DE112013004492T5

DE112013004492T5 - Energieerzeugungssystem

Info

Publication number: DE112013004492T5
Application number: DE112013004492.7T
Authority: DE
Inventors: c/o Kyushu Electric Power Harada Tatsuro; c/o Kyushu Electric Power Matsuda Seiichiro; c/o Kyushu University Mochida Isao; c/o Kyushu University Hayashi Jun-ichiro; c/o Kyushu University Matsushita Yohsuke; c/o Kyushu University Yamamoto Tsuyoshi
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-06-03
Also published as: JP2014059085A; US20150218971A1; AU2013316430A1; AU2013316430B2; US10138762B2; WO2014042240A1; JP6130114B2

Abstract

Bereitgestellt wird ein Energieerzeugungssystem, in welchem die Verbrennungswärme von Kohlenwasserstoffgas verwendet wird, um den Dampf für die Energieerzeugung zu erwärmen; zur gleichen Zeit wird die Abwärme davon verwendet, um niedrig inkohlte Kohle zu trocknen und trockendestillieren. Aufgrund der Verwendung eines Wirbelbett-Trockendestillationsofens ist es möglich, die Produktgastemperatur verringert zu halten; ferner werden Materialien, wie beispielsweise jene für Gasrohrleitungen usw., weniger Beschränkungen auferlegt, und es ist möglich, eine ausgezeichnete Instandhaltbarkeit zu erzielen. Ferner ist, aufgrund der Niedertemperatur-Trockendestillation, die Produktgastemperatur niedrig, und es ist möglich, Probleme aufgrund einer Teerkomponente zu lösen; ferner wird fester Kohlenstoff durch Nutzen der Abwärme des Verbrennungsschritts und des Energieerzeugungsschritts produziert, so dass das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz und Ressourcenspareffizienz ist, was ermöglicht, niedrig inkohlte Kohle zu nutzen, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist und an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle produzierende Region, schwierig zu verwenden ist. Das Energieerzeugungssystem umfasst: einen Trockendestillationsschritt zum Trocken-destillieren von niedrig inkohlter Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt; einen Kühlschritt zum Kühlen des in dem Trockendestillationsschritt erhaltenen festen Kohlenstoffs; einen Verbrennungsschritt, in welchem in dem Trockendestillationsschritt erhaltenes Kohlenwasserstoffgas als ein Hauptbrennstoff verwendet wird; und einen Energieerzeugungsschritt, in welchem ein Energieerzeuger, der eine Dampfturbine durch in dem Verbrennungsschritt erzeugten Frischdampf bewegt, und ein Kondensator vorgesehen sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieerzeugungssystem, welches eine Trockendestillation durchführt durch indirektes Erwärmen, unter Nutzung der Verbrennungswärme eines Wirbelbett-Verbrenners bzw. -Verbrennungsanlage, und durch direktes Erwärmen, unter Nutzung von Abgas usw., während bewirkt wird, dass niedrig inkohlte Kohle bzw. Kohle mit einem niedrigen Inkohlungsgrad nach unten in einem Trockendestillationsofen fließt, um dadurch Kohlenwasserstoffgas und festen Kohlenstoff zu erhalten, und, unter Verwendung des Kohlenwasserstoffgases als den Hauptbrennstoff, eine Energieerzeugung durch Wärmerecycling mit Dampf von dem Wirbelbett-Verbrenner durchführt. Ferner kann der an dem Trockendestillationsofen erhaltene feste Kohlenstoff wie angemessen als Energieerzeugungsbrennstoff, eine Wärmequelle für die Stahlerzeugung und Festbrennstoff, der nach Übersee transportiert werden kann, genutzt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieerzeugungssystem mit einer ausgezeichneten Energiespareffizienz.
Stand der Technik
Die niedrig inkohlte Kohle, wie beispielsweise Fettkohle oder Braunkohle, welche einen höheren Feuchtigkeitsgehalt als ungefähr 20 Masse-% aufweist, ist zur Verwendung innerhalb einer Kohle-produzierenden Region beschränkt. Dies ist so, weil die niedrig inkohlte Kohle zum Beispiel einen niedrigen Heizwert aufweist, der aus ihrem hohen Feuchtigkeitsgehalt resultiert, und eine geringe Menge an Wärme durch Verbrennung erzeugt. Andererseits wird, wenn sie getrocknet ist, die niedrig inkohlte Kohle spontaner brennbar bzw. entflammbar und hygroskopischer, was dazu führt, dass Transportkosten relativ teuer sind usw.
Die niedrig inkohlte Kohle weist jedoch Vorteile auf, die z. B. bei der Fettkohle, die erachtet wird, eine hoch inkohlte Kohle bzw. Kohle mit hohem Inkohlungsgrad zu sein, nicht gefunden werden. Zum Beispiel weist in Australien und Indonesien gefundene Braunkohle einen niedrigen Schwefelgehalt auf und produziert weniger Asche. Somit würde eine Verwendung der Braunkohle als ein Brennstoff es ermöglichen, eine Luftverschmutzung aufgrund von Schwefeldioxidgas usw. zu verhindern, sowie gefährlichen Ascheabfall zu verringern.
In diesem Zusammenhang wurden derartige Techniken vorgeschlagen, welche eingesetzt werden, um die niedrig inkohlte Kohle durch Dehydrationsreformierung oder thermische Reformierung für eine effektive Nutzung zu karbonisieren, wodurch die Nachteile davon kompensiert werden. Zum Beispiel ist in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 eine Technik offenbart, durch welche Öl und niedrig inkohlte Kohle gemischt werden, um eine Ausgangsmaterialsuspension zu erhalten; die resultierende Suspension wird in dem Öl erwärmt und dehydriert, und dann weiter erwärmt wird, um das Carboxyl-Radikal oder das Hydroxyl-Radikal usw. in der Ausgangsmaterial-Kohle durch eine Decarboxylierungsreaktion oder eine Dehydrierungsreaktion zu zersetzen oder zu lösen, wobei dadurch die Ausgangsmaterial-Kohle reformiert wird. Auch offenbart ist eine Technik, durch welche Schweröl usw. in Poren der niedrig inkohlten Kohle eindringt, um spontane (Selbst-)Verbrennung zu verhindern.
Andererseits ist in Patentdokument 3 eine Kohlevergasungskomplex-Energieerzeugungsanlage offenbart, welche das folgende umfasst: eine Vergasungseinheit zur Vergasung von niedrig inkohlter Kohle mit einem relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt; eine Gasenergieerzeugungseinheit zum Erzeugen elektrischer Energie unter Verwendung eines Gases, das von der Vergasungseinheit zugeführt wird; eine Dampfenergieerzeugungseinheit zum Erzeugen elektrischer Energie durch die Wärme eines von der Gasenergieerzeugungseinheit emittierten Abgases; und eine Kohletrocknungseinheit zum Trocknen von Kohle durch die Abwärme, die von der Dampfenergieerzeugungseinheit emittiert wird, und Zuführen der getrockneten Kohle an die Vergasungseinheit. In Patentliteratur 4 ist ein Verfahren zur Herstellung von reformierter Kohle und Kohlenwasserstofföl offenbart, durch thermisches Zersetzen von Braunkohle in reformierte Kohle und Teer unter einer Inertgasatmosphäre oder Dampfatmosphäre und katalytisches Cracken des Teers in einer Dampfatmosphäre und in der Gegenwart eines Eisen-basierten Katalysators, um Kohlenwasserstofföl zu erhalten.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: Japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. H07-233384
PTL 2: Japanisches Patent Nr. 2776278
PTL 3: Japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2009-133268
PTL 4: Japanische veröffentlichte ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2010-144094

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die obigen herkömmlichen Techniken wiesen jedoch die folgenden Probleme auf:

(1) Für Patentliteraturen 1 und 2, erfordert die Verwendung von Öl verschiedene Arten an Einrichtungen zum Trennen von Öl und Kohle in demselben Behälter, was eine Zunahme der Größe des Systems verursacht, und eine Energiespareffizienz behindert;
(2) Das Öl oder ein indirektes Material ist für das Reformieren der Kohle erforderlich, wobei dadurch ein erheblicher Anstieg bei den Kosten verursacht und eine hohe Umweltbelastung auferlegt wird;
(3) Das Verfahren, welches das Öl verwendet, verursacht einen Wärmeaustauschverlust der für die Braunkohle vorgesehenen Energie, wobei es somit zu einem erheblichen Energieverlust führt;
(4) Des Weiteren wird das Öl, das als ein indirektes Material verwendet wird, in die getrocknete Kohle gemischt, wobei somit ein hoher Verlust an Öl verursacht und eine Ressourcen-schonende Effizienz verhindert wird;
(5) Für Patentdokument 3, da die niedrig inkohlte Kohle getrocknet und dann in einem Vergasungsofen vergast wird, um als eine Wärmequelle in einem Kessel verbrannt zu werden, ist es möglich, einen hohen Brennwert zu erhalten; das erzeugte Gas erlangt jedoch eine hohe Temperatur; es gibt eine große Beschränkung hinsichtlich des Materials, das die Anlage ausbildet; somit mangelt es der Technik an einer Ressourcenspareffizienz; und
(6) Für Patentdokument 4 wird die Braunkohle bei 500°C bis 800°C thermisch zersetzt, um die reformierte Kohle und den Teer zu erhalten, und dann wird der Teer bei 400°C bis 600°C katalytisch gecrackt, um dadurch die reformierte Kohle und einen Stoff bzw. eine Verbindung zu erhalten. Im Allgemeinen werden jedoch, wenn die niedrig inkohlte Kohle über 500°C erwärmt wird, Risse vergrößert und feines Pulver wird produziert, was verursacht, dass unverbrannte Kohle zunimmt. Des Weiteren, da das thermisch zersetzte Gas die Gefahr des leichten Entzündens brennbarer Komponenten oder einer Explosion der pulverisierten Kohlen in einer hohen Sauerstoffkonzentration steigern kann, fehlen Sicherheit und Bedienbarkeit, weil es schwierig ist die Arbeitsabläufe des Systems, wie beispielsweise die Steuerung der Sauerstoffkonzentration oder Zufügung von Dampf, zu steuern.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen herkömmlichen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Energieerzeugungssystem mit den folgenden Merkmalen bereitzustellen:

(1) Die Verbrennungswärme des Kohlenwasserstoffgases wird zum Trocknen der niedrig inkohlten Kohle, thermische Zersetzung, der Vergasung von Kohlenwasserstoff und der Produktion von festem Kohlenstoff sowie für das Erwärmen des Dampfes für die Energieerzeugung genutzt;
(2) Imstande zu sein, den Kessel durch Verwendung einer Sauerstoff-Wirbelbett-Verbrennung kompakter auszuführen;
(3) Imstande zu sein, die Separationsenergie des Kohlendioxidgases zu verringern, wenn das Kohlendioxidgas separiert und recycelt wird, durch Verwenden einer Sauerstoffverbrennung, weil Stickstoffgas beträchtlich verringert wird und somit Kohlendioxidgas in hoher Konzentration vorliegt;
(4) Die Abwärme des Kessels wird effektiv genutzt, und fester Kohlenstoff wird durch Trockendestillation produziert, so dass die Technik ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist; da kein indirektes Material, wie beispielsweise Öl, zugefügt wird, ist der feste Kohlenstoff leicht, was zu einer ausgezeichneten Transportierbarkeit führt; und es ist möglich, Fettkohle, Braunkohle usw. zu nutzen, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region, schwer zu verwenden sind;
(5) Als der Trockendestillationsofen wird ein Wirbelbett-Trockendestillationsofen übernommen, wodurch die Temperatur des Produktgases verringert gehalten werden kann, und somit Materialien, wie beispielsweise jene für Gasrohrleitungen, weniger Beschränkungen auferlegt werden, wobei dadurch eine ausgezeichnete Instandhaltbarkeit vorgesehen wird; und
(6) Imstande zu sein, die Temperatur des Produktgases zu verringern, da eine lange Thermische-Zersetzung-Reaktionszeit zur Verfügung steht, so dass Probleme aufgrund einer Teerkomponente (wie beispielsweise Adhäsion oder Verstopfen bzw. Verstemmen) gelöst werden können, und eine große Menge an relativ langkettigen Kohlenwasserstoff-Komponenten erhalten werden kann.

Lösung des Problems
Um die obigen herkömmlichen Probleme zu lösen ist ein Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung wie unten beschrieben angeordnet.
Das Energieerzeugungssystem gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Trockendestillationsschritt zum Trockendestillieren von niedrig inkohlter Kohle; einen Kühlschritt zum Kühlen von in dem Trockendestillationsschritt erhaltenem festem Kohlenstoff; einen Verbrennungsschritt, in welchem in dem Trockendestillationsschritt erhaltenes Kohlenwasserstoffgas als ein Hauptbrennstoff verwendet wird; und einen Energieerzeugungsschritt, in welchem ein Energieerzeuger, der eine Dampfturbine durch in dem Verbrennungsschritt erzeugten Frischdampf bewegt, und ein Kondensator vorgesehen sind.
Als eine Folge dieser Anordnung werden die folgenden Effekte erzielt:

(1) In dem Fall, wo ein Trocknungsschritt zum Trocknen von niedrig inkohlter Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt vorgesehen ist, kann der Eingangsbrennwert aufgrund von Trockendestillation klein ausgeführt werden, was in einer ausgezeichneten Energieeffizienz resultiert;
(2) In dem Fall, wo durch Trocknen erhaltene getrocknete Kohle trocken-destilliert wird, ist die relative Dichte der getrockneten Kohle aufgrund des Trocknens verringert; es ist möglich, den Trockendestillationsofen kompakt auszugestalten, inklusive des Brennwerts zum Verdampfen der Feuchtigkeit, was zu in einer ausgezeichneten Ressourcenspareffizienz resultiert. Ferner können das Trockendestillation-Gas-Recycelsystem usw. des Trockendestillationsofens kompakt ausgeführt werden, so dass das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist;
(3) Es wird ein Trockendestillationsschritt vorgesehen, und fester Kohlenstoff wird durch Verwendung des Kohlenwasserstoffgases, das durch die Trockendestillation erzeugt wird, als der Hauptbrennstoff des Verbrennungsschritts produziert, so dass der feste Kohlenstoff als Festbrennstoff genutzt werden kann, welcher zusammen mit dem Energieerzeugungssystem nach Übersee transportiert werden kann;
(4) Da ein Kühlschritt zum Kühlen des in dem Trockendestillationsschritt erhaltenen festen Kohlenstoffs vorgesehen ist, ist es möglich, die Probleme aufgrund der Teerkomponente zu lösen, durch Festsetzen der zum Vorschein kommenden Teerkomponente als eine Folge des Kühlens nach der Trockendestillation innerhalb des festen Kohlenstoffs; das System ist ausgezeichnet in stabiler Betriebsfähigkeit;
(5) Da ein Verbrennungsschritt vorgesehen ist, in welchem Kohlenwasserstoffgas als der Hauptbrennstoff verwendet wird, und ein Energieerzeugungsschritt, in welchem eine Dampfturbine, die einen Energieerzeuger mit dem in dem Verbrennungsschritt erzeugten Frischdampf betreibt, und ein Kondensator vorgesehen sind, ist es möglich, die Abwärme durch ein Wärmemedium, das sich zwischen dem Verbrennungsschritt und dem Kondensator bewegt, effektiv zu nutzen. Da Kohlenwasserstoffgas und fester Kohlenstoff durch einen Trockendestillationsofen produziert werden, ist das System ferner ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz; da kein indirektes Material, wie beispielsweise Öl, zugefügt wird, ist das System leicht und Transportkosten sind niedrig; und es ist möglich, Fettkohle, Braunkohle usw. zu verwenden, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und schwer an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region, zu verwenden sind; und
(6) Da es ein komplexes System ist, das eine Energieerzeugung unter Verwendung als den Hauptbrennstoff des Kohlenwasserstoffgases, das in dem Trockendestillationsofen erzeugt wird, durchführt, ist es möglich, das System für die Produktion von festem Kohlenstoff durch Trocknen und Trockendestillation von niedrig inkohlter Kohle zu nutzen, mit der Verbrennungswärme des Kohlenwasserstoffgases (flüchtiger Anteil) mit dem Erwärmen des Dampfes zur Energieerzeugung.

