JP4231090B1 - 固形燃料の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発工程以降でのトラブル発生等により原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給やスラリーの次工程への供給を停止した時であっても熱交換器や原料炭供給手段の閉塞を防止する固形燃料の製造装置を提供すること。
【解決手段】多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る混合槽１；該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る蒸発器２；該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離する固液分離器３；および固液分離器で分離回収された混合油を混合槽へ戻す循環手段４を有する固形燃料の製造装置であって、循環手段によって混合槽に戻される混合油を加熱する混合油加熱用熱交換器５を有することを特徴とする固形燃料の製造装置。
【選択図】図１

Description

本発明は多孔質炭を原料とする固形燃料の製造装置および製造方法に関するものである。

多孔質炭を原料とする固形燃料の製造方法に関し、従来公知の方法の概略を説明する。多孔質炭（原料炭）は粉砕工程で粉砕された後、混合工程において重質油分と溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る。次いで、原料スラリーは予熱後、蒸発工程で加熱し、多孔質炭の脱水を進めると共に、多孔質炭の細孔内に混合油を含浸させ、脱水スラリーを得る。その後、固液分離工程において脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離した後、改質多孔質炭を最終乾燥工程において乾燥させる。乾燥された改質多孔質炭は所望により冷却および成型され、固形燃料が得られる。一方、固液分離工程や最終乾燥工程で回収された混合油は原料スラリーを得る混合工程に循環・搬送され、循環油として再利用される。

そのような方法を採用した装置の概略構成図の一例を図４に示す（特許文献１）。図４に示す装置は、重質油分と溶媒油分を含む混合油を多孔質炭と混合して原料スラリーを作る混合槽１０１と、この原料スラリーを水分蒸発処理する蒸発器１０２と、この水分蒸発処理された脱水スラリーを固液分離する固液分離器１０３とを有する。ここで、混合槽１０１は、その下部から原料スラリーをスラリーポンプ１１２を介して混合槽１０１の上部へ導入するスラリー循環流路１１１、１１３を有している。蒸発器１０２はその下部からスラリーをスラリーポンプ１２２を介して蒸発器１０２の上部へ導入するスラリー循環流路１２１、１２３〜１２４を有している。混合槽１０１と蒸発器１０２との間には、原料スラリー供給流路１１４がある。この原料スラリー供給流路１１４はスラリー循環流路１１１、１１３から分岐している。

混合槽１０１において重質油分と溶媒油分を含む混合油と多孔質炭とを混合して原料スラリーを作る。この原料スラリーは、スラリー循環流路１１１、１１３を通って混合槽１０１の下部からスラリーポンプ１１２を介して混合槽１０１の上部へ導入され、循環される。原料スラリーは循環されると共に、スラリー循環流路１１１、１１３から分岐した原料スラリー供給流路１１４を通って蒸発器１０２のスラリー循環流路１２３〜１２４に入り、これを通って蒸発器１０２へ入る。このとき、原料スラリーは熱交換器１１０ａ、１１５ａにより加熱され（予熱工程）、更に熱交換器１２０により加熱され、蒸発器１０２へ入る（蒸発工程）。蒸発器１０２では、原料スラリーの水分蒸発処理がなされる。

上記水分蒸発処理により得られた脱水スラリーは、スラリー循環流路１２１、１２３〜１２４から分岐している脱水スラリー供給流路１２５を通って固液分離器１０３に入り、固液分離され、固体分（改質多孔質炭）と液体分（混合油）とが得られる。この固体分は最終乾燥部（図示せず）で固形分中に残存する油分が回収され、粉末状固形燃料として用いることができる状態となる。一方、回収された混合油は循環手段１０４によって混合槽１０１に戻される。

しかしながら、図４の装置では、蒸発工程から後段でトラブルが発生した場合、各工程でのスラリーの溢れ出しを防ぐために混合工程での原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給や次工程へのスラリーの供給を停止すると、問題が発生した。詳しくは、このとき、混合工程や蒸発工程ではスラリー中の石炭の沈降による配管の閉塞を防ぐためにスラリーポンプおよび攪拌機を常時稼働させるが、以下に示すような熱交換器の配管の閉塞が起こった。

