JP6322509B2 - Modified coal production method and modified coal production apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、高水分石炭から改質石炭を製造する改質石炭の製造方法及び改質石炭の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing modified coal for producing modified coal from high-moisture coal, and an apparatus for producing modified coal.
近年、褐炭や瀝青炭等の水分の含有量が多い石炭(高水分石炭)を乾燥及び乾留させる等して、燃料比を低揮発分一般炭相当の2から4に調整し、長距離輸送が可能な燃料とする改質石炭の製造方法が検討されている。なお、ここで言う燃料比とは、石炭中における燃焼性の良い揮発分に対する、燃焼性の悪い固定炭素分の重量比率のことを意味する。この燃料比2から4の改質石炭は、例えば、発電所で発電用に燃やして用いられる。
この種の高水分石炭からの改質石炭の製造方法においては、高水分石炭の乾燥が重要であり、その乾燥方法としては、以下の方法が知られている。
In recent years, coal with high water content such as lignite and bituminous coal (high moisture coal) is dried and dry-distilled, etc., and the fuel ratio is adjusted from 2 to 4, which is equivalent to low volatile steam coal. A method for producing reformed coal to be a good fuel is being studied. In addition, the fuel ratio said here means the weight ratio of the fixed carbon part with bad combustibility with respect to the volatile matter with good combustibility in coal. The reformed coal having a fuel ratio of 2 to 4 is used by being burned for power generation at a power plant, for example.
In the method for producing modified coal from this type of high moisture coal, drying of the high moisture coal is important, and the following methods are known as the drying method.
例えば、特許文献1には、高水分石炭の乾燥に予熱装置を設け、乾燥機の流動化を改善する方法が記載されている。特許文献2には、乾燥装置から放出される水蒸気を圧縮して高水分石炭の乾燥に用いるとともに、予熱乾燥に乾燥装置からの蒸気ドレンを用いることが開示されている。これらの他に、同様の乾燥方法として非特許文献1に記載されたWTA方式がある。
For example,
高水分石炭の代表である褐炭は、水分の含有量を低下させると発火(自然発火)しやすくなる性質がある。例えば、高水分石炭を水蒸気で間接的に加熱して、質量比で水分を50〜60%含有する高水分石炭を、質量比で水分を10%含有する程度まで乾燥させる場合、乾燥操作時の発火対策として、酸素がない水蒸気雰囲気下で乾燥させる方法が実用化されつつある。
しかしながら、高水分石炭を加熱して乾燥するには、多量の加熱用水蒸気が必要である。このため、安価な水蒸気を用いて高水分石炭を乾燥させないと、高水分石炭の乾燥コストが高くなり、その分、改質石炭の製造コストも高くなるという問題がある。
Brown coal, which is representative of high-moisture coal, has the property of being easily ignited (spontaneously ignited) when the water content is reduced. For example, when high-moisture coal is indirectly heated with water vapor, and the high-moisture coal containing 50 to 60% of moisture by mass ratio is dried to the extent of containing 10% of moisture by mass ratio, As a countermeasure against ignition, a method of drying in a water vapor atmosphere without oxygen has been put into practical use.
However, in order to heat and dry high-moisture coal, a large amount of steam for heating is required. For this reason, if high moisture coal is not dried using cheap water vapor | steam, the drying cost of high moisture coal will become high, and there exists a problem that the manufacturing cost of reformed coal will also become high correspondingly.
そこで、大量の加熱用水蒸気を確保する方法としては、高水分石炭の乾燥時に蒸発した水蒸気を圧縮し、この圧縮した水蒸気を高水分石炭の乾燥に使用することで、高水分石炭の乾燥に必要な外部からの水蒸気量を減らす方法が開発されている。
しかしながら、水蒸気を圧縮するには、高価な圧縮機と、圧縮するための莫大な電力とが必要になる。したがって、この方法で得られる高水分石炭の乾燥用の水蒸気は、安価なものにならない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、高水分石炭を発火することなく乾燥させるとともに、高水分石炭を乾燥させるための水蒸気を安価に得ることができ、高水分石炭を乾燥させるための水蒸気の量も低減させることができる改質石炭の製造方法及び改質石炭の製造装置を提供することを目的とする。
Therefore, as a method for securing a large amount of steam for heating, the steam evaporated during drying of the high moisture coal is compressed, and this compressed steam is used for drying of the high moisture coal. A method for reducing the amount of water vapor from the outside has been developed.
However, in order to compress water vapor, an expensive compressor and enormous electric power for compression are required. Therefore, the steam for drying the high moisture coal obtained by this method is not inexpensive.
The present invention has been made in view of such problems, and can dry high-moisture coal without igniting it, and can obtain water vapor for drying high-moisture coal at low cost. It is an object of the present invention to provide a method for producing modified coal and an apparatus for producing modified coal that can reduce the amount of water vapor for drying the coal.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の改質石炭の製造方法は、水分を質量比で45%以上含有する石炭である高水分石炭から改質石炭を製造する改質石炭の製造方法であって、前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて乾燥石炭とする乾燥工程と、前記乾燥工程の後で前記乾燥石炭を乾留して前記改質石炭とする乾留工程と、前記乾留工程の後で前記改質石炭を冷却する冷却工程と、を備え、前記乾燥工程は、外部から取り込んだ空気を加熱し、前記空気で前記高水分石炭を流動化させて石炭流動層とし、前記石炭流動層内の前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて一次乾燥石炭とする空気流動層乾燥工程と、前記空気流動層乾燥工程の後で、前記一次乾燥石炭を間接的に加熱し、前記一次乾燥石炭から前記水分を蒸発させて前記乾燥石炭とするとともに、蒸発させた前記水分である間接加熱乾燥工程水蒸気を回収する間接加熱乾燥工程と、を有し、前記乾留工程において、前記乾燥石炭を乾留し、前記乾燥石炭の乾留に必要な乾留熱を供給したあとの燃焼排ガスを用いた排熱回収により乾留工程水蒸気を回収し、前記空気流動層乾燥工程において、前記外部から取り込んだ空気を前記間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱し、前記間接加熱乾燥工程において前記一次乾燥石炭を間接的に加熱するのに、前記乾留工程水蒸気を用いることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The modified coal production method of the present invention is a modified coal production method for producing modified coal from high-moisture coal, which is coal containing 45% or more of water by mass ratio, from the high-moisture coal A drying step of evaporating moisture to form dry coal, a dry distillation step of carbonizing the dry coal after the drying step to form the modified coal, and cooling for cooling the modified coal after the dry distillation step A step of heating the air taken from outside, fluidizing the high moisture coal with the air to form a coal fluidized bed, and from the high moisture coal in the coal fluidized bed to the moisture After the air fluidized bed drying step and the air fluidized bed drying step, the primary dry coal is indirectly heated to evaporate the moisture from the primary dry coal and to dry the primary fluidized coal. Coal and evaporated Indirect heating and drying step of recovering water vapor, an indirect heating and drying step, and in the dry distillation step, the dry coal is subjected to dry distillation, and combustion after supplying dry distillation heat necessary for dry distillation of the dry coal Dry distillation process steam is recovered by exhaust heat recovery using exhaust gas, and in the air fluidized bed drying process, the air taken from the outside is indirectly heated with the indirect heating drying process steam, and in the indirect heating drying process The dry distillation steam is used to indirectly heat primary dry coal.
