DE112014002176T5 - coker - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung wird bereitgestellt mit: einer Referenzgaszuführquelle (115), welche ein in Form von Stickstoffgas vorliegendes Referenzgas (4) einem Verkokungsgas (3) hinzufügt; einer Brennkammer (120), welche ein Gasgemisch aus dem Verkokungsgas (3) und dem Referenzgas (4) verbrennt und ein Kontrollgas (9) abführt; einem Gasrheometer (132), welches die Durchflussrate (Fi) des Kontrollgases (9) misst; einer Gaskonzentrationsmessvorrichtung (131), welche die Konzentration (Cn) des Stickstoffgases sowie die Konzentration (Cc) an Kohlendioxid in dem Kontrollgas (9) misst; und einer Rechensteuervorrichtung (130), welche die Durchflussrate (Fn) des Stickstoffgases in dem Gasgemisch aus der Durchflussrate (Fi) und der Konzentration (Cn) bestimmt, welche die aus Kohlenstoffkomponenten in dem Verkokungsgas (3) erzeugte Menge (Wc) aus der Durchflussrate (Fs) des dem Verkokungsgas (3) zugeführten Referenzgases (4), der Durchflussrate (Fa) der der Brennkammer (120) zugeführten Luft (8), den Durchflussraten (Fn) und (Fi), sowie der Konzentration (Cc) bestimmt, den Verkokungsanteil (Dt) an verkokter Kohle (2) aus der Konzentration (Cg) an Kohlenstoffkomponenten in minderwertiger Kohle (1), der erzeugten Menge (Wc), sowie dem Zufuhrgewicht (Wo) der minderwertigen Kohle (1) bestimmt, und welche ein Ventil (118a) derart steuert, dass ein angestrebter Verkokungsanteil (Dr) erzielt wird.The present invention is provided with: a reference gas supply source (115) which adds a reference gas (4) in the form of nitrogen gas to a coking gas (3); a combustion chamber (120) which burns a mixed gas of the coking gas (3) and the reference gas (4) and discharges a control gas (9); a gas rheometer (132) measuring the flow rate (Fi) of the control gas (9); a gas concentration measuring device (131) which measures the concentration (Cn) of the nitrogen gas and the concentration (Cc) of carbon dioxide in the control gas (9); and a computation control device (130) that determines the flow rate (Fn) of the nitrogen gas in the gas mixture of the flow rate (Fi) and the concentration (Cn), which is the amount (Wc) of the flow rate of carbon components in the coking gas (3) (Fs) of the reference gas (4) supplied to the coking gas (3), the flow rate (Fa) of the air (8) supplied to the combustion chamber (120), the flow rates (Fn) and (Fi), and the concentration (Cc), the coking fraction (Dt) of coked coal (2) from the concentration (Cg) of carbon components in low rank coal (1), the generated amount (Wc), and the feed weight (Wo) of the low rank coal (1); Valve (118a) controls such that a desired coking fraction (Dr) is achieved.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pyrolyseapparatur zum kontinuierlichen Pyrolysieren eines festen organischen Materials durch Erwärmen des Materials, während das Material zum Fließen gebracht wird.The present invention relates to a pyrolysis apparatus for continuously pyrolyzing a solid organic material by heating the material while the material is made to flow.
Bisheriger Stand der TechnikPrevious state of the art
Wird ein festes organisches Material, während das Material zum Fließen gebracht wird, durch Erwärmen des Materials kontinuierlich pyrolysiert, so kann beispielsweise ein in der Patentliteratur 1 beschriebener Drehrohrofen verwendet werden. Der in der Patentliteratur 1 beschriebene Drehrohrofen ist wie folgt konfiguriert. Im Einzelnen wird ein organisches Material (zu behandelndes Material) einem inneren Zylinder (Ofenkernrohr) zugeführt, und der innere Zylinder wird gedreht. Während das organische Material in dem inneren Zylinder aufgrund der Drehung zum Fließen gebracht wird, wird das organische Material durch Einbringen eines erwärmten Gases in einen äußeren Zylinder (Wärmeofen) erwärmt. Auf diese Weise kann das organische Material kontinuierlich pyrolysiert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Messung der Temperatur des organischen Materials mit einem in dem inneren Zylinder bereitgestellten Thermoelement eine Einstellung der Temperatur des erwärmten Gases.When a solid organic material is continuously pyrolyzed by heating the material while the material is made to flow, for example, a rotary kiln described in Patent Literature 1 can be used. The rotary kiln described in Patent Literature 1 is configured as follows. Specifically, an organic material (material to be treated) is supplied to an inner cylinder (furnace core tube), and the inner cylinder is rotated. While the organic material in the inner cylinder is made to flow due to the rotation, the organic material is heated by introducing a heated gas into an outer cylinder (heating furnace). In this way, the organic material can be pyrolyzed continuously. In addition, measurement of the temperature of the organic material with a thermocouple provided in the inner cylinder enables adjustment of the temperature of the heated gas.