Wenn das Kohlendioxidgas separiert und recycelt wird, ist ferner die Menge an Stickstoffgas beachtlich klein, so dass die Konzentration des Kohlendioxidgases hoch ist, und es ist möglich, die Kohlendioxidgas-Separationsenergie zu verringern, was zu einer ausgezeichneten Energiespareffizienz führt.
Hier kann der Trocknungsschritt vor dem Trockendestillationsschritt vorgesehen werden. Durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle, um getrocknete Kohle zu erhalten, wird die Ladung in dem Trockendestillationsofen verringert, und es ist auch möglich, die Größe des Trockendestillationsofens zu verringern, so dass es möglich ist, die Vorrichtung kompakt auszuführen, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist.
Als der Trockendestillationsofen für den Trockendestillationsschritt wird vorzugsweise ein Trockendestillationsofen, der ein Wirbelbett verwendet, eingesetzt. Hinsichtlich der Trockendestillation wird die getrocknete Kohle von der Ofenoberseite des Trockendestillationsofens eingeführt, und die Partikel der getrockneten Kohle dehnen sich aus, und ziehen sich dann zusammen, während sie nacheinander aufgrund von Schwerkraft nach unten fließen; in diesem Prozess gelangen die Partikel kontinuierlich mit Hochtemperatur-Dampf, Stickstoffgas oder Kohlendioxidgas in der Form eines Gegenstroms oder eines parallelen Stroms bezüglich der Partikel in Kontakt, wodurch eine Trockendestillation durchgeführt wird, und es ist möglich, festen Kohlenstoff zu erhalten. Ferner ist es nicht immer notwendig, Gas zur Trockendestillation einzuführen, und das in den Ofen gespeiste Gas kann einen breiten Bereich an Strömungsgeschwindigkeit nutzen.
Als die Trockendestillationstemperatur des Trockendestillationsschritts wird vorzugsweise eine Temperatur von 300°C bis 900°C, bevorzugter 350°C bis 500°C, verwendet. Dies gestattet die Reduzierung der Nutzung spezieller Materialien, die hohen Temperaturen widerstehen, als das Ofenmaterial.
Als die Entnahmeöffnung des Trockendestillationsofens wird vorzugsweise eine verwendet, deren Bodenabschnittwinkel nicht kleiner als ein Schüttwinkel ist. Wenn der Winkel kleiner als ein Schüttwinkel wird, ist es wahrscheinlich, dass eine Brücke aus festem Kohlenstoff an der Entnahmeöffnung erzeugt wird, und der feste Kohlenstoff neigt dazu, nicht gleichmäßig bzw. sanft nach unten zu fließen, welches nicht wünschenswert ist.
Hinsichtlich des Kühlbads für den Kühlungsschritt, kann es eine Struktur aufweisen, die ein Kühlen und Sammeln des festen Kohlenstoffs gestattet, der in dem Trockendestillationsschritt trockendestilliert wird; hinsichtlich der Form des Bodenabschnitts von ihm wird vorzugsweise einer verwendet, deren Bodenabschnittwinkel nicht kleiner als ein Schüttwinkel ist. Wenn der Winkel kleiner als ein Schüttwinkel wird, ist es wahrscheinlich, dass eine Brücke aus festem Kohlenstoff in dem Kühlbad erzeugt wird, und der feste Kohlenstoff neigt dazu, keine sanfte Entnahme an der Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnung in dem unteren Abschnitt zuzulassen, welches nicht wünschenswert ist. Ferner ist es in dem Kühlbad wünschenswert, eine Rohrleitung zum Kühlen zu verwenden, um Kühlen durch ein Wärmemedium, wie beispielsweise Kühlwasser, durchzuführen. Dies ermöglicht es, das Kühlbad kompakt auszuführen. Aufgrund des indirekten Kühlens unter Verwendung von Rohrleitungen usw., wenn das Kühlbad mit einem Inertgas gefüllt ist, ist es möglich, einen Unfall, wie beispielsweise eine Entzündung, zu verhindern.
Fester Kohlenstoff kann durch Trocken-destillieren von Braunkohle usw. in dem Trockendestillationsschritt erhalten werden. Als eine Folge der Entfernung des Kohlenwasserstoffgases (flüchtiger Anteil), tritt ferner eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle auf; und bei ungefähr 400°C wird das Brennstoffverhältnis von 2 von hochwertiger Newlands-Kohle überschritten, so dass es möglich ist, einen festen Kohlenstoff mit hoch-inkohlte-Kohle-Niveau, das gegenwärtig am Markt ist, zu produzieren. Die Trockendestillationstemperatur kann unter Berücksichtigung der Endqualität angemessen ausgewählt werden. Durch die Umwandlung in festen Kohlenstoff ist es möglich, niedrig inkohlte Kohle, wie beispielsweise Fettkohle, Braunkohle usw., zu verwenden, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und schwierig an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region, zu verwenden sind.
Für den Verbrennungsschritt wird vorzugsweise ein Wirbelbett-Verbrenner oder ein Kohlenwasserstoff-Gas/Fester-Kohlenstoff-Verbrennungskessel verwendet.
In dem Wirbelbett-Verbrenner wird als ein Bettmaterial Kalkstein oder Dolomit usw. verwendet. Als ein Brennstoffadditiv wird vorzugsweise ein Mischgas aus Sauerstoff und Kohlendioxidgas zum Anpassen (Verdünnen) der Sauerstoffkonzentration verwendet. Der verwendete Brennstoff ist durch Trockendestillation erhaltenes Kohlenwasserstoffgas, getrocknete Kohle der niedrig inkohlten Kohle, die in der Trocknungseinheit getrocknet wurde, reformierte Kohle der niedrig inkohlten Kohle, die in dem Reformer reformiert wurde, oder Holzkohle.
Wenn Kohlenwasserstoffgas oder niedrig inkohlte Kohle, die in der Trocknungseinheit getrocknet wird, als der Hauptbrennstoff verwendet wird, ist es möglich, festen Kohlenstoff zu produzieren, welcher als ein Festbrennstoff an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region verwendet werden kann. Wenn ein Teil des festen Kohlenstoffs in dem Verbrenner verwendet wird, ist es möglich, den überschüssigen Teil des Kohlenwasserstoffgases zu recyceln und es als ein nützliches chemisches Ausgangsmaterial zu nutzen, so dass es möglich ist, einen Chemiekomplex aufzubauen.
Ferner wird die Verbrennungstemperatur in dem Wirbelbettverbrenner bei 800°C bis 900°C gesteuert. Dies ermöglicht eine Verringerung der Verwendung von speziellen Materialien, die hohen Temperaturen widerstehen, als das Ofenmaterial, und eine Verhinderung von Problemen, wie beispielsweise Schmelzen von Asche in dem Wirbelbett.
Es ist auch möglich, eine Katalysator-Reformiereinheit auf der stromabwärtigen Seite des Trockendestillationsofens bereitzustellen. In diesem Fall wird ein Reformieren durch die Katalysatorreformiereinheit durchgeführt, welche die flüchtige Komponente, die von niedrig inkohlter Kohle, CO₂, CO, und H₂O des Generatorgases (Verbrennungsabgas) erhalten wird, in Kontakt mit dem Katalysator bringt; es ist möglich, FT-Synthese-Gas, Methanol-Synthese-Gas, Ammoniak-Synthese-Gas, Wasserstoffgas oder synthetisches Naturgas usw. erhalten.
Hinsichtlich des Energieerzeugungsschritts gibt es keine besondere Beschränkung, so lange wie eine Energieerzeugung durch Rotieren einer Turbine durch Frischdampf durchgeführt wird, der durch Verwendung des Verbrenners des Verbrennungsschritts als die Wärmequelle erzeugt wird. Dies ist so, weil es möglich ist, ein Energieerzeugungssystem aufzubauen, das ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist, durch Nutzen der Abwärme nach der Rotation der Turbine durch den Frischdampf.
Zwischen dem Trocknungsschritt und dem Trockendestillationsschritt kann ein Vorverarbeitungsschritt vorgesehen werden, in welchem die getrocknete niedrig inkohlte Kohle, die in dem Trocknungsschritt erhalten wird, erwärmt wird. Als die Temperatur des Vorverarbeitungsschritts wird vorzugsweise eine Temperatur angewandt, die niedriger als die Temperatur ist, welche die gleiche ist wie diejenige in dem Trockendestillationsschritt und höher als die in dem Trocknungsschritt. Auf diese Weise ist es möglich, auf eine stabilere Art und Weise in dem Trockendestillationsschritt einen festen Kohlenstoff mit hohem Inkohlungsgrad bei einer zufriedenstellen Ausbeute zu erhalten. Ferner kann der Trockendestillationsofen für den Trockendestillationsschritt klein ausgeführt werden, was zu einer ausgezeichneten Ressourcenspareffizienz führt. Ferner kann ein Teil der getrockneten Kohle, die durch den Trocknungsschritt erhalten wird, in dem Verbrennungsschritt verwendet werden. Durch eine Verbesserung hinsichtlich des Brennwerts der verwendeten Kohle ist es möglich, zu einer Steigerung der Effizienz des Energieerzeugungssystems als ein Ganzes beizutragen. Ferner ist es auch möglich, einen Teil des festen Kohlenstoffs nach dem Trockendestillationsschritt zu verwenden. Durch Verwenden von getrockneter Kohle und festem Kohlenstoff hilft die verbesserte getrocknete Kohle in der Energieerzeugungsanlage die Last bezüglich des Kohlehandhabungssystems, und bezüglich der Beförderung, zu verringern. Die verbesserte getrocknete Kohle ist ausgezeichnet, was Transport anbelangt, und erfordert keine Ausrüstung in großem Maßstab, so dass es möglich ist, die Instandhaltungskosten zu verringern und die Anwendbarkeit zu erhöhen.
Die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß dem ersten Aspekt, wobei ein Trocknungsschritt zum Trocknen der niedrig inkohlten Kohle, die in dem Trockendestillationsschritt trocken-zu-destillieren ist, vor dem Trockendestillationsschritt vorgesehen ist.
Als eine Folge dieser Anordnung, zusätzlich zu den gemäß dem ersten Aspekt erhaltenen Effekten, ist es möglich, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Da ein Trocknungsschritt zum Trocknen von niedrig inkohlter Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt vorgesehen ist, ist es möglich, den Eingangsbrennwert in dem Trockendestillationsschritt zu verringern, so dass das System ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist; und
(2) Da ein Trockendestillationsschritt zum Trocken-destillieren der getrockneten Kohle, die in dem Trocknungsschritt getrocknet wird, vorgesehen ist, ist die relative Dichte der getrockneten Kohle aufgrund des Trocknens verringert; einschließlich des Brennwerts zum Verdampfen der Feuchtigkeit ist es somit möglich, den Trockendestillationsofen kompakt auszuführen, so dass das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist.

Ferner ist es möglich, das Trockendestillationsgas-Recycelsystem usw. des Trockendestillationsofens kompakt auszuführen, so dass das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist.
Hier bedeutet der Trocknungsschritt eine beliebige Vorrichtung, die beim Reduzieren der Feuchtigkeitsmenge des körnigen Materials durch direkte oder indirekte Anwendung von Wärme nützlich ist, und sollte nicht beschränkend ausgelegt werden; Beispiele der Vorrichtung umfassen einen Wirbelbett-Trockner, einen Oszillation-Wirbelbett-Trockner, einen stationären (Wirbel-)Bett-Trockner, einen fahrbaren (Wirbel-)Bett-Trockner, einen Verwirbelung-(Wirbel-)Bett-Trockner des Kaskaden-Typs, einen Langloch-Trockner, einen Trichter-Trockner und einen Brennofen. Diese Trockner umfassen eine Vorrichtung, die aus einem einzelnen oder mehreren Behältern besteht, eine Vorrichtung, die aus einer einzelnen oder mehreren Stufen besteht, eine durch Stapeln ausgebildete Vorrichtung oder eine nicht gestapelte Vorrichtung, und eine Vorrichtung mit einem inneren oder äußeren Wärmetauscher.
Es gibt keine Beschränkungen hinsichtlich der Namen und Regionen der in dem Trocknungsschritt zu trocknenden niedrig inkohlten Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, solange ihr Feuchtigkeitsgehalt ungefähr 20% übersteigt, ob es Fettkohle, holzige Braunkohle, Braunkohle usw. ist. Ferner ist es nicht notwendig, dass sämtliche der als Brennstoff verwendete Kohle niedrig inkohlte Kohle ist; es ist auch möglich, hoch inkohlte Kohle zuzufügen, deren Feuchtigkeitsgehalt weniger als ungefähr 20 Masse-% beträgt. (Nachstehend wird niedrig inkohlte Kohle, die durch den Trocknungsschritt getrocknet ist, als getrocknete Kohle bezeichnet).
In dem Trocknungsschritt wird ein Trocknen in einer Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise einer Stickstoffgasatmosphäre, durchgeführt. Die Zielfeuchtigkeit der niedrig inkohlten Kohle kann 20 Masse-% oder weniger betragen. In einem Experiment ließ sie eine Verringerung auf 16 Masse-% zu. Als eine Folge ist es möglich, den Feuchtigkeitsgehalt der niedrig inkohlten Kohle auf 1/3 oder weniger zu verringern, wobei dadurch die Transporteffizienz wesentlich verbessert wird. Ferner wird eine Trockendestillation durchgeführt, um festen Kohlenstoff zu erhalten, wodurch es möglich ist, eine Selbstentzündung zu verhindern, wobei somit eine Verbesserung bei der Sicherheit erzielt wird.
Als das Inertgas wird vorzugsweise Stickstoffgas verwendet. Das Stickstoffgas, das in einem Enzym-Separator separiert wird, wird verwendet. Das Stickstoffgas kann in einem Luftvorwärmer erwärmt werden, welcher mit sehr heißem Wasser des Kondensators erwärmt wird. In diesem Fall, da die Sauerstoffkonzentration gering ist, ist es möglich zu verhindern, dass die niedrig inkohlte Kohle, welche spontan oxidiert wird und leicht an Temperatur zunimmt sowie leicht Feuer fängt, Feuer fängt, und die Kohle bei höheren Temperaturen zu trocknen. Da das in dem Sauerstoff-Separator separierte Stickstoffgas eine geringe relative Luftfeuchtigkeit aufweist, kann des Weiteren die Kohle mit erhöhter Effizienz getrocknet werden. Da Abwärme genutzt wird, ohne zusätzliche Wärmeenergie zu erfordern, kann das System des Weiteren umweltfreundlich und ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ausgeführt werden. Außerdem ist es möglich, reines Wasser von dem von der Trocknungseinheit abgegebenem Abgas mit hoher Luftfeuchtigkeit zu recyceln, wobei somit Wasser effektiv verwendet wird.
Es ist wünschenswert, dass die niedrig inkohlte Kohle als eine Vorverarbeitung, bevor sie getrocknet wird, zerkleinert wird. Durch das Zerkleinern wird der Trocknungsschritt vereinfacht, und die Trocknungszeit kann verkürzt werden. Die niedrig inkohlte Kohle wird durch Erwärmen der Trocknungskammer des Trocknungsschritts erwärmt, unter Verwendung eine Kühlungsschmutzwasser-Rohrs des Kondensators der Dampfturbine, welche mit dem Dampf, der in dem Verbrenner überhitzt wird, elektrische Energie erzeugt. Des Weiteren tauscht als ein Wärmeübertragungsmedium Luft mit einem geringen Sauerstoffgehalt, CO₂ oder N₂-Gas Wärme mit dem erwärmten Kühlungsschmutzwasser aus und wird erwärmt, und wird dann in den Trocknungsschritt geleitet, um entgegen dem Strom der niedrig inkohlten Kohle zu strömen, um die Kohle zu trocknen.
Die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß dem zweiten Aspekt, wobei die Trocknungstemperatur in dem Trocknungsschritt 30°C bis 50°C beträgt.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den gemäß dem zweiten Aspekt erhaltenen Effekten, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Da die Trocknungstemperatur in dem Trocknungsschritt 30°C bis 50°C beträgt, ist das Reduktionsverhältnis der Trocknungszeit bezüglich des Eingangsbrennwerts für eine Zunahme der Temperatur groß, was zu einer ausgezeichneten Energieeffizienz führt; und
(2) Aufgrund des Temperaturbereichs von 30°C bis 50°C, und aufgrund der ausgezeichneten Energieeffizienz, ist es ferner möglich, das Ausrüstungsvolumen kompakt auszuführen, welches ausgezeichnet ist, was die Kosten anbelangt.

