JP2014019834A - Carbonization apparatus and carbonization method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機物の乾留装置、及び乾留方法に関する。 The present invention relates to an organic matter carbonization apparatus and a carbonization method.
有機物(例えば、石炭、下水汚泥、バイオマス、及びゴミ)を乾留する技術が従来から提案されている。 Conventionally, techniques for carbonizing organic matter (for example, coal, sewage sludge, biomass, and garbage) have been proposed.
例えば、特許文献1は、ゴミを乾留することで発生した乾留ガスを回収する乾留装置を開示する。この乾留装置は、原料となるゴミを流動化ガスによって流動床とする。さらに、この乾留装置は、流動床を貫通する伝熱管に間接加熱用ガスを流す。すなわち、この乾留装置は、流動床及び間接加熱を併用することで、ゴミを乾留する。流動床を用いた加熱は、直接加熱の一態様である。 For example, Patent Document 1 discloses a carbonization device that collects carbonization gas generated by carbonizing garbage. In this dry distillation apparatus, the raw material waste is made into a fluidized bed using fluidized gas. Furthermore, this carbonization apparatus flows the gas for indirect heating into the heat transfer pipe which penetrates a fluidized bed. That is, this carbonization apparatus carbonizes garbage by using a fluidized bed and indirect heating in combination. Heating using a fluidized bed is an embodiment of direct heating.
また、石炭を乾留する乾留装置としては、例えばコークス炉が知られている。このコークス炉は、可燃ガスを燃焼させる燃焼室と、石炭を乾留する炭化室とを有する。燃焼室で発生した燃焼ガス(可燃ガスを燃焼させることで発生するガス)は炉壁を通じて炭化室に熱を伝え、炭化室内の石炭を乾留する。すなわち、コークス炉は、間接加熱により石炭を乾留する。コークス炉は、間接加熱により石炭を乾留するので、石炭の乾留により発生する乾留ガスを高純度で回収することができる。回収された乾留ガスは、製鉄所などで利用される。 Moreover, as a carbonization apparatus for carbonizing coal, for example, a coke oven is known. This coke oven has a combustion chamber for burning combustible gas and a carbonization chamber for carbonizing coal. Combustion gas generated in the combustion chamber (gas generated by burning combustible gas) transfers heat to the carbonization chamber through the furnace wall, and dry-coalizes the coal in the carbonization chamber. That is, a coke oven dry-distills coal by indirect heating. Since the coke oven performs dry distillation of coal by indirect heating, the dry distillation gas generated by dry distillation of coal can be recovered with high purity. The recovered carbonization gas is used in steelworks.
石炭を乾留する他の乾留装置としては、シャフト炉も知られている。シャフト炉を用いた乾留では、まず、シャフト炉に石炭が投入される。そして、シャフト炉の下方からシャフト炉内に高温ガスが供給される。これにより、石炭が乾留される。すなわち、シャフト炉は、直接加熱により石炭を乾留する。 A shaft furnace is also known as another carbonization apparatus for carbonizing coal. In dry distillation using a shaft furnace, coal is first charged into the shaft furnace. Then, a high temperature gas is supplied into the shaft furnace from below the shaft furnace. Thereby, coal is carbonized. That is, the shaft furnace dry-distills coal by direct heating.
しかし、特許文献1に開示された乾留装置は、流動床の上方からゴミを投入し、流動床で乾留して、乾留ガス及びそれに同伴される飛灰やカーボン残渣を上部から排出し、金属等の不燃物は下方から排出するので、流動床内は略均一混合層になると考えられ、温度分布が均一になりやすく、熱効率が低いという問題があった。同様の理由により、この乾留装置は、原料の粒径が大きいほど流動床内の滞在時間、すなわち乾留時間が短くなるという問題もあった。このため、粒径が大きな原料は、乾留不十分のまま(すなわち、未乾留物として)下方から排出される場合があった。 However, the carbonization apparatus disclosed in Patent Document 1 throws in garbage from above the fluidized bed, performs carbonization in the fluidized bed, and discharges carbonization gas and accompanying fly ash and carbon residues from above, such as metal Since the incombustible material is discharged from below, it is considered that the fluidized bed has a substantially uniform mixed layer, and there is a problem that the temperature distribution tends to be uniform and the thermal efficiency is low. For the same reason, this carbonization apparatus has a problem that the residence time in the fluidized bed, that is, the carbonization time becomes shorter as the particle size of the raw material is larger. For this reason, the raw material with a large particle size may be discharged | emitted from the downward direction with dry distillation inadequate (namely, as an undried product).
特許文献1に開示された乾留装置では、処理対象がゴミであり、下方からの主たる排出物は金属等の不燃物であるので、下方からの排出物に少量の未乾留物が含まれていても大きな問題はない。しかし、この乾留装置を石炭の乾留に適用した場合、乾留生成物は有用な石炭チャーとなる。このため、特許文献1に開示された乾留装置をそのまま石炭の乾留に適用すると、石炭チャーの品質が落ちる可能性があった。粒径の大きな石炭が未乾留物として石炭チャーに混入する可能性があるからである。 In the carbonization apparatus disclosed in Patent Document 1, the object to be treated is garbage, and the main discharge from the bottom is a non-combustible material such as metal. Therefore, the discharge from the bottom contains a small amount of undistilled material. There is no big problem. However, when this carbonization apparatus is applied to coal carbonization, the carbonization product becomes a useful coal char. For this reason, when the dry distillation apparatus disclosed in Patent Document 1 is applied to the dry distillation of coal as it is, the quality of the coal char may be deteriorated. This is because coal having a large particle size may be mixed into the coal char as an undistilled product.
なお、特許文献1に開示された乾留装置は、乾留ガスの一部を流動化ガスに転用するので、乾留ガスを高純度で回収する事ができる。しかし、流動化ガスとして例えば燃焼ガスを使用した場合、乾留ガスの発熱量が低下するという問題が生じる。乾留ガスが燃焼ガスにより薄まるからである。 In addition, since the carbonization apparatus disclosed by patent document 1 diverts a part of carbonization gas to fluidization gas, it can collect | recover carbonization gas with high purity. However, for example, when combustion gas is used as the fluidizing gas, there arises a problem that the calorific value of the dry distillation gas is reduced. This is because the dry distillation gas is diluted by the combustion gas.
