JP5714142B2 - 石炭乾留装置 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥された石炭を乾留する石炭乾留装置に関し、特に、褐炭や亜瀝青炭などのような多孔質で水分含有量の多い低品位炭（低質炭）を改質する場合に適用すると有用なものである。

褐炭や亜瀝青炭などのような水分含有量の多い低品位炭（低質炭）は、単位重量当たりの発熱量が低いため、加熱処理して乾燥させることにより、単位重量当たりの発熱量を高めるようにしている。

このような低品位炭の改質を行う石炭改質装置として、例えば、加熱ガスにより低品位炭を間接加熱して乾留する間接加熱方式の乾留装置である外熱式のロータリキルンがある。前記低品位炭は、前記ロータリキルンの前段で乾燥処理されて乾燥炭となり、当該乾燥炭が内筒に供給される。前記乾燥炭は、間接加熱により乾留されて乾留炭となり、当該乾留炭が前記内筒から排出される。

特開２００３−１７６９８５号公報

ところで、上述の乾留により、上述の乾燥炭（低品位炭）から一酸化炭素、水蒸気、メタノール、タールなどの熱分解ガス（乾留ガス）が発生すると同時に、水銀など微量成分ガスも発生している。上述のロータリキルンは、上述の乾燥炭を加熱する加熱部と、上述の乾留炭を排出する排出部とに距離がある構造となっており、乾留炭は前記排出部へ移動するときに冷えていくことになる。冷えた乾留炭が乾留ガス中の水銀を吸着していくため、乾留炭の単位重量当たりの水銀濃度が増加してしまう。

以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、水銀含有量の少ない乾留炭を製造することができる石炭乾留装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決する第１の発明に係る石炭乾留装置は、乾燥炭が供給される内筒と前記内筒を覆う外筒とを有し、前記外筒に供給された加熱ガスにより前記内筒内の前記乾燥炭を間接加熱して乾留炭および乾留ガスを生成する乾留装置本体を備えた石炭乾留装置であって、水銀を吸着した前記乾留炭を除くことにより、前記水銀の含有量の少ない前記乾留炭を生成する低水銀含有乾留炭生成手段と、前記乾留炭を排出する乾留炭排出手段とを有し、前記低水銀含有乾留炭生成手段は、前記内筒と前記乾留炭排出手段の間に配置され、前記内筒から排出される前記乾留炭を所定の粒子径以上の大きさの粗粉乾留炭と所定の粒子径より小さい大きさの微粉乾留炭とに分級する分級装置と、前記分級装置により分級された前記微粉乾留炭を排出する微粉乾留炭排出手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る石炭乾留装置によれば、低水銀含有乾留炭生成手段を備えることにより、水銀吸着量の多い乾留炭を除去することになり、水銀含有量の少ない乾留炭を製造することができる。

本発明に係る石炭乾留装置の第１の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第２の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る乾留炭製造設備の第３の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第４の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第５の参考例を示す概略構成図である。 乾留炭の粒子径と水銀吸着量との関係を示すグラフである。 本発明に係る石炭乾留装置の第１の実施例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第６の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第７の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第８の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第９の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第１０の参考例を示す概略構成図である。 本発明に係る石炭乾留装置の第１１の参考例を示す概略構成図である。

本発明に係る石炭乾留装置を実施するための形態について、各実施例および参考例にて説明する。

［参考例１］
本発明の第１の参考例に係る石炭乾留装置について図１に基づいて説明する。

本参考例に係る石炭乾留装置は、ロータリキルンであって、図１に示すように、間接加熱方式の乾留装置本体１１１を備える。乾留装置本体１１１は、内筒１１２と、内筒１１２を覆って設けられた外筒１１３と、内筒１１２を回転可能に支持する支持具１１４とを備える。外筒１１３は、加熱ガス１を受入するガス受入口（図示せず）と、内筒１１２を加熱した加熱ガス２を排気するガス排気口（図示せず）とを備える。内筒１１２における外筒１１３で囲まれる領域が石炭加熱部をなしている。乾留装置本体１１１は、内筒１１２へ乾燥炭１１を供給するフィーダ１１５と、内筒１１２の開口端部に設けられた分離槽１１６と、分離槽１１６に設けられたホッパ１１７とを備える。

乾留装置本体１１１は、内筒１１２内のガス、例えば、後述する乾留ガス２１などを排気する排気管１０１をさらに備える。排気管１０１は、内筒１１２の軸心に沿い延在して配置される。排気管１０１のガス吸込口（先端部）１０１ａは、乾燥炭１１の温度が４００℃に到達する内筒１１２の長手方向略中央部１１２ａ（外筒１１３の長手方向略中央部）と、外筒１１３の壁部１１３ａで位置づけられる内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃとの間の領域Ｄ１に配置される。排気管１０１のガス吸込口１０１ａを内筒１１２の略中央部１１２ａよりもフィーダ１１５側（外筒１１３の壁部１１３ｂで位置づけられる内筒１１２の石炭加熱部入口１１２ｂ）に配置すると、乾留ガス２１が温度の低い（温度のまだ上がっていない）乾燥炭１１と接触することでタールが凝縮し、当該タールが乾燥炭１１からの水銀を放出するのを妨げるからである。他方、ガス吸込口１０１ａを外筒１１３の石炭排出側の壁部１１３ａよりもホッパ１１７側に配置すると、乾留炭１２が冷え、乾留ガス２１が冷えた乾留炭１２と接触することで乾留ガス２１中の水銀を吸着してしまうからである。つまり、排気管１０１のガス吸込口１０１ａを領域Ｄ１に位置づけることにより、内筒１１２内のガスが冷えた乾留炭１２と接触することをより確実に抑制することができる。