また、本発明の改質石炭の製造装置は、水分を質量比で45%以上含有する石炭である高水分石炭から改質石炭を製造する改質石炭の製造装置であって、前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて乾燥石炭とする乾燥部と、前記乾燥石炭を乾留して前記改質石炭とする乾留部と、前記改質石炭を冷却する冷却部と、を備え、前記乾燥部は、外部から取り込んだ空気を加熱し、前記空気で前記高水分石炭を流動化させて石炭流動層とし、前記石炭流動層内の前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて一次乾燥石炭とする第一乾燥部と、前記一次乾燥石炭を間接的に加熱し、前記一次乾燥石炭から前記水分を蒸発させて前記乾燥石炭とするとともに、蒸発させた前記水分である間接加熱乾燥工程水蒸気を回収する第二乾燥部と、を有し、前記乾留部において、前記乾燥石炭を乾留し、前記乾燥石炭の乾留に必要な乾留熱を供給したあとの燃焼排ガスを用いた排熱回収により乾留工程水蒸気を回収し、前記第一乾燥部において、前記外部から取り込んだ空気を前記間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱し、前記第二乾燥部において前記一次乾燥石炭を間接的に加熱するのに、前記乾留工程水蒸気を用いることを特徴としている。 Moreover, the modified coal production apparatus of the present invention is a modified coal production apparatus for producing modified coal from high-moisture coal, which is coal containing water at a mass ratio of 45% or more. A drying unit that evaporates the water to form dry coal, a dry distillation unit that carbonizes the dry coal to form the modified coal, and a cooling unit that cools the modified coal, and the drying unit includes Heating the air taken from the outside, fluidizing the high-moisture coal with the air to form a coal fluidized bed, and evaporating the moisture from the high-moisture coal in the coal fluidized bed to form primary dry coal A first drying unit, indirectly heating the primary dry coal, evaporating the water from the primary dry coal to form the dry coal, and recovering steam by the indirect heat drying process, which is the evaporated water; Two drying sections, In the first drying section, the dry coal is recovered by exhaust heat recovery using the combustion exhaust gas after carbonizing the dry coal and supplying the carbonization heat necessary for carbonization of the dry coal. The dry distillation process steam is used to indirectly heat the taken-in air with the indirectly heated drying process steam and indirectly heat the primary dry coal in the second drying section.
また、上記の改質石炭の製造方法では、前記空気流動層乾燥工程において、前記石炭流動層内を前記間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱することがより好ましい。
また、上記の改質石炭の製造装置では、前記第一乾燥部において、前記石炭流動層内を前記間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱することがより好ましい。
Moreover, in said manufacturing method of modified coal, it is more preferable to heat indirectly the inside of the said coal fluidized bed with the said indirect heating drying process water vapor | steam in the said air fluidized bed drying process.
Moreover, in said modified coal manufacturing apparatus, it is more preferable to heat the inside of the said coal fluidized bed indirectly with the said indirect heating drying process water vapor | steam in said 1st drying part.
また、上記の改質石炭の製造方法では、前記高水分石炭から前記空気流動層乾燥工程で蒸発する水分の量に対して、前記高水分石炭が前記一次乾燥石炭となった後で前記一次乾燥石炭から前記間接加熱乾燥工程で蒸発する水分の量が2倍であることがより好ましい。
また、上記の改質石炭の製造方法では、前記空気流動層乾燥工程において、前記外部から取り込んだ空気を前記乾留工程水蒸気で間接的に加熱することがより好ましい。
In the modified coal manufacturing method, the primary drying is performed after the high moisture coal becomes the primary dry coal with respect to the amount of water evaporated from the high moisture coal in the air fluidized bed drying step. More preferably, the amount of water evaporated from the coal in the indirect heat drying step is twice.
In the modified coal manufacturing method, it is more preferable that the air taken in from the outside is indirectly heated with the dry distillation steam in the air fluidized bed drying process.
本発明の改質石炭の製造方法及び改質石炭の製造装置によれば、高水分石炭を発火することなく乾燥させるとともに、高水分石炭を乾燥させるための水蒸気を安価に得ることができ、高水分石炭を乾燥させるための水蒸気の量も低減させることができる。 According to the modified coal production method and modified coal production apparatus of the present invention, high moisture coal can be dried without igniting, and steam for drying the high moisture coal can be obtained at low cost. The amount of water vapor for drying the moisture coal can also be reduced.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る改質石炭の製造装置(以下、「製造装置」とも略称する)の第1実施形態を、図1から図4を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態の製造装置1は、高水分石炭M1から水分を蒸発させて乾燥石炭M3とする乾燥設備(乾燥部)10と、乾燥設備10で水分が蒸発した乾燥石炭M3を乾留して改質石炭M4とする乾留設備(乾留部)30と、乾留設備30で得られた改質石炭M4を冷却する冷却設備(冷却部)40とを備えている。
なお、ここで言う高水分石炭M1とは、水分を質量比で45%以上含有する石炭のことを意味する。符号M3、M4、及び後述する符号M2は配管を意味せずに、これらの配管により供給される図示しない乾燥石炭、改質石炭、及び一次乾燥石炭のことを意味する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a modified coal production apparatus (hereinafter also abbreviated as “production apparatus”) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
As shown in FIG. 1, the
In addition, the high moisture coal M1 said here means the coal which contains a water | moisture content 45% or more by mass ratio. Reference numerals M3 and M4 and reference numeral M2 to be described later do not mean piping, but mean dry coal, reformed coal, and primary dry coal (not shown) supplied by these pipes.
