JP6426271B2 - 石炭改質プラントならびに改質石炭の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、石炭改質プラントならびに改質石炭の製造方法に関するものである。
亜瀝青炭や褐炭のような低品位炭は、高品位炭に比べて炭化が進んでおらず水分含有率も高いため単位重量当たりの発熱量が低い。しかし、低品位炭は埋蔵量が豊富なことからその有効利用が望まれている。このため、低品位炭を乾燥させた後に乾留を行うことによって発熱量を高め、輸送中や保管中の自然発火を防ぐように改質石炭の不活性化を行う石炭改質技術が種々検討されている（例えば、特開２０１４―３１４６２号公報）。
上記の特開２０１４―３１４６２号公報には、乾燥装置によって排出されたキャリアガスが燃焼炉へと導かれ、燃焼炉にて生成された燃焼ガスは、乾留炉を加熱した後に、脱硝装置、電気集塵機および脱硫装置を経て大気へと放出されるようになっている。ここで用いられる脱硝装置や脱硫装置は、吸収液等に必要な水が大量に必要とされる。また、石炭改質プラントには、複数の冷却器が設置されており、大量の冷却水が必要となる。このように、石炭改質プラントでは、多くの水をプラントの外部から補給する必要がある。
一方、石炭中には多くの水分が含まれており、低品位炭では２５ｗｔ％から６０ｗｔ％もの水分が含まれている。このため、石炭を乾燥させた際に排出されるキャリアガス中には多くの水蒸気が含まれることになり、全体としての排ガス量が多くなり排ガス処理設備が大型化して設備コストの増大を招くという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、石炭改質プラントで使用される水の補給量を可及的に減らすことができる石炭改質プラントならびに改質石炭の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、石炭を乾燥させた際に排出されるキャリアガスを処理する排ガス処理設備を小型化することを目的とする。
また、本発明は、石炭を乾燥させた際に排出されるキャリアガスを処理する排ガス処理設備を小型化することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の石炭改質プラントならびに改質石炭の製造方法は以下の手段を採用する。
本発明者等は、石炭（特に低品位炭）中には多くの水分が含まれているため石炭を乾燥する際に多くの水蒸気が発生するが、この水蒸気が有効に利用されていないことに着目し、以下の発明に到った。
すなわち、本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、該スクラバから回収された排水を処理する排水処理設備と、該排水処理設備にて処理された再生水を利用する水需要部と、前記スクラバの上流側に設けられ、前記乾燥装置から排出された前記キャリアガスを冷却水を用いて冷却するキャリアガス冷却器と、を備え、前記水需要部は、前記キャリアガス冷却器に冷却水を供給する冷却水供給部とされており、前記冷却水として前記再生水を利用する。
本発明者等は、石炭（特に低品位炭）中には多くの水分が含まれているため石炭を乾燥する際に多くの水蒸気が発生するが、この水蒸気が有効に利用されていないことに着目し、以下の発明に到った。
すなわち、本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、該スクラバから回収された排水を処理する排水処理設備と、該排水処理設備にて処理された再生水を利用する水需要部と、前記スクラバの上流側に設けられ、前記乾燥装置から排出された前記キャリアガスを冷却水を用いて冷却するキャリアガス冷却器と、を備え、前記水需要部は、前記キャリアガス冷却器に冷却水を供給する冷却水供給部とされており、前記冷却水として前記再生水を利用する。
石炭を乾留する前に石炭を乾燥装置で加熱して乾燥させると種々の脱離成分が発生する。この脱離成分の主たる成分は水蒸気である。特に石炭が低品位炭とされている場合には大量の水蒸気が発生する。水蒸気等の脱離成分は、キャリアガスとともにスクラバへと導かれ、スクラバによって水蒸気を含む脱離成分がキャリアガス中から除去されて排水中に取り込まれる。そして、スクラバから回収された排水は、排水処理設備へと導かれて微粉炭や水銀等の固形分とされたスラッジと、再生水とに分離される。このように得られた再生水は、水需要部にて利用されることになる。このように、石炭を乾燥させる際に発生する脱離成分中の水蒸気から水を再生水として回収し、水需要部にて利用することができるので、石炭改質プラントで新たに必要とされる水を節約することで、石炭改質プラントに外部から補給する水を可及的に減らすことができる。
水需要部としては、石炭改質プラント内で水が利用される場所を示し、例えばプラントから発生する排ガスを処理する際に水を必要とする排ガス処理設備や、排ガスや石炭を冷却する際に水を必要とする冷却装置等が挙げられる。
水需要部としては、石炭改質プラント内で水が利用される場所を示し、例えばプラントから発生する排ガスを処理する際に水を必要とする排ガス処理設備や、排ガスや石炭を冷却する際に水を必要とする冷却装置等が挙げられる。
本発明の一態様に係る石炭改質プラントでは、前記水需要部は、前記スクラバにて利用される吸収液供給部とされている。
スクラバにて利用される吸収液を供給する吸収液供給部に対して再生水を用いることとした。これにより、スクラバにて新たに必要とされる循環水や補給水を節約することで、石炭改質プラントに外部から補給する水を可及的に減らすことができる。
本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、前記スクラバの上流側に設けられ、前記乾燥装置から排出された前記キャリアガスを冷却するキャリアガス冷却器を更に備え、前記水需要部は、前記キャリアガス冷却器に冷却水を供給する冷却水供給部とされている。
