WO2015083509A1 - 石炭不活性化処理装置 - Google Patents

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rotary kiln
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慶一 中川
大本　節男
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三菱重工業株式会社
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    • C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect

Definitions

  • the present invention relates to a coal deactivation treatment apparatus that performs deactivation treatment of coal with a treatment gas containing oxygen.
  • a rotary kiln to which the carbonized coal and the processing gas are supplied is provided, and is arranged adjacent to the circumferential direction in the rotary kiln.
  • Coal deactivation processing apparatuses having a plurality of distribution pipes in circulation have been studied.
  • the above-described coal deactivation processing apparatus is configured to agitate coal by rotating the rotary kiln body while cooling the coal with cooling water flowing through the feed pipe by rotating the rotary kiln and the plurality of feed pipes.
  • a plurality of supply pipes pass through the coal bed in which the coal is deposited in the rotary kiln, and the coal is agitated by lifting the coal upward from the coal bed surface and dropping from the upper side to the coal bed surface. In this way, the coal is inactivated by the processing gas.
  • the coal deactivation treatment apparatus is required to perform the deactivation treatment of the coal more efficiently.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can efficiently adsorb oxygen onto the surface of coal while preventing spontaneous combustion of coal. It aims at providing the coal inactivation processing apparatus which can be performed.
  • the coal inactivation processing apparatus for solving the above-described problem is a coal inactivation processing apparatus that inactivates coal with a processing gas containing oxygen, in which the coal and the processing gas are contained inside.
  • a kiln main body provided rotatably and provided rotatably with the kiln main body and extending in the longitudinal direction of the kiln main body, and a feed pipe through which cooling water flows.
  • a pair of blades projecting in the radial direction are provided on the outer periphery of the feed pipe, and the coal is placed in the kiln body when the feed pipe and the pair of blades are rotated. Arranged so that it passes through the deposited coal bed, and the angle formed by the tangent of the trajectory passing through the central axis of the feed pipe and the bisector of the pair of blades is 0 degrees to 40 degrees It is characterized by that.
  • the coal inactivation processing apparatus according to the second invention for solving the above-described problem is the coal inactivation processing apparatus according to the first invention described above, wherein the pair of blades is one of the pair of blades. And the bisector of the pair of blades is arranged so that the blade angle is larger than the repose angle.
  • a coal deactivation processing apparatus for solving the above-described problem is the coal deactivation processing apparatus according to the second invention described above, wherein the blade angle is 45 degrees to 85 degrees. It is characterized by.
  • a coal inactivation processing apparatus for solving the above-described problem is the coal inactivation processing apparatus according to any one of the first to third inventions described above, wherein The minimum length in the radial direction of the feed pipe is 5% to 45% of the radius of the feed pipe.
  • the feed pipe and the pair of blades are disposed so as to pass through a coal layer in which coal is deposited in the kiln body when the kiln body rotates.
  • the angle between the tangent of the trajectory passing through the central axis of the feed pipe and the bisector of the pair of blades is set to 0 degrees to 40 degrees, so that the coal is fed by the cooling water flowing through the feed pipe.
  • the coal is agitated by rotation of the kiln body, and a predetermined amount of coal is lifted above the surface of the coal layer in the kiln body by the feed pipe and a pair of blades and dropped from above to stir the coal.
  • the coal and the processing gas can be efficiently contacted.
  • suction of oxygen to the surface of coal can be performed efficiently, aiming at prevention of spontaneous combustion of coal. Therefore, the overall length of the kiln main body can be shortened compared with the case where the blades are not provided in the feed pipe, and the apparatus can be downsized.
  • a coal deactivation treatment apparatus 100 that deactivates dry-distilled coal 1 has a hopper 101 that receives dry-distilled coal 1, and a base end side that communicates with a delivery port of the hopper 101. And a screw feeder 102 that is a rotary conveying means that rotates and conveys the coal 1 in the hopper 101 from one end side (base end side) to the other end side (tip end side).
  • the distal end side of the screw feeder 102 communicates with the proximal end side of a cylindrical rotary kiln main body (kiln main body) 103.
  • the base end side of the rotary kiln main body 103 is in communication with the base end side casing 111 via the sealing device 108.
  • a gas receiving port 111 a for introducing the processing gas 13 is provided at the upper part of the base end side casing 111.
  • the gas inlet 111a is connected to the distal end side of the processing gas supply pipe 121 that supplies the processing gas 13.
  • a blower 127 and a heating device 128 are provided in the middle of the processing gas supply pipe 121.
  • the distal end side of the air supply pipe 122 that supplies the air 11 and the distal end side of the nitrogen supply pipe 123 that supplies the nitrogen gas 12 are connected to the proximal end side of the processing gas supply pipe 121.
  • the base end side of the air supply pipe 122 is open to the atmosphere.
  • the base end side of the nitrogen supply pipe 123 is connected to a nitrogen supply source 124 such as a nitrogen gas tank.
  • flow control valves 125 and 126 are provided, respectively.
  • the distal end side of the rotary kiln main body 103 communicates with the distal end side casing 112 via seal devices 109a and 109b.
  • a gas discharge port 112 a for discharging the used processing gas 14 is provided in the upper part of the front end side casing 112.
  • the base end side of the processing gas discharge pipe 131 that discharges the used processing gas 14 is connected to the gas discharge port 112a.
  • a temperature sensor 131 a is provided in the middle of the processing gas discharge pipe 131.
