JPS60152597A - 石炭の非蒸発脱水プロセスにおける添加剤の添加方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、褐炭、亜炭、亜瀝青炭なと水分と揮発分を多
く含有する低級石炭類（以下、石炭または原炭と記す）
をオートクレーブのような圧力容器に仕込み、高温高圧
の水蒸気または熱水により石炭中の水分を主に液状で除
く非蒸発脱水プロセス（一般にはフライスナニ法と呼ば
れている）において、炭じん飛散抑制防止用、自然発火
抑制防止用、脱水性能向上用の添加剤を効果的に添加す
る方法に関するものである。

従来の非蒸発脱水法（フライスチー法）は、通常、次の
ような手順で運転される。まず原炭を脱水用の圧力容器
に仕込み、ついで脱水過程で発生する高温高圧の石炭か
ら脱水された熱水や伝熱放熱により凝縮した熱水または
脱水終了後の圧力容器の減圧過程で発生する高温高圧の
廃水蒸気を、この圧力容器に導入し、原炭と直接接触さ
せることにより、伝導伝熱あるいは凝縮伝熱により原炭
を予熱する。続いて水蒸気発生器などがら生のより高温
高圧の水蒸気または熱水を導入して加熱し、非蒸発脱水
をする。このとき、伝熱により凝縮してくる熱水あるい
は石炭より液状で分離される熱水は、圧力容器に連結し
た熱水貯留槽に集めておき、前述の予熱用として供給し
、顕熱回収が行われる。石炭からの液状脱水が終れば、
加熱源である生の高温高圧の水蒸気または熱水の供給を
停止し、圧力容器内の残留蒸気を前述の予熱過程にある
別の圧力容器へ供給し、潜熱・顕熱の回収をするととも
に減圧される。減圧過程では加熱され高温になった石炭
自身の持つ顕熱を利用し、石炭中の水分はさらに蒸発脱
水され、温度を水の沸点以下に下げる。最後に圧力容器
を開放し脱水炭を取り出す。これらの手順の進行は、い
くつかの圧力容器を連動し、各圧力容器の処理過程の時
間的ずれを利用して行われる。これを図面に基づいてさ
らに詳しく説明する。説明は簡単にするため２段予熱・
２段減圧の場合にとどめる。第１図および第２図に示す
ように、複数基のオートクレーブのような圧力容器を組
み合わせ、その中の１つの圧力容器、たとえば第１圧力
容器１ａに新たに投入された原炭は、他の処理状態にあ
る圧力容器、たとえば第４圧力容器（図示せず）から熱
水ライン（廃熱水の熱回収ライン）２ｄを通じ熱水の供
給を受けて予熱され（第１予熱）、予熱された原炭はさ
らに別の圧力容器、たとえば第３圧力容器（図示せず）
の高温状態にある水蒸気を水蒸気ライン（廃蒸気の熱回
収ライン）３ａから受けて高温度に予熱され（第２予熱
）、最終的にはボイラ４から新鮮な高温、高圧飽和水蒸
気を受けることによって、最終圧力、温度で加熱され液
状脱水が進行する（加熱）。その後、第１予熱段階を終
了した圧力容器、たとえば第６圧力容器に第１圧力容器
１ａ内の高温状態の水蒸気を圧力容器間の差圧により供
給し、第１圧力容器１ａは第３圧力容器と圧力的に平衡
に達するまで減圧される（第１減圧）。第１減圧終了時
にはつぎの段階として熱水貯留槽６に貯えられた熱水、
すなわち加熱段階での新鮮な飽和水蒸気の凝縮水および
原炭から脱水された水が熱水ライン２ａを通じ新たに原
炭を投入された別のオートクレーブ、たとえば第２圧力
容器１ｂに圧力容器間の差圧により供給され、その後廃
水として排出される（第２減圧）。減圧過程では、圧力
容器内の褐炭などは蒸発脱水され、さらに含有水分が低
下する。第２減圧終了直前においては、圧力容器内は数
５１Ｇの圧力で平衡状態に達しているため、排腕前に排
気ライン７で放気して大気圧とする。圧力容器内が大気
圧になれば、脱水炭バンカー８に排炭しファン１０によ
り常温の空気を送って脱水炭を冷却するとともに、さら
に蒸発を促進させている。ついで脱水炭は脱水炭払出コ
ンベア１１により系外に搬送される。なお２ｂは熱水ラ
イン、６ｂは水蒸気ライン、　１２はｊＵｔｌ給コンベ
アである。

