JP2015071657A - コークス炉の石炭事前処理装置及び石炭事前処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流動床乾燥分級機のターンダウン時にも第１の排気ダクト内の微粉炭及びタールの堆積を抑制することが可能な、新規かつ改良されたコークス炉の石炭事前処理装置及び方法を提供する。【解決手段】該コークス炉の石炭事前処理装置は、流動床乾燥分級機２から排出された粗粒炭を加熱する気流加熱塔８と排ガス中のタールを除去するタール除去炉１６とを連結する排気ダクトと、排気ダクトに連結され、排気ダクトに熱風を供給する熱風供給ラインＤ１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉の石炭事前処理装置及び石炭事前処理方法に関する。

コークスは、原料炭をコークス炉に投入して乾留することによって製造される。原料炭をコークス炉に投入する前には、原料炭を所定の粒度（例えば０．５ｍｍ以上の粒度）とし、予熱する事前処理を行っている。

具体的には、原料炭を流動床乾燥分級機で乾燥・加熱し、粗粒炭と微粒炭に分級し、少なくとも粗粒炭は、さらに気流加熱塔で所定の温度まで加熱することで改質される。加熱された粗粒炭はサイクロン集塵機で捕集される。

一方、加熱された微粉炭はバグフィルタによって回収され、混練機によってバインダ（具体的にはタール）とともに混練される。そして、微粉炭とバインダとの混練物は塊成機によって塊成されることで塊成炭が作製される。塊成炭は、加熱された粗粒炭とともに石炭搬送ラインに載せられる。石炭搬送ラインは、粗粒炭及び塊成炭をコークス炉に搬送、投入する。また、流動床乾燥分級機、気流加熱塔、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから発生した排ガスは、所定の循環ラインを経由して流動床乾燥分級機の熱風として再利用される。

ここで、気流加熱塔は、粗粒炭を１０００℃／ｍｉｎ以上で急速加熱することで、粗粒炭を２００〜４００℃程度まで加熱する。さらに、気流加熱塔は、２０ｍ／ｓ以上のガス流速で粗粒炭を運ぶ。

したがって、気流加熱塔で加熱された粗粒炭からは粒度が２０μｍ以下の微粉炭及びタールが発生する。しかし、サイクロン捕集機ではこのような微粉炭を捕集することはできない。なお、微粉炭を捕集できる捕集機としてはバグフィルタがあげられるが、バグフィルタをサイクロン捕集機の代わりに用いることはできない。粗粒炭の温度が高すぎるからである。

その結果、気流加熱塔から排出された排ガス、より具体的にはサイクロン捕集機から排出された排ガスには、タール及び微粉炭が含まれる。特に、微粉炭は排ガス中で２０〜２００ｇ／ｍ^３の高濃度に濃縮される。

また、塊成炭のバインダにはタールが使用されるため、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから排出される排ガスにもタールが含まれる。特に、石炭搬送ラインでは、気流加熱塔によって加熱された高温の粗粒炭に塊成炭が混合されるため、塊成炭内のタールが揮発しやすい。

したがって、気流加熱塔、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから排出された排ガスをそのまま循環ラインに導入した場合、排ガスが循環ライン中で冷却されるので、循環ライン中でタールが析出する。そして、析出したタールと微粉炭とが混ざった状態で循環ライン内に堆積する。この結果、循環ラインがタール及び微粉炭の堆積物によって閉塞する可能性がある。また、微粉炭が流動床乾燥分級機の目皿板を目詰りさせる可能性もある。

そこで、特許文献１に開示された技術は、気流加熱塔、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから排出された排ガスを流動床乾燥分級機のフリーボード部または排気ダクト（流動床乾燥分級機とバグフィルタとを結ぶダクト）に導入する。そして、特許文献１に開示された技術では、排ガス中の微粉炭及びタールをバグフィルタによって回収する。

この方法では、排ガスは、流動床乾燥分級機の排気ダクトを通る際に冷却される。しかし、気流加熱塔による粗粒炭の加熱温度が３００℃以下となる場合には、気流加熱塔から排出される排ガス中のタール濃度が低い。したがって、排ガスをそのまま流動床乾燥分級機のフリーボード部または排気ダクトに導入しても、タールの析出量は少ないので、問題は生じにくい。

一方、粗粒炭の加熱温度が３００℃を超えると、気流加熱塔から排出される排ガス中のタール濃度が上昇する。したがって、この排ガスをそのまま流動床乾燥分級機のフリーボード部または排気ダクトに導入すると、排気ダクト内で排ガスが冷却されて大量のタールが析出する。そして、タール及び微粉炭の堆積物によって排気ダクトやバグフィルタが閉塞する可能性がある。

