JP2018193483A - 固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、低品位炭を原料とし、幅広い仕様に応じた固形燃料を安価に提供できる固形燃料の製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の固形燃料の製造方法は、低品位炭を原料とする固形燃料の製造方法であって、第１低品位炭及び溶媒油の混合によりスラリーを調製する工程と、上記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱脱水する工程と、上記加熱脱水工程後のスラリーを固液分離する工程と、上記固液分離工程で得られたケーキから溶媒油及び水分を分離する工程と、上記分離工程で得られた粉炭を圧縮成型する工程と、上記圧縮成型工程で得られた成型炭に第２低品位炭を混合する工程とを備える。上記混合工程において、第２低品位炭の水分実測値及び発熱量実測値と、成型炭の水分実測値とに基づき第２低品位炭及び成型炭の混合比を決定するとよい。上記混合工程において、第２低品位炭及び成型炭を混合粉砕するとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置に関する。

固形燃料は例えば火力発電等の燃料として好適に用いられる。現在、日本における火力発電の固形燃料としては、瀝青炭が主に使用されている。昨今の新興国を中心とした国々のエネルギー需要の増大を背景に瀝青炭の生産量は年々増加しており、その枯渇が危ぶまれている。このため、瀝青炭に代わる低品位炭が求められている。

この瀝青炭の代替燃料としては、褐炭や亜瀝青炭等の低品位炭を改質した改質石炭が提案されている（特許第２７７６２７８号公報参照）。この改質石炭は、低品位炭と溶媒油分とを混合して原料スラリーを得た後、この原料スラリーを加熱処理して低品位炭の脱水を進め、次いでこの処理済スラリーを固液分離、乾燥処理することにより固形燃料（成型炭）を得ている。

この固形燃料は、主に発熱量が６０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の石炭を必要とする超臨界圧発電や超々臨界圧発電の火力発電方式のボイラ仕様に適している。一方、火力発電方式には、他に亜臨界圧発電があり、４０００〜５５００ｋｃａｌ／ｋｇの石炭を必要とする。上記従来の固形燃料は、発熱量が大き過ぎるため、この亜臨界圧発電に用いることは難しく、別の固形燃料が必要となる。このようにボイラ仕様に応じた固形燃料の提供が必要とされるが、それぞれのボイラ仕様に対応して異なる原料石炭から異なる製造方法で固形燃料を製造すると、製造コストが高くなり易い。このため、幅広い仕様に応じた固形燃料を安価に提供することが求められている。

特許第２７７６２７８号公報

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、低品位炭を原料とし、幅広い仕様に応じた固形燃料を安価に提供できる固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、低品位炭を原料とする固形燃料の製造方法であって、第１低品位炭及び溶媒油の混合によりスラリーを調製する工程と、上記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱脱水する工程と、上記加熱脱水工程後のスラリーを固液分離する工程と、上記固液分離工程で得られたケーキから溶媒油及び水分を分離する工程と、上記分離工程で得られた粉炭を圧縮成型する工程と、上記圧縮成型工程で得られた成型炭に第２低品位炭を混合する工程とを備える。

当該固形燃料の製造方法では、第１低品位炭及び溶媒油を混合したスラリーの加熱脱水により成型炭を得るので、自然発火し難くかつ高カロリーの成型炭が得られる。さらに、当該固形燃料の製造方法は、この成型炭に発熱量の低い第２低品位炭を混合する工程を備えるので、この混合により固形燃料の発熱量を調整できる。また、当該固形燃料の製造方法では、原料石炭を低品位炭のみとできるので製造コストの増大を抑止できる。従って、当該固形燃料の製造方法を用いることで、幅広い仕様に応じた固形燃料を安価に提供できる。

上記混合工程において、第２低品位炭の水分実測値及び発熱量実測値と、成型炭の水分実測値とに基づき第２低品位炭及び成型炭の混合比を決定するとよい。上記混合工程においてこのように混合比を決定することで、目的とする仕様に応じた固形燃料をより確実に製造することができる。