  • a shooter 112b that drops and discharges the deactivated coal (modified coal) 3 is provided at the lower portion of the front end side casing 112.
  • An annular ridge 104 is provided on the distal end side and the proximal end side of the outer peripheral portion of the rotary kiln main body 103, and the ridge 104 is supported by a roller 105.
  • a gear 106 that meshes with the gear 107 a of the driving electric motor 107 is provided on the outer peripheral portion of the rotary kiln main body 103. Therefore, when the gear 107a of the driving motor 107 is rotated, the rotary kiln main body 103 is rotated.
  • the coal inactivation processing apparatus 100 described above further includes a cooling device 140.
  • the cooling device 140 includes a bearing 145 fixed to the side wall portion 103 a on the distal end side of the rotary kiln main body 103.
  • the cooling device 140 includes a cooling water supply header 141 that is provided on the bearing 145 and to which the cooling water 21 is supplied from outside the system.
  • a plurality of, for example, eight (see FIG. 2) feed pipes 142 (for example, double pipes) for feeding the coolant 21 are connected to the coolant feed header 141.
  • the cooling device 140 includes a cooling water discharge header 146 that discharges the used cooling water 22 circulated through the supply pipe 142 to the outside of the system.
  • the plurality of feed pipes 142 are arranged in the rotary kiln main body 103 adjacent to each other at equal intervals in the circumferential direction of the rotary kiln main body 103.
  • the plurality of feed pipes 142 is a coal layer formed by depositing coal 2 even when the filling rate of coal 2 into the rotary kiln body 103 is, for example, 10% to 15% when the rotary kiln body 103 rotates. It arrange
  • the plurality of feed pipes 142 extend in the rotary kiln main body 103 in parallel to the central axis C1 of the rotary kiln main body 103, and extend from the distal end side to the proximal end side of the rotary kiln main body 103. .
  • the temperature is adjusted so that the coal 2 does not spontaneously ignite by the cooling water 21 flowing in the feed pipe 142. Is done.
  • the plurality of feed pipes 142 are disposed so as to penetrate the side wall 103a of the rotary kiln main body 103.
  • the plurality of feed pipes 142 are supported by support tools (not shown) arranged at a plurality of locations in the longitudinal direction. As a result, the plurality of feed pipes 142 rotate together with the rotary kiln main body 103 as the rotary kiln main body 103 rotates.
  • A indicates the rotational direction of the rotary kiln body 103.
  • L1 indicates a trajectory through which the central axis C2 of the plurality of supply pipes 142 passes, and L2 indicates a tangent to the trajectory L1.
  • ⁇ represents an acute angle formed by the tangent L2 and a bisector L3 described later.
  • L3 indicates a bisector of a pair of blades 143 and 144 described later.
  • L4 has shown the symmetrical line of the coal bed surface 2a.
  • L11 indicates an auxiliary line passing through the contact point P1 between the feed pipe 142 and the coal bed surface 2a and the contact point P2 of the left-right symmetric line L4 between the feed pipe 142 and the coal bed surface 2a.
  • L12 and L13 indicate auxiliary lines passing through the central axis C2 of the feed pipe 142 and the contacts P1 and P2, respectively.
  • L21 and L22 indicate auxiliary lines passing through the blades 144 and 143 and the central axis C2 of the feed pipe 142, respectively.
  • ⁇ is an acute angle formed by the bisector L3 and the auxiliary line L21 (extension line of the blade 144), and indicates a blade angle, and ⁇ indicates an acute angle formed by the bisector L3 and the auxiliary line L12.
  • ⁇ represents the angle of repose.
  • the auxiliary lines L11, L12, and L13 form an isosceles triangle having the central axis C2 as an apex, and the auxiliary line L12 and the coal bed surface layer 2a form a right angle. Therefore, the angle ⁇ is the same as the angle of repose ⁇ . It becomes.
  • the radial cross section of the feed pipe 142 is a perfect circle.
  • a pair of blades 143 and 144 projecting in the radial direction of the feed pipe 142 are provided on the outer periphery of the feed pipe 142.
  • the pair of blades 143 and 144 may have a filling rate of coal 2 in the rotary kiln body 103 of, for example, 10% to 15% when the rotary kiln body 103 rotates. It arrange
  • the feed pipe 142 and the pair of blades 143 and 144 provided in the feed pipe 142 are arranged so that the angle ⁇ is 0 to 40 degrees.
  • the feeding pipe 142 and the pair of blades 143 and 144 provided in the feeding pipe 142 are preferably arranged so that the angle ⁇ is equal to the angle of repose ⁇ . This is because when the angle ⁇ is equal to the angle of repose ⁇ (see FIG. 3), the amount of coal that is lifted above the coal bed surface 2a by the feed pipe 142 and the pair of blades 143 and 144 is maximized, This is because the contact efficiency between the coal 2 and the processing gas 13 due to the angle ⁇ can be maximized.
  • the pair of blades 143 and 144 are preferably arranged so that the angle (blade angle) ⁇ is larger than the repose angle ⁇ . This is because if the angle (blade angle) ⁇ is made smaller than the angle of repose, the amount of coal lifted above the coal bed surface 2a by the feed pipe 142 and the pair of blades 143 and 144 is reduced accordingly. This is because the coal 2 and the processing gas 13 cannot be efficiently contacted.
