WO2016143429A1 - 石炭改質プラント及び改質石炭の製造方法 - Google Patents

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清隆 国宗
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Definitions

  • the present invention relates to a coal reforming plant for carbonizing after drying coal and a method for producing the reformed coal.
  • Low-grade coals such as sub-bituminous coal and lignite have low calorific value per unit weight because they are not carbonized and have a high moisture content compared to high-grade coal.
  • low grade coal is abundant in reserves, so its effective use is desired.
  • various coal reforming technologies have been studied that increase the calorific value by dry distillation after drying low-grade coal and inactivate the reformed coal to prevent spontaneous ignition during transportation and storage. (For example, JP-A-2014-31462).
  • mercury in dry distillation coal is obtained by re-adsorbing mercury-based substances (HgS, HgCl 2, etc.) contained in the dry distillation gas generated when dry distillation of coal to the dry distillation coal.
  • mercury-based substances HgS, HgCl 2, etc.
  • pulverized coal is supplied into a dry distillation furnace, a mercury-based substance is adsorbed on the pulverized coal and discharged out of the system.
  • the temperature at which the coal is carbonized is 300 ° C. or more and 500 ° C. or less, and the evaporation temperature of mercury is about 400 ° C.
  • the mercury-based material in the carbonization device is Considering the occurrence is technically reasonable. Under such an understanding, since the drying apparatus before the carbonization is heated to 150 ° C. or more and 200 ° C. or less to remove moisture in the coal, generation of mercury and / or mercury-based substances is negligible. It was thought to be small.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a coal reforming plant and a method for producing reformed coal capable of removing mercury and / or mercury-based substances generated in a drying apparatus.
  • the purpose is to do.
  • the coal reforming plant and the method for producing reformed coal of the present invention employ the following means. That is, in the coal reforming plant according to one aspect of the present invention, a drying apparatus that heats and drys coal before carbonization, and the coal is desorbed from the coal when dried by the drying apparatus. And a scrubber for treating the carrier gas discharged from the drying device with the desorbed component.
  • the coal is heated and dried by a drying device before the coal is distilled to reduce the moisture content of the coal.
  • a carrier gas is passed through the drying device in order to discharge the desorbed components desorbed from the coal when the coal is dried.
  • the desorption component discharged with the carrier gas is water vapor or pulverized coal, but as a result of intensive studies by the present inventors, it contains a non-negligible amount of mercury and / or mercury-based substances. There was found. Mercury and / or mercury-based substances generated in the drying apparatus are removed by the scrubber.
  • the coal reforming plant according to an aspect of the present invention includes a carrier gas circulation path that guides the carrier gas after being processed by the scrubber to the drying device.
  • the carrier gas By introducing the carrier gas after being processed by the scrubber to the drying device through the carrier gas circulation path, the carrier gas was circulated and reused. Thereby, the consumption of carrier gas can be reduced. If the carrier gas is circulated without removing mercury and / or mercury-based material, the mercury and / or mercury-based material will be concentrated in the drying device, so the mercury and / or mercury-based material is removed by the scrubber. This is particularly effective.
  • the coal reforming plant according to an aspect of the present invention includes a dust collector provided on the upstream side of the scrubber.
  • the pulverized coal accompanying the carrier gas is separated by a dust collector provided on the upstream side of the scrubber.
  • a dust collector provided on the upstream side of the scrubber.
  • the pulverized coal can be separated from the carrier gas by the scrubber provided on the downstream side of the dust collector.
  • the modified coal production method includes a drying step of heating and drying coal before carbonization, and desorption from the coal when the coal is dried by the drying step. And a carrier gas processing step of processing the carrier gas discharged from the drying step with the desorbed component by a scrubber.
  • the coal is heated and dried by a drying process before the coal is carbonized to reduce the moisture content of the coal.
  • a carrier gas is flowed to discharge the desorbed components desorbed from the coal when the coal is dried.
  • the desorption component discharged with the carrier gas is water vapor or pulverized coal, but as a result of intensive studies by the present inventors, it contains a non-negligible amount of mercury and / or mercury-based substances. There was found. Mercury and / or mercury-based substances generated in the drying process are removed by the scrubber in the carrier gas treatment process.
  • Mercury and / or mercury-based substances generated in the drying device can be removed.
  • FIG. 1 shows a coal reforming plant according to an embodiment of the present invention.
  • the coal reforming plant includes a drying device (dryer) 1 that heats and dries coal, a dry distillation device (pyrolizer) 3 that heats and dry-drys the dry coal dried in the drying device 1, and a dry distillation device 3.
  • a drying device (dryer) 1 that heats and dries coal
  • a dry distillation device (pyrolizer) 3 that heats and dry-drys the dry coal dried in the drying device 1
  • a dry distillation device 3 that heats and dry-drys the dry coal dried in the drying device 1
  • a dry distillation device 3 that heats and dry-drys the dry coal dried in the drying device 1
  • a dry distillation device 3 that heats and dry-drys the dry coal dried in the drying device 1
  • a dry distillation device 3 that heats and dry-drys the dry coal dried in the drying device 1
  • a dry distillation device 3 that heats and dry-drys
  • a coal hopper 12 that receives the unmodified coal 10 is provided on the upstream side of the drying apparatus 1.
  • the coal before reforming is low-grade coal such as subbituminous coal or lignite, and the moisture content is 25 wt% or more and 60 wt% or less.
  • Coal introduced from the coal hopper 12 is pulverized to, for example, about 20 mm or less by a pulverizer 14.
  • the drying device 1 is an indirect heating type using steam, and includes a cylindrical container 16 that rotates about a central axis and a plurality of heat transfer tubes 18 that are inserted into the cylindrical container 16. Coal guided from the pulverizer 14 is supplied into the cylindrical container 16, and the coal supplied into the cylindrical container 16 is agitated in accordance with the rotation of the cylindrical container 16 (see FIG. 1 to the other end side.