そこで、特許文献２に開示されているように、タール除去炉を用いて排ガスを無害化する（すなわちタールを除去する）技術が提案されている。この技術では、気流加熱塔とタール除去炉とを排気ダクト（以下、「第１の排気ダクト」とも称する）で連結する。さらに、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインとタール除去炉とを排気ダクト（以下、これらの排気ダクトを「第２の排気ダクト」とも称する）で連結する。したがって、この技術では、気流加熱塔、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから発生した排ガスをタール除去炉に導入し、タール除去炉により排ガスを無害化する。そして、無害化された排ガスを循環ラインに導入する。

特開２０１１−２１９５９９号公報 特許４９２６６７１号

ところで、近年、タール除去炉による処理効率を向上する等の目的のため、第２の排気ダクトを第１の排気ダクトに連結する技術が提案されている。第１の排気ダクト内には、気流加熱塔からの排ガスが流通する。この排ガスは第２の排気ダクト内を流通する排ガスよりも流量及び流速が大きい。したがって、この技術では、タール除去炉に効率よく排ガスを導入することができる。

しかし、この技術には、流動床乾燥分級機のターンダウン（処理量低下）時に第１の排気ダクトに堆積物が生じやすいという問題があった。具体的に説明すると、コークス生産量が少ない場合、流動床乾燥分級機の処理量も低減（ターンダウン）する。以下、低減の程度を負荷率（流動床乾燥分級機の処理量の処理能力基準値（ここでは最大値）に対する比率）で表示する。処理量が小さい場合、増産処置である石炭事前加熱まで行う必要がない。このため、気流加熱塔を停止させる。さらに、流動床乾燥分級機から排出される粗粒炭の温度も低下する。このため、気流加熱塔からは排ガスが排出されなくなる。

さらに、流動床乾燥分級機の処理量が低下していることから、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから発生する排ガスの流量が低下する。したがって、第１の排気ダクト内を流通する排ガスの流速が大きく低下する。これが第１の排気ダクト内への微粉炭の堆積を招く。

さらに、第１の排気ダクト内の温度も大きく低下する。したがって、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから発生した排ガスは、第１の排気ダクト内に導入された際に急速に冷却される。一方、混練機、塊成機、及び石炭搬送ラインから発生した排ガスはタールを含んでいる。したがって、排ガスが冷却されることによって、タール析出を加速する。そして、析出したタールは、第１の排気ダクト内に堆積された微粉炭と混合されて堆積物を形成する。この堆積物は、最終的に第１の排気ダクトを閉塞する可能性がある。

この堆積物は非常に硬い。さらに、この堆積物は、揮発性のタールを含んでいるため、非常に燃えやすい。このため、堆積物を除去する（すなわち第１の排気ダクトを修繕する）のに非常に手間がかかっていた。具体的には、まず、石炭事前処理装置の操業を停止し、堆積物の温度が低下するまで待機する。堆積物は、その温度が６０℃程度まで低下した場合、燃えにくくなるので、それまで待機する必要がある。しかし、堆積物の温度が６０℃程度まで低下するまでには非常に長時間（例えば１日半以上）かかる。その後、堆積物を除去することになるが、堆積物は非常に硬いため、除去しにくい。したがって、堆積物を除去するのに非常に手間がかかっていた。

なお、堆積物に水を掛けることで堆積物を冷却する方法も考えられる。しかし、この方法では、高温かつ燃えやすい堆積物に水を掛ける必要があるので、極めて慎重な作業が必要になる。また、堆積物は非常に硬いため、一旦堆積物が生成されると、気流加熱塔の運転を再開しても堆積物は取れなかった。また、特許文献２に開示された方法では、流動床乾燥分級機のターンダウンについては何ら考慮されていなかった。

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、流動床乾燥分級機のターンダウン時にも第１の排気ダクト、すなわち気流加熱塔とタール除去炉とを連絡する排気ダクト内の微粉炭及びタールの堆積を抑制することが可能な、新規かつ改良されたコークス炉の石炭事前処理装置及び方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、流動床乾燥分級機から排出された粗粒炭を加熱する気流加熱塔と排ガス中のタールを除去するタール除去炉とを連結する排気ダクトと、排気ダクトに連結され、排気ダクトに熱風を供給する熱風供給ラインと、を備えることを特徴とする、コークス炉の石炭事前処理装置が提供される。

ここで、熱風供給ラインは、流動床乾燥分級機の熱風発生炉に連結されていてもよい。

本発明の他の観点によれば、流動床乾燥分級機から排出された粗粒炭を加熱する気流加熱塔と排ガス中のタールを除去するタール除去炉とを連結する排気ダクトに排ガスを流通させるステップと、排気ダクトに連結された熱風供給ラインを介して排気ダクト内に熱風を供給するステップと、を含むコークス炉の石炭事前処理方法が提供される。

