JP5804972B2 - 改質石炭製造設備およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、改質石炭製造設備およびその制御方法に関し、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多孔質で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改質石炭製造設備として、例えば、加熱ガスにより低品位炭を間接的に加熱して乾留する間接加熱方式の乾留装置と、前記乾留装置で発生した乾留ガスを乾留ガス供給管を介して供給し、当該乾留ガス等を燃焼して前記加熱ガスを生成する燃焼炉とを備える設備がある。

上述の乾留ガスは低沸点成分からなるが、前記低品位炭を比較的高温で処理するため、高沸点成分のタール（乾留油）を同伴している。前記乾留ガスが冷却されると、当該乾留ガスが流通するダクト等の壁面に前記タールが付着していくことになる。タールの付着量が多くなると前記ダクトを閉塞する等の問題が生じる可能性があるため、前記タールを除去する技術が種々開発されている。

例えば、下記の特許文献１には、空気を水蒸気または不活性気体で希釈して酸素濃度３体積％〜２１体積％に調整すると共に、温度３５０℃〜５００℃に調整したガスにより、管内に付着したコークを燃焼除去するデコーキング方法が開示されている。

下記の特許文献２には、外熱キルンの内筒内へ酸素含有ガスを供給することで、熱分解によって生成された処理物中の有機物の炭化物や可燃性ガスが燃焼させられ、これにより熱分解ガスの温度が上昇して、その液化や固化を防止するようにした外熱キルンによる処理物の熱分解処理方法が開示されている。

特開平７−１６５５２号公報（例えば、段落［００１３］，［００１７］など参照） 特開２００４−３７３８号公報（例えば、段落［００１１］，［００１４］，［００１５］など参照）

しかしながら、前述した特許文献１に記載のデコーキング方法を前述の改質石炭製造設備に適用し、酸素濃度を調整した酸素濃度調整ガスを前記乾留装置に直接供給することで、停止時に発生したタールを燃焼して当該タールの乾留装置への付着を抑制することができるが、前記酸素濃度調整ガスを空気や不活性ガス（窒素や水蒸気）から製造しようとすると、そのための装置が必要になり、この装置に起因して、改質石炭の生産コストが増加してしまう。また、前記タールと反応させるために前記酸素濃度調整ガスを事前に昇温しなければならず、追加エネルギが必要となってしまう。つまり、タールを効率良く除去することができなかった。

前述した特許文献２に記載の外熱キルンによる処理物の熱分解方法では、熱分解によって生成された処理物の有機物の炭化物自体を燃焼しているため、この方法を改質石炭製造設備に適用すると、当該設備を停止するときにも、石炭を乾留装置に供給し、この石炭自体を燃焼しなければならず、改質石炭の生産量が低下してしまう。

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り、設備を停止するときであっても、改質石炭の生産量を低下させずに、効率良くタールを除去できる改質石炭製造設備およびその制御方法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の発明に係る改質石炭製造設備は、石炭を乾燥させる乾燥手段と、乾燥された前記石炭を乾留する乾留手段と、乾留された前記石炭を冷却する冷却手段とを具備し、前記乾留手段が、乾燥された前記石炭が移送される内筒と、前記内筒を加熱する加熱ガスが供給される外筒とを備える間接加熱式乾留装置である改質石炭製造設備であって、前記加熱ガスを生成する加熱ガス生成手段と、前記加熱ガス生成手段へ前記内筒で発生した乾留ガスを供給する乾留ガス供給手段と、前記加熱ガス生成手段で生成した前記加熱ガスの一部が供給され、当該加熱ガスを熱交換して廃熱ガスを生成する廃熱ガス生成手段と、前記廃熱ガス、および前記外筒内にて前記加熱ガスが前記石炭を間接加熱して生じる低温加熱ガスを前記内筒内へ分配供給する混合ガス分配供給手段とを備えることを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第１の発明に係る改質石炭製造設備であって、前記混合ガス分配供給手段が、乾燥された前記石炭を受け入れる前記内筒の受入口側に接続していることを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第２の発明に係る改質石炭製造設備であって、前記間接加熱式乾留装置が、乾留された前記石炭を排出する排出口側に設けられ、ガス温度を計測するガス温度計測手段を備え、前記混合ガス分配供給手段が、前記内筒内へ供給する前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの流量を調整するガス流量調整手段と、前記ガス温度計測手段で計測した前記ガス温度が所定の温度以上である場合には、前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスを前記内筒内へ供給するように前記ガス流量調整手段を制御する一方、前記ガス計測手段で計測した前記ガス温度が前記所定の温度より低い場合には、前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの前記内筒内への供給を停止するように前記ガス流量調整手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る改質石炭製造設備は、前述した第３の発明に係る改質石炭製造設備であって、前記乾燥手段と前記間接加熱式乾留装置と前記冷却手段とを有す設備本体を並列にて複数備えることを特徴とする。

