JP2015081286A - 流動床装置及びこれを用いた石炭の乾燥分級方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分級精度を向上することが可能な、新規かつ改良された流動床装置及びこれを用いた石炭の乾燥分級方法を提供する。
【解決手段】石炭を乾燥用流動化ガス１３１ａにより流動床とすることで、前記石炭を含水量が３〜５質量％となるまで乾燥する乾燥室１２１と、前記乾燥室１２１で乾燥された石炭を分級用流動化ガス１３２ａにより流動床とすることで、前記乾燥室１２１で乾燥された石炭を分級する分級室１２２と、を備えることを特徴とする、流動床装置１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、流動床装置及びこれを用いた石炭の乾燥分級方法に関する。

コークスを製造する技術として、石炭を乾留前に乾燥、分級する技術が提案されている。そして、特許文献１、２は、石炭の乾燥、分級を行う装置として、流動床装置を開示する。流動床装置は、概略的には、石炭が導入される流動床本体と、プレナム室とを備える。流動床本体は、複数のノズルが形成された目皿板を備え、目皿板に石炭が載せられる。プレナム室は、目皿板の下方に設けられる。プレナム室には、石炭を流動化させる（すなわち、流動床とする）ための流動化ガスが導入される。流動化ガスは、目皿板のノズルを通って流動床本体内に噴出する。流動化ガスは、石炭を流動化させる（すなわち流動床とする）。流動床を通過した流動化ガスは、フリーボード部を通過して排出口から排出される。

特許文献１、２に開示された流動床装置では、このような流動床本体が仕切り（隔壁）によって乾燥室及び分級室に分割されている。乾燥室内では、石炭を乾燥用流動化ガスにより流動床とすることで石炭を乾燥する。乾燥用流動化ガスは、流動床石炭を流動化させた後、乾燥室フリーボード部を通過し、乾燥室排出口から排出される。

分級室内では、乾燥室で乾燥された石炭を分級用流動化ガスにより流動床とする。流動床内では、擬似粒子化された石炭が分級用流動化ガスによってもみ洗いされ、複数の粒子（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）に分解される。さらに、流動床内の石炭の一部（多くは粒度０．３ｍｍ以下の微粉炭）を、分級用流動化ガスにより分級室フリーボード部内に吹き飛ばす。分級室フリーボード部内の石炭は、終端速度を超える速度を有する場合、分級用の流動化ガスとともに分級室排出口から排出されるが、終端速度以下の速度を有する場合、分級室の流動床に沈降する。終端速度は、石炭の粒度によって定まる。

そこで、特許文献１、２に開示された技術では、分級したい粒度（分級点、または分級粒度とも称される）にもとづいて終端速度を算出し、この終端速度にもとづいて、分級室フリーボード部内の分級用流動化ガスの平均流速（以下、「平均ガス流速」とも称する）を調整していた。具体的には、分級室のプレナム室に導入される流動化ガスの熱風量を調整することで、分級室フリーボード部内の平均ガス流速を調整していた。これにより、分級点以下の石炭、例えば微粉炭は分級室排出口から排出されるので、石炭を分級することができる。分級室排出口から排出された石炭は、バグフィルタによって回収された後、塊成炭製造装置によって塊成炭とされる。塊成炭製造装置は、ロールコンパクタによって石炭を塊成することで、塊成炭を作製する。

特許第３０３７６８０号 特許第３２９０５７４号

しかし、従来の技術は、分級室フリーボード部内の平均ガス流速だけで分級点をコントロールするので、分級の精度が十分でなかった。具体的には、例えば、分級点を０．５ｍｍとし、これに応じて分級室フリーボード部内の平均ガス流速を設定しても、流動床装置から排出される成品（粗粒炭）には、なお微粉炭（粒度が０．３ｍｍ以下の石炭）が多く混入していた。

分級精度を向上する方法としては、乾燥室でも石炭の分級を行うこと、具体的には乾燥室フリーボード部内の平均ガス流速を上げることが考えられる。この方法によれば、乾燥室からも分級点以下の石炭を乾燥室排出口から排出することができる。しかし、この方法では、乾燥不十分な石炭が乾燥室の排出口から排出される場合がある。この場合、乾燥不十分な石炭が乾燥室排出口やバグフィルタに付着し、これらを閉塞させる可能性がある。また、乾燥不十分な石炭は流動性が悪く、次工程で塊成炭製造装置のロールコンパクタに噛み込みにくい。この結果、塊成炭の強度が低下する可能性がある。

また、この方法では、成品石炭の温度が過剰に上昇する可能性がある。例えば、石炭の温度が空気中の自然発火管理上限温度（例えば９５℃）程度まで上昇する可能性がある。また、分級点よりも大きい石炭が排出口から排出される可能性がある。この場合、塊成炭製造装置に粒度の大きな石炭が投入されるので、塊成炭の強度が低下する可能性がある。塊成炭の強度低下を抑える方法としては、分級室フリーボード部内の平均ガス流速を低下させることで、分級室排出口から排出される石炭の粒度を低下させる方法が考えられる。しかし、この方法では、分級室内の流動床におけるもみ洗い効果が低下し、流動床内に分級点以下の石炭が多く残る。この結果、分級精度が低下する。したがって、乾燥室で石炭の分級を行っても、分級精度の問題を根本的に解決することができない。

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、分級精度を向上することが可能な、新規かつ改良された流動床装置及びこれを用いた石炭の乾燥分級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、石炭を乾燥用流動化ガスにより流動床とすることで、石炭を含水量が３〜５質量％となるまで乾燥する乾燥室と、乾燥室で乾燥された石炭を分級用流動化ガスにより流動床とすることで、乾燥室で乾燥された石炭を分級する分級室と、を備えることを特徴とする、流動床装置が提供される。

ここで、乾燥室は、乾燥室内の流動床の上方に形成された乾燥室フリーボード部を有し、分級室は、分級室内の流動床の上方に形成された分級室フリーボード部を有してもよい。また、乾燥室フリーボード部内を流動する乾燥用流動化ガスの平均流速は、分級室フリーボード部内を流動する分級用流動化ガスの平均流速よりも小さくてもよい。

また、乾燥室フリーボード部の高さは、以下の式（１）で示される搬送解放高さＴＤＨの０．６倍以上であってもよい。

式（１）中、Ｗ_０は流動床部の幅であり、Ｕ_０はフリーボード平均流速である。

本発明の他の観点によれば、石炭を乾燥用流動化ガスにより流動床とすることで、石炭を含水量が３〜５質量％となるまで乾燥する乾燥ステップと、乾燥ステップで乾燥された石炭を分級用流動化ガスにより流動化することで、乾燥ステップで乾燥された石炭を分級する分級ステップと、を含むことを特徴とする、石炭の乾燥分級方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、石炭の境界水分量、すなわち乾燥室と分級室との境界を通過する石炭の含水量を３〜５質量％とすることができるので、分級精度が向上する。