乾燥設備10は、外部から取り込んだ空気M5を加熱し、この加熱された空気M5で高水分石炭M1を流動化させて石炭流動層M6として乾燥操作を実施して一次乾燥石炭M2とする第一乾燥設備(第一乾燥部)11と、第一乾燥設備11で処理された一次乾燥石炭M2を後述する乾留工程水蒸気で間接的に加熱し、一次乾燥石炭M2からから水分を蒸発させて乾燥石炭M3とする第二乾燥設備(第二乾燥部)12とを有している。
第一乾燥設備11は、外部から空気M5を取り込む空気ファン15と、空気ファン15が取り込んだ空気M5を加熱する空気予熱器16と、空気予熱器16が加熱した空気M5をさらに加熱する空気加熱器17と、空気加熱器17が加熱した空気M5が供給される空気流動層乾燥機18とを有している。
空気流動層乾燥機18には、高水分石炭M1が時間あたり一定の所定重量で供給される。
空気流動層乾燥機18には、排空気に同伴される石炭微粉等を回収する排空気集塵機19が接続されている。
The
The first drying equipment 11 includes an
The air fluidized
Connected to the air fluidized
第二乾燥設備12内には、第二水蒸気供給配管21の一端部に接続(連通)する加熱管(加熱配管)22が配設されている。第二水蒸気供給配管21の他端部は、乾留設備30に接続されている。加熱管22の第二水蒸気供給配管21に接続されていない側の端部は、蒸気凝縮水がほぼ大気圧下の配管に集められ、必要に応じて水蒸気用復水として戻される。
第二乾燥設備12は、第一乾燥設備11の空気流動層乾燥機18に接続されている。空気流動層乾燥機18から第二乾燥設備12内に供給された一次乾燥石炭M2は、第二乾燥設備12の内部に設置された加熱管22の外面に接触することで加熱され、一次乾燥石炭M2中の水分が蒸発することで乾燥する。配管23は、第二水蒸気供給配管21から分岐し、空気加熱器17に接続されている。
外部から取り込んだ空気M5を空気加熱器17にて加熱するために、配管23を介して空気加熱器17に水蒸気(後述する乾留工程水蒸気)が供給される。
A heating pipe (heating pipe) 22 that is connected (communication) to one end of the second water
The
In order to heat the air M <b> 5 taken from the outside by the
第二乾燥設備12には、第一水蒸気供給配管24の一端部が接続されている。第一水蒸気供給配管24の他端部は空気予熱器16まで延びていて、第一水蒸気供給配管24を介して間接加熱乾燥工程水蒸気が空気予熱器16に供給される。外部から取り込んだ空気M5は、空気予熱器16において間接加熱乾燥工程水蒸気により間接的に加熱される。
One end of a first water
乾留設備30は、図2に示すように、例えば公知の外熱式ロータリーキルン31と、キルン31に接続された二次燃焼装置32と、二次燃焼装置32に接続された蒸気発生装置33と、蒸気発生装置33に接続された除塵装置34と、除塵装置34に接続された吸引ファン35と、吸引ファン35に接続された排ガス処理装置36とを有している。
キルン31は、乾燥設備10の第二乾燥設備12に接続されている。キルン31内では、酸素が存在しない数百℃の環境下で乾燥石炭M3を乾留し、改質石炭M4を得る。改質石炭M4は、冷却設備40に供給される。二次燃焼装置32、蒸気発生装置33、除塵装置34、吸引ファン35、及び排ガス処理装置36の説明については後述する。
冷却設備40は、乾留設備30で乾留された改質石炭M4を、空気との接触酸化により発火しない温度、例えば数十℃まで冷却する。
As shown in FIG. 2, the
The
The cooling
次に、以上のように構成された製造装置1を用いた、本実施形態の改質石炭M4の製造方法(以下、「製造方法」とも略称する)について説明する。
図3は、本実施形態の製造方法を示すフローチャートである。本製造方法は、高水分石炭M1から水分を蒸発させて乾燥石炭M3とする乾燥工程S10と、乾燥工程S10の後で乾燥石炭M3を乾留して改質石炭M4とする乾留工程S20と、乾留工程S20の後で改質石炭M4を冷却する冷却工程S30とを備えている。
乾燥工程S10は、外部から取り込んだ空気M5を加熱し、この空気M5で高水分石炭M1を流動化させて石炭流動層M6として水分を蒸発、乾燥させて一次乾燥石炭M2を得る空気流動層乾燥工程S11と、空気流動層乾燥工程S11の後で、一次乾燥石炭M2から水分を蒸発させて乾燥石炭M3とする間接加熱乾燥工程S12とを有している。
Next, a method for manufacturing the modified coal M4 of the present embodiment (hereinafter, also abbreviated as “manufacturing method”) using the
FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing method of this embodiment. This production method includes a drying step S10 in which moisture is evaporated from the high-moisture coal M1 to obtain dry coal M3, a dry distillation step S20 in which dry coal M3 is subjected to dry distillation after the drying step S10 to obtain reformed coal M4, And a cooling step S30 for cooling the modified coal M4 after the step S20.
The drying step S10 heats the air M5 taken from the outside, fluidizes the high moisture coal M1 with the air M5, evaporates and dries the moisture as the coal fluidized bed M6, and obtains the primary dry coal M2 by air fluidized bed drying. After the step S11 and the air fluidized bed drying step S11, there is an indirect heating drying step S12 in which moisture is evaporated from the primary dry coal M2 to obtain dry coal M3.
