JP2019019354A - 微粉炭の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に微粉炭を製造することができる、微粉炭の製造装置及び製造方法を提供すること。
【解決手段】ローラミル３で石炭を粉砕して微粉炭とし、粉砕された微粉炭を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタ５に搬送し、搬送された微粉炭をバグフィルタ５で捕集する、微粉炭の製造装置１であって、排ガスを回収して循環搬送する排ガス循環経路７と、排ガス循環経路７に接続され、不活性ガスを供給する不活性ガス供給経路１２と、排ガス循環経路７から供給され、不活性ガスを含む排ガスと、バーナ９で発生する燃焼ガスと、を搬送ガスとしてローラミルに供給する搬送ガス供給経路１３と、ローラミル３に石炭を供給する速度である給炭量に応じて、給炭量が少なくなるほど不活性ガスの供給量が少なくなるように、且つ排ガス循環経路７にて結露が発生しないように、不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス調整機構２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、微粉炭の製造装置及び製造方法に関する。

高炉への微粉炭吹き込み操業は、高炉へ装入するコークス量を減少させることができることから多用されている。このような操業方法では、微粉炭製造装置にて、石炭を粉砕及び乾燥することで微粉炭が製造される。具体的には、石炭をローラミルで粉砕して微粉炭とした後、粉砕された微粉炭を高温の搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタに搬送する。そして、バグフィルタにて搬送された微粉炭を捕集することで、微粉炭が製造される。この際、石炭の水分が所定量以下となるように、推定もしくはオンライン分析をしながら、搬送過程での微粉炭の水分を制御している。

例えば、特許文献１には、微粉炭製造設備において、石炭の含水量と相関のあるＶＭやＨＧＩ等の指標から搬送ガスの温度を調整することで、微粉炭の水分を調整する方法が開示されている。また、特許文献２には、石炭の水分をオンラインで測定する事で、石炭を乾燥させるのに適切なホットガス及びキャリアガスの流量を調整する方法が開示されている。

特開２００５−６８４７４号公報 特開平６−２８３３号公報

ところで、微粉炭の製造方法では、効率化及び製造コストの低廉化のために、バグフィルタによる微粉炭の捕集後の搬送ガスである排ガスを回収し、回収したガスを循環させてバーナの燃焼ガスとともに搬送ガスとしてローラミルに供給する方法が用いられる。このように排ガスを再利用する方法では、排ガスの熱を活用することでバーナの燃料コストを低減することができるが、さらなる効率化による製造コストの低廉化が望まれている。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、効率的に微粉炭を製造することができる、微粉炭の製造装置及び製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、ローラミルで石炭を粉砕して微粉炭とし、粉砕された上記微粉炭を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタに搬送し、搬送された上記微粉炭を上記バグフィルタで捕集する、微粉炭の製造装置であって、上記微粉炭が捕集された後の上記搬送ガスである排ガスを回収して循環搬送する排ガス循環経路と、上記排ガス循環経路に接続され、上記排ガス循環経路に不活性ガスを供給する不活性ガス供給経路と、上記排ガス循環経路から供給され、上記不活性ガスを含む上記排ガスと、バーナで発生する燃焼ガスと、を上記搬送ガスとしてローラミルに供給する搬送ガス供給経路と、上記ローラミルに石炭を供給する速度である給炭量に応じて、上記給炭量が少なくなるほど上記不活性ガスの供給量が少なくなるように、且つ上記排ガス循環経路にて結露が発生しないように、上記不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス調整機構と、を備えることを特徴とする微粉炭の製造装置が提供される。