上記混合工程において、第２低品位炭及び成型炭を混合粉砕するとよい。第２低品位炭は水分を多く含むため、そのまま個別に粉砕すると粉砕機に付着し易い。一方、成型炭は水分をほとんど含まないため、そのまま個別に粉砕すると粉塵が発生し易い。上記混合工程において、第２低品位炭及び成型炭を混合粉砕することで、第２低品位炭及び成型炭の水分が適度に調整され、第２低品位炭の粉砕機への付着及び成型炭の粉塵の発生を抑制することができる。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、低品位炭を原料とする固形燃料製造装置であって、第１低品位炭及び溶媒油の混合によりスラリーを調製するスラリー調製部と、上記スラリー調製部で得られたスラリーを加熱脱水する加熱脱水部と、上記加熱脱水部で加熱脱水したスラリーを固液分離する固液分離部と、上記固液分離部で得られたケーキから溶媒油及び水分を分離する分離部と、上記分離部で得られた粉炭を圧縮成型する圧縮成型部と、上記圧縮成型部で得られた成型炭に第２低品位炭を混合する混合部とを備える。

当該固形燃料の製造装置では、第１低品位炭及び溶媒油を混合したスラリーの加熱脱水により成型炭を得るので、自然発火し難くかつ高カロリーの成型炭が得られる。さらに、当該固形燃料の製造装置は、この成型炭に発熱量の低い第２低品位炭を混合する混合部を備えるので、この混合により固形燃料の発熱量を調整できる。また、当該固形燃料製造装置では、原料石炭を低品位炭のみとできるので製造コストの増大を抑止できる。従って、当該固形燃料の製造装置を用いることで、幅広い仕様に応じた固形燃料を安価に提供できる。

なお、本発明において、「低品位炭」とは、多量の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭をいい、乾燥ベースで２０質量％以上の水分を含む石炭を意味する。

以上説明したように、本発明の固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置を用いることで、低品位炭を原料とし、幅広い仕様に応じた固形燃料を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る固形燃料製造装置のブロック図である。 図２は、図１の混合部を構成する混合制御装置の模式的概略図である。

以下、本発明に係る固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置の一実施形態について説明する。

当該固形燃料の製造方法は、スラリー調製工程と、加熱脱水工程と、固液分離工程と、圧縮成型工程と、混合工程とを主に備える。

当該固形燃料の製造方法は、図１に示す固形燃料製造装置を用いて行うことができる。この固形燃料製造装置は、スラリー調製部１と、加熱脱水部２と、固液分離部３と、圧縮成型部５と、混合部６とを主に備える。

＜原料＞
当該固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置は、低品位炭Ａを原料とする。上記低品位炭Ａとしては、例えばビクトリア炭、ノースダコタ炭、ベルガ炭等の褐炭や、西バンコ炭、ビヌンガン炭、サラマンガウ炭等の亜瀝青炭などが挙げられる。また、低品位炭Ａの大きさは特に限定されないが、粉砕容易性の観点から粒子径が５０ｍｍ以下の低品位炭Ａの割合が９５質量％以上であることが好ましい。なお、粒子径が５０ｍｍ以下の低品位炭の割合は、ＪＩＳ−Ｚ−８８１５：１９９４に記載のふるい分け試験方法を用いて計測できる。具体的には、粒子径が５０ｍｍ以下の低品位炭の割合は、目開き５０ｍｍのふるいによる分級を行い、ふるいにかけた低品位炭の全質量とこのふるい下の低品位炭の質量とから求めることができる。

上記低品位炭Ａの発熱量の下限としては、２０００ｋｃａｌ／ｋｇが好ましく、３０００ｋｃａｌ／ｋｇがより好ましい。上記低品位炭Ａの発熱量が上記下限未満であると、所望の発熱量を有する固形燃焼を製造し難くなるおそれがある。一方、上記低品位炭Ａの発熱量の上限としては、特に限定されないが、通常５０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度である。