空気流動層乾燥工程S11では、空気ファン15により外部から空気M5を取り込む。
後述するように第一水蒸気供給配管24の管路を通して間接加熱乾燥工程水蒸気を空気予熱器16に供給する。取り込んだ空気M5は、空気予熱器16内で第一水蒸気供給配管24の外面に接触することで間接的に加熱される。
空気予熱器16で加熱した空気M5を、さらに空気加熱器17に供給し、後述するように配管23の管路を通して空気加熱器17に乾留工程水蒸気を供給する。取り込んだ空気M5は、空気加熱器17内で配管23の外面に接触することで乾留工程水蒸気で間接的に加熱される。すなわち、空気予熱器16で加熱した空気M5を、空気加熱器17でさらに間接的に加熱する。空気予熱器16、空気加熱器17で用いられた間接加熱乾燥工程水蒸気、乾留工程水蒸気は、蒸気凝縮水として外部に排出されるか、必要に応じて水蒸気用復水として戻される。
In the air fluidized bed drying step S <b> 11, air M <b> 5 is taken in from the outside by the
As will be described later, the indirect heating drying process steam is supplied to the
The air M5 heated by the
なお、上記では、空気M5は、空気予熱器16、空気加熱器17内の第一水蒸気供給配管24の外面、配管23の外面に接触することでそれぞれ間接的に加熱されるとした。しかし、空気M5を間接的に加熱するための構成は、配管24、23に限ることなく、例えば、多チューブ式(シェルアンドチューブ式)や、プレート式等の間接熱交換器を適宜選択して用いることができる。
第二乾燥設備12の加熱管22、及び、後述する空気流動層乾燥機18の加熱管52についても同様である。
In the above description, the air M5 is indirectly heated by contacting the outer surface of the first water
The same applies to the
空気加熱器17で加熱された空気M5を、空気流動層乾燥機18に供給する。空気流動層乾燥機18に供給するときの空気M5の温度は、高水分石炭M1が酸化発熱しても発火温度に到達しない温度であればよく、120℃以下であることが発火防止の観点で好ましい。
空気流動層乾燥機18には、高水分石炭M1が供給される。高水分石炭M1の平均粒径は、例えば3mmである。この例では、空気流動層乾燥機18に供給される空気流動層乾燥工程S11を行う前の高水分石炭M1は、例えば水分を質量比で60%含有し、残りの40%は、揮発分と固定炭素分がそれぞれ約20%、それに若干の灰分で構成されている。
The air M5 heated by the
The air
空気流動層乾燥機18に供給した高水分石炭M1は、空気流動層乾燥機18に供給された空気M5で流動化され、石炭流動層M6となる。石炭流動層M6内の高水分石炭M1が加熱された空気M5により加熱されることで、高水分石炭M1から水分が蒸発し、空気M5は前記高水分石炭M1からの蒸発水分を伴って増湿する。一方で、石炭流動層M6は、高水分石炭M1から水分が蒸発することで一次乾燥石炭M2となる。
なお、空気流動層乾燥機18で増湿した排空気は、排空気集塵機19で排空気と、空気同伴石炭微粉等とが分離される。排空気集塵機19で分離された同伴石炭微粉等は回収され、必要に応じて増粒化されて、一次乾燥石炭M2に戻される。一方で、空気は排空気として排出される。
The high-moisture coal M1 supplied to the air
Note that the exhausted air that has been humidified by the air
空気流動層乾燥機18の石炭流動層M6内部の温度は、高水分石炭M1が空気M5中の酸素により酸化発熱が生じない温度が望ましく、60℃以下であることが好ましい。すなわち、空気流動層乾燥機18は、一次乾燥石炭M2の水分量が限界含水率に到達する前、一例として水分が重量比で20%に低下するまでの範囲、すなわち恒率乾燥速度域での乾燥操作が好ましい。一次乾燥石炭M2を限界含水率より低い水分量まで乾燥させる場合においても、60℃以下という比較的低い石炭流動層M6内部温度で高水分石炭M1の乾燥を行うことが好ましい。
空気流動層乾燥機18での石炭流動層M6の乾燥操作が終わると、空気流動層乾燥工程S11を終了して間接加熱乾燥工程S12に移行し、空気流動層乾燥機18で処理された一次乾燥石炭M2を第二乾燥設備12に供給する。
The temperature inside the coal fluidized bed M6 of the air
When the drying operation of the coal fluidized bed M6 in the air
間接加熱乾燥工程S12では、第二乾燥設備12で一次乾燥石炭M2を第二水蒸気供給配管21の管路を通して供給される乾留工程水蒸気により加熱管22を介して間接的に加熱する。第二乾燥設備12内では、一次乾燥石炭M2は加熱管22の外面に接触することで間接的に加熱される。間接加熱乾燥工程S12では、従来と同様に水蒸気の雰囲気下で一次乾燥石炭M2が乾燥される。
一次乾燥石炭M2が第二乾燥設備12内に配置された加熱管22により加熱されることで、一次乾燥石炭M2から水分が蒸発する。
In the indirect heating drying step S <b> 12, the primary dry coal M <b> 2 is indirectly heated through the
When the primary dry coal M2 is heated by the
乾燥工程S10では、高水分石炭M1が乾燥石炭M3になるまで乾燥させる。間接加熱乾燥工程S12において一次乾燥石炭M2が乾燥石炭M3になるまでに蒸発する水分の量は、間接加熱乾燥工程S12で蒸発する水分から得られる間接加熱乾燥工程水蒸気の全量と、空気流動層乾燥工程S11において高水分石炭M1から一次乾燥石炭M2までの乾燥に必要とする蒸気量全量がバランスする(等しくなる)ように設定することが熱効率的の観点から好ましい。一定量の高水分石炭M1から空気流動層乾燥工程S11で蒸発する水分の量に対して、この一定量の高水分石炭M1が空気流動層乾燥工程S11で一次乾燥石炭M2となった後でこの一次乾燥石炭M2から間接加熱乾燥工程S12で蒸発する水分の量が2倍であることが好ましい。
すなわち、例えば、乾燥工程S10にて水分含有量が重量比で60%の高水分石炭M1を、水分含有量が重量比で10%の乾燥石炭M3になるまで乾燥させる場合、空気流動層乾燥工程S11において水分含有量が重量比で60%の高水分石炭M1を乾燥させて水分含有量が重量比で50%の一次乾燥石炭M2にすることが好ましい。
In the drying step S10, drying is performed until the high moisture coal M1 becomes dry coal M3. The amount of water that evaporates until the primary dry coal M2 becomes dry coal M3 in the indirect heat drying step S12 is the total amount of water vapor that is obtained from the water evaporated in the indirect heat drying step S12, and air fluidized bed drying. In the step S11, it is preferable from the viewpoint of thermal efficiency to set so that the total amount of steam required for drying from the high moisture coal M1 to the primary dry coal M2 is balanced (equal). After a certain amount of the high moisture coal M1 becomes the primary dry coal M2 in the air fluidized bed drying step S11 with respect to the amount of moisture evaporated from the fixed amount of high moisture coal M1 in the air fluidized bed drying step S11, It is preferable that the amount of water evaporated from the primary dry coal M2 in the indirect heat drying step S12 is twice.
