JP2013534265A - 電熱式炭材分解設備 - Google Patents

Abstract

【課題】炭材の総合的利用、エネルギーの節約及び二酸化炭素排出の低減を図る。
【解決手段】電熱式炭材分解設備は、原料供給口2と排出口3とを有する密閉窯体1を含む。窯体1内に電熱手段4を設ける。電熱手段4と窯体1の内壁との間に炭材推進分解通路10が形成される。窯体1に炭材推進分解通路10に連通する石炭分解ガス収集管5を設ける。石炭分解ガス収集管5が窯体1の外に設けられたガス粉塵除去液化手段8に接続する。電熱手段4が窯体1に対して回動的に設置される。窯体1の内壁に回転推進手段6を設ける。電熱手段4によって生じる大量の熱が炭材推進分解通路10内における炭塵に伝導する。炭塵が熱を十分に吸収して温度が上昇し、炭物質推進分解通路10内において燃焼ガス、タールガス及び発熱量の高い石炭に分解する。燃焼ガス及びタールガスが石炭分解ガス収集管5を通じてガス粉塵除去液化手段8に入る。分解によって得られた燃焼ガス、タールガスが収集され、粉塵が除去され、分離され、加圧して液化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭材の総合的利用、エネルギーの節約及び二酸化炭素排出の低減の技術分野に属し、具体的に電熱式炭材分解設備に関する。

公知技術においては、石炭を利用して石炭ガスを製造し、石炭を利用して天然ガスを製造し、さらに石炭を利用して高温、中温、低温でコークス化し、ガスを製造するものがある。しかし、前述の工程方法によっては、炭塵を塊成化することや、塊状の原料を選別する必要があるため、原料のコストが高くなり、又は製造されたガスの発熱量が高くなく、付加価値が少なく、経済的利益および社会的効果が著しいとはいえない。

炉の加熱方法は、外熱式、内熱式、外内熱混合式に分けることができる。外熱式炉は、加熱の媒体と原料が直接に接触せず、熱量が炉の壁から伝わることに対し、内熱式炉は、加熱の媒介と原料が直接に接触し、加熱の媒体によって固体熱キャリア法及び気体キャリア法の二種類がある。

内熱式気体熱キャリア法は、産業上において既に採用された典型的な方法である。当該方法は、気体熱キャリア内熱式垂直連続炉を採用し、上から下にかけて乾燥段、分解段、冷却段の三部に分けられる。石炭の低温分解にて得られた褐炭又は褐炭に対するプレス加工によって得られたブロック（約25〜60mm）が上から下へ移動させ、燃焼ガスの逆流に直接接触させて加熱される。炉の頂上部における原料の水分含有量が約15％のとき、乾燥段において1.0％以下に水分が除去され、逆流に遡っていく約250℃の熱ガスが80〜100℃に冷却される。乾燥された原料が、分解段において酸素を含まない600〜700℃の燃焼ガスによって約500℃に加熱され、熱分解が発生する。熱ガスが約250℃に冷却され、生成されたセミコークスは、冷却段に入って冷ガスによって冷却される。セミコークスが排出された後、さらに水と空気によって冷却される。分解段から逸出された揮発性物が縮合、冷却などのステップを経て、タールと熱分解水が得られる。ドイツ、アメリカ、ソ連、チェコスロバキア、ニュージーランド及び日本は、この種類の炉を作ったことがある。

内熱式固体熱キャリア法は、固体熱キャリア内熱式の典型的な方法である。原料は、褐炭、非粘結炭、弱粘結炭及びオイルシェールである。20世紀50年代、ドイツ連邦のドルステンで処理能力が10t/hとする石炭の中間試験装置が建てられ、固体粒子（小型のセラミックボール、砂又はセミコークス）を熱キャリアとして使用されている。中間製品ガスには廃ガスが含まれていないため、後期処理システムの設備は寸法が小さく、ガス発熱量が高くて20.5〜40.6MJ/m³に達することができる。当該方法は、温度差が大きく、粒が小さく、伝熱が非常に早いため、極めて高い処理能力を持っている。得られた液体の製品が多く、高揮発性の石炭を加工する場合、能率が30％に達することができる。L−Rプロセス石炭低温分解は、まず予熱された小さいブロック状の原料石炭と、分離器からの熱いセミコークスとをミキサー内に混合させ、熱分解を発生させる。それから緩衝器に落ち込み、一定の時間を停留させ、熱分解を完成させる。緩衝器から出てきたセミコークスがライザーの底部に入って熱ガスによって上昇させ、同時にライザーにおいてその中に残留された炭素を焼き尽し、温度を上昇させて分離器に入って気固分離を行う。セミコークスがさらにミキサーにもどして循環させる。ミキサーから逸出された揮発性物は、粉塵除去、縮合及び冷却、オイル回収を経て発熱量が高いガスを得る。

