JP5756814B2 - 石炭物質の分解設備 - Google Patents

Description

本発明は石炭物質の総合利用、省エネ、排出削減の技術分野に属し、具体的には石炭物質の分解設備に関する。

従来では、石炭によるガスの製造、石炭による天然ガスの製造、石炭を高温、中温、低温でコークス化してガスを製造する技術が公知である。しかし、前記工法では粉炭をブロック状にせず、ブロックを篩分していたため、原料コストが高くなり、または発生されたガスの熱量が低く、付加価値が低く、かつ経済効果と社会的効果が著しくなかった。炉の加熱方式としては、外部加熱式、内部加熱式、内外混合加熱式などに分けられる。外部加熱式の炉では、熱媒体と原料が直接接触せず、熱量は炉壁により伝達される。内部加熱式の炉では、熱媒体と原料が直接接触し、熱媒体の違いにより、固体熱媒体法と気体熱媒体法との２種類に分けられる。

内部加熱式の気体熱媒体法は、工業上既に採択されている典型的な方法である。該気体加熱媒体法は、気体熱媒体による内部加熱式の縦型連続炉を採択し、該縦型連続炉は、上部から下部に向けて、乾燥部分、分解部分、冷却部分の3つの部分を含んでいる。石炭が低温で分解された褐炭または褐炭により押出成型されたブロック（約25 mm〜60mm）は上部から下部へと移動しながら、逆方向に移動する燃焼ガスと直接接触して熱を受け取ることができる。炉頂部の原料の含水量が約15％である際、乾燥部分で水分を1.0％以下までに脱水させ、上部へ逆流する250℃の熱気は80℃〜100℃までに冷却される。乾燥された原料は分解部分で酸素を含まない600℃〜700℃の燃焼ガスにより約500℃までに加熱されて、熱分解が発生する。熱気は約250℃まで冷たくなり、発生された半成コークスは冷却部分に入って冷気により冷却される。半成コークスは排出された後、水と空気により更に冷却される。分解部分から溢れ出た揮発物は凝縮、冷却などの工程を経て、タールと熱分解水が得られる。ドイツ、アメリカ、ソ連、チェコスロバキア、ニュージーランド及び日本などの国では過去既にこのような類型の炉を作っていた。

内部加熱式の固体熱媒体法は、固体熱媒体による内部加熱式の典型的な方法である。原料は褐炭、非粘着石炭、弱粘着石炭とオイルシェールである。20世紀の50年代、ドイツのドルステン（Dorsten）では、石炭に対する処理能力が10t/hである中間試験装置が作られており、使用される熱媒体は固体粒子（小さいセラミック製ボール、砂または半成コークス）であった。中間過程で発生されたガスに廃ガスが含まれていなかったため、後処理システムの設備サイズが比較的小さく、ガスの発熱量が比較的高く、20.5 MJ/m³〜40.6MJ/m³に達していた。該方法は、温度差が大きく、顆粒が小さく、熱の伝達が極めて速いため、その処理性能が非常に大きかった。得られる液体製品が比較的多く、高揮発性石炭を加工するとき、その生産率が30％に達していた。L-R工法による石炭の低温分解において、先ず、初期予熱された原料の小さいブロック状の石炭は、分離器により伝達された熱と共に混合器内で混合されて、熱分解作用が発生する。その後、緩衝器内に進入して、所定の時間留まり、熱分解が完成される。緩衝器から排出された半成コークスは引上管の底部に進入し、熱気により送られると同時に、引上管内で残留炭素が燃焼されて、温度が高くなり、更に分離器内に進入して気体-固体が分離される。半成コークスは更に混合器に戻され、このように循環される。混合器から溢れ出た揮発物は、除塵、凝結、冷却、油類回収の工程を経て、発熱量が比較的高いガスが得られる。

現在、通常に使用される石炭の分解設備は主に2種類がある。その１つ目は、縦型炉体構造であり、該構造において、燃焼煙と石炭により発生された可燃性気体は、可燃ガスの純度を低くし、付加価値が低く、かつ一部が排出されるため、資源を大量に浪費し、環境に優しくない問題がある。その２つ目は、立型炉体構造であり、ブロック状の石炭を穴付きの仕切板上に配置し、ブロック状石炭の上方に加熱器を設ける。ここで、仕切板上のブロック状石炭が所定の積層厚さを有しているため、均一に加熱、分解が行われず、分解された気体を用いて循環しながら加熱、分解を行う必要がある。更に、重要なこととして、仕切板上には通気孔が大量に存在しているため、粉炭が通気孔から漏れる可能性がある。粉炭を立型炉に入れる前にブロック状の石炭に加工する必要があり、炉体内で粉炭を直接分離することができなくなり、これにより、粉炭の分解時のコストが高くなり、経済的利益が低減する。

