DE112014003870T5

DE112014003870T5 - Vorrichtung zur Kohlepyrolyse

Info

Publication number: DE112014003870T5
Application number: DE112014003870.9T
Authority: DE
Inventors: Kenji Atarashiya; Tsutomu Hamada; Masakazu Sakaguchi; Fumiaki Sato
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2016-05-25
Also published as: WO2015025588A1; JP2015040273A; AU2014310093B2; CN105408452A; AU2014310093A1; US20160177183A1

Abstract

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Beschaffung eines Inertgases (Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration), welches die Freisetzung eines pyrolisierten Gases von Kohle fördert, zu niedrigen Kosten zu ermöglichen. Die Erfindung ist vorgesehen mit: einem Baukörper (110) der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse, welcher die Drehofen-Technik nutzt; einer Abgaseinrichtung (118, 118a bis 118c, 130), welche an einen Außenzylinder (113) des Baukörpers (110) der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse zum Ausblasen eines im Inneren des Außenzylinders (113) vorhandenen Abgases angeschlossen ist; einer Gasextraktionseinrichtung (141, 141a, 141b, 143, 144, 144a) zur Extraktion einer Menge des Abgases, welches durch die Abgaseinrichtung ausgestoßen wird; sowie einer Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration (141, 141a, 141b, 147, 142, 145, 145a, 146) zur Einbringung des durch die Gasextraktionseinrichtung extrahierten Abgases in den Innenzylinder (112), damit die Sauerstoffkonzentration des Abgases gesenkt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kohlepyrolyse.
Stand der Technik
Ballastkohle (niedrig inkohlte Kohle) mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt, wie Lignit und subbituminöse Kohle, weist einen niedrigen Brennwert pro Gewichtseinheit auf, und deshalb wird solche Kohle durch Erwärmung getrocknet und pyrolysiert und dann in einer sauerstoffarmen Atmosphäre derart modifiziert, dass die Oberflächenaktivität reduziert wird, wobei die Ballastkohle in modifizierte Kohle mit einem hohen Brennwert pro Gewichtseinheit umgewandelt wird, während eine spontane Verbrennung verhindert wird.
Hier werden Vorrichtungen des Typs der direkten Erwärmung, welche Kohle direkt mit einem Heizgas (siehe Patentdokumente 1 und 2) erwärmen, und Vorrichtungen des Typs der indirekten Erwärmung, welche getrocknete Kohle indirekt mit einem Heizgas erwärmen, als Vorrichtungen zur Kohlepyrolyse zur Pyrolyse von getrockneter Kohle, welche durch Trocknung von Ballastkohle, wie oben beschrieben, gewonnen wird, bezeichnet. Die Vorrichtung des Typs der indirekten Erwärmung umfasst beispielsweise die Vorrichtung des Drehofentyps, welche einen stationär gelagerten Außenzylinder (Hülle) und einen drehbar gelagerten Innenzylinder im Inneren des Außenzylinders einschließt. Bei einer derartigen Vorrichtung zur Kohlepyrolyse wird Heizgas innerhalb des Außenzylinders (zwischen dem Außenzylinder und dem Innenzylinder) zugeführt, und die getrocknete Kohle wird einer ersten Stirnseite des Innenzylinders zugeführt. Durch Drehen des Innenzylinders wird die getrocknete Kohle erwärmt und pyrolisiert, während sie hin- und herbewegt wird und sich von der ersten Stirnseite des Innenzylinders zu einer zweiten Stirnseite bewegt. Die pyrolisierte Kohle und das pyrolisierte Gas werden von der zweiten Stirnseite des Innenzylinders nach außen geführt.
Liste der Anführungen
Patentliteratur

Patentdokument 1: Ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. S61-64788A
Patentdokument 2: Ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2012-241992A

Kurzdarstellung
Technisches Problem
Das pyrolisierte Gas enthält nicht nur Wasserdampf, Kohlendioxid, niedermolekulare Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Methan, Ethan und dergleichen), Teer und dergleichen, sondern auch eine sehr geringe Menge an in der getrockneten Kohle enthaltenem Schwefel. Um die Freisetzung dieser sehr geringen Menge im Pyrolyseverfahren zu begünstigen, ist es notwendig, den Unterschied im Partialdruck zwischen der pyrolisierten Gaskomponente im Atmosphärengas innerhalb des Innenzylinders und der pyrolisierten Gaskomponente an der Oberfläche der getrockneten Kohle zu erhöhen. Beispielsweise kann die Zufuhr von Inertgas mit niedriger Sauerstoffkonzentration vom Außenbereich in den Innenzylinder zur Senkung der Konzentration von pyrolisiertem Gas in der Atmosphäre innerhalb des Innenzylinders erwogen werden.
Normalerweise wird Stickstoffgas als das Inertgas verwendet, um jedoch Stickstoffgas durch Abscheiden von Stickstoffgas aus der Luft zu gewinnen, wird eine Vorrichtung für Druckwechseladsorption (engl.: pressure swing adsorption (PSA)) oder kryogene Trennung benötigt. Die Menge an Stickstoffgas, welche durch die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse verbraucht wird, steigt im Einklang mit der Größe der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse (der Menge an getrockneter Kohle, die von der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse verarbeitet wird). Somit steigt die Kapazität der Vorrichtung für PSA oder kryogene Trennung an, wodurch die Kosten für die Betriebsanlage und die Stromkosten für die Erzeugung des Stickstoffgases erhöht werden.
Angesichts des Vorstehenden ist es zur Lösung der oben genannten Probleme ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Kohlepyrolyse bereitzustellen, welche dazu in der Lage ist, zu niedrigen Kosten ein Inertgas (Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration) zur Förderung der Freisetzung des pyrolisierten Gases von der Kohle zu gewinnen.
Lösung für das Problem
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer ersten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme umfasst Folgendes: einen Baukörper der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse des Drehofentyps, welcher einen Innenzylinder innerhalb eines Außenzylinders drehbar lagert, wobei der Baukörper der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse des Drehofentyps dafür konfiguriert ist, Kohle von einer ersten Stirnseite des Innenzylinders in den Innenzylinder einzubringen sowie Heizgas in den Außenzylinder einzubringen und den Innenzylinder zu drehen, um die Kohle zu erwärmen und zu pyrolisieren, während die Kohle von der ersten Stirnseite des Innenzylinders zu einer zweiten Stirnseite des Innenzylinders verlagert und hin- und herbewegt wird, und die pyrolisierte Kohle und das pyrolisierte Gas von der zweiten Stirnseite des Innenzylinders nach außen zu führen; eine zum Anschluss an den Außenzylinder vorgesehene Abgaseinrichtung, wobei die Abgaseinrichtung zum Ausblasen des innerhalb des Außenzylinders vorhandenen Heizgases bestimmt ist; eine Gasextraktionseinrichtung zur Extraktion einer Menge des Heizgases, welches durch die Abgaseinrichtung ausgestoßen wird; sowie eine Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, um das von der Gasextraktionseinrichtung extrahierte Heizgas in den Innenzylinder einzubringen, damit die Konzentration von im Heizgas enthaltenem Sauerstoff gesenkt wird.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer zweiten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der ersten Erfindung, wie oben beschrieben. In einer derartigen Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration eine Sauerstoffentzugseinrichtung zur Beseitigung von im Heizgas enthaltenem Sauerstoff sowie eine Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration zum Einbringen des durch die Sauerstoffentzugseinrichtung gewonnenen Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration in den Innenzylinder.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer dritten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der zweiten Erfindung, wie oben beschrieben. In einer derartigen Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst die Sauerstoffentzugseinrichtung eine Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff zum Heizgas sowie einen Verbrennungskatalysator, welcher dazu vorgesehen ist, in Berührung mit dem Heizgas, dem Brennstoff zugegeben wurde, zu gelangen.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer vierten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der dritten Erfindung, wie oben beschrieben. Eine derartige Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst außerdem eine Erwärmungseinrichtung, welche in der Gasextraktionseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Erwärmungseinrichtung zur Erwärmung des Heizgases bestimmt ist.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer fünften Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der dritten Erfindung, wie oben beschrieben. Eine derartige Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst außerdem eine Entschwefelungseinrichtung, welche in der Abgaseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Entschwefelungseinrichtung zur Beseitigung von im Heizgas enthaltenem Schwefeloxid bestimmt ist.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer sechsten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vierten Erfindung, wie oben beschrieben. Eine derartige Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst außerdem: eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung zur Messung einer Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration, welches von der Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration zugeführt wird; und eine Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung zur Regulierung einer Menge des von der Brennstoffzufuhreinrichtung zugeführten Brennstoffs auf Grundlage von Informationen, die von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung gewonnen werden, damit die Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration 1,5% oder weniger beträgt.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer siebten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der zweiten Erfindung, wie oben beschrieben. In einer derartigen Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst die Sauerstoffentzugseinrichtung eine alternierende Verbrennungsvorrichtung, welche Folgendes umfasst: eine Verbrennungskammer, welcher das Heizgas zugeführt wird, einen Brenner, welcher innerhalb der Verbrennungskammer vorgesehen ist, und einen Wärmetauscher des alternierenden Typs, welcher innerhalb der Verbrennungskammer an einem Ort, dem das Heizgas zugeführt wird, vorgesehen ist, sowie eine Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff in die Verbrennungskammer.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer achten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der siebten Erfindung, wie oben beschrieben. Eine derartige Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst außerdem: eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung zur Messung von im Heizgas enthaltenem Sauerstoff, welches von der Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration zugeführt wird; und eine Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung zur Regulierung einer Menge des von der Brennstoffzufuhreinrichtung zugeführten Brennstoffs auf Grundlage von Informationen, die von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung gewonnen werden, damit die Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration 1,5% oder weniger beträgt.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer neunten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der ersten Erfindung, wie oben beschrieben. In einer derartigen Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration eine Einrichtung zur Heizgaszufuhr zur Einbringung des durch die Gasextraktionseinrichtung extrahierten Heizgases in den Innenzylinder, sowie eine Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff zum Heizgas, welches durch die Heizgaseinbringungseinrichtung in den Innenzylinder eingebracht wird.
Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß einer zehnten Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der neunten Erfindung, wie oben beschrieben. Eine derartige Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst außerdem: eine Einrichtung zur Messung einer Fließgeschwindigkeit des von der Heizgaseinbringungseinrichtung zugeführten Heizgases; eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung zur Messung einer Konzentration von im Heizgas enthaltenem Sauerstoff, welches von der Heizgaseinbringungseinrichtung zugeführt wird; und eine Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung zur Regulierung einer Menge des von der Brennstoffzufuhreinrichtung zugeführten Brennstoffs auf Grundlage von Informationen, die von der Einrichtung zur Messung der Heizgasfließgeschwindigkeit und der Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung bezogen werden, damit die Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration 1,5% oder weniger beträgt.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Gemäß der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Inertgas durch Verminderung der Konzentration von im Heizgas, welches die Kohle indirekt erwärmt hat, enthaltenem Sauerstoff mittels der Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration zu gewinnen. Die Kosten der Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration selbst und die Betriebskosten dafür liegen niedriger als jene für eine Vorrichtung für PSA oder kryogene Trennung. Somit kann das Inertgas, welches die Freisetzung des pyrolisierten Gases von der Kohle fördert, zu niedrigen Kosten gewonnen werden. In dem Fall, dass die Erzeugung des Inertgases die Temperatur des Inertgases selbst erhöht, kann die Kohle innerhalb des Baukörpers der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse durch das Inertgas erwärmt werden, welches ermöglicht, dass die Größe des Baukörpers der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse verringert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung;
2A und 2B sind schematische Darstellungen der Konfiguration einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung. 2A ist eine Gesamtdarstellung und 2B ist eine schematische Darstellung, welche eine Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung veranschaulicht, die in der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse vorgesehen ist; und
3 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die folgenden Ausführungsformen, die auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben sind, beschränkt.
[Erste Ausführungsform]
Es folgt eine Beschreibung der ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 1.
Wie in 1 veranschaulicht, umfasst eine Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse, d. h. eine Kohlepyrolyse-Einrichtung zur Gewinnung pyrolisierter Kohle 2 durch indirektes Erwärmen getrockneter Kohle 1 mit einem Heizgas 11. Der Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst einen Trichter 111, einen Innenzylinder (Baukörperrumpf) 112, einen Außenzylinder (Hülle) 113 sowie einen Schacht 114. Der Trichter 111 ist eine Vorrichtung, welche die getrocknete Kohle 1 aufnimmt und die getrocknete Kohle 1 an einer ersten Stirnseite (proximale Stirnseite) des Innenzylinders 112 einbringt. Der Innenzylinder 112 ist drehbar gelagert. Der Innenzylinder 112 ist eine Vorrichtung, welche sich dreht, um zu bewirken, dass die getrocknete Kohle 1, welche in den Innenzylinder 112 eingebracht wurde, sich von der ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite des Innenzylinders 112 bewegt, während die getrocknete Kohle 1 hin- und herbewegt wird. Der Außenzylinder 113 ist stationär und gelagert, damit er die Außenumfangsfläche des Innenzylinders 112 bedeckt, während es dem Innenzylinder 112 ermöglicht wird, sich zu drehen. Der Außenzylinder 113 ist eine Vorrichtung, welche den Innenzylinder 112 mit dem Heizgas 11, welches ein Erwärmungsmedium ist, das in das Innere des Außenzylinders 113 eingebracht wird, erwärmt. Der Schacht 114 ist eine Vorrichtung, die an die zweite Stirnseite (distale Stirnseite) des Innenzylinders 112 so angeschlossen ist, dass sich der Innenzylinder 112 drehen kann, und ist so ausgelegt, dass die pyrolisierte Kohle 2, welche gewonnen wird, indem die getrocknete Kohle 1 der indirekten Erwärmung mit dem Heizgas 11 ausgesetzt wird, um die getrocknete Kohle 1 zu pyrolisieren, von der zweiten Stirnseite des Innenzylinders 112 fallen gelassen wird. Mit anderen Worten: der Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse ist eine Vorrichtung des Drehofentyps.
Beispielsweise kann Ballastkohle (niedrig inkohlte Kohle) mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt, wie Lignit und subbituminöse Kohle, welche einem Trockner (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) zugeführt wurde, und die mit heißem Gas (150°C bis 500°C), welche innerhalb des Trockners verteilt wird, getrocknet wird, damit der Wassergehalt im Wesentlichen 0% beträgt, als getrocknete Kohle 1 genutzt werden.
Eine erste Endseite (proximale Endseite) einer Abgasleitung 115 des pyrolisierten Gases ist an den oberen Abschnitt des Schachts 114 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse angeschlossen. Eine zweite Endseite (distale Endseite) der Abgasleitung 115 des pyrolisierten Gases ist mit einem Verbrennungsofen 116, welcher eine Einrichtung zur Heizgaserzeugung ist, verbunden. Pyrolisiertes Gas (Thermolysegas) 15, welches von der getrockneten Kohle 1 freigesetzt wird, wenn getrocknete Kohle 1 indirekt vom Heizgas 11 erwärmt wird, und welches Wasserdampf, Kohlendioxid, niedermolekulare Kohlenwasserstoffe, Teer und dergleichen enthält, wird deshalb vom Inneren des Innenzylinders 112 an den Verbrennungsofen 116 über den Schacht 114 und die Abgasleitung 115 des pyrolisierten Gases ausgeblasen.
Der Verbrennungsofen 116 ist an eine erste Endseite (proximale Endseite) einer Heizgas-Druckleitung 117 angeschlossen. Der Verbrennungsofen 116 ist an eine zweite Endseite (distale Endseite) einer Abgasrückführungsleitung 121, welche später detailliert beschrieben wird, angeschlossen. Eine zweite Endseite (distale Endseite) der Heizgas-Druckleitung 117 ist an das Innere des Außenzylinders 113 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse angeschlossen. Das pyrolisierte Gas 15 weist einen Verbrennungswärmewert von 5 bis 15 MJ/Nm³ auf, und das dem Verbrennungsofen 116 zugeführte pyrolisierte Gas 15 wird durch Verbrennung zusammen mit unterstützendem Brennstoff (Verbrennungsverbesserer) 16, wie etwa Erdgas, und dem Abgas 13 behandelt. Das Heizgas (Verbrennungsgas) 11, welches innerhalb des Verbrennungsofens 116 erzeugt wird, wird somit dem Inneren des Außenzylinders 113 über die Heizgas-Druckleitung 117 zugeführt.
Der Außenzylinder 113 ist an eine erste Endseite (proximale Endseite) einer Abgasausblaseleitung 118 angeschlossen. Ein Erhitzer 118a, ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 118b, sowie ein Abgasgebläse 118c sind von einer ersten Endseite der Abgasausblaseleitung 118 vorgesehen. Die Abwärme von Heizgas 12 nach dem Erwärmen des Innenzylinders 112 wird durch den Erhitzer 118a zurückgewonnen. Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 118b und des Abgasgebläses 118c strömt das Heizgas 12 nach dem Erwärmen des Innenzylinders 112 von der ersten Endseite zur zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118.
