CN105121602B - 干馏装置 - Google Patents

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Abstract

干馏装置具备：基准气体供给源(115)，其向干馏气体(3)添加稀有气体的基准气体(4)；燃烧器(120)，其使干馏气体(3)与基准气体(4)的混合气体燃烧，送出检查气体(9)；气体流量计(132)，其测量检查气体(9)的流量Fi；气体浓度测量装置(131)，其测量检查气体(9)中的二氧化碳的浓度Cc以及基准气体(4)(稀有气体)的浓度Cr；以及运算控制装置(130)，其根据所述流量Fi、所述浓度Cr求出混合气体中的基准气体(4)(稀有气体)的流量Fr，根据供给至干馏气体(3)的基准气体(4)(稀有气体)的流量Fs、所述流量Fr、Fi、所述浓度Cc求出干馏气体(3)中的碳成分的产生量Wc，根据低品位煤(1)的供给重量Wo、所述产生量Wc、低品位煤(1)中的碳成分的浓度Cg求出干馏煤(2)的干馏比例Dt，以使干馏比例Dt成为作为目标的干馏比例Dr的方式控制阀(118a)。

Description

干馏装置
技术领域
本发明涉及一种干馏装置，该干馏装置一边使固态的有机物流通一边对其加热并连续地进行干馏。
背景技术
在一边使固态的有机物流通一边对其进行加热并连续地进行干馏的情况下，例如，能够应用下述专利文献1所记载的回转炉。该专利文献1所记载的回转炉向内筒(炉芯管)供给有机物(处理物)并使该内筒旋转，由此能够一边使有机物在该内筒的内部流通，一边向外筒(加热炉)内吹入热风，对有机物进行加热并连续地进行干馏，并且通过利用设置于所述内筒的热电偶测量有机物的温度，能够调节所述热风的温度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-292068号公报
然而，在前述的专利文献1所记载的回转炉中，将与所述热电偶接触的有机物的温度判断为有机物整体的温度，因此，若与该热电偶接触的有机物的温度相对于有机物整体的平均温度大幅偏离，则有机物整体未以所需的足够的热量被加热，担心无法将有机物整体以作为目标的干馏比例(程度)进行干馏。
发明内容
发明要解决的课题
根据以上情况，本发明的目的在于提供一种干馏装置，该干馏装置能够将有机物整体以作为目标的干馏比例高精度地进行干馏。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的第一方案的干馏装置的特征在于，具备：炉主体，其使固态的有机物在内部流通；有机物供给机构，其向所述炉主体的内部供给所述有机物；加热机构，其对所述炉主体的内部的所述有机物进行加热；送出机构，其将在所述炉主体的内部被加热而干馏后的固态的干馏物以及干馏气体送出；基准气体供给机构，其向所述干馏气体添加由稀有气体构成的基准气体；检查气体生成机构，其送出检查气体，该检查气体通过使从所述送出机构送出的所述干馏气体与所述基准气体的混合气体和完全燃烧用空气完全燃烧而生成；检查气体流量测量机构，其测量从所述检查气体生成机构送出的所述检查气体的每单位时间的流量Fi；气体浓度测量机构，其测量所述检查气体中的二氧化碳的浓度Cc以及所述基准气体的浓度Cr；以及运算控制机构，其根据由所述检查气体流量测量机构测量出的所述流量Fi、由所述气体浓度测量机构测量出的所述浓度Cr，通过下述式(1)来计算在所述检查气体生成机构中完全燃烧后的所述混合气体中的所述基准气体的每单位时间的流量Fr，所述运算控制机构根据从所述基准气体供给机构向所述干馏气体供给的所述基准气体的每单位时间的流量Fs、根据下述式(1)计算出的所述流量Fr、由所述检查气体流量测量机构测量出的所述流量Fi、由所述气体浓度测量机构测量出的所述浓度Cc，通过下述式(2)来计算从所述送出机构送出的所述干馏气体中的碳成分的每单位时间的产生量Wc，所述运算控制机构根据利用所述有机物供给机构向所述炉主体的内部供给的所述有机物的每单位时间的重量Wo、通过下述式(2)计算出的所述产生量Wc、预先输入的所述有机物中的碳成分的浓度Cg，通过下述式(3)来计算从所述送出机构送出的所述干馏物的干馏比例Dt，所述运算控制机构以使所述干馏比例Dt成为作为目标的干馏比例Dr的方式控制所述加热机构。