Hier wird als die Temperatur, bei welcher ein Trocknen in dem Trocknungsschritt durchgeführt wird, der Temperaturbereich von 30°C bis 50°C übernommen. Insbesondere, verglichen mit dem Trocknen bei 30°C, ermöglicht ein Trocknen bei einer Temperatur von ungefähr 40°C, dass die Ausgangsmaterialkohle von 60% auf 50% der Feuchtigkeit in einem Zeitraum von ungefähr 1/3 weniger als die Vorhergehende getrocknet wird, welches zu einer hohen Wärmeeffizienz führt. Niedrig inkohlte Kohle mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt wird sogar bei Raumtemperatur in einer trockenen Atmosphäre im Feuchtigkeitsgehalt verringert; dieses nimmt jedoch einen beträchtlich langen Zeitraum in Anspruch, welches nicht wünschenswert ist. Wenn die Trocknungstemperatur niedriger als 30°C wird, neigt die Trocknungszeit dazu, eher lang zu sein, welches nicht wünschenswert ist; andererseits, wenn die Temperatur auf 50°C oder mehr angehoben wird, wird die Trocknungszeit verkürzt; jedoch ist der von dem Eingangsbrennwert bezüglich des Effekts zu erwartende Vorteil klein, welches nicht wünschenswert ist. Wenn die Abwärme von dem Kondensator zum Trocknen verwendet wird, ist dies ferner für ein Trocknen bei 50°C oder weniger anwendbar, so dass es möglich ist, die Abwärme effektiv zu nutzen, welches wünschenswert ist.
Die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte, wobei die Temperatur in dem Trockendestillationsschritt 350°C bis 500°C beträgt.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte erhaltenen Effekten, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Da die Trockendestillation bei 350°C bis 500°C durchgeführt wird, wird das Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) leicht verdampft, und es ist möglich, eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle sicherzustellen, was es möglicht macht, hoch inkohlte Kohle mit einem Brennstoffverhältnis von 2 oder mehr zu erhalten;
(2) Da es möglich ist, eine Trockendestillation bei einer niedrigen Temperatur von 350°C bis 500°C durchzuführen, ist das System ausgezeichnet in der Kostenspareffizienz hinsichtlich der Kosten der Vorrichtung selbst und des Eingangsbrennwerts; und
(3) Da es möglich ist, eine Trockendestillation durchzuführen, während Schweröl beibehalten wird, sind keine Probleme, wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors, involviert.

Hier wird als die Temperatur für den Trockendestillationsschritt vorzugsweise eine Temperatur von 350°C bis 500°C angenommen. Bevorzugter wird eine Temperatur von 350°C bis 450°C angenommen. Wenn die Temperatur niedriger als 350°C ist, ist das Brennstoffverhältnis niedriger als 2, und es ist unmöglich, eine effektive Trockendestillationsverarbeitung durchzuführen, welches nicht wünschenswert ist; andererseits, wenn die Temperatur 450°C übersteigt, neigt der Vorteil bezüglich des Eingangsbrennwerts dazu, vermindert zu sein; und wenn die Temperatur 500°C übersteigt, ist die Tendenz deutlich sichtbar, welches nicht wünschenswert ist. Wenn die Temperatur ansteigt, nimmt ferner die Menge an Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) zu, das aufgrund von Trockendestillation entfernt wird; hiermit nimmt jedoch die Menge an Schweröl zu; dies neigt dazu Probleme, wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors, zu erhöhen, welches gleichermaßen unerwünscht ist. Im Allgemeinen, wenn die niedrig inkohlte Kohle über 500°C erwärmt wird, werden ferner Risse vergrößert und feines Pulver wird produziert, was bewirkt, dass unverbrannte Kohle zunimmt. Und da das thermisch zersetzte Gas das Risiko des einfachen Entzündens brennbarer Komponenten oder einer Explosion der pulverisierten Kohle in einer hohen Sauerstoffkonzentration steigern kann, fehlen Sicherheit und Bedienbarkeit, weil es schwierig ist die Betriebe des Systems zu steuern, wie beispielsweise die Steuerung der Sauerstoffkonzentration oder Zufügung von Dampf. Wenn die Verarbeitungstemperatur zunimmt, erfordert außerdem das Material des Trockendestillationsofens für den Trockendestillationsschritt eine Verbesserung bei dem Wärmewiderstand, eine Zunahme bei dem zusätzlichen Eingangsbrennwert usw., wobei es somit in mangelnder Ressourcenspareffizienz resultiert. Durch Durchführen der Temperatursteuerung in dem Bereich von 350°C bis 500°C, und bevorzugter 350°C bis 450°C, ist es somit möglich, eine Trockendestillation durchzuführen, während Schweröl innerhalb des festen Kohlenstoffs beibehalten wird, so dass keine Probleme, wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors, auftreten, welches in hohem Maße zu einem stabilen Betrieb beiträgt.
Durch Verflüchtigung und Separation des Kohlenwasserstoffgases (flüchtiger Anteil) schreitet ferner eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle fort; es ist jedoch bekannt, dass die Gaskomponente sogar in dem Bereich von 100°C bis 300°C verdampft wird; und bei ungefähr 400°C wird das Brennstoffverhältnis von 2 von hochwertiger Newlands-Kohle überschritten; somit wird verstanden, dass es möglich ist, einen festen Kohlenstoff mit einem hoch inkohlten Kohlegrad, der gegenwärtig auf dem Markt ist, zu produzieren.
Verglichen mit der herkömmlichen allgemeinen Hochtemperatur-Trockendestillation, wird sie ferner bei einer viel niedrigeren Temperatur von 350°C bis 500°C durchgeführt, was in einer ausgezeichneten Energiespareffizienz resultiert.
Die Erfindung gemäß einem fünften Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte, welche angeordnet ist, um zu umfassen: einen Trockendestillationsofen des Trockendestillationsschritts mit einer in einem Kühlbad für den Kühlschritt aufgerichteten Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung, wobei die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung den Trockendestillationsschritt und den Kühlschritt umfasst; eine Trockendestillationseinheit, welche in eine rechteckige oder polygonale Form in der vertikalen Richtung auf einem horizontalen Querschnitt in dem Trockendestillationsofen durch eine Trennwand von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt unterteilt ist; einen Trockendestillation-Mini-Ofen, welcher in eine rechteckige oder eine polygonale Form in der vertikalen Richtung auf dem horizontalen Querschnitt in der Trockendestillationseinheit durch eine Teilungsplatte von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt unterteilt ist; eine rohrförmige Heizeinrichtung, welche an der Trennwand der Trockendestillationseinheit und der Unterteilung des Trockendestillation-Mini-Ofens angeordnet ist; und einen Sammelpfad zum Sammeln von festem Kohlenstoff, der in dem Kühlbad produziert wird, durch Zuführen von Ausgangsmaterialkohle von dem oberen Abschnitt und Durchführen einer Trockendestillation in jedem der Trockendestillation-Mini-Öfen durch die rohrförmige Heizeinrichtung.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte erhaltenen Effekten, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Da jeder Trockendestillation-Mini-Ofen mit einer rohrförmigen Heizeinrichtung ausgestattet ist, ist ein indirektes Erwärmen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium möglich; und die Temperatur in dem Trockendestillationsofen kann einfach gleichmäßig ausgeführt werden, so dass das System ausgezeichnet in der Ausbeute an festem Kohlenstoff ist.

Wenn das innere Volumen des Ofens einfach für die Massenproduktion vergrößert wird, ist es außerdem schwierig die Temperatur in dem Ofen gleichmäßig auszuführen, und es werden Stellen erzeugt, wo eine Trockendestillation teilweise einfach fortschreitet, usw.; und die Ausbeute des hochwertigen festen Kohlenstoffs ist gering; es sind jedoch Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen, mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgestattet, so dass das System ausgezeichnet in der Massenproduktivität ist;

(2) Es sind Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen, der mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgestattet ist, so dass das System eine hohe Steifigkeit bzw. Festigkeit aufweist; es macht keine Verformung durch, sogar wenn Druck auf die Innenseite des Ofens aufgebracht wird, aufgrund einer Erzeugung einer flüchtigen Komponente in dem Trockendestillationsofen oder aufgrund einer Ausdehnung der Ausgangsmaterialkohle in dem Trockendestillationsofen; somit ist das System ausgezeichnet in der Betriebsstabilität;
(3) Da eine rohrförmige Heizeinrichtung ausgebildet ist, ist es möglich ein Erwärmen mittels eines Hochtemperatur-Wärmemediums, wie beispielsweise Dampf, auf eine stabile Art und Weise durchzuführen, so dass das System ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist.
(4) Das Kühlbad zum Sammeln von festem Kohlenstoff ist in dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens vorgesehen, so dass es möglich ist, den Produkt-Fester-Kohlenstoff auf eine stabile Art und Weise zu sammeln; und
(5) Da das System eine rohrförmige Heizeinrichtung aufweist, ungleich einem direkten Erwärmen, bei welchem Abgas von dem Verbrenner als das Wärmeaustauschmedium für den Trockendestillationsofen zugeführt wird, ist es möglich, bis zum äußersten den Brennwert pro Einheitsvolumen des flüchtigen Anteils, durch Verwendung indirekten Erwärmens erzeugt, zu nutzen, womit das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ausgeführt wird.

Hier wird als ein Beispiel des Trockendestillationsofens vorzugsweise einer mit einer Größe von ungefähr 4500 mm in der vertikalen Richtung × ungefähr 4500 mm in der seitlichen Richtung, und mit einer Höhe von ungefähr 5000 mm usw., verwendet. Darin sind vorzugsweise Trennwände vorgesehen, derart dass eine Trockendestillationseinheit eine Größe von ungefähr 1500 mm in der vertikalen Richtung × ungefähr 1500 mm in der seitlichen Richtung, und eine Höhe von ungefähr 5000 mm, aufweist, wobei 3 × 3 Reihen an Trockendestillationseinheiten in dem Trockendestillationsofen vorgesehen sind; bei dieser Trockendestillationseinheit sind ferner Teilungsplatten vorgesehen, wobei jede eine Größe im Querschnitt von ungefähr 500 mm in der vertikalen Richtung × ungefähr 500 mm in der seitlichen Richtung, und eine Höhe von ungefähr 5000 mm, aufweist, wobei 3 × 3 Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen in der Trockendestillationseinheit usw. vorgesehen sind.
Auf diese Weise werden Trockendestillationsöfen mit stabiler hoher Ausbeute kombiniert, wodurch es möglich ist, eine Festigkeit in der Struktur und Stabilität in der Produktion zu erzielen, sogar wenn eine große Menge an festem Kohlenstoff zu produzieren ist. Die Querschnittsform des Trockendestillationsofens ist nicht auf eine Rechteckige beschränkt; es ist auch möglich, Polygonale wie angemessen zu verwenden, wie beispielsweise Dreieckige, Pentagonale oder Hexagonale. Ferner ist es möglich, Tests durch Verwenden des Trockendestillation-Mini-Ofens als ein Trockendestillationsofen durchzuführen; somit ist das System vom Experimentsystem bis zum Ausführungssystem anwendbar, wobei das System ausgezeichnet ist, was die Anwendbarkeit und Erweiterungsmöglichkeit anbelangt.
Als die rohrförmige Heizeinrichtung, welche ein indirektes Erwärmen durch Verwendung eines Wärmemediums, wie beispielsweise Dampf, durchführt, kann die Heizeinrichtung auch montiert sein, um parallel zu der Trennwand oder der Teilung zu sein, oder kann orthogonal dazu montiert sein, um durch die Teilungsplatte oder die Trennwand durchzudringen; in dem Fall des orthogonalen Anbringens dient die Heizeinrichtung selbst als eine Ablenkplatte, die bewirkt, dass die getrocknete Kohle durch sich selbst nach unten strömt; es ist auch möglich, sie angemessen einzufangen, wenn sie trocken-destilliert wird, wobei es somit zu einer Verbesserung der Qualität zum Zeitpunkt der Trockendestillation führt, welche wünschenswert ist.
Es ist wünschenswert für das Kühlbad zum Sammeln von festem Kohlenstoff ein Kühlen bei einer Temperatur nicht höher als Raumtemperatur durchzuführen. Dies ermöglicht die Verhinderung von Oxidation des festen Kohlenstoffs. Als die Struktur des Kühlbads ist es ferner wünschenswert eine Struktur zu verwenden, die den festen Kohlenstoff in einem geschlossenen Zustand aufnimmt. Das Innere des Kühlbads ist mit Inertgas gefüllt, um dadurch eine Oxidation der trocken-destillierten Kohle zu verhindern; gleichzeitig wird die trocken-destillierte Kohle indirekt auf Raumtemperatur durch ein Wasser-gekühltes Wärmeleitungsrohr gekühlt, das in dem Behälter installiert ist, wodurch fester Kohlenstoff erhalten wird. Als die Struktur zum Aufnehmen des festen Kohlenstoffs in einem geschlossene Zustand ist es wünschenswert, an beiden, auf der aufnehmenden Seite von dem Trockendestillationsofen und auf der Entnahmeöffnungsseite für den festen Kohlenstoff, ein Ventil mit einer Struktur, wie beispielsweise ein Drehventil, welches beide des Trockendestillationsofens und des Kühlbads abdichtet, zu verwenden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, das Kühlbad in einem geschlossenen Zustand durch indirektes Erwärmen zu platzieren, was ermöglicht, eine Inertgasatmosphäre zu erschaffen, so dass es möglich ist, einen Unfall wie beispielsweise eine Entzündung zu verhindern, welches wünschenswert ist.
Als die in den Trockendestillationsofen gespeiste Kohle wird vorzugsweise eine übernommen, welche durch Trocknen von Braunkohle erhalten wird. Abgesehen von Braunkohle ist es auch möglich holzige Braunkohle bzw. Lignit, Fettkohle usw. auf die gleiche Art und Weise zu verwenden. Beispiele der Braunkohle, die auf die gleiche Art und Weise verwendet werden können, umfassen Victoria-Kohle, North-Dakota-Kohle und Berger-Kohle usw. Während diese Kohlearten wünschenswerte Eigenschaften von einem geringen Asche- und Schwefelgehalt aufweisen, neigen sie zu einem hohen Feuchtigkeitsgehalt, aufgrund ihrer Porosität; da sie viel Feuchtigkeit enthalten, weisen sie einen geringen Heizwert auf, und werden als niedrig inkohlte Kohle behandelt. Diese Arten von Kohle mit hoher Porosität und einem hohen Feuchtigkeitsgehalt können auf die gleiche Art und Weise verwendet werden.
Als die Trennwände und Teilungsplatten werden vorzugsweise welche verwendet, welche angeordnet sind, um jede Trockendestillationseinheit und jeden Trockendestillation-Mini-Ofen von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt abzuteilen, wobei eine Heizeinrichtung zum Steuern der Temperatur in den abgeteilten Innenräumen vorgesehen ist. Die Heizeinrichtung kann nacheinander von dem oberen Abschnitt der Teilungsplatte angeordnet sein, um sie in eine Vielzahl an Stufen zu unterteilen. Es ist möglich, das Heizmuster zu steuern, um die Trockendestillationsrate in dem Trockendestillationsschritt schnell oder allmählich auszuführen; dies erleichtert das Festlegen von Bedingungen zum Erhalten von hoch inkohlter Kohle mit hoher Effizienz, wobei somit die Vorrichtung ausgezeichnet in der Produktivität ausgeführt wird.
Die Erfindung gemäß einem sechsten Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte, wobei die in dem Trockendestillationsofen verwendete, getrocknete Kohle durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 Masse-% oder weniger in dem Trocknungsschritt erhalten wird.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte erhaltenen Effekten, den folgenden Effekt zu erhalten:

(1) Da ein Trocknungsschritt zum Trocknen von niedrig inkohlter Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt vorgesehen ist, wird getrocknete Kohle mit einer stabilen Qualität in den Trockendestillationspfad gespeist, so dass es möglich ist, festen Kohlenstoff mit hohem Inkohlungsgrad (trockendestilliertes Holzkohle-Produkt) in dem Trockendestillationsofen zu erhalten, so dass das System ausgezeichnet in der Qualitätsleistung ist.