熱交換器には図５（Ａ）に示すようにスラリーが通る多数の配管が設けられており、個々の配管中のスラリーをスチーム等の加熱媒体によって加熱するようになっている。図４の装置において、原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給および次工程へのスラリー供給を停止し、スラリーポンプ１１２，１２２を常時稼働させると、熱交換器１１０ａ，１１５ａではスラリーの流れが止まってスラリー中の石炭が沈降し、図５（Ｂ）に示すように、下部の石炭（ＲＣ）と上部の混合油（ＭＯ）との分離が起こった。下部に沈降した石炭は固く堆積するため、スラリーを再度流すには高圧のガスまたはスラリーを流し、閉塞した配管に圧力をかける必要がある。しかし、熱交換器の配管に圧力をかけると、閉塞の比較的弱い配管が先に流通して、閉塞の比較的強い配管に圧力を有効にかけることができず、配管の閉塞を完全に解除することはできない。

そこで、特許文献２では図４における熱交換器１１０ａ，１１５ａの代わりに、熱交換器１１０ｂ，１１５ｂを図６に示すように混合槽１０１のスラリー循環流路１１１、１１３に設ける技術が報告されている。そのような装置では、スラリーポンプ１１２によって熱交換器１１０ｂ，１１５ｂでのスラリー流動を維持できるので石炭の沈降による配管の閉塞は起こらない。図６における図４と同じ符号は同様の器具・部材を示すため、それらの説明を省略する。
特開平７−２３３３８３号公報 特開２００５−２０６６９５号公報

しかしながら、図６に示す装置において、原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給および次工程へのスラリーの供給を停止し、スラリーポンプ１１２，１２２を常時稼働させたとき、新たな問題が発生した。詳しくは、このとき、熱交換器１１０ｂ，１１５ｂのスチーム供給も停止するが、全てのスチームが熱交換器から抜けるには時間を要するため、スチーム供給を停止しても、スラリーは循環によってしばらくの間加熱され続け、１００℃を越えるようになる。そのため、混合槽１０１内においてスラリー中の石炭から水蒸気が発生し、原料炭（ＲＣ）を供給するためのロータリーバルブ等の供給手段１１６において結露が起こり、結露した水に原料炭が付着し、閉塞が起こった。

また図４に示す装置や図６に示す装置において、熱交換器で加熱されるのはスラリーであって、当該スラリーに含有される粉砕炭の粒径は最大数ｍｍ程度であるので、熱交換器の配管の材料は磨耗に強いＳＵＳ３０４が使用される。そのため、製造コストに問題があった。

本発明は、蒸発工程以降でのトラブル発生等により原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給やスラリーの次工程への供給を停止した時であっても熱交換器や原料炭供給手段の閉塞を防止する固形燃料の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、
多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る混合槽；
該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る蒸発器；
該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離する固液分離器；および
固液分離器で分離回収された混合油を混合槽へ戻す循環手段
を有する固形燃料の製造装置であって、
循環手段によって混合槽に戻される混合油を加熱する混合油加熱用熱交換器を有することを特徴とする固形燃料の製造装置に関する。

本発明はまた、
多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る混合工程；
該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る蒸発工程；
該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離する固液分離工程；および
固液分離工程で分離回収された混合油を混合槽へ戻す循環工程
を有する固形燃料の製造方法であって、
循環工程によって混合槽に戻される混合油を加熱する混合油加熱工程を有することを特徴とする固形燃料の製造方法に関する。

