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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|---|---|---|---|
| JP62044379A JPS63210192A (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 石炭の熱処理法 |
| US07/065,783 US4769042A (en) | 1987-02-27 | 1987-06-24 | Process for heat treatment of coal |
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