本発明の一態様によれば、ローラミルにて石炭を粉砕して微粉炭とし、粉砕された上記微粉炭を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタに搬送し、搬送された上記微粉炭を上記バグフィルタで捕集する、微粉炭の製造方法であって、排ガス循環経路にて、上記バグフィルタによる上記微粉炭の捕集後の上記搬送ガスである排ガスを回収して循環搬送し、上記排ガス循環経路に接続される不活性ガス供給経路にて、上記排ガス循環経路に不活性ガスを供給し、搬送ガス供給経路にて、上記排ガス循環経路から供給され、上記不活性ガスを含む上記排ガスと、バーナで発生する燃焼ガスと、を上記搬送ガスとしてローラミルに供給し、上記不活性ガスを供給する際に、上記ローラミルに石炭を供給する速度である給炭量に応じて、上記給炭量が少なくなるほど上記不活性ガスの供給量が少なくなるように、且つ上記排ガス循環経路にて結露が発生しないように、上記不活性ガスの供給量を調整することを特徴とする微粉炭の製造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、効率的に微粉炭を製造することができる、微粉炭の製造装置及び製造方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る微粉炭の製造装置を示す模式図である。 飽和水蒸気比率と温度との関係を示すグラフである。 所定の給炭量において、排ガス中の水分が上限量となる不活性ガスの流量を算出する方法を示すフローチャートである。 実施例における計算結果を示すグラフであり、給炭量と排ガスの水分との関係を示すグラフである。 実施例における計算結果を示すグラフであり、給炭量と不活性ガスの流量との関係を示すグラフである。 実施例における計算結果を示すグラフであり、給炭量と燃料ガスの流量との関係を示すグラフである。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかである。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。

＜微粉炭の製造装置＞
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る微粉炭の製造装置１について説明する。本実施形態に係る微粉炭の製造装置１は、図１に示すように、給炭機２と、ローラミル３と、微粉炭搬送経路４と、バグフィルタ５と、貯蔵ホッパ６と、排ガス循環経路７と、吸引ブロア８と、バーナ９と、排ガス放散経路１０と、煙突１１と、不活性ガス供給経路１２と、搬送ガス供給経路１３とを備える。

給炭機２は、原料となる石炭を貯蔵し、貯蔵する石炭を任意の給炭量でローラミル３へと供給する。なお、給炭量は、給炭機２からローラミル３へ石炭を供給する速度、つまり石炭の時間当たりの供給量である。
ローラミル３は、内部に設けられたロールを用いて、給炭機２から供給される石炭を粉砕する粉砕機である。ローラミル３にて粉砕された石炭は、粒径が７４μｍ以下７５ｍａｓｓ％±５ｍａｓｓ％程度の微粉炭となる。また、ローラミル３は、搬送ガス供給経路１３及び微粉炭搬送経路４にそれぞれ接続され、搬送ガス供給経路１３から供給される搬送ガスとともに、粉砕された微粉炭を微粉炭搬送経路４に送る。

微粉炭搬送経路４は、ローラミル３とバグフィルタ５とに接続されるパイプであり、ローラミル３から排出される搬送ガスと微粉炭とをバグフィルタ５に搬送する。
バグフィルタ５は、微粉炭搬送経路４から供給される、搬送ガスと微粉炭とを分離し、微粉炭を捕集する耐熱性の隔離式フィルタである。
貯蔵ホッパ６は、バグフィルタ５の下方に設けられる貯蔵槽であり、バグフィルタ５にて捕集された微粉炭を回収して貯蔵する。

排ガス循環経路７は、バグフィルタ５にて微粉炭が捕集された後の搬送ガスである排ガスを搬送するパイプである。排ガス循環経路７は、経路の途中に設けられた送風機である吸引ブロア８によって、排ガスを流動させてバーナ９に供給する。また、排ガス循環経路７の吸引ブロア８よりも排ガスの流動方向の上流側には、排ガスの露点を測定する露点計１４と、排ガスの流量を測定する流量計１５と、排ガスの流量を調整する吸引ダンパ１６とが設けられる。さらに、排ガス循環経路７の吸引ブロア８よりも排ガスの流動方向の下流側には、排ガスの流動方向の上流側から、排ガス放散経路１０及び不活性ガス供給経路１２が順に接続される。さらに、排ガス循環経路７には、排ガス放散経路１０の接続位置と、不活性ガス供給経路１２の接続位置との間に、循環弁１７が設けられる。