ここで、排気ダクトは流動床乾燥分級機の熱風発生炉に連結されており、熱風発生炉から発生した熱風を排気ダクトに供給してもよい。

以上説明したように本発明によれば、流動床乾燥分級機のターンダウン時、すなわち気流加熱塔の停止時には、気流加熱塔とタール除去炉とを連絡する排気ダクトに熱風を供給することができるので、排気ダクト内の微粉炭及びタールの堆積を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るコークス炉の石炭事前処理装置の概略構成を示す説明図である。 比較例となる石炭事前処理装置の概略構成を示す説明図である。 タール除去炉入側ダクト空塔速度と堆積厚みとの対応関係を示すグラフである。

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。

＜１．石炭事前処理装置による処理の概要＞
図１は、本実施形態に係る石炭事前処理装置Ａの構成を示す。石炭事前処理装置Ａは、コークス炉に装入される原料炭を事前処理（改質）することで、コークス炉で原料炭が熱的崩壊して微粉化することや、コークス強度の低下を抑制するものである。

石炭事前処理装置Ａは、石炭（原料炭）の事前処理として、原料炭を流動床乾燥分級機２で乾燥し、ついで粗粒炭と微粉炭とに分級する。石炭事前処理装置Ａは、粗粒炭を気流加熱塔８で加熱する。一方、石炭事前処理装置Ａは、微粉炭を塊成することで塊成炭を作製する。なお、石炭事前処理装置Ａは、微粉炭を塊成する前に気流加熱塔８で加熱する場合もある。そして、石炭事前処理装置Ａは、粗粒炭と塊成炭とをコークス炉に装入する。

また、石炭事前処理装置Ａは、原料炭の事前処理で発生する排ガスをリサイクルして有効活用することでコークス生産性の向上をはかり、また、排ガス中に含まれる微粉炭やタール等の環境汚染有害成分を除去して大気中に放散させる。

即ち、石炭事前処理装置Ａは、流動床乾燥分級機２から発生する排ガスを循環させ、流動床乾燥分級機２の熱風として利用する流動床ガス循環ラインを構築する。さらに、石炭事前処理装置Ａは、気流加熱塔８、混練機１３、塊成機１４、石炭搬送ライン１５から発生するタールを含む排ガスをタール除去炉１６に導入する。なお、気流加熱塔８とタール除去炉１６とはタール除去炉入側ダクト（ダクトＤ１０、排気ダクト）で連結されており、気流加熱塔８から発生する排ガスはダクトＤ１０を通ってタール除去炉１６に導入される。一方、混練機１３、塊成機１４、石炭搬送ライン１５から発生する排ガスは、ダクトＤ１１〜Ｄ１３を通ってダクトＤ１０に導入される。そして、これらの排ガスはダクトＤ１０を通ってタール除去炉１６に導入される。

そして、石炭事前処理装置Ａは、タール除去炉１６内でタールを燃焼・熱分解させることで、タールを無害化する。そして、石炭事前処理装置Ａは、無害化した排ガスを流動床ガス循環ラインに導入する。これにより、石炭事前処理装置Ａは、排ガスをさらに有効活用する。

ここで、気流加熱塔８から排出される余剰排ガスは高温である。石炭事前処理装置Ａは、この高温排ガスをリサイクルするため、高温排ガスの持つ顕熱をも有効活用することができる。これにより、熱エネルギーロスが防止される。

また、石炭事前処理装置Ａは、流動床ガス循環ラインの排ガス量が必要量よりも多くなった場合は、流動床ガス循環ラインの排ガスを大気中に放散する。ここで、タールを含む排ガスはタール除去炉１６によって無害化された後に流動床ガス循環ラインに導入されるので、石炭事前処理装置Ａは、環境汚染を引き起こすことなく排ガスを大気中に放散することができる。さらに、石炭事前処理装置Ａは、気流加熱塔８から排出される排ガスを気流加熱塔循環ラインに導入し、気流加熱塔８用の熱風として再利用する。

さらに、石炭事前処理装置Ａは、コークス生産量の調整等を目的として、流動床乾燥分級機２をターンダウンする場合がある。石炭事前処理装置Ａは、流動床乾燥分級機２の負荷率が小さい場合、気流加熱塔８を停止する。さらに、流動床乾燥分級機２から排出される粗粒炭の温度も低下させる。したがって、気流加熱塔８からは排ガスが排出されなくなる。さらに、混練機１３、塊成機１４、及び石炭搬送ライン１５から排出される排ガスの流量も低下する。この結果、上述したように、ダクトＤ１０に微粉炭及びタールが堆積する可能性がある。そこで、石炭事前処理装置Ａは、気流加熱塔８を停止した場合に、熱風発生炉１から発生する熱風の一部をダクトＤ１０に供給する。これにより、石炭事前処理装置Ａは、ダクトＤ１０内の流速及び温度を気流加熱塔停止時にも所定値以上に維持し、ひいては、微粉炭及びタールの堆積を抑制する。

