WO2016143432A1 - 乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法 - Google Patents

乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法 Download PDF

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distilled
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本城　新太郎
清隆 国宗
基文 伊藤
淳司 浅原
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    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
    • C10B39/04—Wet quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/04—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of powdered coal
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    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders

Definitions

  • the present invention relates to a dry distillation coal cooling device, a coal reforming plant, and a dry distillation coal cooling method for cooling after carbonization of 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, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-31462).
  • Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2014-31462 discloses that cooling of dry-distilled coal after dry distillation of coal is performed by cooling the cooling water from about 50 ° C. to 60 ° C.
  • cooling water is showered on the dry distillation coal and cooled to below the condensation temperature of water, condensed water (drain water) is generated, and the dry distillation coal is exposed to the condensed water.
  • drain water condensed water
  • the moisture content of the dry-distilled coal is likely to generate heat due to a hydration reaction during storage and may ignite, it is preferably adjusted in advance to a moisture content that is in equilibrium with the storage environment.
  • the carbonized carbon after carbonization is 300 ° C or more and 500 ° C or less, and pyrolyzes to generate volatile components such as tar. Therefore, it is desirable to cool it quickly with a cooling device.
  • This invention is made
  • the dry distillation coal cooling apparatus, the coal reforming plant, and the dry distillation coal cooling method of the present invention employ the following means. That is, in the carbonized coal cooling device according to one aspect of the present invention, water is sprinkled by the first watering unit that sprays water on the carbonized coal at 300 ° C. or higher after carbonizing the coal, and the first watering unit. And a first cooling pipe that performs indirect cooling to 100 ° C. or higher with a first cooling medium flowing inside the dry-distilled coal.
  • the above-mentioned carbonized coal cooling device sprays water from the first water sprinkling part to the carbonized coal at 300 ° C. or higher after carbonization.
  • dry-distilled coal is cooled rapidly to the temperature below 300 degreeC, and generation
  • indirect cooling is performed by the 1st cooling pipe, and dry-distilled coal is cooled to the temperature of 100 degreeC or more (for example, about 150 degreeC).
  • the generation of volatile components such as tar was quickly suppressed and the dry-distilled coal was exposed to condensed water. Can be avoided. This makes it possible to adjust the desired moisture content.
  • the inlet temperature when the first cooling medium is introduced into the first cooling pipe is 50 ° C. or higher and lower than 100 ° C.
  • the inlet temperature of the first cooling medium to 50 ° C. or higher and lower than 100 ° C. (for example, about 60 ° C.), which is higher than normal temperature, it is possible to avoid cracking of the first cooling pipe.
  • the first cooling medium is boiler feed water.
  • boiler feed water Since the boiler feed water is deaerated, corrosion can be avoided even if it is used as a cooling medium for cooling pipes exposed to high temperatures. Also, boiler feed water is convenient for use as a cooling medium because it can be easily obtained in the plant for coal dry distillation.
  • the carbonized coal cooling device further includes a first rotating vessel that receives the carbonized coal and rotates around an axis, and the first watering unit and the first cooling pipe are disposed in the first rotating vessel. Is installed.
  • the device configuration can be simplified and the equipment cost can be reduced.
  • the carbonized coal cooling device includes a second water sprinkling unit that sprays water so as to obtain a desired moisture content with respect to the carbonized coal cooled by the first cooling pipe, and the first cooling. It further includes a second cooling pipe that performs indirect cooling with respect to the dry-distilled coal cooled by the pipe so as to obtain a desired temperature of less than 100 ° C. by the second cooling medium flowing inside.
  • the carbonized coal cooling device further includes a second rotating vessel that receives the carbonized coal and rotates around an axis, and the second water spray unit and the second cooling pipe are disposed in the second rotating vessel. Is installed.
  • the coal reforming plant according to one embodiment of the present invention further includes a carbonization device for carbonizing the coal and the carbonization coal cooling device for cooling the carbonized carbon that has been carbonized by the carbonization device.
  • the carbonized carbon cooling method includes a first watering step of spraying water on a carbonized coal of 300 ° C. or higher after carbonized carbonization, and carbonized carbon after water is sprinkled by a watering unit.
  • a watering unit On the other hand, it has the 1st cooling process which performs indirect cooling to 100 degreeC or more with the 1st cooling medium which flows through the inside of a cooling pipe.
  • water is sprayed on the carbonized coal at 300 ° C. or higher after carbonization.
  • the carbonized carbon is immediately cooled to a temperature below 300 ° C., and the generation of tar and the like is suppressed.
  • indirect cooling is performed by the 1st cooling process, and dry-distilled coal is cooled to the temperature of 100 degreeC or more (for example, about 150 degreeC).
  • the generation of volatile components such as tar was quickly suppressed and the dry-distilled coal was exposed to condensed water. Can be avoided, and a desired moisture content can be adjusted.
  • the carbonized carbon can be quickly cooled and adjusted to the desired moisture content.
  • FIG. 1 It is a schematic structure figure showing the whole coal reforming plant composition provided with the dry distillation coal cooling device concerning one embodiment of the present invention. It is the block diagram which showed specifically the dry distillation coal cooling apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a coal reforming plant including a dry distillation coal cooling apparatus 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.
  • 7 and a molding device 9 for molding the reformed coal deactivated by the deactivation device 7 into a predetermined shape.
