(57)【要約】【課題】脱硫剤の超微粒子を低コストで簡単に発生できるようにすることが強く望まれている。【解決手段】原料石炭１１を処理する処理手段と、処理手段で処理された原料石炭の一部と水および脱硫剤とを混合撹拌して、脱硫剤が原料石炭に担持してなる脱硫剤担持炭を含むスラリ１２を作製する脱硫剤担持装置１２１と、処理手段で処理された原料石炭の残部とスラリとバインダ３とを混練する混練機１０５と、混練機で得られた混練物１３をブリケット状に成形して改質石炭１４を得る成形機１０６とを備え、処理手段は、循環する乾燥ガス１１ａｂにより原料石炭を乾燥する乾燥装置１０１と、乾燥ガスを循環するガス循環ライン１０１ａと、ガス循環ラインに設けられ、乾燥ガスに同伴される微粉炭１１ａａを分離する微粉炭分離装置１１１とを有するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
褐炭又は亜瀝青炭からなる原料石炭を処理する処理手段と、
前記処理手段で処理された前記原料石炭の一部と水および脱硫剤とを混合撹拌して、当該脱硫剤が前記原料石炭に担持してなる脱硫剤担持炭を含むスラリを作製するスラリ作製手段と、
前記処理手段で処理された前記原料石炭の残部と前記スラリとバインダとを混練する混練手段と、
前記混練手段で得られた混練物をブリケット状に成形して改質石炭を得る成形手段とを備え、
前記処理手段は、
前記原料石炭を乾燥ガスにより乾燥する乾燥手段と、
前記乾燥ガスを循環させる循環手段と、
前記循環手段に設けられ、前記乾燥ガスに同伴される微粉炭を分離する第一微粉炭分離手段とを有する
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項２】
請求項１に記載された改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、前記乾燥手段で乾燥された前記原料石炭を乾留する乾留手段と、前記乾留手段で乾留された前記原料石炭を冷却する冷却手段と、前記冷却手段で冷却された前記原料石炭を不活性化処理する不活性化処理手段とを有し、
前記乾留手段または前記冷却手段または前記不活性化処理手段の少なくとも何れか一つにて生成したガスに同伴される微粉炭を分離する第二微粉炭分離手段と、
前記第二微粉炭分離手段で分離された前記微粉炭を前記スラリ作製手段へ搬送する搬送手段とを備える
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された改質石炭製造設備であって、
前記乾燥手段は、前記原料石炭を水蒸気により間接加熱する機器であり、
前記水蒸気が前記原料石炭を間接加熱して生じたドレン水を前記スラリ作製手段へ送給するドレン手段と、
前記ドレン手段に設けられ、前記ドレン水の前記スラリ作製手段への送給量を調整する送給量調整手段と、
を備える
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載された改質石炭製造設備であって、
前記成形手段で得られた前記改質石炭と、前記原料石炭とは異なる種類の石炭とを混合する混合手段を備える
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項５】
請求項１に記載された改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、前記原料石炭を粉砕する粉砕手段を有する
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項６】
請求項５に記載された改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、
前記乾燥手段および前記粉砕手段で前記原料石炭が処理されてなる微粉炭のうち比重の大きい微粉炭を落下排出する落下排出手段と、
前記落下排出手段により排出された比重の大きい前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離手段を有する
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項７】
請求項６に記載された改質石炭製造設備であって、
前記第一微粉炭分離手段により分離された前記微粉炭を前記スラリ作製手段と前記混練手段とに分離して送給する微粉炭分離送給手段を有する
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項８】
請求項６に記載された改質石炭製造設備であって、
前記第一微粉炭分離手段により分離された前記微粉炭を前記混練手段に送給する微粉炭送給手段と、
前記灰分分離手段により分離された、灰分濃度が低い前記微粉炭を前記スラリ作製手段に送給する灰分分離微粉炭送給手段とを有する
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項９】
請求項６から請求項８の何れか一項に記載された改質石炭製造設備であって、
前記循環手段で生成した凝縮水を分離して前記スラリ作製手段へ送給する凝縮水分離手段を有する
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項１０】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載された改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、前記第一微粉炭分離手段で分離された前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離手段を有する
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項１１】
請求項６から請求項１０の何れか一項に記載された改質石炭製造設備であって、
前記灰分分離手段は、磁気により分離する磁気分離手段、または比重差により分離する比重分離手段である
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載された改質石炭製造設備であって、
前記脱硫剤は、カルシウムまたはマグネシウムまたはその化合物である
ことを特徴とする改質石炭製造設備。
【請求項１３】
褐炭又は亜瀝青炭からなる原料石炭を処理する処理工程と、
前記処理工程で処理された前記原料石炭の一部と水および脱硫剤とを混合撹拌して、当該脱硫剤が前記原料石炭に担持してなる脱硫剤担持炭を含むスラリを作製するスラリ作製工程と、
前記処理工程で処理された前記原料石炭の残部と前記スラリとバインダとを混練する混練工程と、
前記混練工程で得られた混練物をブリケット状に成形して改質石炭を得る成形工程とを備え、
前記処理工程は、
前記原料石炭を乾燥ガスにより乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥ガスを循環させる循環工程と、
前記循環工程にて、前記乾燥ガスに同伴される微粉炭を分離する第一微粉炭分離工程とを有する
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載された改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、前記乾燥工程で乾燥された前記原料石炭を乾留する乾留工程と、前記乾留工程で乾留された前記原料石炭を冷却する冷却工程と、前記冷却工程で冷却された前記原料石炭を不活性化処理する不活性化処理工程とを有し、
前記乾留工程または前記冷却工程または前記不活性化処理工程の少なくとも何れか一つにて生成したガスに同伴される微粉炭を分離する第二微粉炭分離工程と、
前記第二微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を前記スラリ作製工程へ搬送する搬送工程とを備える
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載された改質石炭製造方法であって、
前記乾燥工程は、前記原料石炭を水蒸気により間接加熱する機器を用いて行い、
前記水蒸気が前記原料石炭を間接加熱して生じたドレン水を前記スラリ作製工程へ送給するドレン工程と、
前記ドレン工程にて、前記ドレン水の前記スラリ作製工程への送給量を調整する送給量調整工程と、
を備える
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１５の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記成形工程で得られた前記改質石炭と、前記原料石炭とは異なる種類の石炭とを混合する混合工程を備える
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載された改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、前記原料石炭を粉砕する粉砕工程を有する
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載された改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、
前記乾燥工程および前記粉砕工程で前記原料石炭が処理されてなる微粉炭のうち比重の大きい微粉炭を落下排出する落下排出工程と、
前記落下排出工程で排出された比重の大きい前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離工程を有する
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載された改質石炭製造方法であって、
前記第一微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を前記スラリ作製工程と前記混練工程とに分離して送給する微粉炭分離送給工程を有する
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載された改質石炭製造方法であって、
前記第一微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を前記混練工程に送給する微粉炭送給工程と、
前記灰分分離工程で分離された、灰分濃度が低い前記微粉炭を前記スラリ作製工程に送給する灰分分離微粉炭送給工程とを有する
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２１】
請求項１８から請求項２０の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記循環工程で生成した凝縮水を分離して前記スラリ作製工程へ送給する凝縮水分離工程を有する
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２２】
請求項１３から請求項１６の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、前記第一微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離工程を有する
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２３】
請求項１８から請求項２２の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記灰分分離工程は、磁気により分離する磁気分離工程、または比重差により分離する比重分離工程である
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２４】
請求項１３から請求項２３の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記脱硫剤は、カルシウムまたはマグネシウムまたはその化合物である
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２５】
請求項１３から請求項２４の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記微粉炭と前記脱硫剤および前記水とを混合撹拌する時間は、０．５〜８時間である