キャリアガスは、スクラバに導かれる前にキャリアガス冷却器によって冷却されてキャリアガス中の水分が凝縮してドレン水となる。このキャリアガス冷却器に供給される冷却水として再生水を用いることとした。これにより、キャリアガス冷却器にて新たに必要とされる冷却水を節約することで、石炭改質プラントに外部から補給する水を可及的に減らすことができる。
また、本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、該スクラバから回収された排水を処理する排水処理設備と、該排水処理設備にて処理された再生水を利用する水需要部と、前記乾燥装置によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留装置と、該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する冷却装置とを備え、前記冷却装置は、前記乾留炭に対して水を散布する散水部を有し、前記水需要部は、前記散水部とされている。
冷却装置の散水部から散布される水として再生水を用いることとした。これにより、冷却装置にて新たに必要とされる水を節約することで、石炭改質プラントに外部から補給する水を可及的に減らすことができる。
また、本発明の一態様に係る石炭改質プラントでは、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、該スクラバから回収された排水を処理する排水処理設備と、該排水処理設備にて処理された再生水を利用する水需要部と、前記乾燥装置によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留装置と、該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する冷却装置と、該冷却装置によって冷却された前記乾留炭を不活性化処理する不活性化装置とを備え、前記不活性化装置は、所定濃度の酸素を含む処理ガスを供給する不活性化用ガス供給部を有し、前記水需要部は、前記不活性化用ガス供給部へと水を供給する水添加部とされている。
不活性化用ガス供給部へ水を添加する水添加部に対して再生水を用いることとした。これにより、乾留炭を増湿させるための水を節約することで、石炭改質プラントに外部から補給する水を可及的に減らすことができる。
本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、前記スクラバによって処理された後の排ガスを処理する排ガス処理設備を更に備えている。
スクラバによって処理された後の排ガスを処理する排ガス処理設備を設けることとした。排ガス処理設備では、スクラバによって処理することができなかった排ガス中の水銀等の残存物質を除去する。排ガス処理設備は、スクラバによって水分が除去された後の排ガスを処理することになるので、スクラバで処理せずに排ガスを処理する場合に比べて容量を小さくすることができる。
また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、前記スクラバの上流側で、前記乾燥工程にて排出された前記キャリアガスを冷却水を用いて冷却するキャリアガス冷却工程と、を有し、前記水再利用工程では、前記キャリアガス冷却工程において用いる前記冷却水として前記再生水を利用する。
石炭を乾留する前に石炭を乾燥工程で加熱して乾燥させると種々の脱離成分が発生する。この脱離成分の主たる成分は水蒸気である。特に石炭が低品位炭とされている場合には大量の水蒸気が発生する。水蒸気等の脱離成分は、キャリアガスとともにスクラバへと導かれ、スクラバによって水蒸気を含む脱離成分がキャリアガス中から除去されて排水中に取り込まれる。そして、スクラバから回収された排水は、排水処理工程へと導かれて微粉炭や水銀等の固形分とされたスラッジと、再生水とに分離される。このように得られた再生水は、石炭処理プラント内にて再利用されることになる。このように、石炭を乾燥させる際に発生する脱離成分中の水蒸気から水を再生水として回収し、再利用することができるので、石炭改質プラントで必要とされる水を節約することで、石炭改質プラントに外部から補給する水を可及的に減らすことができる。
また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、前記乾燥工程によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留工程と、該乾留工程によって乾留された乾留炭を冷却する冷却工程と、を有し、前記冷却工程は、前記乾留炭に対して水を散布する散水工程を有し、前記水再利用工程は、前記散水工程に用いる水を供給する。
また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、前記乾燥工程によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留工程と、該乾留工程によって乾留された乾留炭を冷却する冷却工程と、該冷却工程によって冷却された前記乾留炭を不活性化処理する不活性化工程と、を有し、前記不活性化工程は、所定濃度の酸素を含む処理ガスを供給する不活性化用ガス供給工程を有し、前記水再利用工程は、前記不活性化用ガス供給工程にて添加する水を供給する。
また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、前記スクラバ処理工程によって処理された後の排ガス中の水銀を処理する排ガス処理工程を有する。
