JP7416654B2 - 改質石炭の製造方法および製造設備 - Google Patents
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Description
ところで、この種の改質石炭の製造方法において、乾留ガスには高沸点成分のタールが含まれていることから、例えば、このタールが配管に付着して配管を閉塞する等し、乾留設備の稼働率が低下するおそれがある。
そこで、下記特許文献1に記載の製造方法では、低温加熱ガスおよび廃熱ガスを乾留ガスに混合することで、タールの配管などへの付着を抑制している。
[1]軸線の回りに回転する内筒と、内筒を、内筒の径方向の外側から覆う加熱室と、内筒に、軸線方向に複数配置され、内筒を径方向に貫通して加熱室内に開口する排気管と、を有する乾留装置を備え、内筒において、軸線方向に沿った上流側に位置する端部から石炭が供給され、軸線方向に沿った下流側に位置する端部から改質石炭が排出される改質石炭の製造設備であって、加熱室内に酸素含有ガスを供給して加熱室内の温度を制御する温度制御部と、加熱室内のガスを排出する煙道と、を更に備え、煙道は、加熱室において上流側に位置する端部にのみ接続されている、改質石炭の製造設備。
[2]温度制御部は、煙道内の温度が600℃以上を維持し、かつ加熱室内の温度を600℃以上となるように制御する、[1]に記載の改質石炭の製造設備。
[3]温度制御部は、加熱室内を軸線方向に複数に区画してなる制御ゾーンごとに温度を制御し、煙道は、複数の制御ゾーンのうち、最も上流側の制御ゾーンに接続されている、[1]または[2]に記載の改質石炭の製造設備。
[4]内筒の内周面から軸線に向かって突出し、石炭を撹拌する撹拌部材をさらに備える、[1]から[3]のいずれか1項に記載の改質石炭の製造設備。
[5]内筒の内部で下流側の熱分解ゾーンに配置される撹拌部材は、上流側の水分蒸発ゾーンに配置される撹拌部材よりも、軸線に対する傾斜角が大きい、[4]に記載の改質石炭の製造設備。
[6]水分蒸発ゾーンに配置される撹拌部材の軸線に対する傾斜角が0である、[5]に記載の改質石炭の製造設備。
[7]撹拌部材は、軸線方向について、水分蒸発ゾーンおよび熱分解ゾーンからなる加熱領域の90%を超える範囲に配置される、[5]または[6]に記載の改質石炭の製造設備。
[8]撹拌部材と内筒の内周面との間に隙間が形成されている、[4]から[7]のいずれか1項に記載の改質石炭の製造設備。
[9]隙間の大きさは、内筒の径方向における撹拌部材の寸法の10%~25%である、[8]に記載の改質石炭の製造設備。
[10]撹拌部材は、内筒の径方向に対して傾斜する折り曲げ部を有する、[4]から[8]のいずれか1項に記載の改質石炭の製造設備。
[11]折り曲げ部は、撹拌部材の軸線側で内筒の内周面を基準にした撹拌部材の高さの30%以上~70%以下の範囲に形成され、
折り曲げ部の内筒の径方向に対する傾斜角は10°以上45°以下である、[10]に記載の改質石炭の製造設備。
[12]軸線の回りに回転する内筒と、内筒を、内筒の径方向の外側から覆う加熱室と、内筒に、軸線方向に複数配置され、内筒を径方向に貫通して加熱室内に開口する排気管と、を有する乾留装置を用いて、内筒において軸線方向に沿った上流側に位置する端部から石炭を供給し、軸線方向に沿った下流側に位置する端部から改質石炭を排出する改質石炭の製造方法であって、加熱室内に酸素含有ガスを供給して加熱室内の温度を制御する温度制御工程と、加熱室内のガスを排出するガス排出工程と、を含み、ガス排出工程では、加熱室において上流側に位置する端部からのみガスを排出する、改質石炭の製造方法。
[13]温度制御工程は、加熱室内の温度を600℃以上となるように制御する、[12]に記載の改質石炭の製造方法。
[14]温度制御工程は、加熱室内を軸線方向に複数に区画してなる制御ゾーンごとに温度を制御し、
ガス排出工程は、複数の制御ゾーンのうち、最も上流側の制御ゾーンからガスを排出する、[12]または[13]に記載の改質石炭の製造方法。
[15]内筒の内周面から軸線に向かって突出する撹拌部材を用いて石炭を撹拌する、[12]から[14]のいずれか1項に記載の改質石炭の製造方法。
[16]少なくとも内筒の内部で下流側の熱分解ゾーンに配置される撹拌部材が軸線に対する傾斜角を有し、石炭を上流側に押し戻すように撹拌する、[15]に記載の改質石炭の製造方法。
