(57)【要約】【課題】  安価であり、且つ公害を発生させることがなく、さらに、泥炭や褐炭などの水分が多く火力が弱い石炭類の組成を改良して、燃焼カロリーを増した石炭類を提供すること。【解決手段】  石炭類の原料を無酸素雰囲気において常時不活性ガスを注入しつつ所定の温度範囲で加熱し、前記雰囲気中及び石炭類中の炭素以外の成分を、４５０℃以下の温度において分解温度の低いものから順次熱分解させて個別的に遊離させて、改良された石炭類を得る。この改良された石炭類を組成する炭素は、活性が強いため、通常の品質の石炭と同等或いはそれ以上の品質を持ち、原料のときとは格段に良化した燃焼効率を発揮する。【選択図】図１
2013181174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭類の原料を不活性雰囲気下の気密室に投入し、
第１段階として、石炭類の原料を１００℃〜１５０℃に温度を保って、水分を充分に気化させ、気化した水分（水蒸気）を気密室外に排出し、
これと同時に、排出した水蒸気と同量の不活性ガスを気密室に注入して常に気密室内を気密な不活性雰囲気にし、
更に、完全乾燥状態になった石炭類を加熱し、３５０℃〜４５０℃まで順次上昇させ原料に含まれる成分の熱分解を行い、前記雰囲気中及び有機物中の炭素以外の所期成分を、４５０℃以下の温度において分解温度の低いものから順次熱分解させて炭素との結合を個別的に遊離させるとともに、その都度不活性雰囲気を保ったままの状態で雰囲気外に排除し、
これと同時に、排出した遊離成分と同量の不活性ガスを気密室に注入して常に気密室内を気密な不活性雰囲気に保ち、
更に得られた塊状の改良された石炭類を、不活性雰囲気に保ったままの状態でカートリッジ内に密封することを特徴とする低品質石炭類の発熱量増進方法。
【請求項２】
カートリッジに密封状態で収容する前の工程で４５０℃以下の不活性雰囲気において極微粒径に粉砕することを特徴とする請求項１に記載の低品質石炭類の発熱量増進方法。
【請求項３】
前記原材料が泥炭または褐炭である請求項１に記載の低品質石炭類の発熱量増進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、石炭類の組成改良方法及び装置、特に泥炭などの水分の多い石炭類の組成を改良して、発熱量を増大させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  石炭、泥炭など（以下、石炭類という）の燃料は石油と並んで現代の産業、社会生活に必要なエネルギー源として重要な地位を占めている。現時点においては、石炭類の産出国としては中国、オーストラリア、インドネシア等が知られており、日本はこれらの国から石炭類を輸入し、火力発電所、製鉄所などで燃料として使用している。この石炭類が燃料として役に立つためには、石炭類は燃焼したときに約４，５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の熱量を出すこと（例えば、通常品質またはそれ以上の品質の石炭）が必要であり、それ以下の発熱能力の石炭類（例えば、泥炭や褐炭など）は上記通常品質の石炭よりも火力が小さい（総発熱量はせいぜい２，０００ｋｃａｌ／ｋｇである）ため価格が低く設定され、２，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以下になると燃料として使用することができないと判定されて廃棄物となっている。【０００３】  従来において、石炭類の燃焼資源としての質を向上させるために、石炭廃棄物を乾燥させ、水分を抜き、燃焼カロリーを上昇させる方法ないしは技術が提案され、実施もされてきている。従来の石炭類の燃焼資源としての質を向上させる技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３９９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従来において、石炭廃棄物を乾燥させ、水分を抜き、燃焼カロリーを上昇させる方法が提案され、実施もされてきているが、カロリーの上昇程度はせいぜい５０％程度である。よって、例えば２，０００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱能力を持つ石炭類を従来の方法で乾燥させ、水分を抜いたとしても、３，０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度の発熱能力しか得られない。