本発明によれば、蒸発工程以降でのトラブル発生等により原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給やスラリーの次工程への供給を停止した時であっても、熱交換器や原料炭供給手段の閉塞を防止できる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る固形燃料の製造装置を図１に示す。
本実施形態の装置は、
多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る混合槽１；
該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る蒸発器２；
該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離する固液分離器３；および
固液分離器で分離回収された混合油を混合槽へ戻す循環手段４
を有し、さらに循環手段によって混合槽に戻される混合油を加熱する混合油加熱用熱交換器５を有することを特徴とする。ここで、混合槽１は、その下部から原料スラリーをスラリーポンプ１２を介して混合槽１の上部へ導入するスラリー循環流路１１、１３を有している。蒸発器２は、その上流側で蒸発器下部からスラリーをスラリーポンプ２２を介して蒸発器２の上部へ導入する上流側スラリー循環流路２１、２３〜２４を有している。蒸発器２はまた、その下流側で蒸発器下部からスラリーをスラリーポンプ２７を介して蒸発器２の上部へ導入する下流側スラリー循環流路２６、２８〜２９を有している。混合槽１と蒸発器２との間には、原料スラリー供給流路１４がある。この原料スラリー供給流路１４はスラリー循環流路１１、１３から分岐している。蒸発器２と固液分離器３との間には、脱水スラリー供給流路４１がある。この脱水スラリー供給流路４１はスラリー循環流路２６、２８〜２９から分岐している。固液分離器３と混合槽１との間には、固液分離器３で分離された混合油を混合槽１に戻すための混合油循環流路４５がある。

上記混合油加熱用熱交換器５は、循環手段４とともに、混合油循環流路４５に設けられる。この熱交換器の熱源（加熱媒体）は特に制限されず、例えば、蒸発器２で発生する水蒸気が用いられることが好ましい。熱交換器５を混合油循環流路４５に設けて混合油を加熱することにより、原料スラリーの予熱を達成するので、スラリー循環流路１１、１３内へのスラリー加熱用熱交換器の設置を省略できる。そのため、原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給および次工程へのスラリーの供給が停止された時、原料スラリーをスラリー循環流路１１、１３内で循環させても、原料スラリーの過度な温度上昇は起こらない。その結果、混合槽内での水蒸気の発生が抑制され、結果として原料炭供給手段６の閉塞を防止できる。またスラリー循環流路１１、１３内へのスラリー加熱用熱交換器の設置を省略できるので、スラリー加熱用熱交換器自体の閉塞の虞がない。また熱交換器５によって加熱されるのはスラリーではなく、固液分離器により液体分（循環油）として分離された混合油であって、粒径１０μｍ程度以下の微粉炭が通常、１０重量％程度含まれるものであるので、微粉炭の沈降速度がスラリー中の石炭と比較して著しく遅い。そのため、混合油（ＭＯ）の供給（循環）が停止されても、熱交換器５自体の閉塞を有効に防止できる。また熱交換器５によって加熱されるのは上記のように粒径の小さな微粉炭が含有された混合油であるので、当該熱交換器の材料として、ＳＵＳ３０４等の高価なものだけでなく、カーボンスチール等の安価なものも使用できる。

熱交換器５として、多管式型等の比較的大型の熱交換器だけでなく、プレート型およびスパイラル型等の比較的小型の熱交換器を使用できる。混合油に含まれる石炭は微粉炭であって、沈降速度が著しく遅いためである。

熱交換器５によって達成される混合油の加熱温度は、混合槽１内の原料スラリー温度が１００℃を超えない温度であれば特に制限されず、通常、混合槽１内の原料スラリー温度は７０〜８０℃に設定される。

混合槽１においては、多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを作る（混合工程）。混合油は熱交換器５によって加熱されているので、混合槽内において原料スラリーは適度な予熱が既に達成されている。原料スラリーは、スラリー循環流路１１、１３を通って混合槽１の下部からスラリーポンプ１２を介して混合槽１の上部へ導入され、循環される。特にトラブル発生時において原料スラリーの循環を行うと、スラリーの流動を有効に維持でき、器具・配管の閉塞を防止できる。

多孔質炭とは、多量の水分を含有し、脱水することが望まれるいわゆる低品位石炭であり、例えば３０〜７０重量％もの水分を含有する石炭である。そのような多孔質炭として、例えば、褐炭、亜炭、亜れき青炭等が挙げられる。例えば、褐炭には、ビクトリア炭、ノースダコタ炭、ベルガ炭等があり、亜れき青炭には、西バンコ炭、ビヌンガン炭、サマランガウ炭、エココール炭等がある。多孔質炭は上記例示のものに限定されず、多量の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭であれば、いずれも本発明に係る多孔質炭に含まれる。多孔質炭は通常、予め粉砕して使用される。多孔質炭の粒子径は特に制限されるものではなく、例えば平均粒子径で数ｍｍ程度、特に０．０５〜３ｍｍ程度でよい。