That is, for example, when drying the high moisture coal M1 having a moisture content of 60% by weight in the drying step S10 until the dry coal M3 having a moisture content of 10% by weight is dried, the air fluidized bed drying step. In S11, it is preferable to dry the high moisture coal M1 having a moisture content of 60% by weight to obtain a primary dry coal M2 having a moisture content of 50% by weight.
空気流動層乾燥機18に供給されるときの空気M5の温度を120℃以下、空気流動層乾燥機18の内部の温度を60℃以下、そして、空気流動層乾燥工程S11の終了時の一次乾燥石炭M2の水分含有量を重量比で50%とすることで、空気流動層乾燥工程S11において空気M5の雰囲気下でも高水分石炭M1を発火することなく乾燥させることができる。
第二水蒸気供給配管21の管路を通して第二乾燥設備12内に設置された加熱管22に供給された乾留工程水蒸気は、加熱管22内で凝縮して蒸気凝縮水として排出される。
一次乾燥石炭M2から蒸発した水分である間接加熱乾燥工程水蒸気は回収され、第一水蒸気供給配管24の管路を通して空気予熱器16に供給される。すなわち、図3に示すように間接加熱乾燥工程S12で得られた間接加熱乾燥工程水蒸気が空気流動層乾燥工程S11で用いられる。
第二乾燥設備12での一次乾燥石炭M2の乾燥処理が終わり乾燥石炭M3が製造されると、第二乾燥設備12で製造された乾燥石炭M3を乾留設備30に供給し、間接加熱乾燥工程S12を終了して乾留工程S20に移行する。
The temperature of the air M5 when supplied to the air
The dry distillation process steam supplied to the
Indirect heating and drying process steam, which is water evaporated from the primary dry coal M2, is collected and supplied to the
When the drying process of the primary dry coal M2 in the
乾留工程S20では、乾留設備30において、乾燥石炭M3を前述のように乾留する。この乾留操作で、図2に示す外熱式ロータリーキルン31内で乾燥石炭M3の揮発分が熱分解することで、ガスやタール分が発生する。発生したガスやタール分をキルン31に戻し、キルン31に供給される空気により燃焼させることで、乾燥石炭M3の乾留に必要な熱量(乾留熱)を得る。この乾留熱は、キルン31に供給される。
キルン31で燃焼せずに残ったガスやタール分は、キルン31から二次燃焼装置32に供給される。二次燃焼装置32においてガスやタール分をさらに完全に燃焼させることで、高温の燃焼排ガスが得られる。蒸気発生装置33において、この燃焼排ガスを用いて排熱回収することで、乾留工程水蒸気を得る。
この乾留工程水蒸気は、比較的低圧(0.4MPaG(メガパスカル・ゲージ)以上)の低圧水蒸気でよい。燃焼排ガスは、除塵装置34による除塵処理を経て、吸引ファン35で吸引される。さらに、燃焼排ガスは排ガス処理装置36による脱硫等の排ガス処理を経て、乾留設備30から排出される。
In the carbonization step S20, the dry coal M3 is carbonized as described above in the
The gas and tar remaining without being burned in the
The dry distillation steam may be low-pressure steam at a relatively low pressure (0.4 MPaG (megapascal gauge) or more). The combustion exhaust gas is sucked by the
乾留工程水蒸気は、図1に示すように、第二水蒸気供給配管21及び加熱管22の管路を通り、第二乾燥設備12に供給される。すなわち、図3に示すように乾留工程S20で得られた乾留工程水蒸気が間接加熱乾燥工程S12で用いられる。
第二水蒸気供給配管21を流れる乾留工程水蒸気の一部は、図1に示す配管23の管路を通して空気加熱器17に供給される。
乾留設備30での改質石炭M4の製造が終わると、乾留設備30で製造された改質石炭M4を冷却設備40に供給し、乾留工程S20を終了して冷却工程S30に移行する。
なお、乾留工程S20が終了したときの改質石炭M4の温度は、燃料比2から4に対して、400℃以上650℃以下であることが好ましく、450℃以上600℃以下であることがより好ましい。
As shown in FIG. 1, the carbonization process steam passes through the second
A part of the dry distillation process steam flowing through the second
When the production of the reformed coal M4 in the
Note that the temperature of the reformed coal M4 when the carbonization step S20 is completed is preferably 400 ° C. or more and 650 ° C. or less, more preferably 450 ° C. or more and 600 ° C. or less, with respect to the fuel ratio of 2 to 4. preferable.
冷却工程S30では、乾留設備30で製造された改質石炭M4を公知の冷却方式により数十℃程度まで冷却する。
以上の工程により、燃料比が2から4の低揮発分一般炭相当の改質石炭M4が製造される。
In the cooling step S30, the modified coal M4 produced by the
Through the above steps, a modified coal M4 corresponding to low volatile steam coal having a fuel ratio of 2 to 4 is produced.