目下、常用される石炭分解設備は、2種類ある。1つは、窯体構造であり、当該構造で燃焼ガスと石炭を燃やすことによって可燃性ガスを生じさせるため、可燃性ガスの純度が低く、付加価値も低く、さらに一部が排出されて資源が大いに浪費されて環境の汚染となる。もう1つの立窯は、石炭ブロックを孔が付いている隔板に放置し、石炭ブロックの上方に加熱器がある。石炭ブロックが一定の厚さを有し、均一に加熱されて分解されることはできなく、分解されたガスによって循環に加熱され、分解されるため、石炭ブロックの分解速度は炭塵より低い。さらに、石炭隔板において大量の循環通気孔が存在し、炭塵が通気孔から落ちることがあるため、炭塵を立窯に入れる前、まず炭塵を石炭の球に加工する必要がある。したがって、炭塵を立窯に直接に用いて分離することはできないため、相応にコストを増加させ、経済的利益を低下させることになる。

本発明は、上記工程及び方法に存在している問題を解決するため、直接に炭塵物質を分離させ、その総合的利用価値を向上させ、エネルギーの節約及び二酸化炭素の排出の低減が実現することによって経済的利益と社会的効果を高める電熱式炭材分解設備を提供する。

原料供給口と排出口とを有する密閉窯体を含み、前記窯体内に電熱手段を設け、前記電熱手段と窯体の内壁との間に炭材推進分解通路が形成され、前記窯体に炭材推進分解通路に連通する石炭分解ガス収集管を設け、前記石炭分解ガス収集管が窯体の外に設けられたガス粉塵除去液化手段に接続し、前記電熱手段が窯体に対して回動的に設置され、前記窯体の内壁に回転推進手段を設ける電熱式炭材分解設備である。

前記窯体の内壁に設けられた回転推進手段は分散板である。

前記電熱手段は、相互に接続する電源、窯内温度制御手段及び発熱放熱管を含む。

前記発熱放熱管にヒーターブランケットが設けられる。

前記発熱放熱管と窯体の内壁との間に支持板が設けられる。

前記発熱放熱管は一本の直管であり、前記一本の直管内に抵抗線が設けられる。

前記発熱放熱管は複数の並列U字管である。

本発明は、信頼性の高い加熱方法とする、制御しやすくて技術が成熟した電熱技術を炭塵分解の分野に導入するため、電熱手段によって生じる大量の熱が炭材推進分解通路内における炭塵に伝導し、放射し、炭塵に十分に吸収され、炭塵の温度が上昇して分解し、炭物質推進分解通路内において燃焼ガス、タールガス及び発熱量の高い石炭に分解する。燃焼ガス及びタールガスが前記石炭分解ガス収集管を通じて窯体の外におけるガス粉塵除去液化手段に接続し、分解によって得られた燃焼ガス、タールガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、加圧して液化する。窯体の内壁に回転推進手段を設け、炭材の前向き回転運動を保証する一方、発熱放熱管に十分に接触させ、炭材の分解の効果を改善する。前記発熱放熱管と窯体の内壁との間に支持板を設け、システム全体の安全性及び信頼性を保証する。前記電熱手段にヒーターブランケットを設け、発熱体と炭材との接触面積を拡大し、熱の伝導を加速し、石炭分解の速度を高める。発熱放熱管は複数の並列U字管であり、生成された熱をもっと炭塵に十分に伝導させることができる。本発明は、炭塵を快速且つ高効率に分解・分離させ、エネルギーを十分に節約且つ利用し、石炭資源の利用率及び利用レベルを大いに向上させ、社会全体に対して大量な経済的利益及び社会的効果をもたらす。

