JPH0641553A - 石炭急速熱分解炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、石炭を急速に加熱し熱分解させる
熱分解反応炉の出口に、複数のチャー捕集性能の異なる
粒子捕集器を設けて、細粒と粗粒に分級捕集し、燃焼性
の良い細粒チャーをバーナーで燃焼させ、粗粒チャーを
炉温コントロール用としてリサイクルさせることによっ
て、高温ガス発生炉を最適炉温にコントロールし、操作
性の向上とガス化コストの削減を図る。 【構成】 石炭および炭素質原料を供給し高温のガスで
急速に加熱、熱分解する熱分解反応炉の出口に二段以上
に粒子捕集器を配設して、２段目の粒子捕集器下部と高
温ガス発生炉に設けたチャー燃焼用バーナーとをチャー
フィーダーを介して連結管で連結した石炭急速熱分解
炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭および炭素質原料
を急速に加熱して熱分解させ、ガス、タール、および固
形チャーを製造する石炭急速熱分解炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、石炭の熱分解法にコークス炉があ
る。この方法はコークス生産を主目的としており、付加
価値の高い燃料ガスおよびタールを大量に生産するには
不適であった。

【０００３】近年、石炭の急速加熱、熱分解により、燃
料ガスおよびタールの有用生成物を多量に製造するプロ
セスの研究が行われている。

【０００４】特開平１―１１３４９１（図４）は、石炭
タールの製造方法において、石炭の熱分解生成ガスを１
０００℃前後に加熱した後、熱分解炉内の石炭流に噴射
して循環使用することを特徴とする熱分解法である。

【０００５】この方法では、石炭の熱分解に必要な熱を
循環ガスの間接加熱により供給している。

【０００６】熱分解炉に酸素等の酸化剤を直接的に供給
しないため、炉内での燃焼反応が無く、当然のことなが
ら炉内での高温部分の発生が抑制され、炉内耐火物の損
傷が少ない。

【０００７】その結果、設備の保全性、操業の安定性等
に優れた石炭の急速加熱、熱分解プロセスが提供出来
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、熱分解に必要なガスの循環量はガスの加熱温度にも
よるが１５００〜３０００Ｎｍ³／ｔ―ｃｏａｌであ
り、多量の高温ガスをリサイクルしなければならない欠
点がある。

【０００９】この場合、リサイクルガスを昇圧機を含む
循環装置の保全の目的で、不純物を除去し、かつ冷却し
た後に昇圧し再度高温に再加熱をせざるを得ない。

【００１０】したがって、リサイクルガスの冷却・熱回
収および加熱におおきな負担を強いられる。

【００１１】この結果、熱効率が悪く、かつ設備コスト
の増大が避けられなかった。

【００１２】また、この欠点を補うため、石炭の熱分解
に必要な高温ガスを高温ガス発生炉で発生させ、その高
温ガスを熱分解反応炉に吹き込み石炭を急速に熱分解す
るプロセスがある。

【００１３】この場合、生成燃料用ガスの高カロリー化
を狙うとチャー燃焼用空気の酸素濃度を高める事が必要
になり、高温ガス発生炉内での燃焼温度が高温化し、灰
分が溶融スラグ化する。

【００１４】この灰分の溶融化による分離は、熱分解反
応炉から排出されるチャー中の灰分濃度を低下させ、回
収チャーの品質が向上する。

【００１５】しかし、熱分解反応炉出口で捕集したチャ
ーの一部を単に高温ガス発生炉にリサイクルして燃焼さ
せた場合、チャーの燃焼効率が悪くスラグ化率が小であ
った。

【００１６】このため、回収チャー中への灰分混入量が
増加し品質が劣っていて他への利用が難しかった。

【００１７】そこで、本発明において解決すべき課題
は、多量のリサイクルガスを要しない構造で、石炭熱分
解炉内の燃焼温度を低温側にコントロールし、かつ灰分
のスラグ化分離機能を有し、操業性に優れた熱分解炉を
確立することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、 （１）石炭および炭素質原料を供給し、高温のガスで急
速に加熱、熱分解する熱分解反応炉と、石炭及び／もし
くはチャーを燃焼させて前記した反応を促進させる高温
ガスを生成する高温ガス発生炉とを連結配設して、ガ
ス、タールおよび固形チャーを製造する石炭急速熱分解
炉において、該熱分解反応炉の出口に二段以上に粒子捕
集器を配設して、２段目以降の粒子捕集器下部と高温ガ
ス発生炉に設けたチャー燃焼用バーナーとをチャーフィ
ーダーを介して連結管で連結したことを特徴とする石炭
急速熱分解炉、

