JP2006232938A - 湿潤原料の乾燥装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】流動層乾燥機に供給する熱源兼流動化ガスの温度を一定に保持することができ、湿潤原料の乾燥度を良好に維持することができる湿潤原料の乾燥装置を提供すること。
【解決手段】湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機９と、コークス炉１からの高温排ガスを熱源兼流動化ガスとして流動層乾燥機９に供給するためのガス供給配管５とを有する湿潤原料の乾燥装置において、ガス供給配管５に蓄熱部７を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉に装入する石炭等の湿潤原料を流動層乾燥機によって乾燥する湿潤原料の乾燥装置に関する。
コークス生産に際し、コークスの品質向上及びコークス炉での生産性向上を目的として、コークス炉装入前に装入石炭を乾燥することが行われている。コークス炉用石炭の含有水分は乾燥前で通常９〜１３％程度であるが、この石炭を石炭乾燥機で水分５〜６％に乾燥する。
この石炭の乾燥に流動層乾燥機を用いることは従来より知られており、特許文献１には、コークス炉の煙道排ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入して石炭を乾燥する方法が開示されている。
ここで、コークス炉は、通常、各炉団毎に燃焼ガス系統を２系統有しており、一方の系統での使用時間が所定時間に達すると他方の系統に切り替えるようにしている。系統の切り替えは通常１５分〜３０分に１回の頻度で行われる。燃焼ガス系統の切り替え時においては、図４に示すように、今まで使用していた系統（系統Ａ）の燃焼ガス流量を逐次減少し、流量がゼロになったら次に使用する系統（系統Ｂ）の燃焼ガス流量を逐次増大する。そのため、燃焼ガス系統の切り替え時においては、コークス炉の煙道排ガス量が減少し、ゼロになり、再度増大することとなる。燃焼ガス系統の切り替えに必要とされる時間は一般に２〜３分である。
このように、コークス炉の煙道排ガスを流動層乾燥機の熱源兼流動化気体として利用する場合、コークス炉の燃焼ガス系統の切り替え時に、コークス炉の煙道排ガス量が低下することから、上記特許文献１の技術では、コークス炉の煙道排ガスの供給が停止又は減少するときには、流動層乾燥機から排出したガスを循環して流動層乾燥機の熱源兼流動化気体として再度利用することで、流動層の流動状態を維持するようにしている。
しかし、流動層乾燥機から排出したガスは、石炭粉の乾燥に用いた後のガスであるから、当然ながらガスの温度はコークス炉の煙道排ガスの温度よりかなり低いため、コークス炉の燃焼ガス系統の切り替え時には、図４の最下段に示すように、流動層乾燥機の流動層に流入するガス温度が低下してしまう。その結果、湿潤原料の乾燥度が低下、変動するという問題があった。
これに対して、別途、熱風発生炉等を設けて、燃焼ガス系統の切り替え時に燃焼させることで不足分の熱量を補うことも考えられるが、コークス炉の燃焼ガス系統の切り替えは、上述のとおり、通常１５分〜３０分に１回であり、しかもその所要時間は２〜３分程度と短いため、その都度、熱風発生炉を稼働して湿潤原料の乾燥に必要な熱量を補うのは現実的ではない。
特開２００１−５５５８２号公報
本発明が解決しようとする課題は、流動層乾燥機に供給する熱源兼流動化ガスの温度を一定に保持することができ、湿潤原料の乾燥度を良好に維持することができる湿潤原料の乾燥装置を提供することにある。
本発明は、湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機と、コークス炉からの高温排ガスを熱源兼流動化ガスとして流動層乾燥機に供給するためのガス供給配管とを有する湿潤原料の乾燥装置において、前記ガス供給配管に蓄熱部を設けたことを特徴とする。
本発明の湿潤原料の乾燥装置では、流動層乾燥機から排出したガスを再度循環して流動層乾燥機に供給するためのガス循環配管と、前記コークス炉からの高温排ガスの供給が停止又は減少するときに流動層乾燥機から排出したガスを循環して流動層乾燥機の熱源兼流動化ガスとして再度使用するように制御を行うガス循環系制御装置とさらに設け、前記ガス循環配管の下流端を前記ガス供給配管の蓄熱部の上流側に接続することができる。
本発明では、コークス炉からの高温排ガスを熱源兼流動化ガスとして流動層乾燥機に供給するためのガス供給配管に蓄熱部を設けたので、例えば、コークス炉の煙道排ガスを熱源兼流動化ガスとして使用する場合、コークス炉の燃焼ガス系統の切り替え時に流動層乾燥機から排出した温度の低いガスを循環使用したとしても、ガス供給配管の蓄熱部を通過する際に不足分の熱量が補われ、流動層乾燥機に供給する熱源兼流動化ガスの温度低下を回避することができる。