＜２．石炭事前処理装置の構成＞
次に、石炭事前処理装置Ａの構成について説明する。石炭事前処理装置Ａは、熱風発生炉１、流動床乾燥分級機２、湿炭ホッパ３、粗粒炭排出口４、固気分離器５、流動床ブロワ６、排気調節弁７、気流加熱塔８、固気分離器９、気流加熱塔循環ブロワ１０、熱風発生炉１１、排気調節弁１２、混練機１３、塊成機１４、石炭搬送ライン１５、タール除去炉１６、コークス炉１７、流量調節弁１８を備える。また、石炭事前処理装置Ａは、ダクトＤ１〜Ｄ１４を備える。

熱風発生炉１は、流動床乾燥分級機２に熱風を供給するものである。具体的には、熱風発生炉１は、熱風炉用ブロワ１−１からの空気１−２、コークスガス等の燃料ガス１−３、及び後述する流動床ブロワ６からの排ガスを所定の空気比で混合して燃焼することで、熱風を発生させ、この熱風をダクトＤ１に供給する。ダクトＤ１は、熱風を流動床乾燥分級機２に供給する。熱風の温度は例えば約２５０〜４５０℃に設定される。

流動床乾燥分級機２は、湿炭ホッパ３から供給された原料炭（湿炭）を熱風発生炉１から供給された熱風を用いて乾燥及び分級する。原料炭は、総質量に対して１０質量％前後程度の水分を含む。また、原料炭は、例えば粒度が０．５ｍｍより大きい粗粒炭と粒度０．３ｍｍ以下の微粉炭とを含む。粒度は、例えば目開きの大きさが異なる篩を用いて測定される。例えば、目開きが０．３ｍｍの篩を用意し、測定対象の石炭をこの篩にかける。この篩に残留した石炭は、粒度が０．３ｍｍより大きく、篩から落ちた粉鉱石は粒度０．３ｍｍ以下となる。

流動床乾燥分級機２は、例えば長さ方向に２分割される。流動床乾燥分級機２は、前段で原料炭を乾燥させ、後段で原料炭を微粉炭及び粗粒炭に分級する。流動床乾燥分級機２は、粗粒炭を粗粒炭排出口４から排出し、気流加熱塔８に供給する。また、流動床乾燥分級機２は、微粉炭及びタールを含む排ガスをダクトＤ２に供給する。ダクトＤ２は、排ガスを固気分離器５に供給する。なお、排ガスに含まれるタールは、排ガスが固気分離器５に供給される過程で微粉炭に付着する。

湿炭ホッパ３は、原料炭を流動床乾燥分級機２に供給する。粗粒炭排出口４は、粗粒炭を気流加熱塔８に供給する。なお、粗粒炭排出口４から排出された粗粒炭の温度は、流動床乾燥分級機２の処理量によって適宜調整される。例えば、粗粒炭の温度は、気流加熱塔８の運転時となる場合には２５０℃程度とされ、気流加熱塔８の停止時には１００℃程度とされうる。

固気分離器５は、数ミクロンオーダの固体を分離可能なバグフィルタを備える。そして、固気分離器５は、ダクトＤ２から供給された排ガス（流動床乾燥分級機２からの排ガス）を微粉炭（及び微粉炭に付着したタール）と気体とに分離する。固気分離器５は、微粉炭を混練機１３に供給する。また、固気分離器５は、気体、すなわち微粉炭及びタールが除去された排ガスをダクトＤ３に供給する。ダクトＤ３は、ダクトＤ４及び排気調節弁７に連結されている。ダクトＤ３に供給された排ガスは、ダクトＤ４に供給される。ダクトＤ４は、排ガスを流動床ブロワ６に供給する。

流動床ブロワ６は、排ガスをダクトＤ５に供給し、ダクトＤ５は、排ガスを熱風発生炉１に供給する。熱風発生炉１に供給された排ガスは、熱風の生成に使用される。すなわち、排ガスがリサイクルされる。排気調節弁７は、開放された際に、ダクトＤ３、Ｄ４内の排ガスの一部を大気中に放散する。ここで、ダクトＤ３、Ｄ４内の排ガスは無害化されている。したがって、排気調節弁７は、無害化された排ガスを大気中に放散することができる。また、流動床ブロワ６は、無害化された排ガスを熱風発生炉１に供給することができる。

気流加熱塔８は、熱風発生炉１１から供給された熱風を用いて粗粒炭を３００〜４００℃まで加熱する。具体的には、気流加熱塔８は、粗粒炭を１０００℃／ｍｉｎ以上で急速加熱することで、粗粒炭を２００〜４００℃程度まで加熱する。石炭の種類にもよるが、粗粒炭の温度が３５０℃以上となると、粗粒炭中のタールが揮発する。したがって、排ガスにはタールが含まれることになる。なお、粗粒炭には粒度分布があるため、大径粒子に比べて小径粒子の方が高温に加熱される。このため、小径の石炭粒子は熱風に近い温度まで加熱され易い。したがって、小粒石炭粒子からのタール発生が多くなる。