図1は本発明の実施形態1の構造図である。

図2は本発明の実施形態2の構造図である。

発明を実施するための最も好適な形態
＜実施形態１＞

図1に示したとおり、電熱式炭材分解設備であって、原料供給口2と排出口3とを有する密閉窯体1を含み、前記窯体1内に電熱手段を設け、前記電熱手段と窯体1の内壁との間に炭材推進分解通路10が形成され、前記窯体1に炭材推進分解通路10に連通する石炭分解ガス収集管5を設け、前記石炭分解ガス収集管5が窯体1の外に設けられたガス粉塵除去液化手段8に接続し、前記電熱手段が窯体1に対して回動的に設置され、前記窯体1の内壁に回転推進手段6を設ける。制御しやすくて技術が成熟した電熱手段によって生じる大量の熱が炭材推進分解通路10内における炭塵に伝導し、放射し、炭塵に十分に吸収され、炭塵の温度が上昇して分解し、炭物質推進分解通路10内において燃焼ガス、タールガス及び発熱量の高い石炭に分解する。燃焼ガス及びタールガスが前記石炭分解ガス収集管5を通じて窯体1の外におけるガス粉塵除去液化手段8に接続し、分解によって得られた燃焼ガス、タールガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、加圧して液化する。前記窯体1の内壁に設けられた回転推進手段6は分散板である。窯体の内壁に回転推進手段を設け、炭材の前向き回転運動を保証する一方、発熱放熱管4に十分に接触させ、炭材の分解の効果を改善する。前記電熱手段は、相互に接続する電源、窯内温度制御手段及び発熱放熱管4を含む。前記発熱放熱管4にヒーターブランケット9が設けられる。前記電熱手段にヒーターブランケット9を設けることで、発熱体と炭材との接触面積を拡大し、熱の伝導を加速し、石炭分解の速度を高める。前記発熱放熱管1と窯体1の内壁との間に支持板7を設け、システム全体の安全性及び信頼性を保証する。前記発熱放熱管4は一本の直管であり、前記一本の直管内に抵抗線が設けられる。

発明を実施するための形態
＜実施形態1＞

図1に示したとおり、電熱式炭材分解設備であって、原料供給口2と排出口3とを有する密閉窯体1を含み、前記窯体1内に電熱手段を設け、前記電熱手段と窯体1の内壁との間に炭材推進分解通路10が形成され、前記窯体1に炭材推進分解通路10に連通する石炭分解ガス収集管5を設け、前記石炭分解ガス収集管5が窯体1の外に設けられたガス粉塵除去液化手段8に接続し、前記電熱手段が窯体1に対して回動的に設置され、前記窯体1の内壁に回転推進手段6を設ける。制御しやすくて技術が成熟した電熱手段によって生じる大量の熱が炭材推進分解通路10内における炭塵に伝導し、放射し、炭塵に十分に吸収され、炭塵の温度が上昇して分解し、炭物質推進分解通路10内において燃焼ガス、タールガス及び発熱量の高い石炭に分解する。燃焼ガス及びタールガスが前記石炭分解ガス収集管5を通じて窯体1の外におけるガス粉塵除去液化手段8に接続し、分解によって得られた燃焼ガス、タールガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、加圧して液化する。前記窯体1の内壁に設けられた回転推進手段6は分散板である。窯体の内壁に回転推進手段を設け、炭材の前向き回転運動を保証する一方、発熱放熱管4に十分に接触させ、炭材の分解の効果を改善する。前記電熱手段は、相互に接続する電源、窯内温度制御手段及び発熱放熱管4を含む。前記発熱放熱管4にヒーターブランケット9が設けられる。前記電熱手段にヒーターブランケット9を設けることで、発熱体と炭材との接触面積を拡大し、熱の伝導を加速し、石炭分解の速度を高める。前記発熱放熱管1と窯体1の内壁との間に支持板7を設け、システム全体の安全性及び信頼性を保証する。前記発熱放熱管4は一本の直管であり、前記一本の直管内に抵抗線が設けられる。

