JP2010090296A - 固形燃料の製造方法及び該製造方法により作製された固形燃料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低品位炭を粉砕し、粉砕した前記低品位炭を溶媒油分と混合してスラリーを調製し、前記スラリーを水の沸点以上に加熱して、前記スラリー中に含まれる水分を蒸発させ、前記スラリーから溶媒油分を分離して粉炭を作製し、前記粉炭を圧縮成型して固形燃料を製造するに際し、前記スラリーを水の沸点以上に加熱することにより、前記溶媒油分で、前記低品位炭に含まれる非揮発性成分を抽出、さらには抽出された非揮発性成分によって低品位炭の外表面及び細孔内の内表面を被覆し、外部から添加される重質油分の含有率を、乾燥後の固形燃料に対して0.5質量%未満、好ましくは実質的に0%とする。
【選択図】図1
Description
現在火力発電用の燃料としては瀝青炭が使用されているが、瀝青炭の生産は年々増加しており、瀝青炭の枯渇が危ぶまれている。そのため、これに代わる低品位炭の有効利用が緊急課題となっている。
前記スラリーを水の沸点以上に加熱することにより、前記溶媒油分で、前記低品位炭に含まれる非揮発性成分を抽出、さらには抽出された非揮発性成分によって低品位炭の外表面及び細孔内の内表面を被覆し、
外部から添加される重質油分の含有率を、乾燥後の固形燃料に対して0.5質量%未満、好ましくは実質的に0質量%とすることを特徴とする改質固形燃料の製造方法にある。
本発明に係る改質固形燃料の製造方法は、低品位炭を粉砕し、粉砕した前記低品位炭を溶媒油分と混合してスラリーを調製し、前記スラリーを水の沸点以上に加熱して、前記スラリー中に含まれる水分を蒸発させ、前記スラリーから溶媒油分を分離して粉炭を作製し、前記粉炭を圧縮成型する固形燃料の製造方法において、前記スラリーを水の沸点以上に加熱することにより、前記溶媒油分で、前記低品位炭に含まれる非揮発性成分を抽出、さらには抽出された非揮発性成分によって低品位炭の外表面及び細孔内の内表面を被覆し、外部から添加される重質油分の添加率を、乾燥後の固形燃料に対して(即ち対無水炭比で)0.5質量%未満、好ましくは実質的に0質量%とすることを特徴とする。
以下各工程について詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、原料の低品位炭を粉砕した後、これを混合部、即ち混合槽1に供給し、混合槽1で、粉砕された低品位炭を溶媒油分を含む油と混合して原料スラリーを調製する。この低品位炭と混合する溶媒油分としては、低品位炭に含まれる非揮発性成分を抽出することができれば種々のものを用いることができる。当該溶媒油分としては、非揮発性成分及び重質油分との親和性、スラリーとしてのハンドリング性、細孔内への進入容易性等の観点から軽沸油分が好ましいが、水分蒸発温度での安定性を考慮すれば、沸点100℃以上、好ましくは400℃以下の石油系油を使用することが推奨される。この石油系油を例示すれば、灯油、軽油、重油が挙げられ、一方石炭液化油であってもよい。好適には灯油を用いることができる。
上述のようにして得られた原料スラリーをポンプ2により予熱器3、4に搬送し、これを予熱器3、4で予熱する。その後、蒸発器7で原料スラリーを昇温させる。蒸発器7内では、1〜40気圧(好ましくは2〜5気圧)、100℃〜250℃(好ましくは120℃〜160℃)に加圧加熱されて油中脱水が行われる。蒸発器7において、原料スラリーが上記のように水の沸点以上に加熱されることにより、水蒸気が除去されるとともに、低品位炭に含まれる非揮発性成分が、原料スラリーに含まれる溶媒油分により抽出される。このように、低品位炭に含まれる非揮発性成分が抽出され、当該非揮発性成分が重質油分の機能を代替するため、上述のように添加する重質油分の量を低減することができる。
上述のように、水分蒸発処理した後、水分蒸発処理されたスラリーを固液分離部(機械分離)に搬送し、機械的固液分離器により固液分離する。この機械的固液分離器としては、その種類は特には限定されず、種々のものを用いることができる。例示すれば、遠心分離機、圧搾機、沈降槽、ろ過機等が挙げられる。本実施の形態においては、まず遠心分離器10による濃縮、さらにスクリュープレス11による圧搾が行われるが、遠心分離器のみ、あるいはスクリュープレスのみで済ませることもできるし、遠心分離器に代えて、沈降分離を採用しても良く、また圧搾に代えて、真空濾過を採用することもできる。固液分離によって得た油は循環油として混合槽1に返送しても良い。
