WO2014185191A1 - 乾留装置 - Google Patents

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WO2014185191A1
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WO
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gas
dry distillation
flow rate
concentration
carbonization
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PCT/JP2014/060134
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French (fr)
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慶一 中川
大本　節男
雅一 坂口
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
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    • F27D21/00—Arrangement of monitoring devices; Arrangement of safety devices

Definitions

  • the present invention relates to a carbonization apparatus that continuously heats and circulates solid organic matter and continuously performs carbonization.
  • a rotary kiln described in Patent Document 1 In the case of continuous distillation by heating while circulating solid organic matter, for example, a rotary kiln described in Patent Document 1 below can be applied.
  • the rotary kiln described in Patent Document 1 supplies organic matter (processed product) to the inner cylinder (furnace core tube) and rotates the inner cylinder, thereby circulating the organic matter inside the inner cylinder.
  • the hot air can be blown into the outer cylinder (heating furnace) to heat the organic matter and continuously dry, and the temperature of the hot air can be measured by measuring the temperature of the organic matter with a thermocouple provided in the inner cylinder. Can be adjusted.
  • the temperature of the organic matter in contact with the thermocouple is determined as the temperature of the entire organic matter, and therefore the temperature of the organic matter in contact with the thermocouple is the organic matter. If the temperature is greatly deviated from the overall average temperature, the whole organic matter is not heated with a necessary and sufficient amount of heat, and there is a possibility that the whole organic matter cannot be dry-distilled at the intended dry distillation rate (degree).
  • an object of the present invention is to provide a carbonization apparatus that can accurately perform carbonization at the rate of carbonization for the whole organic matter.
  • a carbonization apparatus is a furnace main body for circulating a solid organic substance therein, an organic substance supply means for supplying the organic substance into the furnace main body, A heating means for heating the organic matter inside the furnace body, a sending means for sending a solid dry distillation product and dry distillation gas heated inside the furnace body and a dry distillation gas, and a standard consisting of a rare gas in the dry distillation gas A reference gas supply means for adding a gas; and a test gas generating means for sending a test gas generated by completely burning a mixed gas of the dry distillation gas and the reference gas sent from the sending means with complete combustion air; , A test gas flow rate measuring means for measuring a flow rate Fi per unit time of the test gas sent from the test gas generating means, a concentration Cc of carbon dioxide in the test gas, and the Based on the gas concentration measuring means for measuring the concentration Cr of the quasi gas, the flow rate Fi measured by the inspection gas flow rate measuring means, and
  • the generation amount Wc per unit time of the carbon component in the dry distillation gas sent from the sending means is calculated from the following equation (2), and is supplied into the furnace body by the organic substance supplying means. Based on the weight Wo per unit time of the organic matter, the generation amount Wc calculated from the following formula (2), and the concentration Cg of the carbon component in the organic matter inputted in advance, from the sending means Computation control means for calculating the carbonization rate Dt of the carbonized product to be sent out from the following formula (3) and controlling the heating means so that the carbonization rate Dt becomes the target carbonization rate Dr. It is characterized by that.
  • the calculation control means increases the heating temperature of the organic matter when the dry distillation rate Dt is smaller than the dry distillation rate Dr. And controlling the heating means.
  • the dry distillation apparatus according to the third invention is the heating temperature of the organic matter when the calculation control means in the first or second invention is such that the dry distillation rate Dt is larger than the dry distillation rate Dr.
  • the heating means is controlled so as to lower the temperature.
  • the heating means heats the furnace body from the outside.
  • the reference gas supply means supplies the reference gas to the upstream side of the furnace body in the circulation direction of the organic matter. It is what supplies.
  • the carbonization apparatus according to the sixth invention is characterized in that, in any of the first to fifth inventions, the organic matter is low-grade coal.
  • the calculation control means calculates the flow rate Fr from the equation (1) based on the flow rate Fi and the concentration Cr, and the flow rates Fs, Fr, Fi,
  • the generated amount Wc is calculated from the equation (2) based on the concentration Cc
  • the dry distillation rate Dt is calculated from the equation (3) based on the weight Wo, the generated amount Wc, and the concentration Cg.
  • the heating means is controlled so that the carbonization rate Dt is the target carbonization rate Dr. Therefore, based on the total carbonization rate (degree) of the organic matter after the carbonization, heating of the organic material is performed.
  • the whole organic matter can be heated with a necessary and sufficient amount of heat without being affected by the variation.
  • the whole organic matter can be subjected to dry distillation with high accuracy at the intended dry distillation rate Dr.
  • an inner cylinder (furnace body) 112 is rotatably supported inside a fixedly supported outer cylinder (jacket) 111.
  • a supply feeder 113 that feeds low-grade coal (low-quality coal) 1 such as dried lignite or sub-bituminous coal, which is a solid organic substance, to the base end side (left side in FIG. 1) of the inner cylinder 112
  • the distal end side (the right side in FIG. 1) is connected while allowing the inner cylinder 112 to rotate.
  • a supply hopper 114 into which the low-grade coal 1 is put is provided on the base end side (left side in FIG. 1) of the supply feeder 113.
  • a reference gas supply source 115 which is a reference gas supply means for supplying a reference gas 4 made of a rare gas such as helium gas, neon gas or argon gas is connected to the base end side of the inner cylinder 112 via a flow rate adjusting valve 115a. Has been.
  • the carbonized carbon 2 that is a solid carbonized product obtained by carbonizing the low-grade coal 1 is dropped and sent downward, and the low-grade coal 1 is subjected to carbonization.
  • a shooter 116 which is a sending means for sending the carbonized gas 3 generated therewith from above is connected while allowing the inner cylinder 112 to rotate. The upper part of the shooter 116 is connected to a combustion furnace 117 for burning the dry distillation gas 3.