上述した課題を解決する第５の発明に係る改質石炭製造設備の制御方法は、前述した第３の発明に係る改質石炭製造設備を制御する方法であって、前記内筒への前記石炭の供給を停止し、前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスを前記内筒へ供給する一方、前記加熱ガス生成手段へ供給する燃料を増量し、前記ガス温度計測手段で計測したガス温度が前記所定の温度より低くなると、前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して、前記内筒への前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの供給を停止することを特徴とする。

上述した課題を解決する第６の発明に係る改質石炭製造設備の制御方法は、前述した第４の発明に係る改質石炭製造設備を制御する方法であって、停止する前記設備本体にて、前記内筒への前記石炭の供給を停止する一方、定常運転する前記設備本体にて、前記乾燥手段へ供給する前記石炭を増量すると共に、前記外筒へ供給する前記加熱ガスを増量し、停止する前記設備本体にて、前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して、前記内筒への前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの供給を開始し、停止する前記設備本体にて、前記内筒から前記石炭が全て排出されると、前記外筒への前記加熱ガスの供給を停止する一方、定常運転する前記設備本体にて、前記外筒へ供給する前記加熱ガスを定常状態にし、停止する前記設備本体にて、前記内筒から前記乾留ガスが全て排出されると、前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して、当該内筒への前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの供給を停止することを特徴とする。

本発明によれば、設備を停止するときに、間接加熱式乾留手段から石炭（乾留炭）が排出されるまで、当該間接加熱式乾留手段へ前記加熱ガスを供給することができ、石炭の冷却による新たにタールが生成することを防止できる。低温加熱ガスおよび廃熱ガスを間接加熱式乾留手段に供給することから、当該間接加熱式乾留手段および乾留ガス供給手段内の前記乾留ガスをパージすることができる。よって、間接加熱式乾留手段内および乾留ガス供給手段内の壁面へのタールの付着を防止できる。また、低温加熱ガスおよび廃熱ガスの酸素濃度が約２〜３％であることから、間接加熱式乾留手段内および乾留ガス供給手段内の壁面にタールが付着したとしても、当該タールを燃焼除去することができる。よって、設備を停止するときであっても、改質石炭の生産量を低下させずに、効率良くタールを除去できる。間接加熱式乾留手段および乾留ガス供給手段などでのタール除去作業が不要となり、保守・点検作業を効率良く行うことができる。

本発明の第１の実施例に係る改質石炭製造設備の全体概略構成図である。 本発明の第１の実施例に係る改質石炭製造設備の制御フロー図である。 本発明の第２の実施例に係る改質石炭製造設備の全体概略構成図である。 本発明の第２の実施例に係る改質石炭製造設備の制御フロー図である。

本発明に係る改質石炭製造設備およびその制御方法の実施形態を各実施例にて説明する。

本発明の第１の実施例に係る改質石炭製造設備を図１および図２に基づいて説明する。

本実施例に係る改質石炭製造設備１００では、図１に示すように、まず、褐炭や瀝青炭等の低品位炭１が図示しないホッパ等により、当該低品位炭１を乾燥させる乾燥手段である乾燥装置１１１に供給される。乾燥装置１１１の送出口は、乾燥炭２を乾留する乾留装置１２１の受入口１２２ａに連絡している。乾留装置１２１の送出口１２２ｂは、乾留炭３を冷却する冷却手段である冷却装置１３１の受入口に連絡している。

乾留装置１２１は、内筒１２２と、内筒１２２を覆う外筒１２３とを有する。外筒１２３には、後述の加熱ガス１１が供給される。これにより、内筒１２２内に供給された乾燥炭２を間接的に加熱して乾留し乾留炭３を生成している。つまり、乾留装置１２１は、熱源となる高温ガス（加熱ガス）と低品位炭１とが直接接触しない間接加熱方式の装置、例えば外熱式キルン等であり、間接加熱式乾留手段をなしている。

乾留装置１２１の内筒１２２のガス排出口は、乾留ガス供給管１０１を介して燃焼炉１２４のガス受入口に連絡している。これにより、乾留によって生成するガス状のタール（乾留油）を含む乾留ガス１４は燃焼炉１２４のガス受入口に供給される。燃焼炉１２４のガス受入口には天然ガス等の燃料（図示せず）も供給される。燃焼炉１２４は、乾留ガス１４および天然ガス等の燃料が燃焼して加熱ガス１１を生成する。つまり、燃焼炉１２４は、加熱ガス生成手段をなしている。燃焼炉１２４のガス排出口は、加熱ガス送給管５１を介して、乾留装置１２１の外筒１２３のガス受入口に連絡している。

