CN104379709A - 干馏煤的制造方法、高炉的操作方法、及锅炉的运转方法 - Google Patents

干馏煤的制造方法、高炉的操作方法、及锅炉的运转方法 Download PDF

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Abstract

提供一种干馏煤的制造方法，该方法即使不进行繁杂的作业也能够制造汞含量降低、抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤。获取原料煤的工业分析及元素分析数据(S11)，使用工业分析数据或者由杜隆公式得到的放热量A、基于工业分析数据的燃料比B、基于元素分析数据的相对于碳含量的氢含量C、以及基于元素分析数据的相对于碳含量的氧含量D，利用以下的(1)式进行演算(S12)导出原料煤的干馏温度T，并基于原料煤的干馏温度T来设定对原料煤进行干馏的温度(S13)。T＝t1+aA+bB+cC+dD···(1)其中，t1为截距，a、b、c、d为系数，满足450≤t1≤475、0.145≤a≤0.155、-640≤b≤-610、1600≤c≤1700、-540≤d≤-500。

Description

干馏煤的制造方法、高炉的操作方法、及锅炉的运转方法
技术领域
本发明涉及对煤进行干馏而制造干馏煤的干馏煤制造方法、高炉的操作方法、及锅炉的运转方法。
背景技术
原料煤(原煤)含有汞，因此正在研究降低原煤的汞含量的技术。例如，下述专利文献1公开了一种低汞煤的制造方法，其基于表示原煤的加热温度和原煤中的汞释放量的关系的原煤中的汞释放特性在规定温度下对原煤进行加热处理，从而制造汞含量少的低汞煤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第5,403,365号(例如，参照图3等)
发明内容
发明要解决的课题
但是，上述专利文献1仅公开了基于Eagle Tribune矿山产原煤的汞释放特性的低汞煤的制造方法，在由其它矿山产原煤等制造低汞煤时，由于该原煤的汞释放特性相关数据为特殊数据，需要通过实验来获取，从而存在数据获取作业自身繁杂，导致制造成本增加的可能性。
此外，若仅仅出于从原煤除去汞而得到低汞煤的目的简单地在设定温度下对该原煤进行加热处理，则存在原煤中的挥发成分被过度去除而得到的煤的着火性降低的可能性。
而且，作为吹送到高炉设备的风口(tuyere，羽口)的高炉吹送煤、锅炉的燃料，利用的是原煤中的高品质煤(优质煤)，但正在研究的是利用比该优质煤廉价的褐煤、亚沥青煤、沥青煤等这类低品质煤(劣质煤)。前述劣质煤水分含量多，每单位重量的放热量低于前述优质煤，因此对其进行加热处理，通过干燥、干馏而形成每单位重量的放热量提高的干馏煤。前述劣质煤也含有汞，因此前述干馏煤也有被要求降低汞含量的可能。
基于上述样的情况，本发明是为了解决本发明的前述课题而作出的发明，其目的在于提供干馏煤的制造方法、高炉的操作方法、及锅炉的运转方法，所述干馏煤的制造方法即使不进行繁杂的作业也能够制造降低了汞含量、且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤。
用于解决课题的手段
解决上述课题的第1发明的干馏煤的制造方法，其特征在于，其为将原料煤干馏而制造干馏煤的方法，获取前述原料煤的工业分析数据及元素分析数据，使用作为前述工业分析数据之一的放热量A或者基于前述元素分析数据由杜隆公式求出的放热量A、基于前述工业分析数据的燃料比B、基于前述元素分析数据的相对于碳含量的氢含量C、以及基于前述元素分析数据的相对于碳含量的氧含量D，通过以下的(1)式所示的演算导出前述原料煤的干馏温度T，基于前述原料煤的干馏温度T来设定对前述原料煤进行干馏的温度。
T＝t1+aA+bB+cC+dD…(1)
其中，前述t1为截距，前述a、前述b、前述c、前述d为系数，满足450≤t1≤475、0.145≤a≤0.155、-640≤b≤-610、1600≤c≤1700、-540≤d≤-500。
解决上述课题的第2的发明的高炉的操作方法，其特征在于，将通过前述第1发明的干馏煤的制造方法制造的干馏煤粉碎而得到的微粉煤用作朝着高炉设备的风口吹送的高炉吹送煤。
解决上述课题的第3发明的锅炉的运转方法，其特征在于，将通过前述第1发明的干馏煤的制造方法制造的干馏煤用作锅炉的燃料。
发明的效果
