JPS63210192A - 石炭の熱処理法 - Google Patents
石炭の熱処理法Info
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- JPS63210192A JPS63210192A JP62044379A JP4437987A JPS63210192A JP S63210192 A JPS63210192 A JP S63210192A JP 62044379 A JP62044379 A JP 62044379A JP 4437987 A JP4437987 A JP 4437987A JP S63210192 A JPS63210192 A JP S63210192A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10F—DRYING OR WORKING-UP OF PEAT
- C10F5/00—Drying or de-watering peat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
- F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
- F26B3/08—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、水分含有量の多い亜瀝青炭等の低品位炭を高
温ガスにより加熱・改質する石炭の熱処理方法に関する
。
温ガスにより加熱・改質する石炭の熱処理方法に関する
。
褐炭や亜瀝青炭などの低品位炭は、水分含有量が高く低
発熱量で、又自然発火性が高いものかあシ、これらの欠
点が長距離輸送による利用拡大をさまたげる原因となっ
ていた。
発熱量で、又自然発火性が高いものかあシ、これらの欠
点が長距離輸送による利用拡大をさまたげる原因となっ
ていた。
そして、この水分を低下させる乾燥方法としては一般に
は80〜150℃に加熱する方法があるが、この方法で
処理した石炭は再吸湿性が高く、かつ一般に自然発火し
やすくなる。
は80〜150℃に加熱する方法があるが、この方法で
処理した石炭は再吸湿性が高く、かつ一般に自然発火し
やすくなる。
又これらの欠点を克服するため種々の方法が提案されて
いる。
いる。
米国特許第1,632,829号や第1,679,07
8号にはフライスナープロセスが提案されている。
8号にはフライスナープロセスが提案されている。
この方法は飽和スチームを用い、高圧で低品位炭の水分
を取り除くもので、1927年以来褐炭の改質用として
、ヨーロッパで商業化されている。
を取り除くもので、1927年以来褐炭の改質用として
、ヨーロッパで商業化されている。
又米国特許第4,052,168号、第4,127,3
91号や第4,129,420号にはコツベルマンの方
法として、高圧(1000〜3,000 psi)高温
(1000〜1,250°F)でオートクレーブ内に褐
炭を15〜60分滞留させ改質する方法を提案している
。さらにまた、米国特許第4,126,519号にはマ
ーレイの方法としてスラリー状の石炭を950下、1,
495psiで熱処理する方法が提案されている。
91号や第4,129,420号にはコツベルマンの方
法として、高圧(1000〜3,000 psi)高温
(1000〜1,250°F)でオートクレーブ内に褐
炭を15〜60分滞留させ改質する方法を提案している
。さらにまた、米国特許第4,126,519号にはマ
ーレイの方法としてスラリー状の石炭を950下、1,
495psiで熱処理する方法が提案されている。
その他米国特許として第2,579,397号:第3,
001,916号;第3,061,524号;第3,1
12,255号;第3,133,010号;第3,44
1,394号;第3,463,623号;第4,104
,129号:第4,158,697号;第4,162,
959号:第4,274,941号;第4,278,4
45号;第4,331,529号;第4,359,45
1号;第4,366,044号;第4,383,912
号;第4,291,539号;第3,977,947号
;第3,520,795号;等がある。
001,916号;第3,061,524号;第3,1
12,255号;第3,133,010号;第3,44
1,394号;第3,463,623号;第4,104
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1号;第4,366,044号;第4,383,912
号;第4,291,539号;第3,977,947号
;第3,520,795号;等がある。
しかしこれらの従来技術は、■超高圧(1000〜30
00 psi )、■高温(1000〜1200下)。
00 psi )、■高温(1000〜1200下)。
■長滞留時間(15〜60分)のため処理コストが高い
という欠点がある。
という欠点がある。
また1本発明に比較的類似の先行技術として。
低品位炭を流動層で加熱し、冷却して改質炭を製造する
方法が報告されている。(米国特許第4,501,55
1号;第4,495,710号;第4,401,436
号;第4,396,394号;第4,467,531号
;第4,421,520号:第4,402,207号;
第4,402,706号)ただし、これらの方法は下記
の内容の技術であシ2本発明とは本質的に異なるもので
ある。すなわち(1)石炭最終加熱温度が1307〜2