  • the angle (blade angle) ⁇ is preferably 45 ° to 85 °, and more preferably 55 ° to 75 °. This is because if the angle (blade angle) ⁇ is out of the above range, the amount of coal lifted above the coal bed surface 2a by the feed pipe 142 and the pair of blades 143, 144 is reduced accordingly, It is because it becomes impossible to make 2 and the process gas 13 contact efficiently.
  • the minimum length H min in the radial direction of the feed pipe 142 of the blades 143, 144 is preferably 5% to 45% of the radius of the feed pipe 142, and more preferably 10% to 35%. . This is the same as the case where the amount of coal lifted by the feed pipe 142 and the blades 143 and 144 is not provided when the minimum length H min of the blades 143 and 144 is lower than the lower limit value. This is because the amount of coal lifted above the coal bed surface 2a by the blades 143 and 144 cannot be increased, and the contact efficiency between the coal 2 and the processing gas 13 cannot be improved.
  • the minimum length H min of the vane 143, 144 is above the upper limit, the amount of coal to be lifted by the feed pipe 142 and the vane 143, 144 is increased, the delivery tube 142 itself, feed pipe This is because the load related to the connection portion between the blade 142 and the blades 143 and 144 increases.
  • the radius r2 of the feed pipe 142 and the distance D1 between the central axis C1 of the rotary kiln main body 103 and the central axis C2 of the feed pipe 142 are expressed by the following relational expression (1 ) Is more preferable.
  • the nitrogen supply source 124, the base end side casing 111, the gas receiving port 111a, and the like constitute processing gas supply means.
  • the cooling water supply header 141, the supply pipe 142, the blades 143 and 144, the bearing 145, the cooling water discharge header 146, and the like constitute the cooling device 140 that forms a cooling means.
  • the ridge 104, the roller 105, the gear 106, the drive motor 107, the gear 107a, and the like constitute a rotating means.
  • the hopper 101, the screw feeder 102, and the like constitute coal supply means.
  • the shooter 112b and the like of the front end side casing 112 constitute coal discharging means.
  • the front end side casing 112, the gas discharge port 112a, the processing gas discharge pipe 131, and the like constitute processing gas discharge means.
  • Each means, the rotary kiln main body 103, the sealing devices 108, 109a, 109b, etc. constitute the coal inactivation processing device 100.
  • the coal 1 When the coal 1 is supplied to the hopper 101, the coal 1 is conveyed into the rotary kiln main body 103 by the screw feeder 102.
  • the air 11 and the nitrogen gas 12 are supplied to the processing gas supply pipe 121 via the air supply pipe 122 and the nitrogen supply pipe 123 by controlling the opening degree of the flow rate adjusting valves 125 and 126. Supplied.
  • the air 11 and the nitrogen gas 12 are mixed to become the processing gas 13 (for example, the oxygen concentration is about 5 to 10%).
  • the processing gas 13 is heated by the heating device 128 based on the temperature data of the used processing gas 14 obtained by the temperature sensor 131a, and adjusted to be 40 ° C. to 200 ° C. in the rotary kiln main body 103.
  • a gas supply pipe 121 supplies the rotary kiln main body 103 through the gas receiving port 111a.
  • the rotary kiln main body 103 rotates when the gear 107 a of the driving motor 107 rotates and is transmitted via the gear 106.
  • the coal 2 conveyed into the rotary kiln main body 103 moves from the proximal end side to the distal end side of the rotary kiln main body 103 while being stirred.
  • the coal 2 in the rotary kiln main body 103 adsorbs the oxygen of the processing gas 13 supplied into the rotary kiln main body 103.
  • the inactivated coal (reformed coal) 3 is obtained by oxygen adsorption, and is carried out of the system via the shooter 112b.
  • the coal 2 in the rotary kiln main body 103 generates heat by adsorbing oxygen in the processing gas 13, the coal 2 is adjusted to a temperature at which the coal 2 does not spontaneously ignite by the cooling water 21 flowing through the feed pipe 142.
  • the used processing gas (about 50 ° C. to 70 ° C.) 14 used for the inactivation processing of the coal 2 in the rotary kiln main body 103 circulates in the same direction as the transport direction of the coal 2, and the rotary kiln main body 103
  • the gas flows from the gas discharge port 112 a of the front end side casing 112 provided on the front end side to the process gas discharge pipe 131 and is discharged out of the system through the process gas discharge pipe 131.
  • the rotary kiln main body 103 rotates with the rotary kiln main body 103 around the central axis C ⁇ b> 1 of the rotary kiln main body 103, and the rotary kiln main body 103 rotates.
  • a plurality of feed pipes 142 are provided in the rotary kiln body 103 so as to pass through a coal bed formed by depositing coal 2 supplied into the main body 103, and a pair of blades 143, Since 144 is provided with the above-mentioned specifications, it further operates as follows.
  • the coal 2 is fed into the feed pipe 142 and the pair of blades 143 and 144 within the rotary kiln body 103 when the rotary kiln body 103 rotates.
  • the angle ⁇ formed by the tangent line L2 of the trajectory passing through the central axis C2 of the feed pipe 142 and the bisector L3 of the pair of blades 143 and 144 is 0 degrees or more while being arranged so as to pass through the coal layer that is deposited.
  • the coal 2 is stirred by the rotation of the rotary kiln main body 103 while the coal 2 is cooled by the cooling water 21 flowing in the feed pipe 142, and the feed pipe 142 and the blade 143 are also stirred.