また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、前記乾燥工程によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留工程と、該乾留工程によって乾留された乾留炭を冷却する冷却工程と、を有し、前記冷却工程は、前記乾留炭に対して水を散布する散水工程を有し、前記水再利用工程は、前記散水工程に用いる水を供給する。
また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、前記乾燥工程によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留工程と、該乾留工程によって乾留された乾留炭を冷却する冷却工程と、該冷却工程によって冷却された前記乾留炭を不活性化処理する不活性化工程と、を有し、前記不活性化工程は、所定濃度の酸素を含む処理ガスを供給する不活性化用ガス供給工程を有し、前記水再利用工程は、前記不活性化用ガス供給工程にて添加する水を供給する。
また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、前記スクラバ処理工程によって処理された後の排ガス中の水銀を処理する排ガス処理工程を有する。
石炭から回収された水分を再利用することができるので、石炭改質プラントに外部から補給する水を可及的に減らすことができる。
また、スクラバの下流に排ガス処理設備を設けることとしたので、排ガス処理設備を小型化することができる。
また、スクラバの下流に排ガス処理設備を設けることとしたので、排ガス処理設備を小型化することができる。
以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る石炭改質プラントが示されている。石炭改質プラントは、石炭を加熱させて乾燥させる乾燥装置（ｄｒｙｅｒ）１と、乾燥装置１にて乾燥された乾燥炭を加熱して乾留する乾留装置（ｐｙｒｏｌｙｚｅｒ）３と、乾留装置３にて乾留された乾留炭を冷却する冷却装置（ｑｕｅｎｃｈｅｒ）５と、冷却装置５にて冷却された乾留炭を不活性化させる不活性化装置（ｆｉｎｉｓｈｅｒ）７と、不活性化装置７によって不活性化された改質炭を所定形状に成形する成形装置（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｒ）９とを備えている。
図１には、本発明の一実施形態に係る石炭改質プラントが示されている。石炭改質プラントは、石炭を加熱させて乾燥させる乾燥装置（ｄｒｙｅｒ）１と、乾燥装置１にて乾燥された乾燥炭を加熱して乾留する乾留装置（ｐｙｒｏｌｙｚｅｒ）３と、乾留装置３にて乾留された乾留炭を冷却する冷却装置（ｑｕｅｎｃｈｅｒ）５と、冷却装置５にて冷却された乾留炭を不活性化させる不活性化装置（ｆｉｎｉｓｈｅｒ）７と、不活性化装置７によって不活性化された改質炭を所定形状に成形する成形装置（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｒ）９とを備えている。
乾燥装置１の上流側には、改質前の石炭（ｒａｗ ｃｏａｌ）１０を受け入れる石炭ホッパ１２が設けられている。改質前の石炭は、亜瀝青炭や褐炭等の低品位炭とされ、水分含有率は２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下とされる。石炭ホッパ１２から導かれた石炭は、粉砕機（ｃｒｕｓｈｅｒ）１４にて例えば約２０ｍｍ以下まで粉砕される。
粉砕機１４にて粉砕された石炭は、乾燥装置１へと導かれる。乾燥装置１は、蒸気による間接加熱式とされており、中心軸回りに回転する円筒容器１６と、円筒容器１６内に挿入された複数の伝熱管１８とを備えている。円筒容器１６内には粉砕機１４から導かれた石炭が供給されるようになっており、円筒容器１６内に供給された石炭は、円筒容器１６の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。各伝熱管１８内には、蒸気生成システム（ｓｔｅａｍ ｓｙｓｔｅｍ）２０にて生成された１５０℃以上２００℃以下（より具体的には１８０℃）の蒸気が供給され、各伝熱管１８の外周に接触する石炭を間接的に加熱するようになっている。各伝熱管１８内に供給された蒸気は、石炭を加熱する際に凝縮熱を与えた後に凝縮し、乾燥装置１から排出されて蒸気生成システム２０へと返送される。
円筒容器１６の内部には、キャリアガス循環経路２２を介してキャリアガスが供給されるようになっている。キャリアガスとしては、不活性ガスが用いられ、具体的には窒素ガスが用いられる。窒素ガスは、キャリアガス循環経路２２に接続された窒素供給経路２４から不足分が追加供給されるようになっている。キャリアガスは、円筒容器１６内を通過する際に、石炭から脱離した脱離成分（水蒸気、微粉炭、水銀、水銀系物質等）を伴いつつ、円筒容器１６に接続されたキャリアガス排出経路２６を介して円筒容器１６の外部へと排出される。
キャリアガス排出経路２６には、キャリアガスの流れ方向の上流側から順に、サイクロン（集塵機）２８と、キャリアガス冷却器３０と、スクラバ３２と、排ガス処理設備４１とが設けられている。
サイクロン２８は、遠心力を利用してキャリアガスから固形物である微粉炭（例えば粒径１００μｍ以下）を主として取り除く。サイクロン２８にて取り除かれた微粉炭は、符号Ａにて示されているように、バグフィルタ３４の上流側へと導かれる。なお、サイクロン２８にて分離された微粉炭を、乾燥装置１にて乾燥された乾燥炭に混合することとしても良い。
キャリアガス冷却器３０は、微粉炭が取り除かれたキャリアガスを冷却することによってキャリアガスとともに導かれた水蒸気を凝縮してドレン水として取り除く。キャリアガス冷却器３０は、間接式熱交換器とされており、冷却媒体としては排水処理設備４０にて分離された再生水が用いられる（冷却水供給部；符号Ｃ参照）。キャリアガス冷却器３０にて生成したドレン水は、スクラバ３２下方の液相部へと導かれる。