本発明の実施形態に係る流動床装置の概略構成を示す側断面図である。 塊成炭製造装置の概略構成を示す側断面図である。 乾燥室フリーボード部のＣ−Ｃ’断面（横断面）形状を示す説明図である。 流動床底面からの高さと発塵強度との対応関係を示す説明図である。 石炭水分量（質量％）と流動床装置の機長方向の位置との対応関係を模式的に示すグラフである。 排ガス温度と機長方向の位置との対応関係を模式的に示すグラフである。 流動床（流動層）温度と機長方向の位置との対応関係を模式的に示すグラフである。 発塵強度（雰囲気の単位体積当りに存在する石炭粉塵量）と石炭の含水量との対応関係を示すグラフである。 含有量が５質量％となる石炭中の擬似粒子を示すＳＥＭ写真である。 含有量が１．５質量％となる石炭中の擬似粒子を示すＳＥＭ写真である。 乾燥室及び分級室のレイアウトの一例を示す説明図である。 石炭水分量と機長方向の位置との対応関係の一例を示すグラフである。 乾燥室及び分級室のレイアウトの一例を示す説明図である。 石炭水分量と機長方向の位置との対応関係の一例を示すグラフである。 乾燥室及び分級室のレイアウトの一例を示す説明図である。 石炭水分量と機長方向の位置との対応関係の一例を示すグラフである。 流動床装置から排出された石炭中の微粉炭の割合（質量％）と境界水分量（質量％）との対応関係を示す説明図である。

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．流動床装置の構成＞
まず、図１に基づいて、流動床装置１００の構成について説明する。図１に示すように、流動床装置１００は、流動床本体１２０と、プレナム室１３０と、ホッパ１６５とを備える。流動床装置１００は、いわゆる乾燥分級装置であり、流動床Ｘ２１、Ｘ２２を用いて石炭Ｘ１の乾燥及び分級を行う。

ホッパ１６５は、石炭Ｘ１を貯蔵する。また、ホッパ１６５は、流動床本体１２０に接続されており、石炭Ｘ１を流動床本体１２０に導入する。

石炭Ｘ１は、例えば総質量に対して１０質量％前後程度の水分を含む。また、石炭Ｘ１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。本実施形態での粒度は、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。

流動床本体１２０は、平面視で略長方形の形状となっており、隔壁１１１によって乾燥室１２１及び分級室１２２に分割される。隔壁１１１の下端部には空間、すなわち乾燥石炭排出口１１２が形成されている。プレナム室１３０は、流動床本体１２０に流動化ガスを導入する領域であり、隔壁１３５によってプレナム室１３１、１３２に分割される。隔壁１１１、１３５は同一の鉛直面内に設けられる。

乾燥室１２１は、石炭Ｘ１を後述する乾燥用流動化ガス１３１ａによって流動床Ｘ２１とする（すなわち流動化する）ことで石炭Ｘ１を乾燥させる。石炭Ｘ１は含水量が３〜５質量％となるまで乾燥室１２１で乾燥される。本実施形態では、乾燥室１２１で石炭Ｘ１を含水量が３〜５質量％となるまで乾燥させることで、石炭Ｘ１の分級精度を高める。

乾燥室１２１は、流動床部２０１と、フリーボード部２１１と、目皿板１４１と、原料投入口１６０と、排ガス排出口１８１とを備える。

流動床部２０１は、石炭Ｘ１の流動床Ｘ２１が形成される領域であり、流動床部２０１の底面が目皿板１４１となっている。目皿板１４１は、複数のノズル１４１ａを有する。ノズル１４１ａは、目皿板１４１を厚さ方向に貫通する穴である。後述する乾燥用流動化ガス１３１ａは、目皿板１４１のノズル１４１ａを通って流動床部２０１に導入される。そして、乾燥用流動化ガス１３１ａは、流動床部２０１内の石炭Ｘ１を流動床Ｘ２１とする（すなわち流動化させる）ことで、石炭Ｘ１を乾燥させる。石炭Ｘ１を乾燥させた（すなわち石炭Ｘ１から水分を奪った）乾燥用流動化ガス１３１ａは、排ガス１８１ａとしてフリーボード部２１１に導入される。排ガス１８１ａには、乾燥が十分でない（具体的には、含水量が５質量％よりも大きい）石炭Ｘ１が混入する場合がある。

フリーボード部２１１は、流動床部２０１の上側の領域である。フリーボード部２１１の幅は、天井に近いほど広くなるように設計されている。また、フリーボード部２１１の高さは、後述するＴＤＨの０．６倍以上の高さに設計されていてもよい。これにより、分級精度がさらに向上する。詳細は後述する。原料投入口１６０は、流動床本体１２０の長さ方向の先端面１２０ａに設けられる。原料投入口１６０は、ホッパ１６５に接続されており、石炭Ｘ１は、原料投入口１６０を介して乾燥室１２１内に投入される。排ガス排出口１８１は、フリーボード部２１１の天井に設けられている。排ガス１８１ａはフリーボード部内で上昇し、排ガス排出口１８１から排出される。

ここで、排ガス排出口１８０から排出される排ガス１８１ａには、なるべく石炭Ｘ１が含まれないことが好ましい。上述したように、排ガス１８１ａに含まれる石炭Ｘ１は、乾燥が充分でない場合があるので、石炭Ｘ１が排ガス排出口１８１や後述するバグフィルタに付着する可能性があるからである。また、フリーボード部２１１内の湿度は極めて高くなっている（例えば、相対湿度１００％程度となっている）。したがって、排ガス排出口１８１近傍では結露が発生している可能性が高い。このため、仮に乾燥した石炭Ｘ１がフリーボード部２１１内に飛ばされたとしても、石炭Ｘ１は排ガス排出口１８１近傍の結露によって湿ってしまう。また、石炭Ｘ１をなるべく排ガス排出口１８０から排出しないようにすることで、分級室１２２での分級制御性が向上する。すなわち、石炭Ｘ１の分級を実質的に分級室１２２のみで行うことになるので、分級室１２２で分級を制御すれば良いことになる。

一方、フリーボード部２１１内の排ガス１８１ａの平均流速が小さいほど、石炭Ｘ１は排ガス排出口１８０から排出されにくい。したがって、フリーボード部２１１内の排ガス１８１ａの平均流速は、石炭Ｘ１が３〜５質量％の含水量となるまで乾燥され、かつ、流動床Ｘ２１が形成される範囲内でなるべく小さいことが好ましい。ここで、フリーボード部２１１内の排ガス１８１ａの平均流速は、以下の式（２）で表される。

Ｕ_０１＝熱風量（ｍ^３／ｓ）÷乾燥室フリーボード面積（ｍ^２）・・・（２）

ここで、式（１）中、Ｕ_０１はフリーボード部２１１内の排ガス１８１ａの平均流速を示す。熱風量は、プレナム室１３１に導入される乾燥用流動化ガス１３１ａの風量であり、乾燥室フリーボード面積は、フリーボード部２１１の平断面積である。したがって、風量一定の下で平均流速を調整するには、フリーボード部２１１の平断面積を調整すればよい。なお、式（２）は排ガス１８１ａの平均流速の算出する数式の一例であり、平均流速の算出方法は特に制限されない。例えば、排ガス１８１ａの平均流速は、流動床Ｘ２１からの蒸発水分を考慮して算出しても良い。

プレナム室１３１は、乾燥用流動化ガス１３１ａが外部から導入される部分である。プレナム室１３１に導入された乾燥用流動化ガス１３１ａは、目皿板１４１のノズル１４１ａを通って流動床部２０１に導入される。乾燥用流動化ガス１３１ａの風量（単位時間あたりにプレナム室１３１に導入される乾燥用流動化ガス１３１ａの体積）及び温度を乗じた値、すなわち投熱量は、石炭Ｘ１から除去される水分量に影響を与える。また、風量は、フリーボード部２１１内の排ガス１８１ａの平均流速に影響を与える。また、温度は、ノズル１４１ａから吹き出す乾燥用流動化ガス１３１ａの流速に影響を与える。