さらに、コークス炉によって粘結性のない原料(例えば、粘結性のない石炭または石炭以外の有機物)が乾留された場合、押し詰まりが発生する場合があった。このため、コークス炉を用いた乾留は、原料が粘結性のある石炭に限定されるという問題があった。また、間接加熱による乾留は、直接加熱による乾留よりも熱効率が悪いという問題もあった。このため、コークス炉のように間接加熱を行う乾留装置は、直接加熱を行う乾留装置よりも巨大化、複雑化し、設備費がかかるという問題があった。一方、シャフト炉を用いた乾留を行う場合には、通気性の確保のために事前に石炭を成形する必要があった。 Furthermore, when raw materials having no caking property (for example, coal having no caking property or organic matter other than coal) are dry-distilled in a coke oven, clogging may occur. For this reason, dry distillation using a coke oven has a problem that the raw material is limited to coal having caking properties. In addition, the dry distillation by indirect heating has a problem that the thermal efficiency is lower than the dry distillation by direct heating. For this reason, the dry distillation apparatus which performs indirect heating like a coke oven had the problem that it became enormous and complicated compared with the dry distillation apparatus which performed direct heating, and installation cost was required. On the other hand, when carbonization using a shaft furnace is performed, it is necessary to form coal in advance to ensure air permeability.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、乾留生成物の品質向上、乾留ガスの発熱量低下の抑制、多様な原料の乾留、及び設備の小型化が可能であり、かつ、原料の成形が不要な乾留装置、及び乾留方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to improve the quality of the dry distillation product, to suppress the decrease in the calorific value of the dry distillation gas, to dry distillation of various raw materials, and equipment It is an object of the present invention to provide a dry distillation apparatus and a dry distillation method that can reduce the size of the raw material and that does not require forming of a raw material.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、熱媒体を通す伝熱管が設置された流動床を有し、有機物の原料を、流動化ガスにより流動化すると共に当該ガスの熱により直接加熱し、かつ、熱媒体の熱により伝熱管を通して間接加熱することで、原料を乾留して乾留ガスと固体の乾留生成物を生成する乾留炉と、乾留炉の一方の側面に設けられ、乾留炉に原料が投入される原料投入口と、乾留炉の他方の側面のうち、流動床に対向する部分に設けられ、乾留された原料が排出される乾留生成物排出口と、を備えることを特徴とする、乾留装置が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, a fluidized bed in which a heat transfer tube through which a heat medium passes is installed, and an organic material is fluidized with a fluidizing gas and the heat of the gas is used. Is provided on one side of the carbonization furnace and the carbonization furnace for producing carbonization gas and solid carbonization product by dry distillation of the raw material by direct heating through the heat transfer tube by the heat of the heat medium. A raw material input port for supplying raw material to the carbonization furnace, and a dry distillation product discharge port provided at a portion facing the fluidized bed on the other side surface of the carbonization furnace and for discharging the carbonized raw material. A carbonization device is provided.
ここで、流動床内で、一方の側面と他方の側面とを結ぶ方向への原料の進行を抑制するように設けられる少なくとも1つの隔壁と、隔壁の下方に形成され、原料が通過可能な開口部と、を備えてもよい。 Here, in the fluidized bed, at least one partition wall provided to suppress the progress of the raw material in the direction connecting the one side surface and the other side surface, and an opening formed below the partition wall and through which the raw material can pass. May be provided.
また、流動床内で、一方の側面と他方の側面とを結ぶ方向への原料の進行を抑制し、かつ、原料の乾留によって生じた乾留ガスの一方の側面と他方の側面とを結ぶ方向への移動を遮るように設けられる少なくとも1つの隔壁と、隔壁によって仕切られた乾留炉内の各乾留空間に設けられて、各乾留空間に発生した乾留ガスを排出する乾留ガス排出口と、を備えてもよい。 Further, in the fluidized bed, the progress of the raw material in the direction connecting the one side surface and the other side surface is suppressed, and the one side surface of the dry distillation gas generated by dry distillation of the raw material is connected in the direction connecting the other side surface. At least one partition wall provided so as to block the movement of the carbonization gas, and a dry distillation gas discharge port provided in each dry distillation space in the dry distillation furnace partitioned by the partition wall for discharging the dry distillation gas generated in each dry distillation space. May be.
本発明の他の観点によれば、熱媒体を通す伝熱管が設置された流動床を有する乾留炉の一方の側面から有機物の原料を投入するステップと、原料を、流動化ガスにより流動化すると共に当該ガスの熱により直接加熱し、かつ、熱媒体の熱により伝熱管を通して間接加熱することで、原料を乾留するステップと、乾留された原料を、乾留炉の他方の側面のうち、流動床に対向する部分に設けられた乾留生成物排出口から排出するステップと、を含むことを特徴とする、乾留方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a step of introducing an organic raw material from one side of a dry distillation furnace having a fluidized bed in which a heat transfer tube through which a heat medium passes is provided, and the raw material is fluidized with a fluidizing gas. And the step of dry distillation of the raw material by direct heating by the heat of the gas and indirect heating through the heat transfer tube by the heat of the heat medium, and the fluidized bed of the other side of the dry distillation furnace, And a step of discharging from a carbonization product discharge port provided in a portion facing the water. A carbonization method is provided.
ここで、原料を乾留生成物排出口に向けて進行させるステップと、一方の側面と他方の側面とを結ぶ方向への原料の進行を隔壁によって抑制するステップと、原料を隔壁の下方に形成された開口部に導入するステップと、を含んでいてもよい。 Here, the step of moving the raw material toward the dry distillation product discharge port, the step of suppressing the progress of the raw material in the direction connecting the one side surface and the other side surface by the partition wall, and the raw material are formed below the partition wall. Introducing into the opening.
また、原料の乾留によって生じた乾留ガスの一方の側面と他方の側面とを結ぶ方向への移動を遮るように設けられた隔壁によって仕切られた乾留炉内の各乾留空間で原料を乾留するステップと、各乾留空間で発生した乾留ガスを、各乾留空間に設けられた乾留ガス排出口から排出するステップと、を含んでいてもよい。 In addition, the step of carbonizing the raw material in each of the carbonization spaces in the carbonization furnace partitioned by a partition provided so as to block movement of the carbonization gas generated by the carbonization of the raw material in a direction connecting one side surface and the other side surface And a step of discharging a carbonization gas generated in each carbonization space from a carbonization gas discharge port provided in each carbonization space.
以上説明したように本発明によれば、乾留装置は、流動床による直接加熱及び伝熱管による間接加熱を併用した乾留を行うので、乾留に必要な熱量の多くを間接加熱で賄うことができる。したがって、乾留装置は、流動化ガスの流量を低減することができるので、乾留ガスの発熱量の低下を低く抑えることができる。 As described above, according to the present invention, the dry distillation apparatus performs dry distillation using both direct heating by a fluidized bed and indirect heating by a heat transfer tube, so that a large amount of heat necessary for dry distillation can be provided by indirect heating. Therefore, the dry distillation apparatus can reduce the flow rate of the fluidized gas, and thus can suppress the decrease in the calorific value of the dry distillation gas.
さらに、乾留装置では、流動床の側面に乾留生成物排出口が設けられている。さらに、原料は、流動化ガスにより流動化されることで直接加熱され、かつ、伝熱管によって間接加熱される。このため、原料は、一方の側面と他方の側面とを結ぶ方向に温度差が生じる。したがって、乾留装置は、略均一混合状態の場合(例えば、引用文献1の場合)に比べて熱効率が高くなる。また、原料は、粒径によって炉内の平均滞留時間が異なるため、加熱される時間が異なる。具体的には、粒径の大きな原料ほど滞留時間が長くなる。一方、粒径の大きな原料ほど乾留に時間がかかる。したがって、乾留装置は、粒径の大きな原料も十分に乾留することができるので、乾留生成物の品質を向上することができる。 Further, in the dry distillation apparatus, a dry distillation product discharge port is provided on the side surface of the fluidized bed. Furthermore, the raw material is directly heated by being fluidized by a fluidizing gas and indirectly heated by a heat transfer tube. For this reason, the raw material has a temperature difference in the direction connecting the one side surface and the other side surface. Therefore, the thermal efficiency of the carbonization apparatus is higher than that in a substantially uniform mixed state (for example, in the case of the cited document 1). Moreover, since the average residence time in the furnace differs depending on the particle size, the raw material is heated for different times. Specifically, the larger the particle size, the longer the residence time. On the other hand, the raw material having a larger particle size takes longer to dry distillation. Therefore, the carbonization apparatus can sufficiently carbonize a raw material having a large particle size, so that the quality of the carbonization product can be improved.