  • a fuel supply source 118 for supplying combustion fuel 5 such as natural gas to the inside of the combustion furnace 117 is connected to the combustion furnace 117 via a flow rate adjusting valve 118 a and to the inside of the combustion furnace 117.
  • An air blower 119 for supplying combustion air 6 is connected, and the combustion furnace 117 can generate and send combustion gas 7 by burning the dry distillation gas 3 together with the fuel 5 and the air 6. It can be done.
  • the delivery port of the combustion gas 7 of the combustion furnace 117 is connected to the inside of the outer cylinder 111.
  • the outer cylinder 111 is connected to an exhaust line 111 a for discharging the combustion gas 7 fed into the outer cylinder 111 to the outside of the system.
  • the combustor 120 is connected to a small air blower 121 that feeds the air 8 for complete combustion.
  • the combustor 120 burns the mixed gas together with the air 8 from the air blower 121. By doing so, the inspection gas 9 in which all the carbon components in the mixed gas are oxidized to carbon dioxide (completely burned) can be generated and sent out.
  • the gas outlet of the combustor 120 is a gas such as a gas chromatograph which is a gas concentration measuring means for measuring the concentration of each composition such as carbon dioxide and the rare gas in the inspection gas 9 sent from the gas outlet. It is connected to the concentration measuring device 131.
  • a gas flow meter 132 which is a test gas flow rate measuring means for measuring the flow rate of the test gas 9 delivered from the gas delivery port, is provided.
  • the gas flow meter 132 and the gas concentration measuring device 131 are in communication outside the system.
  • the gas concentration measuring device 131 and the gas flow meter 132 are electrically connected to an input unit of an arithmetic control device 130 that is arithmetic control means.
  • the output of the arithmetic and control unit 130 is connected to the drive motor 113a of the supply feeder 113, the flow rate adjustment valve 115a of the reference gas supply source 115, the flow rate adjustment valve 118a of the fuel supply source 118, and the air blowers 119 and 121.
  • the arithmetic and control unit 130 is electrically connected, and the arithmetic and control unit 130 is based on the information from the gas concentration measuring device 131 and the gas flow meter 132, information inputted in advance, and the like, and the flow control valve.
  • 115a, 118a, the air blowers 119, 121 and the like can be controlled (details will be described later).
  • the supply feeder 113, the supply hopper 114, and the like constitute organic substance supply means, and the outer cylinder 111, the combustion furnace 117, the fuel supply source 118, the air blower 119, and the like provide heating means.
  • the inspection gas generation means is configured by the combustor 120, the air blower 121, and the like.
  • the low-grade coal 1 After putting the low-grade coal 1 into the supply hopper 114, the low-grade coal 1 varieties, the intended dry distillation rate (degree) Dr of the low-grade coal 1, the low grade coal supplied into the inner cylinder 112
  • the arithmetic control device 130 controls the operation of the drive motor 113a of the supply feeder 113 so that the low-grade coal 1 is supplied into the inner cylinder 112 with the input weight Wo per unit time, and is input.
  • the flow rate adjusting valve 115a of the reference gas supply source 115 is controlled to operate so that the reference gas 4 is supplied into the inner cylinder 112 at a flow rate Fs per unit time.
  • the air blower 121 is operated and controlled so that the air 8 is supplied to the combustor 120 at a specified flow rate, while the fuel 5 and the air 6 are supplied at a reference flow rate at the start of operation.
  • the flow control valve 118 a and the air blower 119 of the supply source 118 are operated and controlled to generate the combustion gas 7 at the reference temperature in the combustion furnace 117 and feed it into the outer cylinder 111.
  • the low-grade coal 1 supplied into the inner cylinder 112 is moved from the proximal end side (left side in FIG. 1) to the distal end side (right side in FIG. 1) as the inner cylinder 112 rotates. At the same time as it is circulated while being stirred toward the outer cylinder 111, and is indirectly heated through the inner cylinder 112 by the combustion gas 7 fed into the outer cylinder 111, thereby being dry-distilled into the dry-distilled coal 2, It is sent out to the shooter 116 and sent out of the system from below the shooter 116.
  • the combustion gas 7 that has heated the inner cylinder 112 is discharged out of the system through the exhaust line 111a.
  • the dry distillation gas 3 generated by heating and dry distillation of the low-grade coal 1 is supplied from the reference gas supply source 115 to the upstream side in the flow direction of the low-grade coal 1 in the inner cylinder 112. While being mixed in the inner cylinder 112 with the gas 4, it is sent out to the shooter 116, becomes a mixed gas with the reference gas 4, and is sent out from above the shooter 116, and a part thereof is sorted into the combustor 120. On the other hand, the remainder is fed into the combustion furnace 117 and combusted together with the fuel 5 and the air 6 to become combustion gas 7 and fed into the outer cylinder 111.
  • the mixed gas separated into the combustor 120 is combusted together with the air 8 to become a test gas 9 in which all of the carbon components are oxidized to carbon dioxide (completely combusted).
  • a part of the gas is measured by the gas concentration measuring device 131, and the rest is discharged out of the system.
  • the gas concentration measuring device 131 measures the composition ratio (concentration) of carbon dioxide and the reference gas 4 (rare gas) in the collected inspection gas 9, and transmits the information to the arithmetic and control unit 130.
  • the arithmetic and control unit 130 includes information from the gas flow meter 132, that is, the flow rate Fi per unit time of the inspection gas 9 delivered from the combustor 120, and information from the gas concentration measuring unit 131, that is, Based on the composition ratio (concentration) Cr of the reference gas 4 (rare gas) in the inspection gas 9, the mixed gas supplied to the combustor 120, that is, the combustion gas completely burned in the combustor 120.