バーナ９は、不図示の供給設備から供給される空気と燃料ガスとを燃焼させ、燃焼ガスを発生させる。燃料ガスは、燃焼性のガスであり、例えば高炉から回収される燃焼性のガスである高炉ガスであってもよい。また、バーナ９は、燃焼により発生する燃焼ガスと、排ガス循環経路７から供給される排ガスとを、搬送ガスとして搬送ガス供給経路１３に供給する。なお、バーナ９に供給される空気の流量と燃料ガスとの比率は、燃料ガスを燃焼するのに必要な空気流量（理論空気比）の１．１倍程度となるように制御される。
排ガス放散経路１０は、排ガス循環経路７を流動する排ガスの一部を、煙突１１へと送るパイプである。排ガス放散経路１０には、排ガス放散経路１０を流動する排ガスの流量を調整する放散弁１８と、排ガスの流量を測定する流量計１９とが設けられる。
煙突１１は、排ガス放散経路１０から供給される排ガスを外部へ放散する。

不活性ガス供給経路１２は、不図示の供給設備から排ガス循環経路７に、大気温度程度の不活性ガスを供給するパイプである。不活性ガスには、窒素ガス等の安価なガスが用いられることが好ましい。不活性ガス供給経路１２は、不活性ガスの供給量（流量）を調整する不活性ガス調整機構２０を有する。不活性ガス調整機構２０は、不活性ガスの流量を調整する調整弁と、給炭量に基づいて不活性ガスの流量を決定し調整弁を制御する制御回路である制御部とを有する。なお、不活性ガス調整機構２０による、不活性ガスの流量の調整方法については、後述する。

＜微粉炭の製造方法＞
次に、本実施形態に係る微粉炭の製造方法について説明する。本実施形態では、まず、給炭機２からローラミル３へ原料となる石炭を供給し、ローラミル３にて石炭を粉砕して粒径が７４μｍ以下７５ｍａｓｓ％±５ｍａｓｓ％程度の微粉炭とする。
次いで、ローラミル３に搬送ガスを供給することで、粉砕した微粉炭をバグフィルタ５まで搬送する。搬送ガスは、微粉炭を搬送するガスであり、バーナ９の燃焼によって発生する燃焼ガスと、不活性ガスを含む排ガスからとからなる。また、搬送ガスは、高温のガスであり、搬送する微粉炭を加熱することで微粉炭を乾燥する。

さらに、搬送される搬送ガスと微粉炭とから、バグフィルタ５を用いて微粉炭を捕集する。バグフィルタ５にて捕集された微粉炭は、貯蔵ホッパ６へと供給され、高炉での微粉炭吹込み操業に用いられる。一方、バグフィルタ５にて分離された搬送ガスは、排ガスとして排ガス循環経路７に送られる。本実施形態では、排ガスが所定の流量となるように、搬送ガスの流量及び吸引ダンパ１６を用いて排ガス流量の調整を行う。また、バグフィルタ５に搬送された微粉炭の水分が１ｍａｓｓ％以下となるように、燃焼ガス（空気及び燃料ガス）と排ガスとの流量比率が調整される。搬送ガスは、ローラミル３の出側の温度が基準温度（例えば、９５℃）となるように調整される。

排ガス循環経路７に送られた排ガスは、一部の排ガスが排ガス放散経路１０に送られることで外部に放散され、残りの排ガスが不活性ガス供給経路１２から供給される不活性ガスとともにバーナ９に送られる。排ガス放散経路１０に供給される排ガスの流量は、石炭に含まれる水分と同量の水分が放散されるように、給炭量に応じて調整される。排ガスに供給される不活性ガスは、排ガスの水分を低減させ、排ガス循環経路７の出側における結露を防止するために添加される。また、不活性ガス調整機構２０では、後述する不活性ガス流量の調整方法によって、給炭機２の給炭量に応じて排ガス循環経路７に供給する不活性ガスの流量が調整される。そして、排ガス循環経路７を通じてバーナ９に送られた排ガスは、搬送ガスとして再利用される。

