JPS598385B2 - 粉砕褐炭の熱処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固形の炭素含有材料の分解処理の方法に関し
、そして特定的には粉砕褐炭の熱処理方法および装置に
関する。

本発明は、高カロリー固形燃料および合成液体燃料なら
びに次いで商業的な原料に転化される他のガス状および
液状生成物の両者を併せて製造するエネルギー産業およ
び化学産業にて採用するのが特に適当である。

世界のエネルギー源の枯渇にともない、低品質の固形燃
料を利用する必要性はますます緊急となっている。

このような燃料の最も効果的な使用は、熱処理をして高
カロリー固形生成物および液状生成物に転化した後に達
成することができる。

低品質燃料の投資および操業の費用および動力消費は、
現状ではや又高価である。

これに関連して、上記の費用を増加することなく固形燃
料の熱処理によって製造される高品質製品の収量を上昇
させる緊急な必要性がある。

従って、処理される微粉砕燃料を徐々に加熱する方法の
かわりに、このような燃料を集中的に熱分解する温度に
１秒間未満加熱することを包含する固形燃料の熱処理方
法が一時実施された。

燃料を急速に加熱するこのような方法によって固形およ
び液状の生成物の収量は増加するが、これらの方法は熱
分解される燃料の小粒子が過熱される点で不利である。

これは、ガス状熱媒体の温度および石炭の処理温度が大
巾に相違することによるものである。

石炭粒子の過熱によって有用な蒸気とガスの混合物の収
量が減少することが知られている。

更に、褐炭の加熱および熱分解用のガス状熱媒体の消費
はかなり高《、そしてこの工程の効率は燃料の熱分解室
から排出されるガスと蒸気の混合物の物理的な熱が利用
されないので更に低下する。

微粉砕褐炭の熱処理の方法および装置がソ連邦発明者証
３７２２４４号明細書に開示されている。

この方法には下記の工程、すなわち、褐炭の熱分解が起
りそして固形微粉砕物および蒸気とガスの混合物を含む
蒸気とガスの懸濁物が生成する５００〜８００℃の温度
に１秒間未満ガス状熱媒体によって褐炭を加熱する第一
工程、生成した蒸気とガスの混合物を取出してガス状お
よび液状の製品を製造するために精製および凝縮させる
工程、褐炭の完全な熱分解が起り蒸気とガスの混合物お
よび固形微粉砕生成物が生成する６００〜９００℃の温
度に固形物の形態の褐炭をガス状熱媒体によって加熱す
る第二工程、および第二工程の加熱にて既に使用された
熱媒体を褐炭粒子を過熱することなく予備加熱するため
に利用するように得られた蒸気とガスの混合物を第一工
程の加熱にもどす工程が含まれる。

処理される褐炭は、第一工程加熱用の室へ供給される前
に２００〜３００℃の温度に、ガス状熱媒体によって予
備加熱される。

微粉砕褐炭を熱処理する上記の装置は、褐炭を供給する
装置およびガス状熱媒体を供給する装置および褐炭の熱
分解から得られる蒸気およびガス状混合物を取出す装置
を備えた褐炭の第一工程加熱室、および該第一工程加熱
室と連結されそしてガス状熱媒体を該第一工程室に供給
する装置を備えた褐炭の第二工程加熱室を含み、そして
該第二工程加熱室は蒸気とガスの混合物を供給する帰り
導管によって該第一工程加熱室と接続される。

更に、該装置は褐炭を２００〜３００℃の温度に予備加
熱する室を設備している。

この室は該第一工程加熱室の前に設置されそして該第一
工程室と連結されている。

また、第二工程加熱室と直列に連通しているガスを更に
取出すための室が設置されている。

燃料の小粒子、特に褐炭の小粒子が過熱されるのを防止
し、そして上記の方法および装置に適用する熱媒体の消
費を減少させる問題を解決するために、種々の試みがな
されてきた。

しかし、褐炭を加熱する第一工程に返送されそして実質
的にガス状熱媒体である蒸気とガスの混合物によっては
大小両粒子の均一な加熱が与えられないので、このこと
は達成不可能であることが経験的に示された。