さらに、乾留装置は、流動床を用いた乾留を用いるので、原料が粘結性を有しない場合であっても乾留ができる。すなわち、乾留装置は、コークス炉では乾留困難だった石炭も乾留することができる。さらに、乾留装置は、流動床を用いた乾留を用いるので、設備が小型かつ簡単となる。さらに、乾留装置は、原料を成形する必要がない。 Furthermore, since the carbonization apparatus uses carbonization using a fluidized bed, carbonization can be performed even when the raw material does not have caking properties. That is, the carbonization apparatus can also carbonize coal that has been difficult to carbonize in a coke oven. Furthermore, since the carbonization apparatus uses carbonization using a fluidized bed, the equipment becomes small and simple. Furthermore, the carbonization apparatus does not need to form a raw material.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
本発明者らは、有機物を含む多様な原料を乾留することができる乾留装置について検討し、この結果、流動床を用いる乾留装置に着目した。流動床を用いた乾留装置は、熱効率が良く、設備が小型かつ簡単であるといった長所があるからである。ただし、上述したように、流動床を用いた乾留装置は、燃焼ガスを流動化ガスとして使用した場合、燃焼ガスによって乾留ガスの発熱量が低下する問題がある。そこで、本発明者らは、乾留ガスの発熱量の低下を抑える技術について検討した。さらに、本発明者らは、乾留生成物の排出口についても検討した。乾留生成物の排出口が流動床の下方に存在する場合、特許文献1と同様の問題が生じるからである。上記の検討の結果、本発明者らは、以下の各実施形態で説明する乾留装置100(図1等参照)を開発した。これらの乾留装置100は、流動床及び間接加熱を併用することで、原料を乾留する。さらに、乾留装置100では、乾留炉の両側面にそれぞれ投入口及び排出口が設けられている。
The present inventors examined a carbonization apparatus capable of carbonizing a variety of raw materials containing organic substances, and as a result, focused on a carbonization apparatus using a fluidized bed. This is because a carbonization apparatus using a fluidized bed has advantages such as high thermal efficiency and small and simple equipment. However, as described above, the dry distillation apparatus using a fluidized bed has a problem that the amount of heat generated by the dry distillation gas is reduced by the combustion gas when the combustion gas is used as the fluidizing gas. Therefore, the present inventors examined a technique for suppressing a decrease in the calorific value of the dry distillation gas. Furthermore, the present inventors also examined the outlet for the dry distillation product. This is because the same problem as in Patent Document 1 occurs when the outlet of the dry distillation product exists below the fluidized bed. As a result of the above studies, the present inventors have developed a dry distillation apparatus 100 (see FIG. 1 and the like) described in the following embodiments. These
乾留装置100は、流動床及び間接加熱を併用した乾留を行うので、乾留に必要な熱量の多くを間接加熱で賄うことができる。したがって、乾留装置100は、流動化ガスの流量を低減することができるので、乾留ガスの発熱量の低下を低く抑えることができる。
Since the
さらに、乾留装置100では、乾留炉の側面に排出口(乾留生成物排出口)が設けられている。さらに、原料は、流動化ガスにより流動化されることで直接加熱され、かつ、伝熱管によって間接加熱される。このため、原料は、乾留炉本体120の長さ方向(後端面120aと先端面120bとを結ぶ方向)に温度差が生じる。具体的には、乾留炉内の原料の温度は、乾留炉内に投入された直後に最低となり、原料の移動に伴って上昇し、原料が乾留生成物排出口に到達した際に最高となる。すなわち、流動床の温度は、原料投入口からの距離に略比例して大きくなる。言い換えれば、流動床の温度勾配は正の値を示す。なお、特許文献1では、流動床内は略均一混合状態と考えられ、流動床内の温度分布はほぼ均一なので、温度勾配はほぼ0となる。したがって、乾留装置100は、熱効率が高くなる。また、原料は、粒径によって炉内の平均滞留時間が異なるため、加熱される時間が異なる。具体的には、粒径の大きな原料ほど滞留時間が長くなる。一方、粒径の大きな原料ほど乾留に時間がかかる。したがって、乾留装置100は、粒径の大きな原料も十分に乾留することができるので、乾留生成物の品質を向上することができる。
Furthermore, in the
さらに、乾留装置100は、流動床を用いた乾留を用いるので、原料が粘結性を有しない場合であっても、乾留ができる。すなわち、乾留装置100は、コークス炉では乾留困難だった石炭も乾留することができる。さらに、乾留装置100は、流動床を用いた乾留を用いるので、設備が小型かつ簡単となる。さらに、乾留装置100は、原料を成形する必要がない。以下、各実施形態に係る乾留装置100について詳細に説明する。
Furthermore, since the
<1.第1の実施形態>
まず、第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る乾留装置100の構成を示す側断面図である。乾留装置100は、乾留炉110と、原料投入口160と、乾留生成物排出口170と、乾留ガス排出口180とを備える。
<1. First Embodiment>
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a
乾留炉110は、間接加熱用熱媒体151を通す伝熱管150が設置された流動床X2を有する。ここでいう流動床X2とは、原料X1が流動化している領域および状態を言い、当該領域は流動化部とも称される。そして、乾留炉110は、原料X1を、流動化ガス130aにより流動化すると共に当該ガス130aの熱により直接加熱し、かつ、間接加熱用熱媒体151の熱により伝熱管150を通して間接加熱することで、原料X1を乾留して乾留ガスと固体の乾留生成物を生成する。すなわち、乾留炉110は、流動床による直接加熱及び伝熱管による間接加熱を併用した乾留を行う炉であり、乾留炉本体120、プレナム室130、分散板140、及び伝熱管150を備える。乾留炉本体120は、原料X1が投入される部分であり、分散板140が乾留炉本体120の底面となっている。乾留炉本体120は、平面視で略長方形の形状を有している。以下、乾留炉本体120の長さ方向の両側面のうち、一方の側面を後端面120a、他方の側面を先端面120bとも称する。後端面120aには、原料投入口160が設けられ、先端面120bには乾留生成物排出口170が設けられる。
The
原料X1は、例えば、石炭、下水汚泥、バイオマス、及びゴミ等の有機物を含有する原料である。原料X1は、後述する流動化ガス130aにより流動化されることで直接加熱され、かつ、伝熱管150によって間接加熱される。このため、原料X1は、乾留炉本体120の長さ方向に温度差が生じる。具体的には、原料X1の温度は、乾留炉本体120内に投入された直後に最低となり、原料X1の移動に伴って上昇し、原料X1が乾留生成物排出口170に到達した際に最高となる。すなわち、流動床X2の温度は、原料投入口160からの距離に略比例して大きくなる。言い換えれば、流動床の温度勾配は正の値を示す。
The raw material X1 is a raw material containing organic substances, such as coal, sewage sludge, biomass, and garbage, for example. The raw material X1 is directly heated by being fluidized by a fluidizing
原料X1の平均粒径は3mm以下程度であることが好ましい。原料X1の粒径が大きすぎると、原料X1を流動化するために流動化ガス130aの流量(流速)を大きくする必要が生じ、結果として乾留ガス180aの発熱量が低下するからである。また、原料X1は、事前乾燥が行われない場合、例えば常温で乾留炉本体120に投入される。一方、原料X1は、事前乾燥が行われた場合、例えば200℃程度で乾留炉本体120に投入される。
The average particle diameter of the raw material X1 is preferably about 3 mm or less. This is because if the particle size of the raw material X1 is too large, it is necessary to increase the flow rate (flow velocity) of the fluidizing
なお、平均粒径は、例えば以下のように測定される。まず、目開きの大きさが異なる篩を複数用意し、これらの篩を用いて原料を複数の粒径区分の各々に区分する。そして、各粒径区分の中央値と、各粒径区分に属する原料の割合(原料の総質量に対する質量%)とに基づいて、粒径(mm)の算術平均値を平均粒径として測定する。 The average particle diameter is measured as follows, for example. First, a plurality of sieves having different openings are prepared, and the raw material is divided into each of a plurality of particle size categories using these sieves. Then, based on the median value of each particle size category and the ratio of the raw materials belonging to each particle size category (% by mass with respect to the total mass of the material), the arithmetic average value of the particle size (mm) is measured as the average particle size. .