【００１９】（２）１段目の粒子捕集器の下部と高温ガ
ス発生炉に設けたチャー吹き込み用ノズルをチャーフィ
ーダーを介して連結管で連結したことを特徴とする
（１）記載の石炭急速熱分解炉、

【００２０】（３）１段目と２段目の粒子捕集器におい
て、１段目と２段目の粒子捕集量を調整する粒子捕集量
調整器を１段目の粒子捕集器に設けたことを特徴とする
（１）記載の石炭急速熱分解炉、である。

【００２１】

【作用】リサイクルチャーを高温ガス発生炉に吹き込む
ことにより炉温をコントロールする。このリサイクルチ
ャーはリサイクル回数を重ねると段々粒子が細かくなっ
ていき、最終的には粒子捕集器で捕集しずらくなり、系
外に散逸しロスとなる。

【００２２】そこで本発明は１段目の粒子捕集器で捕集
した比較的粗いチャーを炉温コントロール用のチャー吹
き込みノズルに、２段目の粒子捕集器で捕集した比較的
細かいチャー（４０μｍ以下）を燃焼バーナーに供給す
る。

【００２３】燃焼バーナーに供給されるチャーは微粉で
あるため、比表面積が大で燃焼反応に活性である。

【００２４】かつ、チャーを高濃度酸素ガスで燃焼する
ため、更に燃焼反応性が促進されバーナーの燃焼フレー
ムは短焔となり、燃焼効率が向上する。

【００２５】チャーはほとんど燃えつき、灰分は溶融し
スラグ化して除外される。したがって、石炭が急速に熱
分解される熱分解反応炉には大半の灰分が除外されたク
リーンな高温ガスが供給される。

【００２６】このため、熱分解反応炉からの生成ガス、
チャー、タール等への灰分の濃縮が防止でき、良質の生
成物が得られる。

【００２７】高温ガス発生炉の炉温を耐火物保護、熱損
失減少等の目的でコントロールする必要がある場合、燃
焼バーナーとは別にチャー吹き込みノズルを備える。

【００２８】この吹き込むチャーは１段目粒子捕集器で
捕集した粗粒（４０μｍ以上）を用いる。

【００２９】粗粒を炉温調整用のリサイクルチャーに用
いることで、炉内ガス速度とのスリップ速度が大にな
り、高温ガス発生炉内でのリサイクルチャーの滞留時間
が長くなる。

【００３０】したがって、燃焼ガスとの熱交換が充分に
行われ冷却剤として有効に機能し、大幅な炉温のコント
ロールが可能となる。

【００３１】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例により本
発明の特徴を具体的に説明する。

【００３２】図１は本発明の石炭熱分解炉を示す概略図
である。

【００３３】微粉砕した石炭１を供給ホッパー２に一時
的に貯えフィーダー３で切り出し、エジェクター４でキ
ャリアガス５によって気流搬送し石炭吹き込みノズル６
を介して熱分解反応炉７へ供給する。

【００３４】熱分解反応炉７の下部に配設した、高温ガ
ス発生炉８から上昇してきた高温ガス９によって、石炭
１が急速に加熱され、石炭中の揮発分が熱分解し、コー
クスガスとタールとなる。