なお、排気管１０１の基端部には吸引ブロア（図示せず）などが連結される。これにより、内筒１１２内のガス、特に乾留ガス２１を所定の吸引速度、例えば、内筒１１２内を石炭（乾燥炭１１、乾留炭１２）が移動する速度よりも速い速度で吸引することで、前記内筒１１２内のガスが、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃから分離槽１１６側へ流通することを抑制しつつ、当該内筒１１２内のガスを系外に排気することができる。つまり、冷えた乾留炭１２との接触を抑制しつつ排気管１０１から系外に内筒内のガスを排気することができる。排気管１０１の直径は、内筒１１２内のガスを排気可能な大きさであって、内筒１１２内の乾燥炭１１と接触しない大きさに設定される。

このような本参考例においては、前記排気管１０１および前記吸引ブロアなどにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

このようにして構成された石炭乾留装置の作動について以下に説明する。

まず、褐炭や瀝青炭等の低品位炭（図示せず）などの原料石炭を乾燥装置（図示せず）により乾燥処理して乾燥炭１１となり、乾燥炭１１をフィーダ１１５に供給する。フィーダ１１５により内筒１１２内に乾燥炭１１を所定量ずつ供給する。

他方、燃焼炉（図示せず）などで生成した加熱ガス１を外筒１１３内に供給する。加熱ガス１が内筒１１２を加熱し、内筒１１２内の乾燥炭１１を間接加熱することになる。これにより、乾留炭１２が生成すると共に、乾留ガス２１が生成する。なお、加熱ガス１は、内筒１１２内の石炭（乾燥炭１１、乾留炭１２）の温度が石炭加熱部出口１１２ｃにて４００〜４５０℃となるように調整される。乾留炭１２は、内筒１１２内を順次分離槽１１６側へ移動していき、分離槽１１６からホッパ１１７へ排出される。乾留ガス２１は、排気管１０１を介して系外へ排気される。排気管１０１のガス吸込口１０１ａを領域Ｄ１、すなわち、石炭（乾燥炭１１、乾留炭１２）の温度が高い箇所に配置したことで、水銀濃度の高い乾留ガス２１を、石炭加熱部出口１１２ｃ近傍へ流通する前に系外へ排気することになる。よって、乾留ガス２１が、冷えた石炭（乾燥炭１１、乾留炭１２）と接触することを抑制できる。また、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃ側（分離槽１１６側）では、乾留ガス２１の流れが石炭の移動方向と逆方向であり、水銀濃度の低い乾留ガス２１が流れるため、石炭への水銀吸着を防止することができる。よって、ホッパ１１７へ排出される乾留炭１２は、水銀含有量の少ないものとなる。

以下、上述した作動を繰り返すことにより、水銀含有量の少ない乾留炭１２を連続的に製造することができる。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、内筒１１２内にガス吸込口１０１ａが配置される排気管１０１を備えたことにより、冷えた乾留炭１２と接触する前に乾留ガス２１を排気することができ、当該冷えた乾留炭１２との接触に起因した、乾留ガス２１中の水銀の吸着を抑制し、水銀含有量の少ない乾留炭１２を製造することができる。

［参考例２］
本発明の第２の参考例に係る石炭乾留装置について図２に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第１の参考例に係る石炭乾留装置にキャリアガス供給装置を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図２に示すように、キャリアガス供給手段であるキャリアガス供給装置１２１をさらに具備する。キャリアガス供給装置１２１は、不活性ガス（例えば、窒素や、水銀除去など排ガス処理された燃焼排ガスなど）であるキャリアガス３１を供給するキャリアガス供給装置本体１２２と、キャリアガス供給装置本体１２２のガス送出口に連絡すると共に、ホッパ１１７に連絡するキャリアガス送給管１２３とを備える。

キャリアガス３１は、排出乾留炭温度（例えば、４００℃〜４５０℃）に調整される。これは、キャリアガス３１が４００℃より低いと、内筒１１２を冷却し、エネルギ効率が悪くなるからである。他方、キャリアガス３１が４５０℃よりも高いと、乾留炭１２に対し熱エネルギを供給して、乾燥炭１１の乾留を促進することになり、乾留炭の重量が減少して、水銀濃度が濃縮し、揮発分が減少して、着火性の悪い乾留炭となるからである。よって、上述の所定の温度範囲のキャリアガス３１を供給することで、内筒１１２内における石炭加熱部出口１１２ｃ近傍での乾留炭１２の冷却を防止し、ガス中の水銀濃度を下げて、水銀の乾留炭１２への吸着を抑制することができる。

キャリアガス供給装置１２１によるキャリアガス３１のガス供給量は、排気管１０１に連結される上述の吸引ブロアのガス吸引量に応じて調整される。これは、キャリアガス３１のガス供給量が前記吸引ブロアによるガス吸引量と乾留ガス生成量の差より少ないと、キャリアガス３１が、冷えた乾留炭１２と前記乾留ガス２１との接触を抑制する効果を奏しないからである。他方、キャリアガス３１のガス供給量が、前記吸引ブロアによるガス吸引量と乾留ガス生成量の差よりも多いと、内筒１１２内のキャリアガス３１量が多くなり、乾留炭１２の生成を妨げてしまう可能性があるからである。

このような本参考例においては、前記排気管１０１および前記キャリアガス供給装置１２１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

このようにして構成された石炭乾留装置の作動について以下に説明する。なお、本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同様に、フィーダ１１５により内筒１１２に乾燥炭１１を所定量ずつ供給する。外筒１１３に供給される加熱ガス１により内筒１１２内の乾燥炭１１を間接加熱して、乾留炭１２を生成している。