本発明は前記課題を解決するために、粉炭物質を直接分解して、その総合的な利用価値を高めることができ、省エネで、排出削減が可能で、それにより、経済的利益と社会的貢献を高めることができる石炭物質の分解方法と専用設備を提供する。

本発明の石炭物質の分解設備は、供給口と排出口を有する密閉された炉体を含み、前記炉体内には火炎ガス管路加熱機構が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構と炉体の内壁との間には石炭物質進入分解通路が形成されており、前記炉体には石炭物質進入分解通路と連通される石炭分解ガス収集管が設けられている。

前記炉体は横型炉体である。
前記炉体は縦型炉体である。
前記炉体は回転型炉体であり、炉体の内壁には推進板が設けられている。
前記火炎ガス管路加熱機構は、燃料供給管、空気供給管、燃焼室及び火炎ガス放熱管を含む。
前記火炎ガス管路加熱機構は、火炎ガス放熱管と燃焼室を含み、前記燃焼室は、炉体の外部に設けられている燃料供給管及び空気供給管に連通されている。

前記火炎ガス管路加熱機構は火炎ガス放熱管を含み、前記火炎ガス放熱管は、炉体の外部に設けられている燃焼室、燃料供給管、及び空気供給管に連結されている。
前記火炎ガス放熱管は、複数の密着して平行配列されている管路である。
前記火炎ガス放熱管は、密着して配列された円筒網状管路である。

本発明によれば、新型の加熱方式を粉炭の分解領域に導入しているため、火炎ガス管路加熱機構から発生された大量の熱は、石炭物質進入分解通路内の粉炭に伝達又は輻射され、粉炭がその熱を十分吸収して温度が高くなり、石炭物質進入分解通路内で、燃焼ガス、タールガス及び発熱量が比較的に高い石炭に分解される。燃焼ガスとタールガスは前記石炭分解ガス収集管を通じて回転型炉体の外部の気体除塵液化機構と連通して、分解された燃焼ガス、タールガスを収集、除塵、分離、加圧して液化する。火炎ガス放熱管は、複数の密着して平行配列された管路、または密着して配列された円筒網状管路であり、発生された熱を粉炭にもっと十分に伝達することができる。本発明は、粉炭を迅速かつ効率よく分解・分離することができ、エネルギーを充分に節約・利用し、石炭資源の利用率を大幅に向上させ、社会全体のために経済的利益と社会的貢献を持たせている。
以下、図面を用いて本発明に対して更に詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１の構造を示す図である。 図２は、本発明の実施例2の構造を示す図である。 図３は、本発明の実施例2のA−A方向の構造を示す図である。 図４は、本発明の実施例3の構造を示す図である。

＜実施例１＞
図１に示すように、本発明の石炭物質の分解設備は、供給口2と排出口3を有する密閉された炉体1を含み、炉体1は横型炉体、回転型炉体であり、前記炉体1内には火炎ガス管路加熱機構が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構と炉体1の内壁との間には石炭物質進入分解通路4が形成されており、前記炉体1には石炭物質進入分解通路4と連通する石炭分解ガス収集管5が設けられ、炉体の内壁には推進板10が設けられている。前記火炎ガス管路加熱機構は火炎ガス放熱管6と燃焼室7とを含み、前記燃焼室7は炉体1の外部に設けられている燃料供給管8、空気供給管9と連通する。燃料供給管8内の燃料と空気供給管9内の空気は燃焼室7で混合・燃焼され、燃焼により発生した高温火炎ガスは火炎ガス放熱管6に入る。火炎ガス放熱管6は石炭物質進入分解通路4内の粉炭に熱量を伝達し、これにより、粉炭は熱量を充分に吸収して昇温されて、石炭物質進入分解通路4内で燃焼ガス、タールガス、及び発熱量が比較的に高い石炭に分解される。燃焼ガスとタールガスは、前記石炭分解ガス収集管5を通じて回転型炉体1のガス除塵液化機構と連通して、分解された燃焼ガス、タールガスを収集、除塵、分離、加圧して液化させる。発熱量が比較的に高い石炭は排出口により収集される。
＜実施例2＞