  • steam of 150 ° C. or more and 200 ° C. or less (more specifically 180 ° C.) generated by a steam generation system 20 is supplied and contacts the outer periphery of each heat transfer tube 18.
  • the coal to be heated is indirectly heated.
  • the steam supplied into each heat transfer pipe 18 is condensed after giving condensation heat when heating the coal, is discharged from the drying device 1, and is returned to the steam generation system 20.
  • the carrier gas is supplied into the cylindrical container 16 through the carrier gas circulation path 22.
  • the carrier gas an inert gas is used, and specifically, nitrogen gas is used.
  • Nitrogen gas is additionally supplied from a nitrogen supply path 24 connected to the carrier gas circulation path 22.
  • the carrier gas discharge path connected to the cylindrical container 16 is accompanied by desorbed components (water vapor, pulverized coal, mercury, mercury-based substances, etc.) desorbed from the coal. It is discharged to the outside of the cylindrical container 16 through 26.
  • a cyclone (dust collector) 28 In the carrier gas discharge path 26, a cyclone (dust collector) 28, a carrier gas cooler 30, and a scrubber 32 are provided in order from the upstream side in the flow direction of the carrier gas.
  • the cyclone 28 mainly removes pulverized coal (for example, a particle size of 100 ⁇ m or less), which is a solid, from the carrier gas using centrifugal force.
  • the pulverized coal removed by the cyclone 28 is guided to the upstream side of the bag filter 34 as indicated by reference numeral A.
  • the pulverized coal separated by the cyclone 28 may be mixed with the dried coal dried by the drying device 1.
  • the carrier gas cooler 30 condenses and removes water vapor introduced together with the carrier gas as drain water by cooling the carrier gas from which the pulverized coal has been removed.
  • the carrier gas cooler 30 is an indirect heat exchanger, and industrial water at room temperature is used as a cooling medium. In addition, you may use the reclaimed water isolate
  • the drain water generated by the carrier gas cooler 30 is guided to the liquid phase part below the scrubber 32.
  • the scrubber 32 removes mercury and / or mercury-based substances (hereinafter simply referred to as “mercury etc.”) from the carrier gas from which pulverized coal and water vapor have been removed.
  • Water is used as the absorbent used for the scrubber 32, and specifically, reclaimed water separated by the wastewater treatment facility 40 is used.
  • Mercury in the carrier gas is adsorbed by the water sprayed from above the scrubber 32 and guided to the liquid phase part below the scrubber 32.
  • the scrubber 32 also removes pulverized coal that could not be removed by the cyclone 28.
  • An upstream end of the carrier gas circulation path 22 is connected above the scrubber 32, and a blower 36 is provided in the middle of the carrier gas circulation path 22.
  • the carrier gas that has been processed by the scrubber 32 by the blower 36 is returned to the drying apparatus 1.
  • a part of the carrier gas after being processed by the scrubber 32 is guided to the combustion furnace 42.
  • a drainage treatment facility 40 is connected below the scrubber 32 via a drainage path 38.
  • the wastewater treatment facility 40 throws a chelating agent into the wastewater to agglomerate and enlarge mercury and the like, and separates sludge 39, which is a solid content of pulverized coal and mercury, and reclaimed water by a sedimentation tank (not shown). Is. Reclaimed water is reused at various parts of the plant.
  • the coal (dry coal) dried by the drying device 1 passes through the dry coal supply path 44 and is guided to the dry distillation device 3 using the weight.
  • the dry distillation apparatus 3 is an externally heated rotary kiln, and includes a rotating inner cylinder 46 and an outer cylinder 48 that covers the outer peripheral side of the rotating inner cylinder 46. Nitrogen gas as a carrier gas is supplied into the rotating inner cylinder 46.
  • the combustion gas generated in the combustion furnace 42 is guided to the space between the rotating inner cylinder 46 and the outer cylinder 48 via the combustion gas introduction path 50. Thereby, the inside of the rotating inner cylinder 46 is maintained at 350 ° C. or higher and 450 ° C. or lower (for example, 400 ° C.).
  • the combustion furnace 42 is generated in the dry distillation apparatus 3, an air supply path 54 that leads combustion air pumped by the blower 52 into the furnace, a natural gas supply path 55 that guides natural gas as fuel into the furnace, and the like.
  • a dry distillation gas recovery path 56 is connected to recover the dry distillation gas together with the carrier gas and guide it into the furnace.
  • a flame 51 is formed by natural gas, dry distillation gas, and air supplied into the furnace. Since the dry distillation gas contains volatile components such as tar and has a predetermined calorific value, it is used as fuel in the combustion furnace 42.
  • the natural gas supplied from the natural gas supply path 55 is used to adjust the calorific value of the fuel input to the combustion furnace 42 so that the temperature of the combustion gas generated in the combustion furnace 42 becomes a desired value. The flow rate is adjusted.
  • a dry distillation gas discharge path 58 used in an emergency is connected to the middle of the dry distillation gas recovery path 56.
  • a flare stack 60 is installed on the downstream side of the dry distillation gas discharge path 58.
  • the flare stack 60 incinerates combustible components such as tar in the dry distillation gas, and the incinerated gas is released to the atmosphere.
  • a combustion gas discharge path 62 for discharging the combustion gas generated in the furnace is connected to the combustion furnace 42.
  • An upstream end of the combustion gas introduction path 50 that guides the combustion gas to the dry distillation apparatus 3 is connected to a middle position of the combustion gas discharge path 62.
  • a first intermediate pressure boiler 64 is provided in the combustion gas discharge path 62 on the downstream side of the connection position with the combustion gas introduction path 50.