したがって、乾燥用流動化ガス１３１ａの風量及び温度は、少なくとも以下の（１ａ）、（２ａ）の条件が満たされるように決定される。さらに（３ａ）の条件が満たされることが好ましい。
（１ａ）石炭Ｘ１の含水量が３〜５質量％となるように石炭Ｘ１を乾燥させる。なお、石炭Ｘ１の含水量の制御方法については後述する。
（２ａ）流動床Ｘ２１が形成される。なお、流動床Ｘ２１が形成されるためには、ノズル１４１ａから吹き出す乾燥用流動化ガス１３１ａの流速は、例えば２．５〜４．５（ｍ／ｓ）であることを要する。
（３ａ）上記（１ａ）、（２ａ）を満たす範囲で、フリーボード部２１１内の排ガス１８１ａの平均流速をフリーボード部２１２内の排ガス１８２ａの平均流速よりも小さくする。

ここで、後述するように、フリーボード部２１１、２１２の平断面積は、フリーボード部２１１内の平断面によって異なりうる。したがって、排ガス１８１ａ、１８２ａの平均流速もフリーボード部２１１、２１２内で変動する。したがって、（３ａ）の条件は、より詳細には、「排ガス１８１ａの平均流速の最小値が排ガス１８２ａの平均流速の最小値よりも小さい」となる。排ガス１８１ａの平均流速は、上記（１ａ）、（２ａ）を満たす範囲でなるべく小さいことが好ましく、より好ましくは最小とする。

なお、排ガス１８１ａの平均流速は、フリーボード部２１２の排ガス１８２ａの平均流速と同程度であってもよい。この場合であっても、乾燥室内の石炭Ｘ１の含水量は分級室内の石炭Ｘ１の含水量よりも大きいので、石炭Ｘ１が排ガス排出口１８１から排出されにくい。もちろん、（３ａ）の条件が満たされる場合、石炭Ｘ１が排ガス排出口１８１からより排出されにくくなる。したがって、排ガス１８１ａの平均流速を排ガス１８２ａの平均流速よりも小さくすることが好ましい。

乾燥室１２１では、以下の処理が行われる。まず、ホッパ１６５は、原料投入口１６０から石炭Ｘ１を乾燥室１２１内に導入する。なお、石炭Ｘ１は、継続して導入される。一方、プレナム室１３１には、乾燥用流動化ガス１３１ａが導入される。乾燥用流動化ガス１３１ａの風量及び温度は、上記条件（１ａ）、（２ａ）、好ましくはさらに（３ａ）が満たされるように設定される。

乾燥用流動化ガス１３１ａは、目皿板１４１のノズル１４１ａを通って流動床部２０１内の石炭Ｘ１に導入される。これにより、石炭Ｘ１は流動床Ｘ２１とされ、乾燥される。乾燥後の石炭Ｘ１は、乾燥石炭排出口１１２を通って分級室１２２に導入される。石炭Ｘ１の含水量は、石炭Ｘ１が乾燥石炭排出口１１２を通る際に、３〜５質量％となる。以下、石炭Ｘ１が乾燥石炭排出口１１２を通過する際の石炭Ｘ１の含水量を「石炭Ｘ１の境界水分量」とも称する。本実施形態では、石炭Ｘ１の境界水分量が３〜５質量％となる。

一方、石炭Ｘ１から水分を奪った乾燥用流動化ガス１３１ａは、排ガス１８１ａとしてフリーボード部２１１に導入される。排ガス１８１ａは、フリーボード部２１１内を上昇し、排ガス排出口１８１から排出される。以上の処理により、石炭Ｘ１が乾燥される。

分級室１２２は、石炭Ｘ１を後述する分級用流動化ガス１３２ａによって流動床Ｘ２２とする（すなわち流動化する）ことで石炭Ｘ２を分級する。すなわち、分級室１２２は、所望の分級点より大きい石炭Ｘ１を流動床Ｘ２２に残し、分級点以下の石炭Ｘ１を排ガス排出口１８２から排ガス１８２ａと共に排出する。分級点は石炭Ｘ１の粒度を示すパラメータである。分級点が小さすぎると、排ガス排出口１８２から排出された石炭Ｘ１を塊成しにくくなり、分級点が大きすぎると、塊成炭がもろくなる。そこで、分級点は、例えば０．５ｍｍ±０．５ｍｍ（ただし０．０ｍｍを除く）に設定される。

分級室１２２は、流動床部２０２と、フリーボード部２１２と、目皿板１４２と、石炭排出口１７０と、排ガス排出口１８２とを備える。

流動床部２０２は、石炭Ｘ１の流動床Ｘ２２が形成される領域であり、流動床部２０２の底面が目皿板１４２となっている。目皿板１４２は、複数のノズル１４２ａを有する。ノズル１４２ａは、目皿板１４２を厚さ方向に貫通する穴である。後述する分級用流動化ガス１３２ａは、目皿板１４２のノズル１４２ａを通って流動床部２０２に導入される。そして、分級用流動化ガス１３２ａは、流動床部２０２内の石炭Ｘ１を流動床Ｘ２２とする（すなわち流動化させる）ことで、石炭Ｘ１を分級する。すなわち、分級用流動化ガス１３２ａは、分級点以下の石炭Ｘ１をフリーボード部２１２に吹き飛ばす。分級用流動化ガス１３２ａは排ガス１８２ａとしてフリーボード部２１２に導入される。

フリーボード部２１２は、流動床部２０２の上側の領域である。フリーボード部２１２の幅は、天井に近いほど広くなるように設計されていてもよい。また、フリーボード部２１２の高さは、後述するＴＤＨの０．６倍以上の高さに設計されていてもよい。これにより、分級精度がさらに向上する。詳細は後述する。

石炭排出口１７０は、流動床本体１２０の長さ方向の後端面１２０ｂに設けられる。分級後の石炭Ｘ３は、石炭排出口１７０から流動床装置１００の外部に排出される。排ガス排出口１８２は、フリーボード部２１２の天井に設けられている。排ガス１８２ａ及び分級点以下の石炭Ｘ１はフリーボード部２１２内で上昇し、排ガス排出口１８２から排出される。

プレナム室１３２は、分級用流動化ガス１３２ａが外部から導入される部分である。プレナム室１３２に導入された分級用流動化ガス１３２ａは、目皿板１４２のノズル１４２ａを通って流動床部２０２に導入される。分級用流動化ガス１３２ａは、石炭Ｘ１を流動床Ｘ２２とすることで、擬似粒子を分解し、かつ、石炭Ｘ１の一部をフリーボード部２１２内に吹き飛ばす。流動床Ｘ２２を通過した分級用流動化ガス１３２ａは、排ガス１８２ａとしてフリーボード部２１２内に導入される。排ガス１８２ａは、フリーボード部２１２内を上昇し、排ガス排出口１８２ａから排出される。

ここで、分級用流動化ガス１３２ａの風量（単位時間あたりにプレナム室１３２に導入される分級用流動化ガス１３２ａの体積）は、フリーボード部２１２内の排ガス１８２ａの平均流速に影響を与える。また、温度は、ノズル１４２ａから吹き出す分級用流動化ガス１３２ａの流速に影響を与える。

