JP2014218667A - 熱伝導型の石炭調湿設備及び調湿方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉原料炭の水分を比較的低い水準に安定させ、エネルギー消耗と乾燥機の窒素ガス用量を減らすことを可能とする熱伝導型の石炭調湿設備及び当該石炭調湿方法の提供。【解決手段】本発明の熱伝導型の石炭調湿設備は、微粉炭とコークス炉排ガスとを合流させる筒体と、蒸気を通して筒体内の微粉炭を乾燥させる熱交換チューブとを備えてコークス炉排ガスをキャリアガスとして用いて微粉炭を加熱すると共に、当該微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスを排出する蒸気管回転乾燥機４と、蒸気管回転乾燥機４から排出される排ガスを受け入れて除塵する袋式の集塵機６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、熱伝導型の石炭調湿設及び調湿方法に関わり、特にコークス炉排ガスをキャリアガスとする熱伝導型の石炭調湿設備及び調湿方法に関するものである。当該設備及び方法は、他の可燃性もしくは爆発性の材料の乾燥にも適用する。

石炭乾燥と石炭調湿の基本原理は、まず、外部からの熱エネルギーを利用してコークス原料炭をコークス炉外で乾燥させて水分を取り除き、コークス炉送入炭の水分を低減、又は、コークス炉送入炭の水分を調整する。よって、コーキングする際のエネルギー消耗を制御し、コークス炉の稼動作業の改善、コークス石炭の品質向上、または粘結炭の用量を増大を行う。石炭コークス化の過程において、水分はコークス化に関与しない。石炭に対し乾燥と調湿が行われると、コークス炉送入炭の水分が低下して安定化する。正常稼動時においてコークス炉の単位時間当たりの熱供給量が一定であり、一定量の石炭によるコークス化熱が一定であるため、コークス炉送入炭の水分が安定すると、コークス炉稼動時の安定性に有利である。また、コークス石炭の熟成が不十分もしくは過度になることを避けることができる。さらに、コークス炉送入炭の水分が低下すると、炭化室中心の原料炭とコークスケーキ中心の温度が１００℃前後に滞留する時間が短くなり、コークス化の時間を短縮させ、加熱速度を高め、コーキングする際のエネルギー消耗を減らすことができる。コークス炉送入炭の水分が６％以下になると、石炭粒子表面の水膜が不完全となり、表面張力が低下する。水分低下につれて水膜が更に減少して不完全となり、表面張力も更に低下すると同時に、石炭粒子表面の水膜により石炭粒子同士の相対移動が阻害される。よって、石炭を乾燥または調湿処理してからコークス炉へ送入すると、流動性が改善されて石炭粒子同士の隙間が交互に充填されやすくなり、コークス炉送入炭の密度が増大される。コークス炉送入炭の密度増大とコークス化速度の増加は、コークス炉の生産性能を向上させ、それと同時に、コークス石炭の品質を改善し、または揮発分が多く且つ低粘結性の石炭を多く使ってコーキングすることが可能になる。

通常の熱伝導型の石炭調湿方法は、いずれも乾燥設備に少量の熱空気を通して乾燥過程で発生する水蒸気を乾燥システムから持ち出す方式を採用する。しかし、石炭は可燃性で且つ爆発しやすい材料であるため、乾燥キャリアガスとして空気を用いる場合、システム変動時に酸素含有量が基準を超えて大量の窒素ガスを消耗することになってしまう。その結果、生産コストが増大する。

上述した問題に鑑み、本発明は、コークス炉排ガスをキャリアガスとする熱伝導型の石炭調湿設備及び調湿方法を提供することをその目的としてなされたものであり、コーア設備として蒸気管回転乾燥機を用いてコークス炉原料炭の水分を比較的低い水準に安定させ、コークス炉排ガスを乾燥用キャリアガスとして用いることでエネルギー消耗と乾燥機の窒素ガス用量を減らし、並びに排ガスが集塵機内において凝結することを効果的に阻止するものである。