プレナム室130は、流動化ガス130aが外部から導入される部分である。流動化ガス130aは、例えば後述する燃焼装置200(図7参照)から供給される。流動化ガス130aは、分散板140を通って乾留炉本体120に導入される。そして、流動化ガス130aは、乾留炉本体120内の原料X1を流動化させることで、原料X1による流動床X2が形成される。その後、流動化ガス130aは、乾留によって生じたガスと混合され、乾留ガス180aとして乾留ガス排出口180から排出される。
The
第1の実施形態では、原料X1の乾留に必要な熱量の多くを伝熱管150からの熱量、すなわち間接加熱で賄うので、流動化ガス130aの流量は低減される。なお、例えば原料X1が石炭となる場合、乾留開始温度は約300℃、乾留完了温度は約1000℃であるので、流動化ガス130aの温度は400℃〜1200℃程度であることが好ましい。
In the first embodiment, most of the heat necessary for dry distillation of the raw material X1 is covered by the heat from the
分散板140は、乾留炉本体120とプレナム室130とを仕切る板である。分散板140には、流動化ガス130aが流通するための多数の貫通穴が形成されている。この分散板140よりも上方で、流動床X2が形成される乾留炉内を流動化室とも言う。また、流動化室で流動している原料及び生じた乾留生成物が、乾留ガス180aに同伴されて乾留ガス排出口180から排出されないように、又は、所定の粒度よりも大きな原料及び生じた乾留生成物が、乾留ガス180aに同伴されて乾留ガス排出口180から排出されないように、流動化室よりも上方の乾留炉内は、断面積を大きくして(幅方向を拡大)流動化ガス流速を落とすようにしたフリーボード部を設けることが好ましい。
The
伝熱管150は、間接加熱を行う部分である。図2は、伝熱管150の配置を示す平面図である。なお、図2中、矢印Aは原料X1の流れを示す。後述する図3〜図6においても同様である。図1及び図2に示すように、伝熱管150は、直管となっており、乾留炉本体120の先端面120bと後端面120aとを貫通する。また、伝熱管150は、乾留炉本体120の下端部を通る。したがって、伝熱管150は、流動床X2が形成された際に、流動床X2を貫通する。
The
間接加熱用熱媒体151は、伝熱管150の内部を通る。間接加熱用熱媒体151は、溶融塩等の高温の液体や、排ガス等の高温の気体など、必要な顕熱を有している熱媒体であれば、その種類を問わないが、入手のし易さやコスト低減を考慮すれば、排ガス等の気体である間接加熱用ガスを使用することが好ましい。以下、間接加熱用熱媒体151として、間接加熱用ガス151を用いた例で説明する。
The indirect
具体的には、間接加熱用ガス151は、先端面120bから乾留炉本体120に導入され、後端面120aから排出される。間接加熱用ガス151の熱量は、伝熱管150を介して流動床X2に供給される。すなわち、間接加熱用ガス151は、移動しながら熱量を流動床X2に供給する。これにより、流動床X2が間接加熱される。間接加熱用ガス151は、先端面120bから乾留炉本体120に導入されるので、先端面120bで最も温度が高く、後端面120aで温度が最も低くなる。したがって、間接加熱用ガス151の温度、すなわち伝熱管150の温度は、原料投入口160からの距離に略比例して大きくなる。すなわち、伝熱管150の温度勾配も正の値を示す。したがって、流動床X2の温度勾配は、間接加熱が行われない場合よりも急峻になる(温度勾配が大きくなる)。間接加熱用ガス151は、例えば後述する燃焼装置200から供給される。間接加熱用ガス151の温度は、流動化ガス130aと同様に、400℃〜1200℃程度とされることが好ましい。したがって、原料X1は、流動化ガス130a及び間接加熱用ガス151により乾留される。乾留生成物X3(乾留された原料X1。チャーとも称される)の温度は、400℃〜1000℃程度となる。
Specifically, the
伝熱管150は、伝熱面積を大きくするという観点からは、直径(外径)が小さいほうが好ましい。ただし、伝熱管150の直径が小さいほど伝熱管150の本数が増える。総熱量が確保される必要があるからである。そこで、伝熱管150の直径は例えば2〜10cm程度であることが好ましい。伝熱管150の本数は、原料X1の単位時間あたりの処理量に依存する。同様に、乾留炉110の大きさも原料X1の単位時間あたりの処理量に依存する。
From the viewpoint of increasing the heat transfer area, the
なお、図1及び図2では、伝熱管150は直管となっているが、伝熱管150の形状はこれに限られず、曲がった形状となっていてもよい。図3〜図6は、伝熱管150の変形例を示す平面図である。
1 and 2, the
図3に示す変形例では、伝熱管150の代わりに伝熱管150a、150bが乾留炉本体120を貫通する。伝熱管150aは、乾留炉本体120の先端面120bから乾留炉本体120に導入され、乾留炉本体120の中心近傍で90°折れ曲がって上方に抜ける。伝熱管150a内を流通する間接加熱用ガス151aは、乾留炉本体120の先端面120bから乾留炉本体120に導入される。
In the modification shown in FIG. 3,
一方、伝熱管150bは、乾留炉本体120の後端面120aから乾留炉本体120に導入され、乾留炉本体120の中心近傍で90°折れ曲がって上方に抜ける。伝熱管150b内を流通する間接加熱用ガス151bは、乾留炉本体120の中心近傍上方から導入される。なお、間接加熱用ガス151bは、図4に示すように、乾留炉本体120の後端面120aから乾留炉本体120に導入されてもよい。間接加熱用ガス151a、151bは、例えば後述する燃焼装置200から供給される。
On the other hand, the
図3、4に示す変形例は、流動床X2に与える総熱量を増加させる時に好適に使用される。すなわち、図2に示す例では、伝熱管150は、先端面120bから後端面120aまで伸びているので、伝熱管150は、流動床X2の長さ方向の全領域に熱量を供給する。このため、原料X1の処理量が多い場合には、伝熱管150の熱量が不足してしまう可能性がある。図2に示した伝熱管150の配置方法では伝熱管150の本数は流動床X2の厚さ×幅で決まる。したがって、伝熱管150の本数を変更するためには、流動床X2の厚さ及び幅の少なくとも一方を変更すればよい。ただし、厚さは原料の粒度や流動化ガスの関係から決まるので、厚さを変更することは容易でない。したがって、熱量を増加させるために伝熱管150の本数を増やす方法としては、流動床X2の幅を広げることが挙げられる。流動床X2の幅を広げた場合、処理量が同じならば流動床X2の長さは短くなる。しかしながら、長さが長いほどピストンフロー化するため流動床X2の長さが短いと熱効率は悪くなる。
The modification shown in FIGS. 3 and 4 is preferably used when increasing the total amount of heat given to the fluidized bed X2. That is, in the example shown in FIG. 2, since the
これに対し、図3、4に示す例では、伝熱管150aは、流動床X2の各領域のうち、先端面120b側の領域に熱量を供給し、伝熱管150bは、後端面120a側の領域に熱量を供給することができる。このため、図3、4に示す例では、原料X1の処理量が多い場合であっても、流動床X2の長さ方向の全領域により多くの熱量を供給することができる。なお、流動床X2に温度勾配を生じさせる観点から、伝熱管150aの温度は伝熱管150bの温度よりも高いことが好ましい。
On the other hand, in the example shown in FIGS. 3 and 4, the
図5に示す変形例では、伝熱管150の代わりに伝熱管150cが乾留炉本体120を貫通する。伝熱管150cは、矢印Aに直交する方向、すなわち乾留炉110の幅方向に伸びている。また、伝熱管150cは、乾留炉本体120の長さ方向に所定間隔で複数本配置されている。また、ある伝熱管150c内で間接加熱用ガス151cが流通する方向と、隣接する伝熱管150c内で間接加熱用ガス151cが流通する方向とは互いに逆方向となる。これにより、流動床X2の幅方向の温度分布がより均一になる。間接加熱用ガス151cは、例えば後述する燃焼装置200から供給される。
In the modification shown in FIG. 5, a
図5に示す変形例も、原料X1の処理量が多い場合に好適に使用される。各伝熱管150cは、流動床X2の長さ方向の各領域のうち、互いに異なる領域に熱量を供給することができるからである。なお、流動床X2に温度勾配を生じさせる観点から、伝熱管150cから先端面120bまでの距離が短いほど、伝熱管150cの温度を高くすることが好ましい。
The modification shown in FIG. 5 is also preferably used when the amount of raw material X1 is large. This is because each