【０００６】  本発明は上記のような従来の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、石炭類の組成改良、特に泥炭や褐炭などの水分が多く火力が弱い石炭類の組成を改良して燃焼カロリーを増大させる、低品質石炭類の発熱量増進方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】    本発明は、前記課題を解決するために、石炭類の原料を不活性雰囲気下の気密室に投入し、第１段階として、石炭類を１００℃〜１５０℃に温度を保って、水分を充分に気化させ、気化した水分（水蒸気）を気密室外に排出し、これと同時に、排出した水蒸気と同量の不活性ガスを気密室に注入して常に気密室内を気密な不活性雰囲気にし、更に、完全乾燥状態になった石炭類を加熱し、３５０℃〜４５０℃まで順次上昇させ原料に含まれる成分の熱分解を行い、前記雰囲気中及び有機物中の炭素以外の所期成分を、４５０℃以下の温度において分解温度の低いものから順次熱分解させて炭素との結合を個別的に遊離させるとともに、その都度不活性雰囲気を保ったままの状態で雰囲気外に排除し、これと同時に、排出した遊離成分と同量の不活性ガスを気密室に注入して常に気密室内を気密な不活性雰囲気にて、低品質石炭類の発熱量を増進させることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、石炭類の原料を所定の条件下で加熱して組成改良し、燃焼効率の良い、改良された石炭類を得る。改良された石炭類は、通常の品質の石炭と同等の品質を持ち、原料のときとは格段に良化した燃焼効率を発揮するから、安価な原料から高エネルギー資源を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  本発明の一実施の形態に係る改良された石炭類の製造装置を概略的に示す断面図である。
【図２】  本発明に係る改良された石炭類についての、燃焼実験の結果を表にして示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  次に、本発明の一実施の形態について添付の図面を参照して説明する。図１は本発明において、低品質石炭類の発熱量増進方法を実施するための装置（以下、石炭類改良装置という）の一例を示すものである。この石炭類改良装置は、空気の入らない気密室１と、窒素注入開閉弁３を持った管路１０と、熱分解ガス排出開閉弁２を持った管路９とを備えている。装置の内部には所定の温度まで上昇させるためのヒーター４が組み込まれている。さらに本実施の形態に係る石炭類改良装置は、気密室１と同じ雰囲気（窒素雰囲気）を持つ炭素取り出し用のカートリッジ５と、原料として用いられる石炭類が載置される収容容器６とを備えている。本発明が対象とする石炭類は、泥炭、褐炭など、炭化が充分でなく、多くは水分を含み、燃料としては火力が小さいものである。カートリッジ５は気密室１に着脱可能になっている。なお、図１において、７は気密室１の石炭類及び収容容器６の出入り口に設けられたシャッターであり、閉鎖されたときは気密室１を気密或いは窒素雰囲気に保つ。８はカートリッジ５に設けられた蓋或いは開閉扉であり、閉鎖されたときはカートリッジ５を気密或いは窒素雰囲気に保つ。
【００１１】  次に本発明に係る改良された石炭類を製造するには最初に収容容器６に石炭類を載置し、ヒーター４が組み込まれている気密室１に装填する（搬入する）。次に窒素注入開閉弁３より不活性ガスとしての窒素ガスを注入し、同時に熱分解ガス排出開閉弁２より内部の空気を排出し気密室１とカートリッジ５の内部を窒素雰囲気にし、ヒーター４により加熱するものである。第１段階として石炭類は水分を含むものであるから、１００℃〜１５０℃に温度を保ち（１５０℃が好ましい）、水分を充分に気化させ、気化した水分を気密室１外に排出する。これと同時に同量の窒素ガスを窒素注入開閉弁３より注入し、常に密室室１内を石炭類が酸化しない状態、すなわち、気密な窒素雰囲気にしておくことが望ましい。更にヒーター４を用いて完全乾燥状態になった石炭類を加熱し、３５０℃〜４５０℃まで順次上昇させ石炭類に含まれる成分の熱分解を行うものである。４５０℃に至るまで発生した石炭類成分はすべて気密室外に排出し、その都度窒素ガスが注入され不活性雰囲気を保つことが必要である。