  • a predetermined amount of coal 2 can be lifted above the coal bed surface 2a in the rotary kiln main body 103 and dropped from above to stir the coal 2, Charcoal 2 and the process gas 13 can be efficiently contacted.
  • suction of oxygen to the surface of coal 2 can be performed efficiently, aiming at prevention of spontaneous ignition of coal 2. Therefore, the overall length of the rotary kiln main body 103 can be shortened compared with the case where the blades are not provided in the feed pipe, and the apparatus can be downsized.
  • the angle of the blade angle ⁇ formed by the pair of blades 143 and 144 provided in each of the plurality of supply pipes 142 is not limited to one type, and may be a coal inactivation treatment apparatus having two or more types. It is.
  • the coal inactivation processing apparatus 100 including the eight supply pipes 142 has been described.
  • the number of the supply pipes is not limited to eight, and seven or less or nine or more supply pipes are used. It is also possible to provide a coal inactivation treatment apparatus.

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Abstract

　石炭の自然発火の防止を図りつつ、石炭の表面への酸素の吸着を効率良く行うことができるようにする。石炭および処理ガスが内部に供給され、回転可能に設けられたロータリキルン本体（１０３）と、ロータリキルン本体（１０３）と共に回転可能に設けられると共に、ロータリキルン本体（１０３）の長手方向に延在して設けられ、内部を冷却水が流通する送給管（１４２）とを備え、送給管（１４２）の外周部にその径方向へ突出する羽根（１４３，１４４）を一対設け、送給管（１４２）および一対の羽根（１４３，１４４）を、ロータリキルン本体１０３が回転したときにロータリキルン本体（１０３）内にて石炭（２）が堆積してなる石炭層を通過するように配置すると共に、送給管（１４２）の中心軸（Ｃ２）が通る軌跡（Ｌ１）の接線（Ｌ２）と一対の羽根（１４３，１４４）の二等分線（Ｌ３）のなす角（γ）が０度～４０度となるように配置する。

Description

石炭不活性化処理装置
　本発明は、酸素を含有する処理ガスで石炭の不活性化処理を行う石炭不活性化処理装置に関する。
　乾留された石炭は、表面が活性化して酸素と結合しやすくなるため、そのまま保管すると、空気中の酸素との反応熱で自然発火してしまうおそれがある。このため、酸素を含有する処理ガス雰囲気中に、乾留された石炭を曝すことにより、当該石炭の表面に酸素を先に結合させて当該石炭の不活性化を図り、保管時の自然発火を防止するようにしている。
特開２００７－２３７０１１号公報 国際公開第９５／１３８６８号パンフレット
　ところで、乾留された石炭を不活性化処理する装置として、乾留された石炭および処理ガスが供給されるロータリキルンを設け、当該ロータリキルン内にてその周方向で隣接して配置され、冷却水が流通する送給管を複数設けた石炭不活性化処理装置が検討されている。
　上述した石炭不活性化処理装置は、ロータリキルンおよび複数の送給管が回転されることで、送給管内を流通する冷却水により石炭を冷却しつつ、ロータリキルン本体の回転により石炭を撹拌すると共に、複数の送給管がロータリキルン内にて石炭が堆積してなる石炭層内を通過し当該石炭を石炭層表面よりも上方へ持ち上げ上方から石炭層表面に落下することでも石炭を撹拌することで、処理ガスにより石炭を不活性化処理している。
　しかしながら、前記石炭不活性化処理装置は、前記石炭の不活性化処理をさらに効率良く行うことが求められている。
　このようなことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたものであって、石炭の自然発火の防止を図りつつ、石炭の表面への酸素の吸着を効率良く行うことができる石炭不活性化処理装置を提供することを目的としている。