加熱ガス送給管５１は、加熱ガス分岐管５３を介して蒸気発生器１２５のガス受入口に連絡している。蒸気発生器１２５は、加熱ガス１１が水と熱交換して水蒸気を発生して廃熱ガス１３を生成する廃熱ガス生成手段をなしている。蒸気発生器１２５のガス排出口は、廃熱ガス送給管５４を介して後述の排気管５２に連絡している。

乾留装置１２１の外筒１２３のガス排出口は、排気管５２を介して、前記加熱ガス１１が内筒１２２を加熱して生じる低温加熱ガス１２、および廃熱ガス１３を浄化する排ガス浄化手段である排ガス処理装置１２７のガス受入口に連絡している。なお、低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３は排ガス処理装置１２７で浄化処理されて系外に排出される。

排気管５２は、混合ガス送給管５５を介してブロア１２６のガス受入口に連絡している。ブロア１２６のガス排出口は、混合ガス供給管５６を介して燃焼炉１２４のガス受入口に連絡している。混合ガス供給管５６は、混合ガス分岐管１０２に連絡している。混合ガス分岐管１０２は、流量調整バルブ（三方弁）１０３を介して混合ガス連絡管１０４に連絡すると共に、流量調整バルブ１０３を介して混合ガス分配管１０５に連絡している。混合ガス連絡管１０４は、乾留ガス供給管１０１に連絡している。混合ガス分配管１０５は、乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側のガス受入口に連絡している。

乾留ガス供給管１０１には、管内のガス温度を計測するガス温度計測手段であるガス温度計測器１０６が設けられる。ガス温度計測器１０６は、計測したガス温度を制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。乾留ガス供給管１０１には、管内の圧力差を計測する差圧計測器１０７ａ，１０７ｂが設けられる。差圧計測器１０７ａ，１０７ｂは、計測した管内の圧力差を制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。

乾留装置１２１の内筒１２２の送出口１２２ｂには、内筒１２２内のガス温度を計測するガス温度計測手段である内筒内ガス温度計測器１０８が設けられる。内筒内ガス温度計測器１０８は、計測した内筒内のガス温度を制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。

排気管５２、廃熱ガス送給管５４、混合ガス送給管５５、ブロア１２６、混合ガス供給管５６、混合ガス分岐管１０２、流量調整バルブ１０３、混合ガス分配管１０５等が混合ガス分配供給手段をなしている。流量調整バルブ１０３が、乾留装置１２１への低温加熱ガス１２、廃熱ガス１３の供給量を調整するガス流量調整手段をなしている。

制御装置１０９は、各種計測器による計測値に基づき流量調整バルブ１０３、燃焼炉１２４への燃料の供給量、乾燥装置１１１への低品位炭１の供給量、乾留装置１２１への加熱ガス１１の供給量などを制御している。つまり、制御装置１０９は、各種計測器による計測値に基づき、流量調整バルブ１０３のバルブ開度等を調整する制御手段をなしている。

このようにして構成された本実施例に係る改質石炭製造設備１００においては、低品位炭１が前記ホッパ内に投入されると、当該ホッパが常温の低品位炭１を乾燥装置１１１に定量ずつ供給する。乾燥装置１１１に供給された低品位炭１は、図示しない乾燥用燃焼器からの乾燥用の燃焼ガス（約１５０〜３００℃）で約２００℃まで加熱されて水分が除去されることにより、乾燥炭２となって乾留装置１２１の内筒１２２内に移送される。乾留装置１２１に移送された乾燥炭２は、燃焼炉１２４からの加熱ガス１１（ガス温度：約１０５０℃、酸素濃度：約２〜３％）で間接的に加熱されて乾留されることにより、ガス状のタールを含む乾留ガス１４等の成分が取り除かれて乾留炭３となって冷却装置１３１に送給される。冷却装置１３１に送給された乾留炭３は、約５０℃まで冷却されることにより、改質石炭４となる。

他方、燃焼炉１２４で生成した加熱ガス１１（ガス温度：約１０５０℃、酸素濃度：約２〜３％）は、加熱ガス送給管５１を介して乾留装置１２１の外筒１２３に送給される。外筒１２３内で内筒１２２の加熱に使用された加熱ガス１１は低温加熱ガス１２（ガス温度：約３５０℃、酸素濃度：約２〜３％）となる。低温加熱ガス１２は排気管５２に送給される。また、加熱ガス１１は、加熱ガス送給管５１、加熱ガス分岐管５３を介して蒸気発生器１２５に送給される。蒸気発生器１２５で水蒸気の発生に使用された加熱ガス１１は廃熱ガス１３（ガス温度：約３５０℃、酸素濃度：約２〜３％）となる。廃熱ガス１３は廃熱ガス送給管５４を介して排気管５２に送給される。