（不活性ガス流量の調整方法）
不活性ガス調整機構２０による不活性ガス流量の調整方法について説明する。不活性ガス調整機構２０では、制御部が、給炭機２の給炭量に基づいて、予め設定された給炭量と不活性ガス流量との関係から不活性ガスの流量を決定し、排ガス循環経路７に供給される不活性ガスの流量を、調整弁を用いて調整する。なお、給炭量と不活性ガス流量との関係は、給炭量が多くなるにしたがって不活性ガスの流量が多くなる関係であり、給炭量に応じて算出される排ガスの水分が結露しない程度の不活性ガス流量として、以下の計算方法で算出される。

まず、設定される可能性がある範囲の複数の給炭量毎に、排ガス中の水分が所定の上限量となる不活性ガスの流量を算出する。排ガス中の水分の上限量とは、排ガス循環経路７にて結露が最も発生しやすい箇所である、不活性ガス供給経路１２との接続箇所近傍における、排ガス循環経路７内の温度に対する飽和水蒸気比率程度の水分である。図２に、飽和水蒸気比率と温度との関係を示す。本実施形態では、一例として、不活性ガス供給経路１２との接続箇所近傍における排ガス循環経路７内の温度を６５℃とし、排ガス中の水分の上限量を２１ｖｏｌ％とする。

排ガス中の水分量が上限量となる不活性ガスの流量は、図３のフローチャートに従って算出される。
図３に示す方法では、はじめに、ローラミル３の出側の温度である出側温度を算出する（Ｓ１００）。なお、後述するように、ステップＳ１０２及びＳ１０４の判断において、条件を満たさない場合、ステップＳ１００は繰り返し行われることとなる。このため、１回目のステップＳ１００では、燃料ガス及び不活性ガスの流量が任意に設定された初期条件で出側温度が算出される。一方、２回目以降のステップＳ１００では、直前のステップにて燃料ガス及び不活性ガスの流量の少なくとも一方が変更された条件で出側温度が算出される。

ステップＳ１００では、燃焼ガスの流量、不活性ガスの流量、ローラミル３の出側における排ガスの流量、放散される排ガスの流量、給炭量及び気体換算での石炭中の水分を用いて、熱バランスを計算することで出側温度が算出される。具体的には、熱バランスの計算は、燃料ガスの熱量、不活性ガスの顕熱、放散されずに再利用される排ガスの熱量、石炭中の水分の顕熱、及び石炭中の水分の蒸発熱から算出される総熱量を用いて、ローラミル３の出側における所定流量の排ガスの温度を計算する。なお、図３に示す計算において、ローラミル３の出側における排ガスの流量、燃料ガスの成分及び温度、不活性ガスの温度、石炭中の水分量並びに給炭量は一定である。また、ステップＳ１００では、出側温度の算出と同時に、ローラミル３の出側における排ガスの水分も算出される。

ステップＳ１００の後、ステップＳ１００で算出される出側温度が基準温度であるか否かが判断される（Ｓ１０２）。基準温度は、微粉炭中の水分が１ｍａｓｓ％以下となるために設定される温度であり、例えば、９５℃に設定される。また、ステップＳ１０２では、算出される出側温度が基準温度であるか否かを判断する際に、基準温度として所定の温度範囲（例えば、９４．８℃〜９５．５℃）を用い、出側温度がこの温度範囲内か否かを判断してもよい。
ステップＳ１０２にて出側温度が基準温度でないと判断された場合、直前のステップＳ１００で算出される出側温度が基準温度よりも高いか否かが判断される（Ｓ１０４）。なお、ステップＳ１０２にて、基準温度として所定の温度範囲を用いた場合には、出側温度が所定の温度範囲よりも高いか否かが判断される。

