JP4681319B2 - 湿潤原料の乾燥方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉に装入する石炭等の湿潤原料を流動層乾燥機によって乾燥する方法及び装置に関する。

コークス生産に際し、コークスの品質向上及びコークス炉での生産性向上を目的として、コークス炉装入前に装入石炭を乾燥することが行われている。コークス炉用石炭の含有水分は乾燥前で通常９〜１３％程度であるが、この石炭を石炭乾燥機で水分５〜６％に乾燥する。

この石炭の乾燥に流動層乾燥機を用いることは従来より知られており、特許文献１には、コークス炉の煙道排ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入して石炭を乾燥する方法が開示されている。

また、特許文献２には、排ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入して湿潤原料を乾燥するにあたって、流動層乾燥機のガス出口近傍及びその下流側で結露が発生するのを防止するために、流動層乾燥機下部に導入される排ガスの一部を流動層乾燥機のガス出口近傍に導入する方法が開示されている。

しかし、これらの流動層乾燥機による湿潤原料の乾燥方法では、装入シュートによって湿潤原料を流動層乾燥機へ装入するようにしていることから、装入シュートの内部、とくに側端部（角部）において湿潤原料の付着・堆積が起こり、装入不具合の原因となっていた。とくに、雨天時等、湿潤原料の含水率が高い場合には、装入シュートへの付着・堆積は顕著である。さらに、寒冷地において気温が大幅に低下した場合は、装入シュートに付着・堆積した湿潤原料が凍結し、装入不具合を悪化させていた。

これに対して、蒸気等の熱媒体による間接加熱により装入シュートを加熱し、湿潤原料の付着・堆積を防止する方法があるが、この方法では、高価な加熱用の装置が必要であると同時に、蒸気等の熱媒体のランニングコストが必要であった。他の方法として、装入シュートの外部から人力もしくは圧縮空気振動によってハンマリングを行うことが考えられるが、重筋作業もしくは圧縮空気のランニングコストが必要である。
特開２００１−５５５８２号公報 特許第２８０７８１３号公報

本発明が解決しようとする課題は、湿潤原料を流動層乾燥機によって乾燥する方法及び装置において、湿潤原料が流動層乾燥機の装入シュートに付着・堆積することを、低コストかつ簡単な構成で防止できるようにすることにある。

本発明の湿潤原料の乾燥方法は、高温ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入してコークス炉に装入する石炭等の湿潤原料を乾燥させる湿潤原料の乾燥方法において、流動層乾燥機へ湿潤原料を装入する装入シュートの内部に、前記装入シュートの摺動面に接続された複数の吹込みノズルを用いて前記高温ガスの一部を吹き込むことを特徴とする。

また、本発明の湿潤原料の乾燥装置は、高温ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入してコークス炉に装入する石炭等の湿潤原料を乾燥させる湿潤原料の乾燥装置において、流動層乾燥機へ湿潤原料を装入する装入シュートの内部に向けて前記高温ガスの一部を吹き込む複数の吹込みノズルを前記装入シュートの摺動面に設けたことを特徴とする。

本発明の乾燥方法及び装置において、高温ガスの一部は、装入シュート内部の側端部に向けて吹き込むようにすることができる。

また、高温ガスの一部は、装入シュートの上流側から装入シュートの内部に向けて吹き込むようにすることもできる。

さらに、高温ガスの一部を、装入シュートの内部に吹き込むと共に流動層乾燥機のガス出口近傍にも導入し、流動層乾燥機のガス出口近傍でのガス温度が露点以上となるように、装入シュート内部への高温ガス吹込み量と流動層乾燥機のガス出口近傍への高温ガス導入量を制御することもできる。

本発明では、流動層乾燥機の熱源兼流動化気体として使用する高温ガスの一部を装入シュートの内部に吹き込むので、従来、湿潤原料の付着・堆積防止のために設置していた蒸気等の熱媒体による間接加熱方式の加熱装置等が不要である。したがって、装置の構成が簡単となり、コストも低減できる。

また、本発明は、高温ガスの一部を装入シュートの内部に吹き込む直接加熱方式であるので、従来の間接加熱方式に比べ、装入シュート内部への湿潤原料の付着・堆積を確実に防止することができる。また、寒冷地における湿潤原料の凍結も防止することができる。

加えて、従来、結露防止のため流動層乾燥機上部のガス出口近傍に高温ガスを導入していたガス配管の径を縮小、もしくは、そのガス配管を削除することが可能となる。

以下、本発明をコークス炉用石炭粉（以下単に「石炭粉」という。）の乾燥に適用した実施例に基づき、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の乾燥装置の第１実施例を示す概略構成図である。

同図において、コークス炉（図示せず）で発生した温度１５０〜２５０℃程度の燃焼排ガス（以下「高温ガス」という。）は、押込ファン１によって昇圧され、ガス本管２及び流量調節弁３を介して流動層乾燥機４の下部から導入され、上部のガス出口５から排出される。