上述の乾留炭１２の生成に伴い乾留ガス２１が生成していく。このとき、キャリアガス供給装置１２１を制御してキャリアガス３１をホッパ１１７内へ供給する一方、乾留ガス２１の生成量およびキャリアガス３１の供給量に応じて上述の吸引ブロアを制御し、内筒１１２内の乾留ガス２１およびキャリアガス３１などのガスを、排気管１０１を通じて系外へ排気している。このとき、キャリアガス３１は、乾留炭１２と接触しながら排気管１０１へ流通していくことになる。そのため、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃ近傍において、乾留ガス２１が乾留炭１２と接触することを抑制できる。乾留ガス２１が分離槽１１６側へ流通することを抑制できる。これにより、乾留炭１２への乾留ガス２１中の水銀の吸着を抑制することができる。よって、ホッパ１１７へ排出される乾留炭１２は、水銀含有量の少ないものとなる。

以下、上述した作動を繰り返すことにより、水銀含有量の少ない乾留炭１２を連続的に製造することができる。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、ホッパ１１７内へキャリアガス３１を供給するキャリアガス供給装置１２１を備え、ホッパ１１７内へキャリアガス３１を供給することで、乾留ガス２１が分離槽１１６側へ流通することを抑制することができる。その結果、冷えた乾留炭１２との接触に起因した乾留ガス２１中の水銀の吸着を抑制することができ、水銀含有量の少ない乾留炭１２をより確実に製造することができる。

［参考例３］
本発明の第３の参考例に係る乾留炭製造設備について図３に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第２の参考例に係る石炭乾留装置を適用した乾留炭製造設備の一例である。本参考例では、上述の第２の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る乾留炭製造設備は、図３に示すように、上述の乾留装置本体（内筒１１２、外筒１１３）、上述の排気管１０１、および上述のキャリアガス供給装置１２１を具備すると共に、間接加熱式の乾燥装置３１１、燃焼炉３２１、冷却装置３３１、造粒装置３４１、加熱ガス送給装置などを具備する。なお、乾留装置本体１１１で生成した乾留炭１２は、冷却装置３３１に送給される。冷却装置３３１は乾留炭１２を所定の温度以下に冷却して冷却炭１３とし、冷却炭１３を造粒装置３４１に送給する。造粒装置３４１は、冷却炭１３を所定の大きさに造粒して製品１４とし、製品１４を排出する。

間接加熱式の乾燥装置３１１は、原料石炭１０が供給される内筒３１２と、内筒３１２を覆って設けられた外筒３１３とを備える。外筒３１３に後述の熱交換器３２３で得られた加熱ガス６１を供給することにより、加熱ガス６１が内筒３１２内の原料石炭１０を間接加熱することになる。これにより、乾燥炭１１が生成すると共に、乾燥ガス５１が生成する。内筒３１２のガス排気口がブロア３１４を介して後述する燃焼炉３２１のガス受入口と連絡しており、乾燥ガス５１はブロア３１４を介して燃焼炉３２１に送給される。内筒３１２の石炭排出口が上述の乾留装置本体の内筒１１２の石炭供給口に連絡しており、乾燥炭１１は前記乾留装置本体の内筒１１２内に送給される。なお、内筒３１２の加熱に利用された加熱ガス６２は系外に排気される。

燃焼炉３２１は、バーナ３２２、熱交換器３２３を備える。バーナ３２２のガス受入口が上述の乾留装置本体の排気管１０１のガス排気口に連絡しており、乾留ガス２１やキャリアガス３１はバーナ３２２に送給される。熱交換器３２３のガス排気口が乾燥装置３１１の外筒３１３のガス受入口に連絡しており、熱交換器３２３で生成した加熱ガス６１は乾燥装置３１１の外筒３１３に送給される。燃焼炉３２１のガス排気口が上述の乾留装置本体の外筒１１３のガス受入口に連絡しており、燃焼炉３２１で生じた燃焼排ガスは加熱ガス１として上述の乾留装置本体の外筒１１３に送給される。

上述の乾留装置本体の外筒１１３のガス排気口がガス送給管３６１を介して冷却手段である蒸気発生器３５１のガス受入口に連絡しており、内筒１１２の加熱に利用された加熱ガス２は蒸気発生器３５１に送給される。加熱ガス２は、蒸気発生器３５１により所定温度以下に冷却されて１次冷却ガス３となる。蒸気発生器３５１のガス排気口が連絡管３６２を介してブロア３５２のガス吸入口に連絡している。ブロア３５２のガス排気口が送給管３６３を介して排ガス浄化処理装置３５３のガス受入口に連絡している。つまり、１次冷却ガス３はブロア３５２を介して浄化処理手段である排ガス浄化処理装置３５３に送給される。排ガス浄化処理装置３５３は、１次冷却ガス３からＮＯｘ、ＳＯｘ、水銀、パティキュレートマター（ＰＭ）を除去して浄化した浄化ガス４を生成する。

排ガス浄化処理装置３５３のガス排気口は、浄化ガス排気管３６４を介して煙突（図示せず）に連絡している。浄化ガス排気管３６４の途中に流量調整バルブ（三方弁）３５４が設けられており、流量調整バルブ３５４が浄化ガス送給管３６５と連絡している。浄化ガス送給管３６５はキャリアガス送給管１２３と連絡している。つまり、浄化ガス４の一部が煙突を介して系外へ排気される。浄化ガス４の残部は、流量調整バルブ３５４、浄化ガス送給管３６５を介してキャリアガス送給管１２３に送給される。よって、キャリアガス３１および浄化ガス４が上述の乾留装置本体の内筒１１２内にキャリアガスとして供給される。

このような本参考例においては、前記ガス送給管３６１、前記蒸気発生器３５１、前記連絡管３６２、前記ブロア３５２、送給管３６３、前記排ガス浄化処理装置３５３、前記浄化ガス排気管３６４、前記流量調整バルブ３５４、前記浄化ガス送給管３６５、前記キャリアガス送給管１２３などにより、加熱ガス送給手段である加熱ガス送給装置をなしている。