　上述した課題を解決する第１の発明に係る石炭不活性化処理装置は、酸素を含有する処理ガスで石炭の不活性化を行う石炭不活性化処理装置において、前記石炭および前記処理ガスが内部に供給され、回転可能に設けられたキルン本体と、前記キルン本体と共に回転可能に設けられると共に、前記キルン本体の長手方向に延在して設けられ、内部を冷却水が流通する送給管とを備え、前記送給管の外周部にその径方向へ突出する羽根を一対設け、前記送給管および前記一対の羽根を、前記キルン本体が回転したときに前記キルン本体内にて前記石炭が堆積してなる石炭層を通過するように配置すると共に、前記送給管の中心軸が通る軌跡の接線と前記一対の羽根の二等分線のなす角が０度～４０度とるように配置したことを特徴とする。
　上述した課題を解決する第２の発明に係る石炭不活性化処理装置は、前述した第１の発明に係る石炭不活性化処理装置であって、前記一対の羽根は、前記一対の羽根の一方と前記一対の羽根の二等分線とでなす羽根角が安息角よりも大きくなるように配置されることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第３の発明に係る石炭不活性化処理装置は、前述した第２の発明に係る石炭不活性化処理装置であって、前記羽根角が４５度～８５度であることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第４の発明に係る石炭不活性化処理装置は、前述した第１乃至第３の発明の何れか一つに係る石炭不活性化処理装置であって、前記羽根の前記送給管の径方向の最小長さは、当該送給管の半径の５％～４５％であることを特徴とする。
　本発明に係る石炭不活性化処理装置によれば、送給管および一対の羽根を、キルン本体が回転したときにキルン本体内にて石炭が堆積してなる石炭層を通過するように配置すると共に、送給管の中心軸が通る軌跡の接線と一対の羽根の二等分線のなす角が０度～４０度とるように配置したことで、送給管内を流通する冷却水により石炭を冷却しつつ、キルン本体の回転により石炭を撹拌すると共に、送給管および一対の羽根により所定の量の石炭をキルン本体内の石炭層表面よりも上方に持ち上げ上方より落下させて石炭を撹拌して、当該石炭と処理ガスを効率良く接触させることができる。これにより、石炭の自然発火の防止を図りつつ、石炭の表面への酸素の吸着を効率良く行うことができる。よって、送給管に羽根を設けていない場合と比べて、キルン本体の全長を短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。
本発明に係る石炭不活性化処理装置の一実施形態の概略構成図である。 図１におけるＩＩ－ＩＩ矢視断面を拡大した図である。 前記石炭不活性化処理装置が具備する送給管の拡大図である。
　本発明に係る石炭不活性化処理装置の一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。
　本発明に係る石炭不活性化処理装置の一実施形態を図１～図３に基づいて説明する。
　図１に示すように、乾留された石炭１を不活性化処理する石炭不活性化処理装置１００は、乾留された石炭１を受け入れるホッパ１０１と、ホッパ１０１の送出口に基端側が連絡して設けられ、前記ホッパ１０１内の前記石炭１を回転して一端側（基端側）から他端側（先端側）へ搬送する回転式搬送手段であるスクリューフィーダ１０２とを備える。
　スクリューフィーダ１０２の先端側は、円筒状をなすロータリキルン本体（キルン本体）１０３の基端側に連絡している。ロータリキルン本体１０３の基端側は、シール装置１０８を介して基端側ケーシング１１１と連絡している。基端側ケーシング１１１の上部には処理ガス１３を導入するガス受入口１１１ａが設けられる。ガス受入口１１１ａは、処理ガス１３を供給する処理ガス供給管１２１の先端側が接続している。処理ガス供給管１２１の途中には、ブロア１２７および加熱装置１２８が設けられている。
　処理ガス供給管１２１の基端側には、空気１１を供給する空気供給管１２２の先端側と、窒素ガス１２を供給する窒素供給管１２３の先端側とが接続している。空気供給管１２２の基端側は大気開放されている。窒素供給管１２３の基端側は、窒素ガスタンクなどのような窒素供給源１２４と接続している。空気供給管１２２および窒素供給管１２３の途中には、流量調整弁１２５，１２６がそれぞれ設けられている。
　ロータリキルン本体１０３の先端側は、シール装置１０９ａ，１０９ｂを介して先端側ケーシング１１２と連絡している。先端側ケーシング１１２の上部には使用済みの処理ガス１４を排出するガス排出口１１２ａが設けられる。ガス排出口１１２ａは、使用済みの処理ガス１４を排出する処理ガス排出管１３１の基端側が接続している。処理ガス排出管１３１の途中に温度センサ１３１ａが設けられている。先端側ケーシング１１２の下部に不活性化処理済みの石炭（改質炭）３を落下排出するシュータ１１２ｂが設けられる。
　ロータリキルン本体１０３の外周部における先端側および基端側に環状の突条部１０４が設けられ、突条部１０４がローラ１０５により支持されている。ロータリキルン本体１０３の外周部には、駆動用電動機１０７のギア１０７ａに噛み合うギア１０６が設けられる。よって、駆動用電動機１０７のギア１０７ａが回転することにより、ロータリキルン本体１０３が回転することになる。
　上述した石炭不活性化処理装置１００は、冷却装置１４０をさらに備える。冷却装置１４０は、ロータリキルン本体１０３の先端側の側壁部１０３ａに固定されるベアリング１４５を備える。冷却装置１４０は、ベアリング１４５に設けられ、系外から冷却水２１が送給される冷却水送給ヘッダ１４１を備える。冷却水送給ヘッダ１４１には、冷却水２１を送給する送給管１４２（例えば、二重管）が複数、例えば８本（図２参照）接続している。冷却装置１４０は、送給管１４２を流通した使用済みの冷却水２２を系外へ排出する冷却水排出ヘッダ１４６を備える。