  • a heated gas discharge path 66 for discharging the combustion gas after the rotating inner cylinder 46 is heated.
  • a second intermediate pressure boiler 68 is provided in the post-heating gas discharge path 66.
  • the post-heating gas discharge path 66 is connected to the combustion gas discharge path 62 on the downstream side.
  • a blower 70 that pumps combustion gas is provided in the combustion gas discharge path 62 on the downstream side of the connection position with the post-heating gas discharge path 66.
  • the downstream side of the combustion gas discharge path 62 is connected to the bag filter 34. The combustion exhaust gas from which the combustion ash and the like are removed by the bag filter 34 is released to the atmosphere (ATM).
  • the steam generation system 20 includes a first intermediate pressure boiler 64 and a second intermediate pressure boiler 68.
  • the supplied boiler feed water (BFW) is heated by the combustion gas flowing in the gas discharge path 66 after heating, and steam is generated.
  • the intermediate pressure steam generated by the first intermediate pressure boiler 64 and the intermediate pressure steam generated by the second intermediate pressure boiler 68 are respectively stored in a steam drum (not shown), and various parts of the plant such as the heat transfer pipe 18 of the drying apparatus 1. To be supplied.
  • the dry-distilled coal carbonized in the dry-distilling device 3 is guided to the cooling device 5 using the gravity via the dry-distilled coal supply path 72.
  • the cooling device 5 includes a first cooler 74 that receives dry-distilled coal from the dry distillation device 3 and a second cooler 76 that receives dry-distilled coal cooled by the first cooler 74.
  • the first cooler 74 is a shell-and-tube heat exchanger, and includes a first cylindrical container 78 that rotates about a central axis, a first sprinkling pipe 79 that is inserted into the first cylindrical container 78, And a plurality of first cooling pipes 80 inserted into one cylindrical container 78.
  • the first water sprinkling pipe 79 is installed in a stationary state with respect to the rotating first cylindrical container 78.
  • carbonized carbon of 300 ° C. or more and 500 ° C. or less (for example, about 400 ° C.) led from the carbonization apparatus 3 is supplied, and is supplied into the first cylindrical vessel 78.
  • the carbonized carbon is guided from one end side (left side in FIG.
  • the first water spray pipe 79 is supplied with industrial water having a normal temperature, and is sprayed with water on the dry-distilled coal to cool the water by directly contacting it.
  • the first sprinkling pipe 79 is provided on the upstream side (left side in FIG. 1) of the dry distillation coal moving in the first cylindrical container 78.
  • Each first cooling pipe 80 is supplied with boiler feed water at 50 ° C. or more and less than 100 ° C.
  • Each first cooling pipe 80 is provided on the downstream side (the right side in FIG. 1) of the dry distillation coal moving in the first cylindrical vessel 78, and the condensation temperature of the dry distillation coal after being cooled by the first sprinkling pipe 79 is reduced.
  • the cooling is to about 150 ° C. as described above.
  • the second cooler 76 is configured as a shell and tube heat exchanger with substantially the same configuration as the first cooler 74, and includes a second cylindrical container 81 that rotates about the central axis, and a second cylindrical container 81. And a plurality of second cooling pipes 83 inserted into the second cylindrical container 81.
  • the second water spray pipe 82 is installed in a stationary state with respect to the rotating second cylindrical container 81.
  • dry-distilled coal cooled to about 150 ° C. by the first cooler 74 is supplied, and the dry-distilled coal supplied in the second cylindrical container 81 is second It is guided from one end side (left side in FIG. 1) to the other end side while being stirred according to the rotation of the cylindrical container 81.
  • each second cooling pipe 83 Industrial water at room temperature is guided to the second water spray pipe 82, and the water content of the dry distillation coal is adjusted to a desired value (for example, 8 wt%) by spraying water on the dry distillation coal.
  • the second water spray pipe 82 is provided over substantially the entire axial direction of the second cylindrical container 81.
  • industrial water having a normal temperature is guided, and the carbonized carbon that contacts the outer periphery of each second cooling pipe 83 is indirectly cooled.
  • Each of the second cooling pipes 83 is adapted to cool the carbonized carbon to about 50 ° C. Note that reclaimed water separated by the wastewater treatment facility 40 may be used as the water supplied to each second cooling pipe 83.
  • the dry-distilled coal cooled by the cooling device 5 is guided to the deactivation device 7 through the dry-distilled coal supply path 84 after cooling.
  • the deactivation device 7 includes a first deactivator 86 that receives dry-distilled coal cooled by the cooling device 5 and a second deactivator 88 that receives dry-distilled coal from the first deactivator 86. I have.
  • An oxidizing gas having an oxygen concentration of about 0.5 to 3.0% is guided from the first oxidizing gas supply path 90 into the first deactivator 86.
  • oxygen specifically, air
  • the oxidizing gas supplied into the first deactivator 86 inactivates the carbonized carbon by oxidizing the active points (radicals) generated by the carbonization in the first deactivator 86.
  • the oxidizing gas discharged from the first deactivator 86 is guided to the first blower 92 through the first oxidizing gas outlet pipe 91 with pulverized coal.
  • the oxidizing gas pumped by the first blower 92 is guided again to the first oxidizing gas supply path 90 and recirculated.
  • the oxidizing gas guided to the oxidizing gas discharge pipe 93 without being guided to the first oxidizing gas supply path 90 is guided to the cyclone 94.
  • the oxidizing gas guided to the cyclone 94 is guided to the bag filter 34 and released to the atmosphere (ATM) after solid components such as pulverized coal are separated by the cyclone 94. Solid content such as pulverized coal separated by the cyclone 94 is sent to the kneader 100.
  • Carbonized coal is introduced from the upper part of the first deactivator 86 and is inactivated while in contact with the oxidizing gas while descending.