Eine erste Endseite (proximale Endseite) einer Heizgasumgehungsleitung 119 ist zwischen der proximalen Endseite und der distalen Endseite der Heizgas-Druckleitung 117 angeschlossen. Eine zweite Endseite (distale Endseite) der Heizgasumgehungsleitung 119 ist an die Ausblaseleitung 118 zwischen dem Fließgeschwindigkeitseinstellventil 118b und dem Abgasgebläse 118c angeschlossen. Ein Erhitzer 119a und ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 119b sind an der Heizgasumgehungsleitung 119 von einer ersten Endseite davon vorgesehen. Die Abwärme von Heizgas 11 wird durch den Erhitzer 119a zurückgewonnen. Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 119b und des Abgasgebläses 118c wird ein Teil des Heizgases 11, welches im Verbrennungsofen 116 erzeugt wird, der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118 von der Heizgas-Druckleitung 117 über die Heizgasumgehungsleitung 119 zugeführt.
Durch Regelung der Fließgeschwindigkeitseinstellventile 118b, 119b und des Abgasgebläses 118c wird deshalb das Abgas 13, welches ein Mischgas aus dem Mischen der Heizgase 11, 12 ist, der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118 zugeführt.
Eine Abgas-Behandlungsvorrichtung 130, welche das Abgas 13 behandelt, ist an der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118 vorgesehen.
Die Abgas-Behandlungsvorrichtung 130 umfasst eine Denitrifikationsvorrichtung (Denitrifikationseinrichtung) 131, einen elektrischen Staubabscheider (Staubbeseitigungseinrichtung) 132, sowie eine Entschwefelungsvorrichtung (Entschwefelungseinrichtung) 133.
Die Denitrifikationsvorrichtung 131 beseitigt im Abgas 13 enthaltene Stickoxide (NOx). Beispielsweise kann eine Vorrichtung, welche Stickoxide, wie etwa Stickstoffmonoxid, durch Sprühen einer wässrigen Lösung von Ammoniumchlorid (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) in das Abgas 13 zu Stickstoffgas reduziert, als die Denitrifikationsvorrichtung 131 eingesetzt werden.
Der elektrische Staubabscheider 132 trennt und beseitigt Feinstaubfeststoffe, wie etwa Staub, welche im Abgas 13 enthalten sind.
Die Entschwefelungsvorrichtung 133 beseitigt im Abgas 13 enthaltene Schwefeloxide (SOx). Beispielsweise kann eine Vorrichtung des Nasstyps, welche Schwefeloxid, wie etwa Schwefeldioxid, in Calciumsulfid oder dergleichen durch Einblasen eines Calciumcarbonatbreis (in den Zeichnungen nicht dargestellt) in das Abgas 13 umwandelt, als die Entschwefelungsvorrichtung 133 genutzt werden. Auf diese Art und Weise kann die SOx-Konzentration des Abgases 13 auf 50 ppm oder weniger gesenkt werden. Somit kann die Leistungsminderung aufgrund der Vergiftung des Verbrennungskatalysators, welcher später beschrieben wird, durch Schwefel (S) minimiert werden, und die durch Austausch des Verbrennungskatalysators bedingte Steigerung der Betriebskosten kann minimiert werden.
Deshalb werden NOx, Staub und SOx aus dem Abgas 13 durch Behandlung in den Vorrichtungen 131 bis 133, wie oben beschrieben, beseitigt. Das Abgas 13, welches in dieser Art und Weise behandelt wurde, wird außerhalb des Systems ausgestoßen.
Eine erste Endseite (proximale Endseite) der Abgasrückführungsleitung 121 ist an die Abgasausblaseleitung 118 zwischen dem Abgasgebläse 118c und der Denitrifikationsvorrichtung 131 angeschlossen. Die zweite Endseite (distale Endseite) der Abgasrückführungsleitung 121 ist an den Verbrennungsofen 116 angeschlossen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 121a ist an der Abgasrückführungsleitung 121 vorgesehen. Durch Regelung des Abgasgebläses 118c und des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 121a wird ein Teil des Abgases 13, welches durch die Abgasausblaseleitung 118 strömt, in den Verbrennungsofen 116 über die Abgasrückführungsleitung 121 zurückgeführt.
Der Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse umfasst außerdem, wie oben beschrieben, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 140, welche Inertgas 14 zur Förderung der Freisetzung von pyrolisiertem Gas 15 von der getrockneten Kohle 1 erzeugt.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 140 umfasst eine Abgasextraktionsleitung 141, welche zum Anschluss an einer ersten Endseite (proximale Endseite) davon zwischen der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118 und der Entschwefelungsvorrichtung 133 vorgesehen ist. Die zweite Endseite (distale Endseite) der Abgasextraktionsleitung 141 ist an einen Gaseinlass einer Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung (Sauerstoffentzugsvorrichtung) 142 angeschlossen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 141a, ein Absaugventilator 141b sowie ein Wärmetauscher (Erwärmungseinrichtung) 143 sind an der Abgasextraktionsleitung 141 von der ersten Endseite (proximale Endseite) davon vorgesehen. Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 141a und des Absaugventilators 141b strömt ein Teil des Abgases 13, welches durch die Entschwefelungsvorrichtung 133 hindurch strömte, zur Abgasextraktionsleitung 141 über die Abgasausblaseleitung 118.
Eine erste Endseite (proximale Endseite) einer Abgasumgehungsleitung 144 ist an die Abgasextraktionsleitung 141 zwischen dem Absaugventilator 141b und dem Wärmetauscher 143 angeschlossen. Eine zweite Endseite (distale Endseite) der Abgasumgehungsleitung 144 ist an die Abgasextraktionsleitung 141 zwischen dem Wärmetauscher 143 und der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 angeschlossen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 144a ist an der Abgasumgehungsleitung 144 vorgesehen. Durch Regelung der Fließgeschwindigkeitseinstellventile 141a, 144a und des Absaugventilators 141b kann der Anteil des Abgases 13, welches zur Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 über den Wärmetauscher 143 strömt, und dem Abgas 13, welches zur Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 über die Abgasumgehungsleitung 144 strömt, angepasst werden. Somit wird die Temperatur des Abgases 13, welches zur Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 strömt, eingestellt.
Eine erste Endseite (distale Endseite) einer Versorgungsleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 145, welche einen sauerstoffverzehrenden Brennstoff 17 zum Aufzehren des Sauerstoffs im Abgas 13, beispielsweise einen Kohlenwasserstoff-Brennstoff, wie etwa Erdgas, zuführt, ist zum Anschluss an einen Gaseinlass der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 vorgesehen. Ein Tank 146, welcher den sauerstoffverzehrenden Brennstoff 17 lagert, ist zum Anschluss an eine zweite Endseite (proximale Endseite) der Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 145 vorgesehen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 145a ist an der Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 145 vorgesehen.
Die Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 umfasst eine Vormischkammer (in den Zeichnungen nicht dargestellt), welche in der Lage ist, ein vorgemischtes Gas, welches eine Mischung des Abgases 13 und des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 17 ist, zu erzeugen, sowie einen Verbrennungskatalysator (in den Zeichnungen nicht dargestellt), welcher einen an die Vormischkammer angrenzenden Ort belegt, und mit dem vorgemischten Gas, welches bewirkt, dass der Sauerstoff im Abgas 13 mit dem sauerstoffverzehrenden Brennstoff 17 reagiert, um den Sauerstoff aufzuzehren, in Berührung kommt.
Beispielsweise können ein Grundmaterial, welches in einer Wabenform ausgeformt ist, und der Katalysator, welcher ein im Grundmaterial bereitgestelltes Edelmetall enthält, als der Verbrennungskatalysator eingesetzt werden. Das Grundmaterial kann beispielsweise aus Cordierit gefertigt werden. Das Edelmetall kann beispielsweise Platin oder Palladium sein. Das Verfahren zur Bereitstellung des Edelmetalls auf dem Grundmaterial kann beispielsweise ein Imprägnierungs- und Erhärtungsverfahren oder ein Beschichtungsverfahren sein.
Eine erste Endseite (proximale Endseite) einer Inertgas-Druckleitung 147, welche das Inertgas 14, welches durch Senkung der Sauerstoffkonzentration des Abgases 13, welches von der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 bezogen wird, gewonnen wird, ist zum Anschluss an einen Gasauslass der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 vorgesehen. Eine zweite Endseite (distale Endseite) der Inertgas-Druckleitung 147, ist an eine erste Endseite (proximale Endseite) des Innenzylinders 112 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse über den Wärmetauscher 143 angeschlossen. Wie später detailliert beschrieben wird, wird die Temperatur des Inertgases 14 auf 550°C bis 750°C gesteigert, und das Abgas 13 kann auf die Zündtemperatur von 150°C bis 350°C des Brennstoffs 17 durch das Inertgas 14 im Wärmetauscher 143 vorerwärmt werden. Das Inertgas 14 wird dem Innenzylinder 112 des Baukörpers 110 der Kohlepyrolyse-Vorrichtung zugeführt.