Hier gibt es keine Beschränkungen hinsichtlich der Namen und Region der niedrig inkohlten Kohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, die in dem Trocknungsschritt zu trocknen ist, solange ihr Feuchtigkeitsgehalt ungefähr 20% übersteigt, ob es Fettkohle, holzige Braunkohle, Braunkohle usw. ist. Ferner ist es nicht notwendig, dass sämtliche der als Brennstoff verwendeten Kohle niedrig inkohlte Kohle ist; es ist auch möglich, hoch inkohlte Kohle zuzufügen, deren Feuchtigkeitsgehalt weniger als ungefähr 20 Masse-% beträgt.
In dem Trockner, der in dem Trocknungsschritt verwendet wird, wird ein Trocknen in einer Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise N₂-Gas, bei einer niedrigen Temperatur (30°C bis 80°C) und geringer Luftfeuchtigkeit (RH 70% bis 0%) durchgeführt. Das Innere der Trocknungseinheit besteht aus Heißwasser-(ungefähr 60°C bis 90°C)Rohrleitungen zum Erwärmen der Kohle und Gasrohrleitungen zum Einführen von Trocknungsgas, das aus einem Inertgas besteht. Die Zielfeuchtigkeit der niedrig inkohlten Kohle kann 20 Masse-% oder weniger betragen. In einem Experiment war es möglich, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 16 Masse-% zu verringern. Somit ist es möglich, den Feuchtigkeitsgehalt der niedrig inkohlten Kohle auf 1/3 oder weniger zu verringern, und die Transporteffizienz wesentlich zu verbessern. Ferner wird eine Trockendestillation durchgeführt, um festen Kohlenstoff zu erhalten, wodurch es möglich ist, eine spontane Verbrennung bzw. Selbstentzündung zu verhindern, wobei somit eine Verbesserung in der Sicherheit erzielt wird.
Als das N₂-Gas wird N₂-Gas, das durch einen O₂-Separator separiert wird, verwendet. Das N₂-Gas kann in einem Luftvorwärmer erwärmt werden, welcher mit sehr heißem Wasser des Kondensators erwärmt wird. In diesem Fall, da die O₂-Konzentration gering ist, ist es möglich zu verhindern, dass niedrig inkohlte Kohle, welche spontan oxidiert wird und leicht an Temperatur zunimmt sowie leicht Feuer fängt, Feuer fängt, und die Kohle bei höheren Temperaturen zu trocknen. Da das in dem O₂-Separator separierte N₂-Gas eine geringe relative Luftfeuchtigkeit aufweist, kann des Weiteren die Kohle mit erhöhter Effizienz getrocknet werden. Da Abwärme genutzt wird, ohne zusätzliche Wärmeenergie zu erfordern, kann das System des Weiteren umweltfreundlich und ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ausgeführt werden. Außerdem ist es möglich, reines Wasser von dem durch Trocknen abgegebenen Abgas mit hoher Luftfeuchtigkeit zu recyceln, wobei somit Wasser effektiv verwendet wird.
Die Erfindung gemäß einem siebten Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß einem der ersten bis sechsten Aspekte, wobei die Korngröße der Ausgangsmaterialkohle in dem Trocknungsschritt auf 0,1 μm bis 5 mm angepasst ist.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis sechsten Aspekte erhaltenen Effekten, den folgenden Effekt zu erhalten:

(1) Da die Korngröße auf 0,1 μm bis 5 mm angepasst ist, ist der Trocknungsschritt vereinfacht, und die Trocknungszeit kann verkürzt werden, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist.

Hier wird als das Verfahren zum Anpassen der niedrig inkohlten Kohle auf die Korngröße von 0,1 μm bis 5 mm ein grobes Zerkleinern als eine Vorverarbeitung vor dem Trocknen durchgeführt, um die Korngröße auf 0,1 μm bis 5 mm anzupassen. Durch das Zerkleinern wird der Trocknungsschritt vereinfacht, und die Trocknungszeit kann verkürzt werden. Die niedrig inkohlte Kohle wird durch Erwärmen der Trocknungskammer des Trocknungsschritts erwärmt, unter Verwendung einer Kühlschmutzwasser-(bei ungefähr 60°C bis 90°C)Rohrleitung des Kondensators der Dampfturbine, welche mit dem in dem Wirbelbett-Verbrenner überhitzten Dampf elektrische Energie erzeugt. Des weiteren tauscht als ein Wärmeübertragungsmedium Luft mit einem geringen Sauerstoffgehalt, CO₂ oder N₂-Gas Wärme mit dem erwärmten Kühlungsschmutzwasser aus und wird erwärmt (bei einer Temperatur von 60°C bis 90°C, und bei einem RH von 0% bis 70%), und wird dann in den Trocknungsschritt geleitet, um entgegen dem Strom der niedrig inkohlten Kohle zu strömen, um die Kohle zu trocknen.
Die Erfindung gemäß einem achten Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß einem der ersten bis siebten Aspekte, wobei eine Wärmezuführeinheit vorgesehen ist, welche die Abwärme von dem Kondensator des Energieerzeugungsschritts zum Erwärmen des für das Trocknen in dem Trocknungsschritt verwendeten Inertgases verwendet.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis siebten Aspekte erhaltenen Effekten, den folgenden Effekt zu erhalten:

(1) Aufgrund der effektiven Nutzung von Abwärme ist das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz.

Die Erfindung gemäß einem neunten Aspekt ist das Energieerzeugungssystem gemäß einem der ersten bis achten Aspekte, wobei eine Wärmezuführeinheit vorgesehen ist, welche die in dem Verbrennungsschritt erzeugte Abwärme zu dem Trockendestillationsschritt zuführt, durch Nutzen von Dampf, Verbrennungsabgas oder eines in dem Verbrennungsschritt erzeugten Wärmemediums.
Als eine Folge dieser Anordnung ist es möglich, zusätzlich zu den gemäß einem der ersten bis achten Aspekte erhaltenen Effekten, die folgenden Effekte zu erhalten:

(1) Aufgrund der effektiven Nutzung der Abwärme ist das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz.
(2) Durch Verwenden eines indirekten Erwärmens, unter Nutzung der Kondensator-Abwärme des Energieerzeugers, ist es möglich, den latente-Wärme-Verlust in dem Trockendestillationsschritt abzuschwächen, was es ermöglicht, die Ausrüstung kompakter auszuführen; und
(3) Aufgrund der Anordnung unter Verwendung eines indirekten Erwärmens unter Nutzung der Kondensator-Abwärme ist es möglich, ein Wärmemedium mit hohem Druck und hoher Wärmekapazität zu verwenden, und die Vorrichtung kompakt auszuführen, so dass das System ausgezeichnet hinsichtlich der Kosten ist.

Als das Verfahren zum Zuführen der in dem Verbrennungsschritt erzeugten Wärme zu dem Trockendestillationsschritt ist es hier möglich, das in dem Verbrennungsschritt erzeugte Abgas direkt an den Trockendestillationsofen zuzuführen; in dem Fall wo der Verbrennungsschritt Dampf zum Rotieren der Turbine des Energieerzeugers erzeugt, kann der Dampf, der die Turbine gedreht hat, in dem Verbrennungsschritt erneut erwärmt werden und dann an die Trockendestillationsofen-Wärmeaustauscheinheit zum indirekten Erwärmen zugeführt werden.
Ferner kann niedrig inkohlte Kohle, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist und nicht an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region verwendet wird, als Brennstoff in dem Verbrennungsschritt verwendet werden, so dass es möglich ist, wenn dieses Energieerzeugungssystem in der Kohle-produzierenden Region verwendet wird, festen Brennstoff (fester Kohlenstoff) zu produzieren, während preiswerte niedrig inkohlte Kohle effektiv genutzt wird, um Energie zu erzeugen; da es ein System ist, das die Abwärme der Energieerzeugung effektiv nutzt, ist das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz, was es ermöglicht ein Energieerzeugungssystem integriert mit einer Fester-Brennstoff-Produktionsvorrichtung aufzubauen, was es ermöglicht, festen Brennstoff mit einem hohen Brennstoffverhältnis effizient zu produzieren.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Wie oben beschrieben, sieht das Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung die folgenden vorteilhaften Effekte vor:
Gemäß der Erfindung des ersten Aspekts werden die folgenden Effekte erhalten:

(1) Es ist möglich, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist, was es ermöglicht, den Eingangsbrennwert zu verringern;
(2) Die relative Dichte der getrockneten Kohle ist aufgrund von Trocknen verringert, und, inklusive des Brennwerts zum Verdampfen der Feuchtigkeit, ist es möglich den Trockendestillationsofen kompakt auszugestalten, wobei somit ermöglicht wird, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist; Ferner ist es möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist, in welchem es möglich ist, das Trockendestillation-Gas-Recycelsystem usw. des Trockendestillationsofens kompakt auszuführen;
(3) Das durch die Trockendestillation erzeugte Kohlenwasserstoffgas wird als der Hauptbrennstoff in dem Verbrennungsschritt verwendet, wodurch es möglich ist ein ausgezeichnetes Energieerzeugungssystem zur Produktion von festem Kohlenstoff bereitzustellen;
(4) Die als eine Folge des Kühlens nach der Trockendestillation zum Vorschein kommende Teerkomponente wird innerhalb des festen Kohlenstoffs festgesetzt, wodurch es möglich ist ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, welches imstande ist die Probleme aufgrund der Teerkomponente zu lösen und welches ausgezeichnet in stabiler Betriebsfähigkeit ist;
(5) Da ein Verbrennungsschritt vorgesehen ist, in welchem Kohlenwasserstoffgas als der Hauptbrennstoff verwendet wird, und ein Energieerzeugungsschritt, in welchem ein Energieerzeuger, der eine Dampfturbine mit dem in dem Verbrennungsschritt erzeugten Frischdampf betreibt, und ein Kondensator vorgesehen sind, ist es möglich, die Abwärme durch ein Wärmemedium, das sich zwischen dem Verbrennungsschritt und dem Kondensator bewegt, effektiv zu nutzen. Da Kohlenwasserstoffgas und fester Kohlenstoff durch einen Trockendestillationsofen produziert werden, ist das System ferner ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz; da kein indirektes Material, wie beispielsweise Öl, zugefügt wird, ist das System leicht und Transportkosten sind niedrig; somit ist es möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet hinsichtlich der Verwendbarkeit ist, welches Fettkohle, Braunkohle usw. verwenden kann, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und schwer an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region, zu verwenden sind; und
(6) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist, welches die Verbrennungswärme des Kohlenwasserstoffgases (flüchtiger Anteil) zum Erwärmen des Dampfes zur Energieerzeugung und für die Produktion von festem Kohlenstoff durch Trocknen und Trockendestillation von niedrig inkohlter Kohle nutzen kann.

Ferner wird, wenn das Kohlendioxidgas separiert und recycelt wird, N₂-Gas beträchtlich reduziert und somit liegt Kohlendioxidgas in hoher Konzentration vor, und es ist möglich die Separationsenergie des Kohlendioxidgases zu verringern, was es ferner ermöglicht, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist.
Gemäß der Erfindung des zweiten Aspekts, zusätzlich zu den Effekten des ersten Aspekts, ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Effekte zu erhalten:

(1) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist, was es ermöglicht, den Eingangsbrennwert zu verringern; und
(2) Die relative Dichte der getrockneten Kohle ist aufgrund des Trocknens verringert, und, einschließlich des Brennwerts zum Verdampfen der Feuchtigkeit ist es möglich, den Trockendestillationsofen kompakt auszugestalten, wobei es somit ermöglicht wird, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist;

Ferner ist es möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist, in welchem es möglich ist, das Trockendestillierte-Gas-Recycelsystem usw. des Trockendestillationsofens kompakt auszuführen.
Gemäß der Erfindung des dritten Aspekts ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu den Effekten des zweiten Aspekts, zu erhalten:

(1) Das Reduktionsverhältnis der Trocknungszeit bezüglich des Eingangsbrennwerts für eine Zunahme der Temperatur ist groß, wodurch es möglich ist, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist; und
(2) Da das System ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist, ist es möglich das Ausrüstungsvolumen kompakt auszuführen, was es ermöglicht, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das hinsichtlich der Kosten ausgezeichnet ist.

Gemäß der Erfindung des vierten Aspekts ist es möglich, den folgenden vorteilhaften Effekt, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis dritten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Qualität ist, in welchem das Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) entfernt wird, und in welchem es möglich ist eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle sicherzustellen, was es möglicht macht, hoch inkohlte Kohle mit einem Brennstoffverhältnis von 2 oder mehr zu erhalten. Ferner ist es möglich eine Trockendestillation bei einer niedrigen Temperatur von 350°C bis 500°C durchzuführen, so dass es möglich ist ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Kostenspareffizienz ist, was die Kosten der Vorrichtung selbst und den Eingangsbrennwerts anbelangt. Ferner ist es möglich eine Trockendestillation durchzuführen, während Schweröl beibehalten wird, so dass es möglich ist ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist, welches keine Probleme, wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors, involviert.

Gemäß der Erfindung des fünften Aspekts ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis vierten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, in welchem ein indirektes Erwärmen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium möglich ist, die Temperatur in dem Trockendestillationsofen einfach gleichmäßig ausgeführt werden kann, und welches ausgezeichnet ist, was die Ausbeute an festem Kohlenstoff anbelangt. Ferner ist es möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Massenproduktion ist, in welchem Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen sind, mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgestattet;

Wenn das innere Volumen des Ofens einfach für die Massenproduktion vergrößert wird, ist es außerdem schwierig die Temperatur in dem Ofen gleichmäßig auszuführen, und es werden Stellen erzeugt, wo eine Trockendestillation teilweise einfach fortschreitet, usw.; und die Ausbeute des hochwertigen festen Kohlenstoffs ist gering;

(2) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, welches ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist, welches eine hohe Steifigkeit aufweist und welches, sogar wenn Druck aufgebracht wird, wenn eine flüchtige Komponente in dem Trockendestillationsofen erzeugt wird oder wenn sich die Ausgangsmaterialkohle in dem Trockendestillationsofen ausdehnt, in dem Fall wo das Innere des Ofens nicht in rechteckige Abschnitte unterteilt ist, keine Verformung durchmacht;
(3) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist, welches ein Erwärmen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium, wie beispielsweise Dampf, auf eine stabile Art und Weise durchführen kann;
(4) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Produktivität ist, welches den Produkt-Fester-Kohlenstoff auf eine stabile Art und Weise sammeln kann; und
(5) Es ist möglich eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung bereitzustellen, welche ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ist, welche, ungleich einem direkten Erwärmen, bei welchem Abgas von dem Verbrenner als das Wärmeaustauschmedium für den Trockendestillationsofen zugeführt wird, bis zum äußersten den Brennwert pro Einheitsvolumen des flüchtigen Anteils, durch Verwendung indirekten Erwärmens erzeugt, nutzen kann, wobei somit das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ausgeführt wird.