＜スラリー調製工程＞
スラリー調製工程では、スラリー調製部１において上記低品位炭Ａの一部である第１低品位炭Ａ１及び溶媒油Ｂの混合によりスラリー（第１低品位炭Ａ１と溶媒油Ｂとの流動性のある混合体）を調製する。上記スラリー調製部１は、第１低品位炭Ａ１と溶媒油Ｂとを混合するための混合槽、この混合槽に取り付けられた攪拌機等を備える。上記スラリー調製部１は、混合したスラリーを攪拌機で攪拌しながら保持することによりスラリーの混合状態を維持する。

当該固形燃料の製造方法は、上記第１低品位炭Ａ１を予め粉砕する粉砕工程を備えてもよい。第１低品位炭Ａ１の粉砕には、公知の回転式カッターやハンマーミル等を用いることができる。粉砕後の上記第１低品位炭Ａ１の最大粒子径の上限としては、３ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。また、上記第１低品位炭Ａ１の粉砕後における粒子径が１ｍｍ以下の第１低品位炭Ａ１の割合の下限としては、８０質量％が好ましく、８５質量％がより好ましい。粉砕後の第１低品位炭Ａ１の最大粒子径を上記上限以下、又は粒子径が１ｍｍ以下の第１低品位炭Ａ１の割合を上記下限以上とすることで、スラリー化を容易にすることができる。

上記溶媒油Ｂとしては、例えば灯油、軽油、重油等が挙げられ、これらの混合油を用いてもよい。上記溶媒油Ｂの沸点としては、加熱脱水の観点から１５０℃以上３００℃以下が好ましい。

上記第１低品位炭Ａ１に対する溶媒油Ｂの混合質量比率の下限としては、１７０％が好ましく、２００％がより好ましく、２５０％がさらに好ましい。一方、上記混合質量比率の上限としては、１０００％が好ましい。上記混合質量比率が上記下限未満であると、スラリー化が不十分となるおそれがある。逆に、上記混合質量比率が上記上限を超えると、スラリーから溶媒油Ｂを分離するコストが大きくなるおそれがある。

＜加熱脱水工程＞
加熱脱水工程では、加熱脱水部２において上記スラリー調製工程で得られたスラリーを水分の蒸発分離により脱水する。上記加熱脱水部２は上記スラリー調製部１で得られたスラリーを予熱するための予熱機、予熱されたスラリーを昇温し、水分を蒸発させるための蒸発器等を備える。

加熱脱水部２による脱水方法（油中脱水法）では、上記蒸発器を用い、スラリーを加圧及び加熱することにより上記第１低品位炭Ａ１中の水分を蒸発させて除去する。このとき、スラリー中の第１低品位炭Ａ１に含まれていた水分が蒸発器から排水Ｃとして排出される。

上記スラリーの加熱温度は水の沸点以上であり、上記スラリーの加熱温度の下限としては、１２０℃が好ましく、１４０℃がより好ましい。一方、上記スラリーの加熱温度の上限としては、１６０℃が好ましく、１５０℃がより好ましい。上記スラリーの加熱温度が上記下限未満であると、第１低品位炭Ａ１中の水の蒸発が不十分となり、十分に脱水できないおそれがある。一方、上記スラリーの加熱温度が上記上限を超えると、第１低品位炭Ａ１が変質するおそれがある。

上記スラリーに加える圧力の下限としては、０．２ＭＰａが好ましく、０．２５ＭＰａがより好ましい。一方、上記圧力の上限としては、０．５ＭＰａが好ましく、０．４ＭＰａがより好ましい。油中脱水では、第１低品位炭Ａ１の細孔内の水分が気化蒸発した後の空洞に溶媒油Ｂが入り込み、水分と置き換わることで脱水が促進される。上記圧力が上記下限未満であると、この溶媒油Ｂによる置換が促進されず、脱水が不十分となるおそれがある。逆に、上記圧力が上記上限を超えると、脱水された水分を排出し難くなるおそれがある。