したがって、本参考例に係る乾留炭製造設備によれば、加熱ガス２を熱交換および浄化処理してなる浄化ガス４をキャリアガス３１と一緒に上述の乾留装置本体の内筒１１２内へ供給するようにしたことで、キャリアガス全てを別途供給する場合と比べて省エネルギ化を図ることができる。

［参考例４］
本発明の第４の参考例に係る石炭乾留装置について図４に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第１の参考例に係る石炭乾留装置が具備する排気管の代わりに前段に予熱乾燥装置を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図４に示すように、乾留装置本体１１１を具備すると共に、乾留装置本体１１１の前段に設けられた予熱乾燥手段である予熱乾燥装置１３１を具備する。

予熱乾燥装置１３１は、ロータリキルンであって、内筒１３２と、内筒１３２を覆って設けられた外筒１３３と、内筒１３２を回転可能に支持する支持具１３４とを備える。外筒１３３は、予熱用加熱ガス６を受入するガス受入口（図示せず）と、内筒１３２を加熱した予熱用加熱ガス７を排気するガス排気口（図示せず）とを備える。内筒１３２における外筒１３３で囲まれる領域が石炭加熱部をなしている。予熱乾燥装置１３１は、内筒１３２へ乾燥炭１１を供給するフィーダ１３５と、内筒１３２の開口端部に設けられた分離槽１３６と、分離槽１３６に設けられたホッパ１３７とを備える。分離槽１３６の上部にガス排気口１３８が設けられる。ガス排気口１３８にガス排気管１３９が連絡している。

乾留装置本体１１１は、上述の内筒１１２、上述の外筒１１３、上述の支持具１１４、上述のフィーダ１１５、上述の分離槽１１６、および上述のホッパ１１７を備える。分離槽１１６は、上部に設けられたガス排気口１１８を介してガス排気管１１９と連絡している。乾留装置本体１１１のフィーダ１１５は、予熱乾燥装置１３１のホッパ１３７の石炭排出口に連絡しており、予熱乾燥炭１５が乾留装置本体１１１のフィーダ１１５に供給される。

このような本参考例においては、前記予熱乾燥装置１３１などにより前記低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

このようにして構成された石炭乾留装置の作動について以下に説明する。

まず、褐炭や瀝青炭等の低品位炭（図示せず）などの原料石炭を乾燥装置（図示せず）により乾燥処理して乾燥炭１１となり、乾燥炭１１を予熱乾燥装置１３１のフィーダ１３５に供給する。フィーダ１３５は、乾燥炭１１を予熱乾燥装置１３１の内筒１３２に所定量ずつ供給する。

他方、燃焼炉（図示せず）などで生成した予熱用加熱ガス６を予熱乾燥装置１３１の外筒１３３内に供給する。予熱用加熱ガス６が内筒１３２を加熱し、内筒１３２内の乾燥炭１１を間接加熱することになる。予熱用加熱ガス６は、石炭加熱部出口１３２ｃでの乾燥炭１１が２８０〜３５０℃となるように調整される。これにより、予熱乾燥炭１５が生成すると共に、予熱ガス２２が生成する。ここで、乾燥炭１１を３５０℃まで加熱すると石炭中の水銀を８割程度放出することから、予熱ガス２２は水銀濃度の高いガスとなっている。このような予熱ガス２２は、分離槽１３６、ガス排気口１３８、ガス排気管１３９を介して系外へ排気される。予熱乾燥炭１５は、内筒１３２内を順次分離槽１３６側へ移動していき、ホッパ１３７へ排出される。

続いて、上述のホッパ１３７内の予熱乾燥炭１５は、乾留装置本体１１１のフィーダ１１５に送給される。

乾留装置本体１１１のフィーダ１１５は、予熱乾燥炭１５を当該乾留装置本体１１１の内筒１１２に所定量ずつ供給する。他方、燃焼炉（図示せず）などで生成した加熱ガス１を装置本体１１１の外筒１１３内に供給する。加熱ガス１が内筒１１２を加熱し、内筒１１２内の予熱乾燥炭１５を間接加熱することになる。加熱ガス１は、石炭加熱部出口１１２ｃでの予熱乾燥炭１５が４００〜４５０℃となるように調整される。これにより、乾留炭１６が生成すると共に、乾留ガス２３が生成する。乾留炭１６は、内筒１１２内を順次分離槽１１６側へ移動していき、分離槽１１６からホッパ１１７へ排出される。乾留ガス２３は、分離槽１１６のガス排気口１１８、ガス排気管１１９を介して系外へ排気される。

上述の予熱乾燥炭１５は、予熱乾燥装置１３１で水銀濃度の高い予熱ガス２２を排出したものであることから、乾留ガス２３は、予熱ガス２２と比べて水銀濃度の低いガスとなる。そのため、乾留装置本体１１１の内筒１１２内の石炭がホッパ１１７側へ移動していくときに乾留ガス２３と接触し乾留ガス２３中の水銀を吸着したとしても、乾留ガス２３中の水銀濃度が低いことから、乾留装置本体１１１のホッパ１１７へ排出される乾留炭１６は、水銀含有量の少ないものとなる。

以下、上述した作動を繰り返すことにより、水銀含有量の少ない乾留炭１６を連続的に製造することができる。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と、乾留装置本体１１１の前段に設けられた予熱乾燥装置１３１とを具備し、予熱乾燥装置１３１により乾燥炭１１を水銀放出率が８０％程度となる温度（２８０〜３５０℃）で加熱して、乾燥炭１１から水銀を放出して予熱乾燥炭１５とし、乾留装置本体１１１により予熱乾燥炭１５を間接加熱して乾留炭１６となるようにしたことで、予熱乾燥装置１３１での予熱乾燥炭１５の温度低下が従来の１基のロータリキルンで乾留炭を製造する場合と比べて小さく、水銀の石炭への吸着を抑制することができるため、水銀含有量の少ない乾留炭１６を得ることができる。