重質油分とは、真空残渣油の如く、例えば４００℃でも実質的に蒸気圧を示すことがない様な重質分あるいはこれを多く含む油である。従って重質油分のみを使用してこれを多孔質炭の細孔に侵入し得る様な流動性になるまで加熱しようとすると、多孔質炭自体が熱分解を起こす。また本発明で用いる重質油分は前述の如く殆んど蒸気圧を示さないものであるから、これを気化させキャリヤガスに乗せて蒸着させようとすることは一層無理である。結局、重質油分のみでは高粘性の為良好なスラリー状を得難いだけでなく、殆んど揮発性を有しない為、細孔内への侵入性が低くなる。従って何らかの溶剤あるいは分散剤の協力が必要となる。

そこで本発明では、重質油分を溶媒油分中に溶解させて含浸作業性、スラリー形成性を良好にしてから使用する。上記重質油分を分散させる溶媒油分としては、重質油分との親和性、スラリーとしてのハンドリング性、細孔内への侵入容易性等の観点から軽沸油分が好まれるが、水分蒸発温度での安定性を考慮すれば、沸点１００℃以上、好ましくは３００℃以下の石油系油（灯油、軽油あるいは重油等）を使用することが推奨される。この様な重質油分含有混合油を使用すると、これが適切な流動性を示す為、重質油分単独では果たし得ない様な細孔内への侵入が促進される。

尚上記の様な重質油分含有混合油は、（イ）元々重質油分と溶媒油分の両方を含む混合油として得られるもの、或は（ロ）重質油分と溶媒油分を混合して得られるもののいずれであっても良い。前者（イ）としては、例えば、石油系の重油；精製未済で重質油分を含む石油系の軽油留分、灯油留分、潤滑油成分；コールタール；溶剤あるいは洗浄剤として用いた為、重質油分の不純物を含んでしまった軽油や灯油；繰り返し使用したことによって劣化した留分を含んでしまった熱媒油等が使用される。後者（ロ）としては、例えば、石油アスファルト、天然アスファルト、石炭系重質油、石油系若しくは石炭系の蒸留残渣、あるいはこれらを多く含むものを、石油系の軽油、灯油、潤滑油等と混合したもの；前者（イ）の混合油を石油系の軽油、灯油、潤滑油で希釈したもの等が用いられる。尚アスファルト類はそれ自体が安価であると共に、一旦活性点に付着した後は離れ難いという特性があるので、特に好適なものとして使用される。

混合油における重質油分の含有量は通常、混合油全量に対して重量比で０．２５〜１５％の範囲である。

多孔質炭に対する混合油の混合割合は特に限定されるものではなく、通常は多孔質炭に対する重質油分の混合割合が無水炭に対して重量比で０．５〜３０％、特に０．５〜５％となるような範囲が妥当である。重質油分の混合割合が少なすぎると、細孔内への吸着量が不十分となって自然発火性を抑える効果が弱くなる。重質油分の混合割合が多すぎると油のコストが負担となって経済性が薄れる。

混合条件は特に制限されず、通常は、大気圧下、４０〜１００℃で混合されて、原料スラリーが得られる。

原料スラリーは、スラリー循環流路１１、１３内で循環されるとともに、当該スラリー循環流路から分岐した原料スラリー供給流路１４を通って蒸発器２の上流側スラリー循環流路２３〜２４に入り、これを通って蒸発器２へ入る（蒸発工程）。このとき、原料スラリーは熱交換器２０により、例えば１００〜２５０℃に加熱され、蒸発器２へ入る。これにより、原料スラリーの水分蒸発処理がなされる。即ち、原料スラリー中の多孔質炭に含まれる水分が蒸発して脱水される。同時に、多孔質炭の細孔内への混合油の含浸もなされる。こうして細孔内水分の気化蒸発が進行するのに応じて前記混合油の付着・被覆が行なわれる。また若干の水蒸気が残存していても、それが冷却過程で凝縮するときに負圧が形成されて重質油分含有混合油が細孔内に吸引されていくので、細孔内表層部は重質油分を含有する混合油によって次々被覆され、遂には細孔開口部のほぼ全域が重質油分含有混合油によって充満しつくされる。しかも混合油中の重質油分は活性点に選択的に吸着され易すく、また付着すると離れ難いため、結果的に溶媒油分よりも優先的に付着していくことが期待される。こうして細孔内表層部が外気から遮断されることによって自然発火性を失わせることが可能となる。また大量の水分が脱水除去されると共に重質油分含有混合油、特に重質油分が優先して細孔内を充満することになるので、多孔質炭全体としてのカロリーアップが安価に達成される。