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２６】
請求項１３から請求項２５の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記スラリの固形分濃度は、２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％である
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２７】
請求項１３から請求項２６の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記脱硫剤担持炭における前記脱硫剤の担持濃度は、前記微粉炭との重量比で２ｗｔ％〜８ｗｔ％である
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【請求項２８】
請求項１３から請求項２７の何れか一項に記載された改質石炭製造方法であって、
前記脱硫剤担持炭における前記原料石炭中の灰分は、２ｗｔ％（ドライベース）以下である
ことを特徴とする改質石炭製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質石炭製造設備および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭を燃料として使用するボイラなどの設備においては、石炭の燃焼により硫黄酸化物（ＳＯｘ）を含む排ガスが生じ、当該排ガス中から硫黄酸化物を除去するようにしている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１は、酸化カルシウム（ＣａＯ）や炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）や水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）などのカルシウム化合物をレーザ照射加熱又はプラズマ加熱することにより、酸化カルシウム（ＣａＯ）の超微粒子（１〜１００ｎｍ）を発生させて、当該超微粒子を炉内又は煙道内に吹き込んで排ガス中の硫黄酸化物と反応させることで、排ガス中から硫黄酸化物を除去する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２６９３４１号公報
【特許文献２】特開平７−４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１で提案されている方法においては、レーザーアブレーション装置や高周波誘導プラズマ発生装置やアークプラズマ発生装置などをボイラ設備に設置しなければならないため、大容量のボイラに適用しようとすると、設備コストが非常に高くなってしまい、実用的なものではなかった。
【０００６】
このため、脱硫剤の超微粒子を低コストで簡単に発生できるようにすることが強く望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決する第１の発明に係る改質石炭製造設備は、
褐炭又は亜瀝青炭からなる原料石炭を処理する処理手段と、
前記処理手段で処理された前記原料石炭の一部と水および脱硫剤とを混合撹拌して、当該脱硫剤が前記原料石炭に担持してなる脱硫剤担持炭を含むスラリを作製するスラリ作製手段と、
前記処理手段で処理された前記原料石炭の残部と前記スラリとバインダとを混練する混練手段と、
前記混練手段で得られた混練物をブリケット状に成形して改質石炭を得る成形手段とを備え、
前記処理手段は、
前記原料石炭を乾燥ガスにより乾燥する乾燥手段と、
前記乾燥ガスを循環させる循環手段と、
前記循環手段に設けられ、前記乾燥ガスに同伴される微粉炭を分離する第一微粉炭分離手段とを有する
ことを特徴とする。
【０００８】
上述した課題を解決する第２の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第１の発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、前記乾燥手段で乾燥された前記原料石炭を乾留する乾留手段と、前記乾留手段で乾留された前記原料石炭を冷却する冷却手段と、前記冷却手段で冷却された前記原料石炭を不活性化処理する不活性化処理手段とを有し、
前記乾留手段または前記冷却手段または前記不活性化処理手段の少なくとも何れか一つにて生成したガスに同伴される微粉炭を分離する第二微粉炭分離手段と、
前記第二微粉炭分離手段で分離された前記微粉炭を前記スラリ作製手段へ搬送する搬送手段とを備える
ことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第３の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第１または第２の発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記乾燥手段は、前記原料石炭を水蒸気により間接加熱する機器であり、
前記水蒸気が前記原料石炭を間接加熱して生じたドレン水を前記スラリ作製手段へ送給するドレン手段と、
前記ドレン手段に設けられ、前記ドレン水の前記スラリ作製手段への送給量を調整する送給量調整手段と、
を備える
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第４の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第１から第３の何れか一つの発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記成形手段で得られた前記改質石炭と、前記原料石炭とは異なる種類の石炭とを混合する混合手段を備える
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第５の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第１の発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、前記原料石炭を粉砕する粉砕手段を有する
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第６の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第５の発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、
前記乾燥手段および前記粉砕手段で前記原料石炭が処理されてなる微粉炭のうち比重の大きい微粉炭を落下排出する落下排出手段と、
前記落下排出手段により排出された比重の大きい前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離手段を有する
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第７の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第６の発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記第一微粉炭分離手段により分離された前記微粉炭を前記スラリ作製手段と前記混練手段とに分離して送給する微粉炭分離送給手段を有する
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第８の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第６の発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記第一微粉炭分離手段により分離された前記微粉炭を前記混練手段に送給する微粉炭送給手段と、
前記灰分分離手段により分離された、灰分濃度が低い前記微粉炭を前記スラリ作製手段に送給する灰分分離微粉炭送給手段とを有する
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第９の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第６から第８の何れか一つの発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記循環手段で生成した凝縮水を分離して前記スラリ作製手段へ送給する凝縮水分離手段を有する
ことを特徴とする。
【００１６】
上述した課題を解決する第１０の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第１から第４の何れか一つの発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記処理手段は、前記第一微粉炭分離手段で分離された前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離手段を有する
ことを特徴とする。
【００１７】
上述した課題を解決する第１１の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第６から第１０の何れか一つの発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記灰分分離手段は、磁気により分離する磁気分離手段、または比重差により分離する比重分離手段である
ことを特徴とする。
【００１８】
上述した課題を解決する第１２の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第１から第１１の何れか一つの発明に係る改質石炭製造設備であって、
前記脱硫剤は、カルシウムまたはマグネシウムまたはその化合物である
ことを特徴とする。
【００１９】
上述した課題を解決する第１３の発明に係る改質石炭製造方法は、
褐炭又は亜瀝青炭からなる原料石炭を処理する処理工程と、
前記処理工程で処理された前記原料石炭の一部と水および脱硫剤とを混合撹拌して、当該脱硫剤が前記原料石炭に担持してなる脱硫剤担持炭を含むスラリを作製するスラリ作製工程と、
前記処理工程で処理された前記原料石炭の残部と前記スラリとバインダとを混練する混練工程と、
前記混練工程で得られた混練物をブリケット状に成形して改質石炭を得る成形工程とを備え、
前記処理工程は、
前記原料石炭を乾燥ガスにより乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥ガスを循環させる循環工程と、
前記循環工程にて、前記乾燥ガスに同伴される微粉炭を分離する第一微粉炭分離工程とを有する
ことを特徴とする。
【００２０】
上述した課題を解決する第１４の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３の発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、前記乾燥工程で乾燥された前記原料石炭を乾留する乾留工程と、前記乾留工程で乾留された前記原料石炭を冷却する冷却工程と、前記冷却工程で冷却された前記原料石炭を不活性化処理する不活性化処理工程とを有し、
前記乾留工程または前記冷却工程または前記不活性化処理工程の少なくとも何れか一つにて生成したガスに同伴される微粉炭を分離する第二微粉炭分離工程と、
前記第二微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を前記スラリ作製工程へ搬送する搬送工程とを備える
ことを特徴とする。
【００２１】
上述した課題を解決する第１５の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３または第１４の発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記乾燥工程は、前記原料石炭を水蒸気により間接加熱する機器を用いて行い、
前記水蒸気が前記原料石炭を間接加熱して生じたドレン水を前記スラリ作製工程へ送給するドレン工程と、
前記ドレン工程にて、前記ドレン水の前記スラリ作製工程への送給量を調整する送給量調整工程と、
を備える