[17]撹拌部材と内筒の内周面との間に隙間が形成され、撹拌部材によって撹拌された石炭を隙間から落下させる、[15]または[16]に記載の改質石炭の製造方法。
[18]撹拌部材は内筒の径方向に対して傾斜する折り曲げ部を有し、撹拌部材によって撹拌された石炭を折り曲げ部から落下させる、[15]から[17]のいずれか1項に記載の改質石炭の製造方法。
以下、図面を参照し、本発明の第1の実施形態に係る改質石炭の製造設備を説明する。
図1に示すように、改質石炭の製造設備10は、乾燥装置11と、乾留装置12と、冷却装置13と、排ガスシステム14と、を備えている。この製造設備10は、例えば、褐炭や亜瀝青炭のような水分含有量の多い低品位炭を改質するのに好適に用いることができる。
蒸気発生装置16は、水蒸気および完全燃焼された乾留ガスからの廃熱回収により蒸気を発生させる。蒸気発生装置16は、回収した蒸気の一部もしくは全部を乾燥装置11に石炭の乾燥用熱源として供給する。除塵装置17は、蒸気発生装置16を通過したガスに同伴する微粉灰などを除去する。吸引ファン18は、除塵装置17からのガスを乾留装置12の加熱室内の圧力が一定となるように吸引し、排ガス処理装置19に送出する。排ガス処理装置19は、ガスからSOx等を除去することで排ガスを精製し、この排ガスを大気に放出する。
排気管24は、内筒21に、軸線O方向に複数配置されている。排気管24は、内筒21を径方向に貫通して加熱室22内に開口している。排気管24は、内筒21において、加熱室22内に位置する部分である加熱室内部分の21aに設けられている。図示された例において、排気管24は、加熱室内部分21aにおける軸線O方向の全長にわたって設けられている。排気管24は、軸線O方向に同等の間隔をあけて複数配置されている。排気管24は、内筒21の内部で石炭から発生したガスである水蒸気や高沸点成分のタールを含む乾留ガスを、加熱室22内に排出する。
制御本体部30は、温度検出部29の検出結果に基づいて、空気供給部26、加熱部27および蒸気供給部28を制御する。図示の例では、制御本体部30は、第1~第4制御弁33、38、40、42を制御することで、空気供給部26、加熱部27および蒸気供給部28を制御する。制御本体部30は、例えばPLC(Programmable Logic Controller)などの制御装置により構成され、分散制御システム(DCS:Distributed Control System)として実装されてもよい。
改質石炭の製造設備10を用いた改質石炭の製造方法は、石炭を乾燥する乾燥工程と、乾燥した石炭を乾留する乾留工程と、乾留した石炭を冷却する冷却工程と、を備えている。乾燥工程は乾燥装置11により実施され、乾留工程は乾留装置12により実施され、冷却工程は冷却装置13により実施される。
また、内筒21の上流側D1の端部から石炭を供給し、下流側D2の端部から改質石炭を排出する。このとき、内筒21の内部を通過する石炭から高沸点成分のタールを含む乾留ガスが発生すると、この乾留ガスが、内筒21の内部から排気管24を通して加熱室22内に排出される。
第1の検証試験では、煙道43の軸線O方向の位置の違いに基づく加熱室22内の温度について検証した。第1の検証試験では、試験例A1および試験例B1として2種類の乾留装置12を用いた。これらの2つの乾留装置12はいずれも、内筒21の直径は500mmとし、内筒21の加熱室内部分21aの軸線O方向の大きさは3000mmとし、内筒21の軸線Oの水平方向に対する傾斜角度は1.0度とし、内筒21の回転速度は3.1rpmとした。また、内筒21に供給される石炭の水分を11.8重量%とし、内筒21に供給される石炭の供給速度を、280kg/h~290kg/hとした。さらに、第2制御ゾーンZ2の温度に基づいて、各制御系25から制御ゾーンZ1~Z3それぞれに供給される空気量の供給速度を設定した。このとき、各制御ゾーンZ1~Z3に供給する空気量の供給速度を同等とし、3ゾーン合計の空気量の供給速度は280Nm3/h~285Nm3/hとした。
この第1の検証試験では、第1~第3制御ゾーンZ3それぞれの温度と、内筒21から排出される石炭の温度である排出石炭温度と、を測定した。結果を以下表1に示す。