スクラバ３２は、微粉炭及び水蒸気が除去されたキャリアガスから水銀および／または水銀系物質（以下、単に「水銀等」という。）を除去する。スクラバ３２に用いる吸収液としては排水処理設備４０にて分離された再生水が用いられる（吸収液供給部；符号Ｂ参照）。スクラバ３２の上方から散布された水によってキャリアガス中の水銀等が吸着され、スクラバ３２下方の液相部へと導かれる。また、スクラバ３２では、サイクロン２８にて除去しきれなかった微粉炭も除去される。
スクラバ３２の上方には、キャリアガス循環経路２２の上流端が接続されており、キャリアガス循環経路２２の途中位置にはブロワ３６が設けられている。ブロワ３６によってスクラバ３２にて処理された後のキャリアガスが乾燥装置１へと戻される。また、スクラバ３２にて処理された後のキャリアガスの一部は、排ガス処理設備４１へと導かれるようになっている。
スクラバ３２の上方には、キャリアガス循環経路２２の上流端が接続されており、キャリアガス循環経路２２の途中位置にはブロワ３６が設けられている。ブロワ３６によってスクラバ３２にて処理された後のキャリアガスが乾燥装置１へと戻される。また、スクラバ３２にて処理された後のキャリアガスの一部は、排ガス処理設備４１へと導かれるようになっている。
スクラバ３２の下方には、排水経路３８を介して排水処理設備４０が接続されている。排水処理設備４０は、図２に示されているように、キレート剤を排水に投入して水銀等を凝集肥大化させた上で、図示しない沈降槽によって、微粉炭及び水銀等の固形分であるスラッジ３９（図１参照）と、再生水とを分離するものである。再生水は、プラントの各プロセス（水需要部）にて再利用される。
排ガス処理設備４１には、スクラバ３２にて処理された後のキャリアガスのうち、キャリアガス循環経路２２を介して乾燥装置１へと返送されなかった残部のキャリアガスが導かれる。排ガス処理設備４１では、キャリアガス中に含まれる水銀の物質が取り除かれ、処理後のガスは大気（ＡＴＭ）へと放出される。排ガス処理設備４１としては、脱硫装置が用いられる。
乾燥装置１にて乾燥された石炭（乾燥炭）は、図１に示すように、乾燥炭供給経路４４を通り、重力を利用して乾留装置３へと導かれる。乾留装置３は、外熱式ロータリキルンとされており、回転内筒４６と、回転内筒４６の外周側を覆う外筒４８とを備えている。回転内筒４６内には、キャリアガスとしての窒素ガスが供給されるようになっている。
回転内筒４６と外筒４８との間の空間には、燃焼炉４２にて生成された燃焼ガスが燃焼ガス導入経路５０を介して導かれるようになっている。これにより、回転内筒４６内が３５０℃以上４５０℃以下（例えば４００℃）に維持される。
回転内筒４６と外筒４８との間の空間には、燃焼炉４２にて生成された燃焼ガスが燃焼ガス導入経路５０を介して導かれるようになっている。これにより、回転内筒４６内が３５０℃以上４５０℃以下（例えば４００℃）に維持される。
燃焼炉４２には、ブロワ５２によって圧送される燃焼用空気を炉内に導く空気供給経路５４と、燃料としての天然ガスを炉内に導く天然ガス供給経路５５と、乾留装置３内で発生した乾留ガスをキャリアガスとともに回収して炉内に導く乾留ガス回収経路５６とが接続されている。燃焼炉４２内では、炉内に供給された天然ガス、乾留ガス及び空気によって火炎５１が形成される。乾留ガスはタール等の揮発分を含んでおり所定の発熱量を有するので、燃焼炉４２にて燃料として用いられる。天然ガス供給経路５５から供給される天然ガスは、燃焼炉４２に投入される燃料の発熱量調整のために用いられ、燃焼炉４２にて生成された燃焼ガスの温度が所望値となるように流量が調整される。
乾留ガス回収経路５６の途中位置には、緊急時に使用する乾留ガス排出経路５８が接続されている。乾留ガス排出経路５８の下流側には、フレアスタック６０が設置されており、このフレアスタック６０によって乾留ガス中のタール等の可燃成分が焼却処理され、焼却処理後のガスは大気へと放出される。
燃焼炉４２には、炉内で生成された燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出経路６２が接続されている。燃焼ガス排出経路６２の途中位置には、乾留装置３に燃焼ガスを導く燃焼ガス導入経路５０の上流端が接続されている。燃焼ガス導入経路５０との接続位置よりも下流側の燃焼ガス排出経路６２には、第１中圧ボイラ６４が設けられている。
乾留装置３の外筒４８には、回転内筒４６を加熱した後の燃焼ガスを排出する加熱後ガス排出経路６６が接続されている。加熱後ガス排出経路６６には、第２中圧ボイラ６８が設けられている。加熱後ガス排出経路６６は、下流側にて燃焼ガス排出経路６２に接続されている。加熱後ガス排出経路６６との接続位置よりも下流側の燃焼ガス排出経路６２には、燃焼ガスを圧送するブロワ７０が設けられている。
燃焼ガス排出経路６２の下流側は、バグフィルタ３４に接続されている。バグフィルタ３４にて燃焼灰等が除去された燃焼排ガスは、大気（ＡＴＭ）へと放出される。
燃焼ガス排出経路６２の下流側は、バグフィルタ３４に接続されている。バグフィルタ３４にて燃焼灰等が除去された燃焼排ガスは、大気（ＡＴＭ）へと放出される。
蒸気生成システム２０は、第１中圧ボイラ６４と第２中圧ボイラ６８とを備えている。第２中圧ボイラ６８では、供給されたボイラ給水（ＢＦＷ）が、加熱後ガス排出経路６６を流れる燃焼ガスによって加熱され、蒸気が生成される。第１中圧ボイラ６４では、第２中圧ボイラ６８にて生成された蒸気が導かれ、燃焼ガス排出経路６２を流れる燃焼排ガスによって加熱され、さらに高圧とされた蒸気が生成される。第１中圧ボイラ６４で生成された中圧蒸気と、第２中圧ボイラ６８で生成された中圧蒸気は、それぞれ図示しない蒸気ドラムに貯留され、乾燥装置１の伝熱管１８といったプラントの各所に供給される。