図2及び図3に示すように、本発明の石炭物質の分解設備は、供給口2と排出口3を有する密閉された炉体1を含み、炉体1は横型炉体、回転型炉体であり、前記炉体1内には火炎ガス管路加熱機構が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構と炉体1の内壁との間には石炭物質進入分解通路4が形成されている。前記炉体1には石炭物質進入分解通路4と連通する石炭分解ガス収集管5が設けられ、炉体の内壁には推進板10が設けられている。前記火炎ガス管路加熱機構は、火炎ガス放熱管6、燃焼室7、燃料供給管8、及び空気供給管9を含む。火炎ガス放熱管は、複数の密着して平行配列される管路または密着して配列される円筒網状管路であるため、発生された熱を十分に粉炭へ伝達することができる。燃料供給管8内の燃料と空気供給管9内の空気は燃焼室7で混合・燃焼され、燃焼により発生された高温火炎ガスは火炎ガス放熱管6内に入る。火炎ガス放熱管6は熱量を石炭物質進入分解通路4内の粉炭に伝達し、これにより、粉炭は十分に熱量を吸収して昇温されて、石炭物質進入分解通路4内で燃焼ガス、タールガス、及び発熱量が比較的に高い石炭に分解される。燃焼ガスとタールガスは、前記石炭分解ガス収集管5を通じて回転型炉体1のガス除塵液化機構と連通して、分解された燃焼ガス、タールガスを収集、除塵、分離、加圧して液化する。発熱量が比較的に高い石炭は排出口により収集されている。
＜実施例３＞

図4に示すように、本発明の石炭物質の分解設備は、供給口2と排出口3を有する密閉された炉体1を含み、炉体1は縦型炉体であり、前記炉体1内には火炎ガス管路加熱機構が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構と炉体1の内壁との間には石炭物質進入分解通路4が形成されている。前記炉体1には石炭物質進入分解通路4と連通する石炭分解ガス収集管5が設けられ、炉体の内壁には推進板10が設けられている。前記火炎ガス管路加熱機構は火炎ガス放熱管6を含み、前記火炎ガス放熱管6は、炉体1の外部に設けられている燃焼室7、燃料供給管8、及び空気供給管9と連結する。火炎ガス放熱管は、複数の密着して平行配列される管路または密着して配列される円筒網状管路であるため、発生された熱を十分に粉炭へ伝達することができる。燃料供給管8内の燃料と空気供給管9内の空気は燃焼室7で混合・燃焼され、燃焼により発生した高温火炎ガスは火炎ガス放熱管6に入る。火炎ガス放熱管6は、石炭物質進入分解通路4内の粉炭に熱量を伝達し、これにより、粉炭は熱量を充分に吸収して昇温されて、石炭物質進入分解通路4内で燃焼ガス、タールガス、及び発熱量が比較的に高い石炭に分解される。燃焼ガスとタールガスは、前記石炭分解ガス収集管5を通じて回転型炉体1のガス除塵液化機構と連通する。

Claims (9)

1. 供給口と排出口を有する密閉された炉体を含む石炭物質の分解設備において、前記炉体は回転型炉体であり、前記炉体内には火炎ガス管路加熱機構が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構と炉体内壁との間には石炭物質進入分解通路が形成され、炉体の内壁には推進板が設けられ、前記炉体には石炭物質進入分解通路と連通する石炭分解ガス収集管が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構は、燃料供給管、空気供給管、燃焼室及び火炎ガス放熱管を含み、前記火炎ガス放熱管は、密着して配列された円筒網状管路であることを特徴とする石炭物質の分解設備。
2. 前記炉体は横型炉体であることを特徴とする請求項１に記載の石炭物質の分解設備。
3. 前記炉体は縦型炉体であることを特徴とする請求項１に記載の石炭物質の分解設備。
4. 供給口と排出口を有する密閉された炉体を含む石炭物質の分解設備において、前記炉体は回転型炉体であり、前記炉体内には火炎ガス管路加熱機構が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構と炉体内壁との間には石炭物質進入分解通路が形成され、炉体の内壁には推進板が設けられ、前記炉体には石炭物質進入分解通路と連通する石炭分解ガス収集管が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構は、火炎ガス放熱管と燃焼室を含み、前記燃焼室は、炉体の外部に設けられている燃料供給管及び空気供給管と連通し、前記火炎ガス放熱管は、密着して配列された円筒網状管路であることを特徴とする石炭物質の分解設備。
5. 前記炉体は横型炉体であることを特徴とする請求項４に記載の石炭物質の分解設備。
6. 前記炉体は縦型炉体であることを特徴とする請求項４に記載の石炭物質の分解設備。
7. 供給口と排出口を有する密閉された炉体を含む石炭物質の分解設備において、前記炉体は回転型炉体であり、前記炉体内には火炎ガス管路加熱機構が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構と炉体内壁との間には石炭物質進入分解通路が形成され、炉体の内壁には推進板が設けられ、前記炉体には石炭物質進入分解通路と連通する石炭分解ガス収集管が設けられ、前記火炎ガス管路加熱機構は火炎ガス放熱管を含み、前記火炎ガス放熱管は、炉体の外部に設けられている燃焼室、燃料供給管、及び空気供給管に連結され、前記火炎ガス放熱管は、密着して配列された円筒網状管路であることを特徴とする石炭物質の分解設備。
8. 前記炉体は横型炉体であることを特徴とする請求項７に記載の石炭物質の分解設備。
9. 前記炉体は縦型炉体であることを特徴とする請求項７に記載の石炭物質の分解設備。