焼ガス７と共に冷却塔１５に送給され、スプレノズル１８から散布される液状の乾留油６（約６０℃）によって冷却されて当該冷却塔１５の底部に液状となって回収される。この冷却塔１５の底部に回収された上記乾留油６（約８０〜１２０℃）は、循環ポンプ１６によって抜き出され、その一部が前記乾燥用燃焼器２０及び前記乾留用燃焼器２１に供給されると共に、その他の残りの他部が熱交換器１７で熱交換水と熱交換されて冷却され（約６０℃）、スプレノズル１８から散布されることにより、ガス状の乾留油６の冷却に利用される。そして、前記冷却塔１５で回収された乾留油６は、その量が次第に増えて余剰となることから、系外へ適宜適量抜き出されて処理される。
【００１１】
また、前記乾留油６を分離された前記乾留ガス５（約６０〜８０℃）は、前記燃焼ガス７と共に循環ブロア１９によって、前記乾燥用燃焼器２０及び前記乾留用燃焼器２１にそれぞれ送給され、前記乾留油６と共に燃焼されて前記燃焼ガス７となって前記乾燥機１２及び前記乾留機１３にそれぞれ供給され、乾燥用（約１５０〜３５０℃）や乾留用（約３５０〜５５０℃）にそれぞれ使用される。
【００１２】
前記乾燥機１２で乾燥に使用された前記燃焼ガス７（約９０〜１５０℃）は、循環ブロア２２によって、その一部（前記燃焼器２０，２１での燃焼による増加分）が系外へ排出され、その他の残りの他部が前記乾燥用燃焼器２０からの前記燃焼ガス７と共に前記乾燥機１２に再び送給されて再利用される。
【００１３】
なお、前記燃焼器２０，２１からの燃焼ガス７の温度は、当該燃焼器２０，２１で燃焼させずに前記バイパスライン２０ａ，２１ａに流通させるように前記バルブ２０ａ，２１ｂの開閉度を調整することにより調整される。また、前記乾留用燃焼器２１に供給される前記乾留油６は、当該乾留用燃焼器２１に供給される前記乾留ガス５で十分な熱量を賄える場合には、その供給を低減又は省略される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５４０１３６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、前述したような従来の石炭改質設備１０においては、乾留機１３で生成した乾留ガス５及びガス状の乾留油６（約３００〜５００℃）を冷却塔１５で冷却して当該乾留油６を分離した後、上記乾留ガス５（約６０〜８０℃）を前記乾燥用燃焼器２０及び前記乾留用燃焼器２１にそれぞれ供給して乾燥用の燃焼ガス７（約１５０〜３５０℃）及び乾留用の燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）を生成させる、すなわち、ガス状の乾留油６を分離するために冷却された乾留ガス５から高温の燃焼ガス７を生成させるようにしていることから、熱エネルギ的に無駄を生じてしまっている。
【００１６】
このようなことから、本発明は、従来よりも熱エネルギを有効に利用して熱効率を向上させることができる石炭改質設備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】
【００１７】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る石炭改質設備は、乾燥用の燃焼ガスを発生させる乾燥用燃焼ガス発生手段と、前記乾燥用燃焼ガス発生手段からの前記燃焼ガスを内部に供給されて内部に入れられた石炭を乾燥させる乾燥手段と、乾留用の燃焼ガスを発生させる乾留用燃焼ガス発生手段と、前記乾留用燃焼ガス発生手段からの前記燃焼ガスを内部に供給されて前記乾燥手段で乾燥された乾燥炭を乾留する乾留手段と、前記乾留手段で生成した乾留ガス及びガス状の乾留油の一部を前記乾留用燃焼ガス発生手段に供給する乾留用燃料供給手段と、前記乾留手段で生成した前記乾留ガス及びガス状の前記乾留油の他部を冷却して当該乾留ガスと液状の当該乾留油とに分離する乾留油分離手段と、前記乾留油分離手段で前記乾留油を分離された前記乾留ガスを前記乾燥用燃焼ガス発生手段に供給する乾燥用燃料供給手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
第二番目の発明に係る石炭改質設備は、第一番目の発明において、前記乾燥用燃料供給手段が、前記乾留油分離手段からの前記乾留ガスの一部を前記乾燥用燃焼ガス発生手段に供給するものであると共に、さらに、前記乾留油分離手段からの前記乾留ガスの他部を燃料として動力を発生させる動力発生手段を備えていることを特徴とする。
【００１９】
第三番目の発明に係る石炭改質設備は、第一番目又は第二番目の発明において、前記乾燥手段の内部から排出された前記燃焼ガスを当該乾燥手段に再び供給する乾燥用燃焼ガス循環手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
第四番目の発明に係る石炭改質設備は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記乾留手段で乾留された乾留炭を圧縮成形する成形手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る石炭改質設備によれば、乾留ガスとガス状の乾留油６の混合物の一部を冷却することなくガス状の乾留油を含んだままの状態で使用して乾留用の燃焼ガスを発生させるようにしたことから、乾留用の燃焼ガスを発生させるのに必要な熱エネルギ量の乾留ガス及び乾留油の使用量を従来よりも小さくすることができるので、従来よりも熱エネルギを有効に利用して熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る石炭改質設備の主な実施形態の概略構成図である。