一方、近年、石炭の移送・積付時などのノ・ンドリング
の際に問題となる炭じん飛散抑制防止用、自然発火抑制
防止用、脱水性能向上用に優れた添加剤が開発されてい
る。これらの添加剤の使用は主に一般炭を対象とし、積
出港付近でコンベアにて貯炭サイロ、野積の山あるいは
船にローディングする際にそのシュート部で噴霧・散布
する方法が採られている。しかしこの方法をそのまま非
蒸発脱水処理した石炭に適用すれば、石炭に添加剤を均
一に混入・付着させることができず、したがって添加剤
の効果を充分発揮させることができず、かつ添加剤の添
加量が増えて経済性が低下するなどの問題がある。

本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、非蒸発脱水プロセスにおける上記添加剤の
添加方法として、より山元に近い本脱水プロセスの本体
であるオートクレーブのような圧力容器内部で簡単にか
つ均一に、損失少なく付着させる方法を見い出し、以後
の輸送・貯蔵過程で改めて添加剤を添加することなく、
炭じん飛散・自然発火防止および脱水性向上に効果的で
ある方法を見い出した。

本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、低級石
炭類を複数の圧力容器内で水蒸気または熱水とともに高
圧下で加熱して、石炭に含有される水分を液状で分離し
、個々の圧力容器は順次第１予熱、第２予熱、・・・第
ｎ予熱、加熱、第１減圧、第２減圧、・・・第ｎ減圧の
過程を行う非蒸発脱水プロセスにおいて、各過程の石炭
と石炭を取り巻く雰囲気あるいはその温度差、伝熱現象
を効果的に利用あるいは発生させることにより、脱水過
程中に添加剤を添加して石炭表面に付着させ、通常、脱
水以後の過程で炭じん飛散、自然置火の抑制を目的とし
て行われる添加剤添加プロセスを省略し、かつ石炭表面
に均一に損失少なく有効に添加する方法を提供せんとす
るものである。

以下、本発明の構成を図面に基づいて説明する。

第３図および第４図は本発明の方法の実施態様を示し、
図中、Ａ、Ｂ、Ｏ，Ｄ、Ｅは添加剤添加位置を示してい
る。まず第３図のＡについて説明する。本例の方法は、
高温の脱水廃水・凝縮水からなる熱水中に添加剤を混入
させ、この熱水の顕熱を回収するための圧力容器内で石
炭を予熱するとともに、この熱水に石炭を直接浸漬する
ものである。すなわち、予熱・加熱過程で発生し高圧の
熱水貯留槽に集められた熱廃水の中へ必要な添加剤を所
望量注入しておき、これを熱回収ラインを経て廃熱水に
よる予熱過程（たとえば第１予熱）にある圧力容器へ注
ぎ込み、石炭表面へ均一に吸着させる。

また第６図におけるＢ、Ｏで示す方法は、減圧過程で排
気される高温の廃水蒸気中に添加剤を混入させ、この廃
水蒸気中の顕熱・潜熱を回収するための圧力容器内で石
炭を予熱するとともに、添加剤含有蒸気を石炭表面へ伝
熱凝縮させることを特徴としている。すなわち、減圧過
程で発生する廃水蒸気に必要な添加剤を所望量注入し、
熱回収ラインを経てこの廃水蒸気による予熱過程（たと
えば第２予熱）にある圧力容器へ導入し、水蒸気の石炭
への凝縮伝熱作用により石炭表面へ均一に付着させる。

添加位置Ｂは、減圧される前に圧力容器の中へ添加剤を
散布しておき、続く減圧過程に移るとともに添加剤をフ
ラッシュ蒸発させ、廃水蒸気中に添加剤蒸気を混入させ
る場合であり、また添加位置Ｃは、廃水蒸気回収ライン
へ添加剤入水蒸気を所望量混入させる場合である。