ことを特徴とする。
【００２２】
上述した課題を解決する第１６の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３から第１５の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記成形工程で得られた前記改質石炭と、前記原料石炭とは異なる種類の石炭とを混合する混合工程を備える
ことを特徴とする。
【００２３】
上述した課題を解決する第１７の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３の発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、前記原料石炭を粉砕する粉砕工程を有する
ことを特徴とする。
【００２４】
上述した課題を解決する第１８の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１７の発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、
前記乾燥工程および前記粉砕工程で前記原料石炭が処理されてなる微粉炭のうち比重の大きい微粉炭を落下排出する落下排出工程と、
前記落下排出工程により排出された比重の大きい前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離工程を有する
ことを特徴とする。
【００２５】
上述した課題を解決する第１９の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１８の発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記第一微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を前記スラリ作製工程と前記混練工程とに分離して送給する微粉炭分離送給工程を有する
ことを特徴とする。
【００２６】
上述した課題を解決する第２０の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１８の発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記第一微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を前記混練工程に送給する微粉炭送給工程と、
前記灰分分離工程で分離された、灰分濃度が低い前記微粉炭を前記スラリ作製工程に送給する灰分分離微粉炭送給工程とを有する
ことを特徴とする。
【００２７】
上述した課題を解決する第２１の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１８から第２０の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記循環工程で生成した凝縮水を分離して前記スラリ作製工程へ送給する凝縮水分離工程を有する
ことを特徴とする。
【００２８】
上述した課題を解決する第２２の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３から第１６の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記処理工程は、前記第一微粉炭分離工程で分離された前記微粉炭を、灰分濃度が低い微粉炭と、灰分濃度が高い微粉炭とに分離する灰分分離工程を有する
ことを特徴とする。
【００２９】
上述した課題を解決する第２３の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１８から第２２の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記灰分分離工程は、磁気により分離する磁気分離工程、または比重差により分離する比重分離工程である
ことを特徴とする。
【００３０】
上述した課題を解決する第２４の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３から第２３の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記脱硫剤として、カルシウムまたはマグネシウムまたはその化合物を用いる
ことを特徴とする。
【００３１】
上述した課題を解決する第２５の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３から第２４の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記微粉炭と前記脱硫剤および前記水とを混合撹拌する時間は、０．５〜８時間である
ことを特徴とする。
【００３２】
上述した課題を解決する第２６の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３から第２５の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記スラリの固形分濃度は、２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％である
ことを特徴とする。
【００３３】
上述した課題を解決する第２７の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３から第２６の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記脱硫剤担持炭における前記脱硫剤の担持濃度は、前記微粉炭との重量比で２ｗｔ％〜８ｗｔ％である
ことを特徴とする。
【００３４】
上述した課題を解決する第２８の発明に係る改質石炭製造方法は、前述した第１３から第２７の何れか一つの発明に係る改質石炭製造方法であって、
前記脱硫剤担持炭における前記原料石炭中の灰分は、２ｗｔ％（ドライベース）以下である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、高温燃焼されて排ガスとなると、高温燃焼に伴って、脱硫剤の酸化物を超微粒子（粒径：数〜数十ｎｍ）の状態で存在させることができる当該脱硫剤が担持された脱硫剤担持炭を含む改質石炭を簡単に製造することができる。前記脱硫剤担持炭の原料として原料石炭の処理により発生する微粉炭を有効利用することから、改質石炭の製造歩留まりが向上し、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る改質石炭製造設備の概略構成図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る改質石炭製造設備の概略構成図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る改質石炭製造設備の概略構成図である。
【図４】本発明の第四の実施形態に係る改質石炭製造設備の概略構成図である。
【図５】本発明の第五の実施形態に係る改質石炭製造設備の概略構成図である。
【図６】本発明の第六の実施形態に係る改質石炭製造設備の概略構成図である。
【図７】本発明の第七の実施形態に係る改質石炭製造設備の概略構成図である。
【図８】本発明に係る改質石炭製造方法により製造された改質石炭を用いた場合と従来の石炭および炭酸カルシウム（粉末）を用いた場合の脱硫性能の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係る改質石炭製造設備および方法の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００３８】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法を図１に基づいて説明する。
【００３９】
本実施形態に係る改質石炭製造設備は、褐炭または亜瀝青炭からなる原料石炭を加熱乾燥したときに生じる微粉炭に当該原料石炭中の硫黄（Ｓ）のモル量に対して等モル以上の脱硫剤が担持された変性炭（脱硫剤担持炭）と、前記原料石炭を加熱乾燥した乾燥石炭とからなる改質石炭を製造する設備である。なお、原料石炭の組成分析値である全硫黄含有量（ｗｔ％）は、特殊なデータではなく、原料石炭の品質として最も基本的に使われるデータであって、原料石炭の産出時や使用時などで実施される、例えば日本工業規格  Ｍ８８１３（２００４）に規定される元素分析により得られるデータである。
【００４０】
このような本実施形態に係る改質石炭製造設備１００は、図１に示すように、乾燥装置（乾燥手段）１０１、微粉炭分離装置（第一微粉炭分離手段）１１１、脱硫剤担持装置（スラリ作製手段）１２１、混練機（混練手段）１０５、成形機（成形手段）１０６、制御装置１７０などを備える。
【００４１】
乾燥装置１０１は、受入口から供給された原料石炭１１を窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気（酸素濃度１％以下）中にて加熱乾燥（１１０〜２００℃）し水分を除去して水分含有率がほぼ０％の乾燥石炭１１ａを生成する。このとき、乾燥ガス１１ａｂも生成する。乾燥装置１０１として、例えば、ロータリ式のキルンなどを用いることができる。乾燥装置１０１の送出口は混練機１０５の受入口と連絡しており、乾燥装置１０１で生成した乾燥石炭１１ａを混練機１０５に移載可能になっている。乾燥装置１０１は、基端側が乾燥装置１０１の前記送出口側と接続し、先端側が乾燥装置１０１の前記受入口側と接続するガス循環ライン（循環手段）１０１ａを備えており、乾燥ガス１１ａｂが流通可能になっている。なお、乾燥石炭１１ａのうち微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａは、乾燥ガス１１ａｂに同伴されて乾燥ガス１１ａｂと共にガス循環ライン１０１ａを流通する。
【００４２】
微粉炭分離装置１１１は、ガス循環ライン１０１ａに設けられる。微粉炭分離装置１１１は、乾燥ガス１１ａｂから当該乾燥ガス１１ａｂに同伴される微粉炭１１ａａ（粒径：３００μｍ以下）を分離する。微粉炭分離装置１１１の送出口は、微粉炭搬送ライン１５１を介して脱硫剤担持装置１２１の受入口と接続している。微粉炭搬送ライン１５１にはブロア１５１ａなどが設けられる。微粉炭分離装置１１１として、例えば、サイクロンやバグフィルタなどを用いることが好ましい。サイクロンを用いる場合には、微粉炭１１ａａがサイクロンにより乾燥ガス１１ａｂから分離され、微粉炭搬送ライン１５１およびブロア１５１ａにより脱硫剤担持装置１２１の受入口へ気流搬送される。バグフィルタを用いる場合には、振動装置をさらに設置し、微粉炭１１ａａがバグフィルタにより捕捉され、振動装置によりバグフィルタに振動が付与されることで、当該バグフィルタから落とされ、微粉炭搬送ライン１５１およびブロア１５１ａにより脱硫剤担持装置１２１へ気流搬送される。なお、ブロア１５１ａによる気流搬送の代わりに、微粉炭１１ａａを微粉炭分離装置１１１から脱硫剤担持装置１２１に落下送出するようにすることも可能である。
【００４３】
なお、ガス循環ライン１０１ａには、乾燥ガス１１ａｂの温度を調整するための熱交換器（図示せず）およびブロア（図示せず）が設けられ、乾燥ガス１１ａｂの酸素濃度を調整するための不活性ガス供給源（図示せず）が接続される。これにより、温度および酸素濃度が調整された乾燥ガス１１ａｂは、乾燥装置１０１の前記受入口側へ送給されることになる。
【００４４】