湿潤原料である石炭粉は、装入シュート６によって流動層乾燥機４内に装入され、流動層乾燥機４下部より導入した上述の高温ガスによる上昇流によって流動層７を形成する。この流動層７において石炭粉の乾燥を行い、石炭粉は所定の温度及び含水率に調整されて排出シュート８によって排出される。

ガス本管２からは第１バイパス管９が分岐しており、この第１バイパス管９を介して高温ガスの一部が流動層乾燥機４上部のガス出口５近傍に導入される。さらに、第１バイパス管９からは、その途中に設けた流量調節弁１０の下流側より第２バイパス管１１が分岐しており、この第２バイパス管１１を介して高温ガスの一部が装入シュート６の内部に吹き込まれる。第１バイパス管９から導入される高温ガスのうち、第２バイパス管１１に分配されるガス量の調整方法として、第２バイパス管１１の途中に流量調節弁やオリフィスを設ける方法や、第１バイパス管９の第２バイパス管１１との分岐部よりも下流側において流量調節弁やオリフィスを設ける方法、さらにはその両方が考えられる。

流動層乾燥機４上部のガス出口５から排出されたガスは、誘引ファン１４で誘引されてガス排出管１２を流れ、バグフィルター等の集塵機１３で除塵された後、大気中に排出される。

以上のように、本発明では高温ガスの一部を装入シュート６の内部に吹き込むことで、装入シュート６内部への石炭粉の付着・堆積を防止することができる。

また、装入シュート６の内部に吹き込む高温ガスとガス出口５近傍に導入する高温ガスは、非乾燥物を含む流動層７を通過しないので高温のままであり、これらの高温ガス量を制御することで、ガス出口５近傍でのガス温度を露点以上とすることができ、ガス出口５近傍及びその下流側での結露の発生を防止することができる。本実施例では、上述のとおり、第２バイパス管１１を第１バイパス管９の流量調節弁１０の下流側で分岐しているので、流量調節弁１０によって流動層７を通過しない高温ガス総量を調節し、ガス出口５近傍でのガス温度が露点以上になるようにする。また、第２バイパス管１１を第１バイパス管９の流量調節弁１０の下流側で分岐することで、装入シュート６までの第２バイパス管１１の配管長を短くすることができる。

なお、高温ガスの温度が不足する場合は、ガス本管２の第１バイパス管９の分岐箇所より上流側に加熱装置を設けてガスを加熱するようにしても良い。

図２は高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む構成例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図２の構成において高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む吹込みノズルの配置例を示す。

図２に示す例は、高温ガスを、石炭粉が付着しやすい装入シュート６内部の側端部（角部）に向けて吹き込むようにしたものである。具体的には、図３に示すように装入シュート６の摺動面６ａ及び側面６ｂに複数の吹込みノズル１５を設け、吹込みノズル１５の吹き出し方向が装入シュート６の側端部６ｃに向くようにする。このとき、図３に示す角度θ１、θ２を適宜調整することで、装入シュート６の側端部６ｃへの石炭粉の付着を確実に防止することができる。また、吹込みノズル１５の位置は、図３に示すＬ１、Ｌ２を可能な限り小さくすることが好ましい。さらに、装入シュート６の摺動面６ａに配置する吹込みノズル１５は、装入シュート６を落下する石炭粉がノズル口を塞がないように角度をつける必要があり、図３において９０°−（θｃ＋θｎ）が石炭粉の安息角より大きくなるように吹込みノズル１５の角度を設定することが好ましい。

なお、装入シュート６への石炭粉の付着を防止するために加熱・乾燥させることを考えると、装入シュート６に吹き込む高温ガスの温度は、大気温度より高いことが好ましい。また、一般的に普通鋼板で製作される装入シュート６の耐熱性を考えると、吹き込む高温ガスの温度は３５０℃以下であることが好ましい。吹き込む高温ガスの湿度は、低ければ低いほど好ましい。

図４は、高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む他の構成例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図５は、図４の構成において高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む吹込みノズルの配置例を示す。

図４に示す例は、高温ガスを、装入シュート６の上流側の装入装置１６から装入シュート６の内部に向けて吹き込み、装入シュート６全体を加熱・乾燥させるようにしたものである。具体的には図５に示すように、装入装置１６に吹込みノズル１５を配置し、装入シュート６の内部に高温ガスを吹き込む。このとき、装入装置１６から装入シュート６を通って流動層内へ装入される石炭粉が円滑に落下できるように、図５において吹込みノズル１５の角度θｐは０°〜θｃの間とすることが好ましい。また、吹込みノズル１５の流動層と反対側の下端面Ｎの位置は、装入シュート６の摺動面６ａの上端面Ｃの位置より、装入シュート６の内方（流動層側）に位置するようにすることが好ましい。

図６は、本発明の乾燥装置の第２実施例を示す概略構成図である。なお、図１に示した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１に示した第１実施例では、高温ガスの一部を装入シュート６へ吹き込むための第２バイパス管１１を第１バイパス管９から分岐したが、本実施例では、第２バイパス管１１をガス本管２から分岐し、第２バイパス管１１にも流量調節弁１７を設けている。