［参考例５］
本発明の第５の参考例に係る石炭乾留装置について図５および図６に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第１の参考例に係る石炭乾留装置が具備する排気管の代わりに分級装置を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図５に示すように、上述の乾留装置本体１１１を具備すると共に、ホッパ１１７から排出される後述の乾留炭１２ａを分級する分級手段である分級装置１４１を具備する。

分級装置１４１は、分級槽１４２と、分級槽１４２内に設けられた目皿板（分級板）１４３とを備える。分級槽１４２は、目皿板１４３により主分級室１４２ａと副分級室１４２ｂに区画される。目皿板１４３は分級槽１４２の乾留炭受入口の下方に配置される。目皿板１４３は、粗粉乾留炭排出口側に向けて傾斜して配置される。目皿板１４３は貫通孔を複数有する。前記貫通孔の直径は所定の大きさ、例えば０．４２ｍｍ〜２．０ｍｍに設定される。

上述の分級装置１４１は、微粉乾留炭排出管１４４とガス送給ブロア１４５とガス送給管１４６とをさらに備える。微粉乾留炭排出管１４４は、分級槽１４２の副分級室１４２ｂの底部の微粉乾留炭排出口に連絡すると共に、ガス送給管１４６に連絡している。ガス送給管１４６は、ガス送給ブロア１４５のガス送給口と連絡すると共に、ガス排気管１１９に連絡している。

このような本参考例においては、前記分級装置１４１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。前記微粉乾留炭排出管１４４、前記ガス送給ブロア１４５、前記ガス送給管１４６などにより微粉乾留炭排出手段をなしている。

このようにして構成された石炭乾留装置の作動について以下に説明する。なお、本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同様に、フィーダ１１５により内筒１１２内に乾燥炭１１を所定量ずつ供給する。

外筒１１３に加熱ガス１を供給する。これにより、内筒１１２内の乾燥炭１１を間接加熱することになり、乾留炭１２が生成すると共に、乾留ガス２１が生成する。乾留炭１２は、内筒１１２内を順次分離槽１１６側に移動していく。乾留ガス２１は、内筒１１２内を順次分離槽１１６側へ乾留炭１２と接触しながら移動していく。乾留炭１２は、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃを通過してから分離槽１１６に至るまで冷えていくため、それに応じて乾留ガス２１中の水銀の一部を吸着して、水銀吸着乾留炭１２ａとなり、水銀吸着乾留炭１２ａがホッパ１１７へ排出される。乾留ガス２１は、当該ガス２１中の水銀が乾留炭１２に吸着していくため低水銀含有乾留ガス２１ａとなり、低水銀含有乾留ガス２１ａはガス排気口１１８を介してガス排気管１１９へ流通する。

ここで、乾留炭への水銀の吸着量について、石炭（乾留炭）の粒子径と水銀含有量（ｍｇ／ｋｇ）の関係を示す図６を参照して説明する。この図６に示すように、石炭の粒子径が０．４２ｍｍ以下では、水銀含有量が０．０２８ｍｇ／ｋｇとなり、０．４２ｍｍ〜２．０ｍｍでは水銀含有量が０．０２４ｍｇ／ｋｇとなり、２．０ｍｍ〜３．０ｍｍでは水銀含有量が０．００８ｍｇ／ｋｇとなることが確認される。すなわち、比表面積の広い、粒子径の小さい微粉炭に優先的に乾留ガス中の水銀が吸着していくことが確認される。

続いて、ホッパ１１７内の水銀吸着乾留炭１２ａ（微粉乾留炭１２ａａ、粗粉乾留炭１２ａｂ）を分級装置１４１の分級槽１４２内に移送して目皿板１４３上に供給する。ガス送給ブロア１４５が、水銀吸着乾留炭１２ａの分級が生じ得るガス流速で不活性ガス３２をガス送給管１４６に送給する。これにより、分級槽１４２の副分級室１４２ｂに負圧が生じることになり、目皿板１４３により乾留炭１２ａの分級が行われる。つまり、目皿板１４３の貫通孔よりも小さい微粉乾留炭１２ａａが副分級室１４２ｂ内に落下し、目皿板１４３の貫通孔よりも大きい粗粉乾留炭１２ａｂが主分級室１４２ａ内に残ることになる。よって、目皿板１４３の貫通孔の直径を０．４２ｍｍに設定することで、粒子径が０．４２ｍｍ以下の大きさの水銀吸着量の多いものを微粉乾留炭１２ａａとして副分級室１４２ｂ内に落下させることができる。好適には、目皿板１４３の貫通孔の直径を２．０ｍｍに設定することで、粒子径が２．０ｍｍ以下の大きさの水銀吸着量の多いものを微粉乾留炭１２ａａとして副分級室１４２ｂ内に落下させることができる。なお、不活性ガス３２は、微粉乾留炭１２ａａとの反応性が無いガスであって、例えば、窒素などが挙げられる。

副分級室１４２ｂ内の微粉乾留炭１２ａａは、微粉乾留炭排出管１４４、ガス送給管１４６を介して、不活性ガス３２と一緒にガス排気管１１９へ送給される。そして、微粉乾留炭１２ａａは、不活性ガス３２、低水銀含有乾留ガス２１ａと一緒に系外に排出される。

他方、主分級室１４２ａ内の粗粉乾留炭１２ａｂは、主分級室１４２ａの底部の粗粉乾留炭排出口から系外に排出される。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と分級装置１４１とを備えたことで、乾留装置本体１１１で得られた乾留炭１２ａを分級装置１４１に移送し、分級装置１４１で水銀吸着乾留炭１２ａから水銀吸着量が多い微粉乾留炭１２ａａを分級して取り除くことができる。これにより、水銀吸着量が少ない粗粉乾留炭１２ａｂを水銀含有量の少ない乾留炭として得ることができる。

