JP2014500892A - 加熱ガス循環式炭材分解方法および設備 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、加熱ガス循環式炭材分解方法及び設備を提供し、加熱ガス循環式炭材分解設備は、原料供給口と排出口とを有する密閉窯体を含み、前記窯体内に炭材推進分解手段を設け、前記密封窯体の一端に炭材分解ガス収集管を設け、他端に高温ガス導入管を設け、前記炭材分解ガス収集管がガス後処理手段と接続してサイクル管を通して高温ガス導入管と連通し、前記サイクル管又は/及び高温ガス導入管に加熱手段を設ける。
【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、具体的に加熱ガス循環式炭材分解方法及び専用設備に関する。

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り、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くない。炉の加熱方式は、外熱式、内熱式、外内熱混合式に分けられることができる。外熱式炉は、加熱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、加熱媒体と原料が直接に接触し、加熱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。

比較的に純粋な炭材分解ガスを得るため、加熱の熱源部分を燃焼ガス管路の形で炭材分解推進通路から突き出すことによって、炭材分解ガスが比較的に純粋になる目的を実現する。しかし、実際的に製造する過程において、密接に配列している個々の加熱管路の製造工程が非常に複雑で、密封の形式がガスの漏れや互いに連通することでガスが流れる現象の存在する可能性があるため、さらに一定の隠れた危険が存在し、特に燃焼ガス加熱管路の燃焼ガス集束管と炭材分解ガス収集管との間の二重回転高温密封の問題も、分解設備の高速な発達を妨げている。一方、問題を起こしやすい燃焼器部分が窯体の内部に設けられるため、点検することと、修理することと、燃焼の状態を即時に把握することには好ましくなく、安全性に欠ける点が増加している。

上記工程及び方法に存在している問題を解決するため、本発明は、不純物を導入することなく、分解ガスの純粋さを保証し、基本的に外部電源を要することなく、自給自足する加熱ガス循環式炭材分解設備を提供する。

以下の工程を含む加熱ガス循環式炭材分解方法である。

ａ、密閉空間内において炭材を高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させる。

b、炭材の温度が分解温度に上昇するとき、高発熱量の石炭と炭材分解ガスに分解する。

c、得られた高発熱量の石炭を収集して貯蔵し、炭材分解ガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、その一部を加圧して液化し又は精製処理を行い、分離された不活性ガス又はその他の部分の炭材分解ガスを加熱して再度密封空間内に導入して未分解の炭材と反応させる。

d、未分解又は新しく搬入された炭材を再度a工程に入らせ、循環して導入される高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させることによって炭材分解ガス又は不活性ガスの加熱による炭材を分解する循環を実現する。

加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備であって、原料供給口と排出口とを有する密閉窯体を含み、前記窯体内に炭材推進分解手段を設け、前記密封窯体の一端に炭材分解ガス収集管を設け、他端に高温ガス導入管を設け、前記炭材分解ガス収集管がガス後処理手段と接続してサイクル管を通して高温ガス導入管と連通し、前記サイクル管又は／及び高温ガス導入管に加熱手段を設ける。

前記加熱手段は、燃料供給管、ガス供給管及び燃焼加熱室を含む。

前記燃料供給管は、ガス後処理手段を通る炭材分解ガス収集管と連通する。

前記加熱手段は電気加熱手段である。

本発明においては、分解ガスを熱量伝送の媒体とするため、高温窯体に生成された炭材分解ガス又は不活性ガスが加熱管路を通じて再度窯体に導入され、高温ガスが回転されている炭塵に直接に十分に接触し、炭塵が熱量を十分に吸収することが可能で、且つ温度が迅速に上昇して分解し、窯体においてより多い炭材分解ガスと発熱量の高い石炭に分解される。炭材分解ガスの大部分がガス後処理手段によって収集し、粉塵を除去し、分離し、加圧液化を行い、発熱量の高い石炭が排出口から流れ出し、小部分の炭材分解ガス又は分離された不活性ガスが加熱によって再度窯体に導入され、未分解又は新しく加入された炭材と新たな反応をさせ、分解ガスによる炭材の加熱の循環を完成する。最も重要なのは、分解ガスというガス媒体を利用して炭材と接触して反応させ、いずれの新しいガスも導入せず、最終製品の純度を根本的に保証する。また、不活性ガスを使用して伝熱媒体とすることは、不活性ガスの分離工程が増加されるが、安全性が大いに高くなる。分解ガスを加熱する燃料供給管内における燃料に、小部分の処理後の炭材分解ガスも利用されるため、当該システムに新たな熱源を増加する必要はなく、その自給自足を保証する。本発明は、炭塵を高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水準を大いに向上させ、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しようとする。