50下(54℃〜121℃)で1本発明の加熱温度よシ
はるかに低く、このために水分が5〜10%まで乾燥さ
れる結果となる。この方法では水分の再吸湿性、自然発
火性を低下することはできず1本発明に示すように、2
.00℃以上に加熱して物理的性質、および化学的性質
を変化させる効果は持たない。
方法が報告されている。(米国特許第4,501,55
1号;第4,495,710号;第4,401,436
号;第4,396,394号;第4,467,531号
;第4,421,520号:第4,402,207号;
第4,402,706号)ただし、これらの方法は下記
の内容の技術であシ2本発明とは本質的に異なるもので
ある。すなわち(1)石炭最終加熱温度が1307〜2
50下(54℃〜121℃)で1本発明の加熱温度よシ
はるかに低く、このために水分が5〜10%まで乾燥さ
れる結果となる。この方法では水分の再吸湿性、自然発
火性を低下することはできず1本発明に示すように、2
.00℃以上に加熱して物理的性質、および化学的性質
を変化させる効果は持たない。
(2)このだめに同技術では、処理石炭の自然発火性を
低下させるために、冷却後、油などの不活性流体で処理
することになっているが、この場合には多量の不活性流
体を必要とし、−!、た。それぞれの石炭粒子表面に均
一にうずく不活性流体の皮膜を形成することはほとんど
不可能であり、また、製品炭を輸送、貯蔵時にこの不活
性流体が溶は出して石炭のハンドリンク性を悪化させる
などの欠点があり実用的でない。
低下させるために、冷却後、油などの不活性流体で処理
することになっているが、この場合には多量の不活性流
体を必要とし、−!、た。それぞれの石炭粒子表面に均
一にうずく不活性流体の皮膜を形成することはほとんど
不可能であり、また、製品炭を輸送、貯蔵時にこの不活
性流体が溶は出して石炭のハンドリンク性を悪化させる
などの欠点があり実用的でない。
(3)冷却工程では、流動層内で水をスプレーして10
0下(38℃)以下まで冷却されるが。
0下(38℃)以下まで冷却されるが。
この方法では2本発明に述べる2石炭の湿潤熱、湿潤限
界水分の特性については全く考慮されていない。また、
前述のように。
界水分の特性については全く考慮されていない。また、
前述のように。
比較的低温での単なる乾燥であるために再吸湿性は改善
されておらず、水スプレー冷却によって、原料石炭にほ
ぼ近い水分含有量まで再吸湿することは容易に想像され
ることであシ、また本発明者らの実験でも確認されてい
る。
されておらず、水スプレー冷却によって、原料石炭にほ
ぼ近い水分含有量まで再吸湿することは容易に想像され
ることであシ、また本発明者らの実験でも確認されてい
る。
さらに米国特許第4,325,544号もあるが、この
方法では、流動層内で1石炭を部分燃焼して、400〜
600下に加熱する熱源を得ることを特徴としておシ1
本発明とは技術的思想が異なる。なお、この方法では、
温度の制御。
方法では、流動層内で1石炭を部分燃焼して、400〜
600下に加熱する熱源を得ることを特徴としておシ1
本発明とは技術的思想が異なる。なお、この方法では、
温度の制御。
すなわち石炭の乾燥度の制御、および流動層 □全体
の均一な加熱などの点において難点があり実用上きわめ
て困難である。
の均一な加熱などの点において難点があり実用上きわめ
て困難である。
これに対して9本発明者らは特願昭54−68865に
おいて、比較的高温に急速加熱し。
おいて、比較的高温に急速加熱し。
かつ急速冷却して低品位炭を改質する方法を提案してい
る。
る。
しかし特願昭54−68865では、比較的小規模処理
の場合を対象としており1本発明の場合とその対象や条
件を異にしている。その相異点はすなわち。
の場合を対象としており1本発明の場合とその対象や条
件を異にしている。その相異点はすなわち。
(1)急速加熱炉として、大容量の石炭が処理できる流
動層を使用するため実際的には流動層内での滞留時間を
限定する必要がある。
動層を使用するため実際的には流動層内での滞留時間を
限定する必要がある。
(2)天然の石炭の粒径は大きなバラツキがあり。
2インチ以下の石炭を取扱う必要が生じた。
このため伝熱の面から加熱時間に制限が生や、酸素との
反応により生じるCOガスの発生量を極力少なくシ、安
全な運転が可能となる条件の設定が必要となった。
反応により生じるCOガスの発生量を極力少なくシ、安
全な運転が可能となる条件の設定が必要となった。
(4)炭種により熱改質作用が異なり、特に現在米国に
おいて発電用燃料として、露天掘炭田から出荷される西
北部の低イオウ亜瀝青炭は、一般にタールの発生量が少
なく、このような石炭では特願昭54−68865で記
載したタールコーティング作用よシも。
おいて発電用燃料として、露天掘炭田から出荷される西
北部の低イオウ亜瀝青炭は、一般にタールの発生量が少
なく、このような石炭では特願昭54−68865で記
載したタールコーティング作用よシも。
特願昭60−189214で記載したフヱノール基やカ
ルボキシル基までの分解による化学変化に基づく、疎水
性作用の方が強く作用する。このため、熱処理温度も従
来の熱処理温度より下げることができる見通しを得た。
ルボキシル基までの分解による化学変化に基づく、疎水
性作用の方が強く作用する。このため、熱処理温度も従
来の熱処理温度より下げることができる見通しを得た。
本発明は、つぎに示すような条件を満し。
従来技術の欠点を改良したタール分の少い低品位炭の改