脱硫剤担持装置１２１は、例えば、処理槽（図示せず）、撹拌翼（図示せず）などを備える。脱硫剤担持装置１２１は、水供給ライン１２２ａおよび脱硫剤供給ライン１２３ａを介して水供給源１２２および脱硫剤供給源１２３と接続しており、脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽内に、水１および脱硫剤２を供給可能になっている。脱硫剤担持装置１２１の前記受入口に気流搬送された前記微粉炭１１ａａは、脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽内に入れられる。前記処理槽内に入れられた前記微粉炭１１ａａと、当該処理槽内に供給された水１および脱硫剤２とは、脱硫剤担持装置１２１の前記撹拌翼で混合撹拌されて、脱硫剤２から金属イオンが水中に溶出し前記微粉炭１１ａａと接触することにより、当該微粉炭１１ａａに存在する水酸基（−ＯＨ）やカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）の水素イオンと前記金属イオンとがイオン交換して当該微粉炭１１ａａに金属を上述した量で担持した金属担持炭である変性炭（脱硫剤担持炭）が含まれるスラリ１２となる。脱硫剤担持装置１２１による微粉炭１１ａａへの金属の担持方式として、バッチ方式および流通方式の何れの方式でも利用することができる。バッチ方式の場合には、前記処理槽を２槽以上用意することにより連続運転が可能となる。流通方式の場合には、スクリューコンベアなどを用いることにより連続運転が可能となる。脱硫剤担持装置１２１の送出口は、スラリ送給ライン１５２を介して混練機１０５の前記受入口と接続している。スラリ送給ライン１５２には、ポンプ１５２ａなどが設けられる。これにより、脱硫剤担持装置１２１で生成したスラリ１２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５の前記受入口に送給される。
【００４５】
混練機１０５は、乾燥装置１０１から移載された乾燥石炭１１ａと、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより脱硫剤担持装置１２１から送給されたスラリ１２と、バインダ供給源（図示せず）から供給されたバインダ３とを混練することにより混練物１３を生成する。混練機１０５の送出口は成形機１０６の受入口と連絡しており、混練機１０５で生成した混練物１３を成形機１０６に移載可能になっている。なお、前記バインダ３として、例えば、アスファルトやコンスターチを用いることができる。
【００４６】
成形機１０６は、混練物１３を圧縮成型してブリケット状の改質石炭１４を生成する。
【００４７】
制御装置１７０は、水供給ライン１２２ａに設けられるポンプ（図示せず）およびバルブ（図示せず）、脱硫剤供給ライン１２３ａに設けられるバルブ（図示せず）、ブロア１５１ａ、ポンプ１５２ａなど、改質石炭製造設備１００の各種機器を制御可能になっている。
【００４８】
次に、上述した改質石炭製造設備１００の中心となる作動を説明する。
【００４９】
原料石炭１１が乾燥装置１０１に供給されると、乾燥装置１０１は、原料石炭１１を不活性ガス雰囲気（酸素濃度１％以下）中にて加熱乾燥（１１０〜２００℃）する（処理工程（乾燥工程））。これにより、乾燥石炭１１ａが生成すると共に、乾燥ガス１１ａｂが生成する。乾燥石炭１１ａは、当該乾燥装置１０１の前記送出口から混練機１０５の前記受入口に移載される。乾燥石炭１１ａのうちの微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａは、乾燥ガス１１ａｂに同伴されており、乾燥ガス１１ａｂと一緒に前記乾燥装置１０１の前記送出口側からガス循環ライン１０１ａを流通する（循環工程）。
【００５０】
ガス循環ライン１０１ａを流通する乾燥ガス１１ａｂおよび微粉炭１１ａａは、微粉炭分離装置１１１の受入口に送給される。微粉炭分離装置１１１は、乾燥ガス１１ａｂから微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａを分離する（分離工程）。微粉炭１１ａａを分離した乾燥ガス１１ａｂは、ガス循環ライン１０１ａに設けられた前記熱交換器および前記不活性ガス供給源により温度および酸素濃度が調整され、ガス循環ライン１０１ａをさらに流通して乾燥装置１０１の受入口側へ送給される。
【００５１】
微粉炭分離装置１１１で乾燥ガス１１ａｂから分離された微粉炭１１ａａは、微粉炭搬送ライン１５１およびブロア１５１ａにより脱硫剤担持装置１２１の受入口へ気流搬送される。
【００５２】
脱硫剤担持装置１２１の受入口へ気流搬送された前記微粉炭１１ａａは、当該脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽に入れられる。脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽には、水供給源１２２および水供給ライン１２２ａを介して水１が供給されると共に、脱硫剤供給源１２３および脱硫剤供給ライン１２３ａを介して脱硫剤２が供給される。
【００５３】
前記微粉炭１１ａａおよび前記水１および前記脱硫剤２は、前記処理槽内にて前記撹拌翼により混合撹拌される。これにより、脱硫剤（金属）２が担持された微粉炭を含むスラリ１２を生成する（スラリ作製工程）。スラリ１２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５へ送給される。
【００５４】
混練機１０５は、前記スラリ１２と、前記バインダ供給源から供給されたバインダ３とを混練して混練物１３を生成する（混練工程）。混練物１３は、成形機１０６に移載される。
【００５５】
成形機１０６は、混練物１３を圧縮成形してブリケット状の改質石炭１４を生成する（成形工程）。
【００５６】
したがって、本実施形態によれば、原料石炭１１を乾燥装置１０１により加熱乾燥して生じる乾燥石炭１１ａのうち乾燥ガス１１ａｂに同伴される微粉炭１１ａａを微粉炭分離装置１１１により分離し脱硫剤担持装置１２１に気流搬送し、脱硫剤担持装置１２１にて脱硫剤の金属が担持した微粉炭１１ａａを含むスラリ１２を作製し、乾燥石炭１１ａとスラリ１２とバインダ３とを混練機１０５により混練して混練物１３を生成し、混練物１３を成形機１０６に移載し圧縮成型することによりブリケット状の改質石炭１４を製造することができる。改質石炭１４は、高温燃焼（温度：１５００〜１７００℃）されて排ガスとなると、改質石炭１４中の金属がイオンとなり、数個のイオンが凝集し、酸素と反応して、金属酸化物のナノ粒子（超微粒子：数〜数十ｎｍ）となることから、数μｍの粉砕した酸化物（酸化カルシウム）と比べ、比表面積が大きく、反応性が良く、脱硫効率が高いものである。よって、高温燃焼時に発生する硫黄酸化物（ＳＯｘ）と前記金属酸化物とが容易に反応して、炉内脱硫を行うことができる。原料石炭１１を改質するプロセスで発生する微粉炭１１ａａを有効利用して改質石炭１４を製造することから、改質石炭１４の製造歩留まりが向上し、低コスト化を図ることができる。
【００５７】
なお、スラリ１２の固形分濃度は、２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％であることが好ましい。これは、スラリ１２の固形分濃度が２０ｗｔ％より低いと、混練機１０５による混練で混練物１３から水が出てきて十分な強度を得られず、単位重量当たりの発熱量が低下して燃料としての価値が低下してしまうからであり、スラリ１２の固形分濃度が４０ｗｔ％より高いと、スラリ１２の流動性が低下しスラリ送給ライン１５２を閉塞する可能性を高めてしまうからである。
【００５８】
脱硫剤担持装置１２１にて、前記微粉炭１１ａａおよび前記水１および前記脱硫剤２を混合撹拌する時間、すなわち、前記脱硫剤の金属の前記微粉炭１１ａａへの担持時間は、０．５〜８時間であることが好ましく、２〜５時間であるとより好ましい。これは、前記担持時間が０．５時間よりも短いと、原料石炭１１中の硫黄（Ｓ）のモル量に対して等モル以上の金属を微粉炭１１ａａに担持することができない可能性があるからであり、前記担持時間が８時間よりも長いと、原料石炭１１中の硫黄（Ｓ）のモル量に対して等モル以上の金属が微粉炭１１ａａに担持しており作業時間が過剰であり製造コスト増を招いてしまうからである。
【００５９】
前記スラリ１２中の金属担持炭における金属担持濃度は、微粉炭１１ａａ（ドライベース）との重量比で２ｗｔ％〜８ｗｔ％であることが好ましい。これは、前記金属担持濃度が２ｗｔ％より低いと乾燥石炭１１ａおよびバインダ３と混練するスラリ１２の量、すなわち、微粉炭１１ａａの量が多くなり製造コスト増を招いてしまうからであり、前記金属担持濃度が８ｗｔ％より多いと、飽和に近いことから、担持時間が長くなり製造コスト増を招いてしまうからである。
【００６０】
混練物１３中の前記金属担持炭の割合は、全石炭（乾燥石炭１１ａ、スラリ１２中の金属担持炭を構成する微粉炭１１ａａ）との重量比で１ｗｔ％〜５ｗｔ％であることが好ましい。これは、混練物１３中の前記金属担持炭の割合が１ｗｔ％より低いと、金属担持炭を含有することで高温燃焼時に金属のナノ粒子を生成し効率良く脱硫するという効果を低くする可能性があるからであり、５ｗｔ％より高いと、スラリ１２の量、すなわち、水の含有量が多くなり、単位重量当たりの発熱量を低下させる可能性があるからである。
【００６１】
さらに、混練物１３の水分含有率は、全体で１５ｗｔ％未満であることが好ましく、１０ｗｔ％未満であるとより好ましい。これは、前記混練物１３の水分含有率が１５ｗｔ％より高いと、成形機１０６で混練物１３を成形したときに水を押し出すことから圧縮しにくく、単位重量当たりの発熱量を低下させてしまう可能性があるからである。
【００６２】
前記脱硫剤２として、例えば、カルシウムやマグネシウムなどのアルカリ土類金属またはその化合物を用いることが好ましい。
【００６３】
前記カルシウム源として、酸化カルシウム（ＣａＯ）や炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）や水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）などのカルシウム化合物を用いることが好ましい。
【００６４】
前記マグネシウム源として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3）や水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）などのマグネシウム化合物を用いること好ましい。
【００６５】
前記脱硫剤２が担持される前記微粉炭１１ａａ中の灰分、すなわち、前記スラリ１２中の灰分は、２ｗｔ％（ドライベース）以下であることが好ましい。これは、前記微粉炭１１ａａ中の灰分が２ｗｔ％（ドライベース）よりも多い場合、得られた改質石炭を高温燃焼（温度：１５００〜１７００℃）したときに、前記灰分が融けて生成するフライアッシュ（粒径：１０μｍ〜２０μｍ）などの石炭灰が前記改質石炭中の金属を取り込み、金属酸化物のナノ粒子による脱硫効率を高める効果が得られにくくなるからである。
【００６６】
［第二の実施形態］
本発明の第二の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法を図２に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備に、乾留器、冷却器、不活性化処理装置を追加すると共に、乾留器による乾留で生じた微粉炭を分離する第二微粉炭分離装置などを追加した設備となっており、これ以外は概ね第一の実施形態と同様になっている。
【００６７】
本実施形態に係る改質石炭製造設備２００は、図２に示すように、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備１００と同じ機器を具備すると共に、乾留器（乾留手段）１０２、冷却器（冷却手段）１０３、不活性化処理装置（不活性化処理手段）１０４、第二微粉炭分離装置（第二微粉炭分離手段）２１２、制御装置２７０などをさらに具備する。乾留器１０２、冷却器１０３、不活性化処理装置１０４は、乾燥装置１０１と混練機１０５との間に配置される。
【００６８】
本実施形態に係る改質石炭製造設備２００においては、乾燥装置１０１の送出口は、乾留器１０２の受入口と連絡している。乾留器１０２は、乾燥装置１０１から移載された乾燥石炭１１ａを窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気（酸素濃度１％以下）中にて加熱乾留（３００〜５００℃前後）することにより、水銀などを含めた揮発成分を除去した乾留石炭１１ｂを生成する。乾留器１０２として、ロータリ式のキルンなどを用いることが好ましい。乾留器１０２の送出口は冷却器１０３の受入口と連絡しており、乾留器１０２で生成した乾留石炭１１ｂを冷却器１０３に移載可能になっている。なお、乾留器１０２内で生成したガスは、冷却器１０３へ流通可能になっている。乾留石炭１１ｂのうちの微粉炭は、前記ガスに同伴され当該ガスと共に冷却器１０３に流通可能になっている。