LiteraturlisteBibliography
Patentliteraturpatent literature
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Patentliteratur 1:
Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2000-292068 Japanese Patent Application, Publication No. 2000-292068
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Technisches ProblemTechnical problem
Allerdings wird in dem in vorstehend genannter Patentliteratur 1 beschriebenen Drehrohrofen die Temperatur des mit dem Thermoelement in Kontakt stehenden organischen Materials als die Temperatur des gesamten organischen Materials angesehen. Unterscheidet sich die Temperatur des mit dem Thermoelement in Kontakt stehenden organischen Materials stark von der mittleren Temperatur des gesamten organischen Materials, so erfolgt dementsprechend keine Erwärmung des gesamten organischen Materials mit einer erforderlichen und ausreichenden Menge an Wärme, und so ist es möglich, dass das gesamte organische Material nicht mit einer gewünschten Pyrolyserate (Pyrolysegrad) pyrolysiert werden kann.However, in the rotary kiln described in Patent Literature 1 mentioned above, the temperature of the organic material in contact with the thermocouple is regarded as the temperature of the entire organic material. Accordingly, if the temperature of the organic material in contact with the thermocouple differs greatly from the average temperature of the entire organic material, no heating of the entire organic material with a required and sufficient amount of heat takes place, and thus it is possible that the whole organic material can not be pyrolyzed with a desired pyrolysis rate (degree of pyrolysis).
Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pyrolyseapparatur bereitzustellen, welche in der Lage ist, das gesamte organische Material mit einer gewünschten Pyrolyserate und mit hoher Präzision zu pyrolysieren.With this in mind, it is an object of the present invention to provide a pyrolysis apparatus which is capable of pyrolyzing all the organic material at a desired pyrolysis rate and with high precision.
Lösung des Problemsthe solution of the problem
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, ist eine Pyrolyseapparatur gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass
die Pyrolyseapparatur umfasst:
einen Ofenhauptkörper, in welchem ein festes organisches Material fließt;
Zuführmittel für organisches Material zum Einführen des organischen Materials in den Ofenhauptkörper;
Wärmemittel zum Erwärmen des organischen Materials in dem Ofenhauptkörper;
Abführmittel zum Abführen eines festen Pyrolyseprodukts und eines Pyrolysegases, welche durch Erwärmen und Pyrolyse in dem Ofenhauptkörper entstehen;
Standardgas-Zuführmittel zum Hinzufügen eines Stickstoffgas enthaltenden Standardgases zum Pyrolysegas;
Testgas-Herstellmittel zum Abführen eines Testgases, welches durch vollständiges Verbrennen eines Gasgemisches aus dem Pyrolysegas und dem aus den Abführmitteln abgeführten Standardgas mit Luft zur vollständigen Verbrennung gebildet worden ist;
Testgas-Durchflussmengenmessmittel zum Messen einer Durchflussmenge Fi pro Zeiteinheit des aus den Testgas-Herstellmitteln abgeführten Testgases;
Gaskonzentrationsmessmittel zum Messen einer Konzentration Cc an Kohlendioxid und einer Konzentration Cn an Stickstoffgas in dem Testgas;
und
Rechensteuermittel zum
Berechnen einer Durchflussmenge Fn pro Zeiteinheit an Stickstoffgas in dem unter Verwendung der Testgas-Herstellmittel vollständig verbrannten Gasgemisch anhand der nachfolgenden Formel (1) auf Basis der unter Verwendung der Testgas-Durchflussmengenmessmittel gemessenen Durchflussmenge Fi sowie der unter Verwendung der Gaskonzentrationsmessmittel gemessenen Konzentration Cn,
Berechnen einer pro Zeiteinheit erzeugten Menge Wc an Kohlenstoffkomponenten in dem aus den Abführmitteln abgeführten Pyrolysegas anhand der nachfolgenden Formel (2) auf Basis einer Durchflussmenge Fs pro Zeiteinheit des Standardgases, welches dem Pyrolysegas aus den Standardgas-Zuführmitteln zugeführt wird, einer Durchflussmenge Fa pro Zeiteinheit der in den Testgas-Herstellmitteln zur vollständigen Verbrennung verwendeten Luft, der anhand der nachfolgenden Formel (1) berechneten Durchflussmenge Fn, der unter Verwendung der Testgas-Durchflussmengenmessmittel gemessenen Durchflussmenge Fi, sowie der unter Verwendung der Gaskonzentrationsmessmittel gemessenen Konzentration Cc,
