JP2006292262A - 流動層乾燥機及び流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法 - Google Patents

流動層乾燥機及び流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法 Download PDF

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Abstract

【課題】流動層乾燥機のガス分散板に装入シュートから投入される湿潤原料による目詰まりが生じることを防止すること。
【解決手段】湿潤原料を装入シュート８から装入し、高温ガスを熱源兼流動化ガスとしてガス分散板５下側から吹き込み、ガス分散板５上に流動層９を形成して湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機３において、装入シュート８下部と流動層９との間の外壁部にガス吹き込みノズル１３を設け、このガス吹き込みノズル１３からガスを吹き込み、装入シュート８から落下する湿潤原料の流束を分散させる。または、装入シュート８直下部のガス分散板５下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を、装入シュート８直下部以外のガス分散板５下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速よりも速くする。
【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乾燥する流動層乾燥機、及びこの流動層乾燥機による湿潤粉体の乾燥方法に関する。
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。
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、この流動層乾燥機では、湿潤原料を装入シュートからガス分散板上に装入するとともに、ガス分散板下側から熱源兼流動化ガスを吹き込んでガス分散板上に流動層を形成し、この流動層で湿潤原料を乾燥する（例えば特許文献１参照）。
しかし、このような従来の流動層乾燥機では、装入する湿潤原料が落下による速度を持ったまま装入シュート直下部のガス分散板上の流動層内に投入されるので、装入シュート直下部においてガス分散板の細孔内に投入直後の湿潤原料が詰まり、流動状態の不良による乾燥不全の原因となっていた。また、詰まったガス分散板の細孔については、流動層乾燥機の停止修繕時に一つ一つ詰まりを叩き出して解消する必要があり、多大な時間と労力がかかっていた。
特許第２９３８０２９号公報
本発明が解決しようとする課題は、流動層乾燥機のガス分散板に装入シュートから投入される湿潤原料による目詰まりが生じることを防止することにある。
本発明は、装入シュートから落下する湿潤原料の流束を分散させること、又は、装入シュート直下部のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を上げることによって上記課題を解決するものである。
すなわち、本発明の第１の態様は、湿潤原料を装入シュートから装入し、高温ガスを熱源兼流動化ガスとしてガス分散板下側から吹き込み、ガス分散板上に流動層を形成して湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機によって湿潤原料を乾燥するにあたり、装入シュート下部と流動層との間の外壁部に設けたガス吹き込みノズルからガスを吹き込み、装入シュートから落下する湿潤原料の流束を分散させることを特徴とする。
この第１の態様において、ガス吹き込みノズルから吹き込むガスとしては、前記高温ガスの一部を使用することができる。
本発明の第２の態様は、湿潤原料を装入シュートから装入し、高温ガスを熱源兼流動化ガスとしてガス分散板下側から吹き込み、ガス分散板上に流動層を形成して湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機によって湿潤原料を乾燥するにあたり、装入シュート直下部のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を、装入シュート直下部以外のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速よりも速くすることを特徴とする。
本発明によれば、装入シュートから落下する湿潤原料の流束を分散させるので、装入シュートから落下する湿潤原料が装入シュート直下部等の特定箇所に集中的に落下することがなくなり、ガス分散板の目詰まりを防止することができる。
また、本発明によれば、装入シュート直下部のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を上げるので、目詰まりが生じやすい装入シュート直下部のガス分散板に目詰まりが生じにくくなり、ガス分散板の目詰まり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、本発明の流動層乾燥機の第１実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。
図１において、コークス炉（図示せず）で発生した温度１５０〜２５０℃程度の燃焼排ガス（以下「高温ガス」という。）は、ブロワー１によって昇圧され、熱源兼流動化気体としてガス本管２を通って流動層乾燥機３の下部の風箱４ａ、４ｂ内に導入される。風箱４ａ、４ｂ内に導入された高温ガスは、風箱４ａ、４ｂの上部に設けたガス分散板５を通過して上昇し、ガス出口６から排出される。流動層乾燥機３内は、仕切壁７によって２つの乾燥室３ａ、３ｂに仕切られており、それぞれの乾燥室の下側に風箱４ａ、４ｂが配置されている。
湿潤原料である石炭粉は、装入シュート８によって流動層乾燥機３内に装入され、ガス分散板５を通過する高温ガスによる上昇流によってガス分散板５上に流動層９を形成する。この流動層９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１０によって排出される。
ガス本管２からは第１バイパス管１１が分岐しており、この第１バイパス管１１を介して高温ガスの一部が流動層乾燥機３上部のガス出口６近傍に導入される。第１バイパス管１１により導入される高温ガスは、ガス出口６近傍及びその下流側での結露の発生を防止するためのものである。