Fr＝Fi×Cr (1)：
Wc＝{(Fi×Cc)/Fr}×{(Fs/22.4)×12} (2)；
Dt＝(Wc/Cg)/Wo (3)。
另外，在第一方案的基础上，第二方案的干馏装置的特征在于，所述运算控制机构在所述干馏比例Dt比所述干馏比例Dr小的情况下以使所述有机物的加热温度上升的方式控制所述加热机构。
另外，在第一或者第二方案的基础上，第三方案的干馏装置的特征在于，所述运算控制机构在所述干馏比例Dt比所述干馏比例Dr大的情况下以使所述有机物的加热温度下降的方式控制所述加热机构。
另外，在第一至第三方案中的任一方案的基础上，第四方案的干馏装置的特征在于，所述加热机构从外侧加热所述炉主体。
另外，在第一至第四方案中的任一方案的基础上，第五方案的干馏装置的特征在于，所述基准气体供给机构向所述炉主体的所述有机物的流通方向上游侧供给所述基准气体。
另外，在第一至第五方案中的任一方案的基础上，第六方案的干馏装置的特征在于，所述有机物是低品位煤。
发明效果
根据本发明的干馏装置，由于运算控制机构根据所述流量Fi、所述浓度Cr，通过所述式(1)来计算所述流量Fr，根据所述流量Fs、Fr、Fi、所述浓度Cc，通过所述式(2)来计算所述产生量Wc，根据所述重量Wo、所述产生量Wc、所述浓度Cg，通过所述式(3)来计算所述干馏比例Dt，且以使该干馏比例Dt成为作为目标的干馏比例Dr的方式控制加热机构，因此，能够根据干馏结束后的所述有机物整体的干馏比例(程度)来设定该有机物的加热量，故而，即便炉主体内的有机物的温度局部大幅波动，也能够不被该波动影响地以所需的足够的热量加热有机物整体。其结果是，能够将有机物整体以作为目标的干馏比例Dr高精度地进行干馏。
附图说明
图1是本发明的干馏装置的主要实施方式的简要结构图。
具体实施方式
根据附图对本发明的干馏装置的实施方式进行说明，但本发明不仅限定于基于附图而说明的以下的实施方式。
<主要实施方式>
根据图1对本发明的干馏装置的主要实施方式进行说明。
如图1所示，内筒(炉主体)112以能够旋转的方式支承在被固定支承的外筒(jacket)111的内部。在内筒112的基端侧(图1中的左侧)连结有输送固态的有机物即干燥后的褐煤、次烟煤等这样的低品位煤(低质煤)1的供料器113的前端侧(图1中的右侧)，并且该供料器113能够使该内筒112旋转。
在所述供料器113的基端侧(图1中的左侧)设置有装入所述低品位煤1的供给料斗114。在所述内筒112的基端侧，经由流量调节阀115a连结有供给由氦气、氖气、氩气等稀有气体构成的基准气体4的基准气体的作为供给机构的基准气体供给源115。
在所述内筒112的前端侧(图1中的右侧)连结有作为送出机构的发射器116，并且该发射器116能够使该内筒112旋转，该发射器116将对所述低品位煤1进行干馏而成的固态的干馏物即干馏煤2向下方落下送出，并且将伴随着该低品位煤1的干馏而生成的干馏气体3从上方送出。所述发射器116的上方与使所述干馏气体3燃烧的燃烧炉117连结。
在所述燃烧炉117上，经由流量调节阀118a连结有向该燃烧炉117的内部供给天然气等燃烧用的燃料5的燃料供给源118，并且连结有向该燃烧炉117的内部供给燃烧用空气6的燃烧用鼓风机119，该燃烧炉117使所述干馏气体3与上述燃料5以及上述燃烧用空气6一并燃烧，由此能够产生燃烧气体7并将其送出。