また、隣接する伝熱管150c同士を接続し、間接加熱用ガス151cを最も先端面120bに近い側の伝熱管150cから導入し、最も後端面120aに近い側の伝熱管150cから排出するようにすることも可能である。
Further, the adjacent
図6に示す変形例では、伝熱管150の代わりに伝熱管150dが乾留炉本体120を貫通する。伝熱管150dは、矢印Aに斜めに交差する方向に伸びている。また、伝熱管150dは、乾留炉本体120の長さ方向に所定間隔で複数本配置されている。また、間接加熱用ガス151dは、すべて同じ方向に流通している。もちろん、図5に示すように、各間接加熱用ガス151dは、互い違いの方向に流通してもよい。間接加熱用ガス151dは、例えば後述する燃焼装置200から供給される。図6に示す変形例も、原料X1の処理量が多い場合に好適に使用される。なお、流動床X2に温度勾配を生じさせる観点から、伝熱管150dから先端面120bまでの距離が短いほど、伝熱管150dの温度を高くすることが好ましい。
In the modification shown in FIG. 6, a
図1に示す原料投入口160は、原料X1が乾留炉本体120に投入される部分であり、乾留炉本体120の後端面120aに設けられる。原料投入口160には、原料供給ホッパ165が連結されており、原料供給ホッパ165から乾留炉本体120内に原料X1が供給される。乾留生成物排出口170は、乾留された原料X1、すなわち乾留生成物X3が排出される部分である。乾留生成物排出口170は、先端面120bの下端部、すなわち先端面120bのうち、流動床X2に対向する部分に設けられる。言い換えれば、乾留生成物排出口170は、流動床X2の側面に設けられる。
The raw
乾留ガス排出口180は、乾留ガス180aが排出される部分であり、乾留炉本体120の上端面に設けられる。なお、乾留ガス180aは、原料X1の温度に応じて組成が異なる。例えば、300℃〜600℃の石炭から得られる乾留ガス180aには、メタン及び一酸化炭素を多く含むガスとタールとが含まれる。また、600℃〜1000度の原料X1から得られる乾留ガス180aには、水素が多く含まれる。第1の実施形態では、これらの成分がすべて混ざった乾留ガス180aが得られることになるが、後述する第3の実施形態では、互いに組成の異なる乾留ガス180aを回収することができる。
The dry
次に、乾留装置100を用いた乾留方法について説明する。まず、原料投入口160から原料X1を投入する。なお、原料X1は、継続して投入される。ついで、流動化ガス130aを分散板140の下方から乾留炉本体120に供給する。これにより、乾留炉本体120内の原料X1が流動化される。すなわち、原料X1は流動床X2とされる。一方、伝熱管150には間接加熱用ガス151が流される。流動床X2内の原料X1は、後続する原料X1により押されることで、乾留生成物排出口170に向けて移動する。また、原料X1は、流動化ガス130a及び伝熱管150により加熱されることで、乾留される。すなわち、乾留装置100は、流動床X2及び間接加熱を併用した乾留を行う。原料X1は、乾留生成物排出口170に達するまでに乾留され、乾留生成物X3とされる。乾留生成物X3は、乾留生成物排出口170から外部に排出される。一方、原料X1の乾留により発生したガス、すなわち乾留ガス180aは、流動化ガス130aと共に乾留ガス排出口180から外部に排出される。
Next, a dry distillation method using the
次に、乾留装置100を利用したプロセスフローについて説明する。図7〜図10は、乾留装置100を利用したプロセスフローの一例を示す。図7、8は、事前乾燥された原料X1、または事前乾燥が不要な原料X1を対象としたプロセスフローを示す。図7に示すプロセスフローでは、原料X1は、乾留装置100で乾留されることで乾留生成物X3(図では、乾留生成物X3がチャーX3の例である。図8〜10も同様)とされる。乾燥生成物X3は、冷却器300で冷却された後、他の装置で使用される。一方、原料X1の乾留で発生した乾留ガス180aは、燃焼装置200に導入される。燃焼装置200は、乾留ガス180aを燃焼することで、燃焼ガスを生成し、これを乾留装置100に供給する。乾留装置100は、燃焼ガスを間接加熱用ガス151及び流動化ガス130aとして使用する。
Next, a process flow using the
なお、冷却器300は特に制限されず、例えば外熱式のロータリー冷却器、流動床を利用した冷却器となる。また、乾留装置100では、乾留ガス180aの分級が行われてもよい。この分級により、乾留ガス180aから微粉の乾留生成物X3(または原料X1)が回収される。回収された微粉は、成形された後に原料X1として利用されても良く、燃焼装置200の熱源とされてもよい。なお、冷却器300が流動床を利用するものである場合、冷却器300で分級が行われてもよい。この場合、回収された冷却用ガスから微粉が分級される。
The cooler 300 is not particularly limited, and may be, for example, an external heat type rotary cooler or a cooler using a fluidized bed. In the
図8に示すプロセスフローにおいても、原料X1は乾留装置100で乾留されることで乾留生成物X3とされる。乾留生成物X3は、冷却器300で冷却された後、他の装置で使用される。一方、原料X1の乾留で発生した乾留ガス180aは、分離器500に導入される。分離器500は、乾留ガス180aを可燃ガスとタールとに分離する。可燃ガス及びタールは他の装置で使用される。また、乾留装置100には、外部熱源から高温ガス220が供給される。乾留装置100は、高温ガス220を間接加熱用ガス151及び流動化ガス130aとして使用する。高温ガス220は、例えば燃焼ガスまたは予熱された乾留ガス180aとなる。高温ガス220が乾留ガス180aとなる場合、乾留装置100から高濃度で乾留ガス180aを回収することができる。
Also in the process flow shown in FIG. 8, the raw material X1 is dry-distilled by the
図9に示すプロセスフローは、図7に示すプロセスフローに乾燥工程を追加したものである。すなわち、図9に示すプロセスフローでは、原料X1は、まず乾燥装置400に導入され、乾燥装置400により乾燥される。乾燥装置400は特に制限されず、間接加熱を利用した乾燥装置、直接加熱を利用した乾燥装置のいずれであってもよい。間接加熱を利用した乾燥装置としては、例えば、例えばコールインチューブ、スチームチューブドライヤ、WTA等を利用した乾燥装置が挙げられる。また、直接加熱を利用した乾燥装置としては、例えば、加圧脱水法(機械熱的圧縮法(MTE)等)、流動床等を利用した乾燥装置が挙げられる。乾燥された原料X1は、乾留装置100に導入される。その後の処理は図7と同様である。一方、燃焼装置200から発生した燃焼ガス210は、乾留装置100及び乾燥装置400に導入される。乾燥装置400は、燃焼ガス210を用いて原料X1を乾燥する。
The process flow shown in FIG. 9 is obtained by adding a drying step to the process flow shown in FIG. That is, in the process flow shown in FIG. 9, the raw material X <b> 1 is first introduced into the
図10に示すプロセスフローは、図8に示すプロセスフローに乾燥工程を追加したものである。ただし、乾燥装置400は、外部熱源から供給される高温ガス230を用いて原料X1を乾燥する。
The process flow shown in FIG. 10 is obtained by adding a drying step to the process flow shown in FIG. However, the drying
以上により、第1の実施形態に係る乾留装置100は、流動床X2及び間接加熱を併用した乾留を行うので、乾留に必要な熱量の多くを間接加熱で賄うことができる。したがって、乾留装置100は、流動化ガス130aの流量を低減することができるので、乾留ガス180aの発熱量の低下を低く抑えることができる。
By the above, since the
さらに、乾留装置100では、流動床X2の側面に乾留生成物排出口170が設けられている。さらに、原料X1は、流動化ガス130aにより流動化されることで直接加熱され、かつ、伝熱管150によって間接加熱される。このため、原料X1は、乾留炉本体120の長さ方向に温度差が生じる。したがって、乾留装置100は、略均一混合状態の場合(例えば、引用文献1の場合)に比べて熱効率が高くなる。また、原料X1は、粒径によって炉内の平均滞留時間が異なるため、加熱される時間が異なる。具体的には、粒径の大きな原料X1ほど滞留時間が長くなる。一方、粒径の大きな原料X1ほど乾留に時間がかかる。したがって、乾留装置100は、粒径の大きな原料も十分に乾留することができるので、乾留生成物X3の品質を向上することができる。
Further, in the