【００６９】
冷却器１０３は、乾留器１０２から移載された乾留石炭１１ｂを不活性化雰囲気（酸素濃度１％以下）中で冷却（５０〜１５０℃）して冷却炭１１ｃを生成する。冷却器１０３の送出口は不活性化処理装置１０４の受入口と連絡しており、冷却器１０３で生成した冷却炭１１ｃを不活性化処理装置１０４に移載可能になっている。なお、冷却器１０３内のガスは、不活性化処理装置１０４へ流通可能になっており、前記乾留器１０２で生成した前記ガスに同伴された前記微粉炭も当該冷却器１０３内の前記ガスと共に不活性化処理装置１０４に流通可能になっている。
【００７０】
不活性化処理装置１０４は、冷却器１０３から移載された冷却炭１１ｃにおける活性化している表面を不活性化雰囲気（酸素濃度１％以下）中で不活性化処理して表面不活性石炭１１ｄを生成する。このとき、ガス１１ｄｂも生成する。不活性化処理装置１０４の送出口は、混練機１０５の受入口と連絡しており、不活性化処理装置１０４で生成した表面不活性石炭１１ｄを混練機１０５に移載可能になっている。不活性化処理装置１０５は、基端側が不活性化処理装置１０４の前記送出口側と接続し、先端側が不活性化処理装置１０４の前記受入口側と接続するガス循環ライン（ガス循環手段）１０４ａを備えており、不活性化処理装置１０４で生成したガス１１ｄｂが流通可能になっている。表面不活性石炭１１ｄのうち微粉炭と冷却器１０３内のガスに同伴して不活性化処理装置１０４内に流通された微粉炭で構成される不活性化処理装置１０４内の微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ｄａは、ガス１１ｄｂに同伴されてガス１１ｄｂと共にガス循環ライン１０４ａを流通する。
【００７１】
第二微粉炭分離装置２１２は、ガス循環ライン１０４ａに設けられる。第二微粉炭分離装置２１２は、乾留器１０２で生成したガスを含むガス１１ｄｂから当該ガス１１ｄｂに同伴される微粉炭１１ｄａ（粒径：３００μｍ以下）を分離する。第二微粉炭分離装置２１２の送出口は、微粉炭搬送ライン２５３を介して脱硫剤担持装置１２１の前記受入口と接続している。微粉炭搬送ライン２５３にはブロア２５３ａなどが設けられる。第二微粉炭分離装置２１２として、上述した微粉炭分離装置１１１と同様、例えば、サイクロンやバグフィルタなどを用いることができる。ガス１１ｄｂに同伴された微粉炭１１ｄａは、第二微粉炭分離装置２１２によりガス１１ｄｂから分離され、搬送手段である微粉炭搬送ライン２５３およびブロア２５３ａにより脱硫剤担持装置１２１の受入口へ気流搬送される。なお、ブロア２５３ａによる気流搬送の代わりに、微粉炭１１ｄａを第二微粉炭分離装置２１２から脱硫剤担持装置１２１に落下送出するようにすることも可能である。
【００７２】
なお、上述したガス循環ライン１０４ａには、流通するガス１１ｄｂの温度を調整するための熱交換器（図示せず）およびブロア（図示せず）が設けられ、ガス１１ｄｂの酸素濃度を調整するための不活性ガス供給源（図示せず）が接続される。これにより、温度および酸素濃度が調整されたガス１１ｄｂは、不活性化処理装置１０４の前記受入口側へ送給されることになる。
【００７３】
脱硫剤担持装置１２１の受入口に気流搬送された前記微粉炭１１ｄａも、脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽内に入れられる。前記処理槽内に入れられた前記微粉炭１１ａａ，１１ｄａと、当該処理槽内に供給された水１および脱硫剤２とは、前記脱硫剤担持装置１２１の撹拌翼で混合撹拌されて、脱硫剤から金属イオンが水中に溶出し前記微粉炭１１ａａ，１１ｄａと接触することにより、当該微粉炭１１ａａ，１１ｄａに存在する水酸基（−ＯＨ）やカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）の水素イオンと前記金属イオンとがイオン交換して当該微粉炭１１ａａ，１１ｄａに金属を上述した量で担持した金属担持炭である変性炭（脱硫剤担持炭）が含まれるスラリ２２となる。脱硫剤担持装置１２１で生成したスラリ２２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５の前記受入口に送給される。
【００７４】
混練機１０５は、不活性化処理装置１０４から移載された表面不活性石炭１１ｄと、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより脱硫剤担持装置１２１から送給されたスラリ２２と、バインダ供給源（図示せず）から供給されたバインダ３とを混練することにより混練物２３を生成する。
【００７５】
制御装置２７０は、改質石炭製造設備１００が具備する各種機器の他に、ブロア２３５ａなど改質石炭製造設備２００が具備する各種機器を制御可能になっている。
【００７６】
次に、上述した改質石炭製造設備２００の中心となる作動を説明する。
【００７７】
原料石炭１１が乾燥装置１０１に供給されて生成した乾燥石炭１１ａは、当該乾燥装置１０１の前記送出口から乾留器１０２の前記受入口に移載される。前記乾留器１０２の前記受入口に移載された乾燥石炭１１ａは、不活性ガス雰囲気（酸素濃度１％以下）中にて加熱乾留（３００〜５００℃前後）されて乾留石炭１１ｂとなり（処理工程（乾留工程））、当該乾留器１０２の前記送出口から冷却器１０３の前記受入口に移載される。前記冷却器１０３の前記受入口に移載された乾留石炭１１ｂは、冷却されて冷却炭１１ｃ（５０〜１５０℃）となり（処理工程（冷却工程））、当該冷却器１０３の前記送出口から不活性化処理装置１０４の前記受入口に移載される。前記不活性化処理装置１０４の前記受入口に移載された冷却炭１１ｃは、表面が不活性化処理されて表面不活性石炭１１ｄとなり（処理工程（不活性化処理工程））、当該不活性化処理装置１０４の前記送出口から混練機１０５の前記受入口に移載される。乾留器１０２にて乾燥石炭１１ａを加熱乾留したときに生成したガスは、冷却器１０３を介して不活性化処理装置１０４に流通しており、乾留石炭１１ｂおよび冷却炭１１ｃおよび表面不活性石炭１１ｄの微粉炭１１ｄａは、不活性化処理装置１０４内で生成したガス１１ｄｂに同伴される。ガス１１ｄｂは、微粉炭１１ｄａと一緒に不活性化処理装置１０４の前記送出口側からガス循環ライン１０４ａを流通する。
【００７８】
ガス循環ライン１０４ａを流通するガス１１ｄｂおよび微粉炭１１ｄａは、第二微粉炭分離装置２１２の受入口に送給される。第二微粉炭分離装置２１２は、ガス１１ｄｂから微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ｄａを分離する（第二微粉炭分離工程）。微粉炭１１ｄａを分離したガス１１ｄｂは、ガス循環ライン１０４ａに設けられた前記熱交換器および前記不活性ガス供給源により温度および酸素濃度が調整され、ガス循環ライン１０４ａをさらに流通して不活性化処理装置１０４の受入口側へ送給される。
【００７９】
微粉炭分離装置２１２でガス１１ｄｂから分離された微粉炭１１ｄａは、微粉炭搬送ライン２５３およびポンプ２５３ａにより脱硫剤担持装置１２１の受入口へ気流搬送される（搬送工程）。
【００８０】
脱硫剤担持装置１２１の受入口へ気流搬送された前記微粉炭１１ａａ，１１ｄａは、当該脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽に入れられる。脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽には、水供給源１２２および水供給ライン１２２ａを介して水１が供給されると共に、脱硫剤供給源１２３および脱硫剤供給ライン１２３ａを介して脱硫剤２が供給される。
【００８１】
前記微粉炭１１ａａ，１１ｄａおよび前記水１および前記脱硫剤２は、前記処理槽内にて前記撹拌翼により混合撹拌される。これにより、脱硫剤（金属）２が担持された微粉炭を含むスラリ２２が作製される（スラリ作製工程）。スラリ２２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５へ送給される。
【００８２】
混練機１０５は、前記スラリ２２と、前記バインダ供給源から供給されたバインダ３とを混練して混練物２３を生成する（混練工程）。混練物２３は、成形機１０６に移載される。
【００８３】
成形機１０６は、混練物２３を圧縮成形してブリケット状の改質石炭２４を生成する（成形工程）。
【００８４】
したがって、本実施形態によれば、原料石炭１１を乾燥装置１０１により加熱乾燥して生じる乾燥石炭１１ａのうち乾燥ガス１１ａｂに同伴される微粉炭１１ａａを微粉炭分離装置１１１により分離し脱硫剤担持装置１２１に気流搬送すると共に、乾燥石炭１１ａを乾留器１０２により加熱乾留して生じる乾留石炭１１ｂ、乾留石炭１１ｂを冷却器１０３により冷却して生じる冷却炭１１ｃ、および冷却炭１１ｃを不活性化処理装置１０４により不活性処理して生じる表面不活性石炭１１ｄのうちガス１１ｄｂに同伴される微粉炭１１ｄａを第二微粉炭分離装置２１２により分離し脱硫剤担持装置１２１に気流搬送し、脱硫剤担持装置１２１にて脱硫剤の金属が担持した微粉炭１１ａａ，１１ｄａを含むスラリ２２を作製し、表面不活性石炭１１ｄとスラリ２２とバインダ３とを混練機１０５により混練して混練物２３を生成し、混練物２３を成形機１０６に移載し圧縮成型することによりブリケット状の改質石炭２４を製造することができる。改質石炭２４は、高温燃焼（温度：１５００〜１７００℃）されて排ガスとなると、改質石炭２４中の金属がイオンとなり、数個のイオンが凝集し、酸素と反応して、金属酸化物のナノ粒子（超微粒子：数〜数十ｎｍ）となることから、数μｍの粉砕した酸化物（酸化カルシウム）と比べ、比表面積が大きく、反応性が良く、脱硫効率が高いものである。よって、高温燃焼時に発生する硫黄酸化物（ＳＯｘ）と前記金属酸化物とが容易に反応して、炉内脱硫を行うことができる。原料石炭１１を改質するプロセスで発生する微粉炭１１ａａ，１１ｄａを有効利用して改質石炭２４を製造することから、改質石炭２４の製造歩留まりが向上し、低コスト化を図ることができる。
【００８５】
なお、本実施形態においても、上述の第一の実施形態と同様の理由により、スラリ２２の固形分濃度を２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％とすることが好ましい。脱硫剤担持装置１２１における前記微粉炭１１ａａ，１１ｄａおよび前記水１および前記脱硫剤２を混合撹拌する時間（前記脱硫剤の金属の前記微粉炭１１ａａ，１１ｄａへの担持時間）を０．５〜８時間とすることが好ましい。スラリ２２中の金属担持炭における金属担持濃度を微粉炭１１ａａ，１１ｄａ（ドライベース）との重量比で２ｗｔ％〜８ｗｔ％とすることが好ましい。混練物２３中の前記金属担持炭の割合を全石炭（表面不活性石炭１１ｄ、スラリ２２中の金属担持炭を構成する微粉炭１１ａａ，１１ｄａ）との重量比で１ｗｔ％〜５ｗｔ％とすることが好ましい。混練物２３の水分含有率は全体で１５ｗｔ％未満であることが好ましく、１０ｗｔ％未満であるとより好ましい。前記微粉炭１１ａａ，１１ｄａ中の灰分、すなわち、前記スラリ２２中の灰分は、２ｗｔ％（ドライベース）以下であることが好ましい。
【００８６】
［第三の実施形態］
本発明の第三の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法を図３に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備が具備する乾燥装置を水蒸気により間接的に加熱する機器に特定し、当該第一の実施形態に係る改質石炭製造設備に、水蒸気供給源、水蒸気供給ライン、ドレン管などを追加した設備となっており、これ以外は概ね第一の実施形態と同様になっている。
【００８７】
本実施形態に係る改質石炭製造設備３００は、図３に示すように、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備１００が具備する乾燥装置１０１の代わりに、水蒸気６１により間接的に原料石炭１１を加熱乾燥する乾燥装置３０１を備える。改質石炭製造設備３００は、水蒸気供給源３３１、水蒸気供給ライン３３１ａ、ドレン管３３２、制御装置３７０などをさらに具備する。
【００８８】