乾留装置３で乾留された乾留炭は、乾留炭供給経路７２を介して、重力を利用して冷却装置５へと導かれる。冷却装置５は、乾留装置３からの乾留炭を受け入れる第１冷却器７４と、第１冷却器７４によって冷却された乾留炭を受け入れる第２冷却器７６とを備えている。
第１冷却器７４は、シェルアンドチューブ型熱交換器とされており、中心軸回りに回転する第１円筒容器７８と、第１円筒容器７８内に挿入された第１散水管７９と、第１円筒容器７８内に挿入された複数の第１冷却管８０とを備えている。第１散水管７９は、回転する第１円筒容器７８に対して静止した状態で設置されている。第１円筒容器７８内には乾留装置３から導かれた３００℃以上５００℃以下（例えば約４００℃）の乾留炭が供給されるようになっており、第１円筒容器７８内に供給された乾留炭は、第１円筒容器７８の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。
第１散水管７９には、排水処理設備４０にて分離された常温の再生水が導かれ（散水部；符号Ｄ１参照）、乾留炭に対して水を散布することによって水を直接接触させて冷却する。第１散水管７９は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の上流側（図１において左側）に設けられる。
各第１冷却管８０内には、５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）のボイラ給水が供給され、各第１冷却管８０の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第１冷却管８０は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の下流側（図１において右側）に設けられ、第１散水管７９によって冷却された後の乾留炭を水の凝縮温度以上である約１５０℃まで冷却するようになっている。
第１散水管７９には、排水処理設備４０にて分離された常温の再生水が導かれ（散水部；符号Ｄ１参照）、乾留炭に対して水を散布することによって水を直接接触させて冷却する。第１散水管７９は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の上流側（図１において左側）に設けられる。
各第１冷却管８０内には、５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）のボイラ給水が供給され、各第１冷却管８０の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第１冷却管８０は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の下流側（図１において右側）に設けられ、第１散水管７９によって冷却された後の乾留炭を水の凝縮温度以上である約１５０℃まで冷却するようになっている。
第２冷却器７６は、第１冷却器７４とほぼ同様の構成で、シェルアンドチューブ型熱交換器とされており、中心軸回りに回転する第２円筒容器８１と、第２円筒容器８１内に挿入された第２散水管８２と、第２円筒容器８１内に挿入された複数の第２冷却管８３とを備えている。第２散水管８２は、回転する第２円筒容器８１に対して静止した状態で設置されている。第２円筒容器８１内には第１冷却器７４にて約１５０℃まで冷却された乾留炭が供給されるようになっており、第２円筒容器８１内に供給された乾留炭は、第２円筒容器８１の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。
第２散水管８２には、排水処理設備４０にて分離された常温の再生水が導かれ（散水部；符号Ｄ２参照）、乾留炭に対して水を散布することによって乾留炭の水分含有率を所望値（例えば８wt％）になるように調整する。第２散水管８２は、第２円筒容器８１の軸線方向の略全体にわたって設けられる。
第２冷却管８３内には、常温とされた工業用水が導かれ、各第２冷却管８３の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第２冷却管８３は、乾留炭を約５０℃まで冷却するようになっている。なお、各第２冷却管８３に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。
第２散水管８２には、排水処理設備４０にて分離された常温の再生水が導かれ（散水部；符号Ｄ２参照）、乾留炭に対して水を散布することによって乾留炭の水分含有率を所望値（例えば８wt％）になるように調整する。第２散水管８２は、第２円筒容器８１の軸線方向の略全体にわたって設けられる。
第２冷却管８３内には、常温とされた工業用水が導かれ、各第２冷却管８３の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第２冷却管８３は、乾留炭を約５０℃まで冷却するようになっている。なお、各第２冷却管８３に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。
冷却装置５にて冷却された乾留炭は、冷却後乾留炭供給経路８４を介して、不活性化装置７へと導かれる。
不活性化装置７は、冷却装置５にて冷却された乾留炭を受け入れる第１不活性化器８６と、第１不活性化器８６からの乾留炭を受け入れる第２不活性化器８８とを備えている。
不活性化装置７は、冷却装置５にて冷却された乾留炭を受け入れる第１不活性化器８６と、第１不活性化器８６からの乾留炭を受け入れる第２不活性化器８８とを備えている。