小粒子を通常に加熱すると大粒子の加熱は不完全となる
。

このため完全な熱分解は確実に達成されず、従ってガス
状および液状生成物の収量が低下する。

大粒子の完全な熱分解を達成するには、第一工程にて朔
される褐炭の全バッチの加熱温度を上昇させねばならな
い。

この場合、小粒子の過熱およびガス状熱媒体の消費の増
加が避けられない。

更に、蒸気とガスの混合物中のガス状熱媒体の割合が増
大するので、得られるガス状生成物の品質が劣化する結
果となる。

本発明は、微粉砕褐炭の熱処理の方法および装置を提供
することを意図し、本発明によって、従来技術による方
法および装置と実際に同等のエネルギー消費にて高品質
の蒸気およびガスの生成物の収量が確実に増加される。

本発明の特徴は下記の通りである。

すなわち、褐炭を１秒間未満５００〜８００℃にガス状
熱媒体によって第一工程の加熱をし、この温度にて処理
される褐炭の熱分解が起り固形微粉砕物および蒸気とガ
スの混合物が生成し、生成した蒸気とガスの混合物を取
出してガス状および液状製品を製造するために精製およ
び凝縮させ、固形物の形状の褐炭をガス状熱媒体によっ
て６００〜９００℃の温度に第二工程の加熱を行い、こ
の温度にて処理される褐炭は完全に熱分解して蒸気とガ
スの混合物および固形生成物を形成し、得られる蒸気と
ガスの混合物は該第二工程から第一工程の加熱へ供給さ
れる各工程を含む微粉砕褐炭の熱処理方法において；本
発明によれば、前記の蒸気とガスの混合物は一部分の生
成した固形生成物と共に該第二工程から第一工程の加熱
へ供給され、上記の蒸気とガスの混合物および固形生成
物部分は第一工程の加熱への途中で更に加熱される。

また本発明の他の特徴は下記の通りである。

すなわち、褐炭を供給する装置および褐炭の熱分解から
得られる蒸気とガスの混合物を取出す装置を備えた褐炭
の第一工程加熱室、および処理される褐炭の第二工程加
熱室、なお該第二工程加熱室は褐炭の第一工程加熱室と
連結されておりそしてガス状熱媒体な該室に供給する装
置を備えており、および第一工程加熱室に処理される褐
炭の加熱用の蒸気とガスの混合物を供給するために該第
二工程加熱室を第一工程加熱室と連結する帰り導管を含
む微粉砕褐炭の熱処理装置において、本発明によれば、
該帰り導管にはガス状熱媒体を供給しそして蒸気とガス
の混合物および一部分の固形生成物を更に加熱する装置
が設備されており、そして第二工程加熱用の室には得ら
れた固形生成物を取出しそして第一工程加熱用の室へ供
給される固形生成物の量を調節する装置が設備されてい
る。

本発明による微粉砕固形燃料の熱処理方法および装置に
よって、燃料粒子の過熱を防止する均一かつ緩やかな加
熱が達成される。

このことは、第二工程の加熱から第一工程の加熱へ供給
される熱媒体が固形生成物の粒子を含み、該粒子は熱の
蓄積体であるので、処理される固形燃料の大小の両粒子
へ徐々にかつ均一に熱を伝達することによるものである
。

従ってこのために固形生成物全体の熱分解が達成され、
そのためガス状および液状の生成物の収量が増加する。

その上、ガス状熱媒体の一部分が固形熱媒体によって入
れ換えされそして蒸気とガスの混合物のガス状熱媒体含
量が低減されるので、得られるガス状生成物の品質が改
善される。