さらに、気流加熱塔８は、粗粒炭をダクトＤ７に導入し、粗粒炭を２０ｍ／ｓ以上のガス流速で固気分離器９に運ぶ。したがって、粗粒炭から微粉炭が分離し、排ガスに含まれるようになる。このように、固気分離器９に供給される排ガスには、タール及び微粉炭が含まれる。しかし、排ガスは粗粒炭と同様に３００〜４００℃に加熱されているため、タールは析出しない。

一方、気流加熱塔８は、負荷率が小さい場合に停止される。気流加熱塔８が停止すると、排ガスは発生しなくなる。したがって、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度が大きく低下する。なお、気流加熱塔８が停止した場合、粗粒炭排出口４から排出された粗粒炭は、石炭搬送ライン１５に供給される。

固気分離器９は、例えばサイクロンであり、粗粒炭及び排ガスから粗粒炭を分離する。そして、固気分離器９は、粗粒炭を石炭搬送ライン１５に供給する。一方、固気分離器９は、微粉炭及びタールを含む排ガスをダクトＤ８に供給する。ダクトＤ８は、排ガスを気流加熱塔循環ブロワ１０及び排気調節弁１２に供給する。

気流加熱塔循環ブロワ１０は、ダクトＤ８内の排気の一部をダクトＤ９に導入し、ダクトＤ９は、排気を熱風発生炉１１に供給する。熱風発生炉１１は、気流加熱塔８に熱風を供給するものである。具体的には、熱風発生炉１１は、熱風炉用ブロワ１１−１からの空気１１−２、コークスガス等の燃料ガス１１−３、及び気流加熱塔循環ブロワ１０からの排ガスを所定の空気比で混合して燃焼することで、熱風を発生させ、この熱風をダクトＤ６に供給する。熱風温度は例えば約３５０〜５００℃とされる。ダクトＤ６は、熱風を気流加熱塔８に供給する。したがって、気流加熱塔８から発生した排ガスは、気流加熱塔８に供給される熱風として再利用される。

排気調節弁１２は、ダクトＤ８内の排ガス（気流加熱塔８からの排ガス）をダクトＤ１０に供給する。したがって、気流加熱塔８が停止している場合、排気調節弁１２には排ガスが流通しなくなる。

混練機１３は、微粉炭をバインダ１３−１であるタールと混練することで混練物を作製し、塊成機１４に供給する。なお、混練機１３からは微粉炭及びタールを含む排ガスが発生する。この排ガスは、ダクトＤ１３に供給される。ダクトＤ１３はダクトＤ１２に連結されている。したがって、ダクトＤ１３内の排ガスはダクトＤ１２に供給される。

塊成機１４は、混練物を塊成することで塊成炭を作製し、この塊成炭を石炭搬送ライン１５に供給する。なお、塊成機１４からも微粉炭及びタールを含む排ガスが発生する。この排ガスはダクトＤ１２に供給される。ダクトＤ１２は、ダクトＤ１０及びＤ１３に連結されている。ダクトＤ１２は、混練機１３からの排ガス及び塊成機１４からの排ガスをダクトＤ１０に供給する。

石炭搬送ライン１５は、粗粒炭及び塊成炭をコークス炉１７に供給する。石炭搬送ライン１５からも微粉炭及びタールを含む排ガスが発生する。特に、塊成炭はタールを含んでおり、石炭搬送ライン１５では、この塊成炭と高温の粗粒炭とが混合されるため、タールが揮発しやすい。なお、気流加熱塔８が停止している場合、粗粒炭の温度は低下するが、その場合であってもタールは揮発する。石炭搬送ライン１５から発生した排ガスは、ダクトＤ１１を介してダクトＤ１０に供給される。なお、ダクトＤ１１〜Ｄ１３のうち、すくなくとも１つがダクトＤ１０に連結されていることが好ましい。

ダクトＤ１０は、気流加熱塔８が運転中の場合、気流加熱塔８、混練機１３、塊成機１４、及び石炭搬送ライン１５から発生した排ガスをタール除去炉１６に供給する。この場合、ダクトＤ１０には気流加熱塔８から高温かつ大流量の排ガスが供給されるため、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度は高い。したがって、ダクトＤ１０内に微粉炭は堆積せず、タールも析出しない。

一方、流動床乾燥分級機２のターンダウンによって気流加熱塔８が停止した場合、気流加熱塔８から排ガスは発生しなくなる。したがって、ダクトＤ１０は、混練機１３、塊成機１４、及び石炭搬送ライン１５から発生した排ガスをタール除去炉１６に供給する。なお、気流加熱塔８が停止した場合、混練機１３、塊成機１４、及び石炭搬送ライン１５から発生する排ガスの流量も小さくなる。