低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の一部が排ガス処理装置１２７に供給される。低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３は、排ガス処理装置１２７により浄化処理されて系外に排出される。また、低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の残部（ガス温度：約３５０℃、酸素濃度：約２〜３％）は、混合ガス送給管５５を介してブロア１２６に送給される。

ブロア１２６に送給された低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の一部が混合ガス供給管５６を介して燃焼炉１２４に供給される。また、ブロア１２６に送給された低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の残部（ガス温度：約３５０℃、酸素濃度：約２〜３％）が、混合ガス分岐管１０２に供給される。混合ガス分岐管１０２に供給された低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の残部（ガス温度：約３５０℃、酸素濃度：約２〜３％）が、流量調整バルブ１０３および混合ガス連絡管１０４を介して乾留ガス供給管１０１に供給される、もしくは、流量調整バルブ１０３および混合ガス分配管１０５を介して乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側に供給される。

流量調整バルブ１０３のバルブ開度は、ガス温度計測器１０６により計測されたガス温度に基づき制御装置１０９により制御される。制御装置１０９は、例えば、ガス温度計測器１０６により計測されたガス温度が４００℃以上になると流量調整バルブ１０３を開きその開度が大きくなるように調整し、前記ガス温度が５５０℃より大きくなると流量調整バルブ１０３を絞るように調整する。これにより、低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３（酸素濃度：約２〜３％）と乾留ガス１４（ガス温度：約４００℃、酸素濃度：０％）とが混合した混合ガスとなり、当該混合ガス中の酸素濃度が約１〜２％程度に調整されることになる。その結果、ガス状のタール（乾留油）を酸化分解（デコーキング）して、当該タールを軽質化することになり、乾留ガス供給管１０１への前記タールの付着を防止することができる。また、前記タールが軽質化して軽質ガスとなり当該軽質ガスが燃焼するため、ガス温度の低下が防止される。これにより、乾留ガス供給管１０１への前記タールの付着を防止することができる。すなわち、乾留ガス供給管１０１内のガス温度に基づき、乾留ガス供給管１０１への低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の供給量を調整することで、乾留ガス供給管１０１内の壁面にタールが付着しようとするタイミングでデコーキングを行うことになり、効率良くタールを除去することができる。

また、上述のようにして構成される本実施例に係る改質石炭製造設備１００を停止するときの作動について、図２を参照して以下に説明する。
図２に示すように、まず、改質石炭製造設備１００が定常運転している（ステップＳＡ１）。この改質石炭製造設備１００を停止するため、乾燥炭２の乾留装置１２１の内筒１２２への移送を停止する（ステップＳＡ２）。

続いて、ステップＳＡ３に進むと共に、ステップＳＡ１１に進む。ステップＳＡ１１にて、乾留装置１２１の内筒１２２への乾燥炭２の新たな移送がなくなるため、乾留ガス１４の発生量が低下することになる。乾留ガス１４の発生量の低下に伴って、当該乾留ガス１４の燃焼炉１２４への供給量が減少することになるが、燃焼炉１２４への天然ガス等の燃料の供給量を増量して燃焼炉１２４の追い炊き量を上昇させることで、加熱ガス１１のガス温度および生成量の低下を抑制する。つまり、燃焼炉への追い炊き量をアップする（ステップＳＡ１２）。続いて、乾留装置１２１から乾留炭３が全て排出される（ステップＳＡ１３）。つまり、乾留装置１２１にて、乾留ガス１４の発生が停止することになる。

他方、ステップＳＡ３にて、制御装置１０９が流量調整バルブ１０３を調整し、混合ガス分配管１０５を介して、乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側への低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の供給を開始する。つまり、乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側からその内部へ低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３を強制的に送り込むことになる。これにより、乾留装置１２１の内筒１２２内および乾留ガス供給管１０１内の乾留ガス１４がパージされることになる。

続いて、乾留装置１２１の内筒１２２内から乾留炭３が全て排出され、乾燥炭２を間接加熱することによる乾留ガス１４の生成が無くなることになり、燃焼炉１２４への乾留ガス１４の供給が無くなる。そのため、燃焼炉１２４での追い炊き量が減少することになる（ステップＳＡ４）。これに伴い、燃焼炉１２４で生成する加熱ガス１１のガス温度および生成量が低下することになる（ステップＳＡ５）。

続いて、定常運転時よりも少ない量であり、温度が低下した加熱ガス１１を乾留装置１２１の外筒１２３に供給することから、乾留装置１２１の温度が低下することになる（ステップＳＡ６）。これに伴って、低温加熱ガス１２自体も温度が低下すると共に、廃熱ガス１３も温度が低下することになる（ステップＳＡ７）。