【図２】従来の石炭改質設備の一例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る石炭改質設備の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する実施形態のみに限定されるものではない。
【００２４】
［主な実施形態］
本発明に係る石炭改質設備の主な実施形態を図１に基づいて説明する。
【００２５】
図１に示すように、低品位炭１を供給する石炭供給手段であるホッパ１１１の供給口は、当該低品位炭１を乾燥させる乾燥手段である乾燥機１１２の受入口に連絡している。この乾燥機１１２の送出口は、乾燥炭２を乾留する乾留手段である乾留機１１３の受入口に連絡している。この乾留機１１３の送出口は、乾留炭３を圧縮成形する成形手段である成形機１１４の受入口に連絡している。
【００２６】
前記乾留機１１３のガス排出口は、乾留によって前記乾燥炭２から生成するガス状の乾留油６を乾留ガス５から分離回収する冷却塔１１５のガス受入口に連絡すると共に、乾留用燃料供給手段である循環ブロア１２３のガス受入口に連絡している。この循環ブロア１２３のガス送出口は、乾留用燃焼ガス発生手段である乾留用燃焼器１２１に連絡している。前記冷却塔１１５のガス送出口は、乾燥用燃料供給手段である循環ブロア１１９の受入口に連絡している。この循環ブロア１１９の送出口は、乾燥用燃焼ガス発生手段である乾燥用燃焼器１２０に連絡すると共に、動力発生手段である自家発電用ボイラ１２４へ連絡している。この自家発電用ボイラ１２４は、蒸気タービン等を備えた自家発電装置１２５へ連絡している。
【００２７】
また、前記冷却塔１１５の下部は、循環ポンプ１１６の受入口に連絡している。この循環ポンプ１１６の送出口は、前記冷却塔１１５の内部の上方に配設されたスプレノズル１１８に熱交換器１１７を介して連絡すると共に、系外へも連絡している。
【００２８】
前記乾留用燃焼器１２１のガス送出口は、前記乾留機１１３のガス受入口に連絡している。前記循環ブロア１２３の送出口と前記乾留機１１３のガス受入口との間には、前記乾留用燃焼器１２１を経由させることなく流通させる乾留用燃焼器バイパスライン１２１ａが設けられている。この乾留用燃焼器バイパスライン１２１ａには、流量調整バルブ１２１ｂが設けられている。
【００２９】
前記乾燥用燃焼器１２０のガス送出口は、前記乾燥機１１２のガス受入口に連絡している。前記循環ブロア１１９の送出口と前記乾燥機１２のガス受入口との間には、前記乾燥用燃焼器１２０を経由させることなく流通させる乾燥用燃焼器バイパスライン１２０ａが設けられている。この乾燥用燃焼器バイパスライン１２０ａには、流量調整バルブ１２０ｂが設けられている。
【００３０】
前記乾燥機１１２のガス送出口は、乾燥用燃焼ガス循環手段である循環ブロア１２２の受入口に連絡している。この循環ブロア１２２の送出口は、前記乾燥機１１２のガス受入口に連絡すると共に、系外へも連絡している。
【００３１】
なお、本実施形態においては、前記冷却塔１５、前記循環ポンプ１６、前記熱交換器１７、前記スプレノズル１８等により、乾留油分離手段を構成している。
【００３２】
このような本実施形態に係る石炭改質設備１００においては、低品位炭１がホッパ１１１内に投入されると、当該ホッパ１１１が当該低品位炭１を乾燥機１１２に定量ずつ供給する。乾燥機１１２に供給された低品位炭１は、乾燥用燃焼器１２０からの乾燥用の燃焼ガス７（約１５０〜３５０℃）で加熱されて水分を除去されることにより、乾燥炭２となって乾留機１１３に移送される。乾留機１１３に移載された乾燥炭２は、乾留用燃焼器１２１からの乾留用の燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）で加熱されて乾留されることにより、乾留ガス５や乾留油６等の成分を取り除かれて乾留炭３となって成形機１１４に送給される。成形機１１４に送給された乾留炭３は、圧縮成形されることにより、ブリケット状等の形状をなす改質炭４となる。
【００３３】
他方、前記乾留機１１３で生成した乾留ガス５及びガス状の乾留油６（約３００〜３５０℃）は、前記燃焼ガス７と共に、その一部が前記循環ブロア１２３によって前記乾留用燃焼器１２１に送給されて燃焼されることにより、乾留用の燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）となって前記乾留機１３に供給される。
【００３４】
そして、その他の残りの他部が冷却塔１１５に送給され、スプレノズル１１８から散布される液状の乾留油６（約６０℃）によって冷却されて当該冷却塔１１５の底部に液状となって回収される。この冷却塔１１５の底部に回収された上記乾留油６（約８０〜１２０℃）は、循環ポンプ１１６によって抜き出され、熱交換器１１７で熱交換水と熱交換されて冷却され（約６０℃）、スプレノズル１１８から散布されることにより、ガス状の乾留油６の冷却に利用される。そして、前記冷却塔１１５で回収された乾留油６は、その量が次第に増えて余剰となることから、系外へ適宜適量抜き出される。