第2の検証試験では、加熱室22内の温度の違いに基づくタールの付着について検証した。第2の検証試験では、試験例A2および試験例B2として2種類の乾留装置12を用いた。これらの2つの乾留装置12はいずれも、内筒21の直径は500mmとし、内筒21の加熱室内部分21aの軸線O方向の大きさは3000mmとし、内筒21の軸線Oの水平方向に対する傾斜角度は1.0度とし、内筒21の回転速度は3.1rpmとした。また、内筒21に供給される石炭の水分を12.3重量%とし、内筒21に供給される石炭の供給速度を、275kg/h~280kg/hとした。さらに、煙道43を、加熱室22の上流側D1の端部の制御ゾーンZ1のみに接続した。
この結果から、試験例A2では、試験例B1よりも煙道43の圧力損失が小さく、タールの付着が抑えられていることが確認された。
第3の検証試験では、制御ゾーンZ1~Z3ごとに温度を制御することによる石炭の揮発分の違いについて検証した。第3の検証試験では、試験例A3および試験例B3として2種類の乾留装置12を用いた。これらの2つの乾留装置12はいずれも、内筒21の直径は500mmとし、内筒21の加熱室内部分21aの軸線O方向の大きさは3000mmとし、内筒21の軸線Oの水平方向に対する傾斜角度は1.0度とし、内筒21の回転速度は3.1rpmとした。また、内筒21に供給される石炭の水分を12.1重量%とし、内筒21に供給される石炭の供給速度を、220kg/h~225kg/hとした。さらに、煙道43を、加熱室22の上流側D1の端部の制御ゾーンZ1のみに接続した。そして、排出改質石炭温度に基づいて、各制御系25から制御ゾーンZ1~Z3それぞれに供給される空気の供給速度を設定した。このとき、排出石炭温度が655℃前後となるように、各制御系25を制御した。
すなわち、試験例A3では、温度制御部23により、各制御ゾーンZ1~Z3の温度がほぼ同等になるように、加熱室22の温度を制御した(表3参照)。このとき試験例A3では、各制御系25からの空気量の供給速度を異ならせて、第1制御ゾーンZ1には120Nm3/hで空気を供給し、第2制御ゾーンZ2には70Nm3/hで空気を供給し、第3制御ゾーンZ3には35Nm3/hで空気を供給した。
一方、試験例B3では、各制御系25からの空気の供給速度を同等にして、各制御ゾーンZ1~Z3に各々75Nm3/hで空気量の供給速度で空気を供給した。その結果、各制御ゾーンZ1~Z3の温度は、表3に示すように各ゾーンの温度がばらついた。
この結果から、試験例A3では、排出石炭温度が試験例B3と同等であるにも関わらず試験例B3よりも揮発度が小さく、効果的に乾留されていることが確認された。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態でも上記の第1の実施形態と同様の外熱式ロータリーキルンの乾留装置を含む製造設備を用いて改質石炭が製造される。本実施形態では、以下で説明するように乾留装置の内筒の中で石炭を撹拌するための撹拌部材が設けられる。なお、それ以外の点については上記の第1の実施形態の例に限らず一般的な外熱式ロータリーキルンの構成を採用することが可能であり、例えば加熱室において煙道は必ずしも上流側の端部にのみ接続されなくてもよい。
次に、本発明の第2の実施形態に係る検証試験の結果について説明する。第4の検証試験では、試験例A4および試験例A5として、揮発分が50wt%程度の褐炭を5mm以下に粉砕して乾燥させたものを原料炭として用いて熱分解試験を実施した。原料炭の加熱温度と生成された改質石炭のVM値(揮発分)との関係を図8のグラフに示す。試験例A4では石炭の昇温速度を7℃/分とし、試験例A5では25℃/分とした、それぞれ1分間保持した。試験例A4,A5のそれぞれで石炭温度が550℃、650℃、750℃の時にVM値を測定すると、昇温速度が低い試験例A4の場合の方が試験例A5と比較してVM値が低いという結果が得られた。この結果から、石炭の最終到達温度が同じであっても、昇温速度を比較的低く設定して熱分解ゾーンでの加熱(滞留)時間を長く維持することによって石炭のVM値を低減し、乾留炭の揮発を促進できることがわかる。
第5の検証試験では、内筒の内径φ500mm×加熱長L=3000mm(水分蒸発ゾーンおよび熱分解ゾーンを合わせた加熱領域の長さ)の外熱式ロータリーキルンを用いて石炭の乾留を行った。加熱領域の全長にわたって内筒の内周面周方向について4枚の撹拌板を配置し、撹拌板の傾斜角が0.0°(試験例B4)、4.0°(試験例A6)、6.0°(試験例A7)の3通りについて実験を行った。実験では、石炭投入量280kg/h、内筒の回転数を3.1rpm、内筒の下り勾配角度1.0°、撹拌板の高さha=90mmとし、試験例B4および試験例A6,A7について、実測滞留時間(min)および総括伝熱係数(kcal/m2h℃)とを測定した。結果を表4に示す。