Gemäß der Erfindung des sechsten Aspekts ist es möglich, den folgenden vorteilhaften Effekt, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis fünften Aspekte, zu erhalten:

(1) Getrocknete Kohle mit einer stabilen Qualität wird in den Trockendestillationspfad gespeist, so dass es möglich ist ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Qualitätsleistung ist, in welchem es möglich ist festen Kohlenstoff mit hohem Inkohlungsgrad (trockendestilliertes Holzkohle-Produkt) in dem Trockendestillationsofen zu erhalten.

Gemäß der Erfindung des siebten Aspekts ist es möglich, den folgenden vorteilhaften Effekt, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis sechsten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ist, in welchem der Trocknungsschritt vereinfacht wird, um es zu ermöglichen, dass die Trocknungszeit verkürzt wird.

Gemäß der Erfindung des achten Aspekts ist es möglich, den folgenden vorteilhaften Effekt, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis siebten Aspekte, zu erhalten:

(1) Durch effektives Nutzen von Abwärme ist es möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ist.

Gemäß der Erfindung des neunten Aspekts ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Effekte, zusätzlich zu den Effekten von einem der ersten bis achten Aspekte, zu erhalten:

(1) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ist, welches Abwärme effektiv nutzt;
(2) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist, in welchem es möglich ist den Latentwärmeverlust in dem Trockendestillationsschritt abzuschwächen, unter Verwendung eines indirekten Erwärmens unter Nutzung der Kondensator-Abwärme des Energieerzeugers, und in welchem es möglich ist das System kompakter auszuführen; und
(3) Es ist möglich ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet ist, was die Kosten anbelangt, welches ein Wärmemedium mit hohem Druck und hoher Hitzekapazität verwenden kann, und welches gestattet, dass die Vorrichtung kompakt ausgeführt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Energieerzeugungssystem gemäß einer Ausführungsform darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
3 ist eine schematische Darstellung, die einen simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofen darstellt.
4 ist eine Graphik, die Analyseergebnisse von trockendestillierter Kohle gemäß Trockendestillationstemperaturen darstellt.
5 ist eine Graphik, die thermogravimetrische Analyseergebnisse von trockendestillierter Kohle gemäß Trockendestillationstemperaturen darstellt.
6 ist eine Graphik, die eine Temperaturänderung in Braunkohle in einer Trockendestillationsvorrichtung darstellt.
7 ist eine Graphik, die Änderungen bei verschiedenen, die Verbrennung betreffenden Komponenten des festen Kohlenstoffs gemäß den Braunkohle-Trockendestillation-Verarbeitungstemperaturen darstellt.
8 ist eine Graphik, die den Feuchtigkeitsgehalt hinsichtlich der Temperatur und Zeit in dem Fall des Niedrigtemperaturtrocknens darstellt.
9 ist eine Darstellung, welche die Wärmebilanz und Materialbilanz gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird der Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsformen)
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Energieerzeugungssystem gemäß einer Ausführungsform darstellt.
In der Zeichnung bezeichnet 1 ein Energieerzeugungssystem; 2 bezeichnet eine Bergbau/Kohle-Förderausrüstung zum Abkohlen und Fördern von niedrig inkohlter Kohle; 3 bezeichnet einen Trockner für den Trocknungsschritt, welcher die niedrig inkohlte Kohle, wie beispielsweise Braunkohle, trocknet, welche eine Aggregat-Kohle mit einer Korngröße von 1 μm bis 5 mm ist, und welche einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 60 Masse-% bis einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 Masse-% bei ungefähr 30°C bis 50°C in einer N₂-Gas-Atmosphäre aufweist, welche durch einen unten beschriebenen Inertgas-Vorheizer 30 erwärmt wurde, wobei die Kohle von der Bergbau/Kohle-Förderausrüstung 2 befördert wird; 4 bezeichnet eine Trockner-Wärmeaustausch-Einheit, die den Trockner durch Verwendung des heißen Wassers von 60°C bis 90°C erwärmt, verbunden mit einem unten beschriebenen Kondensator 33; 5 bezeichnet einen Staubsammler, der eine Staubeinsammlung an der Abluft durchführt; 6 bezeichnet eine Vorverarbeitungsvorrichtung zum Erwärmen der durch den Trockner 3 erhaltenen getrockneten Kohle auf 200°C bis 350°C als eine Vor-Trockendestillationsverarbeitung; 7 bezeichnet eine Vorverarbeitungsvorrichtung-Wärmeaustauscheinheit, welche mit nacherwärmten Dampf bei 500°C bis 600°C, der an dem unten beschriebenen Wirbelbett-Verbrenner 13 erhalten wird, versorgt wird, durch eine unten beschriebene Nacherwärmter-Dampf-Vorverarbeitungsvorrichtung-Zuführeinheit 45 und Durchführen eines Heizens auf 200°C bis 350°C; 8 bezeichnet einen Trockenkohlebunker zum Zuführen in den Trockendestillationsofen der getrockneten Kohle, die durch Vorverarbeitung durch die Vorverarbeitungsvorrichtung 6 erwärmt wurde; 9 bezeichnet einen Trockendestillationsofen zum Verdampfen und Separieren des flüchtigen Anteils, der Teerkomponente usw., von der getrockneten Kohle, die von dem Trockenkohlebunker 8 befördert wird, um die Kohle in festen Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffgas trocken-zu-destillieren; 10 bezeichnet eine Trockendestillationsofen-Wärmeaustauscheinheit, die mit nacherwärmtem Dampf bei 500°C bis 600°C versorgt wird, der an dem unten beschriebenen Wirbelbett-Verbrenner 13 geheizt wird, durch eine unten beschriebene Nacherwärmter-Dampf-Trockendestillationsofen-Zuführeinheit 44 und Durchführen eines Erwärmens auf 350°C bis 500°C; 11 bezeichnet ein Kühlbad zum Kühlen und Entnehmen des an dem Trockendestillationsofen 9 erhaltenen festen Kohlenstoffs; 12 bezeichnet eine Kühlbad-Wärmeaustauscheinheit zum Durchführen eines Kühlens auf eine Temperatur nicht höher als Raumtemperatur für das Kühlen des Kühlbads 8 von einer unten beschriebenen Wasserzuführeinheit 38; 13 bezeichnet einen Wirbelbett-Verbrenner, der mit dem Kohlenwasserstoffgas, das durch Trockendestillation an dem Trockendestillationsofen 9 produziert wird, als ein Hauptbrennstoff versorgt wird, und der Wärme für den Frischdampf für eine unten beschriebene Dampfturbine 32 erzeugt; 14 bezeichnet eine Verbrenner-Frischdampf-Wärmeaustauscheinheit, die den Frischdampf für die unten beschriebene Dampfturbine 32 durch die Wärme des Wirbelbett-Verbrenners 13 erzeugt; 15 bezeichnet eine Nacherwärmter-Dampf-Wärmeaustauscheinheit, die den Dampf erneut erwärmt, nachdem er die unten beschriebene Dampfturbine 32 gedreht hat, durch die Wärme des Wirbelbett-Verbrenners 13, um einen nacherwärmten Dampf zu erschaffen; 16 bezeichnet einen Zyklon, der eine feste Komponente von dem Abgas des Wirbelbett-Verbrenners 9 durch Zentrifugalkraft separiert; 17 bezeichnet eine Asche-Verarbeitungsvorrichtung, welche die durch den Zyklon 16 separierte Asche verarbeitet; 18 bezeichnet einen Verbrennungsluftvorheizer zum Durchführen eines Wärmeaustausches, um das Abgas, das durch Rohrleitungen von dem Zyklon 16 zugeführt wird, für das Erwärmen von O₂ zu nutzen, das von einem unten beschriebenen O₂-Separator 25 erhalten wird; 19 bezeichnet eine Verbrennungsluftvorheizer-Wärmeaustauscheinheit des Verbrennungsluftvorheizers 18; und 20 bezeichnet eine CO₂-Separationsvorrichtung zum Separieren von CO₂ von dem durch den Verbrennungsluftvorheizer 18 Wärme-recycelten Abgas, der Entfernung von Staub usw., von dem Abgas, nachdem die Separation von CO₂ durch die CO₂-Separationsvorrichtung 20 durchgeführt wurde, durch den Staubsammler 5. 21 bezeichnet einen Schlot zum Ablassen von Abgas von welchem Staub usw. durch den Staubsammler 5 entfernt wurde; 22 bezeichnet eine CO₂-Zuführeinheit zum Zuführen des durch die CO₂-Separationsvorrichtung 20 separierten CO₂ an das Kühlbad 11 und eine unten beschriebene vorgeheizte O₂-Zuführeinheit 27; 23 bezeichnet ein CCS zum Recyceln und Nutzen des an dem Kühlbad 11 vorbeigegangenen CO₂; 24 bezeichnet einen Frischlüfter zum Senden von Luft aus der Atmosphäre an einen unten beschriebenen O₂-Separator; 25 bezeichnet einen O₂-Separator, der das O₂-Gas und das N₂-Gas von der durch den Frischlüfter 24 herein gezwungenen Atmosphärenluft separiert und diese Gase zu dem Verbrennungsluftvorheizer 18 sendet; 26 bezeichnet eine O₂-Zuführeinheit zum Zuführen des durch den O₂-Separator 25 separierten O₂ zu dem Verbrennungsluftvorheizer 18; 27 bezeichnet eine vorgeheizte O₂-Zuführeinheit, die das O₂, das durch den Verbrennungsluftvorheizer 18 erwärmt wurde, mit dem CO₂ von der CO₂-Zuführeinheit 22 mischt, und die Mischung an den Wirbelbett-Verbrenner zuführt; das von dem O₂-Separator 25 erhaltene O₂-Gas geht durch die O₂-Zuführeinheit 26 durch, und wird durch den Verbrennungsluftvorheizer 18 vorgewärmt, um als das Brennstoff-Additiv des Wirbelbett-Verbrenners 13 verwendet zu werden. Ferner wird das gleichzeitig erhaltene N₂-Gas durch einen unten beschriebenen Inertgas-Vorheizer 30 erwärmt und wird für das Trocknen der niedrig inkohlten Kohle verwendet. 28 bezeichnet eine N₂-Gas-Zuführeinheit, die das durch den O₂-Separator 25 von der Atmosphäre separierte N₂-Gas dem unten beschriebenen Inertgas-Vorheizer 30 zuführt; 29 bezeichnet einen Trockenluft-Frischlüfter zum Zwingen des Inertgases, dessen Hauptkomponente das N₂-Gas der N₂-Gas-Zuführeinheit ist, in einen unten beschriebenen Inertgas-Vorheizer 30; und 30 bezeichnet einen Inertgas-Vorheizer zum Vorheizen des Inertgases; der Inertgas-Vorheizer 30 verwendet die Abwärme nach dem Wärmeaustausch an der Vorverarbeitungsvorrichtung-Wärmeaustauscheinheit 7 oder der Trockner-Wärmeaustausch-Einheit 4. 31 bezeichnet eine vorgeheizte N₂-Zuführeinheit, die das durch den Inertgas-Vorheizer 30 erwärmte N₂ an die Trockner-Wärmeaustausch-Einheit 4 zuführt; 32 bezeichnet eine Dampfturbine, die den Energieerzeuger mit dem Frischdampf des Wirbelbett-Verbrenners 13 dreht; 33 bezeichnet einen Kondensator; 34 bezeichnet einen Energieerzeuger; 35 bezeichnet einen Kühlturm; 36 bezeichnet eine Kondensator-Abgaswärme-Zuführeinheit, welche die Abwärme des Kondensators an die Trockner-Wärmeaustausch-Einheit 4 des Trockners 3 zuführt; 37 bezeichnet eine dampfantriebsartige Wasserzuführpumpe; 38 bezeichnet eine Wasserzuführeinheit, die das Wasser des Kondensators an die Kühlbad-Wärmeaustauscheinheit 12 des Kühlbads 11 und eine unten beschriebene Wasserzuführheizvorrichtung 39 senden; 39 bezeichnet eine Wasserzuführheizvorrichtung zum Vorheizen des Wassers von der Vorverarbeitungsvorrichtung-Wärmeaustauscheinheit 7, der Trockendestillationsofen-Wärmeaustauscheinheit 10, der Kühlbad-Wärmeaustauscheinheit 12, dem Inertgas-Vorheizer 30 und der Wasserzuführeinheit 38 mit dem Dampf (entnommener Dampf) von der Verbrenner-Frischdampf-Wärmeaustauscheinheit 14 und der Turbine; 40 bezeichnet eine Erwärmtes-Wasser-Zuführeinheit zum Zuführen von erwärmtem Wasser von der Wasserzuführheizvorrichtung 39 an die Verbrenner-Frischdampf-Wärmeaustauscheinheit 14; 41 bezeichnet eine Frischdampf-Zuführeinheit zum Zuführen von Frischdampf von der Verbrenner-Frischdampf-Wärmeaustauscheinheit 14 an die Turbine; 42 bezeichnet eine Nacherwärmter-Dampf-Zuführeinheit zum Zuführen des Dampfes, der die Turbine gedreht hat, zu der Nacherwärmter-Dampf-Wärmeaustauscheinheit zum Nacherwärmen; 43 bezeichnet eine Nacherwärmter-Dampf-Rückführeinheit, die einen Teil des nacherwärmten Dampfes wieder zu der Turbine zurückführt; 44 bezeichnet eine Nacherwärmter-Dampf-Trockendestillationsofen-Zuführeinheit zum Zuführen von nacherwärmtem Dampf an die Trockendestillationsofen-Wärmeaustauscheinheit 10; und 45 bezeichnet eine Nacherwärmter-Dampf-Vorverarbeitungsvorrichtung-Zuführeinheit zum Zuführen von nacherwärmtem Dampf an die Vorverarbeitungsvorrichtung-Wärmeaustauscheinheit 7. 55 bezeichnet produzierten festen Kohlenstoff, wie beispielsweise Holzkohle.
Genauer wird bei der vorliegenden Ausführungsform das erwärmte Wasser, das von der Erwärmtes-Wasser-Zuführeinheit 40 zugeführt wird, an der Verbrenner-Frischdampf-Wärmeaustauscheinheit 14 des Wirbelbett-Verbrenners 13 in Frischdampf umgewandelt. Dieser Frischdampf wird an die Dampfturbine 32 durch Verwendung der Frischdampf-Zuführeinheit 41 zugeführt. Der Dampf, der die Dampfturbine 32 gedreht hat, wird an die Nacherwärmter-Dampf-Wärmeaustauscheinheit 15 durch Verwendung der Nacherwärmter-Dampf-Zuführeinheit 42 zugeführt, und wird an der Nacherwärmter-Dampf-Wärmeaustauscheinheit 15 nacherwärmt, um in nacherwärmten Dampf verwandelt zu werden. Ein Teil dieses nacherwärmten Dampfes wird wieder an die Dampfturbine 32 zugeführt, durch Verwendung der Nacherwärmter-Dampf-Rückführeinheit 43. Der nacherwärmte Dampf wird an die Trockendestillationsofen-Wärmeaustauscheinheit 10 und die Vorverarbeitungsvorrichtung-Wärmeaustauscheinheit 7 zugeführt, hauptsächlich durch die Nacherwärmter-Dampf-Trockendestillationsofen-Zuführeinheit 44 und die Nacherwärmter-Dampf-Vorverarbeitungsvorrichtung-Zuführeinheit 45. Ferner wird der nacherwärmte Dampf, der in der Trockendestillationsofen-Wärmeaustauscheinheit 10 und der Vorverarbeitungsvorrichtung-Wärmeaustauscheinheit 7 verwendet wird, an die Wasserzuführheizvorrichtung 39 zugeführt, nachdem er teilweise durch den Inertgas-Vorheizer 30, oder wie er ist, verwendet wird. Ein Teil von kaltem Wasser der Wasserzuführeinheit 38 wird verwendet, um den festen Kohlenstoff an der Kühlbad-Wärmeaustauscheinheit 12 zu kühlen, und wird erwärmt, bevor es an den Wasserzuführheizabschnitt 39 zugeführt wird. Auf diese Art wird Abwärme zwischen den Wärmemedien, wie beispielsweise Wasser und Dampf, genutzt, so dass es möglich ist, die Belastung auf den Wirbelbett-Verbrenner 13, den Kühlturm 35 und die Wasserzuführheizvorrichtung 39 zu verringern, so dass das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist.
Als der Brennstoff des Verbrenners ist es ferner möglich einen Teil des festen Kohlenstoffs 55 zu verwenden. In diesem Fall, wenn der feste Kohlenstoff 55 in den Wirbelbett-Verbrenner 13 gespeist wird, als die erforderliche Eingangswärme für den Trockner 3 und den Trockendestillationsofen 9, ist die erforderliche Energie zum Erzeugendes festen Kohlenstoffs selbst verloren; es ist jedoch auch möglich, sie als ein Mittel zum Sicherstellen der Wärmequelle für den Trockner 3 und den Trockendestillationsofen 9 zu nutzen; somit ist das System ausgezeichnet in der Brennstoffselektivität.
Das Energieerzeugungssystem, das wie oben beschrieben angeordnet ist, wird wie folgt im Sinne von jeder Grundoperation beschrieben.