  • the flow rate Fr per unit time of the reference gas 4 (rare gas) in the mixed gas is calculated from the following formula (1).
  • the arithmetic and control unit 130 is configured to input the flow rate Fs per unit time of the reference gas 4 (rare gas) supplied into the inner cylinder 112, the flow rate Fr, and the flow rate Fi, which are input in advance. Based on the information from the gas concentration measuring device 131, that is, the composition ratio (concentration) Cc of carbon dioxide in the inspection gas 9, the generation amount (weight) per unit time of the carbon component in the dry distillation gas 3 Wc is calculated from the following equation (2).
  • the arithmetic and control unit 130 is inputted in advance with the previously input weight Wo per unit time of the low-grade coal 1 supplied into the inner cylinder 112 and the generated amount (weight) Wc.
  • the dry distillation ratio (degree) Dt is calculated from the following formula (3).
  • the said arithmetic and control unit 130 compares the said carbonization rate (degree) Dt of the said carbonization coal 2 with the said carbonization rate (degree) Dr made into the objective previously input, and the said carbonization rate (degree) Dt Is a value that falls within an allowable error range of the carbonization rate (degree) Dr, it is determined that the low-grade coal 1 is carbonized at the carbonization rate (degree) Dr for the purpose, and the fuel 5
  • the flow rate adjusting valve 118a of the fuel supply source 118 is controlled to be fed at a current flow rate.
  • the arithmetic and control unit 130 determines that the carbonization reduction (weight) per unit weight of the low-grade coal 1 is small, that is, the carbonization rate (degree) of the carbonization coal 2 is small, and the fuel 5 is made to be less than the current flow rate.
  • the temperature of the combustion gas 7 is raised by controlling the operation of the flow rate adjusting valve 118a of the fuel supply source 118 so that a large amount of fuel is supplied.
  • the arithmetic and control unit 130 determines that the carbonization reduction (weight) per unit weight of the low-grade coal 1 is large, that is, the carbonization rate (degree) of the carbonization coal 2 is large, and the fuel 5 is more than the current flow rate.
  • the flow rate adjusting valve 118a of the fuel supply source 118 is controlled to be fed so that the temperature of the combustion gas 7 is lowered.
  • the carbonized coal 2 is always carbonized so as to have a target carbonization ratio (degree) Dr.
  • a part of the dry distillation gas 3 after dry distillation sent out from the shooter 116 together with the dry distilled coal 2 is sampled and completely burned.
  • the carbonization ratio (degree) Dt of the carbonized coal 2 is obtained on the basis of the composition ratio (concentration) Cg of the carbon component in the corresponding low-grade coal 1, the temperature of the combustion gas 7 is adjusted. is there.
  • the heating amount of the low-grade coal 1 can be set from the overall dry distillation rate (degree) of the dry distillation coal 2 after the end of dry distillation. Even if the temperature of the low-grade coal 1 in 112 is partially greatly varied, the entire low-grade coal 1 can be heated with a necessary and sufficient amount of heat without being affected by the variation.
  • the carbonization apparatus 100 it is possible to perform carbonization with high accuracy at the carbonization ratio Dr aimed at the entire low-grade coal 1.
  • the reference gas 4 is supplied to the dry distillation gas 3, and the amount of carbon dioxide generated is determined based on the ratio of carbon dioxide in the dry distillation gas 3 to the reference gas 4, for example, Based on the flow rate of the dry distillation gas 3 sent from the shooter 116, the amount of carbon dioxide generated can be calculated with higher accuracy than when the amount of carbon dioxide generated is determined. Accurate carbonization can be more reliably performed with the intended carbonization ratio Dr.
  • the carbonized carbon 1 can be carbonized at the intended carbonization ratio Dr, the yield of the carbonized coal 2 can be stabilized.
  • the dry distillation rate (degree) Dt of the dry carbonized coal 2 can be determined stably without being influenced by the amount.
  • the reference gas supply source 115 is connected to the proximal end side of the inner cylinder 112, that is, the upstream side in the flow direction of the low-grade coal 1, and the reference gas supply 115 is connected to the inner cylinder 112.
  • the gas 4 is supplied, as another embodiment, for example, the reference gas supply source 115 is connected between the shooter 116 and the gas concentration measuring device 131 to connect the reference gas to the dry distillation gas 3. It is also possible to supply 4.
  • the low-grade coal 1 in the inner cylinder 112 is heated and dry-distilled with the combustion gas 7, but as another embodiment, for example, the inner cylinder 112 is It is also possible to dry-distill the low-grade coal 1 in the inner cylinder 112 by heating with an electric heater or the like.
  • the low-grade coal 1 in the inner cylinder 112 is heated and dry-distilled with the combustion gas 7 as in the above-described embodiment, it is generated along with the dry-distillation of the low-grade coal 1. Since the dry distillation gas 3 can be used as a raw material of the combustion gas 7 and can be effectively used, it is very preferable.
  • the low-grade coal 1 is indirectly heated and dry-distilled through the inner cylinder 112 by feeding the combustion gas 7 into the outer cylinder 111.
  • the reference gas 4 is heated by circulating the combustion gas 7 through a heat exchanger and the reference gas 4 through the heat exchanger. It is also possible to supply the reference gas 4 into the inner cylinder 112 and directly heat the low-grade coal 1 to dry distillation.
  • the reference gas 4 when the reference gas 4 is heated and the heated reference gas 4 is supplied into the inner cylinder 112 so that the low-grade coal 1 is directly heated to dry distillation, the reference gas 4 Since the gas 4 must be used in a large amount and the cost is increased, it is not preferable.
  • the carbonization apparatus according to the present invention when the carbonization apparatus according to the present invention is applied to carbonization of low-grade coal (low-quality coal) such as lignite and sub-bituminous coal, the carbonization can be accurately carbonized at a carbonization ratio intended for the entire low-grade coal. Therefore, it can be used extremely beneficially in the industry.