  • the dry-distilled coal staying below the first deactivator 86 is taken out from below and guided to the top of the second deactivator 88.
  • An oxidizing gas having an oxygen concentration of about 8.0 to 12.0% is led from the second oxidizing gas supply path 95 into the second deactivator 88.
  • oxygen specifically, air
  • the oxidizing gas supplied into the second deactivator 88 further inactivates the carbonized charcoal deactivated by the first deactivator 86 in the second deactivator 88.
  • the oxidizing gas discharged from the second deactivator 88 is guided to the second blower 97 through the second oxidizing gas outlet pipe 96 with pulverized coal.
  • the oxidizing gas pumped by the second blower 97 is led again to the second oxidizing gas supply path 95 and recirculated.
  • the oxidizing gas guided to the oxidizing gas discharge pipe 93 without being guided to the second oxidizing gas supply path 95 is guided to the cyclone 94 and separated from the solid matter such as pulverized coal, and then the bug. It is guided to the filter 34 and released to the atmosphere.
  • the modified coal deactivated by the deactivation device 7 has a particle size of about 1 mm, and is guided to the kneader 100 through the modified coal supply path 98.
  • the pulverized coal separated by the cyclone 94 is guided to the reformed coal supply path 98 via the pulverized coal recovery path 99.
  • the kneader 100 is supplied with a binder guided from the binder supply unit 102, reformed coal containing pulverized coal, and water, and these are kneaded. Polyethylene oxide (polyethylene oxide), starch, etc. are used as the binder. The reformed coal kneaded by the kneader 100 is guided to the molding device 9.
  • the forming apparatus 9 includes a female die in which a plurality of recesses having a shape corresponding to the product shape of the reformed coal is formed, and a male die that presses and compresses the reformed coal supplied in the recess.
  • the reformed coal molded by the molding apparatus 9 becomes the modified coal 104 as a product.
  • the modified coal 104 has a size of about several centimeters and a moisture content of 6 wt% or more and 9 wt% or less.
  • the moisture content of the modified coal 104 is based on the dry weight when it is in equilibrium with the storage environment, and greatly depends on the relative humidity of the storage environment, but not so much on the temperature. For example, in PRB (Powder River Basin) charcoal, when the relative humidity is 90%, the moisture content is about 8 wt%.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration around the drying apparatus 1 described above. That is, the carrier gas discharged from the drying device 1 passes through the cyclone 28, the carrier gas cooler 30 and the scrubber 32, and is recirculated to the drying device 1 through the carrier gas circulation path 22. .
  • pulverized coal contained in the carrier gas discharged from the drying device 1 is removed.
  • the pulverized coal removed by the cyclone 28 is guided to a bag filter (see reference numeral 34 in FIG. 1).
  • water vapor contained in the carrier gas is condensed and removed as drain water.
  • the drain water is guided to the liquid phase part of the scrubber 32.
  • the scrubber 32 mercury contained in the carrier gas and pulverized coal that could not be removed by the cyclone 28 are removed. Most of the carrier gas processed by the scrubber 32 is guided to the drying apparatus 1 via the carrier gas circulation path 22. A part of the carrier gas is led to a combustion furnace (see reference numeral 42 in FIG. 1). The absorbing liquid (drainage) that adsorbs pulverized coal, mercury and the like by the scrubber 32 is guided to the wastewater treatment facility 40. In the wastewater treatment facility 40, after adding a chelating agent to the wastewater to agglomerate and enlarge mercury and the like, solid content such as pulverized coal and mercury and reclaimed water are separated by a sedimentation tank (not shown).
  • the drying apparatus 1 operates in a temperature range (150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower) below about 400 ° C. which is the evaporation temperature of mercury, a non-negligible amount of mercury or the like is generated. . Therefore, a scrubber 32 for treating the carrier gas discharged from the drying device 1 with the desorbed components desorbed from the coal when the drying device 1 dries the coal is provided. Thereby, the mercury etc. which generate
  • the carrier gas By introducing the carrier gas after being processed by the scrubber 32 to the drying device 1 through the carrier gas circulation path 22, the carrier gas is circulated and reused. Thereby, the consumption of carrier gas can be reduced. For example, in the case of drying coal with a moisture content of 27.5 wt% or less using N 2 as a carrier gas, the N 2 consumption can be suppressed to 14% or less. If the carrier gas is circulated without removing the mercury or the like, the mercury or the like is concentrated in the drying apparatus 1, so that it is particularly effective to remove the mercury or the like with the scrubber 32.
  • the pulverized coal accompanying the carrier gas was separated by the cyclone 28 provided on the upstream side of the scrubber 32, the pulverized coal was further separated by the scrubber 32. Thereby, it is possible to prevent the pulverized coal from being released to the atmosphere as much as possible.