続いて、ステップＳＡ８に進み、このステップＳＡ８にて、制御装置１０９が、内筒内ガス温度計測器１０８で計測された内筒内ガス温度に基づき判定を行うことになる。乾留装置１２１の内筒１２２の排出口１２２ｂ近傍のガス温度が３００℃以上である場合には、ステップＳＡ４に戻る。他方、乾留装置１２１の内筒１２２の排出口１２２ｂ近傍の温度が３００℃より低い場合には、ステップＳＡ９に進み、このステップＳＡ９にて、制御装置１０９が流量調整バルブ１０３を制御して当該流量調整バルブ１０３を閉塞することになる。つまり、乾留装置１２１の内筒１２２への低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の供給が停止される。

したがって、本実施例に係る改質石炭製造設備１００によれば、設備を停止するときに、乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側に低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３を供給することにより、乾留装置１２１の内筒１２２内および乾留ガス供給管１０１内の乾留ガス１４が強制的に排出されることになる。また、この乾留ガス１４を燃焼炉１２４で燃焼することになる。

さらに、低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の酸素濃度が約２〜３％程度であることから、タールを酸化分解して軽質化することができる。軽質化されたガスが燃焼炉１２４に流通し、当該燃焼炉１２４内で燃焼することになる。また、乾留装置１２１の内筒１２２内や乾留ガス供給管１０１内の壁面にタールが付着したとしても、当該タールを燃焼除去することができる。

よって、設備を停止するときであっても、改質石炭４の生産量を低下させずに、効率良くタールを除去できる。また、乾留装置１２１の内筒１２２内や乾留ガス供給管１０１内の壁面へのタールの付着を防ぐことができることから、保守・点検作業を効率良く行うことができる。

本発明の第２の実施例に係る改質石炭製造設備を図３および図４に基づいて説明する。

本実施例に係る改質石炭製造設備は、図３に示すように、並列に配置された３つの改質石炭製造設備本体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを備える。改質石炭製造設備本体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、上述の第１の実施例に係る改質石炭製造設備１００と同様、乾燥装置１１１、乾留装置１２１、冷却装置１３１をそれぞれ備える。

本実施例に係る改質石炭製造設備は、上述の第１の実施例に係る改質石炭製造設備１００と同様、１つの燃焼炉１２４と１つのブロア１２６と、１つの排ガス処理装置１２７とを備える。ブロア１２６のガス排出口は、混合ガス供給管５６を介して燃焼炉１２４のガス受入口に連絡している。燃焼炉１２４のガス排出口は、加熱ガス送給管５１ａ〜５１ｃを介して、各設備本体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの乾留装置１２１の外筒１２３にそれぞれ連絡している。

加熱ガス送給管５１ａ〜５１ｃは、加熱ガス分岐管５３ａ〜５３ｃを介して各蒸気発生器１２５のガス受入口にそれぞれ連絡している。各蒸気発生器１２５のガス排出口は、廃熱ガス送給管５４ａ〜５４ｃにそれぞれ連絡している。

各乾留装置１２１の外筒１２３のガス排出口は、排気管５２ａ〜５２ｃにそれぞれ連絡している。前記加熱ガス１１が内筒１２２を加熱して生じる低温加熱ガス１２、および廃熱ガス１３の一部が、排気管５２ａ〜５２ｃおよび廃熱ガス送給管５４ａ〜５４ｃを通じて、当該低温加熱ガス１２および当該廃熱ガス１３を浄化処理する排ガス浄化手段である排ガス処理装置１２７に供給され、当該排ガス処理装置１２７で浄化処理されて系外に排出される。低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の残部が、排気管５２ａ〜５２ｃ、廃熱ガス送給管５４ａ〜５４ｃ、および混合ガス送給管５５を通じて、ブロア１２６に供給される。

各乾留装置１２１の内筒１２２のガス排出口は、乾留ガス供給管１０１ａ〜１０１ｃを介して、燃焼炉１２４のガス受入口にそれぞれ連絡している。

混合ガス供給管５６は、混合ガス分岐管１０２ａ〜１０２ｃに連絡している。混合ガス分岐管１０２ａ〜１０２ｃは、流量調整バルブ（三方弁）１０３ａ〜１０３ｃを介して混合ガス連絡管１０４ａ〜１０４ｃにそれぞれ連絡すると共に、流量調整バルブ１０３ａ〜１０３ｃを介して混合ガス分配管１０５ａ〜１０５ｃにそれぞれ連絡している。混合ガス連絡管１０４ａ〜１０４ｃは、乾留ガス供給管１０１ａ〜１０１ｃにそれぞれ連絡している。混合ガス分配管１０５ａ〜１０５ｃは、各乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側のガス受入口にそれぞれ連絡している。

乾留ガス供給管１０１ａには、管内のガス温度を計測するガス温度計測手段であるガス温度計測器１０６が設けられる。ガス温度計測器１０６は、計測したガス温度を、制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。乾留ガス供給管１０１ｂ，１０１ｃにも、乾留ガス供給管１０１ａと同様に、ガス温度計測器（図示せず）がそれぞれ設けられる。これらガス温度計測器も、当該ガス温度計測器で計測したガス温度を、制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。