  • 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 steam generated in the second intermediate pressure boiler 68 is guided, heated by the combustion exhaust gas flowing through the combustion gas discharge path 62, and further steam having a higher pressure 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 (first rotating container) 78 that rotates around a central axis, and a first cylinder inserted into the first cylindrical container 78.
  • a watering pipe (first watering part) 79 and a plurality of first cooling pipes 80 inserted into the first cylindrical container 78 are provided.
  • 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. 1) to the other end side while being stirred in accordance with the rotation of the first cylindrical container 78.
  • 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 a second cylindrical container (second rotating container) 81 that rotates around the central axis;
  • a second watering pipe (second watering part) 82 inserted into the second cylindrical container 81 and a plurality of second cooling pipes 83 inserted into the second cylindrical container 81 are provided.
  • 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.
  • each second cooling pipe 83 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 guided 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 specifically shows the configuration of the cooling device 5 shown in FIG.
  • the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the first cylindrical container 78 and the second cylindrical container 81 are inclined so that the respective rotation axes are downward on the other end side (the right side in the figure) with respect to the horizontal direction. Yes.
  • the carbonized charcoal charged to one end side (left side in the figure) of each cylindrical vessel 78, 81 is sent to the other end side by the action of gravity while being stirred.
  • the industrial water made into normal temperature from the 1st sprinkling pipe 79 is sprayed with respect to dry distillation coal.
  • dry-distilled coal charged at 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower (for example, about 400 ° C.) is quickly cooled to below 300 ° C.
  • production of volatile matters, such as a tar, from the dry distillation coal made into 300 degreeC or more is suppressed rapidly.
  • the indirect cooling is performed by the first cooling pipe 80 to further cool the dry-distilled coal, and the cooling is performed to 100 ° C.
  • boiler water (BFW) having an inlet temperature of 50 ° C. or higher and lower than 100 ° C. (for example, 60 ° C.) is used.
  • the temperature of the boiler water after passing through the first cooling pipe 80 is, for example, about 80 ° C. when the inlet temperature is about 60 ° C.
  • the dry-distilled coal cooled by the first cooler 74 is guided from the first shooter 106 to the lower feeder 108 using gravity.
  • the dry-distilled coal set to 100 ° C. or higher and lower than 300 ° C. (for example, 150 ° C.) is guided into the second cylindrical container 81 by the feeder 108.
  • the industrial water made into normal temperature from the 2nd sprinkling pipe 82 is sprayed with respect to dry distillation coal.
  • the amount of water introduced from the second sprinkling pipe 82 is adjusted so as to have a desired moisture content with respect to dry-distilled coal having a moisture content of about 0%.
  • the water content is set to a desired value when the water content is in equilibrium with the storage environment where the carbonized carbon is stored.
  • indirect cooling is performed with respect to dry distillation coal so that it may become the desired temperature (for example, 50 degreeC) made into less than 100 degreeC.
  • the desired temperature for example, 50 degreeC
  • As the cooling medium for the second cooling pipe 83 industrial water at room temperature is used.
  • the second cooling pipe 83 lowers the temperature of the carbonized carbon, and also removes the heat of hydration generated when the water supplied from the second water spray pipe 82 and the carbonized coal cause a hydration reaction.
  • the water vapor generated in the second cylindrical container 81 is released to the outside of the second cylindrical container 81 by a carrier gas introduced from an introduction unit (not shown).
  • the carbonized coal is cooled to about 50 ° C. in the second cooler 76, led from the second shooter 110 to the carbonized carbon supply path 84 after cooling, and the inactivation device 7 (FIG. 1) in the next process. See).
  • the following operational effects are obtained. Since water was sprayed from the first sprinkling pipe 79 to the carbonized carbon that was set to 300 ° C. or higher after the carbonization, and the carbonized coal was rapidly cooled to a temperature below 300 ° C., volatile components such as tar Occurrence can be suppressed. Then, indirect cooling is performed by the first cooling pipe 80, and the dry-distilled coal is cooled to a temperature of 100 ° C. or higher (for example, about 150 ° C.).
  • the crack of the 1st cooling pipe 80 can be avoided by making the inlet temperature of the boiler feed water which is a cooling medium into the temperature higher than normal temperature 50 degreeC or more and less than 100 degreeC (for example, about 60 degreeC). .
  • boiler feed water is used as a cooling medium used for the first cooling pipe 80. Since the boiler feed water is deaerated, even if it is used as a cooling medium of the first cooling pipe 80 exposed to high temperature, corrosion can be avoided. Also, boiler feed water is convenient for use as a cooling medium because it can be easily obtained in the plant for coal dry distillation.
  • the apparatus configuration can be simplified and the equipment cost can be reduced. it can.
  • the second cooler 76 has a configuration in which carbonized carbon is put into the second cylindrical container 81 for processing, and a so-called rotary cooler method is adopted. Therefore, the device configuration can be simplified and the equipment cost can be reduced. Can be suppressed.
  • the carbonized carbon was made to have a desired moisture content, and by performing indirect cooling by the second cooling pipe 83, the heat of hydration was removed and the temperature was made less than 100 ° C. It was decided to cool the dry-distilled coal so that the desired temperature (for example, 50 ° C.) was reached. In this way, the second cooler 76 can complete the adjustment of the moisture content by spraying water while removing the heat of hydration. In addition, since the water content can be set to a desired value in the second cooler 76, there is no need to spray water for adjusting the water content in a later step, and there is a risk of ignition by heat of hydration. It can be avoided.