(1) Die niedrig inkohlte Kohle wird im Voraus grob zerkleinert, z. B. in einer Kugelmühle, und separiert und in einen Luftstrom überführt, und an den Trockner 3 des Energieerzeugungssystems zugeführt.
(2) In dem Trockner 3 wird der Feuchtigkeitsgehalt der niedrig inkohlten Kohle, deren Korngröße auf 0,1 μm bis 5 mm angepasst ist, auf 20 Masse-% oder weniger verringert, so dass das Trocknen mit einem Trocknungsgas durchgeführt wird, dessen relative Luftfeuchtigkeit 0% bis 70% beträgt, und bei einer Temperatur in dem Trockner, die von 30°C bis 50°C reicht. Als das Trocknungsgas wird die Abwärme von dem Kondensator 33 und die Abwärme genutzt, die von der Dampfturbine, dem Verbrenner-Bettmaterial und dem festen Kohlenstoff recycelt wird.
(3) Als der Trockendestillationsofen 9 ist es wünschenswert, das indirekt auf 350°C bis 500°C erwärmte Wirbelbett-System zu übernehmen. Dies ermöglicht es festen Kohlenstoff zu erhalten, während die Teerkomponente beibehalten wird, was es ermöglicht, Probleme, wie beispielsweise ein Verstopfen der Teerkomponente, zu verhindern. Ferner ist es möglich, das Kohlenwasserstoffgas der leichten Ölkomponente zu entnehmen, wobei es somit einfacher gemacht wird, den Verbrenner zu handhaben.
(4) Der Wirbelbett-Verbrenner 13 verwendet ein Brennstoff-Additiv, das durch Verdünnen des Sauerstoffs erhalten wird, der separiert wird durch den O₂-Separator 25 zum Separieren von Sauerstoff aus der Atmosphäre durch Kohlendioxidgas, das als ein Beiprodukt bzw. Nebenprodukt erhalten oder von der CO₂-Separationsvorrichtung 20 separiert wird.
(5) Die CO₂-Separationsvorrichtung 20 verwendet einen festen Reformierungskatalysator, wie beispielweise Eisen oder eine alkalische Komponente. Genauer ist es möglich ein festes Bett usw. zu nutzen, welches einen Perovskit-tragenden Erdalkali-Katalysator verwendet. Dies ermöglicht es eine Schwerkomponente, wie beispielsweise eine Teerkomponente, in eine leichte Komponente zu zersetzen.
(6) Da ein Trocknungsschritt zum Trocknen von niedrig inkohlter Kohle mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt bei 30°C bis 50°C vorgesehen ist, ist es möglich den Eingangsbrennwert zu verringern, so dass das System ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist.
(7) Da ein Trockendestillationsschritt zum Trocken-destillieren von getrockneter Kohle vorgesehen ist, die durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle, deren Korngröße auf 0,1 μm bis 5 mm angepasst ist, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 Masse-% oder weniger durch den Trocknungsschritt erhalten wird, wird die relative Dichte bzw. das spezifische Gewicht der getrockneten Kohle aufgrund des Trocknens verringert; somit ist es, einschließlich des Brennwerts zum Verdampfen des Feuchtigkeitsgehalts, vorteilhafterweise möglich, den Trockendestillationsofen kompakt auszugestalten. Somit ist die Belastung auf den Trockendestillationsofen gering, und die Ausrüstung kann klein ausgeführt werden, so dass das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist.
(8) Da ein Kühlbad zum Kühlen des festen Kohlenstoffs vorgesehen ist, der in dem Trockendestillationsofen erhalten wird, ist es möglich die Probleme aufgrund der Teerkomponente zu lösen, durch Festsetzen der zum Vorschein kommenden Teerkomponente als eine Folge des Kühlens nach der Trockendestillation innerhalb des festen Kohlenstoffs; das System ist ausgezeichnet in stabiler Betriebsfähigkeit.
(9) Da ein Wirbelbett-Verbrenner, in welchem Kohlenwasserstoffgas als der Hauptbrennstoff verwendet wird, und ein Energieerzeuger vorgesehen sind, in welchem ein Energieerzeuger, der eine Dampfturbine mit dem in dem Wirbelbett-Verbrenner erzeugten Frischdampf betreibt, und ein Kondensator vorgesehen sind, ist es möglich, die Abwärme durch ein Wärmemedium, das sich zwischen dem Wirbelbett-Verbrenner und dem Kondensator bewegt, zu nutzen. Da Kohlenwasserstoffgas und fester Kohlenstoff durch einen Trockendestillationsofen produziert werden, ist das System ferner ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz; da kein indirektes Material, wie beispielsweise Öl, zugefügt wird, ist das System leicht, welches zu einer ausgezeichneten Transportierbarkeit führt; und es ist möglich, Fettkohle, Braunkohle usw. zu verwenden, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und schwer an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region, zu verwenden sind.
(10) Da es ein komplexes System ist, das eine Energieerzeugung unter Verwendung als den Hauptbrennstoff des Kohlenwasserstoffgases, das in dem Trockendestillationsofen erzeugt wird, durchführt, ist es möglich, das System für die Produktion von festem Kohlenstoff durch Trocknen und Trockendestillation von niedrig inkohlter Kohle zu nutzen, mit der Verbrennungswärme des Kohlenwasserstoffgases (flüchtiger Anteil) mit dem Erwärmen des Dampfes zur Energieerzeugung.

Wenn das Kohlendioxidgas separiert und recycelt wird, ist ferner die Menge an N₂-Gas beachtlich klein, so dass die Konzentration des Kohlendioxidgases hoch ist, und es ist möglich, die Kohlendioxidgas-Separationsenergie zu verringern, was zu einer ausgezeichneten Energiespareffizienz führt.

(11) Da die Trockendestillation bei 350°C bis 500°C durchgeführt wird, ist der Eingangsbrennwert klein, was es ermöglicht, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist. Ferner wird die relative Dichte der getrockneten Kohle aufgrund des Trocknens verringert, und es ist möglich, einschließlich des Brennwerts zum Verdampfen der Feuchtigkeit, den Trockendestillationsofen kompakt auszugestalten, so dass das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist. Ferner ist es möglich, das Trockendestillation-Gas-Recycelsystem usw. des Trockendestillationsofens kompakt auszuführen, so dass das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz ist.
(12) Da ein Wirbelbett-Verbrenner, in welchem Kohlenwasserstoffgas als der Hauptbrennstoff verwendet wird, und ein Energieerzeugungsschritt vorgesehen sind, in welchem ein Energieerzeuger, der eine Dampfturbine mit dem in dem Wirbelbett-Verbrenner erzeugten Frischdampf betreibt, und ein Kondensator vorgesehen sind, ist es möglich, die Abwärme durch ein Wärmemedium, das sich zwischen dem Wirbelbett-Verbrenner und dem Kondensator bewegt, effektiv zu nutzen. Da Kohlenwasserstoffgas und fester Kohlenstoff durch einen Trockendestillationsofen produziert werden, ist das System ferner ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz; da kein indirektes Material, wie beispielsweise Öl, zugefügt wird, ist das System leicht und Transportkosten sind gering; und es ist möglich, Fettkohle, Braunkohle usw. zu verwenden, welche einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen und schwer an anderen Orten als der Herkunftsort, an anderen Orten als die Kohle-produzierende Region, zu verwenden sind; somit ist das System ausgezeichnet hinsichtlich der Nutzbarkeit.

Der feste Kohlenstoff wird bei 350°C bis 500°C trocken-destilliert, wodurch das Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) entfernt wird, und es ist möglich eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle sicherzustellen, was es möglicht macht, hoch inkohlte Kohle mit einem Brennstoffverhältnis von 2 oder mehr zu erhalten, welches hilft, die Produktionskosten der Vorrichtung selbst zu verringern; somit ist das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz und in der Energiespareffizienz, aufgrund des kleinen Eingangsbrennwerts.

(13) Die Verbrennungswärme des Kohlenwasserstoffgases (flüchtiger Anteil) kann verwendet werden, zusammen mit dem Erwärmen des Dampfes zur Energieerzeugung, für die Produktion von festem Kohlenstoff durch Trocknen und Trockendestillation von niedrig inkohlter Kohle; somit ist das System ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz.

Wenn das Kohlendioxidgas separiert und recycelt wird, ist ferner die Menge an Stickstoffgas beachtlich klein, so dass die Konzentration des Kohlendioxidgases hoch ist, und es ist möglich, die Kohlendioxidgas-Separationseffizienz zu verringern, so dass das System sogar noch weiter ausgezeichnet in der Ressourcenspareffizienz als ein System ist.

(14) Da die Trocknungstemperatur in dem Trocknungsschritt 30°C bis 50°C beträgt, ist das Reduktionsverhältnis der Trocknungszeit bezüglich des Eingangsbrennwerts für eine Zunahme der Temperatur groß, was in einer ausgezeichneten Energieeffizienz resultiert.

Ferner beträgt die Trocknungstemperatur 30°C bis 50°C, und aufgrund der ausgezeichneten Energieeffizienz ist es möglich, das Ausrüstungsvolumen kompakt auszuführen; somit ist das System ausgezeichnet was die Kosten angeht.
Ferner ist es aufgrund des Temperaturbereiches von 30°C bis 50°C möglich, ein Erwärmen auf die Trocknungstemperatur mit der Abwärme von dem Kondensator durchzuführen, so dass das System ausgezeichnet in der Energieeffizienz ist.

(15) Da jeder Trockendestillation-Mini-Ofen mit einer rohrförmigen Heizeinrichtung ausgestattet ist, ist ein indirektes Erwärmen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium möglich; und die Temperatur in dem Trockendestillationsofen kann einfach gleichmäßig ausgeführt werden, so dass das System ausgezeichnet in der Ausbeute an festem Kohlenstoff ist. Ferner sind Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen, mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgestattet, so dass das System ausgezeichnet in der Massenproduktivität ist.

Wenn das innere Volumen des Ofens einfach für die Massenproduktion vergrößert wird, ist es außerdem schwierig die Temperatur in dem Ofen gleichmäßig auszuführen, und es werden Stellen erzeugt, wo eine Trockendestillation teilweise einfach fortschreitet, usw.; und die Ausbeute des hochwertigen festen Kohlenstoffs ist gering.

(16) Es sind Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgebildet, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen, der mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgebildet ist, so dass das System eine hohe Steifigkeit aufweist; und es macht keine Verformung durch, sogar wenn Druck auf die Innenseite des Ofens aufgebracht wird, aufgrund einer Erzeugung einer flüchtigen Komponente in dem Trockendestillationsofen oder aufgrund einer Ausdehnung der Ausgangsmaterialkohle in dem Trockendestillationsofen, in dem Fall wo das Innere des Ofens nicht in rechteckige Abschnitte unterteilt ist; somit ist das System ausgezeichnet in der Betriebsstabilität.
(17) Da eine rohrförmige Heizeinrichtung ausgebildet ist, ist es möglich ein Erwärmen mittels eines Hochtemperatur-Wärmemediums, wie beispielsweise Dampf, auf eine stabile Art und Weise durchzuführen, so dass das System ausgezeichnet in der Betriebsstabilität ist.
(18) Das Kühlbad zum Sammeln von festem Kohlenstoff ist in dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens vorgesehen, so dass es möglich ist, das Fester-Kohlenstoff-Produkt auf eine stabile Art und Weise zu sammeln.
(19) Aufgrund der effektiven Nutzung der Abwärme ist das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz.
(20) Durch Verwenden eines indirekten Erwärmens, unter Nutzung der Kondensator-Abwärme des Energieerzeugers, ist es möglich, den Latentwärmeverlust in dem Trockendestillationsschritt abzuschwächen, was es ermöglicht, die Ausrüstung kompakter auszuführen.
(21) Aufgrund der Anordnung unter Verwendung eines indirekten Erwärmens unter Nutzung der Kondensator-Abwärme weist das Wärmemedium einen hohen Druck und eine hohe Wärmekapazität auf, so dass es möglich ist, die Vorrichtung kompakt auszuführen, so dass das System ausgezeichnet ist, was die Kosten anbelangt.