本発明の熱伝導型の石炭調湿設備は、調湿が必要とされる微粉炭を一時貯蔵する微粉炭サージホッパーと、当該微粉炭サージホッパーから微粉炭を受け取るベルトコンベアと、当該ベルトコンベアにより搬送される微粉炭及びコークス炉排ガスファンにより搬送されるコークス炉排ガスを受容して合流させる筒体と内部に蒸気を通して当該筒体内の微粉炭を乾燥させる熱交換チューブとを備え、当該コークス炉排ガスを微粉炭乾燥用のキャリアガスとして用いて微粉炭を加熱すると共に、当該微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスを排出する蒸気管回転乾燥機と、当該蒸気管回転乾燥機から排出される排ガスを受け入れて除塵する袋式の集塵機とを備えることを特徴とする。

本発明の熱伝導型の石炭調湿設備において、前記ベルトコンベアは、計測機能を備えるベルトコンベアであることが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿設備において、前記蒸気管回転乾燥機は、供給端に、前記ベルトコンベアからの微粉炭を前記筒体内に送入する供給用スパイラルコンベアが設けられ、排出端に、乾燥済みの微粉炭を排出する排出用スパイラルコンベアが設けられることが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿設備において、コークス炉排ガスを前記蒸気管回転乾燥機の前記筒体内に送入すると共に、前記蒸気管回転乾燥機の排出端に接続される乾燥排ガス煙道に送入して当該蒸気管回転乾燥機から当該乾燥排ガス煙道に送られた湿潤排ガスを乾燥させるコークス炉排ガスファンを更に備えることが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿設備において、前記袋式の集塵機により除塵済みの排ガスを排出する誘引ファンと、前記袋式の集塵機により除塵済みの粉塵を集めて排出する吐出バルブとを更に備えることが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿方法は、コークス炉排ガスを乾燥キャリアガスとする石炭調湿方法であって、以下のステップ１〜ステップ３を含むことを特徴とする。即ち、
ステップ１：調湿が必要とされる微粉炭を微粉炭サージホッパーに搬送して一時貯蔵する。
ステップ２：当該微粉炭サージホッパーから微粉炭をベルトコンベアで蒸気管回転乾燥機の筒体に送入し、当該蒸気管回転乾燥機の熱交換チューブに蒸気を通すことで接触伝熱の方式で当該筒体内の微粉炭を乾燥させると共に、コークス炉排気ガスを該筒体に送入し、当該コークス炉排ガスを微粉炭乾燥用のキャリアガスとして用いて当該蒸気管回転乾燥機に送られる微粉炭を加熱し、且つ、微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスを乾燥機から排出する。
ステップ３：当該コークス炉排ガスを当該蒸気管回転乾燥機の排出端に接続される乾燥排ガス煙道に送入して当該蒸気管回転乾燥機からの湿潤排ガスを乾燥させた後、両者の混合ガスを袋式の集塵機に送入して除塵する。

本発明の熱伝導型の石炭調湿方法は、前記ステップ２において、供給用スパイラルコンベアを用いて前記ベルトコンベアにより搬送される微粉炭を前記蒸気管回転乾燥機の筒体内に搬送し、排出用スパイラルコンベアを用いて乾燥済みの微粉炭を前記筒体内から排出することを更に含むことが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿方法は、前記ステップ３の後に、誘引ファンを用いて前記袋式の集塵機からの排ガスを排出し、吐出バルブを用いて前記袋式の集塵機からの粉塵を集めて排出するステップ４を更に含むことが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿方法は、前記コークス炉排ガスは、酸素含有量が低く、且つ温度が１５０℃〜２６０℃であることが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿方法は、前記ステップ３において、前記コークス炉排ガスにより蒸気管回転乾燥機から排出された湿潤排ガスを９０℃〜１０５℃にまで加熱した後、両者の混合ガスを前記袋式の集塵機に送入することを更に含むことが好ましい。

本発明の熱伝導型の石炭調湿設備によれば、従来の技術と比べ、以下に示される効果を奏することができる。即ち、
（１）コークス炉排ガスをキャリアガスとして用いることで、試運転時の窒素ガスの消耗量を減らし、石炭調湿に係わる生産コストが減らすことができる。
（２）酸素含有量の低いコークス炉排ガスをキャリアガスとして用いることで、乾燥済みの微粉炭による燃焼と爆発を効果的に阻止することができる。
（３）キャリアガスとしてコークス炉排ガスを用い、石炭調湿に当たって一部のコークス炉排ガスにより持ち込まれる熱量を利用することで、石炭調湿時の蒸気の消耗量を減らすことができる。
（４）乾燥排ガス煙道に一部のコークス炉排ガスを通し、コークス炉排ガス量を調整することで、集塵機入り口の温度を調節し、乾燥排ガスが集塵機内において凝結することを阻止することができる。よって、その後の微粉炭の搬送をスムーズに行うことが可能となる。