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Abstract

希ガスの基準ガス（４）を乾留ガス（３）に加える基準ガス供給源（１１５）と、乾留ガス（３）と基準ガス（４）との混合ガスを燃焼させて検査ガス（９）を送出する燃焼器（１２０）と、検査ガス（９）の流量Ｆｉを計測するガス流量計（１３２）と、検査ガス（９）中の二酸化炭素の濃度Ｃｃ及び基準ガス（４）（希ガス）の濃度Ｃｒを計測するガス濃度計測装置（１３１）と、前記流量Ｆｉ，前記濃度Ｃｒから混合ガス中の基準ガス（４）（希ガス）の流量Ｆｒを求め、乾留ガス（３）に供給した基準ガス（４）（希ガス）の流量Ｆｓ，前記流量Ｆｒ，Ｆｉ，前記濃度Ｃｃから乾留ガス（３）中の炭素成分の発生量Ｗｃを求め、低品位炭（１）の供給重量Ｗｏ，前記発生量Ｗｃ，低品位炭（１）中の炭素成分の濃度Ｃｇから乾留炭（２）の乾留割合Ｄｔを求め、目的の乾留割合Ｄｒとなるようバルブ（１１８ａ）を制御する演算制御装置（１３０）とを備えた。

Description

乾留装置
　本発明は、固形状の有機物を流通させながら加熱して連続的に乾留する乾留装置に関する。
　固形状の有機物を流通させながら加熱して連続的に乾留する場合には、例えば、下記特許文献１に記載されたロータリキルンを適用することができる。この特許文献１に記載されているロータリキルンは、内筒（炉芯管）に有機物（処理物）を供給して当該内筒を回転させることにより、当該内筒の内部で有機物を流通させながら、外筒（加熱炉）内に熱風を吹き込んで有機物を加熱して連続的に乾留することができると共に、前記内筒に設けた熱電対によって有機物の温度を計測することにより、前記熱風の温度を調整することができるようになっている。
特開２０００－２９２０６８号公報
　しかしながら、前述したような特許文献１に記載されているロータリキルンにおいては、前記熱電対と接触した有機物の温度を有機物全体の温度と判断することから、当該熱電対と接触した有機物の温度が有機物全体の平均温度と比べて大きくずれていると、有機物全体が必要十分な熱量で加熱されなくなってしまい、有機物全体を目的とする乾留割合（度合）で乾留できないおそれがあった。
　このようなことから、本発明は、有機物全体を目的とする乾留割合で精度よく乾留することができる乾留装置を提供することを目的とする。
　前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る乾留装置は、固形状の有機物を内部に流通させる炉本体と、前記炉本体の内部に前記有機物を供給する有機物供給手段と、前記炉本体の内部の前記有機物を加熱する加熱手段と、前記炉本体の内部で加熱されて乾留された固形状の乾留物及び乾留ガスを送出する送出手段と、前記乾留ガスに希ガスからなる基準ガスを加える基準ガス供給手段と、前記送出手段から送出された前記乾留ガスと前記基準ガスとの混合ガスを完全燃焼用空気と完全燃焼させることにより生成した検査ガスを送出する検査ガス生成手段と、前記検査ガス生成手段から送出された前記検査ガスの単位時間当たりの流量Ｆｉを計測する検査ガス流量計測手段と、前記検査ガス中の、二酸化炭素の濃度Ｃｃ及び前記基準ガスの濃度Ｃｒを計測するガス濃度計測手段と、前記検査ガス流量計測手段で計測された前記流量Ｆｉと、前記ガス濃度計測手段で計測された前記濃度Ｃｒとに基づいて、前記検査ガス生成手段で完全燃焼された前記混合ガス中の前記基準ガスの単位時間当たりの流量Ｆｒを下記式（１）から算出し、前記基準ガス供給手段から前記乾留ガスに供給した前記基準ガスの単位時間当たりの流量Ｆｓと、下記式（１）から算出された前記流量Ｆｒと、前記検査ガス流量計測手段で計測された前記流量Ｆｉと、前記ガス濃度計測手段で計測された前記濃度Ｃｃとに基づいて、前記送出手段から送出された前記乾留ガス中の炭素成分の単位時間当たりの発生量Ｗｃを下記式（２）から算出し、前記有機物供給手段で前記炉本体の内部に供給している前記有機物の単位時間当たりの重量Ｗｏと、下記式（２）から算出された前記発生量Ｗｃと、予め入力されている、前記有機物中の炭素成分の濃度Ｃｇとに基づいて、前記送出手段から送出される前記乾留物の乾留割合Ｄｔを下記式（３）から算出し、前記乾留割合Ｄｔが、目的とする乾留割合Ｄｒとなるように前記加熱手段を制御する演算制御手段とを備えていることを特徴とする。
Ｆｒ＝Ｆｉ×Ｃｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
Ｗｃ＝｛（Ｆｉ×Ｃｃ）／Ｆｒ｝×｛（Ｆｓ／２２．４）×１２｝　（２）
Ｄｔ＝（Ｗｃ／Ｃｇ）／Ｗｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
　また、第二番目の発明に係る乾留装置は、第一番目の発明において、前記演算制御手段が、前記乾留割合Ｄｔが前記乾留割合Ｄｒよりも小さい場合には前記有機物の加熱温度を上昇させるように前記加熱手段を制御するものであることを特徴とする。
　また、第三番目の発明に係る乾留装置は、第一番目又は第二番目の発明において、前記演算制御手段が、前記乾留割合Ｄｔが前記乾留割合Ｄｒよりも大きい場合には前記有機物の加熱温度を下降させるように前記加熱手段を制御するものであることを特徴とする。
　また、第四番目の発明に係る乾留装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記加熱手段が、前記炉本体を外側から加熱するものであることを特徴とする。