第３図におけるＤて示す方法は、高温高圧の脱水加熱用
の生水蒸気または熱水中に添加剤を混入させ、この生水
蒸気または熱水により直接加熱脱水するための圧力容器
内で、添加剤含有水蒸気を石炭表面へ伝熱凝縮させるか
、または添加剤含有熱水中に石炭を直接浸漬することを
特徴としている。すなわち、加熱過程で加熱源用の水蒸
気または熱水に必要な添加剤人の水蒸気または熱水を所
望量注入し、加熱過程へ導入し、水蒸気の場合は凝縮伝
熱作用により、熱水の場合は主に吸着作用により石炭表
面へ均一に付着させる方法である。

第４図におけるＥで示す方法は、高温高圧の水蒸気また
は熱水により非蒸発脱水処理し、ついで減圧過程を終了
した後、再び添加剤を含む水蒸気を圧力容器に注入し再
加圧して、脱水石炭表面に伝熱凝縮させ−ることを特徴
としている。すなわち、一度減圧した後も、必要な添加
剤が所定量混入した水蒸気を圧力容器へ注入して加圧し
、水蒸気の石炭への凝縮伝熱作用により石炭表面へ均一
に何着させる方法である。

以上説明した各方法は、勿論必要ならば任意に組み合わ
せることにより、その効果を増し添加剤の添加量を増加
させることができる。

本発明において用いられる協力１剤としては、保湿剤ま
たは／および高分子樹脂とアニオン系、カチオン系、ノ
ニオン系の界面活性剤などを単独でまたは組み合わせて
用いられ、炭種によって適宜選択される。具体的な界面
活性剤には、アニオン系界面活性剤としては、脂肪油硫
酸エステル塩、高級アルコール硫酸エステル塩、非イオ
ン１エーテル硫酸エステル塩、オレフン硫酸エステル塩
、アルキルアリルスルホン酸塩、二塩基酸エステルスル
ホン酸塩、ジアルキルスルホこはく酸塩、アシルザルコ
シネート、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫
酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル（アルキル
フェノール）Ｉｆｌエステル塩、アルキルリン酸エステ
ル塩、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、アクリル
酸もしくは／および無水マレイン酸共重合体、多環式芳
香族スルホン化物もしくはホルマリン化合物などが使用
され、カチオン系界面活性剤としては、アルキルアミン
塩、第４級アミン塩などが使用され、ノニオン系界面活
性剤としては、ポリオキシアルキルエーテル、ポリオキ
シエチレンアルキルフェノールエーテル、オキシエチレ
ン・オキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエ
チレンアルキルアミン、ソルビタン脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレンソルビクン脂肪酸エステル、アルキル
トリメチルアンモニウムクロライド、アルキルジメチル
ベンジルアンモニウムクロライド、アルキルピリジニウ
ム塩、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、脂肪族アル
コールポリオキシエチレンエーテル、アルキルフェノー
ルポリオキシエチレンエーテル、多価アルコール脂肪酸
エステル、脂肪酸のエタノールアマイドなどが用いられ
、両性系界面活性剤としては、アルキルベタインなどが
使用され、また１、　２．３モノアミン、ジアミンなど
のアミン化合物、高級アルキルアミノ酸などが用いられ
る。

つぎに本発明の実施例および比較例について説明する。

実施例 供試炭として豪州褐炭（ヴイク）　ＩＪア州産、水分６
５％）を用い、供試添加剤として市販の保湿機能を持つ
界面活性剤人の炭じん・自然発火防止剤を用いた。非蒸
発脱水装置は１℃のオートクレーブ２基を組み合わせ、
標準的な脱水プロセスの予熱・加熱・減圧過程を発生さ
せ、前述の添加剤添加位置Ａ、Ｂ、Ｏ，Ｄ、Ｈに添加し
て実験を実施した。付着状態の評価は次の２つの値で代
表し、下表に示した。

均一付着性＝添加石炭表面の水の接触角比最大接触角 最小接触角 なお全石炭付着量は、アルコールにより抽出し分析し、
接触角比については、無添加のものの接触角は１４０’
、添加炭は２０〜４０６であった。

比較例 実施例と同様の供試炭、供試添加剤、非蒸発脱水装置を
用い、オートクレーブ投炭前の投炭用バンカーあるいは
オートクレーブ排炭後の排炭バンカー貯炭時に、通常の
噴霧・散布をする方法を実施した。付着状態の評価を実
施例と同様に行い、下表に示した。