本発明の第１の実施例に係る石炭乾留装置について図７に基づいて説明する。
本実施例は、上述した第５の参考例に係る石炭乾留装置が具備する分級装置の配置を変更した構成となっている。本実施例では、上述の第５の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本実施例に係る石炭乾留装置は、図７に示すように、上述の乾留装置本体１１１を具備すると共に、内筒１１２とホッパ１１７との間に配置される分級手段である分級装置１５１を具備する。

上述の分級装置１５１は、分級槽１５２と、分級槽１５２内に設けられた目皿板１５３とを備える。分級槽１５２は、目皿板１５３により主分級室１５２ａと副分級室１５２ｂに区画される。目皿板１５３は分級槽１５２の乾留炭受入口（内筒１１２の開口端部）の下方に配置される。目皿板１５３は、乾留炭受入口側から、分級槽１５２内の後述する粗粉乾留炭１２ａｄを排出する粗粉乾留炭排出口側に向け傾斜して配置される。目皿板１５３は貫通孔を複数有する。前記貫通孔の直径は所定の大きさ、例えば２．０ｍｍに設定される。

上述の分級装置１５１は、ガス送給管１５４と、ガス送給ブロア１５５と、分級槽１５２のガス排気口１５６に連絡するガス排気管１５７とをさらに備える。ガス送給管１５４は、分級槽１５２の副分級室１５２ｂの底部の不活性ガス受入口に連絡すると共に、ガス送給ブロア１５５のガス送給口に連絡する。

このような本実施例においては、前記分級装置１５１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。前記ガス送給ブロア１５５、前記ガス送給管１５４、前記目皿板１５３、ガス排気口１５６、ガス排気管１５７などにより、微粉乾留炭排出手段をなしている。

このようにして構成された石炭乾留装置の作動について以下に説明する。なお、本実施例では、上述の第５の参考例に係る石炭乾留装置と同様に、フィーダ１１５により内筒１１２内に乾燥炭１１を所定量ずつ供給する。

外筒１１３に加熱ガス１を供給する。これにより、内筒１１２内の乾燥炭１１を間接加熱することになり、乾留炭１２が生成すると共に、乾留ガス２１が生成する。乾留炭１２は、内筒１１２内を順次分級槽１５２側に移動していく。乾留ガス２１は、内筒１１２内を順次分級槽１５２側へ乾留炭１２と接触しながら移動していく。乾留炭１２は、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃを通過してから分級槽１５２に至るまで冷えていくため、それに応じて乾留ガス２１中の水銀の一部を吸着して、水銀吸着乾留炭１２ａとなり、水銀吸着乾留炭１２ａが分級槽１５２の目皿板１５３上へ送られる。乾留ガス２１は、当該ガス２１中の水銀が乾留炭１２に吸着していくため低水銀含有乾留ガス２１ａとなり、低水銀含有乾留ガス２１ａはガス排気口１５６を介してガス排気管１５７へ流通する。

ここで、乾留炭への水銀の吸着量は、上述の参考例５で説明したように、乾留炭の粒子径に依存し、乾留ガス中の水銀は、粒子径が２．０ｍｍ以下の微粉乾留炭１２ａｃにその大半が吸着されることになる。なお、粒子径が２．０ｍｍより大きい粗粉乾留炭１２ａｄへの水銀吸着量は、微粉乾留炭１２ａｃの場合と比べて少なくなっている。

続いて、ガス送給ブロア１５５が、水銀吸着乾留炭１２ａの分級が生じ得るガス流速で約４００℃の不活性ガス３３を、ガス送給管１５４を通じて分級槽１５２内へ送給する。これにより、水銀吸着乾留炭１２ａのうちの微粉乾留炭１２ａｃのみが浮上することになる。例えば、ガス送給ブロア１５５が送給する不活性ガス３３のガス流速を７ｍ／ｓに調整することで、粒子径が２．０ｍｍ以下の大きさの水銀吸着量の多いものが微粉乾留炭１２ａｃとして浮上することになる。そして、微粉乾留炭１２ａｃは、乾留ガス２１ａおよび不活性ガス３３と一緒に、前記ガス排気口１５６からガス排気管１５７を通じて系外に排出される。

他方、目皿板１５３上の粗粉乾留炭１２ａｄは、ホッパ１１７に送られて系外に排出される。

したがって、本実施例に係る石炭乾留装置によれば、内筒１１２とホッパ１１７との間に分級装置１５１を設けたことで、乾留装置本体１１１で得られた乾留炭１２ａを分級装置１５１に送り、分級装置１５１で水銀吸着乾留炭１２ａから水銀吸着量が多い微粉乾留炭１２ａｃを分級して取り除くことができる。これにより、水銀吸着量が少ない粗粉乾留炭１２ａｄを水銀含有量の少ない乾留炭として得ることができる。

［参考例６］
本発明の第６の参考例に係る石炭乾留装置について図８に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第１の参考例に係る石炭乾留装置が具備する排気管の代わりに乾留炭排出促進装置を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図８に示すように、上述の乾留装置本体１１１を具備すると共に、乾留炭流通促進装置１８１を具備する。なお、ホッパ１１７が乾留炭排出手段をなしている。

乾留炭流通促進装置１８１は、内筒１１２内の乾留炭１２をホッパ１１７側へ迅速に流通させる装置であって、例えば、スクリュフィーダなどである。装置１８１の先端部１８１ａは、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃに位置づけられる。これにより、加熱ガス１により加熱されない領域にあっては、乾留炭流通促進装置１８１により当該領域での滞在時間を短くすることができ、これによって乾留炭１２の冷却自体を抑制することができると共に、乾留炭１２と乾留ガス２１との接触時間を短くすることができる。その結果、分離槽１１６からホッパ１１７へ排出される乾留炭１２への乾留ガス２１中の水銀の吸着を抑制することができる。

