JPH0237367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、褐炭、亜炭、亜瀝青炭など石炭化度
が低く、高水分の低品位炭（以下、単に褐炭とい
う）の蒸気脱水方法に関するものである。

〔従来の技術〕

低品位炭の乾燥は、蒸発法で行うのが一般的で
あり、この蒸発法は被乾燥物を加熱して蒸発させ
るので熱消費が多く、また脱水製品が微粉である
場合は、発塵などの問題があるので、褐炭の脱
水・乾燥には適さないものである。

従来、多量の水分を繊維組織内あるいは毛細管
内などに含む褐炭の脱水方法として、褐炭をオー
トクレーブのような圧力容器に封入し、高温・高
圧の熱水または飽和蒸気を供給して、その含有水
の大部分を蒸発させずに、主として水の体積の膨
張と褐炭体積の収縮作用により、潜熱を要するこ
となく脱水・乾燥できるフライスナー法などが既
に知られている。

しかしながら、褐炭を熱水で加熱する脱水方法
では、高温・高圧の熱水から脱水された褐炭を取
り出すためには、減圧・冷却しなければならず、
このとき一部の水が褐炭に再吸収されるので脱水
の効果が少なくなる。また飽和蒸気脱水方法で
は、褐炭から液状で分離された水や蒸気の凝縮水
などからなる生成水を分離して、褐炭が飽和蒸気
中にあるようにしてから減圧すれば、再吸湿はな
いし残つている水分も蒸発して減少するのでさら
に効果が高くなるが、褐炭の粒径が小さいと、褐
炭と生成水との分離が不充分で粒間に拘束された
生成水が再吸湿して、充分脱水・乾燥できないと
いう不都合がある。

また米国特許第3007254号公報に示されるよう
に、褐炭を飽和蒸気により加熱して一部分脱水
し、ついで、過熱蒸気により加熱することによ
り、さらに乾燥して、飽和蒸気のみの処理にくら
べ低水分の脱水・乾燥炭を製造したり、同一水分
の脱水・乾燥製品をより低圧で製造したりするこ
とを可能とする方法が知られている。

さらに特開昭56−167794号公報にもこれとほと
んど同じ褐炭を第１加工段階で飽和蒸気により処
理して一部分脱水し、ついで第２加工段階で過熱
蒸気で乾燥する方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし米国特許第3007254号公報記載の方法は、
飽和蒸気脱水の終わつたオートクレーブ１へ、過
熱器４５より過熱蒸気を供給し、同時にオートク
レーブ１より蒸気を排出してこれを過熱器４５に
返送し、ここで過熱した後、前記同一のオートク
レーブ１に循環させるものであり、循環ブロワな
どの機器を必要とする。

また特開昭56−167794号公報においては、過熱
蒸気乾燥の排気の飽和蒸気を褐炭を飽和蒸気によ
り脱水する第１加工段階に利用する技術的思想が
開示されているが、そのための回収方法について
は、何ら明確に述べられていない。

同公報によれば、飽和蒸気脱水後に圧力を低下
させてから、飽和蒸気よりも低圧の過熱蒸気によ
り乾燥するのが好ましく、この時同時に排出され
る汚染蒸気は、純化してから保管・分配ユニツト
を経て飽和蒸気脱水段階に送る方法が例示されて
いるが、この方法ではやはりブロワなどの機械的
循環手段を要し、かつ保管・分配ユニツトも必要
とする。

本発明者らは上記の不都合点を解消するために
種々の検討を重ねた結果、褐炭を脱水するための
オートクレーブのような圧力容器を複数基使用
し、飽和蒸気加熱による褐炭の液状脱水と、過熱
蒸気加熱による褐炭の蒸発乾燥とを別々の圧力容
器で同時に行うことにより、過熱蒸気乾燥過程か
ら飽和蒸気脱水過程への排蒸気の熱回収を圧力容
器間で直接に実施することが可能となり、ブロワ
やアキユムレータなどの付帯設備なしで簡単にか
つ効率良く実施する方法を着想するに至つた。