　複数の送給管１４２は、図１および図２に示すように、ロータリキルン本体１０３内にて、ロータリキルン本体１０３の周方向で等間隔に隣接して配置される。複数の送給管１４２は、ロータリキルン本体１０３が回転したときに、石炭２のロータリキルン本体１０３内への充填率が例えば１０％～１５％であっても石炭２が堆積してなる石炭層内を通過する位置に配置されると共に、その中心軸Ｃ２とロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１との距離Ｄ１が同一となるように配置される。複数の送給管１４２は、ロータリキルン本体１０３内にて、ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１と平行に延在し、ロータリキルン本体１０３の先端側から基端側に亘って延在している。これにより、ロータリキルン本体１０３内部に供給される処理ガス１３により石炭２が不活性化処理される領域においては、送給管１４２内を流通する冷却水２１によって石炭２が自然発火しない温度に調整される。
　複数の送給管１４２は、ロータリキルン本体１０３の側壁部１０３ａを貫通して配置される。複数の送給管１４２は、その長手方向の複数箇所に配置された支持具（図示せず）により支持されている。これにより、複数の送給管１４２は、ロータリキルン本体１０３の回転に伴い、当該ロータリキルン本体１０３と共に回転することになる。
　ここで、上述した送給管１４２の諸元について、図２および図３を参照して説明する。
　図２において、Ａはロータリキルン本体１０３の回転方向を示している。Ｌ１は、複数の送給管１４２の中心軸Ｃ２が通る軌跡を示し、Ｌ２は、前記軌跡Ｌ１の接線を示している。γは、前記接線Ｌ２と後述する二等分線Ｌ３でなす鋭角を示している。図２および図３において、Ｌ３は、後述する一対の羽根１４３，１４４の二等分線を示している。図３において、Ｌ４は、石炭層表面２ａの左右対称線を示している。Ｌ１１は、送給管１４２と石炭層表面２ａの接点Ｐ１と、送給管１４２と石炭層表面２ａの左右対称線Ｌ４の接点Ｐ２を通る補助線を示している。Ｌ１２，Ｌ１３は、送給管１４２の中心軸Ｃ２と接点Ｐ１，Ｐ２を通る補助線をそれぞれ示している。Ｌ２１，Ｌ２２は、羽根１４４，１４３と送給管１４２の中心軸Ｃ２を通る補助線をそれぞれ示している。αは、二等分線Ｌ３と補助線Ｌ２１（羽根１４４の延長線）でなす鋭角であり、羽根角を示し、βは二等分線Ｌ３と補助線Ｌ１２とでなす鋭角を示している。θは安息角を示している。なお、補助線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が中心軸Ｃ２を頂点とする二等辺三角形をなし、補助線Ｌ１２と石炭層表面層２ａとで直角をなすことから、角βは、安息角θと同じ大きさとなる。
　図２および図３に示すように、送給管１４２の径方向断面は真円をなしている。送給管１４２の外周部には、当該送給管１４２の径方向へ突出する一対の羽根１４３，１４４が設けられる。前記一対の羽根１４３，１４４は、送給管１４２と同様に、ロータリキルン本体１０３が回転したときに、石炭２のロータリキルン本体１０３内への充填率が例えば１０％～１５％であっても石炭２が堆積してなる石炭層内を通過する位置に配置される。送給管１４２および当該送給管１４２に設けられた一対の羽根１４３，１４４は、前記角γの角度が０度～４０度となるように配置される。これは、前記角γの角度が０度より小さい、または４０度よりも大きいと、石炭層表面２ａよりも上方に前記一対の羽根１４３，１４４によって石炭２を持ち上げることができず、送給管１４２のみによってしか石炭２を持ち上げることができないからである。これにより、送給管１４２および一対の羽根１４３，１４４によって石炭層表面２ａより上方に持ち上げられる石炭量を羽根が無い場合と比べて増やし上方から石炭層表面２ａに落下する石炭を処理ガス１３と効率良く接触させることができる。
　送給管１４２および当該送給管１４２に設けられた一対の羽根１４３，１４４は、好ましくは、角γの角度を安息角θと等しくなるように配置される。これは、前記角γの角度を前記安息角θ（図３参照）と等しくしたときには、送給管１４２および一対の羽根１４３，１４４によって石炭層表面２ａより上方に持ち上げられる石炭量が最大となり、前記角γの角度に起因する、石炭２と処理ガス１３との接触効率を最も良くすることができるからである。
　さらに、一対の羽根１４３，１４４は、前記角（羽根角）αの角度が前記安息角θよりも大きくなるように配置されることが好ましい。これは、前記角（羽根角）αの角度を安息角よりも小さくすると、その分、送給管１４２および一対の羽根１４３，１４４で石炭層表面２ａよりも上方に持ち上げられる石炭量が減り、石炭２と処理ガス１３を効率良く接触させることができなくなるからである。
　前記角（羽根角）αの角度は４５度～８５度であることが好ましく、５５度～７５度であるとより好ましい。これは、前記角（羽根角）αの角度を前記範囲外とすると、その分、送給管１４２および一対の羽根１４３，１４４で石炭層表面２ａよりも上方に持ち上げられる石炭量が減り、石炭２と処理ガス１３を効率良く接触させることができなくなるからである。
　前記羽根１４３，１４４の送給管１４２の径方向の最小長さＨminは、前記送給管１４２の半径の５％～４５％であることが好ましく、１０％～３５％であるとより好ましい。これは、前記羽根１４３，１４４の最小長さＨminが前記下限値を下回ると、前記送給管１４２および前記羽根１４３，１４４により持ち上げられる石炭量が当該羽根１４３，１４４を設けない場合と同じであり、前記羽根１４３，１４４により石炭層表面２ａより上方に持ち上げる石炭量を増やすことができず石炭２と処理ガス１３の接触効率を向上させることができなくなるからである。他方、前記羽根１４３，１４４の最小長さＨminが前記上限値を上回ると、前記送給管１４２および前記羽根１４３，１４４により持ち上げられる石炭量が多くなり、送給管１４２自体、送給管１４２と羽根１４３，１４４の接続箇所に係る負荷が大きくなってしまうからである。