このような本参考例においては、前記乾留炭流通促進装置１８１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と乾留炭流通促進装置１８１とを具備し、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃから分離槽１１６へ乾留炭１２を迅速に流通してホッパ１１７に排出することができる。これにより、乾留炭の冷却に起因する乾留炭への水銀の吸着を抑制することができることから、水銀含有量の少ない乾留炭１２を得ることができる。

［参考例７］
本発明の第７の参考例に係る石炭乾留装置について図９（ａ）および図９（ｂ）に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第１の参考例に係る石炭乾留装置が具備する排気管の代わりに乾留ガス接触抑制板体を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、上述の乾留装置本体１１１を具備すると共に、乾留ガス接触抑制板体１９１を具備する。

乾留ガス接触抑制板体１９１は、分離槽１１６の側壁部に基端部側が固定され、内筒１１２の延在方向に沿って延在する。板体１９１の先端部１９１ａ側は、斜め上方に向け傾斜して延在する形状をなしている。板体１９１は、内筒１１２内に生成した乾留炭１２が積層してなる乾留炭層の上面部１２ｃに接触するように配置される。これにより、乾留炭１２は、加熱ガス１による石炭加熱部を通過し、分離槽１１６、ホッパ１１７へ排出されるまでに冷えていくことになるが、板体１９１により乾留ガス２１との接触が抑制されることになる。乾留炭１２は、分離槽１１６からホッパ１１７に排出される。

このような本参考例においては、前記乾留ガス接触抑制板体１９１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と乾留ガス接触抑制板体１９１とを具備し、当該板体１９１により冷えていく乾留炭１２と乾留ガス２１との接触を抑制して、冷えた乾留炭１２との接触による乾留ガス２１中の水銀の吸着を抑制することができることから、水銀含有量の少ない乾留炭１２を得ることができる。

［参考例８］
本発明の第８の参考例に係る石炭乾留装置について図１０（ａ）および図１０（ｂ）に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第７の参考例に係る石炭乾留装置に不活性ガス供給装置を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第７の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、上述の乾留装置本体１１１、および上述の乾留ガス接触抑制板体１９１を具備すると共に、不活性ガス供給装置２０１を具備する。

不活性ガス供給装置２０１は、ホッパ１１７のガス送出口に連絡して設けられる。不活性ガス供給装置２０１は、ホッパ１１７内に約４００℃の不活性ガス３４を供給する装置である。不活性ガス３４としては、乾留炭１２との反応性が無いガスであって、例えば、窒素などが挙げられる。ホッパ１１７内に不活性ガス３４を供給することで、当該不活性ガス３４が板体１９１と内筒１１２との間を通りフィーダ１１５側へ流通することになる。これにより、乾留ガス２１が内筒１１２と板体１９１との間に入り込むことを抑制することができる。乾留炭１２は、分離槽１１６からホッパ１１７に排出される。なお、不活性ガス３４は、乾留ガス２１と一緒にガス排気口１１８およびガス排出管１１９を介して系外に排出される。

このような本参考例においては、前記乾留ガス接触抑制板体１９１および前記不活性ガス供給装置２０１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と乾留ガス接触抑制板体１９１と不活性ガス供給装置２０１とを具備し、不活性ガス３４をホッパ１１７に供給し当該不活性ガス３４が板体１９１と内筒１１２との間を流通することで、上述の第７の参考例に係る石炭乾留装置と同様な作用効果を奏すると共に、板体１９１と内筒１１２の間への乾留ガス２１の流入を抑制しつつ、板体１９１と内筒１１２の間に乾留ガス２１があっても当該乾留ガス２１を不活性ガス３４によりフィーダ１１５側へ排出することができることから、水銀含有量の少ない乾留炭１２をより確実に得ることができる。

［参考例９］
本発明の第９の参考例に係る石炭乾留装置について図１１に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第１の参考例に係る石炭乾留装置が具備する排気管の代わりに加熱装置を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第１の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図１１に示すように、上述の乾留装置本体１１１を具備すると共に、加熱装置２１１を具備する。

加熱装置２１１は、石炭加熱部出口１１２ｃ近傍の乾留炭１２および内筒１１２を直接加熱することができる装置であって、バーナ２１２を備える。バーナ２１２の温度は１２００〜１３００℃であり、乾留炭１２は４００〜４５０℃程度に加熱されて保温されることになる。乾留炭１２は、分離槽１１６からホッパ１１７に排出される。

このような本参考例においては、前記加熱装置２１１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と加熱装置２１１とを具備し、加熱装置２１１が具備するバーナ２１２により分離槽１１６近傍の乾留炭１２および内筒１１２を加熱するようにしたことで、乾留炭１２が分離槽１１６に排出されるまでの間にて冷えることがなくなり、冷えた乾留炭との接触による乾留ガス中の水銀の吸着を抑制することができることから、水銀含有量の少ない乾留炭１２を得ることができる。

［参考例１０］
本発明の第１０の参考例に係る石炭乾留装置について図１２（ａ）および図１２（ｂ）に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第９の参考例に係る石炭乾留装置が具備する加熱装置を変更した構成となっている。本参考例では、上述の第９の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、上述の乾留装置本体１１１を具備すると共に、加熱装置２２１を具備する。