根据本发明的干馏煤的制造方法，仅通过将原料煤的工业分析数据、元素分析数据、用杜隆公式得到的放热量、燃料比、相对于碳含量的氢含量、相对于碳含量的氧含量代入上述(1)式，并按照由此得到原料煤的干馏温度T来设定对原料煤进行干馏的温度，能够制造降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤。原料煤的工业分析数据、元素分析数据并不是特殊数据，而是表示该原料煤的品质时最常使用的数据，因此无需进行用于获取原料煤中的汞释放特性相关数据等繁杂的作业。
根据本发明的高炉的操作方法及锅炉的运转方法，干馏煤自身的汞含量降低，因此能够大幅降低该干馏煤燃烧所产生的燃烧排气的汞含量。由于前述干馏煤中挥发成分的含量过度降低受到抑制，因此能够抑制该干馏煤的着火性的降低。
附图说明
图1是表示基于本发明的干馏煤的制造方法的干馏温度的设定步骤的流程图。
图2是表示本发明的干馏煤的制造方法的步骤的流程图。
具体实施方式
本发明的干馏煤的制造方法、高炉的操作方法、及锅炉的运转方法并非仅限于所说明的以下实施方式。
本实施方式中，基于图1及图2进行具体说明。
本实施方式中，如图2所示，将作为原料煤的原煤11在低氧氛围中(氧浓度：5体积％以下)进行加热(例如，110～200℃×0.1～1小时)并干燥(干燥工序S21)，由此除去水分，然后在低氧氛围中(氧浓度：2体积重量％以下)进行加热(干馏温度T×0.1～1小时)并干馏(干馏工序S22)，由此以干馏气体、干馏油形式除去挥发成分(例如H2O、CO2、焦油、Hg等)等，然后在低氧氛围中(氧浓度：2体积％以下)冷却(50℃以下)(冷却工序S23)，由此制造干馏煤12。
这里，基于以下所示的(1)式设定上述的干馏温度T。
T＝t1+aA+bB+cC+dD…(1)
其中，T表示干馏温度(℃)，A表示放热量(收到基(as receivedbasis))(kcal/kg)，B表示燃料比，C表示相对于碳含量(wt％)的氢含量(wt％)(H/C)，D表示相对于碳含量(wt％)的氧含量(wt％)(O/C)，t1表示截距(常数)，a、b、c、d分别表示系数。
其中，前述t1、前述a、前述b、前述c、前述d分别设定在以下的表1所示的范围。
[表1]
即，前述t1、前述a、前述b、前述c、前述d分别满足450≤t1≤475、0.145≤a≤0.155、-640≤b≤-610、1600≤c≤1700、-540≤d≤-500。
作为前述原煤11，使用例如褐煤、亚沥青煤、沥青煤等。前述原煤的组成分析值，即总水分(收到基)的重量％(wt％)、水分(空干)的重量％(wt％)、灰分的重量％(wt％)、挥发成分的重量％(wt％)、固定碳的重量％(wt％)并不是特殊数据，而是表示原煤的品质时最常使用的数据，是通过在原煤生产时或使用时等实施的、例如JISM8812(2004)中规定的工业分析得到的数据。此外，前述原煤的组成分析值，即碳含量(wt％)、氢含量(wt％)、氮含量(wt％)、总硫含量(wt％)、氧含量(wt％)、总汞含量(mg/kg)也不是特殊数据，而是表示原煤的品质时最常使用的数据，是通过原煤生产时或使用时等实施的、例如JIS M8813(2004)中规定的元素分析得到的数据。前述原煤11的放热量是表示原煤的品质时最常使用的数据，是通过原煤生产时、使用时等实施的、例如JIS M8814(2004)中规定的工业分析得到的数据。
前述原煤11的燃料比为上述工业分析中得到的固定碳和挥发成分之比(固定碳wt％/挥发成分wt％)。
此外，上述的原煤11的放热量还能够使用通过上述JIS M8813(2004)中规定的元素分析得到的各元素(碳、氢、氧、硫)的重量％，由作为杜隆(Dulong)公式的以下所示的(2)式而得到。
H＝81WC+342.5(WH-WO/8)+22.5WS    …(2)
其中，前述H表示放热量，前述WC表示原煤中的碳的重量％，前述WH表示原煤中的氢的重量％，前述WO表示原煤中的氧的重量％，前述WS表示原煤中的硫的重量％。
即，如图1所示，获取原煤11的工业分析数据、元素分析数据(原煤的分析数据获取工序S11)，使用作为前述工业分析数据之一的放热量或者基于前述元素分析数据由杜隆公式即上述(2)式求出的放热量、基于前述工业分析数据的燃料比、基于前述元素分析数据的相对于碳含量的氢含量、以及基于前述元素分析数据的相对于碳含量的氧含量，通过上述(1)式所示的演算(干馏温度演算工序S12)，导出前述原煤的干馏温度T，将对前述原煤11进行干馏的温度设定为前述原煤的干馏温度T(干馏温度设定工序S13)，仅这样就能够制造降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤12。原煤11的工业分析数据、元素分析数据并非特殊数据，是表示该原煤11的品质时最常使用的数据，因此无需进行用于获取原煤11中的汞释放特性相关数据等繁杂的作业。