そして、過熱蒸気加熱の併用により、飽和蒸気
加熱のみの脱水にくらべ、単に粒径の大きな褐炭
を同一圧力で低水分まで脱水できる、あるいはよ
り低圧で同一水分まで脱水できる効果を持たせる
ことができるだけでなく、粒径が小さな褐炭の粒
子間に拘束された生成水を減圧前に減少させるこ
とにも、有効に活用できることを見出した。

本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、複
数の圧力容器内に褐炭を封入し、第１圧力容器に
過熱蒸気を供給して褐炭を脱水・乾燥するととも
に、飽和蒸気または飽和に近い蒸気を排出せし
め、同時にこの飽和蒸気または飽和に近い蒸気を
そのまま循環ブロワを要することなく直接に、第
２圧力容器またはそれ以降の圧力容器に供給して
褐炭を飽和蒸気脱水することにより、従来の飽和
蒸気脱水方法の長所を活かしながら、蒸発乾燥法
を組み合わせて微粒褐炭の処理をも可能にした褐
炭の蒸気脱水方法の提供を目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

上記の目的を達成するために、本願の第１の発
明の褐炭の蒸気脱水方法は、複数の圧力容器内に
褐炭を封入し、第１圧力容器に過熱蒸気を供給し
て褐炭を脱水・乾燥するとともに、飽和蒸気また
は飽和に近い蒸気を排出せしめ、同時にこの飽和
蒸気または飽和に近い蒸気を第２圧力容器または
それ以降の圧力容器に直接供給して褐炭を飽和蒸
気脱水することを特徴としている。

複数の圧力容器を用いて褐炭の脱水を実施する
場合、褐炭を封入した２基またはそれ以上の圧力
容器を配管で接続しておいて、このうちの１基に
過熱蒸気を供給するようにすれば、この圧力容器
においては過熱蒸気による褐炭の蒸発乾燥が行わ
れ、褐炭水分の蒸発により飽和または飽和に近い
蒸気が第２またはそれ以降の圧力容器に流入す
る。第２またはそれ以降の圧力容器に流入した飽
和または飽和に近い蒸気は、低温の褐炭の表面に
凝縮して凝縮潜熱を褐炭に与えることによつて褐
炭を昇温するので、第２またはそれ以降の圧力容
器内で体積を収縮させることになる。このため第
２またはそれ以降の圧力容器はその内部の飽和蒸
気加熱が完了するまで、過熱蒸気の供給を受ける
第１圧力容器より低圧を保つ。したがつて第１圧
力容器から第２圧力容器への蒸気の回収をブロワ
などの手段を用いることなく、自然の力を利用し
て容易に行うことができる。本発明はこの原理に
着目して、飽和蒸気脱水と過熱蒸気乾燥とを別々
の圧力容器で同時に行うとともに、過熱蒸気乾燥
から飽和蒸気脱水への熱回収を簡単な装置構成
で、効率良く実施する方法を提供するものであ
る。

また本願の第２の発明の褐炭の蒸気脱水方法
は、複数の圧力容器内に褐炭を封入し、第１圧力
容器内の褐炭を飽和蒸気脱水した後、過熱蒸気を
供給して褐炭を脱水・乾燥するとともに、飽和蒸
気または飽和に近い蒸気を排出せしめ、同時にこ
の飽和蒸気または飽和に近い蒸気を第２圧力容器
またはそれ以降の圧力容器に直接供給して褐炭を
飽和蒸気脱水した後、過熱蒸気を供給して褐炭を
脱水・乾燥することを特徴としている。

第１圧力容器が飽和蒸気加熱の完了した圧力容
器であつても、これをまだ飽和蒸気加熱の完了し
ていない第２またはそれ以降の圧力容器に接続し
ておけば、第２またはそれ以降の圧力容器内にお
いて飽和蒸気の凝縮が生じるので、第１圧力容器
に過熱蒸気を供給しながら、同時に第２またはそ
れ以降の圧力容器に蒸気を移送することが可能で
ある。

本願の第２の発明はこの原理を利用することに
より、本願の第１の発明と同様に、飽和蒸気脱水
と過熱蒸気乾燥とを別々の圧力容器で同時に行う
とともに、過熱蒸気乾燥から飽和蒸気脱水への熱
回収を簡単な装置構成で効率良く実施し、かつま
た、１つの圧力容器で飽和蒸気脱水過程と過熱蒸
気乾燥過程の両方を実施する方法を提供するもの
である。