第１不活性化器８６内には、約０．５〜３．０％の酸素濃度とされた酸化用ガスが第１酸化用ガス供給経路（不活性化用ガス供給部）９０から導かれる。第１酸化用ガス供給経路９０には、排水処理設備４０にて分離された再生水が添加されるようになっている（水添加部；符号Ｅ１参照）。このように水を添加することによって乾留炭に対して増湿を行い、乾留炭の水分含有率を調整する。なお、第１酸化用ガス供給経路９０には、図示しないが、酸素濃度を所望値に調整するために酸素（具体的には空気）が供給されるようになっている。
第１不活性化器８６内に供給された酸化用ガスは、第１不活性化器８６内で、乾留によって生じた活性点（ラジカル）を酸化することで乾留炭を不活性化処理する。第１不活性化器８６から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第１酸化用ガス出口管９１を通り第１ブロワ９２へと導かれる。第１ブロワ９２によって圧送された酸化用ガスは再び第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれ、再循環される。第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれる。サイクロン９４へ導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４にて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気（ＡＴＭ）へと放出される。サイクロン９４にて分離された微粉炭等の固形分は、混練機１００へ送られる。
第１不活性化器８６内に供給された酸化用ガスは、第１不活性化器８６内で、乾留によって生じた活性点（ラジカル）を酸化することで乾留炭を不活性化処理する。第１不活性化器８６から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第１酸化用ガス出口管９１を通り第１ブロワ９２へと導かれる。第１ブロワ９２によって圧送された酸化用ガスは再び第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれ、再循環される。第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれる。サイクロン９４へ導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４にて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気（ＡＴＭ）へと放出される。サイクロン９４にて分離された微粉炭等の固形分は、混練機１００へ送られる。
乾留炭は、第１不活性化器８６の上部から投入され、下降している間に酸化用ガスと接触しながら不活性化される。第１不活性化器８６の下方に滞留した乾留炭は、下方から取り出されて第２不活性化器８８の上部へと導かれる。
第２不活性化器８８内には、約８．０〜１２．０％の酸素濃度とされた酸化用ガスが第２酸化用ガス供給経路（不活性化用ガス供給部）９５から導かれる。第２酸化用ガス供給経路９５には、排水処理設備４０にて分離された再生水が添加されるようになっている（水添加部；符号Ｅ２参照）。このように水を添加することによって乾留炭に対して増湿を行い、乾留炭の水分含有率を調整する。なお、第２酸化用ガス供給経路９５には、図示しないが、酸素濃度を所望値に調整するために酸素（具体的には空気）が供給されるようになっている。
第２不活性化器８８内に供給された酸化用ガスは、第２不活性化器８８内で、第１不活性化器８６にて不活性化した乾留炭を更に不活性化処理する。第２不活性化器８８から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第２酸化用ガス出口管９６を通り第２ブロワ９７へと導かれる。第２ブロワ９７によって圧送された酸化用ガスは再び第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれ、再循環される。第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気へと放出される。
第２不活性化器８８内に供給された酸化用ガスは、第２不活性化器８８内で、第１不活性化器８６にて不活性化した乾留炭を更に不活性化処理する。第２不活性化器８８から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第２酸化用ガス出口管９６を通り第２ブロワ９７へと導かれる。第２ブロワ９７によって圧送された酸化用ガスは再び第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれ、再循環される。第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気へと放出される。
不活性化装置７にて不活性化された改質炭は、粒径が約１ｍｍとされており、改質炭供給経路９８を通り、混練機（ｋｎｅａｄｅｒ）１００へと導かれる。改質炭供給経路９８には、サイクロン９４にて分離された微粉炭が微粉炭回収経路９９を介して導かれるようになっている。
混練機１００には、バインダ供給部１０２から導かれるバインダと、微粉炭を含む改質炭と、水とが供給され、これらが混練される。バインダとしては、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、スターチ（ｓｔａｒｃｈ）等が用いられる。混練機１００にて混練された改質炭は、成形装置９へと導かれる。