さらに、第１バイパス管１１からは第２バイパス管１２が分岐しており、この第２バイパス管１２を介して高温ガスの一部がガス吹き込みノズル１３に導入される。ガス吹き込みノズル１３は、装入シュート８下部と流動層９上面との間の外壁部３ｃに設けられており、このガス吹き込みノズル１３から高温ガスの一部が流動層乾燥機３内に吹き込まれる。なお、第２バイパス管１２はガス本管２から分岐することもできる。
図２には、ガス吹き込みノズル１３による高温ガスの吹き込み状況を模式的に示す。同図に示すように、ガス吹き込みノズル１３から吹き出す高温ガスによって石炭粉（湿潤原料）の流束が分散し、装入シュート８から落下する石炭粉が装入シュート８直下部に集中的に落下することがなくなる。これによって、装入シュート８直下部のガス分散板５が石炭粉によって目詰まりすることを防止できる。
図３には、ガス吹き込みノズル１３の構成例を示す。ガス吹き込みノズル１３からの高温ガスの吹き込みによる石炭粉の流束の分散を効果的にするためには、図３（ａ）に示すように、先端が拡がったガス吹き込みノズル１３を使用することもできる。また、図３（ｂ）に示すように、吹き出し方向の異なる複数のガス吹き込みノズル１３を設置することでも同様の効果が得られる。
図４は、ガス吹き込みノズル１３の好ましい配置例を説明する図であり、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
ガス吹き込みノズル１３から吹き込む高温ガスは、落下してくる石炭粉を流動層乾燥機３の排出シュート側に吹き飛ばすことで石炭粉の流束を分散するが、この際、吹き飛ばされる石炭粉が流動層乾燥機３内の仕切壁７に衝突して摩耗を起こすことを防ぐため、ガス吹き込みノズル１３下端から流動層９上面までの高さＨと、ガス吹き込みノズル１３から仕切壁７までの水平距離Ｌと、ガス吹き込みノズル１３の垂直方向角度θｖ、水平方向角度θｈは、下記（１）式の関係を満たすように設定することが好ましい。
ｔａｎθｖ ＞ Ｈ／（Ｌ／ｃｏｓθｈ） …（１）
なお、流動層乾燥機が１つの乾燥室のみを有し仕切壁がない場合は、上記（１）式において、Ｌをガス吹き込みノズル１３から流動層乾燥機の排出シュート側の内壁までの水平距離として計算する。
図５は、本発明の流動層乾燥機の第２実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
図５において、コークス炉（図示せず）で発生した温度１５０〜２５０℃程度の燃焼排ガス（以下「高温ガス」という。）は、ブロワー１によって昇圧され、熱源兼流動化気体としてガス本管２及び後述する第２バイパス管１２を通って流動層乾燥機３の下部の風箱４ａ、４ｂ内に導入される。風箱４ａ、４ｂ内に導入された高温ガスは、風箱４ａ、４ｂの上部に設けたガス分散板５を通過して上昇し、ガス出口６から排出される。流動層乾燥機３内は、仕切壁７によって２つの乾燥室３ａ、３ｂに仕切られており、それぞれの乾燥室の下側に風箱４ａ、４ｂが配置されている。また、前段側の風箱４ａにおいては、装入シュート８直下部の領域が仕切板１４によってそれ以外の領域から隔離されている。具体的には、図５（ｃ）又は図５（ｄ）に示すように仕切板１４を配置し、装入シュート８直下部の領域をそれ以外の領域から隔離する。
湿潤原料である石炭粉は、装入シュート８によって流動層乾燥機３内に装入され、ガス分散板５を通過する高温ガスによる上昇流によってガス分散板５上に流動層９を形成する。この流動層９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１０によって排出される。
ガス本管２からは第１バイパス管１１が分岐しており、この第１バイパス管１１を介して高温ガスの一部が流動層乾燥機３上部のガス出口６近傍に導入される。第１バイパス管１１により導入される高温ガスは、ガス出口６近傍及びその下流側での結露の発生を防止するためのものである。
また、ガス本管２からは第２バイパス管１２が分岐しており、上述した仕切板１４によって隔離された風箱４ａの装入シュート８直下部の領域には、第２バイパス管１２によって高温ガスが導入され、それ以外の領域にはガス本管２によって高温ガスが導入される。第２バイパス管１２には流量調節弁１５が設けられ、ガス本管２にも第２バイパス管１２の分岐点より下流側に流量調節弁１６が設けられている。
以上の構成において、本実施例では、第２バイパス管１２及びガス本管２に設けた流量調節弁１５、１６を調節し、装入シュート８直下部のガス分散板５下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速が、装入シュート直下部以外のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速よりも速くなるようにする。これによって、目詰まりが生じやすい装入シュート８直下部のガス分散板５に目詰まりが生じにくくなり、ガス分散板５の目詰まりを防止することができる。
上記実施例では、第２バイパス管１２及びガス本管２の高温ガス流量を調節することで、装入シュート８直下部のガス分散板５下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を上げるようにしたが、第２バイパス管１２及びガス本管２の配管径を調整したり、第２バイパス管１２にガス加圧装置を設けたりすることによっても同様の目的を達成することができる。
また上記実施例では、ガス本管２から分岐した第２バイパス管１２により風箱４ａの装入シュート８直下部の領域に高温ガスを導入するようにしたが、別途に独立のガス配管を設けても良い。
本発明は、コークス炉に投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。また、流動層乾燥機の熱源兼流動化ガスとして使用する高温ガスも、コークス炉の燃焼排ガスに限らず、燃焼炉やキルンなどからの排ガスを使用することもできる。
本発明の流動層乾燥機の第１実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。 ガス吹き込みノズルによる高温ガスの吹き込み状況を模式的に示す。 ガス吹き込みノズルの構成例を示す。 ガス吹き込みノズルの好ましい配置例を説明する図であり、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の流動層乾燥機の第２実施例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
符号の説明
１ ブロワー
２ ガス本管
３ 流動層乾燥機
３ａ 第１乾燥室
３ｂ 第２乾燥室
４ａ、４ｂ 風箱
５ ガス分散板
６ ガス出口
７ 仕切壁
８ 装入シュート
９ 流動層
１０ 排出シュート
１１ 第１バイパス管
１２ 第２バイパス管
１３ ガス吹き込みノズル
１４ 仕切板
１５、１６ 流量調節弁