因此，根据本实施方式的干馏煤的制造方法，无需分析各种煤的汞释放特性，不需要繁杂的作业，仅通过将对原煤11进行干馏的温度设定为如下导出的原煤的干馏温度T，就能够制造降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤；其中，原煤的干馏温度T使用作为表示原煤的品质时最常使用的数据的工业分析数据、元素分析数据进行上述(1)式的演算从而导出。
通过将利用上述本实施方式的干馏煤的制造方法制造的干馏煤粉碎、微粉化后，并将得到的微粉煤用作吹送到高炉设备的风口的高炉吹送煤，从而由于该干馏煤自身的汞含量降低，因此与将未进行减少煤中的汞含量处理的PCI煤简单微粉化而成的、现有的微粉煤用作高炉吹送煤时相比，能够大幅降低该干馏煤燃烧产生的燃烧排气的汞含量。由于前述干馏煤的挥发成分的含量过度降低受到抑制，因此能够抑制该干馏煤的着火性的降低。
通过将利用上述本实施方式的干馏煤的制造方法制造的干馏煤用作锅炉的燃料，从而由于该干馏煤自身的汞含量降低，因此与将未进行减少煤中的汞含量处理的原煤简单干馏等而得到的、现有的煤用作锅炉燃料时相比，能够降低锅炉的燃烧排气中包含的汞量。由于前述干馏煤的挥发成分的含量过度降低受到抑制，因此能够抑制该干馏煤的着火性的降低。
实施例
以下说明为了确认本发明的干馏煤的制造方法、高炉的操作方法及锅炉的运转方法的作用效果而进行的实施例，但本发明并非仅限于基于各种数据说明的以下实施例。
[确认试验1]
为了确认在上述实施方式的干馏煤的制造方法中使用沥青煤、亚沥青煤、褐煤作为原料煤时，通过基于由上述(1)式的演算导出的干馏温度T来设定对前述原料煤进行干馏的温度，是否能够制造降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤，进行了试验1。
本确认试验1中，首先，对于试验体1(沥青煤)、试验体2(亚沥青煤)、试验体3(褐煤)获取下述表2所示的工业分析数据、元素分析数据，使用作为前述工业分析数据之一的放热量、基于前述工业分析数据的下述表3所示的燃料比、基于前述元素分析数据的下述表3所示的相对于碳含量的氢含量、以及基于前述元素分析数据的下述表3所示的相对于碳含量的氧含量，通过上述(1)式所示的演算，导出下述表5所示的试验体1～3的干馏温度T。其中，关于(1)式中的t1、a、b、c、d，设定为下述表4所示的数值范围。此外，为了进行比较，将煤种类和成分与试验体2相同，但如下述表4所示那样，将仅系数a为与试验体1～3不同的数值、即设为在上述实施方式中的系数a的数值范围外的0.128的情况作为比较体1。
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
然后，在上述表5所示的干馏温度下对上述试验体1～3进行干馏，结果如表6所示，确认试验体1～3的各煤的干馏后的燃料比为3以下，汞去除率为75％以上。在上述表5所示的269℃下对上述比较体1进行干馏，结果如表6所示可知，干馏后的燃料比为1.35，为3以下，但汞去除率为50％，低于试验体1～3。
因此，根据本确认试验1可以确认，仅基于导出的干馏温度T来设定对前述原煤进行干馏的温度，就能够得到降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤；其中，干馏温度T如下导出：获取沥青煤、亚沥青煤、褐煤的工业分析数据及元素分析数据，使用作为前述工业分析数据之一的放热量、基于前述工业分析数据的燃料比、基于前述元素分析数据的相对于碳含量的氢含量、以及基于前述元素分析数据的相对于碳含量的氧含量，将上述(1)式的t1、a、b、c、d分别设为450≤t1≤475、0.145≤a≤0.155、-640≤b≤-610、1600≤c≤1700、-540≤d≤-500而导出。
此外，比较体1中，仅上述(1)式的系数a在上述实施方式中的a的数值范围外，无法使汞含量大幅降低(至目标水平)，因此可以推测，上述(1)式中的截距t1、系数b、c、d在上述实施方式中的截距t1、系数b、c、d的数值范围外时，与仅系数a在数值范围外的比较体1同样地无法得到适当的干馏温度范围，无法大幅降低汞含量。