この加熱分離工程において、石炭表面及び石炭の細孔が非揮発性成分により被覆される。すなわち、溶媒油分が蒸発する一方、石炭に含まれていた非揮発性成分(重質油分)は蒸発しないために、石炭の表面や細孔内に残留することになる。
この乾燥は、流動層方式あるいはロータリードライヤ方式が推奨される。ここからキャリアガスによって搬出分離された油は凝縮器13に送られ、油分として回収された後、潤滑油として混合槽1に返送してもよい。
上述のようにして得られた粉末状の固形燃料は、乾燥機から成型部に送られ、圧縮成型機(不図示)により圧縮成型されて成型固形燃料となる。この圧縮成型機を例示すれば、打錠成型機(タブレッティング)やダブルロール成型機(ロールプレス)等が挙げられるが、通常はダブルロール成型機を用いることが好ましい。当該圧縮成型工程により、圧縮成型された成形固形燃料を作製することができる。
油中で石炭の脱水を行う際に、アスファルトのような非揮発性の重質油を共存させておくことにより石炭の細孔にアスファルトが効果的に吸着され、自然発火性が抑制されると報告されている(特許第2776278号)。
1)室温下で粉砕炭(1mm径以上のものが10質量%以下)と灯油とを丸底フラスコにおいて混合した。
2)丸底フラスコをヒータに入れ、徐々に加熱し、2時間かけて試料を140℃まで昇温させた。このとき、フラスコ内を不活性雰囲気とするために200cm3/分の窒素ガスを供給した。また、この間に、蒸発した石炭中の水分を丸底フラスコの上部から蒸気として抜き出し、冷却管で凝縮させて液体(水)として系外に抜き出した。丸底フラスコ内の試料は140℃で1時間保持した。
3)次いで、丸底フラスコ内の試料を高温状態のまま加圧ろ過し(0.1MPaの窒素ガスで加圧)、固相と液相とを分離した。
4)分離後の液相を一端冷却した後、蒸留装置のフラスコに注入し、下記の条件で減圧蒸留を行って灯油を蒸発させて系外に抜き出し、蒸発残渣、すなわち灯油に溶解した石炭の非揮発性成分を回収した。
圧力:10mmHg
昇温速度:2℃/分
最終到達温度:159℃(最終温度到達後、蒸気の発生がなくなるまで保持する:60分)
続いて、一例として、定常状態におけるプロセスフローを物質収支とともに図4に示す。図4中の数量は、質量流量を示す。ここで、DCは無水炭、SCは石炭に含まれる非揮発性成分、Wは水、Oは灯油を示す。原料炭のうち、約1%が灯油に可溶であり、循環する灯油中で、その濃度は経時的に高められる。脱水部においては、石炭のうち、1%は高温の灯油に溶解する。一方、固液分離部(機械分離)において、一部の灯油が石炭の表面および細孔内に残留する。その灯油中には、石炭の灯油可溶成分、すなわち石炭に含まれる非揮発性成分が約3%含まれるため、次の固液分離部(加熱分離)において、灯油が蒸発分離されるのに対して、非揮発性である石炭の灯油可溶成分は、石炭の表面及び細孔に残留することになる。
従来技術(特許第2776278号)においては、重質油分の含有量が対無水炭質量比で少なくとも0.5質量%添加するとされている。
2 ポンプ
3 予熱器
4 予熱器
5 固液分離器
6 ポンプ
7 蒸発器
8 圧縮機
9 油水分離器
10 遠心分離器
11 スクリュープレス
12 乾燥機
13 凝縮器
14 ポンプ
15 クーラー
16 ヒーター
Claims (4)
- 低品位炭を粉砕する工程と、
粉砕した前記低品位炭を溶媒油分と混合してスラリーを調製する工程と、
前記スラリーを水の沸点以上に加熱して、前記スラリー中に含まれる水分を蒸発させる工程と、
前記スラリーから溶媒油分を分離して粉炭を作製する工程と、
前記粉炭を圧縮成型する工程と、を備える固形燃料の製造方法において、
前記スラリーを水の沸点以上に加熱することにより、前記溶媒油分で、前記低品位炭に含まれる非揮発性成分を抽出、さらには抽出された非揮発性成分によって低品位炭の外表面及び細孔内の内表面を被覆し、
外部から添加される重質油分の含有率を、乾燥後の固形燃料に対して0.5質量%未満とすることを特徴とする固形燃料の製造方法。 - 前記重質油分を実質的に添加しないことを特徴とする請求項1記載の固形燃料の製造方法。
- 粉砕された低品位炭が圧縮成型されてなる固形燃料であって、
前記低品位炭の外表面及び細孔内の内表面が、低品位炭に含まれる非揮発性成分により被覆され、重質油分の含有率が、固形燃料に対して0.5質量%未満とされることを特徴とする固形燃料。 - 前記重質油分を実質的に含有しないことを特徴とする請求項3記載の固形燃料。
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