さらに、乾留装置100は、流動床X2を用いた乾留を用いるので、原料X1が粘結性を有しない場合であっても、乾留ができる。すなわち、乾留装置100は、コークス炉では乾留困難だった石炭も乾留することができる。さらに、乾留装置100は、流動床X2を用いた乾留を用いるので、設備が小型かつ簡単となる。さらに、乾留装置100は、原料を成形する必要がない。
Furthermore, since the
<2.第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。図11は、第2の実施形態に係る乾留装置100の構成を示す側断面図である。第2の実施形態に係る乾留装置100は、第1の実施形態に隔壁190を追加したものである。
<2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. FIG. 11 is a side sectional view showing a configuration of the
隔壁190は、流動床X2内で原料X1の乾留炉本体120の長さ方向(すなわち、後端面120aと先端面120bとを結ぶ方向)への進行を抑制するものである。具体的には、隔壁190は、乾留炉本体120の内部に3つ設けられる。隔壁190の数は特に制限されないが、隔壁190の数が多いほど、原料X1の流れがピストンフローに近づく。したがって、隔壁190の数は多いほうが好ましい。隔壁190同士の間隔は特に制限されない。隔壁190は、乾留炉本体120の長さ方向(すなわち、原料X1が流動床X2内で進行する方向)に直交する。なお、隔壁190は、乾留炉本体120の長さ方向に交差する方向に設けられれば良い。隔壁190によって、乾留炉本体120内部の空間は4つの乾留空間121〜124に仕切られる。
The
隔壁190の下端部と分散板140との間には、開口部(隙間)191が形成されている。同様に、隔壁190の上端部と乾留炉本体120の上端面との間にも開口部192が形成されている。したがって、第2の実施形態では、各乾留空間121〜124は、これらの開口部191、192により連結されている。開口部191の高さは、流動床X2の静止層厚(流動床X2が流動していない時の厚さ)の数分の一程度となればよい。開口部191は、乾留炉本体120の幅方向の全域にわたって形成されていても良く、幅方向の一部に形成されていてもよい。開口部191が幅方向の一部に形成される場合、開口部191の高さは、流動床X2の静止層厚よりも高くなってもよい。
An opening (gap) 191 is formed between the lower end of the
隔壁190は、上記の構成によって以下の役割を果たす。すなわち、隔壁190は、流動床X2内で原料X1の乾留炉本体120の長さ方向への進行を抑制するので、原料X1の各乾留空間の間での移動が開口部191に制限され、原料X1の炉内での混合を抑制することができる。したがって、隔壁190によって原料X1の流れがよりピストンフローに近づく。また、隔壁190が多いほど、原料X1の混合(すなわち、温度が異なる原料X1同士の混合)がより確実に抑制されるので、原料X1の流れはよりピストンフローに近づく。そして、原料X1の流れがピストンフローに近づく程、乾留装置100の熱効率が向上する(温度勾配が急峻になる)ので、流動化ガス130aの流量が低減される。これにより、乾留装置100は、乾留ガス180aをより高純度で回収することができる。さらに、乾留装置100の熱効率が向上することから、乾留装置100の全長も短くすることができる。
The
<3.第3の実施形態>
次に、第3の実施形態について説明する。図12は、第3の実施形態に係る乾留装置100の構成を示す側断面図である。第3の実施形態に係る乾留装置100は、第2の実施形態と以下の点で異なる。
<3. Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. FIG. 12 is a side sectional view showing the configuration of the
隔壁190の上端部は、乾留炉本体120の上端面に連結している。したがって、隔壁190は、乾留ガスの乾留炉本体120の長さ方向(すなわち、後端面120aと先端面120bとを結ぶ方向)への移動を遮る。すなわち、乾留空間121〜124は、流動床X2が形成されている際に、互いに分断される。また、各乾留空間121〜124には乾留ガス排出口181〜184が設けられている。乾留ガス排出口181〜184は、乾留空間121〜124内の乾留ガス181a〜184aが排出される部分である。
The upper end portion of the
上述したように、乾留ガスの組成は、原料X1の温度に応じて異なる。そして、各乾留空間121〜124内の原料X1は、互いに温度が異なるので、乾留空間121〜124内の乾留ガス181a〜184aも互いに組成が異なる。したがって、互いに組成が異なる乾留ガス181a〜184aが乾留ガス排出口181〜184から排出される。すなわち、乾留装置100は、互いに組成が異なる乾留ガス181a〜184aを回収することができる。
As described above, the composition of the dry distillation gas varies depending on the temperature of the raw material X1. And since the raw material X1 in each carbonization space 121-124 mutually differs in temperature, the
[第1変形例]
次に、第3の実施形態の第1変形例について説明する。図13は、第1変形例に係る乾留装置100の構成を示す側断面図である。第1変形例は、乾留温度範囲(乾留開始温度から乾留完了温度)を略等間隔に3つに区分し、各温度区分の原料X1から乾留ガスを回収するものである。
[First Modification]
Next, a first modification of the third embodiment will be described. FIG. 13 is a side sectional view showing a configuration of the
具体的には、隔壁190は乾留炉本体120内に2つ設けられる。これにより、乾留炉本体120内部の空間は3つの乾留空間121〜123に仕切られる。また、各乾留空間121〜123には、乾留ガス排出口181〜183が設けられる。乾留ガス排出口181〜183からは、組成の異なる乾留ガス181a〜183aが排出される。
Specifically, two
また、第1変形例では、乾留空間121〜123の長さは、乾留空間121〜123から先端面120bまでの距離が短いほど大きい。したがって、乾留空間123の長さがもっとも大きい。これにより、乾留空間121内の原料X1は室温〜300度程度の温度を有する。また、乾留空間122内の原料X1は300度〜600度程度の温度を有する。また、乾留空間123内の原料X1は600度〜1000度程度の温度を有する。
Moreover, in the 1st modification, the length of the dry distillation spaces 121-123 is so large that the distance from the dry distillation spaces 121-123 to the
なお、各乾留空間121〜123が上記のように配置されるのは、以下の理由による。すなわち、流動化ガス130aと原料X1の温度差が大きいほど伝熱の効率が良い。したがって、原料X1の温度が高いほど、原料X1の温度を上げるのに時間がかかる。例えば、原料X1の温度を300度から600度まで上げるのにかかる時間は、原料X1の温度を室温から300度まで上げるのにかかる時間よりも長い。したがって、ある温度範囲の原料X1から乾留ガスを回収したい場合、温度範囲に応じて乾留空間を設定する必要がある。具体的には、温度範囲が広いほど、また、温度範囲の下限値が高いほど、乾留空間を長くする必要がある。そこで、第1変形例では、乾留空間121〜123の長さを上記のように設定した。なお、乾留空間121〜123の長さは、例えばそれぞれ1.4m、2.4m、2.6m程度となる。また、隔壁190の数及び配置は上記の例に限られない。隔壁190の数及び配置は、回収される乾留ガスの組成に応じて変えられる。
In addition, it is based on the following reasons that each carbonization space 121-123 is arrange | positioned as mentioned above. That is, the larger the temperature difference between the
[第2変形例]
次に、第3の実施形態の第2変形例について説明する。図14は、第2変形例に係る乾留装置100の構成を示す側断面図である。第2変形例は、第3の実施形態に隔壁135を追加したものである。
[Second Modification]
Next, a second modification of the third embodiment will be described. FIG. 14 is a side cross-sectional view showing the configuration of the