質に適した石炭の熱処理方法を提案することを目的とし
たものである。
質に適した石炭の熱処理方法を提案することを目的とし
たものである。
(1)製品炭が、低水分で、高発熱量であり、再吸湿性
が小さくかつ貯炭時の自然発火性が少ない。
が小さくかつ貯炭時の自然発火性が少ない。
(2)発電所等で燃料として製品炭を使用する場合のよ
うに大容量の処理が必要な場合でも。
うに大容量の処理が必要な場合でも。
超高圧、高温、長滞留時間等を必要とせず処理コストが
安く、経済的である。
安く、経済的である。
(3)犬粒径炭を含む石炭を処理する場合でも石炭内部
までの加熱が急速でありかつ均一である。
までの加熱が急速でありかつ均一である。
(4)加熱により生じる揮発性ガスや、酸素との反応に
より生じるCOガスの発生が少ない。
より生じるCOガスの発生が少ない。
本発明は、つぎに示す石炭の熱処理方法を提案するもの
である。すなわち。
である。すなわち。
(1)カーボンの含有量が無水・無灰基準で80チ以下
、揮発分が33%以上で、高い含水率を有する粒径2イ
ンチ以下の亜瀝青炭。
、揮発分が33%以上で、高い含水率を有する粒径2イ
ンチ以下の亜瀝青炭。
褐炭等の低品位炭を、酸素濃度5%以下の高温ガスによ
り流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で180℃〜
400℃まで加熱して乾燥し、その後流動層装置を用い
滞留時間2〜10分で、水噴霧を併用して60℃以下で
石炭の湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石
炭の熱処理方法。
り流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で180℃〜
400℃まで加熱して乾燥し、その後流動層装置を用い
滞留時間2〜10分で、水噴霧を併用して60℃以下で
石炭の湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石
炭の熱処理方法。
(2)カーボンの含有量が無水・無灰基準で80チ以下
、揮発分が33チ以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、酸素濃度5チ
以下の高温ガスにより、流動層装置を用い滞留時間2〜
10分で180℃〜400’Cまで加熱して乾燥し、そ
の後加熱された石炭を冷却する工程を2段に分け、第1
段では流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、流動
層内に水を噴霧する手段を併用して、高スチーム含有ガ
スを冷却ガスとして用い約120℃まで急速冷却し、そ
の後第2段で前記石炭を水噴霧を用いて60℃以下で石
炭の湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石炭
の熱処理方法。
、揮発分が33チ以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、酸素濃度5チ
以下の高温ガスにより、流動層装置を用い滞留時間2〜
10分で180℃〜400’Cまで加熱して乾燥し、そ
の後加熱された石炭を冷却する工程を2段に分け、第1
段では流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、流動
層内に水を噴霧する手段を併用して、高スチーム含有ガ
スを冷却ガスとして用い約120℃まで急速冷却し、そ
の後第2段で前記石炭を水噴霧を用いて60℃以下で石
炭の湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石炭
の熱処理方法。
(3)カーボンの含有量が無水・無灰基準で80チ以下
、揮発分が33%以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、第1段で高温
ガスにより80℃〜150℃まで加熱して石炭の固有水
分以下まで乾燥した後、第2段で酸素濃度5チ以下の高
温ガスにより、流動層装置により、滞留時間2〜10分
、加熱温度180℃〜400℃まで急速加熱し、その後
、流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、水噴霧を
併用して60℃以下で9石炭の湿潤限界含水率まで冷却
することを特徴とする石炭の熱処理法。
、揮発分が33%以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、第1段で高温
ガスにより80℃〜150℃まで加熱して石炭の固有水
分以下まで乾燥した後、第2段で酸素濃度5チ以下の高
温ガスにより、流動層装置により、滞留時間2〜10分
、加熱温度180℃〜400℃まで急速加熱し、その後
、流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、水噴霧を
併用して60℃以下で9石炭の湿潤限界含水率まで冷却
することを特徴とする石炭の熱処理法。
(4)カーボンの含有量が無水・無灰基準で80チ以下
、揮発分が33%以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、第1段で、高
温ガスにより80℃〜150℃まで加熱して石炭の固有
水分以下まで乾燥した後、第2段で酸素濃度5チ以下の
高温ガスにより、流動層装置により、滞留時間2〜10
分、加熱温度180℃〜400℃まで急速加熱し、その