このように本発明によれば、流動層乾燥機に供給する熱源兼流動化ガスの温度を一定に保持することができ、流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥度の低下、変動を防止することができる。
以下、本発明をコークス炉用石炭粉（以下単に「石炭粉」という。）の乾燥に適用した実施例に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の乾燥装置の一実施例を示す概略構成図である。
同図において、コークス炉１で発生したコークス炉の燃焼排ガスは、煙道２を通過してコークス炉煙突３から大気へ放散される。煙道２を通過する煙道排ガス４の温度は１５０〜２５０℃程度である。
煙道排ガス４は、コークス炉の煙道２から分岐したガス供給配管５を流れ、ブロア６によって昇圧された後、蓄熱部７を経由して熱源兼流動化ガス８として流動層乾燥機９の下部から供給される。流動層乾燥機９から排出された排ガス１０は、排ガス配管１１によって集塵機１２、ブロア１３を経由し煙突１４から大気中に放散される。
さらに、排ガス配管１１からはガス循環配管１５を分岐し、流動層乾燥機９の排ガス１０を循環して再度流動層乾燥機９の熱源兼流動化ガス８として使用することができるようにしている。ガス循環配管１５の下流端１５ａは、ガス供給配管５の蓄熱部７の上流側に接続される。
湿潤原料である石炭粉は、装入シュート１６によって流動層乾燥機９内に装入され、流動層乾燥機９下部より導入した上述の熱源兼流動化ガス８による上昇流によって流動層１７を形成する。この流動層１７において石炭粉の乾燥を行い、石炭粉は所定の温度及び含水率に調整されて排出シュート１８によって排出される。
上述したコークス炉の煙道２には排ガス流量計１９及びコークス炉１の煙道圧力を調節するコークス炉排ガス調節弁２０を設け、ガス供給配管５には流量計２１及び第１調節弁２２を設け、排ガス配管１１には第２調節弁２３を、ガス循環配管１５には第３調節弁２４を設けている。排ガス流量計１９は必須ではなく、燃焼計算によって排ガス流量を推定することもできる。第１〜第３調節弁２２〜２４はそれぞれ調節弁制御装置２５〜２７によって開度あるいは流量の調節ができる。さらに、ガス循環系制御装置２８を設け、第１〜第３調節弁２２〜２４の各制御装置２５〜２７に制御指令を与えることによって循環ガス量の制御を行うようにしている。
コークス炉１は、先に背景技術の欄でも説明したように、通常、各炉団毎に燃焼ガス系統を２系統有しており、一方の系統での使用時間が所定時間に達すると他方の系統に切り替えるようにしている。系統の切り替えは通常１５分〜３０分に１回の頻度で行われる。燃焼ガス系統の切り替え時においては、図２に示すように、今まで使用していた系統（系統Ａ）の燃焼ガス流量を逐次減少し、流量がゼロになったら次に使用する系統（系統Ｂ）の燃焼ガス流量を逐次増大する。そのため、燃焼ガス系統の切り替え時においては、コークス炉の煙道排ガス量が減少し、再度増大することとなる。燃焼ガス系統の切り替えに必要とされる時間は一般に２〜３分である。
本実施例においては、コークス炉の煙道排ガスの供給が停止又は減少するときには、流動層乾燥機９から排出した排ガスをガス循環配管１５を経由して循環し、流動層乾燥機９の熱源兼流動化ガスとして再度使用する。図１及び図２を参照して具体的に説明すると以下のとおりである。
ガス循環配管１５に配置した第３調節弁２４は、定常運転時には全閉又は微開としておく。すなわち、定常運転時においてコークス炉の煙道排ガス温度が高すぎる場合には、低温の循環ガスをわずかに混合してガス温度を低下させることが有効であり、また、供給する石炭粉の水分が変動したときの乾燥能力の調整にも循環ガスを用いることができる。
コークス炉の燃焼ガス系統切り替え開始時には、第３調節弁２４を全閉ないし微開状態から一定開度まで開く。その結果、ブロア６及びブロア１３の働きにより、循環ガス２９がガス循環配管１５を流れてリサイクル流が生まれる。循環ガス２９の流量が一定量確保されたタイミングで第１調節弁２２の開度を徐々に小さくする。その結果、それまで流動層乾燥機９に供給されていた煙道排ガス４は徐々に減少し、逆にコークス炉煙突３への流量が増大する。第１調節弁２２の開閉動作速度は必ずしも一定ではなく、コークス炉１の操業度やコークス炉１の燃焼状態により燃焼排ガス量（煙道排ガス量）が変動するので、コークス炉１の操業実態に基づいて個々に決定する必要がある。
第１〜第３調節弁２２〜２４の制御は、ガス循環系制御装置２８からの指令に基づき、各調節弁制御装置２５〜２７が各調節弁を制御することによって行う。もちろん、ガス循環系制御装置２８と各調節弁制御装置２５〜２７の一部あるいは全部を単一の制御機器内に統合することも可能である。また、各調節弁制御装置は、それぞれの調節弁に内蔵することも可能である。