第6の検証試験では、内筒の内径φ500mm、加熱長L=3000mm、内筒の下り勾配角度1.0°の外熱式ロータリーキルンを用いて石炭の乾留を行った。試験例B5では加熱領域の全長に渡って軸線に対して傾斜角をもたない撹拌板を設置し、試験例A8では加熱領域のうち内筒の上流側の端部から600mmの範囲までは傾斜角のない撹拌板を設置し、それ以降は傾斜角4°の撹拌板を設置した。試験例A9では加熱領域のうち内筒の上流側の端部から600mmの範囲までは傾斜角のない撹拌板を設置し、それ以降は傾斜角6°の撹拌板を設置した。実験では、石炭投入量280kg/h、内筒の回転数を3.1rpm、撹拌板の高さha=90mm、内筒の下流側の端部における炭化物の目標温度を640℃とし、試験例B5および試験例A8,A9について、実測滞留時間(min)、総括伝熱係数(kcal/m2h℃)および乾留後の石炭揮発分(%)を測定した。結果を表5に示す。
第7の検証試験では、内筒の内径φ500mm、加熱長L=3000mm、内筒の下り勾配角度1.0°の外熱式ロータリーキルンを用いて石炭の乾留を行い、撹拌板の有無と設置数の違いによる内筒の内部の総括伝熱係数の測定値について試験した。石炭投入量190kg/h~280kg/h、内筒の回転数を2.2rpm~3.0rpm、加熱室の燃焼温度を790℃~840℃、内筒の内部における石炭の充填高さhmを100mm~140mmの範囲に設定した。試験例B6では撹拌板を設けず、試験例A10では撹拌板を周方向に2枚(180°間隔)で配置し、試験例A11では撹拌板を周方向に4枚(90°間隔)で配置し、試験例A12では撹拌板を周方向に8枚(45°間隔)で配置した。撹拌板の高さhaはいずれも75mmとした。各試験例について、撹拌板の配置長さを変更し、撹拌板の周方向の枚数×撹拌板の全長を加熱長Lで除した値Kを変化させながら石炭の乾留を行い、内筒の全内周面の面積を基準とする総括伝熱係数U(kcal/m2h℃)を測定した。
第8の検証試験では、内筒の内径φ2700mm、加熱長L=3000mmの外熱式ロータリーキルンにおける撹拌板の折り曲げ部の有無による石炭の飛散位置の違いをDEM(Discrete Element Method)による計算で求めた。内筒の回転数は2.7rpm、内筒の内部における石炭模擬粒子の充填高さhmは690mmとした。撹拌板は試験例B7、試験例A13ともに周方向に60°間隔で6枚配置した。試験例B7の撹拌板は内筒の径方向に延びる平板形状であり、試験例A13の撹拌板は図6に示すように撹拌板の上部に折り曲げ部を有する形状である。試験例B7、試験例A13とも、撹拌板と内筒の内周面との間には隙間が形成されない。試験例B7、試験例A13のそれぞれで、内筒が3回転する間に撹拌板によって撹拌された石炭の粒子が飛散する量を、内筒の中心軸線から内周面までの距離の関数として演算した。その結果を表6に示す。
第9の検証試験では、内筒の内径φ500mm、加熱長L=3000mmの外熱式ロータリーキルンを用いて石炭の乾留を行い、撹拌板と内筒の内周面との間の隙間の有無による石炭の飛散状況を試験した。それぞれの例において撹拌板は内筒の内周面から上端までの高さhaが90mmであり、上部に折り曲げ部を有する形状である。撹拌板と内周面との間の隙間の大きさは、試験例B8では0(隙間なし)、試験例A14では15mm、試験例B9では高さ35mmとした。内筒に投入される石炭の含有水分を12.50%とし、内筒の回転数を3.1rpmとした。試験では、石炭の投入量および加熱後の温度から既知の収率関数を用いて、乾留後の改質石炭の排出量の予測値を計算した。この予測値と、内筒から排出された改質石炭の排出量の実測値との差分を、内筒の内部で飛散して排気管から排出された石炭粒子の量であるとみなして飛散率を算出した。結果を表7に示す。
第10の検証試験では、内筒の内径φ500mm、加熱長L=3000mmの外熱式ロータリーキルンを用いて石炭の乾留を行い、撹拌板と内筒の内周面との間に隙間がある場合とない場合とにおける総括伝熱係数を実測した。それぞれの例において撹拌板は内筒の内周面から上端までの高さhaが90mmであり、撹拌板と内周面との間の隙間の大きさは、試験例B10では0(隙間なし)、試験例A15では15mm、試験例B11では35mmである。内筒の回転数は2.7rpm、石炭投入量は280kg/h、内筒の内部における石炭の充填高さhmは150mmとした。それぞれの例における総括伝熱係数の算出結果を表8に示す。