＜実施形態2＞

図2に示したとおり、電熱式炭材分解設備であって、原料供給口2と排出口3とを有する密閉窯体1を含み、前記窯体1内に電熱手段を設け、前記電熱手段と窯体1の内壁との間に炭材推進分解通路10が形成され、前記窯体1に炭材推進分解通路10に連通する石炭分解ガス収集管5を設け、前記石炭分解ガス収集管5が窯体1の外に設けられたガス粉塵除去液化手段8に接続し、前記電熱手段が窯体1に対して回動的に設置され、前記窯体1の内壁に回転推進手段6を設ける。制御しやすくて技術が成熟した電熱手段によって生じる大量の熱が炭材推進分解通路10内における炭塵に伝導し、放射し、炭塵に十分に吸収され、炭塵の温度が上昇して分解し、炭物質推進分解通路10内において燃焼ガス、タールガス及び発熱量の高い石炭に分解する。燃焼ガス及びタールガスが前記石炭分解ガス収集管5を通じて窯体1の外におけるガス粉塵除去液化手段8に接続し、分解によって得られた燃焼ガス、タールガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、加圧して液化する。前記窯体1の内壁に設けられた回転推進手段6は分散板である。窯体の内壁に回転推進手段を設け、炭材の前向き回転運動を保証する一方、発熱放熱管4に十分に接触させ、炭材の分解の効果を改善する。前記電熱手段は、相互に接続する電源、窯内温度制御手段及び発熱放熱管4を含む。前記発熱放熱管4にヒーターブランケット9が設けられる。前記電熱手段にヒーターブランケット9を設けることで、発熱体と炭材との接触面積を拡大し、熱の伝導を加速し、石炭分解の速度を高める。前記発熱放熱管1と窯体1の内壁との間に支持板7を設け、システム全体の安全性及び信頼性を保証する。前記発熱放熱管4は複数の並列U字管であり、生成された熱をより炭塵に十分に伝導させることができる。

Claims (10)

1. 原料供給口と排出口とを有する密閉窯体を含む電熱式炭材分解設備であって、
   前記窯体内に電熱手段を設け、前記電熱手段と窯体の内壁との間に炭材推進分解通路が形成され、前記窯体に炭材推進分解通路に連通する石炭分解ガス収集管を設け、前記石炭分解ガス収集管が窯体の外に設けられたガス粉塵除去液化手段に接続し、前記電熱手段が窯体に対して回動的に設置され、前記窯体の内壁に回転推進手段を設ける、
   ことを特徴とする電熱式炭材分解設備。
2. 前記窯体の内壁に設けられた回転推進手段は分散板である、
   ことを特徴とする請求項1に記載の電熱式炭材分解設備。
3. 前記電熱手段は、相互に接続する電源、窯内温度制御手段及び発熱放熱管を含む、
   ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電熱式炭材分解設備。
4. 前記発熱放熱管にヒーターブランケットが設けられる、
   ことを特徴とする請求項3に記載の電熱式炭材分解設備。
5. 前記発熱放熱管と窯体の内壁との間に支持板が設けられる、
   ことを特徴とする請求項3に記載の電熱式炭材分解設備。
6. 前記発熱放熱管と窯体の内壁との間に支持板が設けられる、
   ことを特徴とする請求項4に記載の電熱式炭材分解設備。
7. 前記発熱放熱管は一本の直管であり、前記一本の直管内に抵抗線が設けられる、
   ことを特徴とする請求項5に記載の電熱式炭材分解設備。
8. 前記発熱放熱管は一本の直管であり、前記一本の直管内に抵抗線が設けられる、
   ことを特徴とする請求項6に記載の電熱式炭材分解設備。
9. 前記発熱放熱管は複数の並列U字管である、
   ことを特徴とする請求項5に記載の電熱式炭材分解設備。
10. 前記発熱放熱管は複数の並列U字管である、
    ことを特徴とする請求項6に記載の電熱式炭材分解設備。
    

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