　また、第五番目の発明に係る乾留装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記基準ガス供給手段が、前記炉本体の前記有機物の流通方向上流側に前記基準ガスを供給するものであることを特徴とする。
　また、第六番目の発明に係る乾留装置は、第一番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記有機物が、低品位炭であることを特徴とする。
　本発明に係る乾留装置によれば、演算制御手段が、前記流量Ｆｉと、前記濃度Ｃｒとに基づいて、前記流量Ｆｒを前記式（１）から算出し、前記流量Ｆｓ，Ｆｒ，Ｆｉと、前記濃度Ｃｃとに基づいて、前記発生量Ｗｃを前記式（２）から算出し、前記重量Ｗｏと、前記発生量Ｗｃと、前記濃度Ｃｇとに基づいて、前記乾留割合Ｄｔを前記式（３）から算出し、当該乾留割合Ｄｔを目的とする乾留割合Ｄｒとするように加熱手段を制御することから、乾留終了後の上記有機物の全体の乾留割合（度合）に基づいて、当該有機物の加熱量を設定することができるので、炉本体内の有機物の温度が部分的に大きくバラついていたとしても、当該バラつきに左右されることなく有機物全体を必要十分な熱量で加熱することができる。その結果、有機物全体を目的とする乾留割合Ｄｒで精度よく乾留することができる。
本発明に係る乾留装置の主な実施形態の概略構成図である。
　本発明に係る乾留装置の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
〈主な実施形態〉
　本発明に係る乾留装置の主な実施形態を図１に基づいて説明する。
　図１に示すように、固定支持された外筒（ジャケット）１１１の内部には、内筒（炉本体）１１２が回転可能に支持されている。内筒１１２の基端側（図１中、左側）には、固形状の有機物である乾燥された褐炭や亜瀝青炭等のような低品位炭（低質炭）１を送給する供給フィーダ１１３の先端側（図１中、右側）が当該内筒１１２の回転を可能にしつつ連結されている。
　前記供給フィーダ１１３の基端側（図１中、左側）には、前記低品位炭１を入れられる供給ホッパ１１４が設けられている。前記内筒１１２の基端側には、ヘリウムガスやネオンガスやアルゴンガス等の希ガスからなる基準ガス４を供給する基準ガス供給手段である基準ガス供給源１１５が流量調整バルブ１１５ａを介して連結されている。
　前記内筒１１２の先端側（図１中、右側）には、前記低品位炭１を乾留した固形状の乾留物である乾留炭２を下方へ落下送出すると共に当該低品位炭１の乾留に伴って生成した乾留ガス３を上方から送出する送出手段であるシュータ１１６が当該内筒１１２の回転を可能にしつつ連結されている。前記シュータ１１６の上方は、前記乾留ガス３を燃焼させる燃焼炉１１７に連結されている。
　前記燃焼炉１１７には、当該燃焼炉１１７の内部へ天然ガス等の燃焼用の燃料５を供給する燃料供給源１１８が流量調整バルブ１１８ａを介して連結されると共に、当該燃焼炉１１７の内部へ燃焼用の空気６を供給するエアブロア１１９が連結されており、当該燃焼炉１１７は、前記乾留ガス３を上記燃料５及び上記空気６と共に燃焼させることにより燃焼ガス７を発生させて送出することができるようになっている。
　前記燃焼炉１１７の前記燃焼ガス７の送出口は、前記外筒１１１の内部に連結されている。前記外筒１１１には、当該外筒１１１の内部に送給された前記燃焼ガス７を系外へ排出する排気ライン１１１ａが連結されている。
　前記シュータ１１６の上方と前記燃焼炉１１７との間は、当該シュータ１１６から送出された前記乾留ガス３と前記基準ガス４との混合ガスの一部を分取して完全燃焼させる小型の燃焼器１２０に接続されている。前記燃焼器１２０には、完全燃焼用の空気８を送給する小型のエアブロア１２１が接続されており、当該燃焼器１２０は、分取した前記混合ガスを前記エアブロア１２１からの前記空気８と共に燃焼させることにより当該混合ガス中の炭素成分をすべて二酸化炭素に酸化させた（完全燃焼させた）検査ガス９を生成させて送出することができるようになっている。
　前記燃焼器１２０のガス送出口は、当該ガス送出口から送出された前記検査ガス９中の二酸化炭素や前記希ガス等の各組成の濃度を計測するガス濃度計測手段であるガスクロマトグラフ等のガス濃度計測装置１３１に接続されている。前記燃焼器１２０のガス送出口の近傍には、当該ガス送出口から送出された前記検査ガス９の流量を計測する検査ガス流量計測手段であるガス流量計１３２が設けられている。前記ガス流量計１３２と前記ガス濃度計測装置１３１との間は、系外へ連絡している。前記ガス濃度計測装置１３１及び前記ガス流量計１３２は、演算制御手段である演算制御装置１３０の入力部に電気的に接続されている。
　前記演算制御装置１３０の出力部は、前記供給フィーダ１１３の駆動モータ１１３ａ、前記基準ガス供給源１１５の前記流量調整バルブ１１５ａ、前記燃料供給源１１８の前記流量調整バルブ１１８ａ、前記エアブロア１１９，１２１に電気的に接続されており、当該演算制御装置１３０は、前記ガス濃度計測装置１３１及び前記ガス流量計１３２からの情報並びに予め入力された情報等に基づいて、前記駆動モータ１１３ａ、前記流量調整バルブ１１５ａ，１１８ａ、前記エアブロア１１９，１２１等を作動制御することができるようになっている（詳細は後述する）。