以下、図面を結合して本発明の具体的実施形態について詳細に説明する。

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。

図３は、本発明の実施形態３の構造図である。

図１に示したとおり、清浄金属のインゴット鋳型であって、インゴット鋳型本体１と、インゴット鋳型本体１に設置される保温キャップ２とを備え、前記インゴット鋳型の底板に、底板と接続する稜線３が設けられる。前記中の基礎稜線が底板の中線に設けられ、前記稜線３内に水冷手段５が設けられる。稜線３に温度を下げるための循環水を通す。前記インゴット鋳型本体は水冷インゴット鋳型である。

a、密閉空間内において炭材を高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させる。

b、炭材の温度が分解温度に上昇するとき、高発熱量の石炭と炭材分解ガスに分解する。

c、得られた高発熱量の石炭を収集して貯蔵し、炭材分解ガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、その一部を加圧して液化し又は精製処理を行い、分離された不活性ガス又はその他の部分の炭材分解ガスを加熱して再度密封空間内に導入して未分解の炭材と反応させる。

d、未分解又は新しく搬入された炭材を再度a工程に入らせ、循環して導入させる高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させることによって炭材分解ガス又は不活性ガスの加熱による炭材を分解する循環を実現する。

図１に示すように、加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備は、原料供給口２と排出口３とを有する密閉窯体1を備える。窯体１は回転釜であり、当該窯体１内に炭材推進分解手段４を設ける。この炭材推進分解手段４は分散板とすることができ、螺旋又はその他の横向き方式とすることもできる。上記密封窯体１の一端に炭材分解ガス収集管５を設け、他端に高温ガス導入管６を設ける。上記炭材分解ガス収集管５はガス後処理手段７と接続し、ガス後処理手段７は石炭ガス製造装置とすることができ、粉塵除去、不純物除去、脱硫、加圧液化装置とすることもでき、且つサイクル管８を通して高温ガス導入管６と連通し、上記サイクル管８又は／及び高温ガス導入管６に加熱手段を設ける。
上記加熱手段は、燃料供給管９とガス供給管１０と燃焼加熱室１１とを含み、最も信頼性の高い加熱方式と体積の大きい燃焼加熱室によって熱伝送の効率を保証することができる。電気加熱などその他の加熱方式とすることもできる。通しているガスは炭材分解ガスであり、炭材分解ガスが後処理手段７内において処理された後、大部分が工業貯蔵で、その他の部分がサイクル管風機の作動によって再度加熱手段と熱交換を行い、且つ密封空間内に導入して未分解の炭材と反応を行い、炭材分解ガスによる炭材を加熱分解する循環を実現する。分解によって得られた高温の石炭がもたらした熱量は、資材の予熱に用いられる。

加熱ガス循環式炭材分解方法は、以下の工程を含む。

図１に示したとおり、清浄金属のインゴット鋳型であって、インゴット鋳型本体１と、インゴット鋳型本体１に設置される保温キャップ２とを備え、前記インゴット鋳型の底板に底板と接続する稜線３が設けられる。前記中の基礎稜線が底板の中線に設けられ、前記稜線３内に水冷手段５が設けられる。稜線３に温度を下げるための循環水を通す。前記インゴット鋳型本体は水冷インゴット鋳型である。

a、密閉空間内において炭材を高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させる。

b、炭材の温度が分解温度に上昇するとき、高発熱量の石炭と炭材分解ガスに分解する。

c、得られた高発熱量の石炭を収集して貯蔵し、炭材分解ガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、その一部を加圧して液化し又は精製処理を行い、分離された不活性ガス又はその他の部分の炭材分解ガスを加熱して再度密封空間内に導入して未分解の炭材と反応させる。

d、未分解又は新しく搬入された炭材を再度a工程に入らせ、循環して導入される高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させることによって炭材分解ガス又は不活性ガスの加熱による炭材を分解する循環を実現する。

＜実施形態１＞

図１に示すように、加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備は、原料供給口２と排出口３とを有する密閉窯体１を備える。窯体１は回転釜であり、当該窯体１内に炭材推進分解手段４を設ける。この炭材推進分解手段４は分散板、螺旋又はその他の横向き方式とすることができる。上記密封窯体１の一端に炭材分解ガス収集管５を設け、他端に高温ガス導入管６を設ける。上記炭材分解ガス収集管５はガス後処理手段7と接続し、ガス後処理手段７は石炭ガス製造装置とすることができ、粉塵除去、不純物除去、脱硫、加圧液化装置とすることもでき、且つサイクル管８を通して高温ガス導入管６と連通し、上記サイクル管８又は／及び高温ガス導入管６に加熱手段を設ける。
上記加熱手段は、燃料供給管９とガス供給管１０と燃焼加熱室１１とを含み、最も信頼性の高い加熱方式と体積の大きい燃焼加熱室によって熱伝送の効率を保証することができる。電気加熱などその他の加熱方式とすることもできる。通しているガスは炭材分解ガスであり、炭材分解ガスが後処理手段７内において処理された後、大部分が工業貯蔵で、その他の部分がサイクル管風機の作動によって再度加熱手段と熱交換を行い、且つ密封空間内に導入して未分解の炭材と反応を行い、炭材分解ガスによる炭材を加熱分解する循環を実現する。分解によって得られた高温の石炭がもたらした熱量は、資材の予熱に用いられる。