(実施例)
ここで、本発明の実施例を具体例を示してより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図4は、空気及び水に対する低温度湿度図表である。図4の横軸は空気の温度を表し、縦軸は空気の湿度(絶対湿度、kg−水蒸気/kg−dryair)を表す。空気流動層乾燥機18では、一次乾燥石炭M2の水分量が限界含水率に到達する前までの乾燥操作を前提に説明する。空気流動層乾燥では、石炭からの水分蒸発量が空気で系外に持ち出された水分量と等しくなる。そこで、空気が持ち出す水分量を低温度湿度図表を用いて示す。
(Example)
Examples of the present invention will now be described in more detail with specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
FIG. 4 is a low temperature humidity chart for air and water. The horizontal axis of FIG. 4 represents the temperature of the air, and the vertical axis represents the humidity of the air (absolute humidity, kg-water vapor / kg-dryair). The air
外部の空気の温度を25℃とすると、この空気は関係湿度(相対湿度)100%とすると点Aの状態にある。点Aの状態の空気を、例えば70℃まで加熱すると、空気に含まれる水蒸気の量が一定のまま温度が上昇し、空気は点B1の状態になる。この点B1の状態の空気を乾燥設備10の空気流動層乾燥機18に供給すると、空気は高水分石炭を流動化しながら断熱冷却されて約35℃、関係湿度が95%の点C1の状態になる。すなわち、空気流動層乾燥機18の出口における空気が点C1の状態になる。空気の状態が点B1から点C1になるときに、点B1と点C1との間の縦軸の長さL1に対応する0.014(kg−水蒸気/kg−dryair)の水分量が高水分石炭から蒸発により取り去ることができる(水分を空気に取り込める)。
なお、ここでは空気が断熱冷却により関係湿度が95%となるとするが、95%に限定するものではなく、関係湿度は乾燥機の操作条件により影響される。
If the temperature of the external air is 25 ° C., this air is in the state of point A if the relative humidity (relative humidity) is 100%. When the air in the state of point A is heated to, for example, 70 ° C., the temperature rises while the amount of water vapor contained in the air remains constant, and the air enters the state of point B1. When the air in the state of point B1 is supplied to the air
Here, the air is assumed to have a relative humidity of 95% due to adiabatic cooling. However, the humidity is not limited to 95%, and the relative humidity is affected by the operating conditions of the dryer.
点Aの状態の空気を、例えば120℃まで加熱すると、空気は点B2の状態になる。この点B2の状態の空気を空気流動層乾燥機18に供給すると、空気は約42℃、関係湿度95%まで断熱冷却されて点C2の状態になる。空気の状態が点B2から点C2になるときに、点B2と点C2との間の縦軸の長さL2に対応する0.031(kg−水蒸気/kg−dryair)の水分が蒸発できる。
なお、実際には高水分石炭が発火する可能性が高くなるのでここまで空気を加熱できないが、参考までに一例を説明する。点Aの状態の空気を、図4に記載された範囲外となる例えば220℃まで加熱し、この状態の空気を空気流動層乾燥機18に供給すると、空気は断熱冷却されて関係湿度が95%の点C3の状態になる。この場合、長さL3に対応する0.058(kg−水蒸気/kg−dryair)の水分が蒸発できる。
When the air in the state of point A is heated to, for example, 120 ° C., the air is in the state of point B2. When the air in the state of point B2 is supplied to the air
In fact, since the possibility of high moisture coal igniting increases, the air cannot be heated so far, but an example will be described for reference. When the air in the state of point A is heated to, for example, 220 ° C., which is outside the range described in FIG. 4, and the air in this state is supplied to the air
以上説明したように、本実施形態の改質石炭の製造装置1及び製造方法によれば、乾燥工程S10は空気流動層乾燥工程S11及び間接加熱乾燥工程S12を有している。そして、間接加熱乾燥工程S12で発生する間接加熱乾燥工程水蒸気を用いて空気流動層乾燥工程S11で外部から取り込んだ空気を間接的に加熱し、乾留工程S20で排熱回収により製造した乾留工程水蒸気を用いて間接加熱乾燥工程S12で一次乾燥石炭M2を間接的に加熱する。このように、乾留工程S20で廃熱回収により製造した安価な乾留工程水蒸気を間接加熱乾燥工程S12に使用するとともに、乾燥工程S10では、間接加熱乾燥工程S12で発生する間接加熱乾燥工程水蒸気を空気流動層乾燥工程S11での乾燥熱源に利用するために、高水分石炭M1を空気流動層乾燥工程S11及び間接加熱乾燥工程S12の2段階により乾燥する。
As described above, according to the modified
本実施形態では、間接加熱乾燥工程S12で発生する間接加熱乾燥工程水蒸気は、内部循環利用となる。このため、内部循環利用分の蒸気使用量分が削減でき、高水分石炭M1を乾燥するのに必要な水蒸気の量を、特許文献1及び2に記載された従来の製造方法に比べて30%減らすことができる。このように、高水分石炭M1の乾燥に莫大な電力を必要とせず、高水分石炭M1を乾燥させるための水蒸気の量を低減させることができる。
空気流動層乾燥機18の内部の温度が60℃以下と比較的低いため、高水分石炭M1を発火することなく乾燥することができる。
In the present embodiment, the indirectly heated and dried process water vapor generated in the indirectly heated and dried process S12 is used for internal circulation. For this reason, the amount of steam used for internal circulation can be reduced, and the amount of water vapor required to dry the high-moisture coal M1 is 30% compared to the conventional manufacturing methods described in
Since the temperature inside the air
一定量の高水分石炭M1から空気流動層乾燥工程S11で蒸発する水分の量に対して、間接加熱乾燥工程S12で蒸発する水分の量を2倍とする。これにより、間接加熱乾燥工程S12で得られる間接加熱乾燥工程水蒸気の全量と空気流動層乾燥工程S11において乾燥に必要とする蒸気量全量とが等しくなり、本製造方法における熱効率を高めることができる。
空気流動層乾燥工程S11において、外部から取り込んだ空気M5を乾留工程水蒸気で間接的に加熱することで、この空気M5の温度をより確実に高めることができる。
なお、乾燥工程S10では外部から取り込んだ空気M5を空気流動層乾燥機18に供給するとしたが、空気M5に代えて、窒素等のイナート(不活性)ガスを用いてもよい。
The amount of water evaporated in the indirect heating drying step S12 is doubled with respect to the amount of water evaporated in the air fluidized bed drying step S11 from a certain amount of the high moisture coal M1. As a result, the total amount of indirect heat drying step water vapor obtained in the indirect heat drying step S12 is equal to the total amount of steam required for drying in the air fluidized bed drying step S11, and the thermal efficiency in this production method can be increased.