隔壁135は、プレナム室130のうち、隔壁190の直下の部分に設けられる。例えば、図14に示す例では、隔壁135は、プレナム室130に3つ設けられる。これにより、プレナム室130内の空間は、ガス供給空間131〜134に区分される。そして、各ガス供給空間131〜134から、流動化ガス131a〜134aが乾留空間121〜124に導入される。流動化ガス131a〜134aの温度及び流量は、互いに異なっていてもよい。例えば、ガス供給空間131〜134から先端面120bまでの距離が短いほど、流動化ガス131a〜134aの温度及び流量を上げても良い。この場合、流動化ガス134aの温度及び流量が最も大きくなる。乾留空間124の原料X1の温度と流動化ガス134aの温度差を大きくするためである。第2変形例によれば、乾留空間121〜124の温度に応じた流量及び温度の流動化ガス131a〜134aを乾留空間121〜124に供給することができる。なお、隔壁135の数は図14に限定されず、流動化ガス131a〜134aの温度及び流量のいずれかのみ調整してもよいことはもちろんである。
The
また、第2変形例では、乾留空間124は冷却空間とされてもよい。この場合、原料X1は、少なくとも乾留空間123を出るまでに乾留されている。また、伝熱管150は、冷却空間を通過しない。さらに、ガス供給空間134には、冷却用のガス(例えば室温〜100度程度の不燃性ガス)が導入される。
In the second modification, the
[第3変形例]
次に、第3の実施形態の第3変形例について説明する。図15は、第3変形例に係る乾留装置100の構成を示す側断面図である。第3変形例では、乾留空間121〜124に補助隔壁190aが設けられている。補助隔壁190aは、隔壁190と同様の構成であるが、上端部と乾留炉本体120の上端面との間に空間が形成されている。すなわち、補助隔壁190aは、原料X1の流れをピストンフローに近づける役割を果たす。第3変形例によれば、乾留装置100は、所望の組成の乾留ガス181a〜184aを回収し、かつ、原料X1の流れをよりピストンフローに近づけることができる。
[Third Modification]
Next, a third modification of the third embodiment will be described. FIG. 15 is a side sectional view showing the configuration of the
なお、上述した各実施形態においては、被乾留物として石炭を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されることは無く、乾留によって乾留ガスと乾留生成物が生成する有機物には適用が可能であることは明らかであり、例えば、下水汚泥、バイオマス、又は一般ゴミ、或るいはこれらの混合物等に適用することができる。 In each of the above-described embodiments, coal has been described as an example of coal to be distilled. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this and can be applied to organic materials in which carbonization gas and a carbonization product are generated by carbonization. Obviously, this is possible and can be applied to, for example, sewage sludge, biomass, or general waste, or a mixture thereof.
<実施例1>
次に、実施例1について説明する。実施例1は、第1の実施形態に相当するものである。そこで、実施例1を図1に基づいて説明する。実施例1では、原料X1として石炭を使用した。石炭は事前に乾燥されており、室温で乾留炉本体120に投入された。また、石炭の平均粒径は約2mmであった。この石炭は、800℃で乾留した場合、理論的には、約3700kcal/Nm3のガスと約7900kcal/kgのタールとをそれぞれ石炭の総質量に対する質量比で約34%、7%発生する。石炭は、25t/hの割合で乾留炉本体120に投入された。
<Example 1>
Next, Example 1 will be described. Example 1 corresponds to the first embodiment. The first embodiment will be described with reference to FIG. In Example 1, coal was used as the raw material X1. Coal was dried in advance, and was put into the carbonization furnace
乾留炉本体120は、幅1.0m、長さ約6.7mであり、隔壁190を含まない。また、静止層厚は0.3mとなった。また、原料X1の乾留により発生した乾留ガスの一部を燃焼し、この燃焼ガスに温度の低いガスを混合することで、1000℃のガスを生成し、これを流動化ガス130aとして使用した。流動化ガス130aの空塔速度(流量に相当)は、1Nm/sとした。また、伝熱管150として、直径5cmの直管を200本使用した。間接加熱用ガス151は、流動化ガス130aと同様の1000℃のガスを使用し、流速を6Nm/sとした。
The carbonization furnace
上記の処理により、原料X1は約800℃まで加熱された。また、乾留ガス180aの発熱量は、ガスとタールとの合計で1290kcal/Nm3となった。
The raw material X1 was heated to about 800 ° C. by the above treatment. The calorific value of the
<実施例2>
次に、実施例2について説明する。実施例2は、第3の実施形態の第1変形例に相当するものである。なお、実施例2は、第2の実施形態の実施例も兼ねている。第2の実施形態と第3の実施形態とは、乾留炉本体120内に隔壁190が設けられているという点で共通しているからである。
<Example 2>
Next, Example 2 will be described. Example 2 corresponds to a first modification of the third embodiment. Note that Example 2 also serves as an example of the second embodiment. This is because the second embodiment and the third embodiment are common in that a
そこで、実施例2を図13に基づいて説明する。実施例2では、以下の点以外は実施例1と同様である。すなわち、乾留空間121〜123の長さは、それぞれ1.4m、2.4m、2.6m程度とした。したがって、乾留炉本体120の全長は6.4mとなり、実施例1より短くなった。
A second embodiment will be described with reference to FIG. Example 2 is the same as Example 1 except for the following points. That is, the lengths of the
実施例2では、開口部191a(乾留空間121、122の間に配置される開口部191)の温度は約300℃となった。また、開口部191b(乾留空間122、123の間に配置される開口部191)の温度は約600℃となった。また、乾留生成物排出口170の温度は約800℃となった。乾留ガス排出口181からは、可燃性の乾留ガス181aはほとんど回収されなかった。
In Example 2, the temperature of the
しかし、乾留ガス排出口182からは、可燃性の乾留ガス182aが回収された。この乾留ガス182aは、メタン及び一酸化炭素を多く含む可燃ガス、タール、及び流動化ガスを含有していた。この乾留ガスの発熱量(すなわち、可燃ガスがタール、生成水、及び流動化ガスと混合されたときの発熱量)は、約2260kcal/Nm3となった。
However, combustible
なお、可燃ガスは、メタン、一酸化炭素、及び水素を可燃ガスの総体積に対する体積比でそれぞれ18%、32%、9%含んでいた。したがって、可燃ガスのみの計算上の低位発熱量は約3600kcal/Nm3であった。 The combustible gas contained methane, carbon monoxide, and hydrogen in a volume ratio with respect to the total volume of the combustible gas of 18%, 32%, and 9%, respectively. Therefore, the calculated lower heating value of only the combustible gas was about 3600 kcal / Nm 3 .