ステップＳ１０４にて出側温度が基準温度よりも高いと判断された場合、燃料ガスの流量が所定量だけ下げられる（Ｓ１０６）。一方、ステップＳ１０４にて出側温度が基準温度よりも低いと判断された場合、燃料ガスの流量が所定量だけ上げられる（Ｓ１０８）。ステップＳ１０６，Ｓ１０８の後は、調整された燃料ガスの流量を計算条件として、ステップＳ１００の処理が繰り返し行われる。ステップＳ１００〜Ｓ１０８の処理では、出側温度が基準温度となるまで、燃料ガスの流量を可変として出側温度の計算が繰り返し行われる。これにより、所定の不活性ガスの流量において、出側温度が基準温度となる燃料ガスの流量が決定される。なお、ステップＳ１０６，Ｓ１０８における流量の調整量は、ステップＳ１００〜Ｓ１０８の繰り返し計算にて、出側温度が基準温度または所定の温度範囲に収束可能なように設定される。

次いで、ステップＳ１０２にて出側温度が基準温度であると判断された場合、直前のステップＳ１００で算出される排ガスの水分が上限量か否かが判断される（Ｓ１１０）。上限量は、排ガス循環経路７にて結露が発生しないように、不活性ガス供給経路１２との接続位置近傍における温度における飽和水蒸気比率程度として設定される値である。本実施形態では、上限量を２１ｖｏｌ％とする。なお、ステップＳ１１０では、用いられる水分が上限量であるか否かを判断する際に、上限量として所定の量範囲（例えば、２０ｖｏｌ％以上２１ｖｏｌ％以下）を用い、水分がこの量範囲内か否かを判断してもよい。

ステップＳ１１０で水分が上限量でないと判断された場合、直前のステップＳ１００で算出される排ガスの水分が上限量よりも多いか否かが判断される（Ｓ１１２）。
ステップＳ１１２にて水分が上限量よりも多いと判断された場合、不活性ガス供給経路１２から排ガス循環経路７に供給される不活性ガスの流量が所定量だけ上げられる（Ｓ１１４）。一方、ステップＳ１１２にて水分が上限量よりも少ないと判断された場合、不活性ガス供給経路１２から排ガス循環経路７に供給される不活性ガスの流量が所定量だけ下げられる（Ｓ１１６）。ステップＳ１１４，Ｓ１１６の後は、調整された不活性ガスの流量を計算条件として、ステップＳ１００以降の処理が繰り返し行われる。ステップＳ１１０〜Ｓ１１６の処理では、水分が上限量となるまで、不活性ガスの流量を可変として、排ガスの水分の計算が繰り返し行われる。なお、ステップＳ１１４，Ｓ１１６における流量の調整量は、ステップＳ１００〜Ｓ１１６の処理にて水分が上限量または所定の量範囲に収束可能なように設定される。

また、ステップＳ１１２にて水分が上限量であると判断された場合、一連の計算が終了し、排ガス中の水分が所定の上限量となる、燃料ガス及び不活性ガスの流量が最終的に算出される。そして、複数の給炭量毎に、ステップＳ１００〜Ｓ１１６の一連の計算を行うことで、各給炭量における不活性ガスの流量が算出される。
複数の給炭量毎に不活性ガスの流量が算出された後、算出結果から給炭量と不活性ガスの流量との関係が算出される。この際、給炭量に対する不活性ガスの流量のグラフについて、複数の給炭量における算出結果を直線近似することで、給炭量と不活性ガスの流量との関係が算出されてもよい。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では、図３に示す計算方法を用いて所定の給炭量における、燃料ガスの流量及び不活性ガスの流量を算出するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。燃料ガスの流量及び不活性ガスの流量が、給炭量や石炭中の水分、排ガスの水分、出側温度が一定の値となる条件で算出されるものであれば、他の計算方法を用いて算出されてもよい。