本発明に係る熱伝導型の石炭調湿設備を示す概略図である。 本発明に係る熱伝導型の石炭調湿方法のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の熱伝導型の石炭調湿設備を適用した実施の形態について更に詳しく説明する。

図１は、本発明を適用した実施の形態としての熱伝導型の石炭調湿設備を示す概略図である。本実施の形態において、熱伝導型の石炭調湿設備は、コークス炉排ガスを乾燥キャリアガスとし、微粉炭サージホッパー１、計測ベルトコンベア２、供給用スパイラルコンベア３、蒸気管回転乾燥機４、コークス炉排ガスファン５、袋式の集塵機６、誘引ファン７、排出用スパイラルコンベア８、及び吐出バルブ９を備える。

微粉炭サージホッパー１は、調湿が必要とされる微粉炭を一時貯蔵するために用いられる。ここで、微粉炭の水分含有量が１０％〜１５％になっているが、これに特に限定されない。

計測ベルトコンベア２は、微粉炭サージホッパー１から微粉炭を受け取り、当該微粉炭を計測した後に蒸気管回転乾燥機４の供給端に搬送する。本実施の形態におけるベルトコンベア２は、計測機能を備えるベルトコンベアであるが、本発明における当該ベルトコンベアの種類は、特に限定されない。

供給用スパイラルコンベア３は、蒸気管回転乾燥機４の供給端に設けられ、計測ベルトコンベア２により搬送される微粉炭を運んで蒸気管回転乾燥機４に送入する。

蒸気管回転乾燥機４は、筒体及び熱交換チューブを更に備える（図示略）。当該筒体は、供給用スパイラルコンベア３により搬送される微粉炭と、コークス炉排ガスファン５により供給されるコークス炉排ガスとを受容し、これらを合流させる。当該コークス炉排ガスは、微粉炭乾燥用のキャリアガスとして用いられる。当該熱交換チューブには、内部に蒸気が通されており、筒体内の微粉炭を乾燥させる。当該蒸気管回転乾燥機４において、筒体内の微粉炭は、コークス炉排ガスによって一旦加熱され、同時に熱交換チューブ内の蒸気と熱交換を行う。このようにして、当該蒸気管回転乾燥機４は、微粉炭を水分含有量が６％〜８％になるように乾燥させる。蒸気管回転乾燥機４の排出端には、乾燥済みの微粉炭を前記筒体内から排出する排出用スパイラルコンベアが設けられている。よって、乾燥された微粉炭は、排出用スパイラルコンベア８により次の作業段階に運ばれる。

また、微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスは、キャリアガスとしてのコークス炉排ガスにより蒸気管回転乾燥機４の排出端から排出される。そして、当該蒸気管回転乾燥機４の排出端には乾燥排ガス煙道が接続されている（図示略）。よって、蒸気管回転乾燥機４から当該乾燥排ガス煙道に送られた湿潤排ガスは、当該乾燥排ガス煙道においてコークス炉排ガスファン５により搬送されたコークス炉排ガスと合流し、コークス炉排ガスによって９０℃〜１０５℃に加熱された後、袋式の集塵機６に送られる。袋式の集塵機６によって除塵された排ガスは、誘引ファン７の作用で外部に排出され、袋式の集塵機６によって除塵された粉塵は、吐出バルブ９を経由して次の作業段階に運ばれる。

コークス炉排ガスファン５は、コークス炉煙突から排出され且つ温度が１５０℃〜２６０℃のコークス炉排ガスを二分化して該熱伝導型の石炭調湿設備に送入する。当該石炭調湿設備に送入されたコークス炉排ガスの一部は、蒸気管回転乾燥機４の供給端で微粉炭と合流して微粉炭を乾燥する際に発生する水蒸気を持ち出し、他の一部は、乾燥排ガス煙道に送られて乾燥後に発生する湿潤排ガスと合流する。敢えて説明するが、本実施の形態における全てのパラメーターは、実際の状況に応じて変更可能であり、本発明の範囲がこれらによって制限されるものでない。例えば、微粉炭を乾燥する際の度合い、コークス炉排ガスの温度及び袋式の集塵機６に送られるガスの温度については、いずれも適宜に変更することができる。