成形装置９は、改質炭の製品形状に対応した形状の凹所が複数形成された雌型と、凹所内に供給された改質炭を押圧して圧縮する雄型とを備えている。成形装置９にて成形された改質炭は、製品としての改質炭１０４となる。改質炭１０４は、数ｃｍ程度の大きさとされ、水分含有率が６ｗｔ％以上９ｗｔ％以下とされる。なお、改質炭１０４の水分含有率は、保存環境に対して平衡となった際の乾燥重量基準としたものであり、保存環境の相対湿度に大きく依存するが、温度にはそれほど依存しない。例えば、ＰＲＢ（Ｐｏｗｄｅｒ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ）炭では、相対湿度９０％の場合には、水分含有率は約８ｗｔ％となる。
以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本発明者等は、低品位炭のように石炭中に多くの水分を含む場合には、石炭を乾燥する際に多くの水蒸気が発生するが、この水蒸気が有効に利用されていないことに着目した。そこで、石炭を乾燥装置１にて乾燥させる際に発生する脱離成分中の水蒸気から水を排水処理設備４０にて再生水として回収し、石炭改質プラント内で水を必要とする水需要部Ｂ，Ｃ，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２にて利用することとした。これにより、石炭改質プラントで新たに必要とされる水を節約することで、石炭改質プラントに補給する水を可及的に減らすことができる。
具体的には、スクラバ３２にて利用される吸収液として再生水を用いる（図１の符号Ｂ参照）ことにより、スクラバ３２にて新たに必要とされる循環水や補給水を節約することができる。
また、キャリアガス冷却器３０に供給される冷却水として再生水を用いる（図１の符号Ｃ参照）ことにより、キャリアガス冷却器３０にて新たに必要とされる冷却水を節約することができる。
また、冷却装置５の散水部７９，８２から散布される水として再生水を用いる（図１の符号Ｄ１，Ｄ２）ことにより、冷却装置５にて新たに必要とされる水を節約することができる。
また、酸化用ガス供給経路９０，９５へ添加する水として再生水を用いる（図１の符号Ｅ１，Ｅ２参照）ことより、乾留炭を増湿させるために必要とされる新たな水を節約することができる。
本発明者等は、低品位炭のように石炭中に多くの水分を含む場合には、石炭を乾燥する際に多くの水蒸気が発生するが、この水蒸気が有効に利用されていないことに着目した。そこで、石炭を乾燥装置１にて乾燥させる際に発生する脱離成分中の水蒸気から水を排水処理設備４０にて再生水として回収し、石炭改質プラント内で水を必要とする水需要部Ｂ，Ｃ，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２にて利用することとした。これにより、石炭改質プラントで新たに必要とされる水を節約することで、石炭改質プラントに補給する水を可及的に減らすことができる。
具体的には、スクラバ３２にて利用される吸収液として再生水を用いる（図１の符号Ｂ参照）ことにより、スクラバ３２にて新たに必要とされる循環水や補給水を節約することができる。
また、キャリアガス冷却器３０に供給される冷却水として再生水を用いる（図１の符号Ｃ参照）ことにより、キャリアガス冷却器３０にて新たに必要とされる冷却水を節約することができる。
また、冷却装置５の散水部７９，８２から散布される水として再生水を用いる（図１の符号Ｄ１，Ｄ２）ことにより、冷却装置５にて新たに必要とされる水を節約することができる。
また、酸化用ガス供給経路９０，９５へ添加する水として再生水を用いる（図１の符号Ｅ１，Ｅ２参照）ことより、乾留炭を増湿させるために必要とされる新たな水を節約することができる。
スクラバ３２によって処理された後の排ガスを処理する排ガス処理設備４１を設けることとした。これにより、排ガス処理設備４１ではスクラバ３２によって水分が除去された後の排ガスを処理することになるので、スクラバ３２で処理せずに排ガスを処理する場合に比べて容量を小さくすることができる。
なお、上述した実施形態では、排水処理設備４０にて回収した再生水の利用先である水需要部として、符号Ｂ，Ｃ，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２を具体的に示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各符号で示した位置のいずれか１つであってもよく、また２つ以上であってもよい。さらには、例えば図示しない洗浄スクラバや湿式脱硫装置、冷却器等のように、石炭改質プラント内で水が必要とされる位置であれば、本発明の水需要部として採用することができる。
１ 乾燥装置
３ 乾留装置
５ 冷却装置
７ 不活性化装置
９ 成形装置
１０ 改質前の石炭
１２ 石炭ホッパ
１４ 粉砕機
１６ 円筒容器
１８ 伝熱管
２０ 蒸気生成システム
２２ キャリアガス循環経路
２８ サイクロン
３０ キャリアガス冷却器
３２ スクラバ
３４ バグフィルタ
４０ 排水処理設備
４１ 排ガス処理設備
４２ 燃焼炉
４６ 回転内筒
４８ 外筒
５０ 燃焼ガス導入経路
７４ 第１冷却器
７６ 第２冷却器
７８ 第１円筒容器
７９ 第１散水管
８０ 第１冷却管
８１ 第２円筒容器
８２ 第２散水管
８３ 第２冷却管
８６ 第１不活性化器
８８ 第２不活性化器
９０ 第１酸化用ガス供給経路
９１ 第１酸化用ガス出口管
９２ 第１ブロワ
９３ 酸化用ガス排出管
９４ サイクロン
９５ 第２酸化用ガス供給経路
９６ 第２酸化用ガス出口管
９７ 第２ブロワ
１００ 混練機
１０４ 改質炭
３ 乾留装置
５ 冷却装置
７ 不活性化装置
９ 成形装置
１０ 改質前の石炭
１２ 石炭ホッパ
１４ 粉砕機
１６ 円筒容器
１８ 伝熱管
２０ 蒸気生成システム
２２ キャリアガス循環経路
２８ サイクロン
３０ キャリアガス冷却器
３２ スクラバ
３４ バグフィルタ
４０ 排水処理設備