以下に、具体例の詳しい記述および添附図面によって、
本発明を説明する。

微粉砕褐炭の熱処理方法が提案され、そしてこの方法は
下記の態様にて実施される。

粒径１朋未満の粒子に粉砕された褐炭を、乾燥するため
に約１１０℃の温度に予備加熱する。

このように調製した微粉砕褐炭を加熱第一工程へ供給す
る。

この第一工程で、実質的に遊離酸素を含まない熱媒体に
よって褐炭を５００〜８００℃の温度に１秒間未満加熱
する。

これによって、褐炭が固形の微粉砕物および蒸気とガス
の混合物に熱分解する。

得られた蒸気とガスとの混合物を取出して精製および凝
縮して、業界既知の方法にてガス状および液状の製品を
得る。

同時に、微粉砕固形物を加熱第二工程へ供給する。

第二工程にて、微粉砕固形物の形状の褐炭を、遊離酸素
を含まないガス状熱媒体により６００〜９００℃の温度
に１秒間未満加熱する。

これによって褐炭は更に熱分解され、微粉砕固形生成物
および蒸気とガスの混合物が生成される。

本発明に従って、得られた微粉砕固形物の一部分が上記
生成物から取出される。

該固．形生成物の取出した部分を蒸気とガスの混合物と
共に、加熱第二工程から加熱第一工程へ供給する。

固形生成物粒子を移動させるために、一部分の固形生成
物を蒸気とガスの混合物と混合させて得られた混合熱媒
体を、ガス状熱媒体により二段階に加熱する。

はじめに混合熱媒体を加熱第二工程から取出す時点で約
９００℃の温度まで加熱し、そして次に加熱第一工程に
入る時点で約１０００℃の温度まで加熱する。

褐炭が加熱第一工程に入った後に、該混合熱媒体は褐炭
を５００〜８００℃の温度に加熱する。

該熱媒体の固形粒子は熱蓄積体であるので、該固形粒子
から大小両者の褐炭粒子へ熱が徐々にかつ均一に移動さ
れ、これによって処理される褐炭の全体の均一かつ最適
の加熱が達成される。

その結果、処理される褐炭は熱分解してガスおよび液状
の生成物の収量が増大する。

更に、第二工程にて褐炭は約９００℃の温度（これは従
来方法（１６００’Ｃ）よりも非常に低い温度である）
に加熱されるので、熱媒体を形成するのに必要とされる
可燃物の量は少くなくなる。

微粉砕褐炭の熱処理法を実施する装置には、褐炭の第一
工程加熱用のサイクロン型の室１が含まれる。

第一工程加熱室１には、処理される微粉砕褐炭を供給す
る装置２が設備されている。

該装置２は、導管４を通じて室１に連結している処理さ
れる褐炭用のホッパ−３を備えている。

回転扉型のフィーダー５が導管４内に設置される。

室１内の中央に連結管６が設置され、その曲った端部で
室１が蒸気とガスの混合物を除くための装置７と連通し
ている。

装置７は、蒸気とガスの混合物から固形粒子または搬出
された褐炭の分離を意図するサイクロンとして構成され
る。

搬出された褐炭の排出用に回転扉型の排出器８が設置さ
れ、そして蒸気とガスの混合物の除去用に導管９が設置
される。

室１の低部に、回転扉型フィーダー１１を設けた連結管
１０が設置される。

第一工程の加熱室１は、連結管１０によって褐炭の第二
工程加熱室１２と連通ずる。

ガス状熱媒体を形成しそして供給する装置１３が、室１
２の上方部分に接線方向に連結している。

装置１３は、室１２と接線方向に結合する連結管１４を
備えている。

連結管１１４内の中央に、可燃物源（図示されない）に
連結されたバーナー（図示されない）が設置されている
。

該バーナーは、実質的に空気中の酸素を含まない煙霧の
形態のガス状熱媒体を形成するために、可燃物を燃暁さ
せることを意図するものである。

得られた固形生成物を取除《ために、室１２はその低部
に設置されそして回転扉型供給制御器１６を備えた連結
管１５を有する。

第二工程加熱室１２は、帰り導管１７を通じて第一工程
加熱室１ど連通ずる。

導管１７中にガス状熱媒体を伊給する装置１８が設置さ
れており、該装置１８は煙霧の形態のガス状熱媒体を生
成するために可燃物を燃焼させるバーナー（図示されな
い）を設備している。

室１に供給される熱媒体の温度を上昇させる必要がある
場合、ガスを燃焼させそして熱媒体を供給するための装
置１９を、室１に結合している導管１７の末端に設置す
ることができる。

微粉砕褐炭の熱処理装置は、下記のようにして操作され
る。

１朋未満の粒径に粉砕ささそして乾燥のために約１１０
℃の温度に予備加熱された褐炭を、ホッパ−３からフィ
ーダー５を通じて第一工程加熱用の室１中に連続的に供
給する。