したがって、ダクトＤ１０内に別途の熱風を供給しない場合、ダクトＤ１０内の排ガスの流速が低下するので、微粉炭がダクトＤ１０内に堆積する。さらに、ダクトＤ１０内の温度も低下するので、ダクトＤ１１、Ｄ１２内の排ガス、すなわち混練機１３、塊成機１４、及び石炭搬送ライン１５で発生した排ガスは、ダクトＤ１０に導入された際に急速に冷却される。したがって、タールが析出する。析出したタールは、微粉炭と混合されて堆積物を形成する。これに対し、石炭事前処理装置Ａは、熱風発生炉１からの熱風をダクトＤ１０内に供給するので、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度を高い値に維持することができる。この結果、石炭事前処理装置Ａは、流動床乾燥分級機２のターンダウンによって気流加熱塔８が停止した場合であっても、ダクトＤ１０内の微粉炭及びタールの堆積を抑制することができる。なお、後述する実施例で示される通り、ダクトＤ１０内の排ガスは、流速（空塔速度）が９．０ｍ／ｓ以上であり、かつ、温度が１５０℃以上であることが望ましい。この条件が満たされる場合に、堆積物が観察されなかったからである。

タール除去炉１６は、タール除去炉用ブロワ１６−１により空気１６−２と燃料ガス１６−３とを所定の空気比で炉内に導入してバーナで燃焼させることで、炉内を６００〜１２００℃に調整する。炉内温度が６００℃未満ではタールの燃焼、熱分解効率が悪いので炉内温度を６００℃以上とする必要がある。また、炉内温度の上限はあまり高くしても熱損失となるので１２００℃を上限とした。好ましい炉内温度は、８００〜１０００℃である。

したがって、タール除去炉１６は、ダクトＤ１０から供給された排ガス内のタールを燃焼・熱分解する。これにより、タール除去炉１６は、排ガスからタールを除去する。すなわち、タール除去炉１６は、排ガスを無害化する。

タール除去炉１６は、無害化した排ガスをダクトＤ４に供給する。ダクトＤ４に供給された排ガスは、流動床ブロワ６を介して熱風発生炉１に供給されるか、排気調節弁１２を介して大気中に放散される。ここで、タール除去炉１６から排出される排ガスは、気流加熱塔８及びタール除去炉１６によって高温にされている。したがって、石炭事前処理装置Ａは、気流加熱塔８及びタール除去炉１６から発生した熱量（顕熱）は、流動床乾燥分級機２のための熱源として有効活用される。コークス炉１７は粗粒炭及び塊成炭を乾留することでコークスを作製する。

流量調節弁１８は、ダクトＤ１とダクトＤ１４（熱風供給ライン）とを連結し、ダクトＤ１４はダクトＤ１０に連結されている。流量調節弁１８は気流加熱塔８が停止した際に開放され、熱風発生炉１からの熱風をダクトＤ１４に供給する。ダクトＤ１４は、熱風をダクトＤ１０に供給する。ダクトＤ１４は、ダクトＤ１０のうち、ダクトＤ１１、Ｄ１２との連結点よりも上流側に連結されることが好ましい。これにより、ダクトＤ１１、Ｄ１２からダクトＤ１０内に導入された排ガスをより確実に加熱し、かつ当該排ガスの流速を向上させることができる。

流量調節弁１８の開度は、ダクトＤ１０内の流速（空塔速度）が９．０ｍ／ｓ以上となり、かつ温度が１５０℃以上となるように設定されることが好ましい。これにより、気流加熱塔８が停止してもダクトＤ１０内に微粉炭及びタールが堆積しないようにすることができる。

このように、本実施形態では、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度を向上させる熱風として、熱風発生炉１から発生した熱風を使用する。その理由は以下のとおりである。第１に、熱風発生炉１から発生した熱風は高温かつ大流量である。第２に、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度が低下している場合、流動床乾燥分級機２はターンダウンしている。したがって、熱風発生炉１による熱風供給量に余裕がある。第３に、ダクトＤ１内は正圧、ダクトＤ１０内は負圧に維持されているので、両者を連結するだけで熱風がダクトＤ１０内に導入される。第４に、熱風発生炉１から発生した熱風はタール及び微粉炭のいずれも含まないクリーンなガスである。これらの理由により、本実施形態では、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度を向上させる熱風として、熱風発生炉１から発生した熱風を使用する。

なお、気流加熱塔８の停止時にダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度を向上させることができるのであれば、その手段は特に問われない。例えば、熱風発生炉１とは別個の熱風発生炉を用意し、この熱源発生炉からの熱風をダクトＤ１０内に供給してもよい。ただし、この方法では別途の熱風発生炉を用意する手間がかかる。さらに、熱風発生炉１の熱風を使用することで、上記のメリットが得られる。したがって、熱風発生炉１の熱風を使用することが好ましい。