熱交換器２０による加熱は加圧下で行うことが好ましく、通常は２〜１５気圧が好適である。
加熱時間は、一連の工程が通常は連続運転により実施されるため一概に規定できるものではなく、多孔質炭の脱水と細孔内への混合油の含浸とを達成できればよい。

上記水分蒸発処理がなされた脱水スラリーは、図１に示すように、下流側スラリー循環流路２６、２８〜２９を通って蒸発器２の下部からスラリーポンプ２７を介して蒸発器２の上部へ導入される。このとき、脱水スラリーは熱交換器２５により加熱され、蒸発器２へ入ることが好ましい。これにより、スラリーの水分蒸発処理がより有効になされる。

上記蒸発により発生した水蒸気は、蒸発器２から圧縮機５０を通り、流路５１を通って熱交換器２５に導入され、熱交換器２５の熱源（加熱媒体）として用いられ、さらに、流路５２〜５３を通って熱交換器５に導入され、熱交換器５の熱源（加熱媒体）として用いられる。圧縮機５０を通った水蒸気は、熱交換器２０の熱源（加熱媒体）としても用いられてもよい。

脱水スラリーは、スラリー循環流路２６、２８〜２９から分岐している脱水スラリー供給流路４１を通って固液分離器３に入り、固液分離され、固体分（改質多孔質炭）と液体分（混合油）とが得られる（固液分離工程）。
分離方法は種々の方法を用いることができ、例えば、遠心分離法、沈降法、濾過法、圧搾法等が使用可能である。これらの方法を組み合わせて使用することもできる。分離効率の観点から、遠心分離法を使用することが好ましい。

固液分離により回収された混合油は循環油として、循環手段４によって、混合油循環流路４５を経て混合槽１に戻される（循環工程）。このとき、混合油は前記したように熱交換器５によって加熱された後（混合油加熱工程）、混合槽１での原料スラリーの調製に再利用される。
循環手段４としては、遠心式ポンプが使用される。

固液分離工程で分離された固体分（改質多孔質炭）は通常は混合油により未だ湿潤しているので、乾燥器に入り、乾燥され、粉末状固形燃料として用いることができる状態となる（最終乾燥工程）。
乾燥方法は改質多孔質炭から混合油を蒸発分離できる限り特に制限されない。

乾燥された改質多孔質炭は所望により冷却および成型され、固形燃料が得られる（冷却工程および成型工程）。例えば、冷却工程で冷却され、粉末状固形燃料として用いることもできるし、あるいは冷却工程での冷却の後、成型工程で成型され、成型固形燃料として用いることもできる。また冷却されることなく、成型工程で成型されて成型固形燃料を得ても良い。

本実施形態において熱交換器は２０、２５はスラリー循環流路内に設けられ、原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給やスラリーの次工程への供給が停止された時であっても、スラリー流動を維持できるので、当該熱交換器の配管閉塞を防止できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る固形燃料の製造装置を図２に示す。
本実施形態の装置は、
多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る混合槽１；
該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る第１蒸発器２Ａ；
該脱水スラリーを加熱および／または減圧により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る第２蒸発器２Ｂ；
該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離する固液分離器３；および
固液分離器で分離回収された混合油を混合槽へ戻す循環手段４
を有し、さらに循環手段によって混合槽に戻される混合油を加熱する混合油加熱用熱交換器５を有することを特徴とする。これによって第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。