Ein Temperaturfühler 141c, welcher die Temperatur des Abgases 13, welches durch die Abgasextraktionsleitung 141 strömt, messen kann, ist zwischen der distalen Endseite der Abgasextraktionsleitung 141 und dem Wärmetauscher 143 vorgesehen. Der Temperaturfühler 141c ist an das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 144a der Abgasumgehungsleitung 144 über ein Temperatur-Signalkabel angeschlossen. Der Öffnungsgrad des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 144a kann auf Grundlage von Informationen (Temperatur des Abgases 13) eingestellt werden, welche vom Temperaturfühler 141c bezogen werden.
Ein Sauerstoffsensor (Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung) 147a, welcher dazu in der Lage ist, die Sauerstoffkonzentration des Inertgases 14, welches durch die Inertgas-Versorgungsleitung 147 strömt, zu messen, ist an der Inertgas-Druckleitung 147 vorgesehen.
Der Sauerstoffsensor 147a ist über ein Sauerstoffkonzentrations-Signalkabel an das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 145a angeschlossen, welches an der Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 145 vorgesehen ist. Der Öffnungsgrad des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 145a kann auf Grundlage von Informationen (Sauerstoffkonzentration des Inertgases 14), welche vom Sauerstoffsensor 147a bezogen werden, eingestellt werden. Mit anderen Worten: die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 umfasst eine Steuervorrichtung (Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung), welche auf den Zeichnungen nicht dargestellt wird, und die Steuervorrichtung kann die Menge des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 17, welcher durch die Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 145 zugeführt wird, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 145a und den Tank 146 auf Grundlage der Informationen (Sauerstoffkonzentration des Inertgases 14), welche vom Sauerstoffsensor 147a bezogen werden, regulieren, sodass die Sauerstoffkonzentration des Inertgases 14 beispielsweise 1,5% oder weniger beträgt.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, umfasst die Abgaseinrichtung die Abgasausblaseleitung 118, den Erhitzer 118a, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 118b, das Abgasgebläse 118c, die Abgas-Behandlungsvorrichtung 130 und dergleichen. Die Gasextraktionseinrichtung umfasst die Abgasextraktionsleitung 141, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 141a, den Absaugventilator 141b, den Wärmetauscher 143, die Abgasumgehungsleitung 144, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 144a und dergleichen. Die Brennstoffzufuhreinrichtung umfasst die Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 145, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 145a, den Tank 146 und dergleichen. Die Sauerstoffentzugseinrichtung umfasst die Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142, die Brennstoffzufuhreinrichtung und dergleichen. Die Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration umfasst die Abgasextraktionsleitung 141, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 141a, den Absaugventilator 141b, die Inertgas-Druckleitung 147 und dergleichen. Die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration umfasst die Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, die Sauerstoffentzugseinrichtung und dergleichen. Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 umfasst den Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse, die Abgaseinrichtung, die Gasextraktionseinrichtung, die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, die Einrichtung zur Brennstoffzufuhrregelung und dergleichen.
Es folgt eine Beschreibung eines Kohlepyrolyse-Behandlungsverfahrens zur Pyrolyse getrockneter Kohle 1 mithilfe der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die auf diese Weise konfiguriert ist.
Wenn getrocknete Kohle 1 dem Trichter 111 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse zugeführt wird, wird die im Trichter 111 befindliche getrocknete Kohle 1 von der ersten Stirnseite (proximale Stirnseite) in das Innere des Innenzylinders 112 eingebracht. Die getrocknete Kohle 1 im Innenzylinder 112 wird durch die Drehung des Innenzylinders 112 von der ersten Stirnseite (proximale Stirnseite) zur zweiten Stirnseite (distale Stirnseite) des Innenzylinders 112 bewegt. Der Innenzylinder 112 wird durch das in das Innere des Außenzylinders 113 zugeführte Heizgas 11 erwärmt. Wenn sich somit getrocknete Kohle 1 von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite des Innenzylinders 112 bewegt, wird die getrocknete Kohle 1 durch das Heizgas 11 indirekt erwärmt (300°C bis 500°C). Auf diese Art und Weise wird das pyrolisierte Gas (Thermolysegas) 15, welches Wasserdampf, Kohlendioxid, niedermolekulare Kohlenwasserstoffe, Teer und dergleichen, zusammen mit sehr geringen Mengen von Schwefel, enthält, von der getrockneten Kohle 1 freigesetzt, und die getrennte pyrolisierte Kohle 2 wird gewonnen.
Die pyrolisierte Kohle 2 fällt von einer zweiten Stirnseite des Innenzylinders 112 durch den Schacht 114 herunter. Die pyrolisierte Kohle 2, welche durch den Schacht 114 herunter fiel, wird beispielsweise einer Kühlvorrichtung, welche in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, zugeführt und gekühlt (150°C bis 200°C). Aktive Zentren (Radikale), welche durch Pyrolyse erzeugt werden, werden durch eine Inaktivierungsbehandlungsvorrichtung (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) inaktiviert. Dann wird das Produkt von einer Mischvorrichtung (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) mit Bindemittel und Wasser gemischt und Kohlebriketts werden durch Druck und Formen mit einer Formvorrichtung (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) erzeugt.
Das von der getrockneten Kohle 1 getrennte und abgeschiedene pyrolisierte Gas 15 wird dem Verbrennungsofen 116 über die Abgasleitung 115 des pyrolisierten Gases zugeführt.
Im Verbrennungsofen 116 wird das Heizgas (Verbrennungsgas) 11 durch ein Verbrennungsverfahren des pyrolisierten Gases 15, zusammen mit dem unterstützenden Brennstoff 16 und dem Abgas 13, erzeugt. Im Verbrennungsofen 116 wird das Verhältnis des unterstützenden Brennstoffs 16 und des Luftdurchsatzes durch Regulierung des Verbrennungsluftverhältnises gesteuert, und normalerweise wird das Verbrennungsluftüberschussverhältnis auf 1,0 oder höher eingestellt, um die Erzeugung unverbrannter Komponenten, wie etwa Ruß, zu verhindern, und das Absinken der Verbrennungseffizienz zu vermeiden. Deshalb liegt die Sauerstoffkonzentration im Heizgas (Verbrennungsgas) 11 im Bereich von 2% bis 5% Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 118b und des Abgasgebläses 118c wird ein Teil des Heizgases 11 über die Heizgas-Druckleitung 117 dem Innenbereich des Außenzylinders 113 zugeführt, und nachdem der Innenzylinder 112 erwärmt ist, strömt das Heizgas 12 aus dem Innenbereich des Außenzylinders 113 zur distalen Endseite der Abgasausblaseleitung 118. Der Rest des Heizgases 11 wird der Abgasausblaseleitung 118 über die Heizgasumgehungsleitung 119 zugeführt. Das Heizgas 12, von dem die Abwärme durch den Erhitzer 118a rückgewonnen wurde, weist eine bestimmte Temperatur (beispielsweise 350°C) auf. Das Heizgas 11, welches durch die Heizgasumgehungsleitung 119, aus der die Abwärme durch den Erhitzer 119a rückgewonnen wurde, strömt, weist eine bestimmte Temperatur (beispielsweise 350°C) auf. Abgas (Mischgas) 13, welches eine Mischung des Heizgases 12, aus welchem die Abwärme im Erhitzer 118a rückgewonnen wurde, und des Heizgases 11, aus welchem die Abwärme im Erhitzer 119a rückgewonnen wurde, ist, wird der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118 durch das Abgasgebläse 118c zugeführt und wird in der Abgas-Behandlungsvorrichtung 130 behandelt.
Ein Teil des Abgases 13, welches durch die Abgasausblaseleitung 118 strömt, wird durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 121a zum Verbrennungsofen 116 über die Abgasrückführungsleitung 121 zurückgeführt.
Bei dem Abgas 13, welches nicht zur Abgasrückführungsleitung 121 geströmt wird, jedoch zur distalen Endseite der Abgasausblaseleitung 118 strömt, wird/werden NOx durch die Denitrifikationsvorrichtung 131, Feststoffe durch den elektrischen Staubabscheider 132 und SOx durch die Entschwefelungsvorrichtung 133 ausgeschieden und außerhalb des Systems freigesetzt.
Wenn die pyrolisierte Kohle 2 auf diese Art und Weise aus getrockneter Kohle 1 erzeugt wird, steigt die Menge von Inertgas, welches die Freisetzung des pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 fördert, im Einklang mit der Menge der erzeugten pyrolisierten Kohle 2 an, und die Kapazität der Vorrichtung für PSA oder kryogene Trennung, welche das Inertgas erzeugt, wird entsprechend gesteigert, und somit erhöhen sich Kosten für die Betriebsanlage und die Stromkosten.
In der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 gemäß dieser Ausführungsform, welche dieses Problem angeht, um das Abgas 13, welches außerhalb des Systems durch die Abgasausblaseleitung 118 ausgestoßen wird, wiederzuverwenden, wird der folgende Vorgang zusätzlich ausgeführt.
Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 141a und des Absaugventilators 141b, welcher an der Abgasextraktionsleitung 141 vorgesehen ist, wird ein Teil des Abgases 13, welches durch die Entschwefelungsvorrichtung 133 strömte, nicht über die Abgasausblaseleitung 118 nach außerhalb des Systems ausgestoßen, sondern strömt zur Abgasextraktionsleitung 141. Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 144a auf Grundlage der Informationen (Temperatur des Abgases 13), welche vom Temperaturfühler 141c bezogen werden, wird der Anteil des Abgases 13, welches zur Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 über den Wärmetauscher 143 strömt, und dem Abgas 13, welches zur Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 über die Abgasumgehungsleitung 144 strömt, angepasst, damit das Abgas 13, welches auf die Zündtemperatur 150°C bis 350°C des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 17 im Wärmetauscher 143 vorerwärmt wurde, zur Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 strömt. Durch Bereitstellung der Abgasumgehungsleitung 144 und des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 144a kann die Vorerwärmungstemperatur des Abgases 13 entsprechend eingestellt werden, selbst wenn die Zündtemperatur des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 17, bedingt durch die Leistungsverschlechterung des Verbrennungskatalysators der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142, im Zeitverlauf ansteigt.
Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 145a auf Grundlage der Informationen (Sauerstoffkonzentration des Inertgases 14), welche vom Sauerstoffsensor 147a bezogen werden, wird eine bestimmte Menge an sauerstoffverzehrendem Brennstoff 17 der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 zugeführt. Mit anderen Worten: die Sauerstoffkonzentration des Inertgases 14 kann durch Rückkopplungsregelung auf einen Kennwert oder darunter gesenkt werden. Der Kennwert beträgt vorzugsweise 1,5% oder weniger. Auf diese Art und Weise kann der durch Sauerstoff bedingte Pyrolyseverlust im Inertgas 14, welches mit der getrockneten Kohle 1 reagiert, minimiert werden.
In der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 gerät das Mischgas, welches durch Vormischen des Abgases 13 und des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 17 gewonnen wird, mit dem Verbrennungskatalysator in Berührung, wodurch bewirkt wird, dass der sauerstoffverzehrende Brennstoff 17 brennt und der Sauerstoff im Abgas 13 aufgezehrt wird, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases 13 zu senken. Zu diesem Zeitpunkt ist die Temperatur des Inertgases 14, welches durch Senkung der Sauerstoffkonzentration des Abgases 13 gebildet wird, durch die Reaktionswärme auf 550°C bis 750°C erhöht. Das Inertgas 14 wird dem Innenzylinder 112 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse über die Inertgas-Druckleitung 147 zugeführt. Die Menge an Inertgas 14, welche zuzuführen ist, wird auf 0,1 N·m³ bis 0,3 N·m³ pro 1 kg dem Innenzylinder 112 zugeführter getrockneter Kohle 1 eingestellt. Auf diese Art und Weise wird der Partialdruck des pyrolisierten Gases 15 an der Oberfläche der getrockneten Kohle 1 gesenkt, wodurch die Freisetzung des pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 gefördert wird.
Deshalb ist es gemäß der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 der vorliegenden Ausführungsform möglich, das Abgas 13, welches durch den Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse in der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 erzeugt wird, um das Inertgas 14 zu gewinnen, zu behandeln. Die Kosten der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 selbst und die Betriebskosten dafür liegen niedriger als jene für eine Vorrichtung für PSA oder kryogene Trennung. Somit kann das Inertgas 14, welches die Freisetzung des pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 fördert, zu niedrigen Kosten gewonnen werden.
Außerdem beträgt die Temperatur des Inertgases 14, welches aus der Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung 142 gewonnen wird, etwa 550°C bis 750°C. Somit wird die getrocknete Kohle 1 im Innenzylinder 112 zusätzlich zur indirekten Erwärmung durch das Heizgas 11 durch das Inertgas 14 direkt erwärmt. Mit anderen Worten: das Inertgas 14 kann zusätzlich zum Heizgas 11 als die Wärmequelle (Pyrolyse-Wärmequelle) genutzt werden, wenn die getrocknete Kohle 1 pyrolisiert wird. Auf diese Art und Weise kann die Menge an Wärme, die von außerhalb des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse als die Pyrolyse-Wärmequelle zugeführt wird, mit anderen Worten: die Fließgeschwindigkeit des Heizgases 11, gesenkt werden, und die thermische Belastung des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse kann gesenkt werden. Als eine Folge davon kann die Gesamtlänge des Außenzylinders 113 (Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse), im Vergleich dazu, wenn lediglich das Heizgas 11 als die Pyrolyse-Wärmequelle genutzt wird, vermindert werden.
[Zweite Ausführungsform]
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 2A und 2B. Die vorliegende Ausführungsform ist durch Abwandlung der in der ersten Ausführungsform vorgesehenen Sauerstoffentzugsvorrichtung, wie oben beschrieben und in 1 veranschaulicht, gestaltet. Der Rest der Konfiguration ist im Allgemeinen wie vorstehend beschrieben und in 1 dargestellt, so dass gleiche Vorrichtungen die gleiche Bezugszahl erhalten und doppelte Beschreibungen gegebenenfalls weggelassen werden.
Wie in 2A und 2B veranschaulicht, umfasst eine Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 240, welche Inertgas 24 zur Förderung der Freisetzung von pyrolisiertem Gas 15 aus getrockneter Kohle 1 erzeugt.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 240 umfasst eine Abgasextraktionsleitung 241, welche zum Anschluss an einer ersten Endseite (proximale Endseite) davon zwischen der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118 und der Entschwefelungsvorrichtung 133 vorgesehen ist. Die zweite Endseite (distale Endseite) der Abgasextraktionsleitung 241 ist an einen Gaseinlass einer Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung (Sauerstoffentzugsvorrichtung) 242 angeschlossen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 241a und ein Absaugventilator 241b sind an der Abgasextraktionsleitung 241 von der ersten Endseite (proximale Endseite) davon vorgesehen. Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 241a und des Absaugventilators 241b strömt ein Teil des Abgases 13, welches durch die Entschwefelungsvorrichtung 133 hindurchströmte, zur Abgasextraktionsleitung 241 über die Abgasausblaseleitung 118.
Eine erste Endseite (distale Endseite) einer Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 245, welche einen sauerstoffverzehrenden Brennstoff 27 zur Aufzehrung des Sauerstoffs im Abgas 13 zuführt, beispielsweise einen Kohlenwasserstoff-Brennstoff, wie etwa Erdgas, ist zum Anschluss in der Nähe eines Gaseinlasses (eine Seitenwand in der Nähe des oberen Teils eines Baukörpers 242b der Vorrichtung, welcher später beschrieben wird) der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 vorgesehen. Ein Tank 246, welcher den sauerstoffverzehrenden Brennstoff 27 lagert, ist zum Anschluss an eine zweite Endseite (proximale Endseite) der sauerstoffverzehrenden Brennstoff-Zufuhrleitung 245 vorgesehen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 245a ist an der Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 245 vorgesehen.
Die Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 umfasst den Baukörper 242b der Vorrichtung, welcher mit einer Verbrennungskammer 242a im Inneren davon vorgesehen ist. Ein Brenner 242c ist im unteren Teil des Baukörpers 242b der Vorrichtung vorgesehen. Dem Brenner 242c werden temperaturerhaltender Brennstoff 28 und temperaturerhaltende Brennstoff-Verbrennungsluft 29 zugeführt. Der temperaturerhaltende Brennstoff 28 wird im Brenner 242c verbrannt, wodurch die Temperatur der Atmosphäre in der Verbrennungskammer 242a auf einer hohen Temperatur von etwa 1200°C gehalten wird. Auf diese Art und Weise kann der sauerstoffverzehrende Brennstoff 27 selbst bei der im Abgas 13 enthaltenen niedrigen Sauerstoffkonzentration stabil verbrannt werden, wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas 13 eine niedrige Konzentration von 2 bis 5% aufweist.