＜固液分離工程＞
固液分離工程では、固液分離部３において上記加熱脱水工程後のスラリーを固液分離する。固液分離部３は、固液分離器等を備える。

固液分離工程では、まず固液分離器を用いて上記脱水スラリーから溶媒油Ｂを分離して泥状のケーキを得る。この固液分離器としては、例えば遠心分離法により脱水スラリーをケーキと溶媒油Ｂとに分離する遠心分離機を用いることができる。上記脱水スラリーから分離回収された溶媒油Ｂは、循環油Ｄとしてスラリー調製部１に戻される。スラリー調製部１に戻された溶媒油Ｂは、スラリー調製部１でのスラリーの調製に再利用される。

＜分離工程＞
分離工程では、分離部４において上記固液分離工程で得られたケーキから溶媒油及び水分を分離する。分離部４は、乾燥機、ガス冷却器等を備える。

分離工程では、乾燥機を用いて上記ケーキを加熱及び乾燥することで上記ケーキ内に残留する溶媒油Ｂ及び水分を蒸発させ回収し、粉炭と分離する。また、この乾燥の際に、第１低品位炭Ａ１の外面及び細孔内面を非揮発性成分によって被覆し、自然発火が防止された粉炭を得ることができる。

上記乾燥機としては、例えばドラム内面に複数の加熱用スチームチューブが軸方向に配設されたスチームチューブ式ドライヤを挙げることができる。上記乾燥機内でケーキを加熱することにより、このケーキ中の溶媒油Ｂが蒸発する。また、上記乾燥機での溶媒油Ｂの回収率を高めるため、上記乾燥機内に循環ガスを流して乾燥を促進させる。

蒸発した溶媒油Ｂは、この循環ガスにより上記乾燥機から上記ガス冷却器へ移送される。ガス冷却器へ移送された溶媒油Ｂは、ガス冷却器内で凝縮、回収され、循環油Ｄとしてスラリー調製部１に戻される。

上記乾燥機における上記ケーキの加熱温度は上記溶媒油Ｂが蒸発する温度に設定され、例えば１８０℃以上３００℃以下程度である。

この分離工程で得られる粉炭は実質的に水分を含まない。なお、「実質的に水分を含まない」とは、水分含有量が好ましくは０．１質量％以下、好ましくは０．０１質量％以下であることを意味する。

上記粉炭中の溶媒油Ｂの含有量の上限としては、３質量％が好ましく、２質量％がより好ましく、１質量％がさらに好ましい。上記粉炭中の溶媒油Ｂの含有量が上記上限を超えると、溶媒油Ｂの回収量が減少するため、固形燃料Ｆの製造コストが上がるおそれがある。一方、上記粉炭中の溶媒油Ｂの含有量の下限は、特に限定されず、０質量％であってもよい。

＜圧縮成型工程＞
圧縮成型工程では、圧縮成型部５において上記分離工程で得られた粉炭を圧縮成型する。圧縮成型部５は、圧縮成型機を備える。

上記圧縮成型機としては、例えば打錠成型機（タブレッティング）、ダブルロール成型機（ロールプレス）等が挙げられる。

圧縮成型により得られる成型炭Ｅの形状としては、特に限定されないが、例えばブリケット状やペレット状とできる。

上記成型炭Ｅの平均体積の下限としては、５ｃｍ^３が好ましく、１０ｃｍ^３がより好ましい。一方、上記成型炭Ｅの平均体積の上限としては、５０ｃｍ^３が好ましく、４０ｃｍ^３がより好ましい。上記成型炭Ｅの平均体積が上記下限未満であると、取扱い性が低下するおそれがある。逆に、上記成型炭Ｅの平均体積の下限が上記上限を超えると、混合工程において得られる固形燃料Ｆの粒子径を調整する際に、細かく粉砕する必要が生じ、製造コストが上昇するおそれがある。