Berechnen einer Pyrolyserate Dt des aus den Abführmitteln abgeführten Pyrolyseprodukts anhand der nachfolgenden Formel (3) auf Basis eines Gewichts Wo des organischen Materials, welches dem Ofenhauptkörper unter Verwendung der Zuführmittel für organisches Material pro Zeiteinheit zugeführt worden ist, der anhand der nachfolgenden Formel (2) berechneten, erzeugten Menge Wc, sowie einer vorab eingegebenen Konzentration Cg an Kohlenstoffkomponenten in dem organischen Material, und
Kontrollieren der Wärmemittel, um die Pyrolyserate Dt auf eine gewünschte Pyrolyserate Dr einzustellen:
the pyrolysis apparatus comprises:
a furnace main body in which a solid organic material flows;
Organic material supply means for introducing the organic material into the furnace main body;
Heating means for heating the organic material in the furnace main body;
Purge means for discharging a solid pyrolysis product and a pyrolysis gas which are generated by heating and pyrolysis in the furnace main body;
Standard gas supply means for adding a nitrogen gas-containing standard gas to the pyrolysis gas;
Test gas producing means for discharging a test gas formed by completely burning a gas mixture of the pyrolysis gas and the standard gas discharged from the purge means with air for complete combustion;
Test gas flow rate measuring means for measuring a flow rate Fi per unit time of the test gas discharged from the test gas producing means;
Gas concentration measuring means for measuring a concentration Cc of carbon dioxide and a concentration Cn of nitrogen gas in the test gas;
and
Computer control means for
Calculating a flow rate Fn per unit time of nitrogen gas in the gas mixture completely burned using the test gas manufacturing agent, from the following formula (1) based on the flow rate Fi measured using the test gas flow rate measuring means and the concentration Cn measured using the gas concentration measuring means;
Calculating a quantity Wc of carbon components in the pyrolysis gas discharged from the purge means per unit time from the formula (2) based on a flow rate Fs per unit time of the standard gas supplied to the pyrolysis gas from the standard gas supply means, a flow rate Fa per unit time air used in the test gas manufacturing means for complete combustion, the flow rate Fn calculated by the following formula (1) using the test gas flow rate measuring means measured flow rate Fi, and the concentration Cc measured using the gas concentration measuring means,
Calculating a pyrolysis rate Dt of the pyrolysis product discharged from the purging means from the following formula (3) based on a weight Wo of the organic material fed to the furnace main body by using the organic material supply means per unit time represented by the following formula (2) calculated, generated amount Wc, and a pre-entered concentration Cg of carbon components in the organic material, and
Controlling the heating means to adjust the rate of pyrolysis Dt to a desired rate of pyrolysis Dr:
Eine Pyrolyseapparatur gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist indessen die Pyrolyseapparatur gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechensteuermittel die Wärmemittel derart steuern, dass sie die Erwärmungstemperatur des organischen Materials erhöhen, wenn die Pyrolyserate Dt niedriger ist als die Pyrolyserate Dr.However, a pyrolysis apparatus according to a second aspect of the invention is the pyrolysis apparatus according to the first aspect of the invention, characterized in that the calculation control means controls the heating means to increase the heating temperature of the organic material when the pyrolysis rate Dt is lower than the pyrolysis rate.
Eine Pyrolyseapparatur gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist indessen die Pyrolyseapparatur gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechensteuermittel die Wärmemittel derart steuern, dass sie die Erwärmungstemperatur des organischen Materials senken, wenn die Pyrolyserate Dt höher ist als die Pyrolyserate Dr.Meanwhile, a pyrolysis apparatus according to a third aspect of the invention is the pyrolysis apparatus according to the first or second aspect of the invention, characterized in that the calculation control means controls the heating means to lower the heating temperature of the organic material when the pyrolysis rate Dt is higher than the pyrolysis rate Dr.
Eine Pyrolyseapparatur gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist indessen die Pyrolyseapparatur gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmemittel den Ofenhauptkörper von außen erwärmen.Meanwhile, a pyrolysis apparatus according to a fourth aspect of the invention is the pyrolysis apparatus according to any one of the first to third aspects of the invention, characterized in that the heating means heat the furnace main body from the outside.
