JP6349956B2 - 連続式固体燃料脱水装置 - Google Patents

Description

本発明は、褐炭等の水を含む含水固体燃料から水を連続的に除去する連続式固体燃料脱水装置に関する。

近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等の固体燃料をガス化してガス化ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成されたガス化ガスは、発電システムや、水素の製造、合成燃料（合成石油）の製造、化学肥料（尿素）等の化学製品の製造等に利用されている。

ガス化ガスの原料となる固体燃料のうち、特に石炭は、可採年数が１５０年程度と、石油の可採年数の３倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。

例えば、石炭は、炭素含有量の低い順に、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭に分類されている。泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭は、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭と比較して水の含有率が高い。したがって、無煙炭等と比較して、多くの熱を加えなければ、同一のガス化効率を得ることができない。以下、水を含んだ固体燃料を含水固体燃料と呼ぶ。

そこで、メタノール等の溶媒に含水固体燃料を浸漬し、含水固体燃料中の水をメタノールに溶解させることで、含水固体燃料から水を除去して含水固体燃料を乾燥させる技術（浸漬法）が開発されている（例えば、特許文献１）。

米国特許第４０１４１０４号

しかしながら、含水固体燃料から連続的に水を除去する具体的な装置は提案されていなかった。そこで、本発明は、含水固体燃料から水を連続的に除去する連続式固体燃料脱水装置を提供することを目的とする。

本発明の連続式固体燃料脱水装置は、一端側が下、他端側が上となるように傾けられ、一端側に含水固体燃料が投入される燃料投入口が形成され、他端側に含水固体燃料が排出される燃料排出口が形成された移送管と、
前記移送管の一端側に投入された含水固体燃料を他端側へ搬送する搬送手段と、を備え、
含水固体燃料を脱水する脱水溶媒が投入される脱水溶媒投入口が、前記燃料投入口よりも前記移送管の他端側に形成され、
含水固体燃料に残留する脱水溶媒を蒸発させる加熱手段が前記脱水溶媒投入口よりも前記移送管の他端側における外部に備えたことを特徴としている。

前記加熱手段によって蒸発させた脱水溶媒が前記燃料排出口から流出しないように移送管の内部を負圧にさせるブロワを更に備えることが好ましい。

本発明の連続式固体燃料脱水装置によれば、含水固体燃料から水を連続的に除去できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の連続式固体燃料脱水装置を側面から視た断面図である。

以下、本発明を実施するための形態の一例を、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の連続式固体燃料脱水装置を側面から視た断面図である。連続式固体燃料脱水装置１は、移送管２と、スクリューコンベヤ３（搬送手段）と、モータ４と、ヒータ５（加熱手段）と、ブロワ６と、を備えている。

移送管２は、一端側が下、他端側が上となるように斜めに傾けられて配設される管状部材である。移送管２は、例えば、傾斜角度が１５度で配置される。移送管２は、一端側に燃料投入口７を備え、他端側に燃料排出口８を備えている。

燃料投入口７は、含水固体燃料Ｆが投入される漏斗状の投入口であり上方に向かって開口する。燃料排出口８は、脱水後の含水固体燃料Ｆが排出される排出口であり下方に向かって開口する。ここで、含水固体燃料Ｆは、水を含んだ固体燃料であり、例えば、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭の石炭、粉砕された木材、海草、生ゴミ、紙、動物の死骸・糞尿、プランクトン等の有機物のうち固形化したバイオマスである。

また、移送管２の長手方向中央部における上側、すなわち、燃料投入口７よりも移送管２の他端側における上側には、脱水溶媒投入口１０が形成されている。この脱水溶媒投入口１０は、含水固体燃料Ｆを脱水する脱水溶媒Ｓの投入口である。ここで、脱水溶媒Ｓは、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトンの群から選択される一又は複数の溶媒である。

また、移送管２の一端には、下部に排出口１１と、上部に吸出し口１２と、が形成されている。排出口１１は、脱水溶媒Ｓを排出する口である。吸出し口１２は、移送管２の内部を負圧にするために内部の気体が吸い出される口である。

また、移送管２の内部には、一端側から他端側に渡ってスクリューコンベヤ３が回転自在に配設されている。このスクリューコンベヤ３は、モータ４によって回転され、燃料投入口７から移送管２の一端側に投入された含水固体燃料Ｆを他端側の燃料排出口８に搬送する。

そして、移送管２の外部、且つ、脱水溶媒投入口１０よりも移送管２の他端側には、ヒータ５が配設されている。このヒータ５は、含水固体燃料Ｆに残留する脱水溶媒Ｓを温めて蒸発させる。

また、移送管２の吸出し口１２には、管を介してブロワ６が繋がれている。このブロワ６は、ヒータ５によって発生した脱水溶媒Ｓの蒸気が燃料排出口８から外部に流出しないように、移送管２の内部の気体を吸い込んで負圧にする。