後加熱された石炭を冷却する工程を2段に分け。
、揮発分が33%以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、第1段で、高
温ガスにより80℃〜150℃まで加熱して石炭の固有
水分以下まで乾燥した後、第2段で酸素濃度5チ以下の
高温ガスにより、流動層装置により、滞留時間2〜10
分、加熱温度180℃〜400℃まで急速加熱し、その
後加熱された石炭を冷却する工程を2段に分け。
第1段では流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、
流動層内に水を噴霧する手段を併用して高スチーム含有
ガスを冷却ガスとして用い約120℃まで急速冷却し、
その後第2段で前記石炭を水噴霧を用いて60℃以下で
石炭の湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石
炭の熱処理方法。
流動層内に水を噴霧する手段を併用して高スチーム含有
ガスを冷却ガスとして用い約120℃まで急速冷却し、
その後第2段で前記石炭を水噴霧を用いて60℃以下で
石炭の湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石
炭の熱処理方法。
ことにより、前記(2)の条件を満足させた。又流動層
はガスと石炭の伝熱性が良好で、大粒後戻でも短い滞留
時間で熱処理できる。又加熱温度範囲を下げ、流動層内
での石炭の滞留時間に制限を設けることにより、揮発性
ガスの発生を抑え、更に高温の石炭と接触するガスは酸
素濃度に制限値を設けCOの発生を抑えた。更に冷却流
動層では直接水噴霧を併用して1石炭の温度を安全温度
以下に冷却し。
はガスと石炭の伝熱性が良好で、大粒後戻でも短い滞留
時間で熱処理できる。又加熱温度範囲を下げ、流動層内
での石炭の滞留時間に制限を設けることにより、揮発性
ガスの発生を抑え、更に高温の石炭と接触するガスは酸
素濃度に制限値を設けCOの発生を抑えた。更に冷却流
動層では直接水噴霧を併用して1石炭の温度を安全温度
以下に冷却し。
貯蔵時に発生する石炭の湿潤熱を防止するため、あらか
じめ湿潤限界まで石炭を加湿した。
じめ湿潤限界まで石炭を加湿した。
第2図は本発明の方法で用いられる流動層型加熱炉の例
示図である。第2図において9石炭は、投入装置3を経
て流動層6に投入される。流動化のだめの高温ガスが高
温ガス供給管1から目皿5を経て流動層6に供給され。
示図である。第2図において9石炭は、投入装置3を経
て流動層6に投入される。流動化のだめの高温ガスが高
温ガス供給管1から目皿5を経て流動層6に供給され。
流動層6内では石炭は流動し々から高温ガスと接触し熱
交換を行なう。ガスはガス排出管2から系外に排出され
、加熱された石炭は排出装置4を経て系外に取出される
。第3図は本発明の方法で用いられる流動層型冷却器の
例示図である。第3図において2石炭は投入装置7を経
て冷却流動層11に投入される。
交換を行なう。ガスはガス排出管2から系外に排出され
、加熱された石炭は排出装置4を経て系外に取出される
。第3図は本発明の方法で用いられる流動層型冷却器の
例示図である。第3図において2石炭は投入装置7を経
て冷却流動層11に投入される。
冷却ガスが冷却ガス供給管8から目皿10を経て冷却流
動層11に供給され1石炭は流動しながら冷却ガスと接
触し熱交換を行なう。
動層11に供給され1石炭は流動しながら冷却ガスと接
触し熱交換を行なう。
冷却流動層11では冷却水供給管12から冷却水が供給
されノズル13から噴霧され、その蒸発潜熱により更に
石炭の熱が除去される。
されノズル13から噴霧され、その蒸発潜熱により更に
石炭の熱が除去される。
熱交換したガスはガス排出管14を経て系外に排出され
、一方冷却された石炭は排出装置9から取り出される。
、一方冷却された石炭は排出装置9から取り出される。
流動層ではガスと石炭の接触が良いため伝熱速度が大き
く1通常2〜10分の短かい滞留時間で伝熱が完了し、
かつよく攪拌されるため、均一な温度となる。又石炭を
連続的に装入・排出することにより連続的操業ができ。
く1通常2〜10分の短かい滞留時間で伝熱が完了し、
かつよく攪拌されるため、均一な温度となる。又石炭を
連続的に装入・排出することにより連続的操業ができ。
大容量の石炭を処理することができる。
排ガスを得る。この排ガス温度は1000℃以上の高温
であるため1間接熱交換器16により冷却水で冷却し加
熱ガスとして約500℃のガスを得る。これを加熱流動
層装置17に供給する。例えば石炭の加熱温度が300
℃程度の場合排ガスとして約300℃のガスを抜出す。
であるため1間接熱交換器16により冷却水で冷却し加
熱ガスとして約500℃のガスを得る。これを加熱流動
層装置17に供給する。例えば石炭の加熱温度が300
℃程度の場合排ガスとして約300℃のガスを抜出す。
一方第5図は循環方式を示す。熱風発生炉15で発生し
た高温ガスに、300℃の排ガスの一部を混合室18で
混合し、500℃の加熱ガスを得る方法で、酸素濃度も
5チ以下に保持できる。不要なガスは系外に抜き出す。
た高温ガスに、300℃の排ガスの一部を混合室18で
混合し、500℃の加熱ガスを得る方法で、酸素濃度も
5チ以下に保持できる。不要なガスは系外に抜き出す。
こ液熱交換方式に比べ優れた方法である。
5チで自然着火温度は320℃前後となる。
着火するとCOガスが発生するため、安全面から好まし