また、上記実施形態では、排ガス中の水分が上限量となる条件で不活性ガスの流量を決定するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、操業条件のバラつきが原因となることでの結露の発生を防止するため、上限量よりも低い値となる水分（例えば、２０ｖｏｌ％）を、上記実施形態における上限量として不活性ガスの流量を決定してもよい。なお、不活性ガスの流量を決定する際に用いる上限量を、図２に示す飽和水蒸気比率程度とすることで、不活性ガスの使用量を最大限に低減することができる。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る微粉炭の製造装置１は、ローラミル３で石炭を粉砕して微粉炭とし、粉砕された微粉炭を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタ５に搬送し、搬送された微粉炭をバグフィルタ５で捕集する、微粉炭の製造装置１であって、微粉炭が捕集された後の搬送ガスである排ガスを回収して循環搬送する排ガス循環経路７と、排ガス循環経路７に接続され、排ガス循環経路７に不活性ガスを供給する不活性ガス供給経路１２と、排ガス循環経路７から供給され、不活性ガスを含む排ガスと、バーナ９で発生する燃焼ガスと、を搬送ガスとしてローラミルに供給する搬送ガス供給経路１３と、ローラミル３に石炭を供給する速度である給炭量に応じて、給炭量が少なくなるほど不活性ガスの供給量が少なくなるように、且つ排ガス循環経路７にて結露が発生しないように、不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス調整機構２０と、を備える。

上記（１）の構成によれば、排ガスを再利用してその熱を微粉炭の乾燥及び搬送に用いることにより、微粉炭の製造コストを低減することができる。また、排ガス循環経路７に不活性ガスを給炭量に応じて調整しながら供給することにより、排ガス循環経路７での結露の発生の防止に加え、不活性ガスを一定流量で加える従来の方法に比べ、不活性ガスの使用量を低減できることから、微粉炭を効率的に製造することができ、製造コストをさらに低減することができる。さらに、給炭量が低い場合には、不活性ガスの流量が低くなることから、排ガスの温度を高めることができ、バーナ９の燃焼に用いられる燃料ガスの使用量を低減させることができるため、さらに効率的に微粉炭を製造することができる。

高炉の操業においては、微粉炭の吹込み量は、溶銑生産量やコークス比等に応じて、日毎または時間毎に調整される。つまり、微粉炭の製造装置１では、微粉炭の製造量すなわち給炭機２からの給炭量が、日毎または時間毎に調整されながら微粉炭の製造が行われることとなる。このため、上記（１）の構成の微粉炭の製造装置１によれば、高炉の操業状況に応じて、微粉炭を効率的に製造することができる。

（２）上記（１）の構成において、不活性ガス調整機構２０は、排ガス循環経路７にて結露を発生させずに、微粉炭を乾燥可能な排ガスの温度及び水分を条件とした、熱バランスを用いて得られる給炭量と不活性ガスの流量との関係から、排ガス循環経路７に供給する不活性ガスの流量を決定する。
上記（２）の構成によれば、排ガスの温度及び水分を条件として得られる、給炭量と不活性ガスとの関係を用いることで、排ガスの水分を結露が発生しない上限量に調整することができ、不活性ガスの使用量をさらに低減することができる。

（３）本発明の一態様に係る微粉炭の製造方法は、ローラミル３にて石炭を粉砕して微粉炭とし、粉砕された微粉炭を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタ５に搬送し、搬送された微粉炭をバグフィルタ５で捕集する、微粉炭の製造方法であって、排ガス循環経路７にて、バグフィルタ５による微粉炭の捕集後の搬送ガスである排ガスを回収して循環搬送し、排ガス循環経路７に接続される不活性ガス供給経路１２にて、排ガス循環経路７に不活性ガスを供給し、搬送ガス供給経路１３にて、排ガス循環経路７から供給され、不活性ガスを含む排ガスと、バーナ９で発生する燃焼ガスと、を搬送ガスとしてローラミル３に供給し、不活性ガスを供給する際に、ローラミル３に石炭を供給する速度である給炭量に応じて、給炭量が少なくなるほど不活性ガスの供給量が少なくなるように、且つ排ガス循環経路７にて結露が発生しないように、不活性ガスの供給量を調整する。
上記（３）の構成によれば、上記（１）と同様な効果を得ることができる。