　なお、本実施形態においては、前記供給フィーダ１１３、前記供給ホッパ１１４等により有機物供給手段を構成し、前記外筒１１１、前記燃焼炉１１７、前記燃料供給源１１８、前記エアブロア１１９等により加熱手段を構成し、前記燃焼器１２０、前記エアブロア１２１等により検査ガス生成手段を構成している。
　このような本実施形態に係る乾留装置１００の作動を次に説明する。
　前記低品位炭１を前記供給ホッパ１１４に入れた後、当該低品位炭１の品種、当該低品位炭１の目的とする乾留割合（度合）Ｄｒ、前記内筒１１２内に供給する前記低品位炭１の単位時間当たりの重量Ｗｏ、前記内筒１１２内に供給する前記基準ガス４の単位時間当たりの流量Ｆｓを前記演算制御装置１３０にそれぞれ入力すると共に、前記内筒１１２を回転させると、当該演算制御装置１３０は、入力された単位時間当たりの重量Ｗｏで当該低品位炭１を当該内筒１１２内に供給するように前記供給フィーダ１１３の前記駆動モータ１１３ａを作動制御すると共に、入力された単位時間当たりの流量Ｆｓで当該基準ガス４を当該内筒１１２内に供給するように前記基準ガス供給源１１５の前記流量調整バルブ１１５ａを作動制御し、さらに、前記燃焼器１２０に規定の流量で空気８を供給するように前記エアブロア１２１を作動制御する一方、前記燃料５及び前記空気６を運転開始の際の基準の流量で送給するように前記燃料供給源１１８の前記流量調整バルブ１１８ａ及び前記エアブロア１１９を作動制御して、当該燃焼炉１１７内で基準温度の燃焼ガス７を発生させて前記外筒１１１内に送給する。
　前記内筒１１２内に供給された前記低品位炭１は、当該内筒１１２の回転に伴って、当該内筒１１２の基端側（図１中、左側）から先端側（図１中、右側）へ向かって攪拌されながら流通移動すると同時に、前記外筒１１１内に送給された前記燃焼ガス７によって、当該内筒１１２を介して間接加熱されることにより、乾留されて乾留炭２となり、前記シュータ１１６へ送り出されて当該シュータ１１６の下方から系外へ送出される。
　なお、前記内筒１１２を加熱した前記燃焼ガス７は、前記排気ライン１１１ａを介して系外へ排出される。
　また、前記低品位炭１の加熱乾留に伴って発生した前記乾留ガス３は、前記基準ガス供給源１１５から前記内筒１１２内の前記低品位炭１の流通方向上流側に供給された前記基準ガス４と当該内筒１１２内で混合されながら前記シュータ１１６へ送り出され、当該基準ガス４との混合ガスとなって当該シュータ１１６の上方から送出され、その一部が前記燃焼器１２０に分取される一方、その残りが前記燃焼炉１１７内に送給されて前記燃料５及び前記空気６と共に燃焼され、燃焼ガス７となって前記外筒１１１内へ送給される。
　前記燃焼器１２０に分取された前記混合ガスは、前記空気８と共に燃焼されることにより、炭素成分がすべて二酸化炭素に酸化された（完全燃焼された）検査ガス９となって当該燃焼器１２０から送出され、前記ガス流量計１３２で流量を計測された後、その一部が前記ガス濃度計測装置１３１に分取される一方、その残りが系外へ排出される。
　前記ガス濃度計測装置１３１は、分取した前記検査ガス９中の二酸化炭素及び基準ガス４（希ガス）の組成割合（濃度）を計測し、その情報を前記演算制御装置１３０に送信する。
　前記演算制御装置１３０は、前記ガス流量計１３２からの情報、すなわち、前記燃焼器１２０から送出された前記検査ガス９の単位時間当たりの流量Ｆｉと、前記ガス濃度計測装置１３１からの情報、すなわち、前記検査ガス９中の基準ガス４（希ガス）の組成割合（濃度）Ｃｒとに基づいて、前記燃焼器１２０に供給された前記混合ガス、すなわち、前記燃焼器１２０で完全燃焼された前記混合ガス中の基準ガス４（希ガス）の単位時間当たりの流量Ｆｒを下記式（１）から算出する。
Ｆｒ＝Ｆｉ×Ｃｒ　　　（１）
　さらに、前記演算制御装置１３０は、先に入力された、前記内筒１１２内に供給する前記基準ガス４（希ガス）の単位時間当たりの流量Ｆｓと、前記流量Ｆｒと、前記流量Ｆｉと、前記ガス濃度計測装置１３１からの情報、すなわち、前記検査ガス９中の二酸化炭素の組成割合（濃度）Ｃｃとに基づいて、前記乾留ガス３中の炭素成分の単位時間当たりの発生量（重量）Ｗｃを下記の式（２）から算出する。
Ｗｃ＝｛（Ｆｉ×Ｃｃ）／Ｆｒ｝×｛（Ｆｓ／２２．４）×１２｝　（２）
　そして、前記演算制御装置１３０は、先に入力された、前記内筒１１２内に供給する前記低品位炭１の単位時間当たりの重量Ｗｏと、前記発生量（重量）Ｗｃと、予め入力されている、先に入力された前記低品位炭１の品種に対応した当該低品位炭１中の炭素成分の組成割合（濃度）Ｃｇとに基づいて、前記シュータ１１６から送出された前記乾留炭２の乾留割合（度合）Ｄｔを下記の式（３）から算出する。
Ｄｔ＝（Ｗｃ／Ｃｇ）／Ｗｏ　　　（３）
　そして、前記演算制御装置１３０は、前記乾留炭２の前記乾留割合（度合）Ｄｔと、先に入力された目的とする前記乾留割合（度合）Ｄｒとを比較し、上記乾留割合（度合）Ｄｔが、上記乾留割合（度合）Ｄｒの許容誤差範囲内になる値の場合には、前記低品位炭１を目的とする上記乾留割合（度合）Ｄｒで乾留していると判断し、前記燃料５を現在の流量で送給するように前記燃料供給源１１８の前記流量調整バルブ１１８ａを作動制御する。
　他方、上記乾留割合（度合）Ｄｔが、上記乾留割合（度合）Ｄｒの許容誤差範囲内にならず、当該乾留割合（度合）Ｄｒよりも小さい値（Ｄｔ＜Ｄｒ）である場合には、前記演算制御装置１３０は、前記低品位炭１の単位重量当たりの乾留減量（重量）が少ない、すなわち、上記乾留炭２の乾留割合（度合）が小さいと判断し、前記燃料５を現在の流量よりも多く送給するように前記燃料供給源１１８の前記流量調整バルブ１１８ａを作動制御して前記燃焼ガス７の温度を上昇させる。