本実施形態に係る固形燃料の製造装置は、蒸発器として第１蒸発器２Ａおよび第２蒸発器２Ｂを使用すること以外、前記第１実施形態に係る固形燃料の製造装置と同様である。本実施形態において、第１蒸発器Ａで得られた脱水スラリーは脱水スラリー供給流路４２を経て第２蒸発器２Ｂに供給され、第２蒸発器２Ｂで得られた脱水スラリーは脱水スラリー供給流路４３を経て固液分離器３に供給される。以下、本実施形態の装置について簡単に説明するが、特記しない限り、第１実施形態における説明と同様である。なお、本実施形態の装置における第１実施形態の装置と同じ符号の部材・器具等は、第１実施形態の同じ符号のものと同様である。本実施形態における第１蒸発器２Ａは第１実施形態における蒸発器２に相当するものである。

本実施形態において、混合槽１は、その下部から原料スラリーをスラリーポンプ１２を介して混合槽１の上部へ導入するスラリー循環流路１１、１３を有している。蒸発器２Ａは、その上流側で蒸発器下部からスラリーをスラリーポンプ２２を介して蒸発器２Ａの上部へ導入する上流側スラリー循環流路２１、２３〜２４を有している。蒸発器２Ａはまた、その下流側で蒸発器下部からスラリーをスラリーポンプ２７を介して蒸発器２Ａの上部へ導入する下流側スラリー循環流路２６、２８〜２９を有している。蒸発器２Ｂは、その下流側で蒸発器下部からスラリーをスラリーポンプ３２を介して蒸発器２Ｂの上部へ導入する下流側スラリー循環流路３１、３３〜３４を有している。混合槽１と蒸発器２Ａとの間には、原料スラリー供給流路１４がある。この原料スラリー供給流路１４はスラリー循環流路１１、１３から分岐している。蒸発器２Ａと蒸発器２Ｂとの間には、脱水スラリー供給流路４２がある。この脱水スラリー供給流路４２はスラリー循環流路２６、２８〜２９から分岐している。蒸発器２Ｂと固液分離器３との間には、脱水スラリー供給流路４３がある。この脱水スラリー供給流路４３はスラリー循環流路３１、３３〜３４から分岐している。固液分離器３と混合槽１との間には、固液分離器３で分離された混合油を混合槽１に戻すための混合油循環流路４５がある。

混合槽１においては、多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを作る（混合工程）。混合油は熱交換器５によって加熱されているので、混合槽内において原料スラリーは適度な予熱が既に達成されている。原料スラリーは、スラリー循環流路１１、１３を通って混合槽１の下部からスラリーポンプ１２を介して混合槽１の上部へ導入され、循環される。特にトラブル発生時において原料スラリーの循環を行うと、スラリーの流動を有効に維持でき、器具・配管の閉塞を防止できる。

原料スラリーは、スラリー循環流路１１、１３内で循環されるとともに、当該スラリー循環流路から分岐した原料スラリー供給流路１４を通って蒸発器２Ａの上流側スラリー循環流路２３〜２４に入り、これを通って蒸発器２Ａへ入る（第１蒸発工程）。このとき、原料スラリーは熱交換器２０により、例えば１００〜２５０℃に加熱され、蒸発器２Ａへ入る。これにより、第１実施形態の蒸発工程と同様に、原料スラリーの水分蒸発処理がなされる（第１段階目の水分蒸発処理）。

上記第１段階目の水分蒸発処理がなされた脱水スラリーは、下流側スラリー循環流路２６、２８〜２９を通って蒸発器２Ａの下部からスラリーポンプ２７を介して蒸発器２Ａの上部へ導入される。このとき、脱水スラリーは熱交換器２５により加熱され、蒸発器２Ａへ入ることが好ましい。これにより、スラリーの水分蒸発処理がより有効になされる。

上記第１段階目の水分蒸発処理がなされた脱水スラリーは、スラリー循環流路２６、２８〜２９から分岐している脱水スラリー供給流路４２を通って蒸発器２Ｂに入る（第２蒸発工程）。蒸発器２Ｂでは減圧を行う。蒸発器２Ｂへ入ったスラリーは、減圧だけでなく、スラリー循環流路３１、３３〜３４を通って蒸発器２Ｂの下部からスラリーポンプ３２を介して蒸発器２Ｂの上部へ導入され、このとき熱交換器３０により加熱される。加熱および減圧により、スラリーの第２段目の水分蒸発処理がなされる。即ち、スラリー中の多孔質炭に含まれる水分の中の細孔水および結晶水が蒸発して脱水され、水分の蒸発をより有効に達成できる。上記の脱水に伴って多孔質炭の細孔内への混合油の含浸もなされる。なお、スラリー循環流路３１、３３〜３４内での熱交換器３０による加熱と並行して、あるいは当該加熱の代わりに、スラリー循環流路４２内で熱交換器による加熱を行ってもよい。また第２段目の水分蒸発処理は、加熱のみにより行っても、または減圧のみにより行ってもよい。