くなく9本発明では5%以下に酸素濃度を抑えることに
より、プラントの安全性を確保している。なお第6図中
強制着火とは、スパークや高温物体がある場合の着火で
あり2本発明の場合では自然着火現象として取扱う事が
できる。
くなく9本発明では5%以下に酸素濃度を抑えることに
より、プラントの安全性を確保している。なお第6図中
強制着火とは、スパークや高温物体がある場合の着火で
あり2本発明の場合では自然着火現象として取扱う事が
できる。
第7図は流動層内での石炭粒子の中心温度の時間的変化
を示すグラフである。工業的規模で石炭を熱処理する場
合2石炭の大きさは第8図に示すように最大1インチ(
24ran )乃至最大2インチ(48m)程度となる
。これらの石炭を内部まで熱処理するためには、第7図
に示すような時間(流動層内滞留時間)が必要さなる。
を示すグラフである。工業的規模で石炭を熱処理する場
合2石炭の大きさは第8図に示すように最大1インチ(
24ran )乃至最大2インチ(48m)程度となる
。これらの石炭を内部まで熱処理するためには、第7図
に示すような時間(流動層内滞留時間)が必要さなる。
例えば初期温度が25℃の石炭を350℃の流動層で3
oo℃まで熱処理するのに必要な時間は2インチ炭で約
600秒(10分)、1インチ炭で180秒(3分)と
なる。このように石炭の滞留時間は、流動層の場合、取
扱う石炭の大きさにより制限される事となる。
oo℃まで熱処理するのに必要な時間は2インチ炭で約
600秒(10分)、1インチ炭で180秒(3分)と
なる。このように石炭の滞留時間は、流動層の場合、取
扱う石炭の大きさにより制限される事となる。
次に、このような温度条件下で排ガス中に含まれる可燃
性ガスの濃度を調べ、第9図に示した。可燃性ガスは石
炭中に含まれる揮発分からCH4(メタン)やH2(水
素)が発生する他、加熱ガス中の酸素と石炭が反応して
c。
性ガスの濃度を調べ、第9図に示した。可燃性ガスは石
炭中に含まれる揮発分からCH4(メタン)やH2(水
素)が発生する他、加熱ガス中の酸素と石炭が反応して
c。
を発生する。これらの量は滞留時間が長くなる程、その
量が多くなり、滞留時間10分ではCH4=3.5vo
1%、C0=2.5vo1%jH2=1.1%程度に達
し爆発の危険性を生じる。この点がらも、滞留時間の制
限は10分程度となる。
量が多くなり、滞留時間10分ではCH4=3.5vo
1%、C0=2.5vo1%jH2=1.1%程度に達
し爆発の危険性を生じる。この点がらも、滞留時間の制
限は10分程度となる。
次に加熱温度について言及する。本発明者らが特願昭5
4−68865を出願した際、使用した石炭にはタール
分が多くこのタールを加熱して1石炭表面ににじみ出さ
せるためには300〜500℃の温度が必要であった。
4−68865を出願した際、使用した石炭にはタール
分が多くこのタールを加熱して1石炭表面ににじみ出さ
せるためには300〜500℃の温度が必要であった。
ところが現在対象としている米国西北部の亜瀝青炭は、
タール分が少なく300〜500℃に加熱してもタール
が表面にさ程にじみ出てこない。
タール分が少なく300〜500℃に加熱してもタール
が表面にさ程にじみ出てこない。
その代り、特願昭60−189214に記載したように
1石炭中に含まれるフェノール基やカルボキシル基など
の親水性基が分解して、酸素を放出し、アルキル基など
の疎水性基に変化する。
1石炭中に含まれるフェノール基やカルボキシル基など
の親水性基が分解して、酸素を放出し、アルキル基など
の疎水性基に変化する。
この現象は180℃程度から始まり400℃で完結する
。この化学的な変化も2作用としては石炭の再吸湿性を
低下させる事になる。このため、加熱の温度を180〜
400℃に変更させる必要がある、 次に冷却温度については、従来250℃以下として来た
が、実際のプラントではその後貯蔵時の自然発火対策か
ら、もつと低い温度が要求されるようになってきた。第
10図には熱処理炭の自然発火性について示しているが
。
。この化学的な変化も2作用としては石炭の再吸湿性を
低下させる事になる。このため、加熱の温度を180〜
400℃に変更させる必要がある、 次に冷却温度については、従来250℃以下として来た
が、実際のプラントではその後貯蔵時の自然発火対策か
ら、もつと低い温度が要求されるようになってきた。第
10図には熱処理炭の自然発火性について示しているが
。
温度が60℃を超えると急激に石炭の発火が起るため、
60℃を警戒温度として貯炭管理を行なっており、冷却
温度も60℃以下にする必要が生じた。
60℃を警戒温度として貯炭管理を行なっており、冷却
温度も60℃以下にする必要が生じた。
更には製品炭の水分についても、その後の研究により乾
燥した石炭は、貯炭時に水分を吸収し湿潤し、その際湿
潤熱を発することが判明した。第11図に測定結果の1
例を示すが。
燥した石炭は、貯炭時に水分を吸収し湿潤し、その際湿
潤熱を発することが判明した。第11図に測定結果の1
例を示すが。
乾燥状態では、水分の吸収によ、!l) 18.4 K
cal/Kqの熱を発生し、貯炭時の発火性を促進する
事となシ、この対策として湿潤限界水分である9wt%
近くまで、あらかじめ湿潤させて安定化を企る必要があ
ることが判明した。
cal/Kqの熱を発生し、貯炭時の発火性を促進する
事となシ、この対策として湿潤限界水分である9wt%
近くまで、あらかじめ湿潤させて安定化を企る必要があ
ることが判明した。