上記成型炭Ｅは、成型中の自然吸湿等により水分を含み得るが、上記成型炭Ｅの水分含有量の上限としては、１５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。上記成型炭Ｅの水分含有量が上記上限を超えると、後述する第２低品位炭Ａ２の粉砕機４１への付着抑止効果が不十分となるおそれがある。一方、上記成型炭Ｅの水分含有量の下限としては、０質量％であってもよいが、２質量％がより好ましく、５質量％がさらに好ましい。上記成型炭Ｅの水分含有量を上記下限以上とすることで、成型炭Ｅを粉砕した際の粉塵の発生を抑制できる。

＜混合工程＞
混合工程では、混合部６において上記圧縮成型工程で得られた成型炭Ｅに第２低品位炭Ａ２を混合する。混合部６は、図２に示す混合制御装置を備える。

図２に示す混合制御装置は、３つのホッパー（第１ホッパー１１、第２ホッパー１２及び第３ホッパー１３）と、３つのスクリューコンベア（第１スクリューコンベア２１、第２スクリューコンベア２２及び第３スクリューコンベア２３）と、４つのベルトコンベア（第１ベルトコンベア３１、第２ベルトコンベア３２、第３ベルトコンベア３３及び第４ベルトコンベア３４）と、粉砕機４１とを備える。

上記圧縮成型工程で圧縮成型された成型炭Ｅは、第１ホッパー１１に貯蔵される。また、低品位炭Ａのうち、溶媒油Ｂに混合して処理されていない未処理の低品位炭Ａ（以下、「第２低品位炭Ａ２」ともいう）が、第２ホッパー１２に貯蔵される。

成型炭Ｅは、上記第１ホッパー１１により、第１スクリューコンベア２１を経て第１ベルトコンベア３１へ供給される。このとき、成型炭Ｅの供給量が第１ベルトコンベア３１が有するロードセル３１ａにより秤量される。また、第１スクリューコンベア２１はインバータ２１ａ及びモータ２１ｂを有し、上記ロードセル３１ａの秤量結果に基づいて成型炭Ｅが所望の供給量となるように上記インバータ２１ａがモータ２１ｂの回転数を制御して成型炭Ｅの供給量を調整する。

第２低品位炭Ａ２は、上記第２ホッパー１２により、第２スクリューコンベア２２を経て第２ベルトコンベア３２へ供給される。このとき、第２低品位炭Ａ２の供給量が第２ベルトコンベア３２が有するロードセル３２ａにより秤量される。また、第２スクリューコンベア２２はインバータ２２ａ及びモータ２２ｂを有し、上記ロードセル３２ａの秤量結果に基づいて第２低品位炭Ａ２が所望の供給量となるように上記インバータ２２ａがモータ２２ｂの回転数を制御して第２低品位炭Ａ２の供給量を調整する。

供給量の調整された成型炭Ｅ及び第２低品位炭Ａ２は、それぞれ第１ベルトコンベア３１及び第２ベルトコンベア３２から、第３ベルトコンベア３３を経て第３スクリューコンベア２３へ供給される。第３スクリューコンベア２３はモータ２３ｂを有し、このモータ２３ｂの回転により成型炭Ｅ及び第２低品位炭Ａ２を混合する。

第２低品位炭Ａ２及び成型炭Ｅの混合比は、第２低品位炭Ａ２の水分実測値及び発熱量実測値と、成型炭Ｅの水分実測値とに基づきを決定するとよい。このように第２低品位炭Ａ２の水分実測値及び発熱量実測値と、成型炭Ｅの水分実測値とに基づいて混合比を決定することで、目的とする仕様に応じた固形燃料Ｆをより確実に製造することができる。