Ein Wärmetauscher des alternierenden Typs 242d ist im Baukörper 242b der Vorrichtung vorgesehen. Der Wärmetauscher des alternierenden Typs 242d umfasst einen ersten Wärmetauscher-Baukörper 242da und einen zweiten Wärmetauscher-Baukörper 242db, welche aneinander angrenzend vorgesehen sind. Die zweite Endseite (distale Endseite) der Abgasextraktionsleitung 241 ist an den ersten Wärmetauscher-Baukörper 242da angeschlossen. Eine erste Endseite (proximale Endseite) einer Inertgas-Druckleitung 247 ist an den zweiten Wärmetauscher-Baukörper 242db angeschlossen. Ein Drehventil 242e ist in der Nähe der distalen Endseite der Abgasextraktionsleitung 241 und in der Nähe der proximalen Endseite der Inertgas-Druckleitung 247 vorgesehen, damit die distale Endseite der Abgasextraktionsleitung 241 und die proximale Endseite der Inertgas-Druckleitung 247 mittels des Drehventils 242e umgeschaltet werden können. Auf diese Art und Weise wird das Abgas 13, welches der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 von der Abgasextraktionsleitung 241 zugeführt wird, durch den Wärmetauscher des alternierenden Typs 242d, welcher am Gaseinlass der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 vorgesehen ist, auf 800°C bis 1000°C vorerwärmt und der Verbrennungskammer 242a der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 zugeführt.
Durch Verbrennung des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 27 im Brenner 242c zusammen mit dem temperaturerhaltenden Brennstoff 28 wird der Sauerstoff im Abgas 13 aufgezehrt und das Inertgas 24, welches ein Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration ist, wird erzeugt.
Eine zweite Endseite (distale Endseite) der Inertgas-Druckleitung 247 ist an die erste Endseite (proximale Endseite) des Innenzylinders 112 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse angeschlossen. Auf diese Art und Weise wird das Inertgas 24, dessen Temperatur im Wärmetauscher des alternierenden Typs 242d, welcher am Gasauslass der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 vorgesehen ist, 70°C bis 150°C erreichte, dem Innenzylinder 112 des Baukörpers 110 der Kohlepyrolyse-Vorrichtung zugeführt.
Ein Sauerstoffsensor (Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung) 247a, welcher dazu in der Lage ist, die Sauerstoffkonzentration des Inertgases 24, welches durch die Inertgas-Druckleitung 247 strömt, zu messen, ist an der Inertgas-Versorgungsleitung 247 vorgesehen.
Der Sauerstoffsensor 247a ist über ein Sauerstoffkonzentrations-Signalkabel an das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 245a angeschlossen, welches an der Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 245 vorgesehen ist. Der Öffnungsgrad des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 245a kann auf Grundlage von Informationen (Sauerstoffkonzentration des Inertgases 24) eingestellt werden, welche vom Sauerstoffsensor 247a bezogen werden. Mit anderen Worten: die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 200 umfasst eine Steuervorrichtung (Einrichtung zur Brennstoffzufuhrregelung), welche auf den Zeichnungen nicht dargestellt wird, und die Steuervorrichtung kann die Menge des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 27, welcher durch die Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 245 zugeführt wird, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 245a und den Tank 246 auf Grundlage der Informationen (Sauerstoffkonzentration des Inertgases 24), welche vom Sauerstoffsensor 247a bezogen werden, regulieren, sodass die Sauerstoffkonzentration des Inertgases 24 beispielsweise 1,5% oder weniger beträgt.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, umfasst die Abgaseinrichtung die Abgasextraktionsleitung 241, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 241a, den Absaugventilator 241b und dergleichen. Die Brennstoffzufuhreinrichtung umfasst die Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 245, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 245a, den Tank 246 und dergleichen. Die Sauerstoffentzugseinrichtung umfasst die Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242, die Brennstoffzufuhreinrichtung und dergleichen. Die Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration umfasst die Abgasextraktionsleitung 241, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 241a, den Absaugventilator 241b, die Inertgas-Druckleitung 247 und dergleichen. Die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration umfasst die Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, die Sauerstoffentzugseinrichtung und dergleichen. Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 200 umfasst den Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse, die Abgaseinrichtung, die Gasextraktionseinrichtung, die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, die Einrichtung zur Brennstoffzufuhrregelung und dergleichen. Die anderen Mittel umfassen jeweils ähnliche Anlagenteile wie die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform.
In der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche die Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 240, wie oben beschrieben, umfasst, ist es möglich, die pyrolisierte Kohle 2 aus der getrockneten Kohle 1 zu erzeugen, indem dieselbe zentrale Arbeitsweise wie bei der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 gemäß der ersten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, bewirkt wird.
Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 241a und des Absaugventilators 241b, welcher an der Abgasextraktionsleitung 241 vorgesehen ist, wird außerdem ein Teil des Abgases 13, welches durch die Entschwefelungsvorrichtung 133 über die Abgasausblaseleitung 118 strömte, nicht nach außerhalb des Systems ausgestoßen, sondern strömt zur Abgasextraktionsleitung 241. Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 245a auf Grundlage der Informationen (Sauerstoffkonzentration des Inertgases 24), welche vom Sauerstoffsensor 247a bezogen werden, wird eine bestimmte Menge an sauerstoffverzehrendem Brennstoff 27 der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 zugeführt. Mit anderen Worten: die Sauerstoffkonzentration des Inertgases 24 kann durch Rückkopplungsregelung auf einen Kennwert oder darunter gesenkt werden. Der Kennwert beträgt vorzugsweise 1,5% oder weniger. Auf diese Art und Weise kann der durch Sauerstoff bedingte Pyrolyseverlust im Inertgas 24, welches mit der getrockneten Kohle 1 reagiert, minimiert werden.
Durch Vorwärmen des Abgases 13 auf 800°C bis 1000°C im Wärmetauscher des alternierenden Typs 242d und seiner Zufuhr zur Verbrennungskammer 242a in der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 wird der temperaturerhaltende Brennstoff 28 zusammen mit dem sauerstoffverzehrendem Brennstoff 27 verbrannt, der Sauerstoff im Abgas 13 wird aufgezehrt, und die Sauerstoffkonzentration des Abgases 13 wird gesenkt. Die Temperatur des Inertgases 24, welches das Abgas 13 mit einer gesenkten Sauerstoffkonzentration ist, erreicht 70°C bis 150°C im Wärmetauscher des alternierenden Typs 242d, und wird dem Innenzylinder 112 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse über die Inertgas-Druckleitung 247 zugeführt. Die Menge an Inertgas 24, welche zuzuführen ist, wird auf 0,1 N·m³ bis 0,3 N·m³ pro 1 kg dem Innenzylinder 112 zugeführter getrockneter Kohle 1 eingestellt. Auf diese Art und Weise wird der Partialdruck des pyrolisierten Gases 15 an der Oberfläche der getrockneten Kohle 1 gesenkt, wodurch die Freisetzung des pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 gefördert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform kann auf diese Art und Weise durch Behandlung des Abgases 13 im Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse mittels der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 dieses als das Inertgas 24 genutzt werden, um die Freisetzung des pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 zu fördern.
Deshalb ist es gemäß der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 200 der vorliegenden Ausführungsform möglich, das Abgas 13, welches durch den Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse in der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 erzeugt wird, um das Inertgas 24 zu gewinnen, zu behandeln. Die Kosten der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 selbst und die Betriebskosten liegen niedriger als jene für eine Vorrichtung für PSA oder kryogene Trennung. Somit kann das Inertgas 24, welches die Freisetzung des pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 fördert, zu niedrigen Kosten gewonnen werden.
Außerdem beträgt die Temperatur des Inertgases 24, welches aus der Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung 242 gewonnen wird, etwa 70°C bis 150°C. Somit wird die getrocknete Kohle 1 im Innenzylinder 112 zusätzlich zur indirekten Erwärmung durch das Heizgas 11 durch das Inertgas 24 direkt erwärmt. Mit anderen Worten: das Inertgas 24 kann zusätzlich zum Heizgas 11 als die Wärmequelle (Pyrolyse-Wärmequelle) genutzt werden, wenn die getrocknete Kohle 1 pyrolisiert wird. Auf diese Art und Weise kann die Menge an Wärme, die von außerhalb des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse als die Pyrolyse-Wärmequelle zugeführt wird, mit anderen Worten: die Fließgeschwindigkeit des Heizgases 11, gesenkt werden, und die thermische Belastung des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse kann gesenkt werden. Als eine Folge davon kann die Gesamtlänge des Außenzylinders 113 (Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse), im Vergleich dazu, wenn lediglich das Heizgas 11 als die Pyrolyse-Wärmequelle genutzt wird, vermindert werden.
[Dritte Ausführungsform]
Es folgt eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung auf Grundlage von 3. Die vorliegende Ausführungsform ist durch Abwandlung der in der ersten Ausführungsform vorgesehenen Sauerstoffentzugsvorrichtung, wie oben beschrieben und in 1 veranschaulicht, gestaltet. Der Rest der Konfiguration ist im Allgemeinen wie vorstehend beschrieben und in 1 dargestellt, so dass gleiche Vorrichtungen die gleiche Bezugszahl erhalten und doppelte Beschreibungen gegebenenfalls weggelassen werden.