同時に、第二工程の加熱にて褐炭の熱処理から得られる
固形生成物粒子を含む蒸気とガスの混合物の形態の熱媒
体を、室１２から帰り導管１７を通して室１中に供給す
る。

遠心力の作用のもとに熱媒体の回転流によって連行され
た褐炭粒子は、室１の中心部分からその室壁に該混合熱
媒体を通過して吹きつけられる。

褐炭は高い熱交換係数にて加熱される。

褐炭を５００〜８００℃の温度に加熱すると熱分解が生
じ、その結果、固形微粉砕物および蒸気とガスの混合物
が得られる。

得られた蒸気とガスの混合物を連結管６を通して装置７
に導き、固形粒子を除いて精製する。

精製された蒸気とガスの混合物は、従来法にて液状およ
びガス状の製品を得るために、導管９を通して凝縮用に
取出される。

サイクロン７により捕捉された固形物は回転式排出器８
によって排出される。

室１から処理される褐炭Ｑζ回転式フィーダー１１によ
って第二工程加熱室１２中に供給される。

同時に、可燃性ガスの燃焼から得られた煙霧状のガス状
熱媒体が、連結管１４を通して室１２中に接線方向に供
給される。

処理される褐炭粒子はガス状熱媒体の回転流により連行
返れ、そして遠心力の作用のもとに室１２の中央部分か
ら熱媒体流を通過して室壁に吹きつげられる。

処理される褐炭の大粒子が６００〜９００℃の温度に更
に加熱される。

これによって．褐炭を第一工程加熱する室１中では完全
に分解されなかった大粒子が熱分解される。

回転式供給制御器１６により、得られた固形生成物の大
部分が排出される。

残りの部分の固形生成物は、蒸気とガスの混合物と共に
室１２から帰り導管１７を通り第一工程加熱室１へ供給
される。

混合熱媒体中の固形粒子の含量は供給制御器１６によっ
て調節し得る。

すなわち、室１２から該毒一器を通って排出される最終
固形生成物の量を増加させると、蒸気とガスの混合物と
共に帰り導管１７に入る固形生成物の割合が減少する。

帰り導管１７を通って混合熱媒体を移動させるために、
約９００℃の温度の煙霧状のガス状熱媒体を供給する装
置１８を該帰り導管に設備する。

褐炭の種類および物理的状態（粒子の粒径な包含する）
、第一室に供給される熱媒体の温度を上昇させる必要が
あり得る。

このために、約１０００℃の温度のガス状熱媒体を第一
工程加熱室１中に供給する。

これによって、処理される褐炭の加熱温度の上昇および
混合熱媒体の一部分を構成する固形生成物を移動させる
通風の改善が同時に達成される。

例 灰分９．６％の褐炭を、１朋未満の粒径に粉砕しそして
乾燥のために１１０℃の温度に予備加熱した。

このように加工した後に、褐炭を第一工程加熱室１に連
続的に供給した。

ここで、固形生成物粒子を含有する蒸気とガスの混合物
である熱媒体の旋風中にて褐炭を加熱した。

すなわち褐炭を混合熱媒体によって加熱した。

混合熱媒体を第二工程加熱室１２から得た。

混合熱媒体の熱は処理される褐炭に移行し、その結果、
褐炭は６４０℃の温度に１秒未満加熱されそして固形物
および蒸気とガスの混合物に分解された。

蒸気とガスの混合物は、ガス状および液状の製品を製造
するために、取出されて精製および凝縮された。

同時に、６４０℃の温度に加熱された褐炭を、フィーダ
ー１１を通って第二工程加熱室１２に連続的に供給した
。

室１２中で処理される褐炭は、約１２００℃の温度のガ
ス状熱媒体の旋風中にて加熱された。

ガス状熱媒体を、処理する褐炭１ｋｇあたり０． ２
５ ｒｒ？の割合で室１２中へ供給した。

室１２中で褐炭は７５０℃の温度に加熱され、そしてこ
の工程中にガス状熱媒体は７６０℃の温度に冷却された
。

室１２中で１秒間未満加熱した結果、第一工程の加熱室
１中で分解されなかった大粒子褐炭が分解し、高カロリ
ーの固形生成物、および揮発性物質として処理される褐
炭１トンあたり１５ｍ３の割合の主にＣＨ４およびＨ２
を更に含む蒸気とガスの混合物、および約１％の高温生
成水 （ ｐｙｒｏｇｅｎｉｃ ｗａｔｅｒ ）を生成した。

生成した蒸気とガスの混合物、使用した熱媒体および得
られた固形生成物の一部分を、一緒にすなわち混合熱媒
体として、帰り導管１７を通して第一工程加熱室１へ供
給した。

室１への途中で、混合熱媒体の温度を約８７０〜９８０
℃に上昇させそして通風を増加させて固形生成物粒子を
移動させるために、装置１８中でガス状熱媒体を燃焼さ
せて混合熱媒体を更に加熱した。