（以下余白） 本発明は以上に説明したように、従来のシ互−ト部で噴
霧・散布させる方法と異なり、脱水プロセスの圧力容器
中で添加剤人溶液に直接石炭を浸漬し吸着作用を利用す
ることにより、あるいは添加剤混入水蒸気とより低温の
石炭とを直接接触させ凝縮作用を利用することにより、
均一に損失量を抑え所定量を付着できる効果を有し、別
の添加剤の噴霧・散布装置を必要とすることなく、脱水
プロセス以後のハンドリングの際の炭じん飛散や自然発
火を抑制することができ、かつ脱水性能を向上させるこ
とができるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非蒸発脱水装置の一例を示すフローシー
ト、第２図は第１図に示す装置の脱水処理過程図、第３
図および第４図は本発明の方法の実施態様を示す脱水処
理過程図である。 １ａ・・第１圧力容器、１ｂ・・第２圧力容器、２　ａ
　％２ｂｓ　２ａ・・・熱水ライン、６ａ、６ｂ・・水
蒸気ライン、４・・・ボイラ、６・・・熱水貯留槽、７
・・・排気ライン、８・・・脱水炭バンカー、１０・・
・ファン、１１・・・脱水炭払出コンベア、１２・・・
原炭供給コンベア出　理　人　川崎重工業株式会社 代理人弁理士塩出真−７−１ 第１図 第ｊ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　低級石炭類を複数の圧力容器内で水蒸気または熱水
   とともに高圧下で加熱して、石炭に含有される水分を液
   状で分離し、個々の圧力容器は順次第１予熱、第２予熱
   、・・・第ｎ予熱、加熱、第１減圧、第２減圧、・・・
   第ｎ減圧の過程を行う非蒸発脱水プロセスにおいて、高
   温の脱水廃水・凝縮水からなる熱水中に添加剤を混入さ
   せ、この熱水の顕熱を回収するための圧力容器内で石炭
   を予熱するとともに、この熱水に石炭を直接浸漬するこ
   とを特徴、・とする石炭の非蒸発脱水プロセスにおける
   添加剤の添加方法。 ２　低級石炭類を複数の圧力容器内で水蒸気または熱水
   とともに高圧下で加熱して、石炭に含有される水分を液
   状で分離し、個々の圧力容器は順次第１予熱、第２予熱
   、・・・ｎ予熱、加熱、第１減圧、第２減圧、・・第ｎ
   減圧の過程を行う非蒸発脱水プロセスにおいて、減圧過
   程で排気される高温の廃水蒸気中に添加剤を混入させ、
   この廃水蒸気中の顕熱・潜熱を回収するための圧力容器
   内で石炭を予熱するとともに、添加剤含有蒸気を石炭表
   面へ伝熱凝縮させることを特徴とする石炭の非蒸発脱水
   プロセスにおける添加剤の添加方法。 ６　低級石炭類を複数の圧力容器内で水蒸気または熱水
   とともに高圧下で加熱して、石炭に含有される水分を液
   状で分離し、個々の圧力容器、は順次第１予熱、第２予
   熱、・・・第ｎ予熱、加熱、第１減圧、第２減圧、・・
   ・第ｎ減圧の過程を行う非蒸発脱水プロセスにおいて、
   高温高圧の脱水加熱用の生水蒸気または熱水中に添加剤
   を混入させ、この生水蒸気または熱水により直接加熱脱
   水するための圧力容器内で、添加剤含有蒸気を石炭表面
   へ伝熱凝縮させるか、または添加剤含有熱水中に石炭を
   直接浸漬することを特徴とする石炭の非蒸発脱水ペロセ
   スにおける添加剤の添加方法。 ４　低級石炭類を複数の圧力容器内で水蒸気または熱水
   とともに高圧下で加熱して、石炭に含有される水分を液
   状で分離し、個々の圧力容器は順次第１予熱、第２予熱
   、・・・第ｎ予熱、加熱、第１減圧、第２減圧、・・・
   第ｎ減圧の過程を行う非蒸発脱水プロセスにおいて、高
   温高圧の水蒸気または熱水により非蒸発脱水処理し、つ
   いで減圧過程を終了した後、再び添加剤を含む水蒸気を
   圧力容器に注入し再加圧して、脱水石炭表面に伝熱凝縮
   させることを特徴とする石炭の非蒸発脱水プロセスにお
   ける添加剤の添加方法。