In the air fluidized bed drying step S11, the temperature of the air M5 can be more reliably increased by indirectly heating the air M5 taken from outside with the dry distillation step steam.
In the drying step S10, the air M5 taken from the outside is supplied to the air
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図4及び図5を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図5に示すように、本実施形態の製造装置2は、第1実施形態の製造装置1の各構成に加えて、第一水蒸気供給配管24に接続された接続配管51と、接続配管51に接続され空気流動層乾燥機18内に配設された加熱管(加熱配管)52とを備えている。加熱管52は、石炭流動層M6が形成される部分(石炭流動層M6の表面)に水平となるように配置されている。空気流動層乾燥機18内の石炭流動層M6は、加熱管52の外面に接触する。第一水蒸気供給配管24の管路を通る間接加熱乾燥工程水蒸気は、接続配管51の管路を通して加熱管52に供給される。
加熱管52の一端部は接続配管51に接続され、加熱管52の他端部を介して蒸気凝縮水が外部に排出される。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 and FIG. 5, but the same parts as those of the above-mentioned embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and only different points will be described. explain.
As shown in FIG. 5, the
One end of the
以上のように構成された製造装置2を用いた、本実施形態の製造方法について説明する。
空気流動層乾燥工程S11において、接続配管51の管路、及び加熱管52の管路に間接加熱乾燥工程水蒸気を流す。石炭流動層M6内を加熱管52を介して間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱する。これにより、高水分石炭M1は、外部から取り込まれて加熱された空気M5だけでなく、間接加熱乾燥工程水蒸気によっても間接的に加熱される。
The manufacturing method of this embodiment using the
In the air fluidized bed drying step S <b> 11, the indirect heating drying step water vapor is caused to flow through the pipe line of the
(実施例)
ここで、本発明の実施例を具体例を示してより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図4において、点Aの状態の空気を、例えば120℃まで加熱すると、空気は点B2の状態になる。空気流動層乾燥機18内に設けた加熱管52で石炭流動層M6を加熱する際に、加熱空気と加熱管52からの加熱熱量比が1:1となる(図4中の長さL3が、長さL2の2倍となる)ように加熱すると、点B2の状態の空気は前述の点C3の状態になる。このため、点C3を通り縦軸に平行な線と横軸との交点の温度である湿球温度49℃よりも高い温度の熱源であれば、間接加熱乾燥工程水蒸気に代えて使用可能である。
このように、加熱空気と加熱管52からの加熱熱量比が1:1の場合には、110℃程度の間接加熱乾燥工程水蒸気であっても、製造装置2の外部において外部の空気を120℃から220℃まで予熱したのと同じ、0.058(kg−水蒸気/kg−dryair)の水分が蒸発できる効果が得られる。
(Example)
Examples of the present invention will now be described in more detail with specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
In FIG. 4, when the air in the state of point A is heated to, for example, 120 ° C., the air is in the state of point B2. When the coal fluidized bed M6 is heated by the
In this way, when the heating heat quantity ratio from the heating air to the
なお、前記加熱管52で石炭流動層M6を加熱した熱量相当分の効果は、外部の空気を120℃から石炭流動層M6を加熱した熱量に見合う熱量分、空気を加熱したのと同等の乾燥効果となる。
また、加熱空気と加熱管52からの加熱熱量比は1:1以外でもよい。
The effect corresponding to the amount of heat by heating the coal fluidized bed M6 with the
Further, the heating heat quantity ratio from the heating air to the
以上説明したように、本実施形態の改質石炭の製造装置2及び製造方法によれば、高水分石炭M1を発火することなく乾燥させるとともに、高水分石炭M1を乾燥させるための水蒸気を安価な廃熱回収蒸気(乾留工程水蒸気)とするとともに、水蒸気の量も低減させることができる。さらに、空気流動層乾燥工程S11において、石炭流動層M6を加熱管52を介して間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱する。空気M5だけでなく間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱することで、空気流動層乾燥機18の内部の温度を比較的低い温度に維持しつつ、高水分石炭M1からより多くの水分を蒸発させることができる。
このように、加熱管52を備えることで、乾燥に必要な風量を低減することができ、製造装置2を小型化することができる。
As described above, according to the modified
Thus, by providing the
以上、本発明の第1実施形態及び第2実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第1実施形態及び第2実施形態では、空気流動層乾燥機18に供給するときの空気M5の温度をさらに高くするには、製造装置の外部で得られた水蒸気でこの空気M5を加熱してもよい。一方で、空気流動層乾燥機18に供給するときの空気M5の温度が充分に高いときには、この空気M5を乾留工程水蒸気で加熱しなくてもよい。
製造装置に余剰の乾留工程水蒸気がある場合には、加熱管52の管路を通して乾留工程水蒸気を流してもよい。
製造装置は空気加熱器17を備えなくてもよい。この場合、乾燥用の空気M5の温度は最大100℃、好ましくは70〜90℃となる。
As mentioned above, although 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention were explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The structure of the range which does not deviate from the summary of this invention Changes, combinations, deletions, etc. are also included. Furthermore, it goes without saying that the configurations shown in the embodiments can be used in appropriate combinations.