【００３５】他はチャーとして固形状を呈する。これら
は、共に熱分解反応炉７を上昇し、煙道１０で１段目サ
イクロン１１に導入される。

【００３６】１段目サイクロン１１で粗粒チャーを生成
ガスから分離捕集し、粗粒チャーは下降管１３でニュー
マチックフィーダー１４に下降する。

【００３７】このニューマチックフィーダー１４で炉温
コントロール用のリサイクルチャーを切り出す。

【００３８】高温ガス発生炉８の炉温を温度検出器１５
で検出し、炉温制御器１６によりニューマチックフィー
ダー１４のキャリアガス流量調節弁１７を作動させて、
適量のリサイクルチャーを切り出し、エジェクター１８
でキャリアガスによって気流搬送し、高温ガス発生炉８
に取り付けたチャー吹き込みノズル１９で炉内に吹き込
まれる。

【００３９】１段目サイクロン１１を出た生成ガスを、
煙道１２で２段目サイクロン２０に導入し、１段目サイ
クロン１１を通過した細粒チャーを捕集する。

【００４０】固気分離された生成ガスは、２段目サイク
ロン出口の煙道２１を通してガス処理装置に送気され
る。

【００４１】この捕集チャーは下降管２２を下降して、
ニューマチックフィーダー２３で所定量を切り出し、エ
ジェクター２４でキャリアガスによって気流搬送し、高
温ガス発生炉８に取り付けた燃焼バーナー２５で酸素２
６と混合し燃焼させる。

【００４２】起動用バーナー２７が別に配設されてい
る。高温ガス発生炉８で生成した溶融スラグは内壁面を
流下して冷却ポット２８で冷却され、排出弁２９から系
外に排出される。余剰のチャーは排出フィーダー３０と
３１で系外に排出される。

【００４３】また、炉温のコントロールが必要ない場合
は粗粒のチャーは全量排出する。

【００４４】１段目サイクロン１１は捕集粒子限界値４
０μｍで設計されており、ほぼ４０μｍ以下の細粒チャ
ーが捕集されずに２段目サイクロン２０側に散逸する様
にしている。

【００４５】２段目サイクロン２０は出来る限りの細粒
を捕集出来るように設計している。

【００４６】この様に分級機能を付与した場合の１、２
段目サイクロン１１、２０の捕集チャーの粒度分布を図
２に示す。

【００４７】１段目サイクロン１１で捕集した、ほぼ４
０μｍ以上の粗粒をリサイクルチャーとし、約４０μｍ
以下の細粒の２段目サイクロン２０で捕集したチャーを
ガス化熱源用の燃料として、燃焼バーナー２５で燃焼す
る。

【００４８】図３は本発明の石炭熱分解炉の他の実施例
を示す概略図である。２段目サイクロン２０でのチャー
捕集量が少なく燃焼用のチャーが不足することがある。

【００４９】この場合、１段目サイクロン１１のチャー
の捕集効率を作意的に低下させ、２段目サイクロン２０
のチャー捕集量を増加させ燃焼用のチャーを確保する手
段をとる。

【００５０】１段目サイクロン１１下部の下降管１３の
途中に設けたノズル３３からキャリアガスを吹き込ん
で、下降管１３に風力分級効果を期待した上昇ガス流を
発生させる。

【００５１】１段目サイクロン１１で捕集されて下降管
１３を下降するチャーはこの上昇ガス流で吹上られ、捕
集チャー中の細かいチャーは上昇ガス流に随伴して１段
目サイクロン１１から散逸し、２段目サイクロン２０へ
生成ガスと共に流れる。

【００５２】このキャリアガス量の加減により、上昇ガ
ス流速を増減し、それにより１段目サイクロン１１で捕
集したチャーの散逸量をコントロールする。

【００５３】本実施例では、２段目サイクロン２０下部
の下降管２２にチャーレベル制御装置３２を設け、チャ
ーレベルをコントロールする。

【００５４】チャーレベルの下限信号によりノズル３３
から吹き込むキャリアガスを増加させ、１段目サイクロ
ン１１での粒子捕集量の散逸量を増し、２段目サイクロ
ンでのチャー捕集量を下降管２２のチャーレベルが一定
になるようにコントロールする。

【００５５】チャーレベルが上昇して上限レベルに到達
すると上限信号により、ノズル３３から吹き込むキャリ
アガスを減少もしくは止め、１段目サイクロン１１から
のチャー飛散量を抑制する。