なお、ダクトＤ１〜Ｄ５によって流動床ガス循環ラインが構築されている。すなわち、流動床乾燥分級機２から発生した排ガスは、流動床ガス循環ラインによって熱風発生炉１に循環され、熱風発生炉１の熱風として再利用される。

また、ダクトＤ６〜Ｄ９によって気流搭循環ラインが構築されている。すなわち、気流加熱塔８から発生した排ガスは、熱風発生炉１１に循環され、熱風発生炉１１の熱風として再利用される。

＜３．石炭事前処理方法＞
次に、石炭事前処理装置Ａを用いた石炭事前処理方法について説明する。この石炭事前処理方法では、湿炭ホッパ３から原料炭を流動床乾燥分級機２に供給する。ついで、流動床乾燥分級機２は、熱風発生炉１から供給された熱風を用いて原料炭を乾燥する。ついで、流動床乾燥分級機２は、当該熱風を用いて原料炭を微粉炭及び粗粒炭に分級する。流動床乾燥分級機２は、粗粒炭を気流加熱塔８に供給する。気流加熱塔８は、熱風発生炉１１から供給された熱風を用いて粗粒炭を加熱する。気流加熱塔８は、粗粒炭及び排ガスを固気分離器９に供給する。固気分離器９は、粗粒炭を排ガスから分離して石炭搬送ライン１５に供給し、排ガスを気流加熱塔循環ブロワ１０及び排気調節弁１２に供給する。気流加熱塔循環ブロワ１０は、排ガスを熱風発生炉１１に供給する。一方、排気調節弁１２は、排ガスをダクトＤ１０に供給する。

一方、流動床乾燥分級機２から排出された排ガスは、固気分離器５に供給される。固気分離器５は、排ガスから微粉炭を分離し、混練機１３に供給する。また、固気分離器５は、排ガスをダクトＤ３に供給する。混練機１３は、バインダ１３−１であるタールと微粉炭とを混練することで混練物を作製する。混練機１３は、混練物を塊成機１４に供給する。混練機１３から発生した排ガスは、ダクトＤ１３に供給される。ダクトＤ１３は、排ガスをダクトＤ１２に供給する。

塊成機１４は、混練物を塊成することで塊成炭を作製する。そして、塊成機１４は、塊成炭を石炭搬送ライン１５に供給する。塊成機１４から発生した排ガスは、ダクトＤ１２に供給される。ダクトＤ１２は、混練機１３及び塊成機１４から発生した排ガスをダクトＤ１０に供給する。

石炭搬送ライン１５は、粗粒炭及び塊成炭をコークス炉１７に供給する。コークス炉１７は、粗粒炭及び塊成炭を乾留することでコークスを作製する。石炭搬送ライン１５から発生した排ガスはダクトＤ１１に供給される。ダクトＤ１１は、排ガスをダクトＤ１０に供給する。ダクトＤ１０は、気流加熱塔８、混練機１３、塊成機１４、及び石炭搬送ライン１５から発生した排ガスをタール除去炉１６に供給する。タール除去炉１６は、排ガスを無害化し、ダクトＤ４に供給する。ダクトＤ３、Ｄ４は、無害化された排ガスを流動床ブロワ６に供給する。また、排気調節弁７は、開放された際に、ダクトＤ３、Ｄ４内の排ガスを大気中に放散する。これにより、コークスが作製されるとともに排ガスが循環される。

ここで、流動床乾燥分級機２の負荷率が小さくなった場合、気流加熱塔８が停止される。さらに、流動床乾燥分級機２から排出される粗粒炭の温度も低下する。これにより、気流加熱塔８からは排ガスが排出されなくなる。一方、流動床乾燥分級機２がターンダウンするので、混練機１３、塊成機１４、及び石炭搬送ライン１５から発生する排ガスの流量も小さくなる。したがって、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度が低くなる。

そこで、本実施形態では、流量調節弁１８を開放することで、熱風発生炉１からの熱風をダクトＤ１４に供給する。ダクトＤ１４は、熱風をダクトＤ１０に供給する。これにより、ダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度が向上する。ここで、流量調節弁１８の開度は、ダクトＤ１０内の排ガスの流速が９．０ｍ／ｓ以上となり、かつ温度が１５０℃以上となるように調整されることが好ましい。

次に、ダクトＤ１０内の排ガスの好ましい流速及び温度を確認するために、以下の実施例及び比較例を実施した。なお、上述した構成を有する石炭事前処理装置Ａを実施例として使用し、図２に示す石炭事前処理装置Ｂを参考例及び比較例として使用した。石炭事前処理装置Ｂは、石炭事前処理装置ＡからダクトＤ１４及び流量調節弁１８を除去したものである。