乾留ガス供給管１０１ａには、管内の圧力差を計測する差圧計測器１０７ａ，１０７ｂが設けられる。差圧計測器１０７ａ，１０７ｂは、計測した管内の圧力差を制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。乾留ガス供給管１０１ｂ，１０１ｃにも、乾留ガス供給管１０１ａと同様に、差圧計測器（図示せず）がそれぞれ設けられる。これら差圧計測器も、当該差圧計測器で計測した管内の圧力差を制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。

設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２の送出口１２２ｂには、内筒１２２内のガス温度を計測する内筒内ガス温度計測器１０８が設けられる。内筒内ガス温度計測器１０８は、計測した内筒内のガス温度を制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。設備本体１００Ｂ，１００Ｃの乾留装置１２１の内筒１２２の送出口１２２ｂにも、設備本体１００Ａと同様に、内筒１２２内のガス温度を計測する内筒内ガス温度計測器（図示せず）がそれぞれ設けられる。これら内筒内ガス温度計測器も、計測した内筒内のガス温度を制御装置１０９に送信可能に当該制御装置１０９と接続している。

排気管５２ａ〜５２ｃ、廃熱ガス送給管５４ａ〜５４ｃ、混合ガス送給管５５、ブロア１２６、混合ガス供給管５６、混合ガス分岐管１０２ａ〜１０２ｃ、流量調整バルブ１０３ａ〜１０３ｃ、混合ガス分配管１０５ａ〜１０５ｃ等が混合ガス分配供給手段をなしている。流量調整バルブ１０３ａ〜１０３ｃが、設備本体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１への低温加熱ガス１２、廃熱ガス１３の供給量を調整するガス流量調整手段をなしている。

制御装置１０９は、各種計測器による計測値に基づき流量調整バルブ１０３ａ〜１０３ｃ、燃焼炉１２４への燃料の供給量、各設備本体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの乾燥装置１１１への低品位炭１の供給量、各設備本体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃの乾留装置１２１への加熱ガス１１の供給量などを制御している。つまり、制御装置１０９は、各種計測器による計測値に基づき、流量調整バルブ１０３ａ〜１０３ｃのバルブ開度等を調整する制御手段をなしている。

このようにして構成された本実施例に係る改質石炭製造設備において、定常運転時に、乾留ガス供給管１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃへのタールの付着を防ぐように制御する作動は、上述の第１の実施例に係る改質石炭製造設備１００と同じであり、その説明を省略する。

また、本実施例に係る改質石炭製造設備が具備する改質石炭製造設備本体を停止し、定常運転状態に復帰するときの作動について、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して以下に説明する。
改質石炭製造設備本体１００Ｂ，１００Ｃが定常運転状態である一方、改質石炭製造設備本体１００Ａを停止し、定常運転状態に復帰する場合について説明する。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、まず、改質石炭製造設備本体１００Ａが定常運転している（ステップＳＢ１）。改質石炭製造設備本体１００Ｂ，１００Ｃも定常運転している（ステップＳＣ１）。

改質石炭製造設備本体１００Ａを停止するため、乾燥炭２の乾留装置１２１の内筒１２２への移送を停止する（ステップＳＢ２）。これにより、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２内の乾燥炭２量が減少していくことになるため、燃焼炉１２４から乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給量を減量する（ステップＳＢ３）。つまり、設備本体１００Ａの乾留装置１２１では、熱負荷が減少することになる。これに対し、設備本体１００Ｂ，１００Ｃでは、当該設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１の内筒１２２への乾燥炭２の移送を増量する（ステップＳＣ２）。これにより、設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１の内筒１２２内の乾燥炭２量が増加していくことになるため、燃焼炉１２４から各乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給量を増量する（ステップＳＣ３）。つまり、設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１では、熱負荷が増加することになる。

続いて、制御装置１０９が流量調整バルブ１０３ａを調整し、混合ガス分配管１０５ａを介して乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側へ、低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３を供給する（ステップＳＢ４）。これにより、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２内および乾留ガス供給管１０１ａ内の乾留ガス１４が低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３によりパージされることになる。また、当該内筒１２２および当該乾留ガス供給管１０１ａの内部のガスの酸素濃度が約１〜２％になり、タールが酸化分解され軽質化される。また、軽質化された軽質ガスが燃焼される。よって、内筒１２２や乾留ガス供給管１０１ａの壁面へのタールの付着が防止される。

続いて、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２から乾留炭３が全て排出され（ステップＳＢ５）、当該設備本体１００Ａの乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給が停止される（ステップＳＢ６）。これにより、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の熱負荷が減少することになる。これに対し、設備本体１００Ｂ，１００Ｃでは、設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給が定常状態になる（ステップＳＣ４）。これにより、各設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１の熱負荷が増加した状態で維持される。

