JP2021004387A - 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を搬送ガスで乾燥させながらバグフィルタ５に搬送し、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、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から供給される排ガスとバーナ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とバグフィルタ５との間に設置され、搬送ガスの水分濃度を測定する水分計２１と、ローラミル３に石炭を供給する速度である給炭量と、水分濃度とに応じて、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。

しかし、排ガスには空気や石炭や燃料ガスの燃焼に由来する水分が含まれるため、バグフィルタや配管での結露防止を目的として、不活性ガスの供給がおこなわれている。この不活性ガスの供給量を低減するため、不活性ガスの供給量は石炭の供給量に応じて調整されている。ところが、石炭に含まれる水分は一定値以下に制御されているとはいえ、その範囲内で変動し、空気に含まれる水分も変動する。また、石炭に含まれる水分を赤外線や誘電率などによりオンライン測定しても、内部に浸潤した水分は測定できない。このように、排ガス中の水分濃度は石炭の供給量以外の要因で変動するため、結露しない限界に対して余裕をもって不活性ガスを多目に供給する必要があった。

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、上記ローラミルと前記バグフィルタとの間に設置され、上記搬送ガスの水分濃度を測定する水分計と、上記ローラミルに石炭を供給する速度である給炭量と、上記水分計により測定される上記水分濃度とに応じて、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、上記ローラミルと上記バグフィルタとの間にて、上記搬送ガスの水分濃度を測定し、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と、上記水分濃度とに応じて、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。 給炭量と搬送ガス中の水分濃度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、水分計２１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。

搬送ガス供給経路１３は、バーナ９から供給される搬送ガスを、ローラミル３に供給するパイプである。
水分計２１は、ローラミル３とバグフィルタ５との間である、微粉炭搬送経路４の途中に設けられる計測装置であり、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガスの水分濃度を計測する。水分計２１は、水分濃度の測定結果を、不活性ガス調整機構２０へと送信する。

＜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を水分計２１による測定結果により補正して、不活性ガスの流量を決定する。そして、排ガス循環経路７に供給される不活性ガスの流量が決定されたものとなるように、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、特開２０１９−１９３５４号公報と同様な方法で、給炭量に基づいた結露が生じない限界の不活性ガスの流量である第１不活性ガス流量を算出する。第１不活性ガス流量は、排ガス循環経路７やバグフィルタ５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、算出される。例えば、第１不活性ガス流量は、特開２０１９−１９３５４号公報における、排ガス中の水分が所定の上限量（微粉炭搬送経路４や排ガス循環経路７を流れる搬送ガスや排ガスの、配管やバグフィルタ５の温度に対する飽和水蒸気比率程度の水分）となる不活性ガス流量と同じである。つまり、第１不活性ガス流量は、特開２０１９−１９３５４号公報の図３に示すフローチャートに従って、算出されてもよい。供給される石炭の水分含有量は、予め設定しておいてもよく、オンライン水分計を用いて測定した値を用いてもよい。なお、以下では、第１不活性ガス流量を算出する際に用いた石炭の水分含有量（予め設定された水分含有量または測定された水分含有量）を、基準水分含有量ともいう。しかし、予め設定された水分含有量または測定された水分含有量のいずれの場合でも、実際の水分含有量は、基準水分含有量に対して上下２割程度の幅（たとえば、設定値１１ｍａｓｓ％に対して実績が９ｍａｓｓ％〜１３ｍａｓｓ％）で変動することがある。このため、ここで算出された不活性ガス流量は、実際に結露が生じない流量よりも１割不足となったり、１割過剰となったりするものである。例えば、不活性ガスの供給量を１６０００Ｎｍ^３／ｈの一定とし、石炭の水分含有量が９ｍａｓｓ％、１１ｍａｓｓ％及び１３ｍａｓｓ％とした場合における、給炭量と搬送ガス中の水分濃度の算出結果を図２に示す。

次に、不活性ガス調整機構２０は、算出された第１不活性ガス流量を、ローラミル３とバグフィルタ５との間に設置された水分計２１によって測定される搬送ガスの水分濃度の測定実績に応じて補正することで、第２不活性ガス流量を算出する。そして、不活性ガス調整機構２０は、算出された第２不活性ガス流量で不活性ガスを供給する。第１不活性ガス流量の補正では、不活性ガス調整機構２０は、搬送ガスの水分濃度が高い場合には不活性ガスの流量が大きくなるように調整し、搬送ガスの水分濃度が低い場合には不活性ガスの流量が大きくなるように補正する。

この際、例えば、測定された水分濃度を基準水分濃度で除した値である水分濃度比（水分濃度の測定値÷基準水分濃度）を、算出された不活性ガス流量に乗じることで、補正が行われてもよい。基準水分濃度は、基準水分含有量の石炭を、補正がされていない不活性ガス流量で供給した場合における、搬送ガス中の水分濃度である。また、石炭の水分及び不活性ガスの流量が変動した場合における、搬送ガス中の水分濃度を熱バランスから得られる関係式から求め、測定されたタイミングにおける石炭の水分含有量の推定し、推定される水分含有量において基準水分濃度となる不活性ガス流量を補正した不活性ガス流量としてもよい。