2 ist eine schematische Darstellung, die eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
In 2 bezeichnet 9A einen Trockendestillationsofen, welcher eine Trockendestillationseinheit aufweist, die durch eine unten beschriebene Trennwand unterteilt ist, die in dem oberen Abschnitt des Kühlbads aufgerichtet ist, und Trockendestillation-Mini-Öfen, die durch eine unten beschriebene Teilungsplatte unterteilt sind, die in der Trockendestillationseinheit vorgesehen ist, wobei Dampfrohrleitungen und Hochtemperatur-Abgas-Rohrleitungen, welche auf eine Temperatur von 500°C bis 600°C erwärmt werden, an der inneren Oberfläche des Trockendestillationsofens, der Trennwand und der Teilungsplatte vorgesehen sind, und gespeist-getrocknete Braunkohle bei einer Temperatur von 350°C bis 500°C trocken-destilliert; 9a bezeichnet eine Trennwand, die vertikal von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens angeordnet ist, um den Trockendestillationsofen 9A in rechteckige Trockendestillationseinheiten zu unterteilen; 9b bezeichnet Teilungsplatten, die vertikal von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens angeordnet sind, um jede Trockendestillationseinheit zu unterteilen, die durch die Trennwand 9a in rechteckige Trockendestillation-Mini-Öfen unterteilt ist; 11A bezeichnet ein Kühlbad zum Kühlen und Aufnehmen des festen Kohlenstoffs (trocken-destillierte Produkt-Holzkohle); 46 bezeichnet eine Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung, die aus dem Trockendestillationsofen und dem Kühlbad besteht; 47 bezeichnet Trockendestillationsgas-Rohrleitungen zum Recyceln von Trockendestillationsgas, das durch Trockendestillation produziert ist, welche in dem oberen Abschnitt oder dem unteren Abschnitt vorgesehen sind; 48 bezeichnet eine getrocknete-Braunkohle-Zuführvorrichtung zum Zuführen in den Trockendestillationsofen von getrockneter Braunkohle, die durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 20 Masse-% erhalten wird; und 49 bezeichnet eine Entnahmeöffnung für festen Kohlenstoff (trocken-destilliertes Holzkohle-Produkt).
Die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung des Energieerzeugungssystems der vorliegenden Ausführungsform, die wie oben beschrieben angeordnet ist, sieht die folgenden Effekte vor:

(1) Jeder Trockendestillations-Mini-Ofen ist mit einer rohrförmigen Heizeinrichtung ausgestattet, so dass ein indirektes Heizen durch ein Hochtemperatur-Wärmemedium möglich ist; und es ist einfach, das Innere des Trockendestillationsofens gleichmäßig zu heizen, was es ermöglicht, eine Erzeugung von Erwärmungsflecken zu verhindern. Ferner sind Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgestattet, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen, der mit vielen Reihen der Trockendestillationseinheiten ausgestattet ist, so dass die Vorrichtung ausgezeichnet in der Steifigkeit und Lebensdauer ist;
(2) Es sind Trockendestillationseinheiten, jede mit vielen Reihen an Trockendestillation-Mini-Öfen ausgebildet, und ein Trockendestillationsofen vorgesehen, der mit vielen Reihen an Trockendestillationseinheiten ausgebildet ist, so dass das System eine hohe Steifigkeit aufweist; und es macht keine Verformung durch, sogar wenn Druck auf die Innenseite des Ofens aufgebracht wird, aufgrund einer Erzeugung einer flüchtigen Komponente in dem Trockendestillationsofen oder aufgrund einer Ausdehnung der Ausgangsmaterialkohle in dem Trockendestillationsofen in dem Fall wo das Innere des Ofens nicht in rechteckige Abschnitte unterteilt ist; somit ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität;
(3) Eine rohrförmige Heizeinrichtung ist an der Trennwand und der Teilungsplatte des Trockendestillationsofens ausgebildet, sodass es möglich ist, ein Heizen auf eine stabile Art und Weise mit einem Hochtemperatur-Wärmemedium, wie beispielsweise Dampf, durchzuführen; somit ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Betriebsstabilität;
(4) Da ein Kühlbad zum Sammeln von festem Kohlenstoff in dem unteren Abschnitt des Trockendestillationsofens vorgesehen ist, ist es möglich, den in dem Trockendestillationsofen reformierten festen Kohlenstoff zu kühlen, und den festen Kohlenstoff (trockendestilliertes Holzkohle-Produkt) auf eine stabile Art und Weise einzusammeln;
(5) Da die Trockendestillation bei 350°C bis 600°C durchgeführt wird, wird das Kohlenwasserstoffgas (flüchtiger Anteil) entfernt, und es ist möglich, zu hoch inkohlter Kohle umzuwandeln, was es ermöglicht, eine hoch inkohlte Kohle mit einem Brennstoffverhältnis von 2 oder mehr zu erhalten;
(6) Da es möglich ist, die Trockendestillation bei einer niedrigen Temperatur von 350°C bis 600°C durchzuführen, ist die Vorrichtung ausgezeichnet in der Kostenspareffizienz, was die Kosten der Vorrichtung selbst und den Eingangsbrennwert anbelangt; und
(7) Da es möglich ist, die Trockendestillation durchzuführen, während Schweröl beibehalten wird, gibt es keine Probleme wie beispielsweise das Verstopfen des Reaktors.

(Experiment-Beispiel 1) ... Trockendestillationstest
In Experiment-Beispiel 1 wurde die Trockendestillationstemperatur des indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofens untersucht.
3 ist eine schematische Darstellung des simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofens, der zum Sammeln von Testdaten der vorliegenden Ausführungsform genutzt wird.
In 3 bezeichnet 50 einen simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofen; 51 bezeichnet einen Behälterofen, der mit einer Braunkohleprobe gefüllt ist (welche durch Vorheizen und Trocknen von Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) in der Atmosphäre und bei Raumtemperatur erhalten wurde, um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 20 Masse-% zu verringern, Festlegen der Korngrößen auf 0,3 mm bis 0,5 mm durch Zerkleinern/Klassifikation, Trocknen der resultierenden Kohle in einer Inertgasatmosphäre bei 110°C, und Entfernen der Feuchtigkeit von ihr), und in der Längsrichtung und der senkrechten Richtung (Richtung der horizontalen Ebene) mit einem SUS-Sieb bzw. SUS-Gitter unterteilt ist; 51a bezeichnet eine Inertgas-Zuführöffnung, durch welche herbeigeführt wird, dass N₂-Gas mit einer Rate von 200 ml/min. strömt, um eine Inertgasatmosphäre in dem Behälterofen 51 zu erzeugen; 51b bezeichnet einen Inertgas-Auslass für die Inertgas-Eingabe von der Inertgas-Zuführöffnung 51a; 52 bezeichnet einen elektrischen Ofen, der in vielen Stufen angeordnet ist, um eine Temperaturverteilung auszubilden; 53 bezeichnet einen Motor zum Bewegen des Behälterofens 51 im Inneren des elektrischen Ofens 52 mit einer konstanten Geschwindigkeit zum nicht erwünschten Zubereiten der Daten hinsichtlich des in dem Ofen herunter fließenden Kohlenstoffs; und 54 bezeichnet die Bewegungsrichtung des Behälter-Ofens.
Das Inertgas strömt von der Inertgas-Zuführöffnung 51a zu dem Inertgas-Auslass 51b in 3 hin (von der oberen Seite zu der unteren Seite in 3 hin).
Der simulierte, indirekt geheizte Wirbelbett-Trockendestillationsofen 50 ist eine Vorrichtung, welche die Braunkohle-Umwandlungscharakteristika und die Vergasungscharakteristika bei der Trockendestillation simuliert. Die Behälter-Öfen 51 von zylindrischen Reaktoren, die aus SUS ausgebildet sind, sind in Reihe in 15 Stufen befestigt, und diese werden durch den Motor 53 in die Richtung der Bewegungsrichtung 54 von dem unteren Abschnitt zu dem oberen Abschnitt der vertikalen elektrischen Öfen 52 hin angehoben, die in einer Anzahl von Stufen angeordnet sind, wodurch die Testdaten erhalten wurden, wenn die in dem Behälter-Ofen 51 gefüllte Braunkohle von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt des Wirbelbetts herunter floss. Von der oberen Seite in 3 wurden die Behälteröfen 51 als der erste, zweite, ..., bis 15te Behälter nummeriert. Es waren neun elektrische Öfen 52 vorgesehen; und die ersten bis vierten elektrischen Öfen, wie von der unteren Seite in 3 angeordnet, waren auf 165°C festgelegt, der fünfte Ofen war auf 300°C festgelegt, der sechste Ofen war auf 400°C festgelegt, der siebte Ofen war auf 500°C festgelegt, der achte Ofen war auf 600°C, beziehungsweise der neunte Ofen war auf 700°C festgelegt. Es wird angemerkt, dass die Behälter-Öfen 51 mit einer Rate von 6,9 mm/min innerhalb der elektrischen Öfen 52 angehoben wurden. Die Temperaturanstiegsrate zu diesem Zeitpunkt der Behälter-Öfen 51 betrug ungefähr 10°C/min. Von den fünfzehn Behälter-Öfen 51, waren die Behälter-Öfen 51, welche an dem obersten Abschnitt des elektrischen Ofens vorbeigegangen sind, die ersten bis sechsten Behälteröfen 51.
4 und (Tabelle 1) sind Graphiken, welche die trockendestillierte-Kohle-Analyseergebnisse gemäß den Trockendestillationstemperaturen zeigen. Genauer zeigt 4 die erhaltenen, festen Ausbeuten bzw. Erträge der jeweiligen Behälter, basierend auf der Masse des verbleibenden Feststoffs nach der Beendigung des Experiments unter Verwendung des simulierten, indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofens 50 von 3.
Zu diesem Zeitpunkt sind die ersten bis sechsten der Behälter-Öfen 51 an den elektrischen Öfen vorbeigegangen; die siebten bis elften Behälter-Öfen 51 entsprechen 200°C bis 595°C der thermischen Zersetzungszone; und die 12ten bis 15ten Behälter-Öfen 51 sind die bei 165°C erwärmten Abschnitte, und sie befinden sich bei einer Temperatur von ungefähr 140°C.

Die Karbid-Ausbeute an dem ersten Behälterofen 21 betrug 55 Masse-%; die Karbid-Ausbeute nahm allmählich von dem zweiten zu dem sechsten Behälterofen 51 zu, d. h. je tiefer die Stufe; und die Ausbeute erreichte 60 Masse-% an dem sechsten Behälterofen 51. Dies resultierte daraus, dass die flüchtige Komponente, die Schweröl enthält, erzeugt von dem Behälter der oberen Stufe, mit dem Braunkohle-Karbid und Halbkarbid der unteren Stufe in Kontakt gelangt, wobei die Karbidausbeute aufgrund von Sorption des Schweröls und Co-Karbonisation des Schweröls und der Braunkohle zunimmt. Ferner wurde von dem 12ten Behälterofen 51 vorwärts eine Zunahme beim Gewicht um 10% bis 20% von Totgewicht bemerkt, das wahrscheinlich hauptsächlich der Sorption des Schweröls zuschreibbar ist. Auf der stromabwärtigen Seite des Reaktors (die 12ten bis 15ten Behälteröfen 51) wurden das Produktionsgas und die Kondensationskomponente recycelt, und die Recyclingrate von diesen erzeugten Produkten betrug 99% oder mehr. Als eine Folge der Analyse der recycelten Kondensationskomponente wurde herausgefunden, dass das Schweröl mit hohem Siedepunkt aufgrund des Vorhandenseins eines Niedrigtemperaturabschnitts in dem Ofen kondensierte; ferner ist es möglich, eine selektive Produktion von Leichtölkomponenten durch Zufuhr von Schweröl durchzuführen, aufgrund der hier vorhandenen Braunkohlepartikel; und, wie in 4 und (Tabelle 1) gezeigt, schritt in dem Temperaturbereich von 200°C bis 595°C eine Trockendestillation in dem indirekt geheizten Wirbelbett-Trockendestillationsofen rasch fort, was ermöglicht, die Schwerölkomponente in dem festen Kohlenstoff beizubehalten. [Tabelle 1]

Behälter-Ofen-Nummer	1	2	3	4	5	6	7	8
Feste Ausbeute (Masse-%)	56	56,4	56,9	57,5	57,9	58,7	59,3	61,4
Behälter-Ofen-Nummer	9	10	11	12	13	14	15	-
Feste Ausbeute (Masse-%)	65,7	72,4	88,9	107,9	112,4	110,4	108,9	-

(Experiment-Beispiel 2) ... Auswertungstest durch thermogravimetrische Analyse
In dem Experiment-Beispiel 2 wurde die Trockendestillationstemperatur durch thermogravimetrische Analyse untersucht.
5, (Tabelle 2), und (Tabelle 3) sind Graphiken, welche die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse trockendestillierter Kohle gemäß den Trockendestillationstemperaturen zeigen. Genauer wurde, um die Trockendestillationstemperatur durch thermische Zersetzung von Braunkohle zu prüfen, Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) vorgeheizt und bei Raumtemperatur und in der Atmosphäre getrocknet, um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 20 Masse-% zu verringern; dann wurden ihre Korngrößen auf 0,3 mm bis 0,5 mm durch Zerkleinern/Klassifikation festgelegt, und die Kohle wurde in einer Inertgasatmosphäre bei 110°C getrocknet, um die Feuchtigkeit von ihr zu entfernen; die resultierende Kohle wurde durch Verwendung einer thermogravimetrischen Analysevorrichtung (EXSTAR TG/DTA 6000, hergestellt durch SII Nanotechnology Inc.) gemessen, um die folgenden Ergebnisse zu erhalten.
Wie in 5, (Tabelle 2) und (Tabelle 3) gezeigt, wurde erkannt, dass das Braunkohlegewicht bei ungefähr 350°C begann abzunehmen, wobei die Trockendestillation von dieser Temperatur auffällig ist. Ferner wurde in einem stationäres-Bett-Trockendestillationsofen eine ähnliche Probe in einer Stickstoffströmung bei 500°C, 550°C, 600°C und 650°C trocken-destilliert, wobei die Temperaturanstiegsrate 10°C/min beträgt, und die Haltezeit bei der Höchsttemperatur Null Sekunden beträgt. Die Beziehung zwischen der Ausbeute an festem Kohlenstoff und der Temperatur zu diesem Zeitpunkt ist in 5 aufgetragen. Durch Überprüfen dieser Graphik wird verstanden, dass die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse und die Temperaturdefinition in dem Trockendestillationsofen in einer zufriedenstellenden Korrelationsbeziehung stehen. Die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse trockendestillierter Kohle in 5 sind in (Tabelle 2) aufgetragen, und die Beziehung zwischen der Ausbeute an festem Kohlenstoff und Temperatur in 5 ist in (Tabelle 3) aufgetragen. [Tabelle 2]

Temperatur (°C) 200 300 400 500 600 700 800

Gewichtsänderungsmenge (Masse-%) 0,99 0,95 0,85 0,7 0,62 0,57 0,53

[Tabelle 3]

Höchsttemperatur (°C) 500 550 600 650

Ausbeute an festem Kohlenstoff 0,71 0,67 0,63 0,6
(Experiment-Beispiel 3) ... Hoch-Inkohlungs-Umwandlungstemperatur-Beweistest
In dem Experiment-Beispiel 3 wurde die erforderliche Temperatur zur Umwandlung von niedrig inkohlter Kohle zu hoch inkohlter Kohle untersucht.
6 und (Tabelle 4) sind Graphiken, die Temperaturänderungen in Braunkohle im Inneren der Trockendestillationsvorrichtung zeigen. Genauer wurde Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) in einem horizontal installierten rohrförmigen Ofen mit N₂-Gas dadurch zirkulierend platziert; in diesem Zustand wurde die im-Ofen-Temperatur auf jede Messtemperatur erhöht, und die Temperaturänderungszeit zu dem Zeitpunkt und jede Temperatur wurden gemessen.
Wie in 6 gezeigt, wird verstanden, dass, sogar nachdem die Feuchtigkeit bei ungefähr 100°C verdampft war, die Temperatur allmählich zunahm; sogar wenn die festgelegte Temperatur 300°C betrug, gab es eine latente-Wärme-Komponente, welche zeigt, dass eine Umwandlung zu hoch inkohlter Kohle auftrat. [Tabelle 4]
(Experiment-Beispiel 4) ... Trockendestillationstemperatur-Effekt-Test
In Experiment-Beispiel 4 wurden die Trockendestillationstemperatur und das Verhalten des resultierenden festen Kohlenstoffs untersucht.
7 und (Tabelle 5) sind Graphiken, die Änderungen in verschiedenen die Verbrennung betreffenden Komponenten des festen Kohlenstoffs bei den Braunkohle-Trockendestillation-Verarbeitungstemperaturen zeigen. Genauer wurde Loy-Yang-Braunkohle (Rohkohle) vorgeheizt und bei Raumtemperatur und in der Atmosphäre getrocknet, wobei ihr Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 20 Masse-% verringert wurde; die resultierende Kohle wurde in einem horizontal installierten rohrförmigen Ofen mit N₂-Gas dadurch zirkulierend platziert; in diesem Zustand wurde die im-Ofen-Temperatur auf 400°C, 600°C, 700°C und 800°C erhöht, und die inhärente Feuchtigkeit, flüchtige Anteil, Asche, Ausbeute an festem Kohlenstoff (%) und das Brennstoffverhältnis zu dem Zeitpunkt wurden gemessen.