本願の第１の発明の方法において、その効果的
な応用として第１圧力容器には微粒褐炭を、第２
圧力容器には粗粒褐炭を封入する場合がある。

前述のように、飽和蒸気脱水は粗粒褐炭に対し
ては有効な脱水方法であるが、微粒褐炭の脱水に
は適しないものである。一方、過熱蒸気乾燥は熱
消費が大きい、脱水製品が微粉になるなどの問題
があるが、微粒褐炭の乾燥にも利用でき、消費さ
れた蒸気が利用でき、もともと原料が微粒である
場合には、これらは問題でなくなる。したがつて
粗粒と微粒の褐炭を別々の圧力容器で同時に、そ
れぞれに適した方法で脱水することができ、また
この組合せにより効果的な熱利用が可能となる。

また本願の第２の発明の方法において、その効
果的な応用として圧力容器内の底部に粗粒褐炭
を、上部に微粒褐炭を封入する場合がある。

前述のように、微粒褐炭が飽和蒸気加熱による
液状脱水に適さない理由は、褐炭から液状で分離
された水や蒸気の凝縮水からなる生成水と褐炭と
の分離が不充分であり、粒間に拘束された生成水
が、圧力容器を減圧する際に褐炭に再吸湿されて
充分脱水・乾燥できないことである。圧力容器内
の褐炭を投入する際に、その底部に粗粒を、上部
に微粒を配置するようにすれば、上記の粒間拘束
水が減少して、脱水製品の水分を低下すること
は、本発明者らの別の発明である、特願昭55−
107316号により明らかにされている。したがつて
圧力容器内にこのように褐炭を配置しておけば、
熱消費の少ない飽和蒸気脱水によつて、粒間拘束
水量を少なく液状脱水することが可能であり、飽
和蒸気脱水が終つてから過熱蒸気乾燥を行えば、
既に褐炭粒子の表面に滲出している生成水を蒸発
させるのであるから、迅速にかつ容易に乾燥する
ことが可能で、かつ蒸発させるべき粒間拘束水が
少ないので、熱消費が少なくてすむ。

このように、それぞれの圧力容器に粗粒と微粒
の両方の褐炭を封入しておいて、飽和蒸気脱水過
程と過熱蒸気乾燥過程の両方を行つて、効果的に
脱水・乾燥することが可能となる。

さらに本発明の応用として、過熱蒸気乾燥を行
う圧力容器から排出される飽和蒸気を用いる飽和
蒸気脱水過程に加えて、外部の蒸気発生源から供
給される飽和蒸気による飽和蒸気脱水をも実施す
る場合があり、熱バランスや粒度バランスから、
微必要とされる過熱蒸気が少ないときや、必要な
飽和蒸気が多いときに有効である。第１圧力容器
１内の微粒褐炭を先に飽和蒸気脱水を部分的に行
う過程を実施し、それから第１圧力容器１から排
出される飽和蒸気により飽和蒸気脱水過程を完了
するようにするなどの方法により、本発明を効果
的に実施することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明の褐炭の蒸気脱水方法の一実
施例を示している。１はオートクレーブのような
第１圧力容器、２はオートクレーブのような第２
圧力容器で、いずれも褐炭３が封入、密閉されて
いる。第１圧力容器１に過熱蒸気を供給し褐炭３
内を通過させて、褐炭３を脱水・乾燥する。この
時第１圧力容器１から排出される蒸気は、飽和蒸
気または飽和に近い蒸気となり、この蒸気を排出
と同時に第２圧力容器２に直接供給して褐炭３を
飽和蒸気脱水する。第２圧力容器２から排出され
る生成水は、褐炭の予熱に使用される。なお第１
図においては、圧力容器は２基のみ図示されてい
るが、圧力容器は３基以上であつても良い。