所述燃烧炉117的所述燃烧气体7的送出口与所述外筒111的内部连结。在所述外筒111上连结有排气线路111a，该排气线路111a将输送到该外筒111的内部的所述燃烧气体7向系统外排出。
在所述发射器116的上方与所述燃烧炉117之间连接有小型的燃烧器120，该燃烧器120分取从该发射器116送出的所述干馏气体3与所述基准气体4的混合气体的一部分并使其完全燃烧。在所述燃烧器120上连接有输送完全燃烧用空气8的小型的完全燃烧用鼓风机121，该燃烧器120通过使所分取的所述混合气体与来自所述完全燃烧用鼓风机121的所述完全燃烧用空气8一起燃烧，能够生成将该混合气体中的碳成分全部氧化为二氧化碳(完全燃烧)而得到的检查气体9并将其送出。
所述燃烧器120的气体送出口与作为气体浓度测量机构的气相色谱仪等气体浓度测量装置131连接，该气体浓度测量装置131测量从该气体送出口送出的所述检查气体9中的二氧化碳、所述稀有气体等各组成的浓度。在所述燃烧器120的气体送出口的附近设置有作为检查气体流量测量机构的气体流量计132，该气体流量计132测量从该气体送出口送出的所述检查气体9的流量。所述气体流量计132与所述气体浓度测量装置131之间连向系统外。所述气体浓度测量装置131以及所述气体流量计132与作为运算控制机构的运算控制装置130的输入部电连接。
所述运算控制装置130的输出部与所述供料器113的驱动马达113a、所述基准气体供给源115的所述流量调节阀115a、所述燃料供给源118的所述流量调节阀118a、所述燃烧用鼓风机119、所述完全燃烧用鼓风机121电连接，该运算控制装置130能够根据来自所述气体浓度测量装置131以及所述气体流量计132的信息以及预先输入的信息等，对所述驱动马达113a、所述流量调节阀115a、118a、所述燃烧用鼓风机119、所述完全燃烧用鼓风机121等进行工作控制(详细内容后述)。
需要说明的是，在本实施方式中，利用所述供料器113、所述供给料斗114等构成有机物供给机构，利用所述外筒111、所述燃烧炉117、所述燃料供给源118、所述燃烧用鼓风机119等构成加热机构，利用所述燃烧器120、所述完全燃烧用鼓风机121等构成检查气体生成机构。
接下来对本实施方式这样的干馏装置100的工作进行说明。
在将所述低品位煤1装入所述供给料斗114之后，将该低品位煤1的品种、该低品位煤1的作为目标的干馏比例(程度)Dr、向所述内筒112内供给的所述低品位煤1的每单位时间的重量Wo、向所述内筒112内供给的所述基准气体4的每单位时间的流量Fs分别输入至所述运算控制装置130，并且，当使所述内筒112旋转时，该运算控制装置130对所述供料器113的所述驱动马达113a进行工作控制，以便以输入的每单位时间的重量Wo向该内筒112内供给该低品位煤1，并且对所述基准气体供给源115的所述流量调节阀115a进行工作控制，以便以输入的每单位时间的流量Fs向该内筒112内供给该基准气体4，此外，还对所述完全燃烧用鼓风机121进行工作控制，以便以规定流量向所述燃烧器120供给完全燃烧用空气8，另一方面，还对所述燃料供给源118的所述流量调节阀118a以及所述燃烧用鼓风机119进行工作控制，以便以运转开始时的基准流量输送所述燃料5以及所述燃烧用空气6，在该燃烧炉117内产生基准温度的燃烧气体7并输送到所述外筒111内。
向所述内筒112内供给的所述低品位煤1伴随着该内筒112的旋转，一边从该内筒112的基端侧(图1中的左侧)朝向前端侧(图1中的右侧)被搅拌一边流通移动，于此同时，所述低品位煤1通过向所述外筒111内输送的所述燃烧气体7借助该内筒112被间接加热，被干馏而形成干馏煤2，向所述发射器116送出，并从该发射器116的下方向系统外送出。
需要说明的是，对所述内筒112进行加热后的所述燃烧气体7经由所述排气线路111a向系统外排出。