したがって、分級用流動化ガス１３２ａの風量及び温度は、少なくとも以下の（１ｂ）、（２ｂ）の条件が満たされるように決定される。
（１ｂ）フリーボード部２１２内の排ガス１８２の平均流速が分級点の石炭Ｘ１の終端速度より大きい。
これにより、分級点以下の石炭Ｘ１は排ガス排出口１８２から排ガス１８２ａとともに排出される。
（２ｂ）流動床Ｘ２２が形成される。なお、流動床Ｘ２２が形成されるためには、ノズル１４２ａから吹き出す分級用流動化ガス１３２ａの流速は、例えば２．５〜４．５（ｍ／ｓ）であることを要する。ここで、フリーボード部２１２内の排ガス１８２ａの平均流速は、以下の式（３）で表される。

Ｕ_０２＝熱風量（ｍ^３／ｓ）÷分級室フリーボード面積（ｍ^２）・・・（３）

ここで、式（３）中、Ｕ_０２はフリーボード部２１２内の排ガス１８２ａの平均流速を示す。熱風量は、プレナム室１３２に導入される分級用流動化ガス１３２ａの風量であり、分級室フリーボード面積は、フリーボード部２１２の平断面積である。したがって、風量一定の下で平均流速を調整するには、フリーボード部２１２の平断面積を調整すればよい。なお、フリーボード部２１２の平断面積がフリーボード部２１２の平断面によって異なる場合には、フリーボード部２１２内の排ガス１８２ａの平均流速の最小値が分級点の石炭Ｘ１の終端速度と同程度であればよい。乾燥用流動化ガス１３１ａの風量及び温度と、分級用流動化ガス１３２ａの風量及び温度とは、個別に制御されてもよく、一括で制御されてもよい。後者の場合、同じ流動化ガスがプレナム室１３１、１３２に分割されて供給されることになる。また、式（３）は排ガス１８２ａの平均流速の算出する数式の一例であり、平均流速の算出方法は特に制限されない。例えば、排ガス１８２ａの平均流速は、流動床Ｘ２１からの蒸発水分を考慮して算出しても良い。

分級室１２２では、以下の処理が行われる。まず、分級室１２２内に、含水量３〜５質量％の石炭Ｘ１が導入される。なお、石炭Ｘ１は、継続して導入される。一方、プレナム室１３２には、分級用流動化ガス１３２ａが導入される。分級用流動化ガス１３２ａの風量及び温度は、上記条件（１ｂ）、（２ｂ）が満たされるように設定される。

分級用流動化ガス１３２ａは、目皿板１４２のノズル１４２ａを通って流動床部２０２内の石炭Ｘ１に導入される。これにより、石炭Ｘ１は流動床Ｘ２２とされる。流動床Ｘ２２を通った分級用流動化ガス１３２ａは、排ガス１８２ａとしてフリーボード部２１２に導入される。排ガス１８２ａは、フリーボード部２１２内を上昇し、排ガス排出口１８２から排出される。

流動床Ｘ２２内では、擬似粒子がもみ洗いされることで複数の粒子に分解される。流動床Ｘ２２内の石炭Ｘ１の一部は、分級用流動化ガス１３２ａによって流動床Ｘ２２からフリーボード部２１２内に吹き飛ばされる。フリーボード部２１２内の石炭Ｘ１のうち、分級点以下の石炭Ｘ１は排ガス１８２ａと共に排ガス排出口１８２から排出され、分級点より粒度が大きい石炭Ｘ１は流動床Ｘ２２に沈降する。これにより、石炭Ｘ１が分級される。

乾燥及び分級が行われた石炭Ｘ３は、石炭排出口１７０から外部に排出される。排ガス排出口１８２から排出された石炭Ｘ１（以下、「石炭Ｘ４」とも称する）は、バグフィルタによって回収された後、塊成炭製造装置４００に導入される。なお、バグフィルタは排ガス排出口１８１にも設けてよい。また、隔壁１１１、１３５は複数設けてもよい。この場合、流動床本体１２０及びプレナム室１３０は３つ以上の領域に分割される。これらの領域のうち、例えば後端面１２０ｂを含む領域を分級室とし、他の領域を乾燥室とすればよい。各領域には排ガス排出口が設けられる。

＜２．塊成炭製造装置の構成＞
次に、図２に基づいて、塊成炭製造装置４００の構成について説明する。塊成炭製造装置４００は、ホッパ４１０と、スクリュー４２０と、ロールコンパクタ４３０とを備える。ホッパ４１０は、バグフィルタによって回収された石炭Ｘ４を貯留する。スクリュー４２０は、ホッパ４１０内の石炭Ｘ４を順次ロールコンパクタ４３０に投入する。ロールコンパクタ４３０は、石炭Ｘ４を圧縮することで、塊成炭Ｘ５を製造する。塊成炭Ｘ５は、石炭Ｘ４同士を圧着させたものなので、粘結性が向上している。この塊成炭Ｘ５は、乾燥後の石炭Ｘ３に混入されてもよい。以上の一連の乾燥、分級、微粉炭塊成化処理により、原料である石炭Ｘ１をより効率的に乾留できるとともに、コークスの強度を向上させることができる。

なお、石炭Ｘ４の粒度分布は、流動床装置１００の分級点によって異なる。塊成炭Ｘ５の強度及び安定製造性の観点からは、分級点が０．５ｍｍ程度とされることが好ましい。分級点が０．５ｍｍを大きく超える場合、塊成炭Ｘ５の強度が低下する。また、分級点が０．５ｍｍを大きく下回る場合、石炭Ｘ４同士が圧着されずにロールコンパクタ４３０間を落下する。したがって、分級点が０．５ｍｍ程度とされることで、塊成炭Ｘ５の強度が向上し、かつ、塊成炭Ｘ５が安定して製造される。

＜３．フリーボード部の形状＞
次に、図３及び図４に基づいて、フリーボード部２１１の形状について詳細に説明する。フリーボード部２１１は、図３に示すように、第１のフリーボード部２１１ａと、第２のフリーボード部２１１ｂと、第３のフリーボード部２１１ｃとを備える。

第１のフリーボード部２１１ａは、流動床部２０１の上側に形成される。第１のフリーボード部２１１ａは、流動床本体１２０の天井に近いほど幅が広くなるように設計されている。第１のフリーボード部２１１ａの側壁と水平面とのなす角θは、朝顔角とも称され、その値は６５±５°であることが好ましい。なお、流動床部２０１の幅Ｗ_０は、流動床本体１２０の長さ方向に一定となっている。

第２のフリーボード部２１１ｂは、第１のフリーボード部２１１ａの上側に形成される。第２のフリーボード部２１１ｂの幅Ｗは、流動床本体１２０の長さ方向に一定となっている。第３のフリーボード部２１１ｃは、第２のフリーボード部２１０ｂの上側に形成される。第３のフリーボード部２１１ｃは、例えば、流動床本体１２０の天井に近いほど幅が狭くなるように設計される。第３のフリーボード部２１１ｃが設けられる場合、フリーボード部２１１内で排ガス１８１ａがより円滑に流動する。第３のフリーボード部２１１ｃはなくてもよい。この場合、第２のフリーボード部２１１ｂの上端面に水平の天井が形成され、この天井に排ガス排出口１８１が形成される。