乾燥装置３０１は、回転可能な内筒３０１Ａと、内筒３０１Ａの外側を覆う外筒３０１Ｂとガス循環ライン（循環手段）３０１ａとを備える。外筒３０１Ｂは、水蒸気供給ライン３３１ａを介して水蒸気供給源３３１と接続している。外筒３０１Ｂには、先端側が脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽と連絡するドレン管３３２の基端側が接続している。内筒３０１Ａの一端側（基端側）に供給された原料石炭１１は、内筒３０１Ａの回転に伴って撹拌されながら、当該内筒３０１Ａの他端側（先端側）へ移動していくことになる。このとき、前記内筒３０１Ａ内の原料石炭１１は、外筒３０１Ｂ内に供給された水蒸気６１により間接的に加熱されており、当該内筒３０１Ａの他端側にて、水分含有量がほぼ０％の乾燥石炭１１ａとなる。
【００８９】
乾燥装置３０１は、上述した改質石炭製造設備１００が具備する乾燥装置１０１と同様、基端側が乾燥装置３０１の前記送出口側と接続し、先端側が乾燥装置３０１の前記受入口側と接続するガス循環ライン３０１ａを備えており、乾燥装置３０１で生成した乾燥ガス１１ａｂが流通可能になっている。なお、乾燥石炭１１ａのうち微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａは、乾燥ガス１１ａｂに同伴されて乾燥ガス１１ａｂと共にガス循環ライン３０１ａを流通する。
【００９０】
なお、ガス循環ライン３０１ａには、乾燥ガス１１ａｂの温度を調整するための熱交換器（図示せず）およびブロア（図示せず）が設けられ、乾燥ガス１１ａｂの酸素濃度を調整するための不活性ガス供給源（図示せず）が接続される。これにより、温度および酸素濃度が調整された乾燥ガス１１ａｂは、乾燥装置３０１の前記受入口側へ送給されることになる。
【００９１】
制御装置３７０は、改質石炭製造設備１００が具備する各種機器の他に、バルブ３３２ａなど改質石炭製造設備３００が具備する各種機器を制御可能になっている。なお、ドレン管３３２およびバルブ３３２ａなどがドレン手段を構成し、バルブ３３２ａなどが送給量調整手段を構成している。
【００９２】
次に、上述した改質石炭製造設備３００の中心となる作動を説明する。
【００９３】
乾燥装置３０１は、当該乾燥装置３０１の内筒３０１Ａに原料石炭１１を供給されると、蒸気供給源３３１および水蒸気供給ライン３３１ａを介して乾燥装置３０１の外筒３０１Ｂ内に供給された水蒸気６１により、不活性ガス雰囲気（酸素濃度１％以下）中にて原料石炭１１を加熱乾燥（１１０〜２００℃前後）して（処理工程（乾燥工程））、乾燥石炭１１ａを生成すると共に、乾燥ガス１１ａｂを生成する。乾燥石炭１１ａのうちの微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａは、乾燥ガス１１ａｂに同伴されており、乾燥ガス１１ａｂと一緒に前記乾燥装置３０１の前記送出口側からガス循環ライン３０１ａを流通する（循環工程）。
【００９４】
乾燥ガス１１ａｂに同伴された微粉炭１１ａａ（粒径：３００μｍ以下）は、微粉炭分離装置１１１により乾燥ガス１１ａｂから分離され（第一微粉炭分離工程）、微粉炭搬送ライン１５１およびブロア１５１ａにより脱硫剤担持装置１２１の受入口へ気流搬送されて、当該脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽に入れられる。なお、微粉炭１１ａａを分離した乾燥ガス１１ａｂは、ガス循環ライン３０１ａに設けられた前記熱交換器および前記不活性ガス供給源により温度および酸素濃度が調整され、ガス循環ライン３０１ａをさらに流通して乾燥装置３０１の受入口側へ送給される。
【００９５】
前記脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽には、脱硫剤供給源１２３および脱硫剤供給ライン１２３ａを介して脱硫剤２が供給されると共に、ドレン管３３２およびバルブ３３２ａにより、水蒸気６１が内筒３０１Ａを加熱し冷却して生じたドレン水（９０〜１００℃）６１ａが供給される（ドレン工程）。なお、このとき、バルブ３３２ａなどにより前記脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽へのドレン水６１ａの送給量が調整される（送給量調整工程）。
【００９６】
前記微粉炭１１ａａおよび前記ドレン水６１ａおよび前記脱硫剤２は、前記処理槽内にて前記撹拌翼により混合撹拌されて、脱硫剤（金属）２が担持された微粉炭を含むスラリ３２となる（スラリ作製工程）。スラリ３２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５へ送給される。
【００９７】
混練機１０５は、前記スラリ３２と、前記バインダ供給源から供給されたバインダ３とを混練して混練物３３を生成する（混練工程）。混練物３３は、成形機１０６に移載される。
【００９８】
成形機１０６は、混練物３３を圧縮成形してブリケット状の改質石炭３４を生成する（成形工程）。
【００９９】
したがって、本実施形態によれば、乾燥装置３０１が水蒸気６１により原料石炭１１を間接的に加熱乾燥する機器であって、前記原料石炭１１の間接的な加熱により水蒸気６１が冷却されて生じたドレン水６１ａを脱硫剤担持装置１２１へ送給するドレン管３３２を具備することにより、脱硫剤担持装置１２１にて、通常の水（常温）と比べて温度の高いドレン水６１ａを利用でき、通常の水を利用する場合と比べて、微粉炭１１ａａへの脱硫剤の担持速度が速く、通常の水（常温）を用いた場合よりも、スラリ３２中の金属担持炭が速く生成することから、前記処理槽を小型化することができる。さらに、通常の（水）は季節などで温度が変動しこれに応じて担持速度がばらつくが、ドレン水６１ａは季節などで温度が変化せず安定していることから、微粉炭への金属の担持速度が安定し、均質な金属担持炭を含むスラリ３２を生成することができる。そのため、改質石炭３４を高温燃焼したときの脱硫率を安定化させることができる。
【０１００】
［第四の実施形態］
本発明の第四の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法を図４に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備に、改質石炭送給ライン、原料石炭（異炭種）供給ライン、混合機などを追加した設備となっており、これ以外は概ね第一の実施形態と同様になっている。
【０１０１】
本実施形態に係る改質石炭製造設備４００は、図４に示すように、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備１００と同じ機器を具備すると共に、改質石炭送給ライン４５４、原料石炭供給ライン４５５、混合機（混合手段）４６１、制御装置４７０などをさらに具備する。
【０１０２】
改質石炭送給ライン４５４は、基端側が成形機１０６の送出口と連絡して設けられる。改質石炭送給ライン４５４の先端側は、混合機４６１の受入口と連絡している。
【０１０３】
原料石炭供給ライン４５５は、先端側が混合機４６１の受入口と連絡して設けられる。
【０１０４】
混合機４６１は、改質石炭送給ライン４５４により供給された改質石炭１４と、原料石炭供給ライン４５５により供給された原料石炭４１とを混合して混合石炭４５を生成する。
【０１０５】
原料石炭４１としては、例えば、原料石炭１１（炭種Ａ）と異なる炭種Ｂであって、当該原料石炭１１と比べて、イオン交換法により脱硫剤（金属）２を担持しにくい石炭を用いることが可能である。
【０１０６】
制御装置４７０は、改質石炭製造設備１００が具備する各種機器の他に、混合機４６１など改質石炭製造設備４００が具備する各種機器を制御可能になっている。
【０１０７】
次に、上述した改質石炭製造設備４００の中心となる作動を説明する。
【０１０８】
原料石炭１１（炭種Ａ）が乾燥装置１０１に供給されると、上述した改質石炭製造設備１００と同様、乾燥装置１０１、微粉炭分離装置１１１、脱硫剤担持装置１２１、混練機１０５、成形機１０６などにより改質石炭１４が製造され、改質石炭１４が改質石炭送給ライン４５４により混合機４６１に送給される。
【０１０９】
原料石炭４１（炭種Ｂ）は、原料石炭供給ライン４５５により混合機４６１に供給される。
【０１１０】
混合機４６１は、改質石炭送給ライン４５４により送給された改質石炭１４と原料石炭供給ライン４５５により供給された原料石炭４１とを混合して混合石炭４５を生成する（混合工程）。
【０１１１】
したがって、本実施形態によれば、改質石炭送給ライン４５４と原料石炭供給ライン４５５と混合機４６１とを具備し、改質石炭送給ライン４５４により供給された改質石炭１４と、原料石炭供給ライン４５５により供給された原料石炭４１とを混合機４６１により混合して混合石炭４５を製造することができることから、脱硫剤２を担持しにくい石炭を原料石炭４１として利用でき、脱硫剤２を担持しやすい原料石炭１１のみから改質石炭１４を製造する場合と比べて、より多様な炭種の石炭を有効に利用することができる。
【０１１２】
なお、混合機４６１にて、改質石炭１４と原料石炭４１との混合割合は、混練物１３中の前記金属担持炭の割合を全石炭（乾燥石炭１１ａ、スラリ１２中の金属担持炭を構成する微粉炭１１ａａ、原料石炭４１）との重量比で１ｗｔ％〜５ｗｔ％とすることが好ましい。前記微粉炭１１ａａ中の灰分、すなわち、前記スラリ１２中の灰分は、上述の第一の実施形態と同様の理由により、２ｗｔ％（ドライベース）以下であることが好ましい。
【０１１３】
［第五の実施形態］
本発明の第五の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法を図５に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備が具備する乾燥装置を粉砕機付きの装置に変更し、灰分分離装置および分離装置などを追加した設備となっており、これ以外は概ね第一の実施形態と同様になっている。
【０１１４】
本実施形態に係る改質石炭製造設備５００は、図４に示すように、上述した第一の実施形態に係る改質石炭製造設備１００と同じ機器を具備すると共に、乾燥装置（処理手段）５０１、灰分分離装置（灰分分離手段）５１３、分離装置５１４、制御装置５７０などをさらに具備する。
【０１１５】
乾燥装置５０１は、乾燥器（乾燥手段）５０１Ａと粉砕機（粉砕手段）５０１Ｂとが一体の装置であって、受入口から供給された原料石炭１１を粉砕する（例えば、粒径：３００μｍ以下）と同時に、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気（酸素濃度１％以下）中にて加熱乾燥（例えば、１１０〜２００℃）し、水分を除去して水分含有率がほぼ０％の乾燥石炭を生成する。このとき、乾燥ガス１１ａｂも生成すると共に、比重の大きい微粉炭１１ｂａ，１１ｂｂも生成する。
【０１１６】
乾燥装置５０１は、基端側が乾燥装置５０１の前記送出口側と接続し、先端側が乾燥装置５０１の前記受入口側と接続するガス循環ライン（循環手段）５０１ａを備えており、乾燥ガス１１ａｂが流通可能になっている。ガス循環ライン５０１ａには、微粉炭分離装置１１１が設けられている。なお、前記乾燥石炭のうち微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａは、乾燥ガス１１ａｂに同伴されて乾燥ガス１１ａｂと共にガス循環ライン５０１ａを流通する。ガス循環ライン５０１ａには、乾燥ガス１１ａｂの温度を調整するための熱交換器（図示せず）およびブロア（図示せず）が設けられ、乾燥ガス１１ａｂの酸素濃度を調整するための不活性ガス供給源（図示せず）が接続される。これにより、温度および酸素濃度が調整された乾燥ガス１１ａｂは、乾燥装置５０１の前記受入口側へ送給されることになる。
【０１１７】
乾燥装置５０１は、下部に設けられた下部送出口が落下排出ライン５０１ｂを介して灰分分離装置５１３の受入口と連絡しており、乾燥装置５０１で生成した比重の大きい微粉炭１１ｂａ，１１ｂｂを灰分分離装置５１３に送給可能になっている。なお、落下排出ライン５０１ｂなどが落下排出手段を構成している。
【０１１８】
灰分分離装置５１３は、受入口から送給された比重の大きい微粉炭１１ｂａ，１１ｂｂを、灰分濃度が高い微粉炭（黄鉄鉱硫黄等を含む微粉炭）１１ｂｂと、灰分濃度が低い微粉炭１１ｂａに分離して、前記微粉炭１１ｂｂを除去する。灰分分離装置５１３は、送給ライン５０１ｃを介して乾燥装置５０１と接続しており、前記微粉炭１１ｂａは、送給ライン５０１ｃを介して乾燥装置５０１に戻される。灰分分離装置５１３として、例えば、磁気により分離する磁気分離装置（磁気分離手段）や、比重差により分離する比重分離装置（比重分離手段）などが挙げられる。