コークス炉の燃焼ガス系統切り替え時に流動層乾燥機９への供給ガスを変更する制御の開始は、コークス炉側から燃焼ガス系統切り替え開始の信号を受け取って開始する方法、煙道２の排ガス流量計１９の流量変化に基づいて開始する方法等を用いることができる。さらに、図２に示すように、コークス炉１から燃焼ガス系統切り替えを開始する一定時間前に予知信号を受け取り、この予知信号に基づいて流動層乾燥機９への供給ガス変更制御を開始するとより好ましい。例えば予知信号を煙道排ガス流量がゼロになる１分前に受け取り、ガス循環配管１５を経由するガスリサイクルを開始する。これにより、ガスリサイクルが間に合わずに流動層乾燥機９への供給ガス量（熱源兼流動化ガス量）が不足する事態を回避することができる。
コークス炉の燃焼ガス系統切り替え時に使用する循環ガス２９は、流動層乾燥機９における石炭粉の乾燥に用いた後のガスであるから、当然ながらガスの温度はコークス炉の煙道排ガス４より低い。
これに対して、本発明では、流動層乾燥機にガスを供給するためのガス供給配管５に蓄熱部７を設けている。この蓄熱部７は、定常運転時には煙道排ガス４の顕熱を蓄熱し、コークス炉の燃焼ガス系統切り替え時に低温の循環ガス２９が通過する際に、蓄熱した熱を与え不足分の熱量を補う。したがって、蓄熱部７の蓄熱能、長さ等を調整することによって、低温の循環ガス２９が供給されたとしても、図２の最下段に示すように、流動層に流入するガス（熱源兼流動化ガス）の温度低下、変動を回避することができる。
図３は、蓄熱部の構成例を示す。
図３（ａ）に示す蓄熱部７は耐火物７ａにより円筒形に形成したもので、耐火物の蓄熱量を検討した結果、内径Ｄに対して耐火物厚みＴは０．１Ｄ＜Ｔ＜０．３Ｄが好ましい。また、蓄熱部の長さＬは、１．０Ｄ＜Ｌ＜５．０Ｄが好ましい。
蓄熱部の長さが十分にとれない場合は、図３（ｂ）に示すように、耐火物製のスリット７ｂを設けることにより、単位長さあたりの蓄熱量が増加し、蓄熱部の長さを短縮することができる。その際、スリット７ｂは、図示のように、ガス流れに対して上流側及び下流側に傾斜を付けた構造とすることで、ガス流れに対するスリット７ｂの摩耗、崩壊を防止することができる。また、スリットの幅ｔとスリットの数ｎの積は、蓄熱部内の圧力損失を考えると、ｔ×ｎ＜０．５Ｄであることが好ましい。
さらに伝熱面積を増加させるため、図３（ｃ）のようにスリット７ｂの高さを低くする場合は、ガスの偏流を防ぐため、スリット７ｂ上端面から蓄熱部７内周面との隙間の長さＳ１を、スリット７ｂとその隣接するスリット７ｂ、もしくは蓄熱部７の内周面との隙間の長さＳ２に対して、０．５Ｓ２＜Ｓ１＜１．５Ｓ２とすることが好ましい。
本発明は、コークス炉に装入する石炭粉の乾燥のみならず、水砕スラグや石灰石など、他の湿潤原料の乾燥にも適用できる。
本発明の乾燥装置の一実施例を示す概略構成図である。 本発明におけるコークス炉の燃焼排ガス系統の切り替え状況を示す図である。 蓄熱部の構成例を示す。 従来技術におけるコークス炉の燃焼排ガス系統の切り替え状況を示す図である。
符号の説明
１ コークス炉
２ 煙道
３ コークス炉煙突
４ 煙道排ガス
５ ガス供給配管
６ ブロア
７ 蓄熱部
７ａ 耐火物
７ｂ スリット
８ 熱源兼流動化ガス
９ 流動層乾燥機
１０ 排ガス
１１ 排ガス配管
１２ 集塵機
１３ ブロア
１４ 煙突
１５ ガス循環配管
１５ａ ガス循環配管の下流端
１６ 装入シュート
１７ 流動層
１８ 排出シュート
１９ 排ガス流量計
２０ コークス炉排ガス調節弁
２１ 流量計
２２ 第１調節弁
２３ 第２調節弁
２４ 第３調節弁
２５〜２７ 調節弁制御装置
２８ ガス循環系制御装置
２９ 循環ガス

Claims (2)

  1. 湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機と、コークス炉からの高温排ガスを熱源兼流動化ガスとして流動層乾燥機に供給するためのガス供給配管とを有する湿潤原料の乾燥装置において、前記ガス供給配管に蓄熱部を設けたことを特徴とする湿潤原料の乾燥装置。
  2. 流動層乾燥機から排出したガスを再度循環して流動層乾燥機に供給するためのガス循環配管と、前記コークス炉からの高温排ガスの供給が停止又は減少するときに流動層乾燥機から排出したガスを循環して流動層乾燥機の熱源兼流動化ガスとして再度使用するように制御を行うガス循環系制御装置とを有し、前記ガス循環配管の下流端を前記ガス供給配管の蓄熱部の上流側に接続した請求項１に記載の湿潤原料の乾燥装置。
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