上記第１段階目の水分蒸発処理により発生した水蒸気は、蒸発器２Ａから圧縮機５０を通り、流路５１を通って熱交換器２５に導入され、熱交換器２５の熱源（加熱媒体）として用いられ、さらに、流路５２〜５３を通って熱交換器５に導入され、熱交換器５の熱源（加熱媒体）として用いられる。圧縮機５０を通った水蒸気は、熱交換器２０の熱源（加熱媒体）としても用いられてよい。

上記第２段階目の水分蒸発処理により発生した水蒸気は、図示しないが、蒸発器２Ｂから圧縮機を通って熱交換器３０に導入され、熱交換器３０の熱源（加熱媒体）として用いられてもよい。その後、上記第１段階目の水分蒸発処理により発生した水蒸気とともに、熱交換器５に導入され、熱交換器５の熱源（加熱媒体）として用いられてもよい。

上記第２段階目の水分蒸発処理がなされた脱水スラリーは、スラリー循環流路３１、３３〜３４から分岐している脱水スラリー供給流路４３を通って固液分離器３に入り、固液分離され、固体分（改質多孔質炭）と液体分（混合油）とが得られる（固液分離工程）。この固体分は乾燥器（最終乾燥部）で固形分中に残存する油分が回収され、粉末状固形燃料として用いることができる状態となる。あるいは、最終乾燥部の後、成型部で成型されて成型固形燃料となる。

固液分離により回収された混合油は循環油として、循環手段４によって、混合油循環流路４５を経て混合槽１に戻される（循環工程）。このとき、混合油は前記熱交換器５によって加熱された後（混合油加熱工程）、混合槽１での原料スラリーの調製に再利用される。

本実施形態において熱交換器は２０、２５、３０はスラリー循環流路内に設けられ、原料炭（ＲＣ）や混合油（ＭＯ）の供給やスラリーの次工程への供給が停止された時であっても、スラリー流動を維持できるので、当該熱交換器の配管閉塞を防止できる。

（実施例１）
図３に示すスラリー脱水試験装置を用いて以下の方法により脱水試験を実施した。
原料として粒径３ｍｍ以下に粉砕したエココール炭１５０ｋｇ、灯油２００ｋｇ、アスファルト０．５ｋｇを脱水器６１に仕込み、攪拌機６２で脱水器内を撹拌させた状態で、スラリーポンプ６３によって熱交換器６４と配管６５にスラリーを流した。詳しくは、スラリーポンプ６３により窒素で０．４ＭＰａＧを加圧した後、熱交換器６４にスチームを流してスラリーを加熱した。その後、スラリーポンプ６３を停止し、５分間放置し、スラリーポンプ６３を再度稼働させたところ、スラリー循環は再開できなかった。熱交換器６４の内部を確認したところ、全ての配管は図５（Ｂ）に示すように閉塞しており、粉砕炭が配管に強固に詰まっていた。配管の閉塞物は、水を使用したジェット洗浄によりはじめて取り除くことができた。
このように、熱交換器中のスラリー流動がなくなると、粉砕炭が沈降し、強固に堆積する。固形燃料の製造装置の運転では、トラブル等により原料の供給が停止した場合でも、常に熱交換器内のスラリー流動を維持しなければならい。

（実施例２）
図１と同様の構成を有する試験装置を用いて固形燃料の製造試験を実施した。
混合槽１に灯油２００ｋｇ、アスファルト０．５ｋｇを仕込み、製造試験装置を稼働させた。定常運転に入ったとき、混合油の供給速度は３００ｋｇ／時、原料炭の供給速度は２００ｋｇ／時、スラリー循環流路１３内のスラリー流量は２５０ｋｇ／時、原料スラリー供給流路１４内のスラリー流量は５００ｋｇ／時、混合槽１内のスラリー温度は７５℃であった。
その後、原料および混合油の供給および原料スラリーの蒸発工程への供給を停止し、スラリーポンプ１２の稼働を継続した。５分間経過後、原料炭供給手段６に結露は全く認められず、固形燃料の製造を再開したところ、原料炭供給手段６から原料炭を円滑に供給できた。