フリーボード部２１１の高さは、流動床部２０１の底面（すなわち目皿板１４１の表面）から第３のフリーボード部２１１ｃの上端面（第３のフリーボード部２１１ｃが存在しない場合には第２のフリーボード部２１１ｂの上端面）までの距離として定義される。

そして、フリーボード部２１１の高さは、以下の式（１）で示されるＴＤＨ（ｍ）の０．６倍以上となる。

式（１）中、Ｗ_０は流動床部２０１の幅（ｍ）であり、Ｕ_０はフリーボード平均流速（排ガス１８１ａの第２のフリーボード部２１１ｂ内の平均流速）（ｍ／ｓ）である。ここで、フリーボード部２１１を上記のように設計したのは以下の理由による。

上述したように、乾燥室１２１では、なるべく石炭Ｘ１が排ガス排出口１８１から排出されないことが好ましい。そこで、本発明者は、フリーボード部２１１の形状について鋭意検討した。具体的には、図４に示すように、フリーボード部２１１内の各領域の発塵強度は、流動床部２０１の底面から各領域までの高さが大きいほど小さくなることが知られている（例えば、「Ｚｅｎｚ， Ｆ． Ａ． ａｎｄ Ｎ． Ａ． Ｗｅｉｌ： ＡＩＣｈＥ Ｊ．， ４， ４７２（１９５８）」、「Ｈｏｒｉｏ， Ｈ．， Ｔ．Ｓｈｉｂａｔａ ａｎｄ Ｉ．Ｍｕｃｈｉ： ’Ｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎ’， ｅｄ． ｂｙ Ｋｕｎｉｉ ａｎｄ Ｔｏｅｉ， ｐ．３０７， Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ（１９８４）．」参照）。本発明者は、フリーボード部２１１内の各領域の発塵強度と、流動床部２０１の底面から各領域までの高さとの対応関係についてさらに検討した。この結果、本発明者は、図４に示すように、流動床部２０１の底面からの高さがＴＤＨ×０．６（ｍ）以上となる領域では、発塵強度が一定かつ最小となることを見出した。したがって、フリーボード部２１１の高さをＴＤＨの０．６倍以上とすることで、石炭Ｘ１の排ガス排出口１８１からの排出量を低減することができる。

なお、フリーボード部２１２の形状に特に制限はないが、フリーボード部２１１と同様の形状を有することが好ましい。この理由は以下の通りである。なお、式（１）のＴＤＨの定義のうち、Ｗ_０は流動床部２０２の幅（ｍ）となり、Ｕ_０はフリーボード平均流速（排ガス１８２ａの第２のフリーボード部内の平均流速）（ｍ／ｓ）となる。

すなわち、分級点以下の石炭Ｘ１が流動床Ｘ２２からフリーボード部２１２に吹き飛ばされるが、分級点より大きい石炭Ｘ１も流動床Ｘ２２から吹き飛ばされる。ここで、フリーボード部２１２内の排ガス１８２ａの平均流速の最小値（すなわち、第２のフリーボード部内の排ガス１８２ａの平均流速）は、分級点の石炭Ｘ１の終端速度と同程度に設定されるので、分級点より大きい石炭Ｘ１は、流動床Ｘ２２に沈降する。

しかし、フリーボード部２１２の高さが十分でないと、分級点より大きい石炭Ｘ１は、流動床Ｘ２２に沈降する前に排ガス排出口１８２から排出される可能性がある。一方、流動床部２０２の底面からの高さがＴＤＨ×０．６（ｍ）以上となる領域では、発塵強度が一定になる。したがって、流動床部２０２の底面からの高さがＴＤＨ×０．６（ｍ）以上となる領域では、分級点以下の石炭Ｘ１が流動しており、分級点より大きい石炭Ｘ１はほとんど存在しないこととなる。以上の理由により、フリーボード部２１２の高さはＴＤＨの０．６倍以上となることが好ましい。

＜４．石炭の含水量の制御方法＞
次に、石炭Ｘ１の含水量の制御方法について説明する。まず、図５に基づいて、流動床本体１２０内の石炭Ｘ１の含水量と、石炭Ｘ１の先端面１２０ａからの距離（すなわち機長方向の位置）との対応関係について説明する。なお、この例では、ホッパ１６５内の石炭Ｘ１の含水量は１０質量％であるものとする。図５に示すように、機長方向の位置がＬ１（ｍ）となるまでは、石炭Ｘ１内の水分が加熱される。したがって、含水量はほぼ一定である。その後、石炭Ｘ１の含水量は、含水量が４質量％程度となるまで一定の減少率（単位距離当りの減少量）で減少する。水分がこのような挙動を示すのは、以下の理由による。

すなわち、石炭Ｘ１に含まれる水分のうち、石炭Ｘ１の表面に存在する水分がまず蒸発する（すなわち、乾燥用流動化ガス１３１ａに移動する）。表面に水分が存在する間は、石炭Ｘ１の表面の水分が乾燥用流動化ガス１３１ａに移動する速度が律速し、石炭Ｘ１の表面の水分は、一定の速度（一定の減少率）で減少（蒸発）する。水分の減少率は、石炭Ｘ１への投熱量が大きいほど大きくなる。すなわち、図５のグラフの傾きが負方向に大きくなる。含水量が一定の減少率で減少する含水量の範囲は、恒率乾燥域とも称される。恒率乾燥域は、乾燥の対象となる材料によって異なり、石炭の場合には４質量％以上となる。恒率乾燥域では、石炭擬似粒子は表面水の存在により形態が保持される。

その後も石炭Ｘ１の含水量は減少するが、減少率は小さくなる。また、厳密には、含水量が小さくなるほど減少率が小さくなる（水分が減少しにくくなる）。水分がこのような挙動を示すのは、以下の理由による。すなわち、石炭Ｘ１の含水量が４質量％未満となる場合、表面には水分がほとんど存在しなくなる。したがって、石炭Ｘ１が加熱されると、石炭Ｘ１の内部に存在する水分が表面に移動し、表面に到達した水分が蒸発する。このように、水分が蒸発するために石炭粒子内部の拡散が律速となる。このため、減少率が低下する。恒率乾燥域よりも含水量の減少率が低い含水量の範囲は、減率乾燥域とも称される。この減率乾燥域では、石炭擬似粒子の結合を保持している水が失われるので、石炭擬似粒子はそれを構成する石炭粒子に分解していく。したがって、本実施形態では、乾燥室１２１内の石炭Ｘ１が恒率乾燥域に属し、分級室１２２内の石炭Ｘ１が減率乾燥域に属するように、隔壁１１１、１３５を設定する。図５の例では、機長方向の位置が７ｍとなる際に石炭Ｘ１が恒率乾燥域から減率乾燥域に移行するので、この位置に隔壁１１１、１３５を設置すればよい。

恒率乾燥域と減率乾燥域との境界は、排ガス１８１ａ、１８２ａの温度または流動床Ｘ２１、Ｘ２２の温度を監視することで検出可能である。図６は、図５の例における排ガス温度と機長方向の位置との対応関係を示すグラフである。図７は、図５の例における流動床温度と機長方向の位置との対応関係を示すグラフである。機長方向の位置が０〜Ｌ１（ｍ）となる範囲では、排ガス温度及び流動床温度は先端面１２０ａからの距離が長くなるほど上昇する。この領域では、流動床本体１２０に投入した熱量は、流動床（すなわち石炭Ｘ１及び石炭Ｘ１中の水分）の温度上昇に使用される。機長方向の位置がＬ１〜７（ｍ）となる範囲では、排ガス温度及び流動床温度は機長方向の位置によらずほぼ一定である。流動床本体１２０に投入した熱量が石炭Ｘ１の水分の気化熱として消費されるためである。したがって、この範囲では、石炭Ｘ１の含水量は一定の減少率で減少する。機長方向の位置が７（ｍ）以上の範囲では、排ガス温度及び流動床温度は後端面１２０ｂに近づくほど上昇する。機長方向の位置が７（ｍ）以上の範囲では、石炭Ｘ１の水分が蒸発しにくくなるので、流動床本体１２０に投入した熱量が気化熱として使用されにくくなるからである。