第1図は本発明の方法を実施する石炭熱処理装置の概略
説明図である。第1図において。
説明図である。第1図において。
50は乾燥用燃料、51は燃焼空気、52は熱風発生炉
を示す。ここで発生した1000℃以上の熱風54に常
温空気53を混入し、約500℃の乾燥用加熱ガス55
として乾燥炉56に導入する。水分30チ1粒径1イン
チ以下の原炭59をスクリューフィーダ60により乾燥
炉56に連続的に投入する。乾燥炉56内では目皿57
上に流動層58が約100℃で形成され、排出器65を
経て2次の工程に移される。ここでの石炭は、温度が約
100℃で水分は10〜15%であり1表面水分は除去
されている。乾燥炉56の排ガス61はサイクロン62
で微粉を除去した後、サイクロン排ガス62として集塵
機64に送られる。
を示す。ここで発生した1000℃以上の熱風54に常
温空気53を混入し、約500℃の乾燥用加熱ガス55
として乾燥炉56に導入する。水分30チ1粒径1イン
チ以下の原炭59をスクリューフィーダ60により乾燥
炉56に連続的に投入する。乾燥炉56内では目皿57
上に流動層58が約100℃で形成され、排出器65を
経て2次の工程に移される。ここでの石炭は、温度が約
100℃で水分は10〜15%であり1表面水分は除去
されている。乾燥炉56の排ガス61はサイクロン62
で微粉を除去した後、サイクロン排ガス62として集塵
機64に送られる。
乾燥した微粉炭106は、熱風発生炉の燃料50.67
として使用される。
として使用される。
次の急速加熱炉66では、加熱の方法としては、1段で
一気に熱処理温度180〜400 ′ctで加熱する方
法と1本実施例で示したように。
一気に熱処理温度180〜400 ′ctで加熱する方
法と1本実施例で示したように。
乾燥と加熱を分け2段構えで熱処理する方法とがある。
設備的には、1段で行なう方法が安価で有利であるが、
2段にすると石炭の粉化度合が低減され、商品価値の高
い粒状、塊状の製品炭の割合が増加する。加熱工程での
石炭の粉化は加熱時の熱ショックが主原因である。
2段にすると石炭の粉化度合が低減され、商品価値の高
い粒状、塊状の製品炭の割合が増加する。加熱工程での
石炭の粉化は加熱時の熱ショックが主原因である。
なお、乾燥炉の型式は流動層に依らず、ロータリキルン
、グレートキルン等の他型式の適用も可能である。
、グレートキルン等の他型式の適用も可能である。
次に急速加熱炉66では石炭を100℃から320℃ま
で急速に加熱する。ここでの滞留時間は−1インチ炭の
場合3〜5分、−2インチ炭の場合5〜10分が望まし
い。これ以上の滞留時間にすると循環ガス87中の可燃
性ガス濃度が上昇し、運転が危険になる。67は急速加
熱炉66用の燃料、68は燃焼空気を示し、燃焼ガス中
の酸素濃度を下げるため通常空燃比1.05で熱風発生
炉69は運転される。
で急速に加熱する。ここでの滞留時間は−1インチ炭の
場合3〜5分、−2インチ炭の場合5〜10分が望まし
い。これ以上の滞留時間にすると循環ガス87中の可燃
性ガス濃度が上昇し、運転が危険になる。67は急速加
熱炉66用の燃料、68は燃焼空気を示し、燃焼ガス中
の酸素濃度を下げるため通常空燃比1.05で熱風発生
炉69は運転される。
70は1000℃以上で酸素濃度が5チ以下の高温ガス
である。これに急速加熱炉66から排出される320〜
350℃の排ガスの一部87を混合し、加熱ガス80と
して500℃、酸素濃度5%以下に調整した後急速加熱
炉66に導入する。加熱ガスの温度を500℃にした理
由はグレート81の耐熱性及び1石炭の発火等安全性の
面から決定した。急速加熱炉66の流動部82では石炭
は320℃に急速加熱され、絶乾の状態になる。排ガス
83は320℃〜350℃で急速加熱炉66を出てサイ
クロン84で微粉を除去された後、ガスの1部が循環8
7として使用され、不用な排ガス86は集塵機64に送
られる。サイクロン84で捕集された微粉は、熱処理炭
107と混合して。
である。これに急速加熱炉66から排出される320〜
350℃の排ガスの一部87を混合し、加熱ガス80と
して500℃、酸素濃度5%以下に調整した後急速加熱
炉66に導入する。加熱ガスの温度を500℃にした理
由はグレート81の耐熱性及び1石炭の発火等安全性の
面から決定した。急速加熱炉66の流動部82では石炭
は320℃に急速加熱され、絶乾の状態になる。排ガス
83は320℃〜350℃で急速加熱炉66を出てサイ
クロン84で微粉を除去された後、ガスの1部が循環8
7として使用され、不用な排ガス86は集塵機64に送
られる。サイクロン84で捕集された微粉は、熱処理炭
107と混合して。
次工程の冷却を行なう。なお本実施例では52と69の
熱風発生炉を別々の熱風炉としたが、一体化も可能であ
る。
熱風発生炉を別々の熱風炉としたが、一体化も可能であ
る。
熱処理された石炭はすみやかに冷却する必要がある。8
8は急速冷却器である。ここでの流動化ガスは冷却水供
給管89より注入される冷却水が蒸発した蒸気である。
8は急速冷却器である。ここでの流動化ガスは冷却水供
給管89より注入される冷却水が蒸発した蒸気である。
冷却水は急速冷却器88内に取付けられた多数のノズル
90よシ噴霧され、加熱した石炭の顕熱をうばい蒸気と
彦る。急速冷却器88内の流動層93の温度は、サイク
ロン95や循環ライン91での蒸気の凝縮を考慮して、
120℃に設定される。ここでの滞留時間は石炭粒子内
の冷却を考慮して、−2インチ炭の場合5〜10分、−
