JP2015030738A

JP2015030738A - 改質石炭の製造方法

Info

Publication number: JP2015030738A
Application number: JP2013158715A
Authority: JP
Inventors: 雅一坂口; Masakazu Sakaguchi; 務濱田; Tsutomu Hamada; 佐藤　文昭; Fumiaki Sato; 佐藤　　文昭; 新屋　謙治; Kenji Shinya; 謙治新屋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-16

Abstract

【課題】水銀含有量を低減し、発熱量を高めた石炭の生産性を向上させることができる改質石炭の製造方法を提供することにある。【解決手段】石炭である低質炭１を乾式脱灰して灰分７を除去した脱灰炭２を得る乾式脱灰工程Ｓ１と、前記乾式脱灰工程Ｓ１で得られた前記脱灰炭２を乾燥させて脱灰乾燥炭３を得る乾燥工程Ｓ２と、前記乾燥工程Ｓ２で得られた前記脱灰乾燥炭３の一部を分取する分取工程Ｓ３と、前記乾燥工程Ｓ２で得られた脱灰乾燥炭３ａを乾留して脱灰乾留炭４を得る乾留工程Ｓ４と、前記乾留工程Ｓ４で得られた脱灰乾留炭４と前記分取工程Ｓ３で分取された脱灰乾燥炭３ｂとを混合して脱灰混合炭５を得る混合工程Ｓ５とを行うようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、改質石炭の製造方法に関する。

褐炭や亜瀝青炭などのような水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）は、単位重量当たりの発熱量が低いため、加熱されることにより、乾燥や乾留されると共に、低酸素雰囲気中で表面活性を低下させるように改質されることにより、自然発火を防止されつつ単位重量当たりの発熱量を高めた改質石炭としている（例えば、下記特許文献１参照）。

また、上述したような乾留を伴う石炭改質プロセスでは、乾留での加熱操作によって水銀を除去できることが知られている（例えば、下記特許文献２参照）。

特開２０１１−３７９３７号公報米国特許第５４０３３６５号明細書米国特許第８３９４２４０号明細書米国特許第７５４０３８４号明細書

R.Weinstein and R.Snoby, "Advances in dry jigging improves coal quality", p.29-p.34, Mining Engineering, January 2007 William H.Pollock et al., "Lowering Costs with Dry Coal Cleaning Technology to Meet New Environmental Requirements", p.1-p.13 , Presented at the 10th Anniversary CoalGen Conference, Pittsburgh, PA, August 10, 2010

しかしながら、上述した石炭改質プロセスでは、乾留による石炭の熱分解によって製品である改質炭の収率が低下することから、生産性が低いという欠点があった。

また、上述の特許文献３に示される、乾式脱灰を組み合わせた石炭改質プロセスにおいても、乾留工程で軽質な熱分解成分を回収することが困難であるため、改質炭の収率の低下に起因して、生産性が低くなってしまうという課題があった。

このようなことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたものであって、水銀含有量を低減し、発熱量を高めた石炭の生産性を向上させることができる改質石炭の製造方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決する第一番目の発明に係る改質石炭の製造方法は、
石炭を乾式脱灰して灰分を除去した脱灰炭を得る乾式脱灰工程と、
前記乾式脱灰工程で得られた前記脱灰炭を乾燥させて脱灰乾燥炭を得る乾燥工程と、
前記乾燥工程で得られた前記脱灰乾燥炭の一部を分取する分取工程と、
前記乾燥工程で得られた前記脱灰乾燥炭を乾留して脱灰乾留炭を得る乾留工程と、
前記乾留工程で得られた前記脱灰乾留炭と前記分取工程で分取された前記脱灰乾燥炭とを混合して脱灰混合炭を得る混合工程と
を行う
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第二番目の発明に係る改質石炭の製造方法は、前述した第一番目の発明に係る改質石炭の製造方法であって、
前記乾燥工程は、前記石炭をキャリアガスにより乾燥し、当該キャリアガスを排出する構造を風簸とした乾燥機を用いて行い、
前記分取工程は、前記乾燥機の前記風簸を用いて行う
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第三番目の発明に係る改質石炭の製造方法は、前述した第二番目の発明に係る改質石炭の製造方法であって、
前記分取工程で分取する前記乾燥炭の量は、前記風簸へ流通する前記キャリアガスの流量により調整される
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第四番目の発明に係る改質石炭の製造方法は、前述した第一番目から第三番目の何れか１つの発明に係る改質石炭の製造方法であって、
前記乾式脱灰工程は、前記乾燥炭および前記乾留炭を粉砕する粉砕機と、前記粉砕機により粉砕された前記乾燥炭および前記乾留炭を磁気により前記灰分を分離して除去する磁気分離装置とを用いて行う
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第五番目の発明に係る改質石炭の製造方法は、前述した第一番目から第三番目の何れか１つの発明に係る改質石炭の製造方法であって、
前記乾式脱灰工程は、前記乾燥炭および前記乾留炭を気流により前記灰分を分離して除去する気流分離装置を用いて行う
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第六番目の発明に係る改質石炭の製造方法は、前述した第一番目から第五番目の何れか１つの発明に係る改質石炭の製造方法であって、
前記石炭が、低品位石炭である
ことを特徴とする。