　また、上記乾留割合（度合）Ｄｔが、上記乾留割合（度合）Ｄｒの許容誤差範囲内にならず、当該乾留割合（度合）Ｄｒよりも大きい値（Ｄｔ＞Ｄｒ）である場合には、前記演算制御装置１３０は、前記低品位炭１の単位重量当たりの乾留減量（重量）が多い、すなわち、上記乾留炭２の乾留割合（度合）が大きいと判断し、前記燃料５を現在の流量よりも少なく送給するように前記燃料供給源１１８の前記流量調整バルブ１１８ａを作動制御して前記燃焼ガス７の温度を低下させる。
　これにより、前記乾留炭２は、目的とする乾留割合（度合）Ｄｒとなるように常に乾留される。
　つまり、本実施形態に係る乾留装置１００においては、乾留された前記乾留炭２と共に前記シュータ１１６から送出される乾留終了後の前記乾留ガス３の一部を分取して完全燃焼させた検査ガス９中の二酸化炭素の濃度Ｃｃを検知し、当該二酸化炭素の濃度Ｃｃから前記乾留ガス３中の炭素成分の発生量Ｗｃを算出することにより、予め求められている前記低品位炭１の品種に対応した当該低品位炭１中の炭素成分の組成割合（濃度）Ｃｇに基づいて、上記乾留炭２の乾留割合（度合）Ｄｔを求めて、前記燃焼ガス７の温度を調整するようにしたのである。
　このため、本実施形態に係る乾留装置１００では、乾留終了後の前記乾留炭２の全体の乾留割合（度合）から、前記低品位炭１の加熱量を設定することができるので、前記内筒１１２内の前記低品位炭１の温度が部分的に大きくバラついていたとしても、当該バラつきに左右されることなく当該低品位炭１全体を必要十分な熱量で加熱することができる。
　したがって、本実施形態に係る乾留装置１００によれば、前記低品位炭１全体を目的とする乾留割合Ｄｒで精度よく乾留することができる。
　また、前記基準ガス４を前記乾留ガス３に供給し、当該基準ガス４に対する当該乾留ガス３中の二酸化炭素の割合に基づいて、二酸化炭素の発生量を求めるようにしたことから、例えば、前記シュータ１１６から送出された前記乾留ガス３の流量に基づいて、二酸化炭素の発生量を求めるような場合よりも、二酸化炭素の発生量を精度よく算出することができ、前記低品位炭１全体を目的とする乾留割合Ｄｒで精度よく乾留することがより確実にできる。
　なぜなら、前記シュータ１１６と前記ガス濃度計測装置１３１との間に流量計等を設けて前記乾留ガス３の流量を計測しようとすると、当該乾留ガス３中に含まれているタール分等が当該流量計等に付着して、当該乾留ガス３の流量を正確に計測することが難しくなりやすいからである。
　また、前記内筒１１２内に外部から極少量の酸素ガスや水素ガス等が混入して、当該ガス量に対応する量の前記低品位炭１が万が一燃焼消失してしまったとしても、当該低品位炭１全体を目的とする乾留割合Ｄｒで乾留することができるので、前記乾留炭２の歩留まりを安定化させることができる。
　また、前記内筒１１２内に外部からＨ2Ｏ等が混入したとしても、前記乾留ガス３中の炭素成分の発生量Ｗｃの算出に影響を生じることがないので、当該内筒１１２内の水分量に左右されることなく前記乾留炭２の乾留割合（度合）Ｄｔを安定して求めることができる。
〈他の実施形態〉
　なお、前述した実施形態においては、前記内筒１１２の基端側、すなわち、前記低品位炭１の流通方向上流側に前記基準ガス供給源１１５を接続して当該内筒１１２の内部に前記基準ガス４を供給するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記シュータ１１６と前記ガス濃度計測装置１３１との間に前記基準ガス供給源１１５を接続して前記乾留ガス３に前記基準ガス４を供給するようにすることも可能である。
　また、前述した実施形態においては、固定支持した外筒１１１の内部に内筒１１２を回転可能に支持したロータリキルンタイプの乾留装置１００の場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、内筒（炉本体）の外周を外筒（ジャケット）で覆い、当該内筒の内部にメッシュコンベア等を配設したコンベアタイプの乾留装置とすることも可能である。
　また、前述した実施形態においては、前記燃焼ガス７により、前記内筒１１２内の前記低品位炭１を加熱して乾留するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記内筒１１２を電気ヒータ等で加熱することにより、当該内筒１１２内の前記低品位炭１を乾留するようにすることも可能である。
　しかしながら、前述した実施形態のように、前記燃焼ガス７により、前記内筒１１２内の前記低品位炭１を加熱して乾留するようにすれば、前記低品位炭１の乾留に伴って発生した前記乾留ガス３を前記燃焼ガス７の原料に使用して、有効利用を図ることができるので、非常に好ましい。
　また、前述した実施形態においては、前記燃焼ガス７を前記外筒１１１内に送給することにより、前記内筒１１２を介して前記低品位石炭１を間接的に加熱して乾留するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記燃焼ガス７を熱交換器に流通させると共に当該熱交換器に前記基準ガス４を流通させることにより、当該基準ガス４を加熱して、加熱された当該基準ガス４を前記内筒１１２内に供給して前記低品位炭１を直接的に加熱して乾留するようにすることも可能である。