このように、排ガス温度及び流動床温度が一定から上昇に転じる際に、石炭Ｘ１が恒率乾燥域から減率乾燥域に移行する。したがって、フリーボード部２１１、２１２または流動床部２０１、２０２の機長方向に複数の温度計を設置することで、排ガス温度及び流動床温度が一定から上昇に転じる機長方向の位置を検出することができる。そして、排ガス温度及び流動床温度が一定から上昇に転じる機長方向の位置に隔壁１１１を設ければよい。

ただし、流動床本体１２０に投入する石炭Ｘ１の含水量が変動すると、恒率乾燥域と減率乾燥域との境界も変動する。この場合、隔壁の位置を調整しても良いが、乾燥室１２１への投熱量を調整することで、恒率乾燥域と減率乾燥域との境界を隔壁１１１の位置に合わせるようにしてもよい。乾燥室１２１への投熱量を調整するためには、プレナム室１３１に導入する乾燥用流動化ガス１３１ａの風量及び温度のうち、少なくとも一方を調整すればよい。なお、乾燥用流動化ガス１３１ａと分級用流動化ガス１３２ａとを一括で制御する場合において、乾燥用流動化ガス１３１ａの風量を落とすと、分級室１２２で流動床Ｘ２２が形成されなくなる可能性があるので、温度で投熱量を調整することが好ましい。

このように、本実施形態では、恒率乾燥域と減率乾燥域との境界を検出し、この境界に隔壁１１１を設置することで、石炭Ｘ１の境界水分量、すなわち乾燥石炭排出口１１２を通過する石炭Ｘ１の含水量を４質量％程度とすることができる。また、隔壁の位置を変えるか、または乾燥室１２１への投熱量を調整することで、石炭Ｘ１の境界水分量を３〜５質量％に調整することができる。また、流動床本体１２０に投入する石炭Ｘ１の含水量が変動した場合には、乾燥室１２１への投熱量を調整することで、石炭Ｘ１の境界水分量を３〜５質量％に調整することができる。

なお、排ガス排出口１８１から排出される排ガス１８１ａに含まれる水分と、乾燥用流動化ガス１３１ａに含まれる水分との差分は、乾燥用流動化ガス１３１ａが石炭Ｘ１から奪った水分に相当する。したがって、排ガス１８１ａに含まれる水分に基づいて乾燥室１２１への投熱量を調整することによっても、石炭Ｘ１の境界水分量を３〜５質量％に調整することができる。

＜５．境界水分量を３〜５質量％とした理由＞
本実施形態では、石炭Ｘ１の境界水分量を３〜５質量％とした。以下、この理由について説明する。

図８に示す点Ｐ１は、発塵強度と石炭Ｘ１の含水量（石炭水分量）との対応関係を示す。また、グラフＬ２は、点Ｐ１を連結する近似曲線である。図８によれば、石炭Ｘ１の含水量が５質量％以下となる領域では、発塵強度が急激に上昇する。すなわち、石炭Ｘ１の擬似粒子が崩壊しやすくなる。すなわち、流動床Ｘ２２によるもみ洗い効果によって擬似粒子が容易に崩壊する。

図９に含水量５質量％の擬似粒子、図１０に含水量１．５質量％の擬似粒子を示す。これらの図からも明らかな通り、含水量が５質量％以下となる場合、擬似粒子の表面は大きく荒れる。すなわち、擬似粒子を構成する粒子同士が離れやすくなる。したがって、石炭Ｘ１の境界水分量を５質量％以下とすることで、擬似粒子が流動床Ｘ２２によるもみ洗い効果によって容易に崩壊する。したがって、分級点よりも大きい擬似粒子に分級点以下の石炭Ｘ１が含まれていたとしても、擬似粒子から分級点以下の石炭Ｘ１を分離し、流動床Ｘ２２から吹き飛ばすことができる。逆に、石炭Ｘ１の境界水分量が５質量％を超える場合、流動床Ｘ２２内の石炭Ｘ１の含水量が多すぎて、もみ洗い効果が不十分となる。この結果、分級精度が低下する。

しかし、石炭Ｘ１の境界水分量は５質量％以下ならどのような値でもよいわけではない。すなわち、石炭Ｘ１の境界水分量が３質量％未満となる場合には、乾燥室１２１への投熱量がさらに上昇することになるが、この場合、上述した課題と同様の問題が生じうる。

具体的には、乾燥不十分な石炭Ｘ１が排ガス排出口１８１から排出される場合がある。この場合、乾燥不十分な石炭Ｘ１が排ガス排出口１８１やバグフィルタに付着し、これらを閉塞させる可能性がある。また、乾燥不十分な石炭Ｘ１は流動性が悪く、塊成炭製造装置４００のロールコンパクタ４３０に噛み込みにくい。この結果、塊成炭Ｘ５の強度が低下する可能性がある。また、流動床Ｘ２１内の石炭Ｘ１の含水量が３質量％未満まで低下するので、石炭Ｘ１の擬似粒子が崩壊しやすい。したがって、乾燥した石炭Ｘ１がフリーボード部２１１内に飛ばされる可能性もある。しかし、フリーボード部２１１内の湿度は極めて高くなっている。したがって、排ガス排出口１８１近傍では結露が発生している可能性が高い。このため、仮に乾燥した石炭Ｘ１がフリーボード部２１１内に飛ばされたとしても、石炭Ｘ１は排ガス排出口１８１近傍の結露によって湿ってしまう。したがって、石炭Ｘ１は、フリーボード部２１１を飛び出した際に乾燥していても、排ガス排出口１８１から排出される際には含水量が再度大きくなってしまう。

また、石炭Ｘ３の温度が過剰に上昇する。例えば、石炭Ｘ３の温度が空気中の自然発火管理上限温度（例えば９５℃）程度まで上昇する可能性がある。また、分級点よりも大きい石炭Ｘ１が排ガス排出口１８１から排出される可能性がある。この場合、塊成炭製造装置４００に粒度の大きな石炭が投入されるので、塊成炭Ｘ５の強度が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、石炭Ｘ１の境界水分量を３〜５質量％とした。なお、石炭Ｘ１の物性（例えば平均粒度等）によって、境界水分量の好ましい値が３〜５質量％の範囲内で変動する。したがって、石炭Ｘ１の物性に応じて、境界水分量を適宜調整すればよい。境界水分量の調整方法は上述した通りである。