Eine Pyrolyseapparatur gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist indessen die Pyrolyseapparatur gemäß einem des ersten bis vierten Aspekts der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardgas-Zuführmittel das Standardgas dem Ofenhauptkörper an einer stromaufwärtigen Seite hiervon in Fließrichtung des organischen Materials zuführen.Meanwhile, a pyrolysis apparatus according to a fifth aspect of the invention is the pyrolysis apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the invention, characterized in that the standard gas supply means supplies the standard gas to the furnace main body at an upstream side thereof in the flow direction of the organic material.
Eine Pyrolyseapparatur gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ist indessen die Pyrolyseapparatur gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem organischen Material um minderwertige Kohle handelt.Meanwhile, a pyrolysis apparatus according to a sixth aspect of the invention is the pyrolysis apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the invention, characterized in that the organic material is inferior coal.
Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention
In der Pyrolyseapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung berechnen die Rechensteuermittel die Durchflussmenge Fn anhand der vorstehend beschriebenen Formel (1) auf Basis der Durchflussmenge Fi und der Konzentration Cn, berechnen die Rechensteuermittel anhand der vorstehend beschriebenen Formel (2) die erzeugte Menge Wc auf Basis der Durchflussmengen Fs, Fa, Fn und Fi sowie der Konzentration Cc, berechnen die Rechensteuermittel anhand der vorstehend beschriebenen Formel (3) die Pyrolyserate Dt auf Basis des Gewichts Wo, der erzeugten Menge Wc sowie der Konzentration Cg, und steuern die Rechensteuermittel die Wärmemittel, um die Pyrolyserate Dt auf eine gewünschte Pyrolyserate Dr einzustellen. Folglich kann die Menge an Wärme, welche dem organischen Material zugeführt wird, auf Basis der Pyrolyserate (des Pyrolysegrads) des gesamten organischen Materials nach Beendigung der Pyrolyse eingestellt werden. Aus diesem Grund kann, selbst wenn die Temperatur des organischen Materials im Ofenhauptkörper in Abhängigkeit vom Standort stark variiert, eine Erwärmung des gesamten organischen Materials mit einer erforderlichen und ausreichenden Menge an Wärme ohne Einfluss der Schwankung erfolgen. Dementsprechend kann das gesamte organische Material mit einer gewünschten Pyrolyserate Dr und mit hoher Präzision pyrolysiert werden.In the pyrolysis apparatus according to the present invention, the computation control means calculates the flow amount Fn based on the flow rate Fi and the concentration Cn from the above-described formula (1), the computation control means calculates the generated amount Wc based on the flow rates from the above-described formula (2) Fs, Fa, Fn and Fi and the concentration Cc, the calculation control means calculates the pyrolysis rate Dt on the basis of the weight Wo, the generated amount Wc and the concentration Cg from the above-described formula (3), and the calculation control means controls the heating means to control the Set pyrolysis rate Dt to a desired rate of pyrolysis Dr. Thus, the amount of heat supplied to the organic material can be adjusted based on the rate of pyrolysis (the degree of pyrolysis) of the entire organic material after completion of the pyrolysis. For this reason, even if the temperature of the organic material in the furnace main body varies greatly depending on the location, heating of the entire organic material with a required and sufficient amount of heat can be carried out without influence of the fluctuation. Accordingly, all the organic material can be pyrolyzed with a desired rate of pyrolysis Dr and with high precision.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Ausführungsformen einer Pyrolyseapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung werden auf Basis der Zeichnungen beschrieben; allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die nachfolgenden, auf Basis der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.Embodiments of a pyrolysis apparatus according to the present invention will be described based on the drawings; however, the present invention is not limited solely to the following embodiments described based on the drawings.