　しかしながら、前記基準ガス４を加熱して、加熱された当該基準ガス４を前記内筒１１２内に供給することにより、前記低品位炭１を直接的に加熱して乾留するようにすると、前記基準ガス４を多量に使用しなければならず、コストが高くなってしまうため、あまり好ましくはない。
　また、前述した実施形態においては、前記低品位炭１を加熱して乾留する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、固形状の有機物を加熱して乾留する場合であれば、前述した実施形態の場合と同様に適用して、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
　本発明に係る乾留装置は、例えば、褐炭や亜瀝青炭等のような低品位炭（低質炭）を乾留する場合に適用すると、低品位炭全体を目的とする乾留割合で精度よく乾留することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
　１　低品位炭（低質炭）
　２　乾留炭
　３　乾留ガス
　４　基準ガス
　５　燃料
　６　空気
　７　燃焼ガス
　８　空気
　９　検査ガス
　１００　乾留装置
　１１１　外筒
　１１２　内筒
　１１３　供給フィーダ
　１１３ａ　駆動モータ
　１１４　供給ホッパ
　１１５　基準ガス供給源
　１１５ａ　流量調整バルブ
　１１６　シュータ
　１１７　燃焼炉
　１１８　燃料供給源
　１１８ａ　流量調整バルブ
　１１９　エアブロア
　１２０　燃焼器
　１２１　エアブロア
　１３０　演算制御装置
　１３１　ガス濃度計測装置
　１３２　ガス流量計

Claims (6)

  1. 　固形状の有機物を内部に流通させる炉本体と、
    　前記炉本体の内部に前記有機物を供給する有機物供給手段と、
    　前記炉本体の内部の前記有機物を加熱する加熱手段と、
    　前記炉本体の内部で加熱されて乾留された固形状の乾留物及び乾留ガスを送出する送出手段と、
    　前記乾留ガスに希ガスからなる基準ガスを加える基準ガス供給手段と、
    　前記送出手段から送出された前記乾留ガスと前記基準ガスとの混合ガスを完全燃焼用空気と完全燃焼させることにより生成した検査ガスを送出する検査ガス生成手段と、
    　前記検査ガス生成手段から送出された前記検査ガスの単位時間当たりの流量Ｆｉを計測する検査ガス流量計測手段と、
    　前記検査ガス中の、二酸化炭素の濃度Ｃｃ及び前記基準ガスの濃度Ｃｒを計測するガス濃度計測手段と、
    　前記検査ガス流量計測手段で計測された前記流量Ｆｉと、前記ガス濃度計測手段で計測された前記濃度Ｃｒとに基づいて、前記検査ガス生成手段で完全燃焼された前記混合ガス中の前記基準ガスの単位時間当たりの流量Ｆｒを下記式（１）から算出し、
    　前記基準ガス供給手段から前記乾留ガスに供給した前記基準ガスの単位時間当たりの流量Ｆｓと、下記式（１）から算出された前記流量Ｆｒと、前記検査ガス流量計測手段で計測された前記流量Ｆｉと、前記ガス濃度計測手段で計測された前記濃度Ｃｃとに基づいて、前記送出手段から送出された前記乾留ガス中の炭素成分の単位時間当たりの発生量Ｗｃを下記式（２）から算出し、
    　前記有機物供給手段で前記炉本体の内部に供給している前記有機物の単位時間当たりの重量Ｗｏと、下記式（２）から算出された前記発生量Ｗｃと、予め入力されている、前記有機物中の炭素成分の濃度Ｃｇとに基づいて、前記送出手段から送出される前記乾留物の乾留割合Ｄｔを下記式（３）から算出し、
    　前記乾留割合Ｄｔが、目的とする乾留割合Ｄｒとなるように前記加熱手段を制御する演算制御手段と
    　を備えていることを特徴とする乾留装置。
    Ｆｒ＝Ｆｉ×Ｃｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
    Ｗｃ＝{(Ｆｉ×Ｃｃ)／Ｆｒ}×{(Ｆｓ／２２．４)×１２}　　（２）
    Ｄｔ＝（Ｗｃ／Ｃｇ）／Ｗｏ　　　　　　　　　　　　　　　（３）
  2. 　請求項１に記載の乾留装置において、
    　前記演算制御手段が、
    　前記乾留割合Ｄｔが前記乾留割合Ｄｒよりも小さい場合には前記有機物の加熱温度を上昇させるように前記加熱手段を制御するものである
    　ことを特徴とする乾留装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の乾留装置において、
    　前記演算制御手段が、
    　前記乾留割合Ｄｔが前記乾留割合Ｄｒよりも大きい場合には前記有機物の加熱温度を下降させるように前記加熱手段を制御するものである
    　ことを特徴とする乾留装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の乾留装置において、
    　前記加熱手段が、前記炉本体を外側から加熱するものである
    　ことを特徴とする乾留装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の乾留装置において、
    　前記基準ガス供給手段が、前記炉本体の前記有機物の流通方向上流側に前記基準ガスを供給するものである
    　ことを特徴とする乾留装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の乾留装置において、
    　前記有機物が、低品位炭である
    　ことを特徴とする乾留装置。
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