一例として、バグフィルタ５や配管等の結露を防止したい箇所の最低温度が６１℃である場合、結露が発生しない排ガス中の水分濃度は２０．５ｖｏｌ％と計算される。このとき、給炭量を５０ｔ／ｈ、石炭の水分含有量を１１ｍａｓｓ％とすると、第１不活性ガス流量は１６０００Ｎｍ^３／ｈと計算される。なお、この場合、基準水分含有量が１１ｍａｓｓ％となり、基準水分濃度が２０．５ｖｏｌ％となる。

ここで、石炭の水分含有量が１３ｍａｓｓ％まで上昇すると、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス中の水分濃度も基準水分濃度よりも高くなり、２２．７ｖｏｌ％となる。このとき、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス及び排ガス循環経路７を流れる排ガスは、６４℃で結露することになり不活性ガスが不足した状態となる。この場合、不活性ガス調整機構２０は、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス中の水分濃度が２０．５ｍａｓｓ％に下がるように、不活性ガス流量を１８０００Ｎｍ^３／ｈに上昇させる。つまり、不活性ガス調整機構２０は、計測される搬送ガスの水分濃度が２２．７ｖｏｌ％となる場合には、不活性ガス流量を１６０００Ｎｍ^３／ｈ（第１不活性ガス流量）から１８０００Ｎｍ^３／ｈ（第２不活性ガス流量）に補正する。

逆に、石炭の水分含有量が９ｍａｓｓ％まで低下すると、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス中の水分濃度が基準水分濃度よりも低くなり、１８．２ｖｏｌ％となる。このとき、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス及び排ガス循環経路７を流れる排ガスは、５９℃で結露することになり不活性ガスが過剰な状態となる。この場合、不活性ガス調整機構２０は、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス中の水分濃度が２０．５％に上がるように、不活性ガス流量を１４０００Ｎｍ^３／ｈに低下させる。つまり、不活性ガス調整機構２０は、計測される搬送ガスの水分濃度が１８．２ｖｏｌ％となる場合には、不活性ガス流量を１６０００Ｎｍ^３／ｈ（第１不活性ガス流量）から１４０００Ｎｍ^３／ｈ（第２不活性ガス流量）に補正する。

このように、水分計２１により測定される水分濃度が、高い場合には不活性ガス供給量を上昇させることで、石炭の水分濃度がばらついた場合でも、バグフィルタ５や排ガス循環経路７の出側といった温度の低い個所での結露の発生を防止することができる。また、水分計２１により測定される水分濃度が、低い場合には不活性ガス供給量を低下させることで、石炭の水分濃度がばらついた場合でも、不活性ガスの使用量をさらに低減することができる。

＜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、微粉炭搬送経路４に設けられた水分計２１を用いて不活性ガスの供給量を調整するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、水分計２１を排ガス循環経路７に設け、この水分計２１により測定される排ガスの水分濃度に応じて不活性ガスの供給量を上記実施形態と同様に調整してもよい。なお、バグフィルタ５における結露を防止する観点では、水分濃度の測定応答性や測定精度を考慮すると、水分計２１を排ガス循環経路７よりも微粉炭搬送経路４に設ける方が好ましい。

また、微粉炭搬送経路４に、温度計をさらに設置してもよい。この場合、設置される温度計は、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガスの温度を測定し、測定結果を不活性ガス調整機構２０へと送信する。不活性ガス調整機構２０は、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガスの温度に応じて、不活性ガスの流量をさらに調整する。具体的に、測定される搬送ガスの温度が基準温度よりも高い場合には、不活性ガス調整機構２０は、搬送ガス中の水分濃度が高くなるように搬送ガスの供給量を低減させる。一方、測定される搬送ガスの温度が基準温度よりも低い場合には、不活性ガス調整機構２０は、搬送ガス中の水分濃度が低くなるように搬送ガスの供給量を上昇させる。なお、基準温度は、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガスの目標温度であり、各設備が正常な状態で稼働した場合における基準となる温度である。例えば、バグフィルタ５や配管などの結露を防止したい箇所の最低温度が６１℃となる製造装置１において、微粉炭搬送経路４の基準温度が９５℃とする。このとき、給炭量の変動などの要因により、搬送ガスの温度が９５℃から１００℃に上昇した場合、バグフィルタ５や配管などの結露を防止したい箇所の最低温度が６１℃から６４℃まで３℃上昇する。そして、搬送ガス中の水分濃度は２０．５ｖｏｌ％から２２．７ｖｏｌ％に上昇しても結露しないこととなるため、不活性ガス調整機構２０は、不活性ガスの供給量を１８０００Ｎｍ^３／ｈから１４０００Ｎｍ^３／ｈに低下させる。また、搬送ガスの温度は不活性ガスの供給量の増加及び減少によっても低下及び上昇する。このため、水分計２１による水分濃度の測定値が低く、不活性ガスの供給量を低下させた場合には、排ガス温度が上昇する。そして、不活性ガスの供給量のさらなる低下と、燃料の供給量のさらなる低下との相乗効果を享受できる。