具体的には、所望の混合炭発熱量となるように、成型炭Ｅ及び第２低品位炭Ａ２の混合比は、以下の手順で決定することができる。

まず、第２低品位炭Ａ２の水分含有量及び発熱量を測定する。なお、水分含有量は、オフラインで予め計測しておいもよいが、オンラインで計測してもよい。水分含有量は、ＪＩＳ−Ｍ８８２０：２０００に準拠して、例えば赤外吸収式測定装置を用いて行うことができる。一方、発熱量はオフラインで計測される。発熱量は、ＪＩＳ−Ｍ８８１４：２００３に準拠して、例えば熱研式ボンベ熱量計を用いて行うことができる。

上記計測で得られた第２低品位炭Ａ２の水分実測値をＸ［質量％］、発熱量実測値をＰ［ｋｃａｌ／ｋｇ］とすると、乾燥基準での第２低品位炭Ａ２の発熱量推算値Ｑ［ｋｃａｌ／ｋｇ−ｄｒｙ］は、以下の式（１）で算出できる。
Ｑ＝Ｐ／（１−Ｘ／１００） ・・・（１）

次に、成型炭Ｅの水分含有量を測定する。なお、水分含有量は、第２低品位炭Ａ２の場合と同様にオフラインで予め計測しておいもよいが、オンラインで計測してもよい。上記計測で得られた成型炭Ｅの水分実測値をＹ［質量％］とすると、成型炭Ｅの発熱量推算値Ｒ［ｋｃａｌ／ｋｇ］は、以下の式（２）で算出できる。
Ｒ＝Ｑ×（１−Ｙ／１００） ・・・（２）

ここで、第２低品位炭Ａ２及び成型炭Ｅの混合物における第２低品位炭Ａ２の割合をＺ［質量％］とすると、第２低品位炭Ａ２及び成型炭Ｅの混合物の発熱量推算値Ｓ［ｋｃａｌ／ｋｇ］は、以下の式（３）で算出できる。従って、式（３）で算出される発熱量分析値Ｓが所望の発熱量となるように、成型炭Ｅ及び第２低品位炭Ａ２の混合比を決定することができる。なお、所望の発熱量とは、例えばボイラ仕様から決まる値である。
Ｓ＝Ｐ×Ｚ／１００＋Ｒ×（１―Ｚ／１００） ・・・（３）

なお、上記式（３）に基づいて決定した混合比とする制御は、上述の第１スクリューコンベア２１のインバータ２１ａ及び第２スクリューコンベア２２のインバータ２２ａにより行うことができる。

混合された第２低品位炭Ａ２及び成型炭Ｅ（以下、「混合炭」ともいう）は、粉砕機４１へ投入される。この粉砕機４１としては、公知の回転式カッターやハンマーミル等を用いることができる。

粉砕機４１へ投入された第２低品位炭Ａ２及び成型炭Ｅは混合粉砕される。第２低品位炭Ａ２は水分を多く含むため、そのまま個別に粉砕すると粉砕機４１に付着し易い。一方、成型炭Ｅは水分をほとんど含まないため、そのまま個別に粉砕すると粉塵が発生し易い。第２低品位炭Ａ２及び成型炭Ｅを混合粉砕することで、第２低品位炭Ａ２及び成型炭Ｅの水分が適度に調整され、第２低品位炭Ａ２の粉砕機４１への付着及び成型炭Ｅの粉塵の発生を抑制することができる。

また、粉砕後の混合炭の粒子径は、粉砕機４１が有するインバータ４１ａに制御されたモータ４１ｂの回転数により制御することができる。

上記混合炭の粉砕後における粒子径は、混合炭が使用されるボイラの仕様等により適宜決定されるが、上記混合炭の粉砕後における粒子径が１ｍｍ以下の混合炭の割合の上限としては、５０質量％が好ましく、４０質量％がより好ましい。粒子径が１ｍｍ以下の混合炭の割合を上記上限以下とすることで、粉塵の発生をさらに抑制することができる。

粉砕された混合炭は、第４ベルトコンベア３４を経て第３ホッパー１３に貯蔵される。第３ホッパー１３に貯蔵された混合炭は、固形燃料Ｆとして適宜搬出され、例えば火力発電等の燃料として用いられる。