＜実施形態２＞

図２に示すように、加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備は、原料供給口２と排出口３とを有する密閉窯体１を備える。窯体１は回転釜であり、当該窯体１内に炭材推進分解手段４を設ける。この炭材推進分解手段４は分散板、螺旋又はその他の横向き方式とすることができる。上記密封窯体１の一端に炭材分解ガス収集管５を設け、他端に高温ガス導入管６を設ける。上記炭材分解ガス収集管５はガス後処理手段７と接続し、ガス後処理手段７は石炭ガス製造装置とすることができ、粉塵除去、不純物除去、脱硫、加圧液化装置とすることもでき、且つサイクル管８を通して高温ガス導入管６と連通し、上記サイクル管８又は／及び高温ガス導入管６に加熱手段を設ける。
上記加熱手段は、燃料供給管９とガス供給管１０と燃焼加熱室１１とを含み、最も信頼性の高い加熱方式と体積の大きい燃焼加熱室によって熱伝送の効率を保証することができる。電気加熱などその他の加熱方式とすることもできる。通しているガスは炭材分解ガスであり、炭材分解ガスが後処理手段７内において処理された後、大部分が工業貯蔵で、その他の部分がサイクル管風機の作動によって再度加熱手段と熱交換を行い、且つ密封空間内に導入して未分解の炭材と反応を行い、炭材分解ガスによる炭材を加熱分解する循環を実現する。上記燃料供給管９は、ガス後処理手段７を通る炭材分解ガス収集管５と連通する。分解ガスを加熱する燃料供給管内における燃料に、小部分の処理後の炭材分解ガスも利用されるため、当該システムに新たな熱源を増加する必要はなく、その自給自足を保証する。分解によって得られた高温の石炭がもたらした熱量は、資材の予熱に用いられる。

＜実施形態３＞

図３に示すように、加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備は、原料供給口２と排出口３とを有する密閉窯体１を備える。窯体１は縦釜であり、当該窯体１内に炭材推進分解手段４を設ける。この炭材推進分解手段４は大型縦向螺旋、メッシュ振動下流板又はその他の縦向き方式とすることができる。上記密封窯体１の一端に炭材分解ガス収集管５を設け、他端に高温ガス導入管６を設ける。上記炭材分解ガス収集管５はガス後処理手段７と接続し、ガス後処理手段７は石炭ガス製造装置とすることができ、粉塵除去、不純物除去、脱硫、加圧液化装置とすることもでき、且つサイクル管８を通して高温ガス導入管６と連通し、上記サイクル管８又は／及び高温ガス導入管６に加熱手段を設ける。
上記加熱手段は、燃料供給管９とガス供給管１０と燃焼加熱室１１とを含み、最も信頼性の高い加熱方式と体積の大きい燃焼加熱室によって熱伝送の効率を保証することができる。電気加熱などその他の加熱方式とすることもできる。通しているガスは不活性ガスであり、密閉空間内において炭材を不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させる。炭材の温度が３００〜９００℃に上昇するとき、高発熱量の石炭と炭材分解ガスに分解する。得られた高発熱量の石炭を収集して貯蔵し、炭材分解ガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、その一部を加圧して液化し又は精製処理を行い、後処理手段７によって分離された不活性ガスを加熱して再度密封空間内に導入して未分解の炭材と反応させる。未分解又は新しく搬入された炭材を再度ａ工程に入らせ、循環して導入される不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させることによって不活性ガスの加熱による炭材を分解する循環を実現する。炭材分解ガスが後処理手段７内において処理された後、大部分が工業貯蔵で、その他の部分がサイクル管風機の作動によって再度加熱手段と熱交換を行い、且つ密封空間内に導入して未分解の炭材と反応を行い、不活性ガスによる炭材を加熱分解する循環を実現する。上記燃料供給管９は、ガス後処理手段７を通る炭材分解ガス収集管５と連通する。分解ガスを加熱する燃料供給管内における燃料に、小部分の処理後の炭材分解ガスも利用されるため、当該システムに新たな熱源を増加する必要はなく、その自給自足を保証する。分解によって得られた高温の石炭がもたらした熱量は、資材の予熱に用いられる。