Claims (16)
- 軸線の回りに回転する内筒と、
前記内筒を、前記内筒の径方向の外側から覆う加熱室と、
前記内筒に、前記軸線方向に複数配置され、前記内筒を前記径方向に貫通して前記加熱室内に開口する排気管と、を有する乾留装置を備え、
前記内筒において、前記軸線方向に沿った上流側に位置する端部から石炭が供給され、前記軸線方向に沿った下流側に位置する端部から改質石炭が排出される改質石炭の製造設備であって、
前記加熱室内に酸素含有ガスを供給して前記加熱室内の温度を制御する温度制御部と、
前記加熱室内のガスを排出する煙道と、を更に備え、
前記温度制御部は、前記加熱室内を前記軸線方向に複数に区画してなる制御ゾーンごとに温度を制御し、
前記煙道は、複数の前記制御ゾーンのうち、最も前記上流側の制御ゾーンに接続されている、改質石炭の製造設備。 - 前記温度制御部は、前記煙道内の温度が600℃以上を維持し、かつ前記加熱室内の温度を600℃以上となるように制御する、請求項1に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記内筒の内周面から前記軸線に向かって突出し、前記石炭を撹拌する撹拌部材をさらに備える、請求項1または請求項2に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記内筒の内部で前記下流側の熱分解ゾーンに配置される前記撹拌部材は、前記上流側の水分蒸発ゾーンに配置される前記撹拌部材よりも、前記軸線に対する傾斜角が大きい、請求項3に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記水分蒸発ゾーンに配置される前記撹拌部材の前記軸線に対する傾斜角が0である、請求項4に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記撹拌部材は、前記軸線方向について、前記水分蒸発ゾーンおよび前記熱分解ゾーンからなる加熱領域の90%を超える範囲に配置される、請求項4または請求項5に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記撹拌部材と前記内筒の内周面との間に隙間が形成されている、請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記隙間の大きさは、前記内筒の径方向における前記撹拌部材の寸法の10%~25%である、請求項7に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記撹拌部材は、前記内筒の径方向に対して傾斜する折り曲げ部を有する、請求項3から請求項7のいずれか1項に記載の改質石炭の製造設備。
- 前記折り曲げ部は、前記撹拌部材の前記軸線側で前記内筒の内周面を基準にした前記撹拌部材の高さの30%以上~70%以下の範囲に形成され、
前記折り曲げ部の前記内筒の径方向に対する傾斜角は10°以上45°以下である、請求項9に記載の改質石炭の製造設備。 - 軸線の回りに回転する内筒と、前記内筒を、前記内筒の径方向の外側から覆う加熱室と、前記内筒に、前記軸線方向に複数配置され、前記内筒を前記径方向に貫通して前記加熱室内に開口する排気管と、を有する乾留装置を用いて、前記内筒において前記軸線方向に沿った上流側に位置する端部から石炭を供給し、前記軸線方向に沿った下流側に位置する端部から改質石炭を排出する改質石炭の製造方法であって、
前記加熱室内に酸素含有ガスを供給して前記加熱室内の温度を制御する温度制御工程と、
前記加熱室内のガスを排出するガス排出工程と、を含み、
前記温度制御工程は、前記加熱室内を前記軸線方向に複数に区画してなる制御ゾーンごとに温度を制御し、
前記ガス排出工程は、複数の前記制御ゾーンのうち、最も前記上流側の制御ゾーンからガスを排出する、改質石炭の製造方法。 - 前記温度制御工程は、前記加熱室内の温度を600℃以上となるように制御する、請求項11に記載の改質石炭の製造方法。
- 前記内筒の内周面から前記軸線に向かって突出する撹拌部材を用いて前記石炭を撹拌する、請求項11または請求項12に記載の改質石炭の製造方法。
- 少なくとも前記内筒の内部で前記下流側の熱分解ゾーンに配置される前記撹拌部材が前記軸線に対する傾斜角を有し、前記石炭を前記上流側に押し戻すように撹拌する、前記請求項13に記載の改質石炭の製造方法。