<Hauptausführungsform><Main embodiment>
Eine Hauptausführungsform einer Pyrolyseapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf Basis von
Wie in
An der Fußendseite (linke Seite in
An der Kopfendseite (rechte Seite von
Mit dem Verbrennungsofen
Zusätzlich ist eine Luftgebläsevorrichtung
Ein Auslass für das Verbrennungsgas
Ein Bereich zwischen dem oberen Bereich der Schütte
Ein Gasauslass der Brennkammer
Ein Ausgabegerät der Rechensteuervorrichtung
Man beachte, dass in dieser Ausführungsform die Zuführmittel für organisches Material aus der Materialeinspeisevorrichtung
Als nächstes wird der Betrieb einer solchen Pyrolyseapparatur
Nach Einbringung der minderwertigen Kohle
Aufgrund der Drehung des inneren Zylinders
Man beachte, dass das zur Erwärmung des inneren Zylinders
Darüber hinaus wird das durch Erwärmen und Pyrolyse der minderwertigen Kohle
Das für die Brennkammer
Die Gaskonzentrationsmessvorrichtung
Die Rechensteuervorrichtung
Darüber hinaus berechnet die Rechensteuervorrichtung
Anschließend berechnet die Rechensteuervorrichtung
Anschließend vergleicht die Rechensteuervorrichtung
Nimmt die Pyrolyserate (der Pyrolysegrad) Dt demgegenüber einen Wert an, welcher nicht innerhalb des Bereichs des zulässigen Fehlers der Pyrolyserate (des Pyrolysegrads) Dr liegt und welcher kleiner ist als die Pyrolyserate (der Pyrolysegrad) Dr (Dt < Dr), so stellt die Rechensteuervorrichtung
Nimmt die Pyrolyserate (der Pyrolysegrad) Dt indessen einen Wert an, welcher nicht innerhalb des Bereichs des zulässigen Fehlers der Pyrolyserate (des Pyrolysegrads) Dr liegt und welcher größer ist als die Pyrolyserate (der Pyrolysegrad) Dr (Dt > Dr), so stellt die Rechensteuervorrichtung
Dies ermöglicht es, dass die Pyrolyse mit der pyrolysierten Kohle
In anderen Worten ist die Pyrolyseapparatur
Aus diesem Grund kann in der Pyrolyseapparatur
Dementsprechend ermöglicht die Pyrolyseapparatur
Darüber hinaus wird das Standardgas
Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Falle einer Messung der Durchflussmenge des Pyrolysegases
Darüber hinaus kann die gesamte minderwertige Kohle
Darüber hinaus üben, selbst wenn H2O oder dergleichen von außen in den inneren Zylinder
Man beachte, dass in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Standardgaszuführquelle
Darüber hinaus wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Fall einer Pyrolyseapparatur
Darüber hinaus wird die Pyrolyse in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durch Erwärmen der minderwertigen Kohle
Allerdings ist es stark bevorzugt, die Pyrolyse wie im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durch Erwärmen der minderwertigen Kohle
Darüber hinaus wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Verbrennungsgas
Allerdings ist es nicht besonders bevorzugt, das Standardgas
Darüber hinaus wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Fall beschrieben, in welchen die minderwertige Kohle
Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability
Wird die Pyrolyseapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise auf einen Fall angewendet, in welchem eine minderwertige Kohle (Niederqualitätskohle), wie beispielsweise Lignit oder subbituminöse Kohle, pyrolysiert wird, so kann die gesamte minderwertige Kohle mit einer gewünschten Pyrolyserate und mit hoher Präzision pyrolysiert werden. Folglich kann die Pyrolyseapparatur gemäß der vorliegenden Erfindung in außerordentlich vorteilhafter Weise industriell verwendet werden.For example, when the pyrolysis apparatus according to the present invention is applied to a case where an inferior coal (low quality coal) such as lignite or subbituminous coal is pyrolyzed, the entire low rank coal can be pyrolyzed at a desired pyrolysis rate and with high precision. Consequently, the pyrolysis apparatus according to the present invention can be industrially used in an extremely advantageous manner.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- minderwertige Kohle (Niederqualitätskohle)low quality coal (low quality coal)
- 22
- pyrolysierte Kohlepyrolyzed coal
- 33
- Pyrolysegaspyrolysis
- 44
- Standardgasstandard gas
- 55
- Brennstofffuel
- 66
- Luftair
- 77
- Verbrennungsgascombustion gas
- 88th
- Luftair
- 99
- Testgastest gas
- 100100
- Pyrolyseapparaturpyrolysis
- 111111
- äußerer Zylinderouter cylinder
- 112112
- innerer Zylinderinner cylinder
- 113113
- MaterialeinspeisevorrichtungMaterialeinspeisevorrichtung
- 113a113a
- Antriebsmotordrive motor
- 114114
- Zuführtrichterfeed hopper
- 115115
- StandardgaszuführquelleStandardgaszuführquelle
- 115a115a
- DurchflussmengeneinstellventilDurchflussmengeneinstellventil
- 116116
- SchütteSchütte
- 117117
- Verbrennungsofenincinerator
- 118118
- Brennstoffzuführquellefuel supply
- 118a118a
- DurchflussmengeneinstellventilDurchflussmengeneinstellventil
- 119119
- LuftgebläsevorrichtungAir blower
- 120120
- Brennkammercombustion chamber
- 121121
- LuftgebläsevorrichtungAir blower
- 130130
- RechensteuervorrichtungCalculation control device
- 131131
- GaskonzentrationsmessvorrichtungGas concentration measuring device
- 132132
- GasdurchflussmessgerätGas Flowmeter
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