　さらに、上述した石炭不活性化処理装置１００において、送給管１４２の半径ｒ２と、ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１と送給管１４２の中心軸Ｃ２の距離Ｄ１とが以下の関係式（１）を満たすとより好ましい。
　１／５０Ｄ１＜ｒ２＜１／１０Ｄ１              ・・・（１）
　送給管１４２の半径ｒ２が１／１０Ｄ１（Ｄ１の１０分の１）以上である場合には、ロータリキルン本体１０３内の石炭層の厚みに対して、送給管１４２の管径が大きすぎ、石炭２の流動が大きくなるため、石炭２の粉化を促進してしまう。他方、送給管１４２の半径ｒ２が１／５０Ｄ１（Ｄ１の５０分の１）以下である場合には、送給管１４２が細く、石炭２層に送給管１４２を多く設置しないと、熱交換できなくなり、設備コスト増となるだけではなく、送給管１４２への冷却水２１の供給水圧が高くなり、より多くの動力を消費してしまう。よって、上述の（１）式を満たすことにより、石炭２の粉化を抑制し、設備コスト増および動力消費増を抑制することができる。
　２ｒ２＜Ｄ３＜６ｒ２  ・・・（２）
　隣接する送給管１４２，１４２間の距離Ｄ３が２ｒ２（送給管１４２の半径ｒ２の２倍）以下である場合には、隣接する送給管１４２，１４２が近すぎて、石炭２が隣接する送給管１４２，１４２の間でブリッジしてしまう。他方、隣接する送給管１４２，１４２間の距離Ｄ３が６ｒ２（送給管１４２の半径ｒ２の６倍）以上である場合には、送給管１４２内の冷却水２１と石炭２との伝熱面積が減少することから、石炭２の冷却伝熱面積を確保できなくなってしまう。よって、上述の（２）式を満たすことにより、隣接する送給管１４２，１４２の間でのブリッジの発生を抑制することができ、送給管１４２内の冷却水２１による石炭２の冷却伝熱面積を確保することができる。
　このような本実施形態においては、前記処理ガス供給管１２１、前記加熱装置１２８、前記ブロア１２７、前記空気供給管１２２、前記流量調整弁１２５、前記窒素供給管１２３、前記流量調整弁１２６、前記窒素供給源１２４、前記基端側ケーシング１１１、前記ガス受入口１１１ａなどが処理ガス供給手段を構成している。前記冷却水送給ヘッダ１４１、前記送給管１４２、前記羽根１４３，１４４、前記ベアリング１４５、前記冷却水排出ヘッダ１４６などが冷却手段をなす前記冷却装置１４０を構成している。前記突条部１０４、前記ローラ１０５、前記ギア１０６、前記駆動用電動機１０７、前記ギア１０７ａなどが回転手段を構成している。前記ホッパ１０１、前記スクリューフィーダ１０２などが石炭供給手段を構成している。前記先端側ケーシング１１２の前記シュータ１１２ｂなどが石炭排出手段を構成している。前記先端側ケーシング１１２、前記ガス排出口１１２ａ、前記処理ガス排出管１３１などが処理ガス排出手段を構成している。前記各手段、前記ロータリキルン本体１０３、前記シール装置１０８，１０９ａ，１０９ｂなどが前記石炭不活性化処理装置１００を構成している。
　次に、上述した石炭不活性化処理装置１００の中心となる作動を説明する。
　前記石炭１がホッパ１０１に供給されると、スクリューフィーダ１０２により、ロータリキルン本体１０３内に搬送される。他方、ブロア１２７の作動を制御する一方、流量調整弁１２５，１２６の開度を制御することにより空気供給管１２２および窒素供給管１２３を介して処理ガス供給管１２１に空気１１および窒素ガス１２が供給される。これにより、空気１１および窒素ガス１２が混合して処理ガス１３（例えば、酸素濃度が約５～１０％程度）となる。処理ガス１３は、温度センサ１３１ａにより得られた使用済みの処理ガス１４の温度データに基づき加熱装置１２８により加熱されてロータリキルン本体１０３内にて４０℃～２００℃となるように調整され、処理ガス供給管１２１によりガス受入口１１１ａを介してロータリキルン本体１０３内に供給される。
　ロータリキルン本体１０３は、駆動用電動機１０７のギア１０７ａが回転し、ギア１０６を介して伝達することにより回転する。ロータリキルン本体１０３の回転に伴って、ロータリキルン本体１０３内に搬送された石炭２は、撹拌されながら当該ロータリキルン本体１０３の基端側から先端側へ移動することになる。このとき、ロータリキルン本体１０３内の石炭２は、ロータリキルン本体１０３内部に供給された処理ガス１３の酸素を吸着することになる。このように酸素吸着することにより不活性化処理された石炭（改質炭）３となり、シュータ１１２ｂを介して系外へ搬出される。ロータリキルン本体１０３内の石炭２は、処理ガス１３の酸素を吸着して発熱するものの、送給管１４２内を流通する冷却水２１によって、石炭２が自然発火しない温度に調整される。
　ロータリキルン本体１０３内で石炭２の不活性化処理に使用された使用済みの処理ガス（約５０℃～７０℃）１４は、石炭２の搬送方向と同じ方向に流通し、ロータリキルン本体１０３の先端側に設けられた先端側ケーシング１１２のガス排出口１１２ａから処理ガス排出管１３１へ流通し、当該処理ガス排出管１３１を介して系外へ排出される。