【０１１９】
分離装置５１４は、微粉炭搬送ライン１５１に連結して設けられる。分離装置５１４は、第一微粉炭送給ライン５５５を介して脱硫剤担持装置１２１の前記受入口と接続し、第二微粉炭送給ライン５５６を介して混練機１０５の前記受入口と接続している。
【０１２０】
制御装置５７０は、改質石炭製造設備１００が具備する各種機器の他に、改質石炭製造設備５００が具備する各種機器を制御可能になっている。
【０１２１】
次に、上述した改質石炭製造設備５００の中心となる作動を説明する。
【０１２２】
乾燥装置５０１は、原料石炭１１が供給されると、原料石炭１１を不活性ガス雰囲気（酸素濃度１％以下）中にて粉砕する（粉砕工程）と共に、加熱乾燥する（乾燥工程）。これにより、乾燥石炭（微粉炭）１１ａａ，１１ｂａ，１１ｂｂを生成すると共に、乾燥ガス１１ａｂが生成する。乾燥石炭１１ａａ，１１ｂａ，１１ｂｂのうちの微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａは、乾燥ガス１１ａｂに同伴されて、乾燥ガス１１ａｂと一緒に前記乾燥装置５０１の前記送出口側からガス循環ライン５０１ａを流通する。乾燥石炭１１ａａ，１１ｂａ，１１ｂｂのうちの比重の大きい微粉炭（乾燥ガス１１ａｂに同伴されない程度の比重であり、例えば、比重：１．４以上）１１ｂａ，１１ｂｂは、乾燥装置５０１の下部送出口から排出され、落下排出ライン５０１ｂを介して灰分分離装置５１３の受入口に送給される（落下排出工程）。
【０１２３】
灰分分離装置５１３の受入口に送給された乾燥石炭（微粉炭）１１ｂａ，１１ｂｂは、灰分濃度が高い微粉炭１１ｂｂと灰分濃度が低い微粉炭１１ｂａとに分離され、微粉炭１１ｂｂが除去される一方、微粉炭１１ｂａが送給ライン５０１ｄを介して乾燥装置５０１に戻され（灰分分離工程）、乾燥装置５０１にて再び粉砕されると共に加熱乾燥される。すなわち、灰分分離装置５１３として、磁気分離装置を用いた場合、微粉炭１１ｂａ，１１ｂｂは、磁気により、黄鉄鉱硫黄を含む微粉炭（磁性のある微粉炭）である、灰分濃度が高い微粉炭１１ｂｂと、黄鉄鉱硫黄を含まない微粉炭である、灰分濃度が低い微粉炭１１ｂａとに分離されて、微粉炭１１ｂａ，１１ｂｂから微粉炭１１ｂｂが除去される（磁気分離工程）。灰分分離装置５１３として、比重分離装置を用いた場合、微粉炭１１ｂａ，１１ｂｂは、比重差により、黄鉄鉱硫黄等を含む微粉炭（相対的に比重の大きい微粉炭）である、灰分濃度が高い微粉炭１１ｂｂと、それ以外の微粉炭（相対的に比重の小さい微粉炭）である、灰分濃度が低い微粉炭１１ｂａとに分離されて、微粉炭１１ｂａ，１１ｂｂから微粉炭１１ｂｂが除去される（比重分離工程）。
【０１２４】
ガス循環ライン５０１ａを流通する乾燥ガス１１ａｂおよび微粉炭１１ａａは、微粉炭分離装置１１１の受入口に送給される。微粉炭分離装置１１１は、乾燥ガス１１ａｂから微粉炭（粒径：３００μｍ以下）１１ａａを分離する（第一微粉炭分離工程）。微粉炭１１ａａを分離した乾燥ガス１１ａｂは、ガス循環ライン５０１ａに設けられた前記熱交換器および前記不活性ガス供給源により温度および酸素濃度が調整され、ガス循環ライン１０１ａをさらに流通して乾燥装置５０１の受入口側へ送給される。
【０１２５】
微粉炭分離装置１１１で分離された微粉炭１１ａａは、微粉炭搬送ライン１５１およびブロア１５１ａにより分離装置５１４の受入口へ気流搬送される。分離装置５１４の受入口へ気流搬送された微粉炭１１ａａは、当該分離装置５１４により分離され、微粉炭１１ａａの一部である微粉炭１１ａａａが第一微粉炭送給ライン５５５を介して脱硫剤担持装置１２１の受入口に送給され、微粉炭１１ａａの残部である微粉炭１１ａａｂが第二微粉炭送給ライン５５６を介して混練機１０５の受入口へ送給される（微粉炭分離送給工程）。
【０１２６】
脱硫剤担持装置１２１の受入口へ送給された前記微粉炭１１ａａａは、当該脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽に入れられる。脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽には、水供給源１２２および水供給ライン１２２ａを介して水１が供給されると共に、脱硫剤供給源１２３および脱硫剤供給ライン１２３ａを介して脱硫剤２が供給される。前記微粉炭１１ａａａおよび前記水１および前記脱硫剤２は、前記処理槽内にて前記撹拌翼により混合撹拌されて、脱硫剤（金属）２が担持された微粉炭を含むスラリ５２となる（スラリ作製工程）。スラリ５２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５へ送給される。
【０１２７】
混練機１０５は、前記スラリ５２と、前記微粉炭１１ａａｂと、前記バインダ供給源から供給されたバインダ３とを混練して混練物５３を生成する（混練工程）。混練物５３は、成形機１０６に移載される。
【０１２８】
成形機１０６は、混練物５３を圧縮成形してブリケット状の改質石炭５４を生成する（成形工程）。
【０１２９】
したがって、本実施形態によれば、上述の第一の実施形態と同様な作用効果を奏することに加え、乾燥装置５０１により原料石炭１１を粉砕すると共に加熱乾燥して生じた乾燥石炭のうち比重の大きい微粉炭が落下排出されて灰分分離装置５１３に送給され、灰分分離装置５１３による灰分分離により灰分濃度が高い微粉炭１１ｂｂを除去したことにより、乾燥装置による粉砕および加熱乾燥と灰分分離装置による灰分分離とを行わない場合と比べて、改質石炭５４に含まれる硫黄分を減らすことができる。
【０１３０】
灰分分離装置５１３により、微粉炭１１ｂｂとして原料石炭１１中の灰分を取り除き、脱硫剤２を担持する微粉炭１１ａａａが灰分をほとんど含有しないことから、原料石炭１１の灰分含有量の制約はなく、灰分の含有量が多い石炭を原料石炭１１として利用でき、灰分の含有量の少ない原料石炭で、灰分分離装置５１３を介さずに改質石炭を製造する場合と比べて、より多様な炭種の石炭を有効に利用することができる。
【０１３１】
なお、本実施形態においても、上述の第一の実施形態と同様の理由により、スラリ５２の固形分濃度を２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％とすることが好ましい。脱硫剤担持装置１２１における前記微粉炭１１ａａａおよび前記水１および前記脱硫剤２を混合撹拌する時間（前記脱硫剤の金属の前記微粉炭１１ａａａへの担持時間）を０．５〜８時間とすることが好ましい。スラリ５２中の金属担持炭における金属担持濃度を微粉炭１１ａａａ（ドライベース）との重量比で２ｗｔ％〜８ｗｔ％とすることが好ましい（脱硫剤の担持率は、飽和担持率の３０〜９０％であることが好ましい）。混練物５３中の前記金属担持炭の割合を全石炭（スラリ５２中の金属担持炭を構成する微粉炭１１ａａａ）との重量比で１ｗｔ％〜５ｗｔ％とすることが好ましい。混練物５３の水分含有率は全体で１５ｗｔ％未満であることが好ましく、１０ｗｔ％未満であるとより好ましい。
【０１３２】
［第六の実施形態］
本発明の第六の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法を図６に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第五の実施形態に係る改質石炭製造設備が具備する微粉炭分離装置および灰分分離装置の配置を変更した設備となっており、これ以外は概ね第五の実施形態と同様になっている。
【０１３３】
本実施形態に係る改質石炭製造設備６００は、図６に示すように、上述した第五の実施形態に係る改質石炭製造設備５００と同じ機器を具備すると共に、微粉炭送給ライン６５７、灰分分離微粉炭送給ライン６５８、制御装置６７０などを具備する。微粉炭分離装置１１１は、ガス循環ライン（循環手段）５０１ａに設けられ、送出口が微粉炭送給ライン６５７を介して混練機１０５の受入口と接続される。灰分分離装置５１３は、落下排出ライン５０１ｂに設けられ、送出口が灰分分離微粉炭送給ライン６５８を介して脱硫剤担持装置１２１の受入口と接続される。微粉炭送給ライン６５７および灰分分離微粉炭送給ライン６５８には、ブロア６５７ａ，６５８ａがそれぞれ設けられる。なお、微粉炭送給ライン６５７およびブロア６５７ａなどが微粉炭送給手段を構成している。灰分分離微粉炭送給ライン６５８およびブロア６５８ａなどが灰分分離微粉炭送給手段を構成している。
【０１３４】
制御装置６７０は、改質石炭製造設備５００が具備する各種機器の他に、ブロア６５７ａ，６５８ａなど改質石炭製造設備６００が具備する各種機器を制御可能になっている。
【０１３５】
次に、上述した改質石炭製造設備６００の中心となる作動を説明する。なお、原料石炭１１を粉砕および加熱乾燥する工程と、微粉炭を分離する工程とは、上述した改質石炭製造設備５００と同じであり、その説明を省略する。
【０１３６】
微粉炭分離装置１１１で分離された微粉炭１１ａａは、微粉炭送給ライン６５７およびブロア６５７ａにより混練機１０５の受入口へ送給される（微粉炭送給工程）。
【０１３７】
灰分分離装置５１３で分離された微粉炭１１ｂａは、灰分分離微粉炭送給ライン６５８およびブロア６５８ａにより脱硫剤担持装置１２１の受入口へ送給される（灰分分離微粉炭送給工程）。
【０１３８】
脱硫剤担持装置１２１の受入口に送給された前記微粉炭１１ｂａは、当該脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽内に入れられる。脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽には、水供給源１２２および水供給ライン１２２ａを介して水１が供給されると共に、脱硫剤供給源１２３および脱硫剤供給ライン１２３ａを介して脱硫剤２が供給される。前記微粉炭１１ｂａおよび前記水１および前記脱硫剤２は、前記処理槽内にて前記撹拌翼により混合撹拌されて、脱硫剤（金属）２が担持された微粉炭を含むスラリ６２となる（スラリ作製工程）。スラリ６２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５へ送給される。
【０１３９】
混練機１０５は、前記スラリ６２と、前記微粉炭１１ａａと、前記バインダ供給源から供給されたバインダ３とを混練して混練物６３を生成する（混練工程）。混練物６３は、成形機１０６に移載される。
【０１４０】
成形機１０６は、混練物６３を圧縮成形してブリケット状の改質石炭６４を生成する（成形工程）。
【０１４１】
したがって、本実施形態によれば、上述の第五の実施形態と同様な作用効果を奏することに加え、微粉炭を脱硫剤の担持用と混練用と分離するための装置が不要となり、その分装置および処理を簡略化することができる。これにより、製造コストを低減することができる。
【０１４２】
なお、本実施形態においても、上述の第五の実施形態と同様の理由により、スラリ６２の固形分濃度を２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％とすることが好ましい。脱硫剤担持装置１２１における前記微粉炭１１ｂａおよび前記水１および前記脱硫剤２を混合撹拌する時間（前記脱硫剤の金属の前記微粉炭１１ｂａへの担持時間）を０．５〜８時間とすることが好ましい。スラリ６２中の金属担持炭における金属担持濃度を微粉炭１１ｂａ（ドライベース）との重量比で２ｗｔ％〜８ｗｔ％とすることが好ましい（脱硫剤の担持率は、飽和担持率の３０〜９０％であることが好ましい）。混練物６３中の前記金属担持炭の割合を全石炭（スラリ６２中の金属担持炭を構成する微粉炭１１ｂａ）との重量比で１ｗｔ％〜５ｗｔ％とすることが好ましい。混練物６３の水分含有率は全体で１５ｗｔ％未満であることが好ましく、１０ｗｔ％未満であるとより好ましい。
【０１４３】
［第七の実施形態］
本発明の第七の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法を図７に基づいて説明する。
本実施形態は、上述した第五の実施形態に係る改質石炭製造設備が具備する水供給源を変更した設備となっており、これ以外は概ね第五の実施形態と同様になっている。
【０１４４】