1インチ炭の場合3〜5分である。ノズル90は石炭の
静止層高面上に取付けられ。
90よシ噴霧され、加熱した石炭の顕熱をうばい蒸気と
彦る。急速冷却器88内の流動層93の温度は、サイク
ロン95や循環ライン91での蒸気の凝縮を考慮して、
120℃に設定される。ここでの滞留時間は石炭粒子内
の冷却を考慮して、−2インチ炭の場合5〜10分、−
1インチ炭の場合3〜5分である。ノズル90は石炭の
静止層高面上に取付けられ。
流動層内で流動する石炭の表面に、均一に噴霧できるよ
うに配置される。120℃の排ガス94はサイクロン9
5で除塵された後、一部は循環ガス91として循環され
、不要なガス97は集塵機64を経て系外に排出される
。
うに配置される。120℃の排ガス94はサイクロン9
5で除塵された後、一部は循環ガス91として循環され
、不要なガス97は集塵機64を経て系外に排出される
。
なお急速冷却器88の運転の初期は急速加熱炉66から
の加熱石炭107の温度が低く。
の加熱石炭107の温度が低く。
この場合循環ガスは空気で充分である。石炭の温度が3
00℃を超えると空気では発火するためイナートガス発
生装置120よりイナートガスをメイクアップするか、
少量の水をノドガスは、シャットダウン時の安全性を確
保するためにも使用される。
00℃を超えると空気では発火するためイナートガス発
生装置120よりイナートガスをメイクアップするか、
少量の水をノドガスは、シャットダウン時の安全性を確
保するためにも使用される。
冷却の方法としては、1段で一気に60℃以下まで冷却
する方法と2本実施例で示したように、120℃までス
チームで第1段の冷却をした後、60℃以下まで第2段
で冷却する2段構えで冷却する方法とがある。設備的に
は1段で行なう方法が安価で有利ではあるが。
する方法と2本実施例で示したように、120℃までス
チームで第1段の冷却をした後、60℃以下まで第2段
で冷却する2段構えで冷却する方法とがある。設備的に
は1段で行なう方法が安価で有利ではあるが。
石炭の熱処理温度が300℃を超えると、ガス中の酸素
濃度が5%を超えた場合発火するため、冷却工程を2段
にし、前段でスチーム等のイナートガスにょシ流動化さ
せる必要がある、 急速冷却器88で冷却された1 20℃の石炭は排出装
置108を経て、第2次クーラ98に送られる。ここで
は発火の心配がなく空気101により冷却する。第2次
冷却水供給管99から供給される冷却水は噴霧ノズル1
00よシ石炭に均一に噴霧されるが、この量は石炭が湿
潤限界まで含水するようにコントロー捕集された石炭は
製品105に混合される。
濃度が5%を超えた場合発火するため、冷却工程を2段
にし、前段でスチーム等のイナートガスにょシ流動化さ
せる必要がある、 急速冷却器88で冷却された1 20℃の石炭は排出装
置108を経て、第2次クーラ98に送られる。ここで
は発火の心配がなく空気101により冷却する。第2次
冷却水供給管99から供給される冷却水は噴霧ノズル1
00よシ石炭に均一に噴霧されるが、この量は石炭が湿
潤限界まで含水するようにコントロー捕集された石炭は
製品105に混合される。
なお排ガス63,86.97.122はまとめて集塵機
64で除塵された後犬気106へ放出される。
64で除塵された後犬気106へ放出される。
なお第2次クーラの型式は流動層に依らずロータリキル
ン、グレートキルン、水浸クーラ等の他の型式の適用も
可能である。
ン、グレートキルン、水浸クーラ等の他の型式の適用も
可能である。
第1表に実施例に使用した原炭の性状を示す。
第1表
れに対して製品炭は水分9.2wt%で発熱量は594
7 kcal/に9に上昇している。又JIS−881
2により平衡水分を測定したところ、原炭21.3wt
%に対して11.0wt%と製品炭は低下している。な
おテスト時の気候条件は、15℃。
7 kcal/に9に上昇している。又JIS−881
2により平衡水分を測定したところ、原炭21.3wt
%に対して11.0wt%と製品炭は低下している。な
おテスト時の気候条件は、15℃。
関係湿度55%の条件下で約2週間貯炭後の製品炭の水
分は9.0wt%とほぼ同一の値を示した。
分は9.0wt%とほぼ同一の値を示した。
又第2表には絶乾ベースでの製品の歩留りを示す。
第 2 表
示す。10日間の運転で7200TONの原炭を処理し
、製品炭として6480 TONを出荷した。
、製品炭として6480 TONを出荷した。
なお1覇以下の乾燥微粉は648 TONでこれらはこ
のプラントの燃料として使用された。不明量は供給炭の
約1%で、これは揮発分及び上で約15℃冷却され、貯
炭時の温度は39℃であシ、約2ケ月の貯炭時、60℃
を超える昇温はなかった。又荷車輸送時ダストの発生が
非常に少ないという特長を有している。
のプラントの燃料として使用された。不明量は供給炭の
約1%で、これは揮発分及び上で約15℃冷却され、貯
炭時の温度は39℃であシ、約2ケ月の貯炭時、60℃
を超える昇温はなかった。又荷車輸送時ダストの発生が
非常に少ないという特長を有している。
本発明の方法によれば流動層を用いて大容量の石炭を1
80〜400℃まで急速加熱し。
80〜400℃まで急速加熱し。
つづいて水噴霧式流動層によりロ0℃以下に冷却する際
、各々の滞留時間を2〜10分にする事で、大後戻の均
一加熱、冷却を行なうことができ、更に可燃性ガスの発
生を爆発限界内に抑えることができ、又60℃以下に冷
却し、湿潤限界まで加湿する事で貯炭時の自然発火性も
抑えられる。このようにして水分の多い低品位炭を、再