　ここで、上述した石炭不活性化処理装置１００においては、前記ロータリキルン本体１０３の回転に伴い、当該ロータリキルン本体１０３と共に、当該ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１を中心として回転し、当該ロータリキルン本体１０３内へ供給された石炭２が堆積してなる石炭層内を通過するように複数の送給管１４２が当該ロータリキルン本体１０３内に設けられ、各送給管１４２に一対の羽根１４３，１４４が上述した諸元で設けられたことから、さらに、以下のように作動する。
　つまり、本実施形態では、複数の送給管１４２が、ロータリキルン本体１０３の回転に伴い、ロータリキルン本体１０３の中心軸Ｃ１を中心として回転移動し、石炭層を通過したときに、送給管１４２および一対の羽根１４３，１４４により石炭２を石炭層表面２ａより上方に持ち上げることになり、一対の羽根１４３，１４４が、安息角θで石炭を持ち上げる領域よりも広い範囲にて石炭２を持ち上げることになる。
　したがって、本実施形態に係る石炭不活性化処理装置１００によれば、送給管１４２および一対の羽根１４３，１４４を、ロータリキルン本体１０３が回転したときにロータリキルン本体１０３内にて石炭２が堆積してなる石炭層を通過するように配置すると共に、送給管１４２の中心軸Ｃ２が通る軌跡の接線Ｌ２と一対の羽根１４３，１４４の二等分線Ｌ３のなす角γが０度～４０度とるように配置したことで、送給管１４２内を流通する冷却水２１により石炭２を冷却しつつ、ロータリキルン本体１０３の回転により石炭２を撹拌すると共に、送給管１４２および羽根１４３，１４４により所定の量の石炭２をロータリキルン本体１０３内の石炭層表面２ａよりも上方に持ち上げ上方より落下させて石炭２を撹拌することができ、当該石炭２と処理ガス１３を効率良く接触させることができる。これにより、石炭２の自然発火の防止を図りつつ、石炭２の表面への酸素の吸着を効率良く行うことができる。よって、送給管に羽根を設けていない場合と比べて、ロータリキルン本体１０３の全長を短くすることができ、装置の小型化を図ることができる。
　［他の実施形態］
　なお、複数の送給管１４２のそれぞれに設けられた一対の羽根１４３，１４４がなす羽根角αの角度は１種類に限らず、２種類以上とした石炭不活性化処理装置とすることも可能である。
　上記では、８本の送給管１４２を備える石炭不活性化処理装置１００を用いて説明したが、送給管の数量は８本に限らず、７本以下や９本以上の送給管を備える石炭不活性化処理装置とすることも可能である。
１，２，３　石炭、１１　空気、１２　窒素ガス、１３，１４　処理ガス、２１，２２　冷却水、１００　石炭不活性化処理装置、１０１　ホッパ、１０２　スクリューフィーダ、１０３　ロータリキルン本体（キルン本体）、１０４　突条部、１０５　ローラ、１０６　ギア、１０７　駆動用電動機、１０７ａ　ギア、１０８　シール装置、１０９ａ，１０９ｂ　シール装置、１１１　基端側ケーシング、１１１ａ　ガス受入口、１１２　先端側ケーシング、１１２ａ　ガス排出口、１１２ｂ　シュータ、１２１　処理ガス供給管、１２２　空気供給管、１２３　窒素供給管、１２４　窒素供給源、１２５，１２６　流量調整弁、１２７　ブロア、１２８　加熱装置、１３１　処理ガス排出管、１３１ａ　温度センサ、１４０　冷却装置、１４１　冷却水送給ヘッダ、１４２　送給管、１４３，１４４　羽根、１４５　ベアリング、１４６　冷却水排出ヘッダ、Ａ　ロータリキルン本体の回転方向、Ｃ１　ロータリキルン本体の中心軸、Ｃ２　送給管の中心軸、Ｄ１　ロータリキルン本体の中心軸と送給管の中心軸との間の距離、Ｄ３　隣接する送給管間の距離、Ｈmin　最小の羽根の長さ、Ｌ１　送給管の中心軸の軌跡、Ｌ２　送給管の中心軸の軌跡の接線、Ｌ３　一対の羽根の二等分線、Ｌ４　石炭層表面の左右対称線、Ｌ１１　補助線、Ｌ１２，Ｌ１３　送給管の半径方向の線、Ｌ２１，Ｌ２２　羽根の補助線、Ｐ１，Ｐ２　接点、ｒ１　ロータリキルン本体の半径、ｒ２　送給管の半径、α　羽根角、θ　安息角、β　線Ｌ３と線Ｌ１２のなす角

Claims (4)

  1. 　酸素を含有する処理ガスで石炭の不活性化を行う石炭不活性化処理装置において、
    　前記石炭および前記処理ガスが内部に供給され、回転可能に設けられたキルン本体と、
    　前記キルン本体と共に回転可能に設けられると共に、前記キルン本体の長手方向に延在して設けられ、内部を冷却水が流通する送給管とを備え、
    　前記送給管の外周部にその径方向へ突出する羽根を一対設け、
    　前記送給管および前記一対の羽根を、前記キルン本体が回転したときに前記キルン本体内にて前記石炭が堆積してなる石炭層を通過するように配置すると共に、前記送給管の中心軸が通る軌跡の接線と前記一対の羽根の二等分線のなす角が０度～４０度とるように配置した
    ことを特徴とする石炭不活性化処理装置。
  2. 　請求項１に記載された石炭不活性化処理装置であって、
    　前記一対の羽根は、前記一対の羽根の一方と前記一対の羽根の二等分線とでなす羽根角が安息角よりも大きくなるように配置される
    ことを特徴とする石炭不活性化処理装置。
  3. 　請求項２に記載された石炭不活性化処理装置であって、
    　前記羽根角が４５度～８５度である
    ことを特徴とする石炭不活性化処理装置。
  4. 　請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載された石炭不活性化処理装置であって、
    　前記羽根の前記送給管の径方向の最小長さは、当該送給管の半径の５％～４５％である
    ことを特徴とする石炭不活性化処理装置。
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