＜実施形態４＞

図３に示すように、加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備は、原料供給口２と排出口３とを有する密閉窯体１を備える。窯体１は縦釜であり、当該窯体１内に炭材推進分解手段４を設ける。この炭材推進分解手段４は大型縦向螺旋、メッシュ振動下流板又はその他の縦向き方式とすることができる。上記密封窯体１の一端に炭材分解ガス収集管５を設け、他端に高温ガス導入管６を設ける。上記炭材分解ガス収集管５はガス後処理手段７と接続し、ガス後処理手段７は石炭ガス製造装置とすることができ、粉塵除去、不純物除去、脱硫、加圧液化装置とすることもでき、且つサイクル管８を通して高温ガス導入管６と連通し、上記サイクル管８又は／及び高温ガス導入管６に加熱手段を設ける。
上記加熱手段は、燃料供給管９とガス供給管１０と燃焼加熱室１１とを含み、最も信頼性の高い加熱方式と体積の大きい燃焼加熱室によって熱伝送の効率を保証することができる。電気加熱などその他の加熱方式とすることもできる。通しているガスは炭材分解ガスであり、密閉空間内において炭材を炭材分解ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させる。炭材の温度が３００〜９００℃に上昇するとき、高発熱量の石炭と炭材分解ガスに分解する。得られた高発熱量の石炭を収集して貯蔵し、炭材分解ガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、その一部を加圧して液化し又は精製処理を行い、後処理手段７によって分離された炭材分解ガスを加熱して再度密封空間内に導入して未分解の炭材と反応させる。未分解又は新しく搬入された炭材を再度ａ工程に入らせ、循環して導入する炭材分解ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させることによって炭材分解ガスの加熱による炭材を分解する循環を実現する。炭材分解ガスが後処理手段７内において処理された後、大部分が工業貯蔵で、その他の部分がサイクル管風機の作動によって再度加熱手段と熱交換を行い、且つ密封空間内に導入して未分解の炭材と反応を行い、炭材分解ガス又は不活性ガスによる炭材を加熱分解する循環を実現する。上記燃料供給管９は、ガス後処理手段７を通る炭材分解ガス収集管５と連通する。分解ガスを加熱する燃料供給管内における燃料に、小部分の処理後の炭材分解ガスも利用されるため、当該システムに新たな熱源を増加する必要はなく、その自給自足を保証する。分解によって得られた高温の石炭がもたらした熱量は、資材の予熱に用いられる。

上記不活性ガスは、主に酸素又は炭材分解ガスと化学反応を発生しにくいガス媒体を指し、ヘリウム、アルゴンとすることができ、二酸化炭素、嫌気性ガス、酸素の少ないガスとすることもできる。

本発明の技術案は、工業において製造又は使用することができ、産業上の利用可能性を備えている。

Claims (5)

1. 以下の工程を含むことを特徴とする加熱ガス循環式炭材分解方法。
   ａ、密閉空間内において炭材を高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させる。
   ｂ、炭材の温度が分解温度に上昇するとき、高発熱量の石炭と炭材分解ガスに分解する。
   ｃ、得られた高発熱量の石炭を収集して貯蔵し、炭材分解ガスを収集し、粉塵を除去し、分離し、その一部を加圧して液化し又は精製処理を行い、分離された不活性ガス又はその他の部分の炭材分解ガスを加熱して再度密封空間内に導入して未分解の炭材と反応させる。
   ｄ、未分解又は新しく搬入された炭材を再度ａ工程に入らせ、循環して導入される高温炭材分解ガス又は不活性ガスと十分に接触させ、吸熱させ、温度を上昇させることによって炭材分解ガス又は不活性ガスの加熱による炭材を分解する循環を実現する。
2. 原料供給口と排出口とを有する密閉窯体を含み、前記窯体内に炭材推進分解手段を設け、前記密封窯体の一端に炭材分解ガス収集管を設け、他端に高温ガス導入管を設け、前記炭材分解ガス収集管がガス後処理手段と接続してサイクル管を通して高温ガス導入管と連通し、前記サイクル管又は／及び高温ガス導入管に加熱手段を設けることを特徴とする加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備。
3. 前記加熱手段は、燃料供給管とガス供給管と燃焼加熱室とを含むことを特徴とする請求項２に記載の加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備。
4. 前記燃料供給管は、ガス後処理手段を通る炭材分解ガス収集管と連通することを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備。
5. 前記加熱手段は電気加熱手段であることを特徴とする請求項２又は３に記載の加熱ガス循環式炭材分解方法を実現する専用設備。