＜利点＞
当該固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置では、第１低品位炭Ａ１及び溶媒油Ｂを混合したスラリーの加熱脱水により成型炭Ｅを得るので、自然発火し難くかつ高カロリーの成型炭Ｅが得られる。さらに、当該固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置では、この成型炭Ｅに発熱量の低い第２低品位炭Ａ２を混合するので、この混合により固形燃料Ｆの発熱量を調整できる。また、当該固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置では、原料石炭を低品位炭のみとできるので製造コストの増大を抑止できる。従って、当該固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置を用いることで、幅広い仕様に応じた固形燃料Ｆを安価に提供できる。

［その他の実施形態］
なお、本発明の固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置は、上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、混合工程において第２低品位炭の水分実測値及び発熱量実測値と、成型炭の水分実測値とに基づき第２低品位炭及び成型炭の混合比を決定したが、混合比の決定方法はこれに限定されない。例えば、予め実施した燃焼実験に基づいて決定する方法や、原料石炭である低品位炭Ａ及び成型炭の発熱量実測値に基づいて混合比を決定する方法を用いることもできる。

上記実施形態では、混合工程において、第２低品位炭及び成型炭を混合粉砕する場合を説明したが、第２低品位炭と成型炭とは別々に粉砕してから混合することも可能である。なお、第２低品位炭と成型炭とを別々に粉砕する場合においても、第２低品位炭の水分実測値及び発熱量実測値と、成型炭の水分実測値とに基づき第２低品位炭及び成型炭の混合比を決定することが可能である。

また、第２低品位炭及び成型炭を混合粉砕すること又は別々に粉砕することは、必須の構成要件ではなく、省略することも可能である。

上記実施形態では、固液分離工程で分離した溶媒油をスラリー調製工程で再利用する場合を説明したが、溶媒油は必ずしも再利用しなくともよい。

上記実施形態では、混合工程で粉砕された混合炭を固形燃料として第３ホッパーに貯蔵する場合を説明したが、混合炭を貯蔵する第３ホッパーは必須の構成要件ではない。例えば、粉砕した混合炭をそのまま火力発電所のボイラへ投入する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、混合部が３つのホッパーと、３つのスクリューコンベアと、４つのベルトコンベアと、粉砕機とを備える混合制御装置で構成される場合を説明したが、混合部は第２低品位炭及び成型炭が混合できる限り、他の構成であってもよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

低品位炭として、表１に示すＨＧＩ、粒子径（粒度）を有する石炭を準備した。この石炭の発熱量は、２３００ｋｃａｌ／ｋｇである。

なお、「ＨＧＩ」とは、「Ｈａｒｄｇｒｏｖｅ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ Ｉｎｄｅｘ」（粉砕能指数）の略であり、これはＡＳＴＭ−Ｄ４０９で定義される石炭の粉砕抵抗をあらわす指数である。ＨＧＩは普通の石炭では５０前後であり、この数値が大きいほど、粉砕性がよいことを示す。特にＨＧＩが１００以上であると非常に粉砕し易い。

この低品位炭を用いて、図１に示す固形燃料製造装置で上述の固形燃料の製造装置に従って直方体状の成型炭を製造した。具体的には、以下の手順による。まず、低品位炭と溶媒油である灯油とを低品位炭に対する溶媒油の混合質量比３００％で混合し、スラリーを調製した。このスラリーを１５０℃、０．３ＭＰａの条件で加熱脱水した後、固液分離を行い、間接加熱式熱交換器により溶媒油及び水分を分離し、粉炭を得た。さらに、この粉炭をダブルロール型成形機を用いて成型炭を製造した。製造した成型炭のＨＧＩ、サイズ（粒度）を表１に示す。