本発明に係る改質石炭の製造方法によれば、石炭を乾式脱灰して石炭から灰分を除去することで、当該灰分と共に当該石炭中の水銀を物理的に除去することができ、石炭を乾式脱灰し乾燥してなる脱灰乾燥炭を乾留することにより、揮発成分と共に当該脱灰乾燥炭中の水銀を化学的に除去することができることから、得られた脱灰混合炭が水銀含有量を低減したものとなる。さらに、石炭を乾式脱灰し乾燥し乾留してなる脱灰乾留炭と、分取した脱灰乾燥炭とを混合して脱灰混合炭を得ることから、石炭と比べて発熱量を高めることができる。得られた脱灰混合炭が、乾式脱灰し乾燥し乾留してなる脱灰乾留炭と乾式脱灰し乾燥し分取してなる脱灰乾燥炭とを含有するものであることから、乾燥し乾留だけした乾留炭と比べて、収率が高くなる。つまり、水銀含有量を低減し、発熱量を高めた脱灰混合炭の生産性を向上させることができる。

本発明に係る改質石炭の製造方法の一実施形態の手順フロー図である。

本発明に係る改質石炭の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

本発明に係る改質石炭の製造方法の一実施形態を図１に基づいて説明する。

本実施形態に係る改質石炭の製造方法は、図１に示すように、低品位石炭（低質炭）１を乾式脱灰して灰分７を除去した脱灰炭２を得る乾式脱灰工程Ｓ１と、乾式脱灰工程Ｓ１で得られた脱灰炭２を乾燥させて脱灰乾燥炭３を得る乾燥工程Ｓ２と、乾燥工程Ｓ２で得られた脱灰乾燥炭３の一部を分取する分取工程Ｓ３と、分取工程Ｓ３で分取されていない乾燥炭３ａを乾留して脱灰乾留炭４を得る乾留工程Ｓ４と、乾留工程Ｓ４で得られた脱灰乾留炭４と分取工程Ｓ３で分取した乾燥炭３ｂとを混合して脱灰混合炭５を得る混合工程Ｓ５とを行うものである。

前記低質炭１は、褐炭や亜瀝青炭などのような水分含有量の多い（６０〜７０％）石炭であり、埋蔵量が多いものの、単位重量当たりの発熱量が低いと共に、輸送効率が悪いものである。

前記乾式脱灰工程Ｓ１は、前記低質炭１から当該低質炭１に含まれている灰分７を分離して除去する工程であり、例えば、前記低質炭１を粉砕する粉砕機と、前記粉砕機により粉砕された前記低質炭１を磁気により前記灰分７を分離して除去する磁気分離装置とを備える乾式脱灰装置に供給して、例えば粒径で２００メッシュ以下に粉砕すると共に、灰分７（特に、水銀含有量の多い黄鉄鉱など）を磁気により分離して除去することになり、灰分含有量を例えば約３５％とした脱灰炭２を製造する。または、前記乾式脱灰工程Ｓ１は、例えば、気流分離装置などの乾式脱灰装置に供給して、流動床上を流動し空気の送給により灰分７（特に、水銀含有量の多い黄鉄鉱など石炭に比して重量物）を分離して除去することになり、灰分含有量を例えば約３５％とした脱灰炭２を製造する。つまり、前記乾式脱灰工程Ｓ１は、低質炭１から、当該低質炭１中の水銀の大部分を灰分７と共に物理的に除去した脱灰炭２を製造する。