さらに、上記実施形態では、特開２０１９−１９３５４号公報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。

さらに、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、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とバグフィルタ５との間に設置され、搬送ガスの水分濃度を測定する水分計２１と、ローラミル３に石炭を供給する速度である給炭量と、水分濃度とに応じて、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、給炭量と測定される水分濃度とに応じて調整しながら、排ガス循環経路７に不活性ガスを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、不活性ガスを給炭量のみに応じて調整す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、給炭量が低い場合や測定される水分濃度が低い場合には、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第１不活性ガス流量を算出し、水分濃度に応じて第１不活性ガス流量を補正することで、排ガス循環経路７に供給する不活性ガスの流量である第２不活性ガス流量を算出する。
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）上記（１）または（２）の構成において、不活性ガス調整機構２０は、水分濃度が基準水分濃度よりも高い場合には、不活性ガスの流量が多くなるように補正し、水分濃度が基準水分濃度よりも低い場合には、不活性ガスの流量が低くなるように補正する。

（４）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、ローラミル３とバグフィルタ５との間にて、搬送ガスの水分濃度を測定し、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と、水分濃度とに応じて、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（４）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。

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、特開２０１９−１９３５４号公報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。なお、ここで算出される不活性ガス流量は、上記実施形態における第１不活性ガス流量となる。

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特開２０１９−１９３５４号公報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℃
微粉炭搬送経路を流れる搬送ガス中の水分濃度の目標値（基準水分濃度）：２０．５ｖｏｌ％
燃料ガスの熱量：８３１ｋｃａｌ／Ｎｍ^３
石炭の水分（基準水分含有量）：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。

以上が実施例と比較例とに共通の条件であり、以下が実施例に固有の条件である。実施例では、上述の条件に加えて、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス中の水分濃度が水分計２１により目標値（基準水分濃度）よりも高くまたは低く測定された場合には、排ガス中の水分濃度が目標値となるように、不活性ガス供給量を補正した。この補正では、第１不活性ガス流量に、水分濃度比（水分濃度の測定値÷基準水分濃度）を乗じることで、第２不活性ガス流量とした（実施例１）。

さらに、実施例では、上述の実施例１の条件に加えて、微粉炭搬送経路４に温度計を設置し、この温度計にて搬送ガスの温度を測定し、測定結果に応じてさらに第２不活性ガス流量を補正した（実施例２）。実施例２では、測定される温度が基準温度に対して高い場合には、不活性ガス流量が低下させ、測定される温度が基準温度に対して低い場合には、不活性ガス流量が増加させるように補正を行った。

実施例及び比較例の結果、比較例においては、石炭中の水分量や空気中の水分量の変動などの、給炭量以外の要因によると考えられる、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガスの水分濃度の上昇が認められた。このため、結露を防止するために搬送ガス中の水分濃度の目標値を２０．５ｖｏｌ％から１８．２ｖｏｌ％に下げざるを得なかった。これにより、不活性ガスの供給量を２０００Ｎｍ^３／ｈ増加させることとなった。

実施例１においては、給炭量以外の要因によると考えられる、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス中の水分濃度の上昇が発生しても、搬送ガス中の水分を適切に低下させることができた。その結果、比較例に対して、結露を起こすことなく不活性ガスの供給量を２０００Ｎｍ^３／ｈ削減することができた。
実施例２においては、給炭量以外の要因によると考えられる、微粉炭搬送経路４を流れる搬送ガス中の水分濃度の上昇が発生しても、搬送ガス中の水分を適切に低下させることができ、かつ、搬送ガスの温度の変化に応じた水分濃度の目標値の最適化や燃料ガス供給量の最適化をすることができた。その結果、比較例に対して、結露を起こすことなく不活性ガスの供給量を２０４０Ｎｍ^３／ｈ削減でき、燃料ガスも１％削減することができた。

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
２１ 水分計

Claims (4)

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、
   前記ローラミルと前記バグフィルタとの間に設置され、前記搬送ガスの水分濃度を測定する水分計と、
   前記ローラミルに石炭を供給する速度である給炭量と、前記水分濃度とに応じて、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第１不活性ガス流量を算出し、
   前記水分濃度に応じて前記第１不活性ガス流量を補正することで、前記排ガス循環経路に供給する前記不活性ガスの流量である第２不活性ガス流量を算出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. 前記不活性ガス調整機構は、前記水分濃度が基準水分濃度よりも高い場合には、前記不活性ガスの流量が多くなるように補正し、前記水分濃度が前記基準水分濃度よりも低い場合には、前記不活性ガスの流量が低くなるように補正する請求項１または２に記載の微粉炭の製造装置。
4. 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、
   前記ローラミルと前記バグフィルタとの間にて、前記搬送ガスの水分濃度を測定し、
   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と、前記水分濃度とに応じて、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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