加熱装置２２１は、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃ近傍の乾留炭１２を直接加熱することができる装置であって、例えば回転式の間接熱交換チューブ２２２で構成される。熱交換チューブ２２２は、内筒１１２内に複数配置され、内筒１１２の軸心を中心にその周方向に回転可能に設けられる。熱交換チューブ２２２の先端部２２２ａは、前記石炭加熱部出口１１２ｃよりも分離槽１１６側に配置される。熱交換チューブ２２２には、例えば、燃焼排ガス、乾留炉加熱ガス排ガスなどの所定の温度に調整された加熱ガス８が供給される。よって、熱交換チューブ２２２内に前記加熱ガス８を供給すると共に、当該熱交換チューブ２２２を回転することにより、内筒１１２内の分離槽１１６近傍の乾留炭１２は、前記加熱ガス８により加熱された状態の熱交換チューブ２２２と接触することになり、熱交換チューブ２２２に接触する乾留炭１２が直接加熱される。これにより、乾留炭１２が４００〜４５０℃程度に保持される。乾留炭１２は、分離槽１１６からホッパ１１７に排出される。なお、熱交換チューブ２２２を加熱した加熱ガス９は系外に排出される。

このような本参考例においては、前記加熱装置２２１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と加熱装置２２１とを具備し、加熱装置２２１が具備する熱交換チューブ２２２により分離槽１１６近傍の乾留炭１２を加熱するようにしたことで、上述した第９の参考例に係る石炭乾留装置と同様、乾留炭１２が分離槽１１６に排出されるまでの間にて冷えることがなくなり、冷えた乾留炭との接触による乾留ガス中の水銀の吸着を抑制することができることから、水銀含有量の少ない乾留炭１２を得ることができる。

［参考例１１］
本発明の第１１の参考例に係る石炭乾留装置について図１３に基づいて説明する。
本参考例は、上述した第１０の参考例に係る石炭乾留装置が具備する加熱装置の代わりに酸化剤供給装置を追加した構成となっている。本参考例では、上述の第１０の参考例に係る石炭乾留装置と同一の機器には同一の符号を付記している。

本参考例に係る石炭乾留装置は、図１３に示すように、上述の乾留装置本体１１１を具備すると共に、酸化剤供給装置２３１を具備する。

酸化剤供給装置２３１は、内筒１１２の石炭加熱部出口１１２ｃ近傍の乾留炭１２に対して酸化剤４２を供給する装置である。酸化剤供給装置２３１は、酸化剤供給源をなす装置本体２３２と酸化剤供給管２３３とを備える。酸化剤供給管２３３は、装置本体２３２の酸化剤排出口に連絡している。酸化剤供給管２３３は、内筒１１２の軸心に沿って延在して配置される。酸化剤供給管２３３の先端部近傍には、酸化剤噴射ノズル２３４がその長手方向に沿って複数設けられる。酸化剤は、例えば、燃焼排ガスや混合ガス（空気、窒素ガス）など酸素含有ガス（酸素濃度：５％以下）である。酸化剤は、例えば、４００〜４５０℃程度であり、乾留炭１２を冷却せず、また乾留炭１２との反応可能な温度に調整される。よって、酸化剤供給装置２３１が酸化剤供給管２３３、酸化剤噴射ノズル２３４を介して内筒１１２内の石炭加熱部出口１１２ｃ近傍の乾留炭１２に対し酸化剤４２を供給すると、乾留炭１２の一部や生成したタールなどの揮発成分が燃焼発熱して、石炭加熱部出口１１２ｃ近傍の乾留炭１２を加熱することになる。加熱された乾留炭１２ｂは分離槽１１６からホッパ１１７に排出される。

このような本参考例においては、前記酸化剤供給装置２３１などにより、低水銀含有乾留炭生成手段をなしている。

したがって、本参考例に係る石炭乾留装置によれば、乾留装置本体１１１と酸化剤供給装置２３１とを具備し、石炭加熱部出口１１２ｃ近傍の乾留炭１２に対し酸化剤４２を供給するようにしたことで、当該箇所で燃焼発熱し、加熱された乾留炭１２ｂが分離槽１１６に排出されるまでの間にて冷えることがなくなり、冷えた乾留炭との接触による乾留ガス中の水銀の吸着を抑制することができることから、水銀含有量の少ない乾留炭１２ｂを得ることができる。

［他の参考例］
なお、上述の第１，第２の参考例においては、排気管１０１を具備する石炭乾留装置について説明したが、先端部近傍の周面に複数の孔を設けた排気管を具備する石炭乾留装置とすることも可能である。

本発明に係る石炭乾留装置は、水銀含有量の少ない乾留炭を製造することができるので、各種産業において、極めて有益に利用することができる。

１ 加熱ガス
６ 予熱用加熱ガス
１１ 乾燥炭
１２ 乾留炭
１５ 予熱乾燥炭
１６ 乾留炭
２１ 乾留ガス
３１〜３４ キャリアガス
４２ 酸化剤
１０１ 排気管
１１１ 乾留装置本体
１２１ キャリアガス供給装置
１３１ 予熱乾燥装置
１４１，１５１ 分級装置
１８１ 乾留炭流通促進装置
１９１ 乾留ガス接触抑制板体
２０１ 不活性ガス供給装置
２１１，２２１ 加熱装置
２３１ 酸化剤供給装置

Claims (1)

1. 乾燥炭が供給される内筒と前記内筒を覆う外筒とを有し、前記外筒に供給された加熱ガスにより前記内筒内の前記乾燥炭を間接加熱して乾留炭および乾留ガスを生成する乾留装置本体を備えた石炭乾留装置であって、
   水銀を吸着した前記乾留炭を除くことにより、前記水銀の含有量の少ない前記乾留炭を生成する低水銀含有乾留炭生成手段と、
   前記乾留炭を排出する乾留炭排出手段とを有し、
   前記低水銀含有乾留炭生成手段は、前記内筒と前記乾留炭排出手段の間に配置され、前記内筒から排出される前記乾留炭を所定の粒子径以上の大きさの粗粉乾留炭と所定の粒子径より小さい大きさの微粉乾留炭とに分級する分級装置と、前記分級装置により分級された前記微粉乾留炭を排出する微粉乾留炭排出手段とを備える
   ことを特徴とする石炭乾留装置。

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