次に、図２を参照して、本発明を適用した実施の形態としての熱伝導型の石炭調湿方法について説明する。図２は、本発明を適用した本実施の形態に係る熱伝導型の石炭調湿方法のフローチャートである。本実施の形態において、熱伝導型の石炭調湿方法は、以下の工程を含む。即ち、水分含有量が１０％〜１５％で且つ調湿が必要とされる微粉炭を微粉炭サージホッパー１に一時貯蔵する（ステップＳ２０１）。その後、微粉炭サージホッパー１の微粉炭を計測ベルトコンベア２により計測してから供給用スパイラルコンベア３で蒸気管回転乾燥機４の筒体に搬送する。そして、蒸気管回転乾燥機４の熱交換チューブに蒸気を通して接触伝熱を行い、筒体内の微粉炭を水分含有量が６％〜８％になるように乾燥させる。同時に、コークス炉煙突から排出された酸素含有量が低く、且つ、温度が１５０℃〜２６０℃のコークス炉排ガスを該筒体に送入して微粉炭と合流させ、該コークス炉排ガスを乾燥キャリアガスとして該蒸気管回転乾燥機４に送られる微粉炭を加熱し、並びに微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスを乾燥機から持ち出す（ステップＳ２０２）。その後、乾燥済みの微粉炭を蒸気管回転乾燥機４の排出端から排出用スパイラルコンベアを用いて次の工程に搬送すると同時に、微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスを再びコークス炉煙突から排出される温度が１５０℃〜２６０℃のコークス炉排ガスと合流させ、当該湿潤排ガスを該コークス炉排ガスにより９０℃〜１０５℃にまで加熱した後に、両者による混合ガスを袋式の集塵機６に送って除塵する（ステップＳ２０３）。最後に、誘引ファン７の作用下で袋式の集塵機６からの排ガスを排出し、且つ吐出バルブ９で袋式の集塵機６から排出される粉塵を集めて排出する（ステップＳ２０４）。

本発明に係る熱伝導型の石炭調湿設備と調湿方法は、コーア設備として蒸気管回転乾燥機を用いてコークス炉原料炭の水分を比較的低い水準に安定させ、コークス炉の生産性能、及びコークス石炭の品質を高めるものである。また、コークス炉排ガスを乾燥用キャリアガスとして用いることでエネルギー消耗と試運転時の乾燥機の窒素ガス用量を減らし、石炭調湿に係わる生産コストが減らすことができる。また、酸素含有量の低いコークス炉排ガスをキャリアガスとして用いることで、乾燥済みの微粉炭による燃焼と爆発を効果的に阻止することができる。さらに、キャリアガスとしてコークス炉排ガスを用い、石炭調湿に当たって一部のコークス炉排ガスにより持ち込まれる熱量を利用することで、石炭調湿時の蒸気の消耗量を減らすことができる。また、蒸気管回転乾燥機の排出端に接続される乾燥排ガス煙道に一定量のコークス炉排ガスを通し、更にコークス炉排ガス量を調整することで、排ガスが集塵機内において凝結することを効果的に阻止することができる。よって、その後の微粉炭の搬送をスムーズに行うことが可能となる。

本件出願に係る熱伝導型の石炭調湿設備及び調湿方法は、コーア設備として蒸気管回転乾燥機を用いてコークス炉原料炭の水分を比較的低い水準に安定させることを可能とする。また、コークス炉排ガスを乾燥用キャリアガスとして用いることにより、エネルギー消耗と乾燥機の窒素ガス用量を減らし、並びに排ガスが集塵機内において凝結することを効果的に阻止することを可能とする。

１ 微粉炭サージホッパー
２ 計測ベルトコンベア
３ 供給用スパイラルコンベア
４ 蒸気管回転乾燥機
５ コークス炉排ガスファン
６ 袋式の集塵器
７ 誘引ファン
８ 排出用スパイラルコンベア
９ 吐出バルブ