連続式固体燃料脱水装置１の作用について説明する。連続式固体燃料脱水装置１は、燃料投入口７から例えば、含水固体燃料Ｆとして石炭が次々に投入される。投入された含水固体燃料Ｆは、スクリューコンベヤ３によって移送管２を一端側から他端側へ向かって搬送される。

このとき、移送管２の脱水溶媒投入口１０からは、例えば、脱水溶媒Ｓとしてメタノールが流し込まれている。この脱水溶媒Ｓは、自重によって移送管２の一端側へ向かって流れ落ち、スクリューコンベヤ３によって搬送されてきた含水固体燃料Ｆと接触する。そうすると、含水固体燃料Ｆの内部の水は、脱水溶媒Ｓに溶解し含水固体燃料Ｆから除去される。すなわち、含水固体燃料Ｆは、脱水される。以下、含水固体燃料Ｆと接触し、水が溶解した脱水溶媒Ｓのことを脱水後の脱水溶媒Ｓと呼ぶ。また、脱水後の含水固体燃料Ｆは、完全に水を除去できず水を含んでいる。よって、脱水後も含水固体燃料Ｆと呼ぶ。

脱水後の脱水溶媒Ｓは、一端部へ流れていき、排出口１１から移送管２の外部へ排出される。移送管２の外部へ排出された脱水後の脱水溶媒Ｓは、例えば、蒸留塔（蒸留手段）で水と分離され、再度、脱水溶媒投入口１０から移送管２の内部へ流し込まれる。

また、脱水後の含水固体燃料Ｆは、スクリューコンベヤ３によって更に移送管２の他端側へ搬送され、移送管２の外部にヒータ５が配設された部分まで搬送される。そうすると、含水固体燃料Ｆに残留する脱水溶媒Ｓは、ヒータ５によって温められて蒸発させられる。蒸発した脱水溶媒Ｓは、ブロワ６によって一端側に移動させられ、移送管２の内壁や液体状の脱水溶媒Ｓと接触して冷やされることによって液状になる。

そして、残留する脱水溶媒Ｓが蒸発させられた脱水後の含水固体燃料Ｆは、スクリューコンベヤ３によって燃料排出口８まで搬送され、燃料排出口８から移送管２の外部へ排出され、例えば、ガス化炉へ運ばれる。

以上に説明した連続式固体燃料脱水装置１によれば、装置に次々と投入された含水固体燃料Ｆに対して、脱水前の脱水溶媒Ｓ、すなわち、未だ水が溶解していない脱水溶媒Ｓが次々と接触していくことによって含水固体燃料Ｆを連続的に脱水することができる。

また、連続式固体燃料脱水装置１は、脱水溶媒投入口１０よりも移送管２の他端側にヒータ５を有している。これによって、脱水溶媒Ｓは、脱水後の含水固体燃料Ｆから蒸発させられて、脱水後の含水固体燃料Ｆとともに燃料排出口８から排出されることがない。よって、脱水溶媒Ｓが無駄に減り難く経済的である。

また、連続式固体燃料脱水装置１は、移送管２の吸出し口１２が管を介してブロワ６に繋がれている。このブロワ６は、移送管２の内部の気体を吸い込んで移送管２の内部を負圧にする。これによって、ヒータ５によって温められ蒸気となった脱水溶媒Ｓも、燃料排出口８から移送管２の外部へ漏れなくなる。よって、脱水溶媒Ｓが無駄に減り難く経済的である。

なお、本発明の連続式固体燃料脱水装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得る。

１ 連続式固体燃料脱水装置
２ 移送管
３ スクリューコンベヤ（搬送手段）
５ ヒータ（加熱手段）
６ ブロワ
７ 燃料投入口
８ 燃料排出口
１０ 脱水溶媒投入口
Ｆ 含水固体燃料
Ｓ 脱水溶媒

Claims (2)

1. 一端側が下、他端側が上となるように傾けられ、一端側に含水固体燃料が投入される燃料投入口が形成され、他端側に含水固体燃料が排出される燃料排出口が形成された移送管と、
   前記移送管の一端側に投入された含水固体燃料を他端側へ搬送する搬送手段と、を備え、
   含水固体燃料を脱水する脱水溶媒が投入される脱水溶媒投入口が、前記燃料投入口よりも前記移送管の他端側に形成され、
   含水固体燃料に残留する脱水溶媒を蒸発させる加熱手段が前記脱水溶媒投入口よりも前記移送管の他端側における外部に備えたことを特徴とした連続式固体燃料脱水装置。
2. 前記加熱手段によって蒸発させた脱水溶媒が前記燃料排出口から流出しないように移送管の内部を負圧にさせるブロワを更に備えたことを特徴とした請求項１に記載の連続式固体燃料脱水装置。

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