上記成型炭及び低品位炭（未処理の第２低品位炭）を用いて、図１に示す固形燃料製造装置の混合部で固形燃料を２００ｋｇ／ｈの製造量（処理量）で製造した。なお、混合部では、第２低品位炭及び成型炭の混合物の発熱量推算値Ｓが、４０００ｋｃａｌ／ｋｇとなるように、上述の式（１）〜（３）を用いて第２低品位炭及び成型炭の混合比を決定し、混合粉砕した。また、第２低品位炭及び成型炭の水分含有量はオンライン測定により行った。オンライン測定される上記水分含有量は時間による変動があり、その範囲を表１に示す。この水分含有量の変動により、算出される第２低品位炭及び成型炭の混合比が変動し、従って第２低品位炭及び成型炭の供給量（処理量）は表１に示す範囲で変動した。得られた固形燃料の水分含有量及び粒子径（粒度）を表１に示す。

表１で「−」は未測定であることを意味する。

製造された固形燃料の発熱量を測定したところ、４１００ｋｃａｌ／ｋｇ程度であり、目標とした発熱量推算値Ｓと近いことを確認した。つまり、当該固形燃料製造装置を用い、当該固形燃料の製造方法で製造することで、所望する仕様に応じた固形燃料が提供できることが分かる。

また、第２低品位炭及び成型炭を混合粉砕することで、第２低品位炭の粉砕機への付着及び成型炭の粉塵の発生を抑制できることを目視により確認した。

以上説明したように、本発明の固形燃料の製造方法及び固形燃料製造装置を用いることで、低品位炭を原料とし、幅広い仕様に応じた固形燃料を提供できる。

１ スラリー調製部
２ 加熱脱水部
３ 固液分離部
４ 分離部
５ 圧縮成型部
６ 混合部
１１ 第１ホッパー
１２ 第２ホッパー
１３ 第３ホッパー
２１ 第１スクリューコンベア
２２ 第２スクリューコンベア
２３ 第３スクリューコンベア
３１ 第１ベルトコンベア
３２ 第２ベルトコンベア
３３ 第３ベルトコンベア
３４ 第４ベルトコンベア
４１ 粉砕機
２１ａ、２２ａ、４１ａ インバータ
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、４１ｂ モータ
３１ａ、３２ａ ロードセル
Ａ 低品位炭
Ａ１ 第１低品位炭
Ａ２ 第２低品位炭
Ｂ 溶媒油
Ｃ 排水
Ｄ 循環油
Ｅ 成型炭
Ｆ 固形燃料

Claims (4)

1. 低品位炭を原料とする固形燃料の製造方法であって、
   第１低品位炭及び溶媒油の混合によりスラリーを調製する工程と、
   上記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱脱水する工程と、
   上記加熱脱水工程後のスラリーを固液分離する工程と、
   上記固液分離工程で得られたケーキから溶媒油及び水分を分離する工程と、
   上記分離工程で得られた粉炭を圧縮成型する工程と、
   上記圧縮成型工程で得られた成型炭に第２低品位炭を混合する工程と
   を備える固形燃料の製造方法。
2. 上記混合工程において、第２低品位炭の水分実測値及び発熱量実測値と、成型炭の水分実測値とに基づき第２低品位炭及び成型炭の混合比を決定する請求項１に記載の固形燃料の製造方法。
3. 上記混合工程において、第２低品位炭及び成型炭を混合粉砕する請求項１又は請求項２に記載の固形燃料の製造方法。
4. 低品位炭を原料とする固形燃料製造装置であって、
   第１低品位炭及び溶媒油の混合によりスラリーを調製するスラリー調製部と、
   上記スラリー調製部で得られたスラリーを加熱脱水する加熱脱水部と、
   上記加熱脱水部で加熱脱水したスラリーを固液分離する固液分離部と、
   上記固液分離部で得られたケーキから溶媒油及び水分を分離する分離部と、
   上記分離部で得られた粉炭を圧縮成型する圧縮成型部と、
   上記圧縮成型部で得られた成型炭に第２低品位炭を混合する混合部と
   を備える固形燃料製造装置。
   

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