すると石炭類中の炭素と結合している成分が炭素を残して遊離し、４５０℃で気化しない本発明に係る改良された石炭類が残存する。この改良された石炭類を組成する炭素は、強い活性を有する。ここで炭素の持つ特性として、有機物状態の炭素と結晶化し無機質となる同素体結合、すなわちグラファイト化する励起エネルギーは４５０℃以上の高温が必要である。従って本発明の改良された石炭類はグラファイトが形成されない４５０℃以下とすることが必要である。その後ヒーター４を停止して、窒素注入開閉弁３より低温の窒素ガスを注入し、同時に熱分解ガス排出開閉弁２より内部の高温の窒素ガスを排出させて気密室１とカートリッジ５の内部を５０℃〜１００℃程度まで冷却した後、改良された石炭類を収容容器６とともに気密室１からカートリッジ５へ移動させ、カートリッジ５の蓋８を閉鎖して、このカートリッジ５の内部を窒素雰囲気に保ったまま気密室１から離脱させる。気密室１についても、シャッター７を閉鎖して、次の動作に備える。なお、気密室１内に石炭類の原料を入れた後に、改良された石炭類が出来上がるまでに何段階にもわたって窒素ガスを注入しているが、この窒素ガスは、気密室１内に石炭類の原料を入れた最初の段階から、改良された石炭類が出来上がる最終段階まで連続的に注入されていてもよい。
【００１２】  各工程を終了した後、燃料としての使用能力を最大限発揮するため、カートリッジ５は改良された石炭類を酸化させることのない窒素雰囲気を保ったまま密閉し保管する必要がある。カートリッジ５に保管された改良された石炭類は空気に触れることがないので、酸素や他の物質と化合しない。そして、酸素や他の物質と化合しない改良された石炭類は必要に応じて粉砕されたりして、粒子、或いは極微粒子となる。改良された石炭類の粉砕は、当該改良された石炭類が得られた後ならどの製造工程において行ってもよいが、例えばカートリッジ５に密封状態で収容する前の工程で気密室１の中で４５０℃以下の不活性雰囲気において極微粒径に粉砕することができる。或いは５０℃〜１００℃程度まで冷却した後に気密室１の中で不活性雰囲気において極微粒径に粉砕してもよい。さらに、上記冷却後、カートリッジ６に密封状態で収容して粉砕場所へ運搬し、ジェットミル等の粉砕機により粉砕加工してもよい。
【００１３】  上記改良された石炭類を組成する炭素は、酸素や他の物質と化合しておらず、活性が強く、且つ反応性に富むから、燃焼させた場合、５，０００〜７，０００ｋｃａｌ／ｋｇの熱量を出すことが実験の結果分かった。図２は上記改良された石炭類についての、燃焼実験の結果を表にして示す図である。この図において、表中の試料名が「小粒」とあるのは、原料のときの石炭類が粒状であったことを表し、「原形物」とあるのは、原料のときの石炭類が塊状であったことを表す。また、温度表示として、３００℃、３５０℃、４００℃とあるのは、上述の説明で、「石炭類を加熱し、３５０℃〜４５０℃まで順次上昇させる」とした加熱動作における到達温度を表す。燃焼の結果について、表の総発熱量を見ると、原料時点の性状、及び到達温度に関係なく、総発熱量は５，０００〜７，０００ｋｃａｌ／ｋｇの範囲にあることが分かる。これらの石炭類は、原料の段階では、上述の「背景技術」の項で述べたように、総発熱量はせいぜい２，０００ｋｃａｌ／ｋｇであったものであり、改良後は、きわめて優良な燃料になったことは明らかである。
【００１４】  また別の性質として、上記改良された石炭類を水に混入したとき、反応性の富んだ高マイナスイオン水（ＰＨは１１或いはそれ以上）が得られる。更に別の性質として、本発明に係る改良された石炭類の電気伝導度を調べたところ電流値は０であり、完全な絶縁体であることもわかった。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  石炭類の原料を所定の条件下で加熱して組成改良し、改良された石炭類を得る。
この改良された石炭類を組成する炭素は、活性が強いため、通常の品質の石炭と同等或いはそれ以上の発熱量で燃焼し、原料のときとは格段に良化した燃焼効率を発揮するから、エネルギー資源確保の点で有用である。
【符号の説明】
【００１６】１  気密室
２  熱分解ガス排出開閉弁
３  窒素注入開閉弁
４  ヒーター
５  カートリッジ
６  収容容器
７  シャッター
８  蓋
【図１】
2013181174.tif 000003
【図２】
2013181174.tif 000004