另外，伴随着所述低品位煤1的加热干馏而产生的所述干馏气体3一边与从所述基准气体供给源115向所述内筒112内的所述低品位煤1的流通方向上游侧供给的所述基准气体4在该内筒112内混合，一边向所述发射器116送出，形成与该基准气体4的混合气体后从该发射器116的上方送出，其一部分被分取至所述燃烧器120，另一方面，其剩余部分被输送至所述燃烧炉117内，与所述燃料5以及所述燃烧用空气6一起燃烧，形成燃烧气体7后向所述外筒111内输送。
被分取至所述燃烧器120的所述混合气体与所述完全燃烧用空气8一起燃烧，由此，形成碳成分全部氧化成二氧化碳(完全燃烧)的检查气体9并从该燃烧器120送出，在利用所述气体流量计132测量流量之后，其一部分被分取至所述气体浓度测量装置131，另一方面，其剩余部分向系统外排出。
所述气体浓度测量装置131测量所分取的所述检查气体9中的二氧化碳以及基准气体4(稀有气体)的组成比例(浓度)，将其信息发送至所述运算控制装置130。
所述运算控制装置130根据来自所述气体流量计132的信息即从所述燃烧器120送出的所述检查气体9的每单位时间的流量Fi、来自所述气体浓度测量装置131的信息即所述检查气体9中的基准气体4(稀有气体)的组成比例(浓度)Cr，通过下述式(1)来计算向所述燃烧器120供给的所述混合气体、即在所述燃烧器120中完全燃烧后的所述混合气体中的基准气体4(稀有气体)的每单位时间的流量Fr。
Fr＝Fi×Cr (1)
此外，所述运算控制装置130根据之前输入的、供给至所述内筒112内的所述基准气体4(稀有气体)的每单位时间的流量Fs、所述流量Fr、所述流量Fi、来自所述气体浓度测量装置131的信息即所述检查气体9中的二氧化碳的组成比例(浓度)Cc，通过下述的式(2)来计算所述干馏气体3中的碳成分的每单位时间的产生量(重量)Wc。
Wc＝{(Fi×Cc)/Fr}×{(Fs/22.4)×12} (2)
并且，所述运算控制装置130根据之前输入的、供给至所述内筒112内的所述低品位煤1的每单位时间的重量Wo、所述产生量(重量)Wc、预先输入的与之前输入的所述低品位煤1的品种对应的该低品位煤1中的碳成分的组成比例(浓度)Cg，通过下述的式(3)来计算从所述发射器116送出的所述干馏煤2的干馏比例(程度)Dt。
Dt＝(Wc/Cg)/Wo (3)
并且，所述运算控制装置130对所述干馏煤2的所述干馏比例(程度)Dt与之前输入的作为目标的所述干馏比例(程度)Dr进行比较，在上述干馏比例(程度)Dt是处于上述干馏比例(程度)Dr的允许误差范围内的值的情况下，判断为正以作为目标的上述干馏比例(程度)Dr对所述低品位煤1进行干馏，从而所述运算控制装置130对所述燃料供给源118的所述流量调节阀118a进行工作控制，以便以当前流量输送所述燃料5。
另一方面，在上述干馏比例(程度)Dt不处于上述干馏比例(程度)Dr的允许误差范围内，而是比该干馏比例(程度)Dr小的值(Dt＜Dr)的情况下，所述运算控制装置130判断为每单位重量的所述低品位煤1的干馏减量(重量)少、即上述干馏煤2的干馏比例(程度)小，从而所述运算控制装置130对所述燃料供给源118的所述流量调节阀118a进行工作控制，以便以高于当前流量的方式输送所述燃料5，从而使所述燃烧气体7的温度上升。
另外，在上述干馏比例(程度)Dt不处于上述干馏比例(程度)Dr的允许误差范围内，是比该干馏比例(程度)Dr大的值(Dt＞Dr)的情况下，所述运算控制装置130判断为每单位重量的所述低品位煤1的干馏减量(重量)多，即上述干馏煤2的干馏比例(程度)大，对所述燃料供给源118的所述流量调节阀118a进行工作控制，以便以低于当前流量的方式输送所述燃料5，从而使所述燃烧气体7的温度降低。
由此，所述干馏煤2始终以成为作为目标的干馏比例(程度)Dr的方式被干馏。