Wie in 3 veranschaulicht, umfasst eine Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 340, welche Inertgas aus dem Abgas 13 (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) zur Förderung der Freisetzung von pyrolisiertem Gas 15 von der getrockneten Kohle 1 erzeugt.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 340 umfasst eine Abgasextraktionsleitung 341, welche zum Anschluss an einer ersten Endseite (proximale Endseite) davon zwischen der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasausblaseleitung 118 und der Entschwefelungsvorrichtung 133 vorgesehen ist.
Eine zweite Endseite (distale Endseite) der Inertgas-Zufuhrleitung 341, ist an die erste Endseite (proximale Endseite) des Innenzylinders 112 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse angeschlossen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 341a und ein Absaugventilator 341b sind an der Abgasextraktionsleitung 341 von der proximalen Endseite davon vorgesehen.
Außerdem sind ein Fließgeschwindigkeitsmesser (Einrichtung zur Messung der Abgasfließgeschwindigkeit) 341c, welcher die Fließgeschwindigkeit des Abgases 13, welches durch die Abgasextraktionsleitung 341 strömt, und ein Sauerstoffsensor (Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung) 341d, welcher die Sauerstoffkonzentration des Abgases 13, welches durch die Abgasextraktionsleitung 341 strömt, an der Abgasextraktionsleitung 341 vorgesehen.
Außerdem ist eine erste Endseite (distale Endseite) einer Versorgungsleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 345, welche einen sauerstoffverzehrenden Brennstoff 37 zur Aufzehrung des Sauerstoffs im Abgas 13, beispielsweise einen Kohlenwasserstoff-Brennstoff, wie etwa Erdgas, zuführt, zum Anschluss an der Abgasextraktionsleitung 341 zwischen dem Sauerstoffsensor 341d und der zweiten Endseite (distale Endseite) der Abgasextraktionsleitung 341 vorgesehen. Ein Tank 346, welcher den sauerstoffverzehrenden Brennstoff 37 lagert, ist zum Anschluss an eine zweite Endseite (proximale Endseite) der Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 345 vorgesehen. Ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil 345a ist an der Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 345 vorgesehen.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 340 umfasst außerdem eine Steuervorrichtung (Computer) 348, welche an den Fließgeschwindigkeitsmesser 341c über ein Fließgeschwindigkeits-Signalkabel, an den Sauerstoffsensor 341d über ein Sauerstoffkonzentrations-Signalkabel und an das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 345a über ein Regelungs-Signalkabel angeschlossen ist. Die Steuervorrichtung 348 regelt den Öffnungsgrad des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 345a auf Grundlage von Informationen (Fließgeschwindigkeit des Abgases 13), welche vom Fließgeschwindigkeitsmesser 341c bezogen werden, sowie Informationen (Sauerstoffkonzentration des Abgases 13), welche vom Sauerstoffsensor 341d bezogen werden, um die Zufuhrfließgeschwindigkeit des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 37, welcher der Abgasextraktionsleitung 341 zuzuführen ist, einzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, umfasst die Gasextraktionseinrichtung die Abgasextraktionsleitung 341, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 341a, den Absaugventilator 341b und dergleichen. Die Brennstoffzufuhreinrichtung umfasst die Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff 345, das Fließgeschwindigkeitseinstellventil 345a, den Tank 346 und dergleichen. Die Gasextraktionseinrichtung und dergleichen bilden die Heizgaseinbringungseinrichtung. Die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration umfasst die Heizgaseinbringungseinrichtung, die Brennstoffzufuhreinrichtung und dergleichen. Die Steuervorrichtung 348 bildet die Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung. Die Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 300 umfasst den Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse, die Abgaseinrichtung, die Gasextraktionseinrichtung, die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, die Einrichtung zur Brennstoffzufuhrregelung und dergleichen. Die anderen Mittel umfassen jeweils ähnliche Anlagenteile wie die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform.
In der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche die Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas 340, wie oben beschrieben, umfasst, ist es möglich, die pyrolisierte Kohle 2 aus der getrockneten Kohle 1 zu erzeugen, indem dieselbe zentrale Arbeitsweise wie bei der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 100 gemäß der ersten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, bewirkt wird.
Außerdem wird durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 341a und des Absaugventilators 341b, welcher an der Abgasextraktionsleitung 341 vorgesehen ist, ein Teil des Abgases 13, welches durch die Entschwefelungsvorrichtung 133 strömte, nicht nach außerhalb des Systems ausgestoßen, sondern strömt zur Abgasextraktionsleitung 341 über die Abgasausblaseleitung 118. Durch Regelung des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 345a auf Grundlage der Informationen (Fließgeschwindigkeit des Abgases 13), welche vom Fließgeschwindigkeitsmesser 341c bezogen werden, und Informationen (Sauerstoffkonzentration des Abgases 13), welche vom Sauerstoffsensor 341d bezogen werden, wird eine bestimmte Menge des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 37 der ersten Stirnseite (proximale Stirnseite) des Innenzylinders 112 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse über die Abgasextraktionsleitung 341 zugeführt. Die Steuervorrichtung 348 berechnet die Sauerstoff-Fließgeschwindigkeit des Abgases 13 auf Grundlage von Informationen (Fließgeschwindigkeit des Abgases 13), welche vom Fließgeschwindigkeitsmesser 341c bezogen werden, und von Informationen, (Sauerstoffkonzentration des Abgases 13), welche vom Sauerstoffsensor 341d bezogen werden, und führt die Rückkopplungsregelung der Fließgeschwindigkeit des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 37 dergestalt durch, dass die Fließgeschwindigkeit des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 37 größer oder gleich der Äquivalenz der berechneten Sauerstoff-Fließgeschwindigkeit des Abgases 13 ist. Mit anderen Worten: dergestalt, dass das Sauerstoffüberschussverhältnis des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 38 1,0 oder weniger beträgt.
Der Innenzylinder 112 wird durch das Heizgas 11, welches in das Innere des Außenzylinders 113 zugeführt wird, erwärmt, damit das Abgas 13 und der sauerstoffverzehrende Brennstoff 37, welche dem Inneren des Innenzylinders 112 zugeführt werden, erwärmt werden, wobei das Abgas 13 und der sauerstoffverzehrende Brennstoff 37 vorrangig über dem Abgas 13 und der getrockneten Kohle 1 reagieren, damit der Sauerstoff im Abgas 13 aufgezehrt wird und die Sauerstoffkonzentration des Abgases 13 vermindert wird. Durch Senkung der Sauerstoffkonzentration des Abgases 13 wird es innerhalb des Innenzylinders 112 als Inertgas genutzt.
Auf diese Art und Weise wird in der vorliegenden Ausführungsform das vom Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse erzeugte Abgas 13 mit dem sauerstoffverzehrenden Brennstoff 37 vorgemischt und durch Erwärmen der getrockneten Kohle 1 während der Pyrolyse mithilfe der Wärmequelle wird der Sauerstoff im Abgas 13 aufgezehrt und seine Sauerstoffkonzentration wird gesenkt, damit es als das Inertgas genutzt werden kann, um die Freisetzung des pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 zu fördern.
Deshalb kann gemäß der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse 300 der vorliegenden Ausführungsform das Inertgas durch Einstellung der Menge des dem Abgas 13 zuzuführenden sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 37 auf Grundlage von Informationen (Fließgeschwindigkeit des Abgases 13, Sauerstoffkonzentration des Abgases 13) bezüglich des Abgases 13, welches durch die Abgasextraktionsleitung 341 strömt, damit der Sauerstoff im Abgas 13 im Inneren des Innenzylinders 112 des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse durch den sauerstoffverzehrenden Brennstoff 37 verbrannt und die Sauerstoffkonzentration gesenkt wird, gewonnen werden. Die Kosten des Fließgeschwindigkeitsmessers 341c, des Sauerstoffsensors 341d, der Versorgungsleitung des sauerstoffverzehrenden Brennstoffs 345, des Fließgeschwindigkeitseinstellventils 345a und der Steuervorrichtung 348 sowie die Betriebskosten liegen niedriger als jene für eine Vorrichtung für PSA, eine kryogene Trennung oder dergleichen. Deshalb kann das Inertgas, welches die Freisetzung der pyrolisierten Gases 15 von der getrockneten Kohle 1 fördert, zu niedrigen Kosten gewonnen werden.
Der sauerstoffverzehrende Brennstoff 37 reagiert mit dem Sauerstoff im Abgas 13 im Inneren des Innenzylinders 112 und erzeugt Wärme, damit während der Pyrolyse der getrockneten Kohle 1 die Reaktionswärme zwischen dem Sauerstoff im Abgas 13 und dem sauerstoffverzehrenden Brennstoff 37 als eine Wärmequelle (Pyrolyse-Wärmequelle) zusätzlich zum Heizgas 11 genutzt werden kann. Auf diese Art und Weise kann die Menge an Wärme, die von außerhalb des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse als die Pyrolyse-Wärmequelle zugeführt wird, mit anderen Worten: die Fließgeschwindigkeit des Heizgases 11, gesenkt werden, und die thermische Belastung des Baukörpers 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse kann gesenkt werden. Als eine Folge davon kann die Gesamtlänge des Außenzylinders 113 (Baukörper 110 der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse), im Vergleich dazu, wenn lediglich das Heizgas 11 als die Pyrolyse-Wärmequelle genutzt wird, vermindert werden.