- 前記撹拌部材と前記内筒の内周面との間に隙間が形成され、前記撹拌部材によって撹拌された石炭を前記隙間から落下させる、請求項13または請求項14に記載の改質石炭の製造方法。
- 前記撹拌部材は前記内筒の径方向に対して傾斜する折り曲げ部を有し、前記撹拌部材によって撹拌された石炭を前記折り曲げ部から落下させる、請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の改質石炭の製造方法。
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---|---|---|---|---|
JP2002071275A (ja) | 2000-08-30 | 2002-03-08 | Takasago Ind Co Ltd | 外熱式ロータリーキルンの制御方法 |
JP2011521191A (ja) | 2008-04-03 | 2011-07-21 | ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ | 自己熱可動式焙焼装置 |
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Family Cites Families (9)
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---|---|---|---|---|
JP2562687B2 (ja) * | 1989-04-12 | 1996-12-11 | 高砂工業株式会社 | ロータリーキルン |
JPH0827137B2 (ja) * | 1991-12-11 | 1996-03-21 | 川崎重工業株式会社 | 乾燥機 |
JPH1077479A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Nkk Corp | 熱分解反応器、部分酸化・乾留用反応器および固形燃料および燃料ガス製造装置 |
JPH11310785A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 石炭改質方法及びその装置 |
JP4373263B2 (ja) * | 2004-04-08 | 2009-11-25 | 日本下水道事業団 | 有機物含有汚泥の炭化処理方法 |
JP2007119524A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Kyokuto Kaihatsu Kogyo Co Ltd | 炭化炉 |
WO2013003960A1 (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | Sustainable Ventures Inc. | System and process for conversion of organic matter into torrefied product |
CN102358840B (zh) * | 2011-09-13 | 2013-05-01 | 山东天力干燥股份有限公司 | 单级粉煤多管回转低温干馏工艺及*** |
JP5506841B2 (ja) * | 2012-03-12 | 2014-05-28 | 三菱重工業株式会社 | 石炭乾留装置 |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002071275A (ja) | 2000-08-30 | 2002-03-08 | Takasago Ind Co Ltd | 外熱式ロータリーキルンの制御方法 |
JP2011521191A (ja) | 2008-04-03 | 2011-07-21 | ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ | 自己熱可動式焙焼装置 |
JP2016023280A (ja) | 2014-07-23 | 2016-02-08 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 改質石炭の製造方法及び改質石炭の製造装置 |
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