换句话说，在本实施方式的干馏装置100中，通过对分取与干馏后的所述干馏煤2一起从所述发射器116送出的干馏结束后的所述干馏气体3的一部分并使之完全燃烧而成的检查气体9中的二氧化碳的浓度Cc进行检测，根据该二氧化碳的浓度Cc来计算所述干馏气体3中的碳成分的产生量Wc，由此，根据预先求出的与所述低品位煤1的品种对应的该低品位煤1中的碳成分的组成比例(浓度)Cg，求出上述干馏煤2的干馏比例(程度)Dt，并调节所述燃烧气体7的温度。
因此，在本实施方式的干馏装置100中，能够根据干馏结束后的所述干馏煤2整体的干馏比例(程度)来设定所述低品位煤1的加热量，因此，即便所述内筒112内的所述低品位煤1的温度局部大幅波动，也能够不被该波动影响地以所需的足够的热量加热该低品位煤1整体。
因此，根据本实施方式的干馏装置100，能够将所述低品位煤1整体以作为目标的干馏比例Dr高精度地干馏。
另外，由于向所述干馏气体3供给所述基准气体4，根据相对于该基准气体4的该干馏气体3中的二氧化碳的比例求出二氧化碳的产生量，因此，例如与根据从所述发射器116送出的所述干馏气体3的流量求出二氧化碳的产生量的情况相比，能够更高精度地计算二氧化碳的产生量，能够更可靠地以作为目标的干馏比例Dr高精度地对所述低品位煤1整体进行干馏。
其原因在于，若想要在所述发射器116与所述气体浓度测量装置131之间设置流量计等来测量所述干馏气体3的流量，则该干馏气体3中含有的焦油成分等会附着于该流量计等，容易变得难以准确地测量该干馏气体3的流量。
另外，即便极少量的氧气、氢气等从外部混入所述内筒112内，假设与该气体量对应的量的所述低品位煤1燃烧消失，由于能够以作为目标的干馏比例Dr对该低品位煤1整体进行干馏，因此能够使所述干馏煤2的成品率稳定化。
另外，由于即便H2O等从外部混入所述内筒112内，也不会对所述干馏气体3中的碳成分的产生量Wc的计算产生影响，因此，能够不被该内筒112内的水分量影响地稳定地求出所述干馏煤2的干馏比例(程度)Dt。
<其他实施方式>
需要说明的是，在前述的实施方式中，使所述基准气体供给源115与所述内筒112的基端侧、即所述低品位煤1的流通方向上游侧连接，向该内筒112的内部供给所述基准气体4，但作为其他实施方式，例如，也可以在所述发射器116与所述气体浓度测量装置131之间连接所述基准气体供给源115，向所述干馏气体3供给所述基准气体4。
另外，在前述的实施方式中，说明了在被固定支承的外筒111的内部将内筒112支承为能够旋转的干馏装置100的情况，但作为其他实施方式，例如，也能够采用利用外筒(jacket)覆盖内筒(炉主体)的外周，在该内筒的内部配设有网带输送机等的输送机类型的干馏装置。
另外，在前述的实施方式中，通过所述燃烧气体7对所述内筒112内的所述低品位煤1进行加热并干馏，作为其他实施方式，例如也可以通过利用电加热器等对所述内筒112进行加热，从而对该内筒112内的所述低品位煤1进行干馏。
然而，若如前述的实施方式那样，通过所述燃烧气体7对所述内筒112内的所述低品位煤1进行加热并干馏，则能够将伴随着所述低品位煤1的干馏而产生的所述干馏气体3用作为所述燃烧气体7的原料，能够实现有效利用，故而非常优选。
另外，在前述的实施方式中，通过将所述燃烧气体7向所述外筒111内输送，从而经由所述内筒112间接加热所述低品位煤1来进行干馏，但作为其他实施方式，例如，也可以通过使所述燃烧气体7向热交换器流通，并且使所述基准气体4向该热交换器流通，由此对该基准气体4进行加热，将加热后的该基准气体4向所述内筒112内供给，直接加热所述低品位煤1来进行干馏。
然而，若想要通过加热所述基准气体4，将加热后的该基准气体4供给至所述内筒112内，由此直接对所述低品位煤1进行加热并干馏，则必须大量使用所述基准气体4，成本增高，故而不太优选。
另外，在前述的实施方式中，说明了对所述低品位煤1进行加热并干馏的情况，但本发明不局限于此，只要是对固态的有机物进行加热并干馏的情况，则能够与前述的实施方式的情况同样地应用，并获得与前述的实施方式的情况相同的作用效果。