前記粉砕機と前記磁気分離装置とを備える乾式脱灰装置としては、例えば、非特許文献１に記載される装置を利用することが可能である。前記気流分離装置などの乾式脱灰装置としては、例えば、特許文献４、非特許文献２に記載される装置を利用することが可能である。

前記乾燥工程Ｓ２は、前記脱灰炭２から水８を除去する工程であり、例えば、ベルトコンベア式などの熱風乾燥機などに供給して熱風乾燥（１００〜２８０℃（好ましくは１５０〜２００℃））することにより、水分含有量を略０％とした脱灰乾燥炭３を製造する。

前記分取工程Ｓ３は、前記脱灰乾燥炭３の一部を分取する工程であり、例えば、ベルトコンベアやスクリューフィーダなどの分取装置に供給して、乾留工程Ｓ４へ送給する乾燥炭３ａと、混合工程Ｓ５へ送給する乾燥炭３ｂとに分ける。分取する割合は脱灰混合炭５における目標となる酸素含有量や水銀含有量によって調整することが可能である。なぜなら、脱灰乾留炭４と脱灰乾燥炭３ｂと脱灰混合炭５の酸素含有量や水銀含有量はそれぞれの処理条件によって調整されるものであり、また、分析によっても求めることができるものであるからである。また、前記分取工程Ｓ３は、前記乾燥工程Ｓ２の前記乾燥機で用いられるキャリアガスを当該乾燥機から排出する箇所の構造を風簸とし、当該風簸を用いて行うことも可能である。この場合、前記分取工程Ｓ３で分取する前記脱灰乾燥炭３ｂの量は、前記キャリアガスの流量により調整される。例えば、前記キャリアガスの流量を多くすると、それに応じて、前記キャリアガスに同伴して分取される前記脱灰乾燥炭３ｂの割合を多くすることができる。

前記乾留工程Ｓ４は、前記脱灰乾燥炭３ａからタールなどの揮発成分９を除去する工程であり、例えば、連続式の乾留機に前記脱灰乾燥炭３ａを供給し、高温（３００〜５００℃（好ましくは４００〜４５０℃））で乾留して、当該脱灰乾燥炭３ａに含まれる水銀をタールなどの揮発成分９と共に分離回収することにより、脱灰乾留炭４を製造する。つまり、前記乾留工程Ｓ４は、脱灰乾燥炭３ａから、当該脱灰乾燥炭３ａ中の水銀を揮発成分９と共に化学的に除去した脱灰乾留炭４を製造する。

前記混合工程Ｓ５は、前記乾留工程Ｓ４で得られた脱灰乾留炭４と、前記分取工程Ｓ３で分取された脱灰乾燥炭３ｂとを混合する工程であり、前記分取工程Ｓ３で分取された前記脱灰乾燥炭３ｂを脱灰乾留炭４と共に混合機内へ供給して、均一に混ざるように撹拌することにより、脱灰混合炭５を製造する。

このとき、脱灰乾留炭４と脱灰乾燥炭３ｂの混合割合は、脱灰乾留炭４および脱灰乾燥炭３ｂのそれぞれの酸素含有量と、脱灰乾留炭４および脱灰乾燥炭３ｂのそれぞれの水銀含有量などに応じて適宜に調整される。なぜなら、脱灰乾燥炭３ｂの酸素含有量および水銀含有量は、乾燥工程Ｓ２の処理条件や分析により得ることができ、脱灰乾留炭４の酸素含有量および水銀含有量は、乾留工程Ｓ４の処理条件や分析により得ることができるからである。