Claims (6)

  1. 湿潤原料を装入シュートから装入し、高温ガスを熱源兼流動化ガスとしてガス分散板下側から吹き込み、ガス分散板上に流動層を形成して湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法において、
    装入シュート下部と流動層との間の外壁部からガスを吹き込み、装入シュートから落下する湿潤原料の流束を分散させることを特徴とする流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法。
  2. ガス吹き込みノズルから吹き込むガスとして、前記高温ガスの一部を使用する請求項１に記載の流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法。
  3. 湿潤原料を装入シュートから装入し、高温ガスを熱源兼流動化ガスとしてガス分散板下側から吹き込み、ガス分散板上に流動層を形成して湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法において、
    装入シュート直下部のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を、装入シュート直下部以外のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速よりも速くすることを特徴とする流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法。
  4. 湿潤原料を装入シュートから装入し、高温ガスを熱源兼流動化ガスとしてガス分散板下側から吹き込み、ガス分散板上に流動層を形成して湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機において、
    装入シュート下部と流動層との間の外壁部にガス吹き込みノズルを設け、このガス吹き込みノズルからガスを吹き込み、装入シュートから落下する湿潤原料の流束を分散させることを特徴とする流動層乾燥機。
  5. ガス吹き込みノズルから吹き込むガスとして前記高温ガスの一部をガス吹き込みノズルに導入するガス配管を設けた請求項１に記載の流動層乾燥機。
  6. 湿潤原料を装入シュートから装入し、高温ガスを熱源兼流動化ガスとしてガス分散板下側から吹き込み、ガス分散板上に流動層を形成して湿潤原料を乾燥する流動層乾燥機において、
    装入シュート直下部のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を、装入シュート直下部以外のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速よりも速くすることを特徴とする流動層乾燥機。
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