また、乾留ガス排出口183からは、水素及び流動化ガスを含む乾留ガスが回収された。乾留ガス183aは、水素を乾留ガス183aの総体積に対する体積比で15%含んでいた。なお、乾留ガス183aは、流動化ガス130aが除外された状態では、計算上、水素を乾留ガス183aの総体積に対する体積比で68%含む。したがって、実施例2では、乾留ガス182aを燃焼装置200の熱源とし、水素の割合が多い乾留ガス183aを化学原料とするといった乾留ガスの使い分けが可能となる。
Further, dry distillation gas containing hydrogen and fluidizing gas was recovered from the dry
<比較例>
次に、比較例について説明する。図16は比較例に係る乾留装置1000を示す。乾留装置1000は、図16に示すように、実施例1から伝熱管150が除外されたものである。また、乾留炉本体120は、幅1.0m、長さ約6.7mであり、隔壁190を含まない。また、静止層厚は0.3mとなった。また、原料X1の乾留により発生した乾留ガスに温度の低いガスを混合することで、1000℃のガスを生成し、これを流動化ガス130aとして使用した。流動化ガス130aの空塔速度(流量に相当)は、石炭の温度を実施例と同様に800℃まで上昇させるため、2Nm/sとした。
<Comparative example>
Next, a comparative example will be described. FIG. 16 shows a
上記の処理により、原料X1は約800℃まで加熱されたが、乾留ガス180aの発熱量は、ガスとタールとの合計で750kcal/Nm3にしかならなかった。
By the above treatment, the raw material X1 was heated to about 800 ° C., but the calorific value of the
<評価>
実施例1、2及び比較例を比較すると、実施例1、2では、より少ない流量の流動化ガス130aにより原料X1を加熱することができた。さらに、実施例1、2では、乾留ガス180aの発熱量も比較例よりも大きく向上した。また、実施例2では、比較例よりも乾留炉本体120の全長を短くすることができた。なお、実施例1、2での流動化ガス130aの流量を比較例の流量と同じにした場合、実施例1、2では、乾留炉本体120の長さを比較例よりも大幅に短くすることができる。結果として、実施例1、2では、乾留炉本体120の床面積を大幅に低減することができる。
<Evaluation>
Comparing Examples 1 and 2 and the comparative example, in Examples 1 and 2, the raw material X1 could be heated by the fluidizing
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
100 乾留装置
110 乾留炉
120 乾留炉本体
130 プレナム室
130a 流動化ガス
140 分散板
150 伝熱管
151 間接加熱用熱媒体(間接加熱用ガス)
160 原料投入口
170 乾留生成物排出口
180 乾留ガス排出口
190 隔壁
191 開口部
DESCRIPTION OF
160
Claims (6)
前記乾留炉の一方の側面に設けられ、前記乾留炉に前記原料が投入される原料投入口と、
前記乾留炉の他方の側面のうち、前記流動床に対向する部分に設けられ、乾留された前記原料が排出される乾留生成物排出口と、を備えることを特徴とする、乾留装置。 It has a fluidized bed in which a heat transfer tube for passing a heat medium is installed, and the organic raw material is fluidized by a fluidizing gas and directly heated by the heat of the gas, and indirectly through the heat transfer tube by the heat of the heat medium. A carbonization furnace for carbonizing the raw material to produce a carbonization gas and a solid carbonization product by heating;
A raw material charging port provided on one side surface of the carbonization furnace, and the raw material is charged into the carbonization furnace;
A dry distillation apparatus comprising: a dry distillation product discharge port provided at a portion facing the fluidized bed on the other side surface of the dry distillation furnace, and discharging the raw material subjected to dry distillation.
前記隔壁の下方に形成され、前記原料が通過可能な開口部と、を備えることを特徴とする、請求項1記載の乾留装置。 In the fluidized bed, at least one partition wall provided so as to suppress the progress of the raw material in a direction connecting the one side surface and the other side surface;
The dry distillation apparatus according to claim 1, further comprising: an opening formed below the partition wall through which the raw material can pass.
前記隔壁によって仕切られた前記乾留炉内の各乾留空間に設けられて、前記各乾留空間に発生した乾留ガスを排出する乾留ガス排出口と、を備える、請求項1記載の乾留装置。 In the fluidized bed, the one side surface and the other side surface of the dry distillation gas generated by dry distillation of the raw material are suppressed while the progress of the raw material in the direction connecting the one side surface and the other side surface is suppressed. At least one partition wall provided to block movement in the direction connecting
The carbonization apparatus according to claim 1, further comprising: a carbonization gas discharge port that is provided in each carbonization space in the carbonization furnace partitioned by the partition wall and exhausts carbonization gas generated in the carbonization space.
前記原料を、流動化ガスにより流動化すると共に当該ガスの熱により直接加熱し、かつ、前記熱媒体の熱により伝熱管を通して間接加熱することで、前記原料を乾留するステップと、
乾留された前記原料を、前記乾留炉の他方の側面のうち、前記流動床に対向する部分に設けられた乾留生成物排出口から排出するステップと、を含むことを特徴とする、乾留方法。 Introducing an organic material from one side of a dry distillation furnace having a fluidized bed in which a heat transfer tube for passing a heat medium is installed;
The raw material is fluidized by a fluidizing gas and directly heated by the heat of the gas, and indirectly heated through a heat transfer tube by the heat of the heat medium, thereby dry-distilling the raw material;
A step of discharging the carbonized raw material from a carbonization product discharge port provided in a portion of the other side surface of the carbonization furnace facing the fluidized bed.
前記一方の側面と前記他方の側面とを結ぶ方向への前記原料の進行を隔壁によって抑制するステップと、
前記原料を前記隔壁の下方に形成された開口部に導入するステップと、を含むことを特徴とする、請求項4記載の乾留方法。 Advancing the raw material toward the dry distillation product outlet;
Suppressing the progress of the raw material in a direction connecting the one side surface and the other side surface by a partition;
And introducing the raw material into an opening formed below the partition wall.
前記各乾留空間で発生した乾留ガスを、前記各乾留空間に設けられた乾留ガス排出口から排出するステップと、を含むことを特徴とする、請求項5記載の乾留方法。
The raw material in each dry distillation space in the dry distillation furnace partitioned by the partition provided so as to block movement of the dry distillation gas generated by the dry distillation of the raw material in a direction connecting the one side surface and the other side surface A step of carbonizing,
6. The carbonization method according to claim 5, further comprising a step of discharging a carbonization gas generated in each carbonization space from a carbonization gas outlet provided in each carbonization space.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106190207A (en) * | 2016-08-11 | 2016-12-07 | 中信重工机械股份有限公司 | A kind of large-scale pyrolysis installation |
CN108659873A (en) * | 2018-07-19 | 2018-10-16 | 天津科技大学 | Continuous biomass fast thermal decomposition device |
EP3901519A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-27 | Piroenerg - Energias Alternativas, Lda | Fluidized bed device and method of operation |
CN113702082A (en) * | 2021-08-30 | 2021-11-26 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | Experimental device and method for researching convection heat transfer characteristics of buried pipe in dense-phase region of fluidized bed |
-
2012
- 2012-07-20 JP JP2012162084A patent/JP2014019834A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106190207A (en) * | 2016-08-11 | 2016-12-07 | 中信重工机械股份有限公司 | A kind of large-scale pyrolysis installation |
CN108659873A (en) * | 2018-07-19 | 2018-10-16 | 天津科技大学 | Continuous biomass fast thermal decomposition device |
EP3901519A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-27 | Piroenerg - Energias Alternativas, Lda | Fluidized bed device and method of operation |
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