続いて、設備本体１００Ａでは、当該設備本体１００Ａの乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給が停止されてから所定時間経過すると（ステップＳＢ７）、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２内および乾留ガス供給管１０１ａ内に乾留ガス１４が無くなり、低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の供給が不要となるため、当該設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側への低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の供給が停止される（ステップＳＢ８）。このステップＳＢ８にて、設備本体１００Ａに対する保守および点検等の作業が必要に応じて行われる。

続いて、上述の保守および点検等の作業が終了すると、設備本体１００Ａを定常運転状態に復帰させるため、先ず、当該設備本体１００Ａの乾燥装置１１１から乾留装置１２１の内筒１２２内への乾燥炭２の移送を開始する（ステップＳＢ９）。これにより、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２内の乾燥炭２量が増加していくことになるため、燃焼炉１２４から乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給量を増量する（ステップＳＢ１０）。これにより、設備本体１００Ａの乾留装置１２１では、熱負荷が増加することになる。これに対し、設備本体１００Ｂ，１００Ｃでは、当該設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１の内筒１２２への乾燥炭２の移送を減量する（ステップＳＣ５）。これにより、設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１の内筒１２２内の乾燥炭２量が減少していくことになるため、燃焼炉１２４から各乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給量を減量する（ステップＳＣ６）。これにより、設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１では、熱負荷が減少することになる。

続いて、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２への乾燥炭２の供給量が所定量に達すると共に、当該乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給量が所定量に達すると、設備本体１００Ａが定常運転状態に復帰することになる（ステップＳＢ１１）。これに対し、設備本体１００Ｂ，１００Ｃの各乾留装置１２１の内筒１２２への乾燥炭２の供給量が所定量に達すると共に、当該各乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給量が所定量に達すると、設備本体１００Ｂ，１００Ｃも定常運転状態に復帰することになる（ステップＳＣ７）。

設備本体１００Ｂまたは設備本体１００Ｃを停止する場合も、上述の設備本体１００Ａと同様の手順で作動することで、設備本体１００Ｂ，１００Ｃが具備する各乾留装置１２１の内筒１２２内や乾留ガス供給管１０１ｂ，１０１ｃ内の壁面へのタールの付着を防止することができる。つまり、上述した作動を停止対象となる設備本体に対し順次実施することにより、改質石炭製造設備全体の稼働率の低下を抑制しつつ、停止対象となった改質石炭製造設備本体にて効率良くタールを除去することができる。

したがって、本実施例に係る改質石炭製造設備によれば、上述の第１の実施例に係る改質石炭製造設備１００と同様、設備本体を停止するときに、停止対象となる設備本体の乾留装置１２１の内筒１２２の受入口１２２ａ側に低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３を供給することにより、乾留装置１２１の内筒１２２内および乾留ガス供給管内の乾留ガス１４が強制的に排出されることになる。また、この乾留ガス１４を燃焼炉１２４で燃焼することになる。

さらに、低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の酸素濃度が約２〜３％程度であることから、タールを酸化分解して軽質化することができる。軽質化されたガスが燃焼炉１２４に流通し、当該燃焼炉１２４内で燃焼することになる。また、乾留装置１２１の内筒１２２内や乾留ガス供給管内の壁面にタールが付着したとしても、当該タールを燃焼除去することができる。

よって、設備本体を停止するときであっても、改質石炭４の生産量を低下させずに、効率良くタールを除去できる。また、乾留装置１２１の内筒１２２内や乾留ガス供給管内の壁面へのタールの付着を防ぐことができることから、保守・点検作業を効率良く行うことができる。

［他の実施例］
なお、上記では、改質石炭製造設備本体１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃが３つ並列に配置された改質石炭製造設備について説明したが、改質石炭製造設備本体の数量は３つに限らず改質石炭製造設備本体を２つや４つ以上並列に配置された改質石炭製造設備とすることも可能である。

上記では、設備本体１００Ａの乾留装置１２１の外筒１２３への加熱ガス１１の供給が停止されてからの経過時間に基づき、当該設備本体１００Ａの乾留装置１２１の内筒１２２への低温加熱ガス１２および廃熱ガス１３の供給を停止する改質石炭製造設備について説明したが、停止対象となる設備本体の差圧計測器１０７ａ，１０７ｂなどの計測機器の計測値に基づき、停止対象となる設備本体の乾留装置の内筒への低温加熱ガスおよび廃熱ガスの供給を停止する改質石炭製造設備とすることも可能である。