【００５６】また、各サイクロンの下降管にチャーホッ
パーを設け、操業の変動性を平準化する方法等も採用可
能である。余剰のチャーは粗粒は排出フィーダー３０、
細粒は排出フィーダー３１で系外に排出する。

【００５７】粒子捕集器は実施例では、サイクロンを用
いているがこれに限ったものではない。

【００５８】重力沈降式、慣性力式（ルーバー式、バッ
フル式等）等の集塵器の使用も可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明においては、
高温ガス発生炉において分級捕集した、燃焼性の良い細
粒チャーをバーナー燃焼させることにより、高燃焼効率
と安定燃焼が可能になり、細粒チャーはほとんど燃えつ
き、灰分は溶融しスラグ化して除外される。

【００６０】このため、熱分解反応炉からの生成ガス、
チャー、タール等への灰分の濃縮が防止でき、良質の生
成物が得られる。

【００６１】さらに、燃焼阻害を気にする事なく、高温
ガス発生炉への炉温コントロール用の粗粒のリサイクル
チャーを任意に吹き込むことが出来、大幅な炉温設定が
可能となる。

【００６２】これにより、製造コストと安定操業性に優
れ、かつ生産負荷変動への対応性が向上する。

【００６３】本発明には以下の効果があげられる。 微粉チャーをバーナーで燃焼させることにより、バー
ナーでの燃焼性が向上しスラグ化による灰分除去効率が
高まり、エネルギー効率が向上する。

【００６４】バーナーの安定燃焼性が向上することに
より、リサイクルチャーの添加量を大幅に可変出来、炉
温コントロール性が向上する。

【００６５】高温ガス発生炉の炉温を低温側にコント
ロールするために、耐火物の損傷が少なくなり、耐火物
のコストの低減と操業安定性が向上する。

【００６６】石炭の性状、生産負荷変動等への対応性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の石炭熱分解炉を示す概略図である。

【図２】２段サイクロンの捕集チャーの粒度分布を示す
図である。

【図３】本発明の石炭熱分解炉の他の実施例を示す概略
図である。

【図４】従来技術の一例を示す工程図である。

【符号の説明】

１ 石炭 ２ ホッパー ３ フィーダー ４ エジェクター ５ キャリアガス ６ 石炭吹き込みノズル ７ 熱分解反応炉 ８ 高温ガス発生炉 ９ 高温ガス １０ 煙道 １１ １段目サイクロン １２ 煙道 １３ 下降管 １４ ニューマチックフィーダー １５ 温度検出器 １６ 炉温制御器 １７ キャリアガス流量調節弁 １８ エジェクター １９ チャー吹き込みノズル ２０ ２段目サイクロン ２１ 煙道 ２２ 下降管 ２３ ニューマチックフィーダー ２４ エジェクター ２５ 燃焼バーナー ２６ 酸素 ２７ 起動用バーナー ２８ 冷却ポット ２９ 排出弁 ３０ 排出フィーダー ３１ 排出フィーダー ３２ チャーレベル制御装置 ３３ キャリアガスノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭および炭素質原料を供給し、高温の
   ガスで急速に加熱、熱分解する熱分解反応炉と、石炭及
   び／又はチャーを燃焼させて前記した反応を促進させる
   高温ガスを生成する高温ガス発生炉とを連結配設して、
   ガス、タールおよび固形チャーを製造する石炭急速熱分
   解炉において、該熱分解反応炉の出口に二段以上に粒子
   捕集器を配設して、２段目以降の粒子捕集器下部と高温
   ガス発生炉に設けたチャー燃焼用バーナーとをチャーフ
   ィーダーを介して連結管で連結したことを特徴とする石
   炭急速熱分解炉。
2. 【請求項２】 １段目の粒子捕集器の下部と高温ガス発
   生炉に設けたチャー吹き込み用ノズルをチャーフィーダ
   ーを介して連結管で連結したことを特徴とする請求項１
   記載の石炭急速熱分解炉。
3. 【請求項３】 １段目と２段目の粒子捕集器において、
   １段目と２段目の粒子捕集量を調整する粒子捕集量調整
   器を１段目の粒子捕集器に設けたことを特徴とする請求
   項１記載の石炭急速熱分解炉。