吸収性の小さい、低水分高発熱量の石炭に改質すること
できるという特有の効果を奏することができる。
、各々の滞留時間を2〜10分にする事で、大後戻の均
一加熱、冷却を行なうことができ、更に可燃性ガスの発
生を爆発限界内に抑えることができ、又60℃以下に冷
却し、湿潤限界まで加湿する事で貯炭時の自然発火性も
抑えられる。このようにして水分の多い低品位炭を、再
吸収性の小さい、低水分高発熱量の石炭に改質すること
できるという特有の効果を奏することができる。
第1図は本発明の実施例で使用した装置の概略説明図、
第2図は本発明で用いられる流動層型加熱炉の例示図、
第3図は本発明で用いられる流動層型冷却器の例示図、
第4図、第5図は本発明で用いられる酸素濃度が低い加
熱ガスを発生させるための熱風発生炉の例示図、第6図
は02濃度と着火温度との関係を示すグラフ、第7図は
流動層内での石炭粒子の中心温度の時間的変化を示すグ
ラフ、第8図は工業的規模で石炭を熱処理する場合の石
炭の粒径分布、第9図は滞留時間と排ガス中の可燃ガス
濃度との関係を示すグラフ、第10図は、貯炭時間と温
度との関係を示すグラフ、第11図は熱処理炭の含水率
と湿潤熱との関係を示すグラフである。 52・・・熱風発生炉 56・・・乾燥炉 66・・・
急速加熱炉 69・・・熱風発生炉 88・・・急速冷
却器 89・・・冷却水供給管 90・・・ノズル 9
8・・・第2次クーラた 99・・・第2次冷却水供給
管100・・・噴霧ノズル
第2図は本発明で用いられる流動層型加熱炉の例示図、
第3図は本発明で用いられる流動層型冷却器の例示図、
第4図、第5図は本発明で用いられる酸素濃度が低い加
熱ガスを発生させるための熱風発生炉の例示図、第6図
は02濃度と着火温度との関係を示すグラフ、第7図は
流動層内での石炭粒子の中心温度の時間的変化を示すグ
ラフ、第8図は工業的規模で石炭を熱処理する場合の石
炭の粒径分布、第9図は滞留時間と排ガス中の可燃ガス
濃度との関係を示すグラフ、第10図は、貯炭時間と温
度との関係を示すグラフ、第11図は熱処理炭の含水率
と湿潤熱との関係を示すグラフである。 52・・・熱風発生炉 56・・・乾燥炉 66・・・
急速加熱炉 69・・・熱風発生炉 88・・・急速冷
却器 89・・・冷却水供給管 90・・・ノズル 9
8・・・第2次クーラた 99・・・第2次冷却水供給
管100・・・噴霧ノズル
Claims (4)
- (1)カーボンの含有量が無水・無灰基準で80%以下
、揮発分が33%以上で、高い含水率を有する粒径2イ
ンチ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、酸素濃度5
%以下の高温ガスにより流動層装置を用い、滞留時間2
〜10分で180℃〜400℃まで加熱して乾燥し、そ
の後流動層装置を用い滞留時間2〜10分で、水噴霧を
併用して60℃以下で石炭の湿潤限界含水率まで冷却す
ることを特徴とする石炭の熱処理方法。 - (2)カーボン含有量が無水・無灰基準で80%以下、
揮発分が33%以上で高い含水率を有する粒径2インチ
以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、酸素濃度5%以
下の高温ガスにより、流動層装置を用い滞留時間2〜1
0分で180℃〜400℃まで加熱して乾燥し、その後
加熱された石炭を冷却する工程を2段に分け、第1段で
は流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、流動層内
に水を噴霧する手段を併用して、高スチーム含有ガスを
冷却ガスとして用い約120℃まで急速冷却し、その後
第2段で前記石炭を水噴霧を用いて60℃以下で石炭の
湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石炭の熱
処理方法。 - (3)カーボンの含有量が無水・無灰基準で80%以下
、揮発力が33%以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、第1段で高温
ガスにより80℃〜150℃まで加熱して石炭の固有水
分以下まで乾燥した後、第2段で酸素濃度5%以下の高
温ガスにより、流動層装置により、滞留時間2〜10分
、加熱温度180℃〜400℃まで急速加熱し、その後
流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、水噴霧を併
用して60℃以下で、石炭の湿潤限界含水率まで冷却す
ることを特徴とする石炭の熱処理方法。 - (4)カーボンの含有量が無水・無灰基準で80%以下
、揮発分が33%以上で高い含水率を有する粒径2イン
チ以下の亜瀝青炭、褐炭等の低品位炭を、第1段で、高
温ガスにより80℃〜150℃まで加熱して石炭の固有
水分以下まで乾燥した後、第2段で酸素濃度5%以下の
高温ガスにより、流動層装置により、滞留時間2〜10
分、加熱温度180℃〜400℃まで急速加熱し、その
後加熱された石炭を冷却する工程を2段に分け、第1段
では流動層装置を用い、滞留時間2〜10分で、流動層
内に水を噴霧する手段を併用して高スチーム含有ガスを
冷却ガスとして用い約120℃まで急速冷却し、その後
第2段で前記石炭を水噴霧を用いて60℃以下で石炭の
湿潤限界含水率まで冷却することを特徴とする石炭の熱
処理方法。
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