本発明に係る改質石炭製造設備およびその制御方法は、設備を停止するときであっても、改質石炭の生産量を低下させずに、効率良くタールを除去できるので、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 低品位炭
２ 乾燥炭
３ 乾留炭
４ 改質石炭
１１ 加熱ガス
１２ 低温加熱ガス
１３ 廃熱ガス
１４ 乾留ガス
５１，５１ａ〜５１ｃ 加熱ガス送給管
５２，５２ａ〜５２ｃ 排気管
５３，５３ａ〜５３ｃ 加熱ガス分岐管
５４，５４ａ〜５４ｃ 廃熱ガス送給管
５５ 混合ガス送給管
５６ 混合ガス供給管
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 改質石炭製造設備本体
１０１，１０１ａ〜１０１ｃ 乾留ガス供給管
１０２，１０２ａ〜１０２ｃ 混合ガス分岐管
１０３，１０３ａ〜１０３ｃ 流量調整バルブ（三方弁）
１０４，１０４ａ〜１０４ｃ 混合ガス連絡管
１０５，１０５ａ〜１０５ｃ 混合ガス分配管
１０６ 温度計
１０７ａ，１０７ｂ 差圧計
１０８ 温度計
１０９ 制御装置
１１１ 乾燥装置
１２１ 乾留装置
１２２ 内筒
１２３ 外筒
１２４ 燃焼炉
１２５ 蒸気発生器
１２６ ブロア
１２７ 排ガス処理装置
１３１ 冷却装置

Claims (6)

1. 石炭を乾燥させる乾燥手段と、
   乾燥された前記石炭を乾留する乾留手段と、
   乾留された前記石炭を冷却する冷却手段とを具備し、
   前記乾留手段が、乾燥された前記石炭が移送される内筒と、前記内筒を加熱する加熱ガスが供給される外筒とを備える間接加熱式乾留装置である改質石炭製造設備であって、
   前記加熱ガスを生成する加熱ガス生成手段と、
   前記加熱ガス生成手段へ前記内筒で発生した乾留ガスを供給する乾留ガス供給手段と、
   前記加熱ガス生成手段で生成した前記加熱ガスの一部が供給され、当該加熱ガスを熱交換して廃熱ガスを生成する廃熱ガス生成手段と、
   前記廃熱ガス、および前記外筒内にて前記加熱ガスが前記石炭を間接加熱して生じる低温加熱ガスを前記内筒内へ分配供給する混合ガス分配供給手段とを備える
   ことを特徴とする改質石炭製造設備。
2. 請求項１に記載された改質石炭製造設備であって、
   前記混合ガス分配供給手段は、乾燥された前記石炭を受け入れる前記内筒の受入口側に接続している
   ことを特徴とする改質石炭製造設備。
3. 請求項２に記載された改質石炭製造設備であって、
   前記間接加熱式乾留装置は、乾留された前記石炭を排出する排出口側に設けられ、ガス温度を計測するガス温度計測手段を備え、
   前記混合ガス分配供給手段は、前記内筒内へ供給する前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの流量を調整するガス流量調整手段と、前記ガス温度計測手段で計測した前記ガス温度が所定の温度以上である場合には、前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスを前記内筒内へ供給するように前記ガス流量調整手段を制御する一方、前記ガス計測手段で計測した前記ガス温度が前記所定の温度より低い場合には、前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの前記内筒内への供給を停止するように前記ガス流量調整手段を制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする改質石炭製造設備。
4. 請求項３に記載された改質石炭製造設備であって、
   前記乾燥手段と前記間接加熱式乾留装置と前記冷却手段とを有す設備本体を並列にて複数備える
   ことを特徴とする改質石炭製造設備。
5. 請求項３に記載された改質石炭製造設備を制御する方法であって、
   前記内筒への前記石炭の供給を停止し、
   前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスを前記内筒へ供給する一方、前記加熱ガス生成手段へ供給する燃料を増量し、
   前記ガス温度計測手段で計測したガス温度が前記所定の温度より低くなると、前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して、前記内筒への前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの供給を停止する
   ことを特徴とする改質石炭製造設備の制御方法。
6. 請求項４に記載された改質石炭製造設備を制御する方法であって、
   停止する前記設備本体にて、前記内筒への前記石炭の供給を停止する一方、定常運転する前記設備本体にて、前記乾燥手段へ供給する前記石炭を増量すると共に、前記外筒へ供給する前記加熱ガスを増量し、
   停止する前記設備本体にて、前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して、前記内筒への前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの供給を開始し、
   停止する前記設備本体にて、前記内筒から前記石炭が全て排出されると、前記外筒への前記加熱ガスの供給を停止する一方、定常運転する前記設備本体にて、前記外筒へ供給する前記加熱ガスを定常状態にし、
   停止する前記設備本体にて、前記内筒から前記乾留ガスが全て排出されると、前記制御手段が前記ガス流量調整手段を制御して、当該内筒への前記低温加熱ガスおよび前記廃熱ガスの供給を停止する
   ことを特徴とする改質石炭製造設備の制御方法。

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