（比較例１）
熱交換器５を混合油加熱用として混合油循環流路４５に取り付ける代わりに、スラリー加熱用としてスラリー循環流路１３に取り付けたこと以外、図１と同様の構成を有する試験装置を用いて固形燃料の製造試験を実施した。
混合槽１に灯油２００ｋｇ、アスファルト０．５ｋｇを仕込み、製造試験装置を稼働させた。定常運転に入ったとき、混合油の供給速度は３００ｋｇ／時、原料炭の供給速度は２００ｋｇ／時、スラリー循環流路１３内のスラリー流量は２５０ｋｇ／時、原料スラリー供給流路１４内のスラリー流量は５００ｋｇ／時、混合槽１内のスラリー温度は７５℃であった。
その後、原料および混合油の供給、原料スラリーの蒸発工程への供給、および熱交換器５へのスチーム供給を停止し、スラリーポンプ１２の稼働を継続した。５分間経過後、原料炭供給手段６に結露が認められ、固形燃料の製造を再開したところ、原料炭供給手段６において原料炭が閉塞した。

本発明に係る固形燃料の製造装置および製造方法は、多孔質炭（石炭）、特に低品位炭を原料とする固形燃料の製造に有用である。

本発明に係る固形燃料の製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る固形燃料の製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。 実施例で使用したスラリー脱水試験装置の概略図である。 従来技術における固形燃料の製造装置の概略構成図である。 （Ａ）は熱交換器によってスラリーが円滑に加熱処理されるときの状態図であり、（Ｂ）は熱交換器内でスラリーが沈降・堆積したときの状態図である。 従来技術における固形燃料の製造装置の概略構成図である。

符号の説明

１：混合槽、２：蒸発器、３：固液分離器、４：循環手段、５：混合油加熱用熱交換器、６：原料炭供給手段、１１：１３：スラリー循環流路、１２：２２：２７：３２：スラリーポンプ、１４：原料スラリー供給流路、２０：熱交換器、２１：２３：２４：上流側スラリー循環流路、２６：２８：２９：下流側スラリー循環流路、２Ａ：第１蒸発器、２Ｂ：第２蒸発器、３１：３３：３４：スラリー循環流路、４５：混合油循環流路、５０：圧縮機、５１：５２：５３：加熱媒体流路、６１：脱水器、６２：攪拌機、６３：スラリーポンプ、６４：熱交換器、６５：配管、１０１：混合槽、１０２：蒸発器、１０３：固液分離器、１０４：循環手段、１１６：原料炭供給手段、１１１：１１３：スラリー循環流路、１１２：１２２：スラリーポンプ、１１４：原料スラリー供給流路、１２０：熱交換器、１２１：１２３：１２４：スラリー循環流路。

Claims (4)

1. 多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る混合槽；
   該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る蒸発器；
   該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離する固液分離器；および
   固液分離器で分離回収された混合油を混合槽へ戻す循環手段
   を有する固形燃料の製造装置であって、
   循環手段によって混合槽に戻される混合油を加熱する混合油加熱用熱交換器を有することを特徴とする固形燃料の製造装置。
2. 混合油加熱用熱交換器の熱源として蒸発器で発生する水蒸気が用いられる請求項１に記載の固形燃料の製造装置。
3. 蒸発器として、
   前記原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る第１蒸発器；および
   該脱水スラリーを加熱および／または減圧により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る第２蒸発器を有する請求項１または２に記載の固形燃料の製造装置。
4. 多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含む混合油と混合して原料スラリーを得る混合工程；
   該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理して脱水スラリーを得る蒸発工程；
   該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油とを分離する固液分離工程；および
   固液分離工程で分離回収された混合油を混合槽へ戻す循環工程
   を有する固形燃料の製造方法であって、
   循環工程によって混合槽に戻される混合油を加熱する混合油加熱工程を有することを特徴とする固形燃料の製造方法。

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