[Weitere Ausführungsformen]
Es ist zu beachten, dass im Vorstehenden die Vorrichtungen zur Kohlepyrolyse 100, 200 und 300 mit einem einzelnen Abgasgebläse 118c, welches in der Abgasausblaseleitung 118 vorgesehen ist, beschrieben wurden, jedoch ist auch eine Vorrichtung zur Kohlepyrolyse möglich, bei der ein Teil der Abgasausblaseleitung 118 in zwei Systeme aufgeteilt ist und ein Abgasgebläse und ein Fließgeschwindigkeitseinstellventil in jedem System vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste

1: Getrocknete Kohle
2: Pyrolysierte Kohle
11: Heizgas
12: Heizgas
13: Abgas (Mischgas)
14: Inertgas (Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration)
15: Pyrolysiertes Gas (Thermolysegas)
16: Unterstützender Brennstoff (Verbrennungsverbesserer)
17: Sauerstoffverzehrender Brennstoff
24: Inertgas (Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration)
27: Sauerstoffverzehrender Brennstoff
28: temperaturerhaltender Brennstoff
29: temperaturerhaltender Brennstoff Verbrennungsluft
37: Sauerstoffverzehrender Brennstoff
110: Baukörper der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse
111: Trichter
112: Innenzylinder (Baukörperrumpf)
113: Außenzylinder (Hülle)
114: Schacht
115: Abgasleitung des pyrolisierten Gases
116: Verbrennungsofen
117: Heizgas-Druckleitung
118: Abgasabblaseleitung
118a: Erhitzer
118b: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
118c: Abgasgebläse (Auslassgebläse)
119: Heizgasumgehungsleitung
119a: Erhitzer
119b: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
121: Abgasrückführungsleitung
121a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
130: Abgas-Behandlungsvorrichtung
131: Denitrifikationsvorrichtung
132: Elektrischer Staubabscheider
133: Entschwefelungsvorrichtung
140: Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas
141: Abgasextraktionsleitung
141a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
141b: Absaugventilator (Sauggebläse)
141c: Temperaturfühler
142: Verbrennungskatalysator-Sauerstoffentzugsvorrichtung (Sauerstoffentzugsvorrichtung)
143: Wärmeaustauscher
144: Abgas-Umgehungsleitung
144a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
145: Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff
145a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
146: Tank
147: Inertgas-Zufuhrleitung
147a: Sauerstoffsensor
240: Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas
241: Abgasextraktionsleitung
241a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
241b: Absaugventilator (Sauggebläse)
242: Sauerstoffentzugsvorrichtung mit alternierender Verbrennung (Sauerstoffentzugsvorrichtung)
242a: Verbrennungskammer
242b: Baukörper der Vorrichtung
242c: Brenner
242d: Wärmetauscher des alternierenden Typs
242da: Baukörper des ersten Wärmetauschers
242db: Baukörper des zweiten Wärmetauschers
242e: Drehventil
245: Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff
245a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
246: Tank
247: Inertgas-Druckleitung
247a: Sauerstoffsensor
340: Vorrichtung zur Erzeugung von Inertgas
341: Abgasextraktionsleitung
341a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
341b: Absaugventilator (Sauggebläse)
341c: Fließgeschwindigkeitsmesser
341d: Sauerstoffsensor
345: Druckleitung für sauerstoffverzehrenden Brennstoff
345a: Fließgeschwindigkeitseinstellventil
346: Tank
348: Steuervorrichtung (Computer)

Claims

Vorrichtung zur Kohlepyrolyse, welche Folgendes umfasst: einen Baukörper der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse des Drehofentyps, welcher einen Innenzylinder innerhalb eines Außenzylinders drehbar lagert, wobei der Baukörper der Vorrichtung zur Kohlepyrolyse des Drehofentyps dafür ausgelegt ist, Kohle von einer ersten Stirnseite des Innenzylinders in den Innenzylinder einzubringen sowie Heizgas in den Außenzylinder einzubringen und den Innenzylinder zu drehen, um die Kohle zu erwärmen und zu pyrolisieren, während die Kohle von der ersten Stirnseite des Innenzylinders zu einer zweiten Stirnseite des Innenzylinders bewegt und hin- und herbewegt wird, und die pyrolisierte Kohle und das pyrolisierte Gas von der zweiten Stirnseite des Innenzylinders nach außen zu führen; eine zum Anschluss an den Außenzylinder vorgesehene Abgaseinrichtung, wobei die Abgaseinrichtung zum Ausstoßen des innerhalb des Außenzylinders vorhandenen Heizgases bestimmt ist; eine Gasextraktionseinrichtung zur Extraktion eines Teils des Heizgases, welches durch die Abgaseinrichtung ausgestoßen wird; sowie eine Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration, um das von der Gasextraktionseinrichtung extrahierte Heizgas in den Innenzylinder einzubringen, damit eine Konzentration von im Heizgas enthaltenem Sauerstoff gesenkt wird.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration eine Sauerstoffentzugseinrichtung zur Beseitigung des im Heizgas enthaltenen Sauerstoffs sowie eine Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration zum Einbringen des durch die Sauerstoffentzugseinrichtung gewonnenen Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration in den Innenzylinder umfasst.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 2, wobei die Sauerstoffentzugseinrichtung eine Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff zum Heizgas sowie einen Verbrennungskatalysator, welcher vorgesehen ist, um in Berührung mit dem Heizgas, dem der Brennstoff zugeführt wurde, zu gelangen, umfasst.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 3, welche außerdem Folgendes umfasst: eine Erwärmungseinrichtung, welche in der Gasextraktionseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Erwärmungseinrichtung zur Erwärmung des Heizgases bestimmt ist.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 3, welche außerdem Folgendes umfasst: eine Entschwefelungseinrichtung, welche in der Abgaseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Entschwefelungseinrichtung zur Beseitigung von im Heizgas enthaltenem Schwefeloxid bestimmt ist.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 4, welche außerdem Folgendes umfasst: eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung zur Messung einer Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration, welches von der Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration zugeführt wird; und eine Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung zur Regulierung einer Menge des von der Brennstoffzufuhreinrichtung zugeführten Brennstoffs auf Grundlage von Informationen, die von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung bezogen werden, damit die Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration 1,5% oder weniger beträgt.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 2, wobei die Sauerstoffentzugseinrichtung eine alternierende Verbrennungsvorrichtung umfasst, welche Folgendes umfasst: eine Verbrennungskammer, welcher das Heizgas zugeführt wird, einen Brenner, welcher innerhalb der Verbrennungskammer vorgesehen ist, und einen Wärmetauscher des alternierenden Typs, welcher innerhalb der Verbrennungskammer an einem Ort, dem das Heizgas zugeführt wird, vorgesehen ist, und eine Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff in die Verbrennungskammer.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 7, welche außerdem Folgendes umfasst: eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung zur Messung der Sauerstoffkonzentration in dem Heizgas, welches von der Einrichtung zur Einbringung von Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration zugeführt wird; und eine Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung zur Regulierung einer Menge des von der Brennstoffzufuhreinrichtung zugeführten Brennstoffs auf Grundlage von Informationen, die von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung bezogen werden, damit die Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration 1,5% oder weniger beträgt.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Versorgung mit Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration eine Heizgaseinbringungseinrichtung zur Einbringung des durch die Gasextraktionseinrichtung extrahierten Heizgases in den Innenzylinder sowie eine Brennstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen von Brennstoff zum Heizgas, welches durch die Heizgaseinbringungseinrichtung in den Innenzylinder eingebracht wird, umfasst.
Vorrichtung zur Kohlepyrolyse nach Anspruch 9, welche außerdem Folgendes umfasst: eine Einrichtung zur Messung einer Fließgeschwindigkeit des Heizgases, welches von der Heizgaseinbringungseinrichtung zugeführt wird; eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung zur Messung einer Konzentration des Sauerstoffs, der in dem Heizgas, das von der Heizgaseinbringungseinrichtung zugeführt wird, enthalten ist; sowie eine Brennstoffzugabemengenregulierungseinrichtung zur Regulierung einer Menge des von der Brennstoffzufuhreinrichtung zugeführten Brennstoffs auf Grundlage von Informationen, die von der Einrichtung zur Messung der Heizgasfließgeschwindigkeit und von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung bezogen werden, damit die Sauerstoffkonzentration des Gases mit niedriger Sauerstoffkonzentration 1,5% oder weniger beträgt.