４１ 排ガス処理設備
４２ 燃焼炉
４６ 回転内筒
４８ 外筒
５０ 燃焼ガス導入経路
７４ 第１冷却器
７６ 第２冷却器
７８ 第１円筒容器
７９ 第１散水管
８０ 第１冷却管
８１ 第２円筒容器
８２ 第２散水管
８３ 第２冷却管
８６ 第１不活性化器
８８ 第２不活性化器
９０ 第１酸化用ガス供給経路
９１ 第１酸化用ガス出口管
９２ 第１ブロワ
９３ 酸化用ガス排出管
９４ サイクロン
９５ 第２酸化用ガス供給経路
９６ 第２酸化用ガス出口管
９７ 第２ブロワ
１００ 混練機
１０４ 改質炭
Claims (8)
- 石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、
前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、
該スクラバから回収された排水を処理する排水処理設備と、
該排水処理設備にて処理された再生水を利用する水需要部と、
前記スクラバの上流側に設けられ、前記乾燥装置から排出された前記キャリアガスを冷却水を用いて冷却するキャリアガス冷却器と、
を備え、
前記水需要部は、前記キャリアガス冷却器に前記冷却水を供給する冷却水供給部とされており、前記冷却水として前記再生水を利用する石炭改質プラント。 - 石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、
前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、
該スクラバから回収された排水を処理する排水処理設備と、
該排水処理設備にて処理された再生水を利用する水需要部と、
前記乾燥装置によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留装置と、
該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する冷却装置と、
を備え、
前記冷却装置は、前記乾留炭に対して水を散布する散水部を有し、
前記水需要部は、前記散水部とされている石炭改質プラント。 - 石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、
前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、
該スクラバから回収された排水を処理する排水処理設備と、
該排水処理設備にて処理された再生水を利用する水需要部と、
前記乾燥装置によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留装置と、
該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する冷却装置と、
該冷却装置によって冷却された前記乾留炭を不活性化処理する不活性化装置と、
を備え、
前記不活性化装置は、所定濃度の酸素を含む処理ガスを供給する不活性化用ガス供給部を有し、
前記水需要部は、前記不活性化用ガス供給部へと水を供給する水添加部とされている石炭改質プラント。 - 前記スクラバによって処理された後の排ガス中の水銀を処理する排ガス処理設備を備えている請求項１から３のいずれか１項に記載の石炭改質プラント。
- 石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、
該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、
該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、
前記スクラバの上流側で、前記乾燥工程にて排出された前記キャリアガスを冷却水を用いて冷却するキャリアガス冷却工程と、
を有し、
前記水再利用工程では、前記キャリアガス冷却工程において用いる前記冷却水として前記再生水を利用する改質石炭の製造方法。 - 石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、
該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、
該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、
前記乾燥工程によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留工程と、
該乾留工程によって乾留された乾留炭を冷却する冷却工程と、
を有し、
前記冷却工程は、前記乾留炭に対して水を散布する散水工程を有し、
前記水再利用工程は、前記散水工程に用いる水を供給する改質石炭の製造方法。 - 石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するスクラバ処理工程と、
該スクラバ処理工程から回収された排水を処理する排水処理工程と、
該排水処理工程にて処理された再生水を利用する水再利用工程と、
前記乾燥工程によって乾燥された乾燥炭を乾留する乾留工程と、
該乾留工程によって乾留された乾留炭を冷却する冷却工程と、
該冷却工程によって冷却された前記乾留炭を不活性化処理する不活性化工程と、
を有し、
前記不活性化工程は、所定濃度の酸素を含む処理ガスを供給する不活性化用ガス供給工程を有し、
前記水再利用工程は、前記不活性化用ガス供給工程にて添加する水を供給する水添加工程を有する改質石炭の製造方法。 - 前記スクラバ処理工程によって処理された後の排ガス中の水銀を処理する排ガス処理工程を有する請求項５から７のいずれか１項に記載の改質石炭の製造方法。
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