＜６．流動床装置を使用した石炭の乾燥分級方法＞
流動床装置１００を使用した石炭Ｘ１の乾燥分級方法を以下の通りである。
まず、石炭Ｘ１をホッパ１６５から乾燥室１２１に投入する。ついで、流動床部２０１内の石炭Ｘ１を乾燥用流動化ガス１３１ａによって流動床Ｘ２１とする。これにより、石炭Ｘ１が乾燥される。ここで、石炭Ｘ１の境界水分量は３〜５質量％となる。ついで、分級室１２２では、石炭Ｘ１を分級用流動化ガス１３２ａによって流動床Ｘ２２とすることで、分級点以下の石炭Ｘ１をフリーボード部２１２内に吹き飛ばす。分級点以下の石炭Ｘ１は、フリーボード部２１２内を上昇し、排ガス排出口１８２から外部に排出される。これにより、石炭Ｘ１が分級される。

次に、本実施形態の実施例を説明する。本実施例では、石炭Ｘ１の境界水分量を様々な値に調整し、各境界水分量に対する分級精度を測定した。

（実験例１）
実験例１では、図１１に示すように、流動床本体１２０及びプレナム室１３０を隔壁によってＡ〜Ｄ槽に区分した。Ａ〜Ｄ槽のうち、Ａ〜Ｃ槽は乾燥室、Ｄ槽は分級室とした。Ａ〜Ｄ槽のフリーボード部の横断面はすべて同一形状とし、第２のフリーボード部の幅は３３００（ｍｍ）、朝顔角は６８（°）とした。また、Ａ〜Ｄ槽のフリーボード部の高さは５．９（ｍ）、ＴＤＨは７．２（ｍ）とした。したがって、Ａ〜Ｄ槽のフリーボード部の高さはＴＤＨの０．８倍となる。各槽の長さ（流動床本体１２０の機長方向の距離）は図１１に示すとおりとした。また、各槽の排出口にはバグフィルタを設けた。

また、石炭Ｘ１の処理量は２００（ｔ／ｈ）とし、石炭Ｘ１の初期含水量（ホッパ１６５内の石炭Ｘ１の含水量）を１１．６（質量％）とした。Ａ槽〜Ｄ槽の風量はそれぞれ４９．８、５３．８、４６．０、５５．０（単位はいずれもｋＮｍ^３／ｈ）とし、乾燥室の投熱比（流動床本体全体（ここではＡ〜Ｄ槽）の投熱量に対する乾燥室全体（ここではＡ〜Ｃ槽）の投熱量）は０．７３とした。また、分級点を０．６９（ｍｍ）とした。

図１２に示すＬ３は、実験例１における石炭Ｘ１の含水量と機長方向の位置との対応関係を示す。なお、石炭Ｘ１の含水量は、流動床部の側壁から石炭Ｘ１をサンプリングすることで測定した。グラフＬ３が示す通り、実験例１では、石炭Ｘ１の境界水分量は４．９（質量％）であった。また、石炭Ｘ３（石炭排出口１７０から排出された石炭）の総質量に対する微粉炭（粒度０．３ｍｍ以下の石炭Ｘ１）の割合は４．７（質量％）であった。ここで、石炭Ｘ３に含まれる微粉炭の割合は５．０質量％以下であることが望ましい。したがって、実験例１では分級精度が良好であった。なお、石炭Ｘ３の含水量は２．４（質量％）、温度は９３（℃）であった。塊成炭の含水量は１．４（質量％）、温度は８５（℃）であった。なお、石炭Ｘ３の含水量及び温度は、石炭排出口１７０から排出された直後の値である。また、塊成炭の含水量及び温度は、塊成前の微粉炭の値である。以下の実験例でも同様である。

（実験例２）
実験例２では、実験例１と同様の構造の流動床装置を使用した。

また、石炭Ｘ１の処理量は２６２（ｔ／ｈ）とし、石炭Ｘ１の初期含水量を１１．５（質量％）とした。Ａ槽〜Ｃ槽の風量をいずれも１２３．３とし、Ｄ層の風量を６７．６とした（単位はいずれもｋＮｍ^３／ｈ）。また、乾燥室の投熱比は０．６５とした。また、分級点を０．７８（ｍｍ）とした。

図１２に示すＬ４は、実験例２における石炭Ｘ１の含水量と機長との対応関係を示す。グラフＬ４が示す通り、実験例２では、石炭Ｘ１の境界水分量は５．９（質量％）であった。また、石炭Ｘ３の総質量に対する微粉炭（粒度０．３ｍｍ以下の石炭Ｘ１）の割合は９．４（質量％）であった。したがって、実験例２では分級精度が良好ではなかった。なお、石炭Ｘ３の含水量は２．８（質量％）、温度は９１（℃）であった。塊成炭の含水量は１．８（質量％）、温度は８７（℃）であった。

（実験例３）
実験例３では、図１３に示すように、流動床本体１２０及びプレナム室１３０を隔壁によってＡ〜Ｄ槽に区分した。Ａ〜Ｄ槽のうち、Ａ〜Ｃ槽は乾燥室、Ｄ槽は分級室とした。Ａ〜Ｄ槽のフリーボード部の横断面はすべて同一形状とし、第２のフリーボード部の幅は３０８０（ｍｍ）、朝顔角は６１（°）とした。また、また、Ａ〜Ｄ槽のフリーボード部の高さは６．３（ｍ）、ＴＤＨは６．６（ｍ）とした。したがって、Ａ〜Ｄ槽のフリーボード部の高さはＴＤＨの０．９６倍となる。各槽の長さ（流動床本体１２０の機長方向の距離）は図１３に示すとおりとした。また、各槽の排出口にはバグフィルタを設けた。

また、石炭Ｘ１の処理量は１９０（ｔ／ｈ）とし、石炭Ｘ１の初期含水量を１１．０（質量％）とした。Ａ槽〜Ｄ槽の風量はそれぞれ１１２．６、５９．５、３１．４、５９．４（単位はいずれもｋＮｍ^３／ｈ）とし、乾燥室の投熱比は０．７７とした。また、分級点を０．５（ｍｍ）とした。

図１４に示すＬ５は、実験例３における石炭Ｘ１の含水量と機長方向の位置との対応関係を示す。グラフＬ５が示す通り、実験例３では、石炭Ｘ１の境界水分量は４．７（質量％）であった。また、石炭Ｘ３の総質量に対する微粉炭の割合は５．０（質量％）であった。したがって、実験例３では分級精度が良好であった。なお、石炭Ｘ３の含水量は２．８（質量％）、温度は８２°、塊成炭の含水量は１．５（質量％）、温度は８７（℃）であった。

（実験例４）
実験例４では、実験例３と同様の流動床装置を使用した。また、石炭Ｘ１の処理量は１９５（ｔ／ｈ）とし、石炭Ｘ１の初期含水量を１０．１（質量％）とした。Ａ槽〜Ｄ槽の風量はそれぞれ９８．８、９２．３、４３．１、７０．１（単位はいずれもｋＮｍ^３／ｈ）とし、乾燥室の投熱比は０．７７とした。また、分級点を０．５（ｍｍ）とした。

図１４に示すＬ６は、実験例４における石炭Ｘ１の含水量と機長との対応関係を示す。グラフＬ６が示す通り、実験例４では、石炭Ｘ１の境界水分量は４．５（質量％）であった。また、石炭Ｘ３の総質量に対する微粉炭の割合は４．０（質量％）であった。したがって、実験例４では分級精度が良好であった。なお、石炭Ｘ３の含水量は２．６（質量％）、温度は８８（℃）、塊成炭の含水量は１．３（質量％）、温度は８７（℃）であった。