本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、上記実施形態と同様な微粉炭の製造装置１について、不活性ガスの流量の調整に用いられる、給炭量と不活性ガスの流量との関係を算出した。そして、算出した関係を用いて微粉炭の製造を行った。また、比較例として、不活性ガスの流量を、給炭量が変わっても変化させずに一定の流量として微粉炭の製造を行った。なお、比較例において、不活性ガス調整機構における不活性ガスの流量の制御を除いた、他の構成については上記実施形態の微粉炭の製造装置１と同様とした。

はじめに、給炭量と不活性ガスとの関係の算出について説明する。実施例では、操業が行われる給炭量の範囲を３０ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈとし、算出される給炭量の条件を３０ｔ／ｈ、４０ｔ／ｈ及び５０ｔ／ｈの３条件とした。そして、各給炭量の条件について、図３に示す計算方法を用いて、出側温度が基準温度となり排ガスの水分が上限量となる不活性ガス流量及び燃料ガス流量を算出した。

給炭量の各条件における不活性ガス流量及び燃料ガス流量の算出では、下記の条件を用いて図３に示す計算を行った。なお、バーナ９に供給される空気と燃料ガスとの比率は、空気比を理論空気比の１．１倍とした。また、不活性ガスとして、乾燥させた窒素ガスを用いた。
基準温度（温度範囲）：９４．９℃〜９５．５℃
排ガスの水分の上限量（上限範囲）：１９．８ｖｏｌ％〜２０．２ｖｏｌ％
燃料ガスの熱量：８３１ｋｃａｌ／Ｎｍ^３
石炭の水分：１１ｍａｓｓ％
乾燥後の微粉炭の水分：１ｍａｓｓ％
ローラミル３出側の排ガスの流量：約７８０００Ｎｍ^３／ｈ

また、実施例では、ローラミル３の出側における総熱量を、燃料ガスの熱量と、不活性ガスの顕熱と、再利用される排ガスの顕熱と、石炭中の水分の顕熱とを加算した値から、石炭中の水分の蒸発熱を減算することで算出した。また、上記実施形態と同様に、排ガス放散経路１０に供給される排ガスの流量を、排ガス中の水分が、給炭機２から供給される石炭中の水分と同じとなる量に設定した。

一方、比較例では、不活性ガスの流量を、実施例にて算出された給炭量が５０ｔ／ｈの条件における不活性ガスの流量と同じとし、算出される給炭量の条件を３０ｔ／ｈ、４０ｔ／ｈ及び５０ｔ／ｈの３条件とした。また、比較例では、給炭量が変化する場合には、不活性ガスの流量は変えず、ローラミル３の出側における排ガスの温度が９５℃となるように燃焼ガスの流量、つまり燃料ガス及び空気の流量を調整した。なお、比較例の給炭量が５０ｔ／ｈの条件における算出結果は、実施例における給炭量が５０ｔ／ｈの条件と同じである。

表１〜表５に実施例及び比較例における算出条件及び算出結果を示す。なお、表１には実施例及び比較例において給炭量が５０ｔ／ｈとなる条件、表２には実施例において給炭量が４０ｔ／ｈとなる条件、表３には実施例において給炭量が３０ｔ／ｈとなる条件、表４には比較例において給炭量が４０ｔ／ｈとなる条件、表５には比較例において給炭量が３０ｔ／ｈとなる条件をそれぞれ示す。なお、表１〜表５において、供給水分量は、給炭量に含まれる水分の給炭量に応じた供給量、排ガス（再利用分）はバーナ９に送られた排ガスをそれぞれ示す。