Wie in 7 und (Tabelle 5) gezeigt, betrug in der bei 400°C verarbeiteten Kohle das Brennstoffverhältnis 2,5, womit gezeigt wird, dass ein Brennstoffverhältnis in der Größenordnung von Fettkohle, wie beispielsweise Newlands-Kohle, realisiert worden ist. [Tabelle 5]

Verarbeitungstemperatur (°C)	400	600	700	800	Newlands-Kohle
Inhärente Feuchtigkeit (Masse-%)	6,3	8,4	10,3	14,6	2,7
Flüchtiger Anteil (Masse-%)	26,3	13,0	10,2	7,3	27,3
Asche (Masse-%)	2,5	3,3	3,6	3,7	14,7
Fester Kohlenstoff (Masse-%)	64,8	75,3	76,0	74,4	55,3
Brennstoffverhältnis	2,5	5,8	7,5	10,2	2

(Experiment-Beispiel 5) ... Trocknungstemperaturwirkungstest
In dem Experiment-Beispiel 5 wurde die Trocknungstemperatur untersucht.
8 und (Tabelle 6) sind Graphiken, die den Feuchtigkeitsgehalt bei einem Niedrigtemperaturtrocknen gemäß Temperatur und Zeit darstellen.
Als die Probe wurde Loy-Yang-Braunkohle (Ausgangskohle) verwendet; die Zeit und das Gewicht von jeder Probe, wenn die Luftfeuchtigkeit auf 40% festgelegt war, wurden gemessen, unter Verwendung der Temperaturen in einem Thermo-Hygrostat (IW 222 hergestellt durch Yamato Scientific Co., Ltd.) als die jeweiligen Messbedingungen.
Wie in 8 und (Tabelle 6) gezeigt, wird verstanden, dass die erforderliche Zeit für ein Trocknen bei 30°C und für ein Trocknen bei 40°C stark verringert ist. Wenn die Temperatur erhöht wird, wird die Trocknungszeit verkürzt; verglichen mit dem Raumtemperaturzustand ist jedoch das Verhältnis, bei welchem die Trocknungszeit verkürzt ist, höher wenn die Temperatur um 30°C beträgt, welche etwas höher als Raumtemperatur ist. Somit ist, wenn die Trocknungstemperatur hoch ist, der erlangte Vorteil eher klein verglichen mit dem verbrauchten Brennwert, um die Temperatur zu erhöhen. (Der Grad um welchen die Trocknungszeit verkürzt ist, ist verringert.) Somit wird durch Durchführen eines Trocknens bei ungefähr 40°C der Eingangsbrennwert minimiert, wobei es möglich ist, die Trocknungsverarbeitung mit hoher Effizienz durchzuführen. Ferner wird aus dieser Tatsache verstanden, dass der Temperaturbereich von 30°C bis 50°C am meisten bevorzugt ist. Wenn die Temperatur niedriger als 30°C ist, ist die Trocknungszeit zu lang, welches unerwünschter Weise zu einer Zunahme bei der Größe der Verarbeitungsvorrichtung führt; wenn die Temperatur 50°C oder mehr beträgt, ist die Temperaturdifferenz zu klein, um die Abwärme (60°C bis 90°C) von dem Kondensator zu verwenden; somit wird die Größe der Ausrüstung/des Systems vergrößert, um den Trockner zu erwärmen; ferner ist es notwendig, eine Neben-Ausrüstung, wie beispielsweise eine Wärmepumpe, hinzuzufügen, um die Temperatur zu steigern, welches zu einer schlechteren Ressourcenspareffizienz führt und nicht wünschenswert ist. [Tabelle 6]

Trocknungstemperatur (°C) 30 40 50 60 70

Vergangene Zeit (min.)

Feuchtigkeit in Braunkohle (%) 50 180 120 90 70 45

40 330 210 150 120 90

30 420 270 195 160 120

20 600 360 270 220 150
Als nächstes, hinsichtlich des Energieerzeugungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wurden die Wärmebilanz und die Materialbilanz durch Computer-Simulation erhalten. Die Bedingung war wie folgt: als die niedrig inkohlte Kohle wurde unverarbeitete, in Victoria produzierte Braunkohle verwendet. Die Anfangsfeuchtigkeit der Braunkohle betrug 60 Masse-%, die Feuchtigkeit von getrockneter Braunkohle nach dem Trocknen in der Trocknungseinheit 3 betrug 20 Masse-%, das Brennstoffverhältnis betrug 1,2, und die Energieerzeugungseffizienz betrug 30%.
9 zeigt die Experimentergebnisse, welche die Wärmebilanz und die Materialbilanz bei der vorliegenden Ausführungsform darstellen.
Wie in 9 gezeigt, beträgt der Brennwert der Ausgangsmaterial-Braunkohle 2400 kcal/kg, und der Brennwert des festen Kohlenstoffs beträgt 7000 kcal/kg, so dass durch Durchführen von Trocknen und Trockendestillation der Brennwert pro Gewicht um ungefähr 2,9 Mal erhöht wird, wobei somit eine Brennwerteffizienz ausgezeichnet ist. Es ist möglich einen festen Kohlenstoff zu produzieren, welcher ein Festbrennstoff mit ungefähr 2,9 Mal dem Brennwert ist; durch Verdampfen der Feuchtigkeit und Durchführen von Trockendestillation ist es ferner möglich, das Gewicht der Ausgangsmaterial-Kohle, welches 38.500.000 Tonnen beträgt, auf 26% zu verringern, welches 10.030.000 Tonnen sind, welches zu einer ausgezeichneten Transportierbarkeit führt und es ermöglicht, die Kohle an einen anderen Ort als die Kohle-produzierende Region zu fördern, wobei die Kohle effektiv als Festbrennstoff genutzt wird.
Ferner haben die vorliegenden Erfinder umfangreich untersucht, wie niedrig inkohlte Kohle, wie beispielsweise Braunkohle, effektiv genutzt werden kann, schließlich ein komplexes System fertiggestellt, das es ermöglicht, Holzkohle und Ausgangsmaterialgas von niedrig inkohlter Kohle bei hoher Effizienz zu produzieren, welche als Internationale Anmeldung Nr. PCT/JP2012/056706 angemeldet wurde. In diesem komplexen System wird der feste Kohlenstoff als der Hauptbrennstoff verwendet. In diesem Fall wird der feste Kohlenstoff als die erforderliche Eingangswärme für das Trocknen und die Trockendestillation gespeist, so dass die erforderliche Energie zum Erzeugen des festen Kohlenstoffs selbst verloren ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, nach einer weiteren sorgfältigen Untersuchung, wird eine Energieerzeugung durch Verwendung von Kohlenwasserstoffgas als der Hauptbrennstoff durchgeführt, und fester Kohlenstoff wird hergestellt, so dass es möglich ist, festen Kohlenstoff mit hoher Effizienz zu produzieren, so dass das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz ist. Der produzierte, feste Kohlenstoff gestattet eine Energieerzeugung wie hoch inkohlte Kohle, wie beispielsweise Newlands-Kohle. Verglichen mit der Ausgangsmaterial-Kohle ist es ferner möglich, das Gewicht der Kohle zu dem Zeitpunkt auf ungefähr 1/4 (26%) zu verringern, so dass es möglich ist festen Kohlenstoff mit ungefähr vier Mal der Menge durch eine ähnlich Einrichtung zu fördern; somit ist das System ausgezeichnet in der Energiespareffizienz und Transportfähigkeit, was es ermöglicht, die Kohle an einer Energieerzeugungsanlage usw. nahe dem Ort zu verwenden, wo die Energie verbraucht wird, d. h. an einem anderen Ort als die Kohle-produzierende Region, so dass das System ausgezeichnet hinsichtlich der Nutzung von Energie ist.
Ferner wird von 9 verstanden, dass die Teerkomponente und das Beiproduktgas, die erzeugt werden, in Form von Wärme für den Energieerzeugungsschritt und den Trocknungsschritt genutzt werden, wobei die Abwärme des Kondensators des Energieerzeugungsschritts genutzt wird; somit wird die Abwärme um soviel wie 26,5% von der Brennwertbasis für den Trocknungsschritt und den Trockendestillationsschritt genutzt, und um soviel wie 4,5% von der Brennwertbasis für den Energieerzeugungsschritt, wobei somit ein Energieerzeugungssystem mit hoher Effizienz gebaut wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird niedrig inkohlte Kohle in dem Trocknungsschritt getrocknet, eine Trockendestillation wird in dem Trockendestillationsschritt mit der Verbrennungswärme des Verbrennungsschritts durchgeführt, während der Trockendestillationsofen bewegt wird; eine Energieerzeugung wird durch Verwendung des durch Trockendestillation erhaltenen Kohlenwasserstoffgases als der Hauptbrennstoff durchgeführt, und, durch Recyceln von festem Kohlenstoff, der durch Trockendestillation erhalten wird, ist es möglich den festen Kohlenstoff als Festbrennstoff zu verwenden, welcher nach Übersee transportiert werden kann. Ferner wird die Abwärme des Verbrennungsschritts an den Trocknungsschritt und den Trockendestillationsschritt zugeführt, um sie zur Temperatursteuerung zu nutzen, und um die Zirkulation oder das Recycling von CO₂-Gas und eine Energieerzeugung durchzuführen. Als eine Folge werden Energieerzeugung und die Produktion von festem Kraftstoff kombiniert, um ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, dass eine vollständige Nutzung von CO₂, Elektrizität und Festbrennstoff gestattet.
Bezugszeichenliste

1: Energieerzeugungssystem
2: Bergbau/Kohle-Förderausrüstung
3: Trockner
4: Trockner-Wärmeaustausch-Einheit
5: Staubsammler
6: Vorverarbeitungsvorrichtung
7: Vorverarbeitungsvorrichtung-Wärmeaustauscheinheit
8: Trockenkohlebunker
9, 9A: Trockendestillationsofen
9a: Trennwand
9b: Teilungsplatte
10: Trockendestillationsofen-Wärmeaustauscheinheit
11, 11A: Kühlbad
12: Kühlbad-Wärmeaustauscheinheit
13: Wirbelbett-Verbrenner
14: Verbrenner-Frischdampf-Wärmeaustauscheinheit
15: Nacherwärmter-Dampf-Wärmeaustauscheinheit
16: Zyklon
17: Asche-Verarbeitungsvorrichtung
18: Verbrennungsluftvorheizer
19: Verbrennungsluftvorheizer-Wärmeaustauscheinheit
20: CO₂-Separationsvorrichtung
21: Schlot
22: CO₂-Zuführeinheit
23: CCS
24: Frischlüfter
25: O₂-Separator
26: O₂-Zuführeinheit
27: Vorgeheizte O₂-Zuführeinheit
28: N₂-Zuführeinheit
29: Trockenluft-Frischlüfter
30: Inertgas-Vorheizer
31: Vorgeheizte N₂-Zuführeinheit
32: Dampfturbine
33: Kondensator
34: Energieerzeuger
35: Kühlturm
36: Kondensator-Abgaswärme-Zuführeinheit
37: Dampfantriebsartige Wasserzuführpumpe
38: Wasserzuführeinheit
39: Wasserzuführheizvorrichtung
40: Erwärmtes-Wasser-Zuführeinheit
41: Frischdampf-Zuführeinheit
42: Nacherwärmter-Dampf-Zuführeinheit
43: Nacherwärmter-Dampf-Rückführeinheit
44: Nacherwärmter-Dampf-Trockendestillationsofen-Zuführeinheit
45: Nacherwärmter-Dampf-Vorverarbeitungsvorrichtung-Zuführeinheit
46: Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung
47: Trockendestillationsgas-Rohrleitung
48: Getrocknete-Braunkohle-Zuführvorrichtung
49: Pfad von Fester-Kohlenstoff-Entnahmeöffnung
50: simulierter, indirekt geheizter Wirbelbett-Trockendestillationsofen
51: Behälterofen
51a: Inertgas-Zuführöffnung
51b: Inertgas-Auslass
52: Elektrischer Ofen
53: Motor
54: Bewegungsrichtung
55: Fester Kohlenstoff

Claims

Energieerzeugungssystem, mit: einem Trockendestillationsschritt zum Trockendestillieren von niedrig inkohlter Kohle; einem Kühlschritt zum Kühlen von in dem Trockendestillationsschritt erhaltenem festem Kohlenstoff; einem Verbrennungsschritt, in welchem in dem Trockendestillationsschritt erhaltenes Kohlenwasserstoffgas als ein Hauptbrennstoff verwendet wird; und einem Energieerzeugungsschritt, in welchem ein Energieerzeuger, der eine Dampfturbine durch in dem Verbrennungsschritt erzeugten Frischdampf bewegt, und ein Kondensator vorgesehen sind.
Energieerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Trocknungsschritt zum Trocknen der niedrig inkohlten Kohle, die in dem Trockendestillationsschritt trocken-zu-destillieren ist, vor dem Trockendestillationsschritt vorgesehen ist.
Energieerzeugungssystem nach Anspruch 2, wobei die Trocknungstemperatur in dem Trocknungsschritt 30°C bis 50°C beträgt.
Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trocknungstemperatur in dem Trockendestillationsschritt 350°C bis 500°C beträgt.
Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit: einem Trockendestillationsofen des Trockendestillationsschritts mit einer in einem Kühlbad aufgerichteten Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung für den Kühlschritt, wobei die Fester-Kohlenstoff-Produktionsvorrichtung den Trockendestillationsschritt und den Kühlschritt umfasst; einer Trockendestillationseinheit, welche in eine rechteckige oder polygonale Form in der vertikalen Richtung auf einem horizontalen Querschnitt in dem Trockendestillationsofen durch eine Trennwand von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt unterteilt ist; einem Trockendestillation-Mini-Ofen, welcher in eine rechteckige oder eine polygonale Form in der vertikalen Richtung auf dem horizontalen Querschnitt in der Trockendestillationseinheit durch eine Teilungsplatte von einem oberen Abschnitt zu einem unteren Abschnitt unterteilt ist; einer rohrförmigen Heizeinrichtung, welche an der Trennwand der Trockendestillationseinheit und der Unterteilung des Trockendestillation-Mini-Ofens angeordnet ist; und einem Sammelpfad zum Sammeln von festem Kohlenstoff, der in dem Kühlbad produziert wird, durch Zuführen von Ausgangsmaterialkohle von dem oberen Abschnitt und Durchführen einer Trockendestillation in jedem der Trockendestillation-Mini-Öfen durch die rohrförmige Heizeinrichtung.
Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die in dem Trockendestillationsofen verwendete, getrocknete Kohle durch Trocknen von niedrig inkohlter Kohle auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 Masse-% oder weniger in dem Trocknungsschritt erhalten wird.
Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Korngröße der Ausgangsmaterialkohle in dem Trocknungsschritt auf 0,1 μm bis 5 mm angepasst ist.
Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Wärmezuführeinheit vorgesehen ist, welche die Abwärme von dem Kondensator des Energieerzeugungsschritts zum Erwärmen des für das Trocknen in dem Trocknungsschritt verwendeten Inertgases verwendet.
Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Wärmezuführeinheit vorgesehen ist, welche die in dem Verbrennungsschritt erzeugte Abwärme zu dem Trockendestillationsschritt zuführt, durch Nutzen von Dampf, Verbrennungsabgas oder eines in dem Verbrennungsschritt erzeugten Wärmemediums.