第一工程加熱室１に接線方向に入れる混合熱媒体によっ
て、室１に連続的に供給された褐色炭粒子が連行された
。

遠心力の作用をもとに、褐炭粒子は熱媒体流を通過して
室１の壁に吹きつげられた。

熱媒体の熱は褐炭の粒子に移行し、そして該粒子は６４
０℃の温度に加熱された。

混合熱媒体の一部を構成する固形生成物粒子は実質的に
熱蓄積体であるので、該粒子の熱は処哩される褐炭の大
小粒子に徐々にかつ均一に移行した。

その結果、褐炭の均一な熱分解が起り、固形物および蒸
気とガスの混合物が生成した。

生成した蒸気とガスの混合物を取出し、従来法にてガス
状および液状の製品を製造するために精製しそして次に
凝縮させた。

本発明による褐炭の処理方法を採用して、処理される褐
炭１トンにつき、従来法により同種の褐炭を処理して得
られる１２０〜１ ３ ｏｋｇに対して１ ６ ２ｋｇ
までのタールおよびガソリンの収量増加が可能となった
。

この場合、操作条件は加熱温度（６４０℃）を含めて同
一である。

この成果は、従来法において熱媒体温度が１２００℃で
あったのに対し、第＝工程の褐炭の加熱に供給される熱
媒体の温度を約８７０℃〜９８０℃に低下させることに
よって達成された。

その結果、ガス状熱媒体を生成させるに必要な可燃物の
消費量が低減され、同時に、蒸気とガスの混合物中の煙
霧の割合ならびに蒸気およびガスの生成物の品質が改善
された。

このようにして、エネルギー消費量を実際に増加させず
に、処理される褐炭の種類、等級および粒径に依存する
が蒸気およびガスの製品の収量を２５〜３５％上昇させ
ることが可能となる。

上記の本発明の好ましい態様は単なる例示であり、そし
て本発明の思想および範囲内にて本発明を他の特定の態
様にて実施し得ることは明白である。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による粉砕褐炭の熱処理装置の略図を示す
。 １・・・・・・第一工程加熱室、１２・・・・・・第二
工程加熱室、１６・・・・・・固形生成物排出装置、１
７・・・・・・帰り導管、１８・・・・・・ガス状熱媒
体供給装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 褐炭の熱分解が起り固形の粉砕物および蒸気とガス
   の混合物が生成する５００〜８００℃の温度に１秒未満
   の時間褐炭を加熱する第一工程、生成した蒸気とガスの
   混合物を取出して精製および凝縮させ、ガス状および液
   状製品を製造する工程、褐炭の完全な熱分解が起り蒸気
   とガスの混合物および固形生成物が生成する６００〜９
   ００℃の温度に固形物の形態の褐炭をガス状熱媒体によ
   って加熱する第二工程、および第二工程からの蒸気とガ
   スの混合物を褐炭を加熱する第一工程に供給する工程を
   含む粉砕褐炭の熱処理方法において、前記の固形生成物
   の一部分を蒸気とガスの混合物と共に第二工程から褐炭
   を加熱する第一工程に供給しそして上記の蒸気とガスの
   混合物および上記の固形生成物の一部分が褐炭を加熱す
   る第一工程への途中で更に加熱されることを特徴とする
   熱処理方法。 ２ 褐炭を供給する装置および褐炭の熱分解から得られ
   る蒸気とガスの混合物を取出す装置を備えた褐炭の第一
   工程加熱室、および該第一工程加熱室と連結されそし，
   てガス状熱媒体を該第一工程加熱室に供給する装置を備
   えた処理される褐炭の第二工程加熱室、および該第二工
   程加熱室を該第一工程加熱室と接続しそして処理される
   褐炭を加熱するために蒸気とガスの混合物を該第一工程
   加熱室に供給するために取付された帰り導管を含む粉゛
   砕褐炭の熱処理装置において、該帰り導管１７にはガス
   状熱媒体を供給しそして蒸気とガスの混合物および一部
   分の固形生成物を更に加熱する装置１８が設備され、そ
   して第二工程加熱室には得られた固形生成物を該室から
   取出しそして褐炭の第一工程加熱室へ供給される固形生
   成物の量を調節する装置１６が設備されていることを特
   徴とする熱処理装置。