[确认试验2]
为了确认在上述实施方式的干馏煤的制造方法中基于原煤的汞含量及挥发成分含量求出的、能够得到降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤的干馏温度(目标值)是否包含在使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)的范围内，进行了试验2。其中，上述(1)式中的截距t1和系数a、b、c、d分别设为450≤t1≤475、0.145≤a≤0.155、-640≤b≤-610、1600≤c≤1700、-540≤d≤-500。
[表7]
试验体A为褐煤，如上述表7所示，可知干馏温度(目标值)包含在使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)的范围内。
试验体B为亚沥青煤，如上述表7所示，可知干馏温度(目标值)包含在使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)的范围内。
试验体C为沥青煤，如上述表7所示，可知干馏温度(目标值)包含在使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)的范围内。
试验体D为不同于试验体C的沥青煤，如上述表7所示，可知干馏温度(目标值)包含在使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)的范围内。
试验体E为不同于试验体C、D的沥青煤，如上述表7所示，可知干馏温度(目标值)包含在使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)的范围内。
试验体F为不同于试验体C、D、E的沥青煤，如上述表7所示，可知干馏温度(目标值)包含在使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)的范围内。
因此，根据本确认试验2可以确认，使用工业分析数据及元素分析数据通过上述(1)式的演算导出的干馏温度(计算值)中包含基于原煤的汞含量及挥发成分含量求出的、能够得到降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤的干馏温度(目标值)，通过在前述干馏温度(计算值)下对原煤进行干馏，能够得到降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤。
产业上的利用可能性
本发明的干馏煤的制造方法、高炉的操作方法、及锅炉的运转方法即使不进行繁杂的作业也能够制造降低了汞含量且抑制了挥发成分的含量过度降低的干馏煤，因此能够在炼钢产业、发电产业等中极有效地利用。
符号说明
11   原煤(原料煤)
12   干馏煤
S11  原煤的分析数据获取工序
S12  干馏温度演算工序
S13  干馏温度设定工序
S21  干燥工序
S22  干馏工序
S23  冷却工序

Claims (3)

1.一种干馏煤的制造方法，其特征在于，其为将原料煤干馏而制造干馏煤的方法，
获取所述原料煤的工业分析数据及元素分析数据，
使用作为所述工业分析数据之一的放热量A或者基于所述元素分析数据由杜隆公式求出的放热量A、基于所述工业分析数据的燃料比B、基于所述元素分析数据的相对于碳含量的氢含量C、以及基于所述元素分析数据的相对于碳含量的氧含量D，通过以下的(1)式所示的演算导出所述原料煤的干馏温度T，
基于所述原料煤的干馏温度T来设定干馏所述原料煤的温度，
T＝t1+aA+bB+cC+dD···(1)
其中，所述t1为截距，所述a、所述b、所述c、所述d为系数，满足450≤t1≤475、0.145≤a≤0.155、-640≤b≤-610、1600≤c≤1700、-540≤d≤-500。
2.一种高炉的操作方法，其特征在于，将通过权利要求1所述的干馏煤的制造方法制造的干馏煤粉碎而得到的微粉煤，用作朝着高炉设备的风口吹送的高炉吹送煤。
3.一种锅炉的运转方法，其特征在于，将通过权利要求1所述的干馏煤的制造方法制造的干馏煤用作锅炉的燃料。
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