本実施例では、第２バイパス管１１をガス本管２につなぎ込むのみで、押込ファン１によって昇圧された高温ガスを装入シュート６の内部に吹き込むことができる。

また、本実施例では、第１バイパス管９の流量調節弁１０と第２バイパス管１１の流量調節弁１７に制御装置１８を接続し、第１バイパス管９及び第２バイパス管１１の高温ガス流量を検出して調節できるようにしている。これによって、流動層７を通過しない高温ガス総量を調節し、ガス出口５近傍でのガス温度が露点以上なるようにする。また、このように、第２バイパス管１１からも高温ガスを導入することにより、従来、１本のガス配管（第１バイパス管９）でガス出口５近傍に高温ガスを導入していた場合に比べ、そのガス配管の径を縮小、もしくは、そのガス配管を削除することが可能となる。

図７は、本発明の乾燥装置の第３実施例を示す概略構成図である。なお、図１に示した第１実施例と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施例では、高温ガスに加えて、もしくは高温ガスに代えて、計装空気等の乾燥ガスを装入シュート６に吹き込むようにした。だたし、計装空気を使用する場合、温度が低いことと計装空気のランニングコストを考慮すると、効率的とはいえない。また、酸素分を多く含むガスを吹き込むことは、流動層乾燥機４内の酸素濃度を高めることになるので、吹込みの際は、粉塵爆発防止等を考え、流動層乾燥機４内の酸素濃度が安全な範囲となるように吹込み量を調節する必要がある。

本発明は、コークス炉に装入する石炭粉の乾燥のみならず、水砕スラグや石灰石など、他の湿潤原料の乾燥にも適用できる。また、使用する高温ガスもコークス炉の燃焼排ガスに限らず、燃焼炉やキルンなどからの排ガスを使用することもできる。

本発明の乾燥装置の第１実施例を示す概略構成図である。 高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む構成例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。 図２の構成において高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む吹込みノズルの配置例を示す。 高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む他の構成例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図４の構成において高温ガスを装入シュートの内部に吹き込む吹込みノズルの配置例を示す。 本発明の乾燥装置の第２実施例を示す概略構成図である。 本発明の乾燥装置の第３実施例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 押込ファン
２ ガス本管
３ 流量調節弁
４ 流動層乾燥機
５ ガス出口
６ 装入シュート
６ａ 装入シュートの摺動面
６ｂ 装入シュートの側面
６ｃ 装入シュートの側端部
７ 流動層
８ 排出シュート
９ 第１バイパス管
１０ 流量調節弁１０
１１ 第２バイパス管
１２ ガス排出管
１３ 集塵機
１４ 誘引ファン
１５ 吹込みノズル
１６ 装入装置
１７ 流量調節弁
１８ 制御装置

Claims (8)

1. 高温ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入してコークス炉に装入する石炭等の湿潤原料を乾燥させる湿潤原料の乾燥方法において、流動層乾燥機へ湿潤原料を装入する装入シュートの内部に、前記装入シュートの摺動面に接続された複数の吹込みノズルを用いて前記高温ガスの一部を吹き込むことを特徴とする湿潤原料の乾燥方法。
2. 前記高温ガスの一部を、装入シュート内部の側端部に向けて吹き込む請求項１に記載の湿潤原料の乾燥方法。
3. 前記高温ガスの一部を、装入シュートの上流側から装入シュートの内部に向けて吹き込む請求項１に記載の湿潤原料の乾燥方法。
4. 前記高温ガスの一部を、装入シュートの内部に吹き込むと共に流動層乾燥機のガス出口近傍にも導入し、流動層乾燥機のガス出口近傍でのガス温度が露点以上となるように、装入シュート内部への高温ガス吹込み量と流動層乾燥機のガス出口近傍への高温ガス導入量を制御する請求項１〜３のいずれかに記載の湿潤原料の乾燥方法。
5. 高温ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入してコークス炉に装入する石炭等の湿潤原料を乾燥させる湿潤原料の乾燥装置において、流動層乾燥機へ湿潤原料を装入する装入シュートの内部に向けて前記高温ガスの一部を吹き込む複数の吹込みノズルを前記装入シュートの摺動面に設けたことを特徴とする湿潤原料の乾燥装置。
6. 吹込みノズルの吹出し方向が装入シュート内部の側端部に向くように吹込みノズルを配置した請求項５に記載の湿潤原料の乾燥装置。
7. 吹込みノズルを装入シュートの上流側に配置し、吹込みノズルの吹出し方向が装入シュートの内部を向くようにした請求項５に記載の湿潤原料の乾燥装置。
8. 前記高温ガスの一部を流動層乾燥機のガス出口近傍に導入するガス配管を設け、さらに、流動層乾燥機のガス出口近傍でのガス温度が露点以上となるように、装入シュート内部への高温ガス吹込み量と流動層乾燥機のガス出口近傍への高温ガス導入量を制御する制御装置を設けた請求項５〜７のいずれかに記載の湿潤原料の乾燥装置。

Images