Claims (10)

1. 調湿が必要とされる微粉炭を一時貯蔵する微粉炭サージホッパーと、
   当該微粉炭サージホッパーから微粉炭を受け取るベルトコンベアと、
   当該ベルトコンベアにより搬送される微粉炭及びコークス炉排ガスファンにより搬送されるコークス炉排ガスを受容して合流させる筒体と、内部に蒸気を通して当該筒体内の微粉炭を乾燥させる熱交換チューブとを備え、当該コークス炉排ガスを微粉炭乾燥用のキャリアガスとして用いて微粉炭を加熱すると共に、当該微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスを排出する蒸気管回転乾燥機と、
   当該蒸気管回転乾燥機から排出される排ガスを受け入れて除塵する袋式の集塵機とを備えることを特徴とする、熱伝導型の石炭調湿設備。
2. 前記ベルトコンベアは、計測機能を備えるベルトコンベアであることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導型の石炭調湿設備。
3. 前記蒸気管回転乾燥機は、供給端に、前記ベルトコンベアからの微粉炭を前記筒体内に送入する供給用スパイラルコンベアが設けられ、排出端に、乾燥済みの微粉炭を排出する排出用スパイラルコンベアが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導型の石炭調湿設備。
4. コークス炉排ガスを前記蒸気管回転乾燥機の前記筒体内に送入すると共に、前記蒸気管回転乾燥機の排出端に接続される乾燥排ガス煙道に送入して当該蒸気管回転乾燥機から当該乾燥排ガス煙道に送られた湿潤排ガスを乾燥させるコークス炉排ガスファンを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導型の石炭調湿設備。
5. 前記袋式の集塵機により除塵済みの排ガスを排出する誘引ファンと、前記袋式の集塵機により除塵済みの粉塵を集めて排出する吐出バルブとを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導型の石炭調湿設備。
6. コークス炉排ガスを乾燥キャリアガスとする熱伝導型の石炭調湿方法であって、
   調湿が必要とされる微粉炭を微粉炭サージホッパーに搬送して一時貯蔵するステップ１と、
   当該微粉炭サージホッパーの微粉炭をベルトコンベアで蒸気管回転乾燥機の筒体に送入し、当該蒸気管回転乾燥機の熱交換チューブに蒸気を通すことで接触伝熱の方式で当該筒体内の微粉炭を乾燥させると共に、コークス炉排気ガスを前記筒体に送入し、当該コークス炉排ガスを微粉炭乾燥用のキャリアガスとして用いて当該蒸気管回転乾燥機に送られる微粉炭を加熱し、微粉炭を乾燥する過程で発生する湿潤排ガスを乾燥機から排出するステップ２と、
   当該コークス炉排ガスを当該蒸気管回転乾燥機の排出端に接続される乾燥排ガス煙道に送入して当該蒸気管回転乾燥機からの湿潤排ガスを乾燥させた後、両者の混合ガスを袋式の集塵機に送入して除塵するステップ３とを含むことを特徴とする、熱伝導型の石炭調湿方法。
7. 前記ステップ２において、供給用スパイラルコンベアを用いて前記ベルトコンベアにより搬送される微粉炭を前記蒸気管回転乾燥機の筒体内に搬送し、排出用スパイラルコンベアを用いて乾燥済みの微粉炭を前記筒体内から排出することを更に含むことを特徴とする、請求項６に記載の熱伝導型の石炭調湿方法。
8. 前記ステップ３の後に、誘引ファンを用いて前記袋式の集塵機からの排ガスを排出し、吐出バルブを用いて前記袋式の集塵機からの粉塵を集めて排出するステップ４を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載の熱伝導型の石炭調湿方法。
9. 前記コークス炉排ガスは、酸素含有量が低く、且つ、温度が１５０℃〜２６０℃であることを特徴とする、請求項６に記載の熱伝導型の石炭調湿方法。
10. 前記ステップ３において、前記コークス炉排ガスを用いて前記蒸気管回転乾燥機から排出された湿潤排ガスを９０℃〜１０５℃にまで加熱した後、両者による混合ガスを前記袋式の集塵機に送入することを特徴とする、請求項６に記載の熱伝導型の石炭調湿方法。

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