したがって、本実施形態に係る改質石炭の製造方法によれば、低質炭１を乾式脱灰して低質炭１から灰分７を除去することで、当該灰分７と共に当該低質炭１中の水銀を物理的に除去することができ、低質炭１を乾式脱灰し乾燥してなる脱灰乾燥炭３ａを乾留することにより、揮発成分９と共に当該脱灰乾燥炭３ａ中の水銀を化学的に除去することができることから、得られた脱灰混合炭５が水銀含有量を低減したものとなる。さらに、低質炭１を乾式脱灰し乾燥し乾留してなる脱灰乾留炭４と、分取した脱灰乾燥炭３ｂとを混合して脱灰混合炭５を得ることから、低質炭１と比べて発熱量を高めることができる。得られた脱灰混合炭５が、乾式脱灰し乾燥し乾留してなる脱灰乾留炭４と乾式脱灰し乾燥し分取してなる脱灰乾燥炭３ｂとを含有するものであることから、乾燥し乾留だけした乾留炭と比べて、収率が高くなる。つまり、水銀含有量を低減し、発熱量を高めた脱灰混合炭５の生産性を向上させることができる。

［他の実施形態］
なお、上述した実施形態では、低質炭１を乾式脱灰し乾燥し乾留してなる脱灰乾留炭４と分取した脱灰乾燥炭３ｂとを混合し脱灰混合炭５を得る改質石炭の製造方法について説明したが、所定の処理ガス（酸素含有ガス）と接触する不活性化処理により前記脱灰混合炭５からその表面が不活性化してなる石炭を得る改質石炭の製造方法とすることも可能である。さらに、所定の処理ガス（酸素含有ガス）と接触する不活性化処理により前記脱灰混合炭５からその表面が不活性化してなる石炭を得た後に、コーンスターチやアスファルトなどの結着剤を混ぜ圧縮（１２００ｋｇ／ｃｍ²×３００〜４５０℃（好ましくは３５０〜４５０℃））して円柱状やタドン状などの固形のブリケットに成形することにより成形炭を製造する改質石炭の製造方法とすることも可能である。

本発明に係る改質石炭の製造方法は、水銀含有量を低減し、発熱量を高めた石炭の生産性を向上させることができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。

１低品位石炭（低質炭）
２脱灰炭
３，３ａ，３ｂ脱灰乾燥炭
４脱灰乾留炭
５脱灰混合炭
７灰分
８水
９揮発成分
Ｓ１乾式脱灰工程
Ｓ２乾燥工程
Ｓ３分取工程
Ｓ４乾留工程
Ｓ５混合工程

Claims

石炭を乾式脱灰して灰分を除去した脱灰炭を得る乾式脱灰工程と、
前記乾式脱灰工程で得られた前記脱灰炭を乾燥させて脱灰乾燥炭を得る乾燥工程と、
前記乾燥工程で得られた前記脱灰乾燥炭の一部を分取する分取工程と、
前記乾燥工程で得られた前記脱灰乾燥炭を乾留して脱灰乾留炭を得る乾留工程と、
前記乾留工程で得られた前記脱灰乾留炭と前記分取工程で分取された前記脱灰乾燥炭とを混合して脱灰混合炭を得る混合工程と
を行う
ことを特徴とする改質石炭の製造方法。
請求項１に記載された改質石炭の製造方法であって、
前記乾燥工程は、前記石炭をキャリアガスにより乾燥し、当該キャリアガスを排出する構造を風簸とした乾燥機を用いて行い、
前記分取工程は、前記乾燥機の前記風簸を用いて行う
ことを特徴とする改質石炭の製造方法。
請求項２に記載された改質石炭の製造方法であって、
前記分取工程で分取する前記乾燥炭の量は、前記風簸へ流通する前記キャリアガスの流量により調整される
ことを特徴とする改質石炭の製造方法。
請求項１から請求項３の何れか一項に記載された改質石炭の製造方法であって、
前記乾式脱灰工程は、前記乾燥炭および前記乾留炭を粉砕する粉砕機と、前記粉砕機により粉砕された前記乾燥炭および前記乾留炭を磁気により前記灰分を分離して除去する磁気分離装置とを用いて行う
ことを特徴とする改質石炭の製造方法。
請求項１から請求項３の何れか一項に記載された改質石炭の製造方法であって、
前記乾式脱灰工程は、前記乾燥炭および前記乾留炭を気流により前記灰分を分離して除去する気流分離装置を用いて行う
ことを特徴とする改質石炭の製造方法。
請求項１から請求項５の何れか一項に記載された改質石炭の製造方法であって、
前記石炭が、低品位石炭である
ことを特徴とする改質石炭の製造方法。