【００３５】
また、前記乾留油６を分離された前記乾留ガス５（約６０〜８０℃）は、前記燃焼ガス７と共に循環ブロア１１９によって、その一部が前記乾燥用燃焼器１２０に送給されて燃焼されることにより、乾燥用の燃焼ガス７（約１５０〜３５０℃）となって前記乾燥機１１２に供給される。
【００３６】
そして、その他の残りの他部が自家発電用ボイラ１２４に送給されて燃料として燃焼され、燃焼ガス７として系外へ排出される。自家発電用ボイラ１２４で発生した蒸気は、前記自家発電装置１２５へ送給され、前記蒸気タービンを動かすることにより、電力を発生させる。この自家発電装置１２５で発生した電力は、本設備１００における電力使用機器で使用されると共に、余剰分が売電される。
【００３７】
前記乾燥機１１２で乾燥に使用された前記燃焼ガス７（約９０〜１５０℃）は、循環ブロア１２２によって、その一部（乾燥用燃焼器１２０での燃焼による増加分）が系外へ排出され、その他の残りの他部が前記乾燥用燃焼器１２０からの前記燃焼ガス７と共に前記乾燥機１１２に再び送給されて再利用される。
【００３８】
なお、前記燃焼器１２０，１２１からの燃焼ガス７の温度は、当該燃焼器１２０，１２１で燃焼させずに前記バイパスライン１２０ａ，１２１ａに流通させるように前記バルブ１２０ａ，１２１ｂの開閉度を調整することにより調整される。
【００３９】
つまり、前述した従来の石炭改質設備１０においては、乾留ガス５とガス状の乾留油６との混合物（約３００〜５００℃）をすべて冷却して乾留油６を分離した後に、その乾留ガス５（約６０〜８０℃）を利用して乾留用の燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）を発生させるようにしていたが、本実施形態に係る石炭改質設備１００においては、乾留ガス５とガス状の乾留油６との混合物（約３００〜５００℃）の一部を冷却することなくガス状の乾留油６を含んだままの状態で使用して乾留用の燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）を発生させるようにしたのである。
【００４０】
このため、本実施形態に係る石炭改質設備１００では、乾留用の燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）を発生させるのに必要な熱エネルギ量の乾留ガス５及び乾留油６の使用量を従来（例えば、約５６Ｇｃａｌ／ｈ）よりも小さくすることができる（例えば、約３２Ｇｃａｌ／ｈ）。
【００４１】
したがって、本実施形態に係る石炭改質設備１００によれば、従来よりも熱エネルギを有効に利用して熱効率を向上させることができる。
【００４２】
また、乾留用の燃焼ガス７（約３５０〜５５０℃）を発生させるのに必要な熱エネルギ量の乾留ガス５及び乾留油６の使用量を従来よりも小さくすることができたことから、冷却塔１１５で分離回収された乾留ガス５を前記乾燥用燃焼器１２０に利用するだけでなく、余剰となる当該乾留ガス５（例えば、約５８Ｇｃａｌ／ｈ）を自家発電用ボイラ１２４の燃料にして自家発電装置１２５（約１０ＭＷ）の動力エネルギとしてさらに利用することにより、本設備１００における電力使用機器の作動を賄うことができると共に、余剰分を売電することができるので、運転コストを低減することができる。
【００４３】
また、乾留ガス５とガス状の乾留油６との混合物（約３００〜５００℃）のその他の残りの他部を冷却塔１１５で冷却処理するようにしたことから、廃棄処理されていた熱エネルギを従来（例えば、約４９Ｇｃａｌ／ｈ）よりも大幅に削減することができ（例えば、約７Ｇｃａｌ／ｈ）、冷却塔１１５や循環ポンプ１１６や熱交換器１１７の能力を低く抑えることができるので、冷却塔１１５や循環ポンプ１１６や熱交換器１１７にかかるコストや設置スペースを大きく削減することができる。
【００４４】
ここで、本実施形態に係る石炭改質設備１００及び従来の石炭改質設備１０の能力データを下記の表１に示す。
【００４５】
【表１】
2011127010.tif 000003
【００４６】
上記表１から明らかなように、本実施形態に係る石炭改質設備１００は、従来の石炭改質設備１０よりも熱効率を向上できることが認められる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る石炭改質設備は、従来よりも熱エネルギを有効に利用して熱効率を向上させることができることから、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  低品位炭
２  乾燥炭
３  乾留炭
４  改質炭
５  乾留ガス
６  乾留油
７  燃焼ガス
１００  石炭改質設備
１１１  ホッパ
１１２  乾燥機
１１３  乾留機
１１４  成形機
１１５  冷却塔
１１６  循環ポンプ
１１７  熱交換器
１１８  スプレノズル
１１９  循環ブロア
１２０  乾燥用燃焼器
１２１  乾留用燃焼器
１２２  循環ブロア
１２３  循環ブロア
１２４  自家発電用ボイラ
１２５  自家発電装置
【図１】
2011127010.tif 000004
【図２】
2011127010.tif 000005