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Abstract

　石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置（１）と、乾燥装置（１）によって石炭が乾燥される際に石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置（１）から排出されたキャリアガスを処理するスクラバ（３２）とを備えている。また、スクラバ（３２）によって処理された後のキャリアガスを乾燥装置（１）へと導くキャリアガス循環経路（２２）を備えている。また、スクラバ（３２）の上流側にはサイクロン（２８）が設けられている。これにより、乾燥装置にて発生した水銀および／または水銀系物質を除去することができる。

Description

石炭改質プラント及び改質石炭の製造方法
　本発明は、石炭を乾燥させた後に乾留する石炭改質プラント及び改質石炭の製造方法に関するものである。
　亜瀝青炭や褐炭のような低品位炭は、高品位炭に比べて炭化が進んでおらず水分含有率も高いため単位重量当たりの発熱量が低い。しかし、低品位炭は埋蔵量が豊富なことからその有効利用が望まれている。このため、低品位炭を乾燥させた後に乾留を行うことによって発熱量を高め、輸送中や保管中の自然発火を防ぐように改質石炭の不活性化を行う石炭改質技術が種々検討されている（例えば特開２０１４―３１４６２号公報）。
特開２０１４―３１４６２号公報
　上記の特開２０１４―３１４６２号公報には、石炭を乾留する際に発生する乾留ガス中に含まれる水銀系物質（ＨｇＳ，ＨｇＣｌ２等）が乾留炭に再吸着することによって乾留炭中の水銀濃度が高くなるのを防止するために、乾留炉内に微粉炭を供給して微粉炭に水銀系物質を吸着させて系外に排出することが開示されている。
　石炭を乾留する際の温度は３００℃以上５００℃以下とされており、水銀の蒸発温度が約４００℃とされているため、同文献に記載されているように乾留装置での水銀系物質の発生を考慮することは技術的に妥当と言える。このような理解の下、乾留を行う前の乾燥装置は１５０℃以上２００℃以下に加熱して石炭中の水分を除去するものであるため、水銀および／または水銀系物質の発生は無視できる程度に小さいものと考えられていた。
　ところが、本発明者等が鋭意検討したところ、石炭中の水分を除去するための乾燥装置においても無視できない量の水銀および／または水銀系物質が発生する可能性があることが確認された。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、乾燥装置にて発生する水銀および／または水銀系物質を除去することができる石炭改質プラント及び改質石炭の製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の石炭改質プラント及び改質石炭の製造方法は以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバとを備えている。
　上記の石炭改質プラントは、石炭を乾留する前に乾燥装置によって石炭を加熱して乾燥させて石炭の水分含有率を低下させる。
　乾燥装置には、石炭が乾燥される際に石炭から脱離された脱離成分を排出させるためにキャリアガスが流される。キャリアガスに伴って排出される脱離成分としては、水蒸気や微粉炭とされるが、本発明者等が鋭意検討した結果、無視できない量の水銀および／または水銀系物質が含まれていることが判明した。乾燥装置にて発生した水銀および／または水銀系物質は、スクラバによって除去されることになる。
　さらに、本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、前記スクラバによって処理された後の前記キャリアガスを前記乾燥装置へと導くキャリアガス循環経路を備えている。
　キャリアガス循環経路によって、スクラバで処理された後のキャリアガスを乾燥装置へと導くことにより、キャリアガスを循環させて再利用することとした。これにより、キャリアガスの消費量を減らすことができる。
　水銀および／または水銀系物質を除去せずにキャリアガスを循環させると水銀および／または水銀系物質が乾燥装置内で濃縮されることになるので、スクラバによって水銀および／または水銀系物質を除去することは特に効果的となる。
　さらに、本発明の一態様に係る石炭改質プラントは、前記スクラバの上流側に設けられた集塵機を備えている。
　スクラバの上流側に設けられた集塵機によって、キャリアガスに随伴する微粉炭が分離される。しかし、集塵機によって微粉炭が十分に分離できなかった場合には、集塵機の下流側に設けられたスクラバによって微粉炭をキャリアガスから分離することができる。
　また、本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥工程から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するキャリアガス処理工程とを備えている。
　本発明の一態様に係る改質石炭の製造方法は、石炭を乾留する前に乾燥工程によって石炭を加熱して乾燥させて石炭の水分含有率を低下させる。
　乾燥工程では、石炭が乾燥される際に石炭から脱離された脱離成分を排出させるためにキャリアガスが流される。キャリアガスに伴って排出される脱離成分としては、水蒸気や微粉炭とされるが、本発明者等が鋭意検討した結果、無視できない量の水銀および／または水銀系物質が含まれていることが判明した。乾燥工程にて発生した水銀および／または水銀系物質は、キャリアガス処理工程においてスクラバによって除去されることになる。
　乾燥装置にて発生した水銀および／または水銀系物質を除去することができる。
本発明の一実施形態に係る石炭改質プラントの全体構成を示した概略構成図である。 図１に示した乾燥工程を模式的に示した構成図である。
　以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１には、本発明の一実施形態に係る石炭改質プラントが示されている。石炭改質プラントは、石炭を加熱させて乾燥させる乾燥装置（ｄｒｙｅｒ）１と、乾燥装置１にて乾燥された乾燥炭を加熱して乾留する乾留装置（ｐｙｒｏｌｙｚｅｒ）３と、乾留装置３にて乾留された乾留炭を冷却する冷却装置（ｑｕｅｎｃｈｅｒ）５と、冷却装置５にて冷却された乾留炭を不活性化させる不活性化装置（ｆｉｎｉｓｈｅｒ）７と、不活性化装置７によって不活性化された改質炭を所定形状に成形する成形装置（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｒ）９とを備えている。