本実施形態に係る改質石炭製造設備７００は、図７に示すように、上述した第五の実施形態に係る改質石炭製造設備５００と同じ機器を具備すると共に、制御装置７７０および凝縮水分離装置７８０などをさらに具備する。
【０１４５】
凝縮水分離装置７８０は、ガス循環ライン５０１ａに上方が接続して設けられた凝縮水分離機７８１と、凝縮水分離機７８１と凝縮水排出管７８２を介して接続される貯水タンク７８３と、貯水タンク７８３の下部に基端部が接続されると共に、脱硫剤担持装置１２１に先端部が接続される凝縮水送給管７８４とを備える。凝縮水排出管７８２には、流量調整バルブ７８２ａが設けられる。凝縮水送給管７８４にはポンプ７８４ａが設けられる。
【０１４６】
凝縮水分離装置７８０は、さらに、ガス循環ライン５０１ａに接続される大気排出管５０１ｅに上方が接続して設けられた凝縮水分離機７８５を備える。凝縮水分離機７８５は、凝縮水排出管７８６を介して貯水タンク７８３と接続される。大気放出管５０１ｅおよび凝縮水排出管７８６には、流量調整バルブ５０１ｅａ，７８６ａがそれぞれ設けられる。なお、前記凝縮水分離装置７８０などが凝縮水分離手段を構成している。
【０１４７】
制御装置７７０は、改質石炭製造設備５００が具備する各種機器の他に、流量調整バルブ５０１ｅａ，７８２ａ，７８６ａおよびポンプ７８４ａなど改質石炭製造設備７００が具備する各種機器を制御可能になっている。
【０１４８】
次に、上述した改質石炭製造設備７００の中心となる作動を説明する。なお、原料石炭１１を粉砕および乾燥して得られた微粉炭を灰分分離しつつ、脱硫剤担持用とそれ以外に分離する工程までは、上述した改質石炭製造設備５００と同じであり、その説明を省略する。
【０１４９】
脱硫剤担持装置１２１の受入口に送給された前記微粉炭１１ａａａは、当該脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽内に入れられる。前記脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽には、脱硫剤供給源１２３および脱硫剤供給ライン１２３ａを介して脱硫剤２が供給されると共に、凝縮水分離装置７８０により、乾燥ガス１１ａｂがガス循環ライン５０１ａおよび大気放出管５０１ｅで冷却されて凝縮水（９０〜１００℃）７１を生じ、この凝縮水７１が分離されて送給される（凝縮水分離工程）。なお、このとき、ポンプ７８４ａなどにより前記脱硫剤担持装置１２１の前記処理槽への凝縮水７１の送給量が調整される。
【０１５０】
前記微粉炭１１ａａａおよび前記凝縮水７１および前記脱硫剤２は、前記処理槽内にて前記撹拌翼により混合撹拌されて、脱硫剤（金属）２が担持された微粉炭を含むスラリ７２となる（スラリ作製工程）。スラリ７２は、スラリ送給ライン１５２およびポンプ１５２ａにより混練機１０５へ送給される。
【０１５１】
混練機１０５は、前記スラリ７２と、前記微粉炭１１ａａｂと、前記バインダ供給源から供給されたバインダ３とを混練して混練物７３を生成する（混練工程）。混練物７３は、成形機１０６に移載される。
【０１５２】
成形機１０６は、混練物７３を圧縮成形してブリケット状の改質石炭７４を生成する（成形工程）。
【０１５３】
したがって、本実施形態に係る改質石炭製造設備７００によれば、上述の第五の実施形態と同様な作用効果を奏することに加え、凝縮水分離装置７８０を具備することにより、ガス循環ライン５０１ａおよび大気放出管５０１ｅで生じた凝縮水７１をスラリ７２の原料として利用することができる。これにより、スラリ作製用の水を得るのに厳しい環境であっても、改質石炭７４を製造することができる。
【０１５４】
なお、本実施形態においても、上述の第五の実施形態と同様の理由により、スラリ７２の固形分濃度を２０ｗｔ％〜４０ｗｔ％とすることが好ましい。脱硫剤担持装置１２１における前記微粉炭１１ａａａおよび前記水７１および前記脱硫剤２を混合撹拌する時間（前記脱硫剤の金属の前記微粉炭１１ａａａへの担持時間）を０．５〜８時間とすることが好ましい。スラリ７２中の金属担持炭における金属担持濃度を微粉炭１１ａａａ（ドライベース）との重量比で２ｗｔ％〜８ｗｔ％とすることが好ましい（脱硫剤の担持率は、飽和担持率の３０〜９０％であることが好ましい）。混練物７３中の前記金属担持炭の割合を全石炭（スラリ７２中の金属担持炭を構成する微粉炭１１ａａａ）との重量比で１ｗｔ％〜５ｗｔ％とすることが好ましい。混練物７３の水分含有率は全体で１５ｗｔ％未満であることが好ましく、１０ｗｔ％未満であるとより好ましい。
【０１５５】
［他の実施形態］
なお、上記では、原料石炭１１を乾燥した乾燥石炭１１ａを含有する改質石炭１４を製造する改質石炭製造設備１００を用いて説明したが、前記乾燥石炭１１ａをさらに乾留し冷却し不活性化処理した表面不活性化石炭を含有する改質石炭を製造する改質石炭製造設備とすることも可能である。
【０１５６】
上記では、原料石炭１１を熱処理して生じた微粉炭１１ａａ，１１ｄａにのみ脱硫剤２を担持してなる脱硫剤担持炭を含むスラリ１２，２２を有する改質石炭１４，２４を作製する場合について説明したが、前記スラリ１２，２２のみならず、原料石炭１１をミルなどで粉砕してなる微粉炭に脱硫剤２を担持してなる脱硫剤担持炭を含むスラリをも有する改質石炭を作製することも可能である。このような場合であっても、上述の改質石炭製造設備と同様な作用効果を奏する。
【０１５７】
上記では、ガス循環ライン１０１ａ，３０１ａに微粉炭分離装置１１１，１１１を設けた改質石炭製造設備１００，３００について説明したが、乾燥装置１０１，３０１内で生じた乾燥ガスを排出する排気ラインに微粉炭分離装置を設けた改質石炭製造設備とすることも可能である。
【０１５８】
上記では、ガス循環ライン１０４ａに第二微粉炭分離装置２１２を設けた改質石炭製造設備２００について説明したが、不活性化処理装置１０４内で生じたガスを排出する排気ラインに第二微粉炭分離装置を設けた改質石炭製造設備とすることも可能である。
【０１５９】
上記では、混練機１０５にてスラリ１２とバインダ３を混練して混練物１３とし、成形機１０６にて混練物１３をブリケット状に成形してなる改質石炭１４と原料石炭４１を混合機４６１にて混合してなる混合炭４５を製造する改質石炭製造設備４００を用いて説明したが、前記原料石炭４１を粉砕し、粉砕した前記原料石炭４１とスラリ１２とバインダ３を混練機１０５にて混練して混練物とし、成形機１０６にて当該混練物をブリケット状に圧縮成形してなる改質石炭を製造する改質石炭製造設備とすることも可能である。
【０１６０】
上記第一〜第四の実施形態に係る改質石炭製造設備および方法において、微粉炭搬送ライン１５１に上述の灰分分離装置５１３を配置し、微粉炭１１ａａを脱硫剤担持装置１２１へ送給する前に、前記灰分分離装置５１３で微粉炭１１ａａを処理すること（灰分分離工程）により脱硫剤２の担持対象である微粉炭１１ａａから当該微粉炭１１ａａに含まれる、灰分濃度が高い微粉炭を除去することが好ましい。このように前記灰分分離装置５１３で微粉炭１１ａａを処理するだけで、灰分濃度が高い微粉炭が除去された、灰分濃度が低い微粉炭１１ａａに脱硫剤２を担持することができるので、原料石炭１１の灰分含有量の制約はなく、灰分の含有量の多い石炭を原料石炭１１として利用でき、灰分の含有量の少ない原料石炭で、前記灰分分離装置５１３を介さずに改質石炭を製造する場合と比べて、より多様な炭種の石炭を有効に利用することができる。
【実施例】
【０１６１】
本発明に係る改質石炭製造設備および方法の作用効果を確認するために行った実施例を以下に説明するが、本発明は、各種データに基づいて説明する以下の実施例のみに限定されるものではない。
【０１６２】
［確認試験］
下記の試験体および比較体に関し、炉内に吹込み高温燃焼（温度：１５００〜１７００℃）したときの脱硫性能について確認試験を行った。
【０１６３】
＜試験体の作製＞
水に９０ｇの乾燥石炭（平均粒径が７５μｍ〜１５０μｍ）と、７．２４ｇの水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2）を加え、全量を３００ｇとしたものを常温で４時間撹拌することにより４重量％カルシウム担持炭を含むスラリ（スラリ濃度の固形分濃度が３０重量％である）とし、４重量％カルシウム担持炭が全体石炭重量の３重量％相当になるように乾燥石炭を前記スラリに添加し混合して得られた改質石炭を試験体とした。
【０１６４】
＜比較体の作製＞
前記試験体と同じ炭種の石炭と、炭酸カルシウム（粒径が２μｍ〜１０μｍ）とを混合したものを比較体とした。
【０１６５】
＜試験＞
上述した試験体を炉内吹き込み高温燃焼（温度：１５００〜１７００℃）したところ、図８に示す結果が得られた。上述した比較体も、試験体と同様に、炉内に吹込み高温燃焼（温度：１５００〜１７００℃）したところ、図５に示す結果が得られた。
【０１６６】
＜評価＞
試験体は、比較体と比べて、脱硫率が高いことが確認された。
カルシウム／硫黄（モル比）が０．５であるときに試験体の脱硫率が４０％であることから、カルシウム／硫黄（モル比）を１とすると、試験体の脱硫率が８０％となることが推測された。
【０１６７】
したがって、本試験によれば、カルシウムが担持された石炭を含むスラリと乾燥石炭とを混合したものを炉内に吹き込み高温燃焼した方が、石炭と炭酸カルシウム（粒径が２μｍ〜１０μｍ）とを混合したもの炉内に吹込み高温燃焼する場合と比べて、脱硫率が向上することが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明に係る改質石炭製造設備および方法は、高温燃焼時に脱硫剤の超微粒子を発生できる改質石炭を低コストで製造することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１        水
２        脱硫剤
３        バインダ
１１      原料石炭（炭種Ａ）
１１ａ    乾燥石炭
１１ａａ  微粉炭
１１ａｂ  乾燥ガス
１１ｂ    乾留石炭
１１ｃ    冷却炭
１１ｄ    表面不活性石炭
１１ｄａ  微粉炭
１１ｄｂ  ガス
１２      スラリ
１３      混練物
１４      改質石炭
２２      スラリ
２３      混練物
２４      改質石炭
３２      スラリ
３３      混練物
３４      改質石炭
４１      原料石炭（炭種Ｂ）
４５      混合石炭
６１      水蒸気
６１ａ    ドレン水
１００    改質石炭製造設備
１０１    乾燥装置
１０２    乾留器
１０３    冷却器
１０４    不活性化処理装置
１０５    混練機
１０６    成形機
１１１    微粉炭分離装置
１２１    脱硫剤担持装置
１２２    水供給源
１２２ａ  水送給ライン
１２３ａ  脱硫剤送給ライン
１５１    微粉炭搬送ライン
１５１ａ  ブロア
１５２    スラリ送給ライン
１５２ａ  ポンプ
１７０    制御装置
２００    改質石炭製造設備
２１２    第二微粉炭分離装置
２５３    微粉炭搬送ライン
２５３ａ  ブロア
２７０    制御装置
３００    改質石炭製造設備
３０１    乾燥装置
３０１Ａ  内筒
３０１Ｂ  外筒
３０１ａ  ガス循環ライン
３３１    水蒸気供給源
３３１ａ  水蒸気供給ライン
３３２    ドレン管
３３２ａ  流量調整弁
３７０    制御装置
４００    改質石炭製造設備
４５４    改質石炭送給ライン
４５５    原料石炭供給ライン
４６１    混合機
４７０    制御装置
５００    改質石炭製造設備
５０１    乾燥装置
５０１Ａ  乾燥器
５０１Ｂ  粉砕機
５１３    灰分分離装置
５１４    分離装置
５７０    制御装置
６００    改質石炭製造設備
６７０    制御装置
７００    改質石炭製造設備
７７０    制御装置
７８０    凝縮水分離装置
【図１】
2016040364.tif 000003
【図２】
2016040364.tif 000004
【図３】
2016040364.tif 000005
【図４】
2016040364.tif 000006
【図５】
2016040364.tif 000007
【図６】
2016040364.tif 000008
【図７】
2016040364.tif 000009
【図８】
2016040364.tif 000010