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
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Abstract
【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
<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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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kNm3/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。
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kNm3/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。
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。
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kNm3/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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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