また、図４〜図６に、表１〜表５の実施例及び比較例における計算結果をまとめたグラフを示す。図４に示すように、実施例では、排ガス中の水分が上記の上限量で一定となるのに対して、比較例では、排ガス中の水分が給炭量の低下にしたがって低くなることが確認できた。また、図５には、給炭量と不活性ガスの流量との関係を示す。実施例では、計算の結果、給炭量が３０ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈに変化する場合、不活性ガスの流量を１１０５０Ｎｍ^３／ｈ〜１８０００Ｎｍ^３／ｈに変化させればよいことが確認できた。さらに、図６に示すように、実施例では、比較例に比べて、給炭量が低下するにしたがって燃料ガスの使用量が低下することが確認できた。

さらに、実施例では、図５及び図６に示す不活性ガスの流量及び燃料ガスの流量の条件、且つ給炭量を３０ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈに変化させた条件で微粉炭を製造した。その結果、微粉炭の水分を１ｍａｓｓ％以下とすることでき、さらに排ガス循環経路７内には結露が発生しないことが確認できた。つまり、上記実施形態に係る微粉炭の製造装置及び製造方法によれば、微粉炭を効率的に製造することができ、製造コストを低廉化できることが確認できた。

１ 製造装置
２ 給炭機
３ ローラミル
４ 微粉炭搬送経路
５ バグフィルタ
６ 貯蔵ホッパ
７ 排ガス循環経路
８ 吸引ブロア
９ バーナ
１０ 排ガス放散経路
１１ 煙突
１２ 不活性ガス供給経路
１３ 搬送ガス供給経路
１４ 露点計
１５ 流量計
１６ 吸引ダンパ
１７ 循環弁
１８ 放散弁
１９ 流量計
２０ 不活性ガス調整機構

Claims (3)

1. ローラミルで石炭を粉砕して微粉炭とし、粉砕された前記微粉炭を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタに搬送し、搬送された前記微粉炭を前記バグフィルタで捕集する、微粉炭の製造装置であって、
   前記微粉炭が捕集された後の前記搬送ガスである排ガスを回収して循環搬送する排ガス循環経路と、
   前記排ガス循環経路に接続され、前記排ガス循環経路に不活性ガスを供給する不活性ガス供給経路と、
   前記排ガス循環経路から供給され、前記不活性ガスを含む前記排ガスと、バーナで発生する燃焼ガスと、を前記搬送ガスとしてローラミルに供給する搬送ガス供給経路と、
   前記ローラミルに石炭を供給する速度である給炭量に応じて、前記給炭量が少なくなるほど前記不活性ガスの供給量が少なくなるように、且つ前記排ガス循環経路にて結露が発生しないように、前記不活性ガスの供給量を調整する不活性ガス調整機構と、
   を備えることを特徴とする微粉炭の製造装置。
2. 前記不活性ガス調整機構は、前記排ガス循環経路にて結露を発生させずに、前記微粉炭を乾燥可能な前記排ガスの温度及び水分を条件とした熱バランスを用いて得られる、前記給炭量と前記不活性ガスの流量との関係から、前記排ガス循環経路に供給する前記不活性ガスの流量を決定することを特徴とする請求項１に記載の微粉炭の製造装置。
3. ローラミルにて石炭を粉砕して微粉炭とし、粉砕された前記微粉炭を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタに搬送し、搬送された前記微粉炭を前記バグフィルタで捕集する、微粉炭の製造方法であって、
   排ガス循環経路にて、前記バグフィルタによる前記微粉炭の捕集後の前記搬送ガスである排ガスを回収して循環搬送し、
   前記排ガス循環経路に接続される不活性ガス供給経路にて、前記排ガス循環経路に不活性ガスを供給し、
   搬送ガス供給経路にて、前記排ガス循環経路から供給され、前記不活性ガスを含む前記排ガスと、バーナで発生する燃焼ガスと、を前記搬送ガスとしてローラミルに供給し、
   前記不活性ガスを供給する際に、前記ローラミルに石炭を供給する速度である給炭量に応じて、前記給炭量が少なくなるほど前記不活性ガスの供給量が少なくなるように、且つ前記排ガス循環経路にて結露が発生しないように、前記不活性ガスの供給量を調整することを特徴とする微粉炭の製造方法。

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