For example, in the first embodiment and the second embodiment, in order to further increase the temperature of the air M5 when it is supplied to the air
When there is surplus dry distillation process steam in the production apparatus, the dry distillation process steam may flow through the conduit of the
The manufacturing apparatus may not include the
1、2 製造装置(改質石炭の製造装置)
10 乾燥設備(乾燥部)
11 第一乾燥設備(第一乾燥部)
12 第二乾燥設備(第二乾燥部)
30 乾留設備(乾留部)
40 冷却設備(冷却部)
51 接続配管
M1 高水分石炭
M2 一次乾燥石炭
M3 乾燥石炭
M4 改質石炭
M5 空気
M6 石炭流動層
S10 乾燥工程
S11 空気流動層乾燥工程
S12 間接加熱乾燥工程
S20 乾留工程
S30 冷却工程
1, 2 Production equipment (Production equipment for modified coal)
10 Drying equipment (drying section)
11 First drying equipment (first drying section)
12 Second drying equipment (second drying section)
30 Dry distillation equipment (dry distillation section)
40 Cooling equipment (cooling section)
51 Connection Piping M1 High Moisture Coal M2 Primary Dry Coal M3 Dry Coal M4 Modified Coal M5 Air M6 Coal Fluidized Bed S10 Drying Process S11 Air Fluidized Bed Drying Process S12 Indirect Heating Drying Process S20 Drying Process S30 Cooling Process
Claims (6)
前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて乾燥石炭とする乾燥工程と、
前記乾燥工程の後で前記乾燥石炭を乾留して前記改質石炭とする乾留工程と、
前記乾留工程の後で前記改質石炭を冷却する冷却工程と、
を備え、
前記乾燥工程は、
外部から取り込んだ空気を加熱し、前記空気で前記高水分石炭を流動化させて石炭流動層とし、前記石炭流動層内の前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて一次乾燥石炭とする空気流動層乾燥工程と、
前記空気流動層乾燥工程の後で、前記一次乾燥石炭を間接的に加熱し、前記一次乾燥石炭から前記水分を蒸発させて前記乾燥石炭とするとともに、蒸発させた前記水分である間接加熱乾燥工程水蒸気を回収する間接加熱乾燥工程と、
を有し、
前記乾留工程において、前記乾燥石炭を乾留し、前記乾燥石炭の乾留に必要な乾留熱を供給したあとの燃焼排ガスを用いた排熱回収により乾留工程水蒸気を回収し、
前記空気流動層乾燥工程において、前記外部から取り込んだ空気を前記間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱し、
前記間接加熱乾燥工程において前記一次乾燥石炭を間接的に加熱するのに、前記乾留工程水蒸気を用いることを特徴とする改質石炭の製造方法。 A method for producing modified coal, which produces modified coal from high-moisture coal that contains 45% or more of water by mass,
A drying step of evaporating the moisture from the high moisture coal to dry coal;
A dry distillation step after the drying step to dry-distill the dry coal into the modified coal;
A cooling step for cooling the modified coal after the dry distillation step;
With
The drying step
Heating air taken from outside, fluidizing the high-moisture coal with the air to form a coal fluidized bed, and evaporating the moisture from the high-moisture coal in the coal fluidized bed to form primary dry coal A layer drying process;
After the air fluidized bed drying step, the primary dry coal is indirectly heated to evaporate the moisture from the primary dry coal into the dry coal, and the indirect heating drying step is the evaporated moisture. An indirect heating drying process for collecting water vapor;
Have
In the dry distillation step, the dry coal is carbonized, and the dry distillation step steam is recovered by exhaust heat recovery using combustion exhaust gas after supplying the dry distillation heat necessary for the dry distillation of the dry coal,
In the air fluidized bed drying step, the air taken from the outside is indirectly heated with the indirect heating drying step water vapor,
A method for producing modified coal, characterized in that the carbonization steam is used to indirectly heat the primary dry coal in the indirect heat drying step.
前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて乾燥石炭とする乾燥部と、
前記乾燥石炭を乾留して前記改質石炭とする乾留部と、
前記改質石炭を冷却する冷却部と、
を備え、
前記乾燥部は、
外部から取り込んだ空気を加熱し、前記空気で前記高水分石炭を流動化させて石炭流動層とし、前記石炭流動層内の前記高水分石炭から前記水分を蒸発させて一次乾燥石炭とする第一乾燥部と、
前記一次乾燥石炭を間接的に加熱し、前記一次乾燥石炭から前記水分を蒸発させて前記乾燥石炭とするとともに、蒸発させた前記水分である間接加熱乾燥工程水蒸気を回収する第二乾燥部と、
を有し、
前記乾留部において、前記乾燥石炭を乾留し、前記乾燥石炭の乾留に必要な乾留熱を供給したあとの燃焼排ガスを用いた排熱回収により乾留工程水蒸気を回収し、
前記第一乾燥部において、前記外部から取り込んだ空気を前記間接加熱乾燥工程水蒸気で間接的に加熱し、
前記第二乾燥部において前記一次乾燥石炭を間接的に加熱するのに、前記乾留工程水蒸気を用いることを特徴とする改質石炭の製造装置。 An apparatus for producing modified coal that produces modified coal from high-moisture coal that contains 45% or more of water by mass,
A drying unit that evaporates the water from the high-moisture coal to form dry coal;
A carbonization section for carbonizing the dry coal into the modified coal;
A cooling section for cooling the modified coal;
With
The drying unit
The air taken in from the outside is heated, the high moisture coal is fluidized with the air to form a coal fluidized bed, and the moisture is evaporated from the high moisture coal in the coal fluidized bed to form primary dry coal. A drying section;
Indirectly heating the primary dry coal, evaporating the moisture from the primary dry coal to form the dry coal, and a second drying unit for recovering the indirectly heated drying process water vapor that is the evaporated water;
Have
In the dry distillation section, dry distillation of the dry coal, recovering the dry distillation process steam by exhaust heat recovery using combustion exhaust gas after supplying the dry distillation heat necessary for dry distillation of the dry coal,
In the first drying section, the air taken in from the outside is indirectly heated with the indirect heating drying process steam,
The apparatus for producing modified coal, wherein the dry distillation step steam is used to indirectly heat the primary dry coal in the second drying section.
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