（実験例５）
実験例５では、実験例３と同様の流動床装置を使用した。また、石炭Ｘ１の処理量は１８２（ｔ／ｈ）とし、石炭Ｘ１の初期含水量を１２．１（質量％）とした。Ａ槽〜Ｄ槽の風量はそれぞれ１０２．４、６６．１、３３．８、７４．６（単位はいずれもｋＮｍ^３／ｈ）とし、乾燥室の投熱比は０．７３とした。また、分級点を０．５４（ｍｍ）とした。

図１４に示すＬ７は、実験例５における石炭Ｘ１の含水量と機長方向の位置との対応関係を示す。グラフＬ７が示す通り、実験例５では、石炭Ｘ１の境界水分量は５．５（質量％）であった。また、石炭Ｘ３の総質量に対する微粉炭の割合は８．３（質量％）であった。したがって、実験例５では分級精度が良好でなかった。なお、石炭Ｘ３の含水量は３．０（質量％）、温度は８５（℃）、塊成炭の含水量は１．５（質量％）、温度は８７（℃）であった。

（実験例６）
実験例６では、図１５に示すように、流動床本体１２０及びプレナム室１３０を隔壁によってＡ〜Ｃ槽に区分した。また、Ｂ槽の長さ方向の中央部分に更に隔壁を設けた。Ａ〜Ｃ槽のうち、Ａ槽とＢ槽の前半分とは乾燥室、Ｂ槽の後ろ半分とＣ槽とは分級室とした。Ａ〜Ｃ槽のフリーボード部の横断面はすべて同一形状とし、第２のフリーボード部の幅は２２００（ｍｍ）、朝顔角は６６（°）とした。また、また、Ａ〜Ｃ槽のフリーボード部の高さは７．８（ｍ）、ＴＤＨは５．６（ｍ）とした。したがって、Ａ〜Ｃ槽のフリーボード部の高さはＴＤＨの１．４倍となる。各槽の長さ（流動床本体１２０の機長方向の距離）は図１５に示すとおりとした。また、各槽の排出口にはバグフィルタを設けた。

また、石炭Ｘ１の処理量は２１０（ｔ／ｈ）とし、石炭Ｘ１の初期含水量を８．９（質量％）とした。Ａ槽及びＢ槽の前半分の風量は９０とし、Ｂ槽の後ろ半分とＣ槽の風量は８８（単位はいずれもｋＮｍ^３／ｈ）とした。乾燥室の投熱比は０．５１とした。また、分級点を０．５９（ｍｍ）とした。

図１６に示すＬ８は、実験例６における石炭Ｘ１の含水量と機長方向の位置との対応関係を示す。グラフＬ８が示す通り、実験例６では、石炭Ｘ１の境界水分量は５．７（質量％）であった。また、石炭Ｘ３の総質量に対する微粉炭の割合は５．２（質量％）であった。したがって、実験例６では分級精度が良好でなかった。なお、石炭Ｘ３の含水量は２．７（質量％）、温度は９１（℃）、塊成炭の含水量は２．８（質量％）、温度は８７（℃）であった。

（実験例７）
実験例７では、実験例６と同様の流動床装置を使用した。また、石炭Ｘ１の処理量は２２０（ｔ／ｈ）とし、石炭Ｘ１の初期含水量を１１．７（質量％）とした。Ａ槽及びＢ槽の前半分の風量は９０とし、Ｂ槽の後ろ半分とＣ槽の風量は８８（単位はいずれもｋＮｍ^３／ｈ）とした。乾燥室の投熱比は０．５１とした。また、分級点を０．４９（ｍｍ）とした。

図１６に示すＬ９は、実験例７における石炭Ｘ１の含水量と機長方向の位置との対応関係を示す。グラフＬ９が示す通り、実験例７では、石炭Ｘ１の境界水分量は７．１（質量％）であった。また、石炭Ｘ３の総質量に対する微粉炭の割合は６．４（質量％）であった。したがって、実験例７では分級精度が良好でなかった。なお、石炭Ｘ３の含水量は２．６（質量％）、温度は９２．５°であった。塊成炭の含水量は２．０（質量％）、温度は８４（℃）であった。

実験例１〜７の結果を図１７にまとめて示す。図１７に示すように、石炭Ｘ１の境界水分量が３〜５質量％となる場合、分級精度が良好となるが、境界水分量が５質量％を超える場合、分級精度が良好でないことがわかった。また、石炭Ｘ１の境界水分量が３〜５質量％となる場合、石炭Ｘ３及び塊成炭の温度及び含水量は、成品として問題ないレベルであった。なお、本発明者は、境界水分量が３質量％未満となる実験も行ったが、バグフィルタに石炭が大量に付着し、バグフィルタが詰まってしまったため、操業が行えなかった。

以上により、本実施形態では、石炭Ｘ１の境界水分量を３〜５質量％としたため、分級精度が向上する。また、フリーボード部２１１内の排ガス１８１ａの平均流速をフリーボード部２１２内の排ガス１８２ａの平均流速よりも小さくするので、乾燥室１２１の排ガス排出口１８１から乾燥が不十分な石炭Ｘ１が排出されるのを抑制することができる。また、フリーボード部２１１の高さはＴＤＨの０．６倍以上なので、この点でも分級精度が向上する。

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。

１００ 流動床装置
１２０ 流動床本体
１２１ 乾燥室
１２２ 分級室
１３０、１３１、１３２ プレナム室
１３１ａ 乾燥用流動化ガス
１３２ａ 分級用流動化ガス
１４１、１４２ 目皿板
１４１ａ、１４２ａ ノズル
１６０ 原料投入口
１６５ ホッパ
１７０ 石炭排出口
１８１、１８２ 排ガス排出口
１８１ａ、１８２ａ 排ガス
２０１、２０２ 流動床部
２１１、２１２ フリーボード部
２１２ａ 第１のフリーボード部
２１２ｂ 第２のフリーボード部
２１２ｃ 第３のフリーボード部
４００ 塊成炭製造装置

Claims (4)

1. 石炭を乾燥用流動化ガスにより流動床とすることで、前記石炭を含水量が３〜５質量％となるまで乾燥する乾燥室と、
   前記乾燥室で乾燥された石炭を分級用流動化ガスにより流動床とすることで、前記乾燥室で乾燥された石炭を分級する分級室と、を備えることを特徴とする、流動床装置。
2. 前記乾燥室は、前記乾燥室内の流動床の上方に形成された乾燥室フリーボード部を有し、
   前記分級室は、前記分級室内の流動床の上方に形成された分級室フリーボード部を有し、
   前記乾燥室フリーボード部内を流動する乾燥用流動化ガスの平均流速は、前記分級室フリーボード部内を流動する分級用流動化ガスの平均流速よりも小さいことを特徴とする、請求項１記載の流動床装置。
3. 前記乾燥室フリーボード部の高さは、以下の式（１）で示される搬送解放高さＴＤＨの０．６倍以上であることを特徴とする、請求項２記載の流動床装置。
   式（１）中、Ｗ_０は流動床部の幅であり、Ｕ_０はフリーボード平均流速である。
4. 石炭を乾燥用流動化ガスにより流動床とすることで、前記石炭を含水量が３〜５質量％となるまで乾燥する乾燥ステップと、
   前記乾燥ステップで乾燥された石炭を分級用流動化ガスにより流動化することで、前記乾燥ステップで乾燥された石炭を分級する分級ステップと、を含むことを特徴とする、石炭の乾燥分級方法。