　乾燥装置１の上流側には、改質前の石炭（ｒａｗ　ｃｏａｌ）１０を受け入れる石炭ホッパ１２が設けられている。改質前の石炭は、亜瀝青炭や褐炭等の低品位炭とされ、水分含有率は２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下とされる。石炭ホッパ１２から導かれた石炭は、粉砕機（ｃｒｕｓｈｅｒ）１４にて例えば約２０ｍｍ以下まで粉砕される。
　粉砕機１４にて粉砕された石炭は、乾燥装置１へと導かれる。乾燥装置１は、蒸気による間接加熱式とされており、中心軸回りに回転する円筒容器１６と、円筒容器１６内に挿入された複数の伝熱管１８とを備えている。円筒容器１６内には粉砕機１４から導かれた石炭が供給されるようになっており、円筒容器１６内に供給された石炭は、円筒容器１６の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。各伝熱管１８内には、蒸気生成システム（ｓｔｅａｍ　ｓｙｓｔｅｍ）２０にて生成された１５０℃以上２００℃以下（より具体的には１８０℃）の蒸気が供給され、各伝熱管１８の外周に接触する石炭を間接的に加熱するようになっている。各伝熱管１８内に供給された蒸気は、石炭を加熱する際に凝縮熱を与えた後に凝縮し、乾燥装置１から排出されて蒸気生成システム２０へと返送される。
　円筒容器１６の内部には、キャリアガス循環経路２２を介してキャリアガスが供給されるようになっている。キャリアガスとしては、不活性ガスが用いられ、具体的には窒素ガスが用いられる。窒素ガスは、キャリアガス循環経路２２に接続された窒素供給経路２４から不足分が追加供給されるようになっている。キャリアガスは、円筒容器１６内を通過する際に、石炭から脱離した脱離成分（水蒸気、微粉炭、水銀、水銀系物質等）を伴いつつ、円筒容器１６に接続されたキャリアガス排出経路２６を介して円筒容器１６の外部へと排出される。
　キャリアガス排出経路２６には、キャリアガスの流れ方向の上流側から順に、サイクロン（集塵機）２８と、キャリアガス冷却器３０と、スクラバ３２とが設けられている。
　サイクロン２８は、遠心力を利用してキャリアガスから固形物である微粉炭（例えば粒径１００μｍ以下）を主として取り除く。サイクロン２８にて取り除かれた微粉炭は、符号Ａにて示されているように、バグフィルタ３４の上流側へと導かれる。なお、サイクロン２８にて分離された微粉炭を、乾燥装置１にて乾燥された乾燥炭に混合することとしても良い。
　キャリアガス冷却器３０は、微粉炭が取り除かれたキャリアガスを冷却することによってキャリアガスとともに導かれた水蒸気を凝縮してドレン水として取り除く。キャリアガス冷却器３０は、間接式熱交換器とされており、冷却媒体としては常温とされた工業用水が用いられる。なお、冷却媒体として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。キャリアガス冷却器３０にて生成したドレン水は、スクラバ３２下方の液相部へと導かれる。
　スクラバ３２は、微粉炭及び水蒸気が除去されたキャリアガスから水銀および／または水銀系物質（以下、単に「水銀等」という。）を除去する。スクラバ３２に用いる吸収液としては水が用いられ、具体的には排水処理設備４０にて分離された再生水が用いられる。スクラバ３２の上方から散布された水によってキャリアガス中の水銀等が吸着され、スクラバ３２下方の液相部へと導かれる。また、スクラバ３２では、サイクロン２８にて除去しきれなかった微粉炭も除去される。
　スクラバ３２の上方には、キャリアガス循環経路２２の上流端が接続されており、キャリアガス循環経路２２の途中位置にはブロワ３６が設けられている。ブロワ３６によってスクラバ３２にて処理された後のキャリアガスが乾燥装置１へと戻される。また、図示されていないが、スクラバ３２にて処理された後のキャリアガスの一部は、燃焼炉４２へと導かれるようになっている。
　スクラバ３２の下方には、排水経路３８を介して排水処理設備４０が接続されている。排水処理設備４０は、キレート剤を排水に投入して水銀等を凝集肥大化させた上で、図示しない沈降槽によって、微粉炭及び水銀等の固形分であるスラッジ３９と、再生水とを分離するものである。再生水は、プラントの各所にて再利用される。
　乾燥装置１にて乾燥された石炭（乾燥炭）は、乾燥炭供給経路４４を通り、重量を利用して乾留装置３へと導かれる。乾留装置３は、外熱式ロータリキルンとされており、回転内筒４６と、回転内筒４６の外周側を覆う外筒４８とを備えている。回転内筒４６内には、キャリアガスとしての窒素ガスが供給されるようになっている。
　回転内筒４６と外筒４８との間の空間には、燃焼炉４２にて生成された燃焼ガスが燃焼ガス導入経路５０を介して導かれるようになっている。これにより、回転内筒４６内が３５０℃以上４５０℃以下（例えば４００℃）に維持される。
　燃焼炉４２には、ブロワ５２によって圧送される燃焼用空気を炉内に導く空気供給経路５４と、燃料としての天然ガスを炉内に導く天然ガス供給経路５５と、乾留装置３内で発生した乾留ガスをキャリアガスとともに回収して炉内に導く乾留ガス回収経路５６とが接続されている。燃焼炉４２内では、炉内に供給された天然ガス、乾留ガス及び空気によって火炎５１が形成される。乾留ガスはタール等の揮発分を含んでおり所定の発熱量を有するので、燃焼炉４２にて燃料として用いられる。天然ガス供給経路５５から供給される天然ガスは、燃焼炉４２に投入される燃料の発熱量調整のために用いられ、燃焼炉４２にて生成された燃焼ガスの温度が所望値となるように流量が調整される。
　乾留ガス回収経路５６の途中位置には、緊急時に使用する乾留ガス排出経路５８が接続されている。乾留ガス排出経路５８の下流側には、フレアスタック６０が設置されており、このフレアスタック６０によって乾留ガス中のタール等の可燃成分が焼却処理され、焼却処理後のガスは大気へと放出される。
　燃焼炉４２には、炉内で生成された燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出経路６２が接続されている。燃焼ガス排出経路６２の途中位置には、乾留装置３に燃焼ガスを導く燃焼ガス導入経路５０の上流端が接続されている。燃焼ガス導入経路５０との接続位置よりも下流側の燃焼ガス排出経路６２には、第１中圧ボイラ６４が設けられている。
　乾留装置３の外筒４８には、回転内筒４６を加熱した後の燃焼ガスを排出する加熱後ガス排出経路６６が接続されている。加熱後ガス排出経路６６には、第２中圧ボイラ６８が設けられている。加熱後ガス排出経路６６は、下流側にて燃焼ガス排出経路６２に接続されている。加熱後ガス排出経路６６との接続位置よりも下流側の燃焼ガス排出経路６２には、燃焼ガスを圧送するブロワ７０が設けられている。