第１図に示す方法において、第１圧力容器１内
の褐炭３に微粒が含まれていても、水分は蒸発に
よつて気体として除去されるので、粒子間に水分
が拘束されて脱水量が減ることはない。また供給
された過熱蒸気や褐炭から蒸発した蒸気は、飽和
蒸気として第２圧力容器２で利用され、さらに生
成水の一部として別の褐炭の予熱に使われた後、
100℃前後の水として排出されるので、熱消費は
飽和蒸気脱水法とほぼ同様である。

また第２図に示すように、第１圧力容器１には
微粒褐炭４を、第２圧力容器２には粗粒褐炭５を
封入する場合もある。この場合は、過熱蒸気は微
粒褐炭４のみを加熱して水分を蒸発させれば良い
ので、過熱蒸気の消費量が少なくて済むという利
点がある。

第３図は本発明の方法の他の実施例を示してい
る。この方法は、第１圧力容器１内の褐炭３を飽
和蒸気脱水した後、過熱蒸気を供給して褐炭３を
脱水・乾燥するとともに、飽和蒸気を排出せし
め、同時にこの飽和蒸気を第２圧力容器２または
それ以降の圧力容器（図示せず）に直接供給して
褐炭３を飽和蒸気脱水し、その後、第２圧力容器
２に過熱蒸気を供給して褐炭３を脱水・乾燥する
ものである。この場合は、褐炭３の水分のうち、
かなりの部分が液状で除去されるので、過熱蒸気
は主として粒間水を蒸発させれば良いので熱消費
が少なくなる。

また第４図に示すように、圧力容器内の底部に
粗粒褐炭５を、上部に微粒褐炭４を封入すること
もある。この場合は、飽和蒸気脱水過程で褐炭に
拘束される水分が少なくなるので、過熱蒸気の消
費量が少なくなり、かつ飽和蒸気脱水の際、生成
水により流失する微粒褐炭が少なくなるという利
点がある。

第５図は、第１圧力容器１から排出される飽和
蒸気を複数（第５図では一例として２基）の圧力
容器に供給する場合を示している。すなわち、飽
和蒸気を第２圧力容器２および第３圧力容器６な
どに供給する。なお第６図に示すように、第１圧
力容器１内には微粒褐炭４を、第２圧力容器２お
よび第３圧力容器６などには粗粒褐炭５を封入す
ることもある。粒間水の拘束量は粒径が小さいほ
ど多く、通常、10mm以下、大きくても30mm以下の
ものが問題になる。褐炭の粒度分布は炭質（硬
さ、砕けやすさ）、採炭方法などによつても異な
るが、通常、全体の1/5、多くても1/3の量の微粒
が問題となる。したがつて、微粒褐炭を処理する
圧力容器１基について、粗粒褐炭を処理する圧力
容器を２〜４基程度ずつ設けると、より有効に実
施することができる。第５図および第６図に示す
方法において、第１圧力容器１内の褐炭は、過熱
蒸気だけで乾燥してもよく、また飽和蒸気脱水し
てから過熱蒸気乾燥しても良い。設計上の問題が
あるが、熱バランスや粒度バランスから、微粒褐
炭に必要とされる過熱蒸気が少ないときは、過熱
蒸気だけで乾燥する方法が好都合であり、また第
１圧力容器１から排出される飽和蒸気が、粗粒褐
炭を脱水する圧力容器に必要な飽和蒸気よりも多
いときは、第１圧力容器１内の微粒褐炭を先に飽
和蒸気脱水しておくと都合が良い。

また第１図〜第６図に示す方法において、過熱
蒸気の所要量が非常に少ない場合には、過熱蒸気
乾燥を行う圧力容器から排出される飽和蒸気を用
いる飽和蒸気脱水過程に加えて、外部の蒸気発生
源から供給される飽和蒸気による飽和蒸気脱水を
も実施するようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の方法は従来の飽
和蒸気脱水方法の長所を活かしながら、過熱蒸気
による蒸発乾燥法を有効に組み合わせたものであ
り、塊状、粗粒状の褐炭は勿論のこと、微粒状の
褐炭の脱水をも効率よく行うことができ、かつ過
熱蒸気乾燥の排気の飽和蒸気の有効利用を自然の
力を利用することにより、簡単にかつ効率的に実
施することができる。この飽和蒸気の送気に循環
ブロワのような機械的送気手段が不要であるの
で、設備構成が簡単になり、運転が容易になり、
故障の確率が下がるため設備の信頼性が増し、そ
の分だけ設備コストおよび運転コストを低減する
ことができるという効果を有している。