工业上的可利用性
若本发明的干馏装置例如应用于对褐煤、次烟煤等这样的低品位煤(低质煤)进行干馏的情况，则能够以作为目标的干馏比例高精度地对低品位煤整体进行干馏，因此在工业上极其有利。
附图标记说明
1：低品位煤(低质煤)
2：干馏煤
3：干馏气体
4：基准气体
5：燃料
6：燃烧用空气
7：燃烧气体
8：完全燃烧用空气
9：检查气体
100：干馏装置
111：外筒
112：内筒
113：供料器
113a：驱动马达
114：供给料斗
115：基准气体供给源
115a：流量调节阀
116：发射器
117：燃烧炉
118：燃料供给源
118a：流量调节阀
119：燃烧用鼓风机
120：燃烧器
121：完全燃烧用鼓风机
130：运算控制装置
131：气体浓度测量装置
132：气体流量计

Claims (6)

1.一种干馏装置，其特征在于，具备：
炉主体，其使固态的有机物在内部流通；
有机物供给机构，其向所述炉主体的内部供给所述有机物；
加热机构，其对所述炉主体的内部的所述有机物进行加热；
送出机构，其将在所述炉主体的内部被加热而干馏后的固态的干馏物以及干馏气体送出；
基准气体供给机构，其向所述干馏气体添加由稀有气体构成的基准气体；
检查气体生成机构，其送出检查气体，该检查气体通过使从所述送出机构送出的所述干馏气体与所述基准气体的混合气体和完全燃烧用空气完全燃烧而生成；
检查气体流量测量机构，其测量从所述检查气体生成机构送出的所述检查气体的每单位时间的流量Fi；
气体浓度测量机构，其测量所述检查气体中的二氧化碳的浓度Cc以及所述基准气体的浓度Cr；以及
运算控制机构，其根据由所述检查气体流量测量机构测量出的所述流量Fi、由所述气体浓度测量机构测量出的所述浓度Cr，通过下述式(1)来计算在所述检查气体生成机构中完全燃烧后的所述混合气体中的所述基准气体的每单位时间的流量Fr，
所述运算控制机构根据从所述基准气体供给机构向所述干馏气体供给的所述基准气体的每单位时间的流量Fs、根据下述式(1)计算出的所述流量Fr、由所述检查气体流量测量机构测量出的所述流量Fi、由所述气体浓度测量机构测量出的所述浓度Cc，通过下述式(2)来计算从所述送出机构送出的所述干馏气体中的碳成分的每单位时间的产生量Wc，
所述运算控制机构根据利用所述有机物供给机构向所述炉主体的内部供给的所述有机物的每单位时间的重量Wo、通过下述式(2)计算出的所述产生量Wc、预先输入的所述有机物中的碳成分的浓度Cg，通过下述式(3)来计算从所述送出机构送出的所述干馏物的干馏比例Dt，
所述运算控制机构以使所述干馏比例Dt成为作为目标的干馏比例Dr的方式控制所述加热机构，
Fr＝Fi×Cr (1)：
Wc＝{(Fi×Cc)/Fr}×{(Fs/22.4)×12} (2)；
Dt＝(Wc/Cg)/Wo (3)。
2.根据权利要求1所述的干馏装置，其特征在于，
所述运算控制机构在所述干馏比例Dt比所述干馏比例Dr小的情况下以使所述有机物的加热温度上升的方式控制所述加热机构。
3.根据权利要求1所述的干馏装置，其特征在于，
所述运算控制机构在所述干馏比例Dt比所述干馏比例Dr大的情况下以使所述有机物的加热温度下降的方式控制所述加热机构。
4.根据权利要求1所述的干馏装置，其特征在于，
所述加热机构从外侧加热所述炉主体。
5.根据权利要求1所述的干馏装置，其特征在于，
所述基准气体供给机构向所述炉主体的所述有机物的流通方向上游侧供给所述基准气体。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的干馏装置，其特征在于，
所述有机物是低品位煤。
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