実施例及び比較例のいずれにおいても、ダクトＤ１０の内径を７５０ｍｍとし、ダクトＤ１０を水平方向に伸ばした。そして、操業条件、具体的には、気流加熱塔８の運転の有無、熱風のダクトＤ１０への供給の有無、熱風のダクトＤ１０への供給量、及び流動床乾燥分級機２への原料炭投入量（負荷率）を変動させた。そして、それぞれの操業条件の下でダクトＤ１０内に単位時間当りに導入される排ガス及び熱風の総流量、ダクトＤ１０内の排ガス流速（空塔速度）、排ガス温度、及び堆積厚みを測定した。

ここで、ダクトＤ１０内に単位時間当りに導入される排ガス及び熱風の総流量は以下のように測定した。すなわち、図１のａ，ｂ，ｃ，ｄで示す各位置を単位時間あたりに通過する排ガス（または熱風）の流量を測定した。流量の測定はピトー管または熱線式流速計を用いて行われた。そして、それらの総和をダクトＤ１０内に単位時間当りに導入される排ガス及び熱風の総流量とした。また、ダクトＤ１０内の排ガス温度は以下のように測定した。すなわち、図１のａ，ｂ，ｃ，ｄで示す各位置の排ガス（または熱風）温度を測定した。測定は熱電対を用いた。そして、各位置の温度に当該位置での流量を乗じ、これにより得られた値の総和を各位置での流量の総和で除算した。そして、これにより得られた値をダクトＤ１０内の排ガス温度とした。また、ダクトＤ１０内の排ガス流速はダクトＤ１０の直径を７５０ｍｍとしたときの空塔速度とした。堆積厚みは、定期修繕のタイミングに合せて実測し、堆積物の表面からダクトＤ１０の底面（中心軸の鉛直下方の面）までの距離とした。また、負荷率は流動床乾燥分級機２への原料炭投入量の基準値を１６１（ｔ／ｈ）とし、石炭投入量をこの基準値で除算することで求めた。

その結果を表１及び図３に示す。図３中の点Ｐは、堆積厚みとタール除去炉入側ダクト（ダクトＤ１０）内の排ガスの空塔速度との対応関係を示す。

実施例及び比較例によれば、気流加熱塔８の停止時に熱風をダクトＤ１０に供給することで、ダクトＤ１０内での微粉炭及びタールの堆積が抑制されることがわかる。さらに、ダクトＤ１０内の流速が９．０ｍ／ｓ以上であり、かつ温度が１５０℃以上である場合に、堆積が観察されなかったこともわかる。

以上により、本実施形態によれば、石炭事前処理装置Ａは、気流加熱塔８の停止時にダクトＤ１０に熱風を供給するので、ダクトＤ１０内の微粉炭及びタールの堆積を抑制することができる。したがって、ダクトＤ１０の修繕（上述したように、この修繕には非常に手間がかかる。）のために石炭事前処理装置Ａの操業を停止する必要がなくなり、ひいては、石炭事前処理装置Ａの連続運転時間を長くすることができる。さらに、修繕作業の負荷低減が図れる。

さらに、石炭事前処理装置Ａでは、ダクトＤ１４は、熱風発生炉１とダクトＤ１０とを連結するので、熱風発生炉１からの熱風を利用してダクトＤ１０内の排ガスの流速及び温度を向上させることができる。

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。

１ 熱風発生炉
２ 流動床乾燥分級機
３ 湿炭ホッパ
４ 粗粒炭排出口
５ 固気分離器
６ 流動床ブロワ
７ 排気調節弁
８ 気流加熱塔
９ 固気分離器
１０ 気流加熱塔循環ブロワ
１１ 熱風発生炉
１２ 排気調節弁
１３ 混練機
１４ 塊成機
１５ 石炭搬送ライン
１６ タール除去炉
１７ コークス炉
１８ 流量調節弁
Ｄ１〜Ｄ１４ ダクト

Claims (4)

1. 流動床乾燥分級機から排出された粗粒炭を加熱する気流加熱塔と排ガス中のタールを除去するタール除去炉とを連結する排気ダクトと、
   前記排気ダクトに連結され、前記排気ダクトに熱風を供給する熱風供給ラインと、を備えることを特徴とする、コークス炉の石炭事前処理装置。
2. 前記熱風供給ラインは、前記流動床乾燥分級機の熱風発生炉に連結されていることを特徴とする、請求項１記載のコークス炉の石炭事前処理装置。
3. 流動床乾燥分級機から排出された粗粒炭を加熱する気流加熱塔と排ガス中のタールを除去するタール除去炉とを連結する排気ダクトに排ガスを流通させるステップと、
   前記排気ダクトに連結された熱風供給ラインを介して前記排気ダクト内に熱風を供給するステップと、を含むコークス炉の石炭事前処理方法。
4. 前記排気ダクトは前記流動床乾燥分級機の熱風発生炉に連結されており、
   前記熱風発生炉から発生した熱風を前記排気ダクトに供給することを特徴とする、請求項３記載のコークス炉の石炭事前処理方法。
   

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