また飽和蒸気は、過熱気乾燥過程の圧力容器か
ら排出されると同時に、飽和蒸気脱水過程の圧力
容器に直接供給されるので、この飽和蒸気の分
配・保管のためのアキユムレータや蒸気の浄化装
置も不要である。

したがつて、これらの付帯設備のための設備費
が不要となり、またこれらの付帯設備を経由する
ことによつて生じる熱ロスも回避することができ
る。

さらにボイラ給水ポンプによる昇圧で発生した
蒸気圧力を、わざわざ減圧したり、体積の大きな
蒸気状態になつてからブロワで再昇圧したりする
必要もなくなるので、動力消費も少なくてすむ。

本発明の方法を実施するためには、ブロワやア
キユムレータのような付帯設備が不要であるが、
そのかわりにオートクレーブのような褐炭脱水用
圧力容器を複数基使用する必要がある。しかし実
用上は、このことはほとんど問題にならない。従
来より公知の飽和蒸気脱水法は、ほとんどすべて
複数のオートクレーブを用いて実施されている。
実際、褐炭のような燃料資源は年間数10万トンか
ら数100万トンの規模で取り扱われるのが通例で
あり、このため褐炭脱水用圧力容器は、数基から
数10基用いられることになる。したがつて本発明
は、従来の飽和蒸気法にくらべ、ほとんど変わら
ない設備で実施し得る。これに加えて、本発明は
既設の飽和蒸気脱水設備においても、過熱蒸気源
さえあれば単に配管の接続方法を変えるだけで、
他に殆んど改造なしで実施することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の褐炭の蒸気脱水方法の一実施
例を示す説明図、第２図〜第６図は本発明の方法
の他の実施例を示す説明図である。 １…第１圧力容器、２…第２圧力容器、３…褐
炭、４…微粒褐炭、５…粗粒褐炭、６…第３圧力
容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の圧力容器内に褐炭を封入し、第１圧力
   容器に過熱蒸気を供給して褐炭を脱水・乾燥する
   とともに、飽和蒸気または飽和に近い蒸気を排出
   せしめ、同時にこの飽和蒸気または飽和に近い蒸
   気を第２圧力容器またはそれ以降の圧力容器に直
   接供給して褐炭を飽和蒸気脱水することを特徴と
   する褐炭の蒸気脱水方法。 ２ 第１圧力容器には微粒褐炭を、第２圧力容器
   には粗粒褐炭を封入する特許請求の範囲第１項記
   載の褐炭の蒸気脱水方法。 ３ 過熱蒸気乾燥を行う圧力容器から排出される
   飽和蒸気を用いる飽和蒸気脱水過程に加えて、外
   部の蒸気発生源から供給される飽和蒸気による飽
   和蒸気脱水をも実施する特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の褐炭の蒸気脱水方法。 ４ 複数の圧力容器内に褐炭を封入し、第１圧力
   容器内の褐炭を飽和蒸気脱水した後、過熱蒸気を
   供給して褐炭を脱水・乾燥するとともに、飽和蒸
   気または飽和に近い蒸気を排出せしめ、同時にこ
   の飽和蒸気または飽和に近い蒸気を直接第２圧力
   容器またはそれ以降の圧力容器に供給して褐炭を
   飽和蒸気脱水した後、過熱蒸気を供給して褐炭を
   脱水・乾燥することを特徴とする褐炭の蒸気脱水
   方法。 ５ 圧力容器内の底部に粗粒褐炭を、上部に微粒
   褐炭を封入する特許請求の範囲第４項記載の褐炭
   の蒸気脱水方法。 ６ 過熱蒸気乾燥を行う圧力容器から排出される
   飽和蒸気を用いる飽和蒸気脱水過程に加えて、外
   部の蒸気発生源から供給される飽和蒸気による飽
   和蒸気脱水をも実施する特許請求の範囲第４項ま
   たは第５項記載の褐炭の蒸気脱水方法。