　燃焼ガス排出経路６２の下流側は、バグフィルタ３４に接続されている。バグフィルタ３４にて燃焼灰等が除去された燃焼排ガスは、大気（ATM）へと放出される。
　蒸気生成システム２０は、第１中圧ボイラ６４と第２中圧ボイラ６８とを備えている。第２中圧ボイラ６８では、供給されたボイラ給水（ＢＦＷ）が、加熱後ガス排出経路６６を流れる燃焼ガスによって加熱され、蒸気が生成される。第１中圧ボイラ６４で生成された中圧蒸気と、第２中圧ボイラ６８で生成された中圧蒸気は、それぞれ図示しない蒸気ドラムに貯留され、乾燥装置１の伝熱管１８といったプラントの各所に供給される。
　乾留装置３で乾留された乾留炭は、乾留炭供給経路７２を介して、重力を利用して冷却装置５へと導かれる。冷却装置５は、乾留装置３からの乾留炭を受け入れる第１冷却器７４と、第１冷却器７４によって冷却された乾留炭を受け入れる第２冷却器７６とを備えている。
　第１冷却器７４は、シェルアンドチューブ型熱交換器とされており、中心軸回りに回転する第１円筒容器７８と、第１円筒容器７８内に挿入された第１散水管７９と、第１円筒容器７８内に挿入された複数の第１冷却管８０とを備えている。第１散水管７９は、回転する第１円筒容器７８に対して静止した状態で設置されている。第１円筒容器７８内には乾留装置３から導かれた３００℃以上５００℃以下（例えば約４００℃）の乾留炭が供給されるようになっており、第１円筒容器７８内に供給された乾留炭は、第１円筒容器７８の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。
　第１散水管７９には、常温とされた工業用水が導かれ、乾留炭に対して水を散布することによって水を直接接触させて冷却する。第１散水管７９は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の上流側（図１において左側）に設けられる。なお、第１散水管７９に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。
　各第１冷却管８０内には、５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）のボイラ給水が供給され、各第１冷却管８０の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第１冷却管８０は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の下流側（図１において右側）に設けられ、第１散水管７９によって冷却された後の乾留炭を水の凝縮温度以上である約１５０℃まで冷却するようになっている。
　第２冷却器７６は、第１冷却器７４とほぼ同様の構成で、シェルアンドチューブ型熱交換器とされており、中心軸回りに回転する第２円筒容器８１と、第２円筒容器８１内に挿入された第２散水管８２と、第２円筒容器８１内に挿入された複数の第２冷却管８３とを備えている。第２散水管８２は、回転する第２円筒容器８１に対して静止した状態で設置されている。第２円筒容器８１内には第１冷却器７４にて約１５０℃まで冷却された乾留炭が供給されるようになっており、第２円筒容器８１内に供給された乾留炭は、第２円筒容器８１の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。
　第２散水管８２には、常温とされた工業用水が導かれ、乾留炭に対して水を散布することによって乾留炭の水分含有率を所望値（例えば８ｗｔ％）になるように調整する。第２散水管８２は、第２円筒容器８１の軸線方向の略全体にわたって設けられる。なお、第２散水管８２に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。
　各第２冷却管８３内には、常温とされた工業用水が導かれ、各第２冷却管８３の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第２冷却管８３は、乾留炭を約５０℃まで冷却するようになっている。なお、各第２冷却管８３に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。
　冷却装置５にて冷却された乾留炭は、冷却後乾留炭供給経路８４を介して、不活性化装置７へと導かれる。
　不活性化装置７は、冷却装置５にて冷却された乾留炭を受け入れる第１不活性化器８６と、第１不活性化器８６からの乾留炭を受け入れる第２不活性化器８８とを備えている。
　第１不活性化器８６内には、約０．５～３．０％の酸素濃度とされた酸化用ガスが第１酸化用ガス供給経路９０から導かれる。なお、第１酸化用ガス供給経路９０には、図示しないが、酸素濃度を所望値に調整するために酸素（具体的には空気）が供給されるようになっている。
　第１不活性化器８６内に供給された酸化用ガスは、第１不活性化器８６内で、乾留によって生じた活性点（ラジカル）を酸化することで乾留炭を不活性化処理する。第１不活性化器８６から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第１酸化用ガス出口管９１を通り第１ブロワ９２へと導かれる。第１ブロワ９２によって圧送された酸化用ガスは再び第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれ、再循環される。第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれる。サイクロン９４へ導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４にて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気（ATM）へと放出される。サイクロン９４にて分離された微粉炭等の固形分は、混練機１００へ送られる。
　乾留炭は、第１不活性化器８６の上部から投入され、下降している間に酸化用ガスと接触しながら不活性化される。第１不活性化器８６の下方に滞留した乾留炭は、下方から取り出されて第２不活性化器８８の上部へと導かれる。
　第２不活性化器８８内には、約８．０～１２．０％の酸素濃度とされた酸化用ガスが第２酸化用ガス供給経路９５から導かれる。なお、第２酸化用ガス供給経路９５には、図示しないが、酸素濃度を所望値に調整するために酸素（具体的には空気）が供給されるようになっている。
　第２不活性化器８８内に供給された酸化用ガスは、第２不活性化器８８内で、第１不活性化器８６にて不活性化した乾留炭を更に不活性化処理する。第２不活性化器８８から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第２酸化用ガス出口管９６を通り第２ブロワ９７へと導かれる。第２ブロワ９７によって圧送された酸化用ガスは再び第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれ、再循環される。第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気へと放出される。
　不活性化装置７にて不活性化された改質炭は、粒径が約１ｍｍとされており、改質炭供給経路９８を通り、混練機（ｋｎｅａｄｅｒ）１００へと導かれる。改質炭供給経路９８には、サイクロン９４にて分離された微粉炭が微粉炭回収経路９９を介して導かれるようになっている。
　混練機１００には、バインダ供給部１０２から導かれるバインダと、微粉炭を含む改質炭と、水とが供給され、これらが混練される。バインダとしては、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｏｘｉｄｅ）、スターチ（ｓｔａｒｃｈ）等が用いられる。混練機１００にて混練された改質炭は、成形装置９へと導かれる。
　成形装置９は、改質炭の製品形状に対応した形状の凹所が複数形成された雌型と、凹所内に供給された改質炭を押圧して圧縮する雄型とを備えている。成形装置９にて成形された改質炭は、製品としての改質炭１０４となる。改質炭１０４は、数ｃｍ程度の大きさとされ、水分含有率が６ｗｔ%以上９ｗｔ％以下とされる。なお、改質炭１０４の水分含有率は、保存環境に対して平衡となった際の乾燥重量基準としたものであり、保存環境の相対湿度に大きく依存するが、温度にはそれほど依存しない。例えば、ＰＲＢ（Ｐｏｗｄｅｒ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ）炭では、相対湿度９０％の場合には、水分含有率は約８ｗｔ％となる。
　次に、本実施形態の特徴について図２を用いて説明する。
　図２には、上述した乾燥装置１周りの構成が模式的に示されている。すなわち、乾燥装置１から排出されたキャリアガスは、サイクロン２８、キャリアガス冷却器３０及びスクラバ３２を通り、キャリアガス循環経路２２を介して乾燥装置１へと再循環される構成が示されている。
　サイクロン２８では、乾燥装置１から排出されたキャリアガスに含まれる微粉炭が除去される。サイクロン２８で除去された微粉炭は、バグフィルタ（図１の符号３４参照）へと導かれる。
　キャリアガス冷却器３０では、キャリアガスに含まれる水蒸気が凝縮されてドレン水として除去される。ドレン水は、スクラバ３２の液相部へと導かれる。
　スクラバ３２では、キャリアガスに含まれる水銀等とサイクロン２８で除去できなかった微粉炭が除去される。スクラバ３２にて処理されたキャリアガスの大部分はキャリアガス循環経路２２を介して乾燥装置１へと導かれる。また、キャリアガスの一部は燃焼炉（図１の符号４２参照）へと導かれる。スクラバ３２にて微粉炭及び水銀等を吸着した吸収液（排水）は、排水処理設備４０へと導かれる。
　排水処理設備４０では、キレート剤を排水に投入して水銀等を凝集肥大化させた上で、図示しない沈降槽によって、微粉炭及び水銀等の固形分と、再生水とを分離する。
　以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　本発明者等は、水銀の蒸発温度である約４００℃を下回る温度域（１５０℃以上２００℃以下）で動作する乾燥装置１であっても無視できない量の水銀等が発生することを見出した。そこで、乾燥装置１によって石炭が乾燥される際に石炭から脱離された脱離成分を伴って乾燥装置１から排出されたキャリアガスを処理するスクラバ３２を設けることとした。これにより、石炭の乾燥工程で発生した水銀等を除去することができる。また、大気への水銀の放出や、改質炭の水銀含有量を減少させることができる。
　キャリアガス循環経路２２によって、スクラバ３２で処理された後のキャリアガスを乾燥装置１へと導くことにより、キャリアガスを循環させて再利用することとした。これにより、キャリアガスの消費量を減らすことができる。例えば、キャリアガスとしてＮ２を用いて水分含有率が２７．５ｗｔ％以下とされた石炭を乾燥させる場合、Ｎ２消費量を１４％以下に抑えることが可能となる。
　水銀等を除去せずにキャリアガスを循環させると水銀等が乾燥装置１内で濃縮されることになるので、スクラバ３２によって水銀等を除去することは特に効果的となる。
　スクラバ３２の上流側に設けられたサイクロン２８によって、キャリアガスに随伴する微粉炭が分離した後に、スクラバ３２によって微粉炭をさらに分離することとした。これにより、微粉炭が大気に放出されることを可及的に防止することができる。
１　乾燥装置
３　乾留装置
５　冷却装置
７　不活性化装置
９　成形装置
１０　改質前の石炭
１２　石炭ホッパ
１４　粉砕機
１６　円筒容器
１８　伝熱管
２０　蒸気生成システム
２２　キャリアガス循環経路
２８　サイクロン
３０　キャリアガス冷却器
３２　スクラバ
３４　バグフィルタ
４０　排水処理設備
４２　燃焼炉
４６　回転内筒
４８　外筒
５０　燃焼ガス導入経路
７４　第１冷却器
７６　第２冷却器
７８　第１円筒容器
７９　第１散水管
８０　第１冷却管
８１　第２円筒容器
８２　第２散水管
８３　第２冷却管
８６　第１不活性化器
８８　第２不活性化器
１００　混練機
１０４　改質炭

Claims (4)

  1. 　石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥装置と、
    　前記乾燥装置によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥装置から排出されたキャリアガスを処理するスクラバと、
    　を備えている石炭改質プラント。
  2. 　前記スクラバによって処理された後の前記キャリアガスを前記乾燥装置へと導くキャリアガス循環経路を備えている請求項１に記載の石炭改質プラント。
  3. 　前記スクラバの上流側に設けられた集塵機を備えている請求項１に記載の石炭改質プラント。
  4. 　石炭を乾留する前に石炭を加熱して乾燥させる乾燥工程と、
    　前記乾燥工程によって石炭が乾燥される際に該石炭から脱離された脱離成分を伴って該乾燥工程から排出されたキャリアガスをスクラバによって処理するキャリアガス処理工程と、
    　を備えている改質石炭の製造方法。
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