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Abstract

　石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水管（７９）と、第１散水管（７９）によって水が散水された後の乾留炭に対して、１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却管（８０）と、第１冷却管（８０）によって冷却された乾留炭に対して所望の水分含有率となるように水を散布する第２散水管（８２）と、第１冷却管（８０）によって冷却された乾留炭に対して、１００℃未満とされた所望温度となるように間接冷却を行う第２冷却管（８３）とを備えている。これにより、乾留炭を速やかに冷却するとともに所望の水分含有率に調整する。

Description

乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法
　本発明は、石炭を乾留させた後に冷却する乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却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、石炭を乾留した後の乾留炭を冷却する際に、冷却水をシャワリングして約５０℃から６０℃まで冷却することが開示されている。
　しかし、乾留炭に冷却水をシャワリングして水の凝縮温度以下まで冷却すると、凝縮水（ドレン水）が発生してしまい、乾留炭が凝縮水に曝されてしまう。これでは、乾留炭を所望の水分含有率に調整することが困難となってしまう。
　乾留炭の水分含有率は、保存されている間に水和反応によって発熱して発火に到るおそれがあるので、保存環境に対して平衡となる水分含有率に予め調整されることが好ましい。
　乾留した後の乾留炭は３００℃以上５００℃以下とされており、熱分解してタール等の揮発分を発生するので、冷却装置で速やかに冷却することが望まれる。
　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、乾留炭を速やかに冷却するとともに所望の水分含有率に調整することができる乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却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、本発明の乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却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乾留炭冷却装置は、石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水部と、該第１散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却管とを備えている。
　上記の乾留炭冷却装置は、乾留後の３００℃以上とされた乾留炭に対して第１散水部から水を散布する。これにより、乾留炭は３００℃を下回る温度まで速やかに冷却され、タール等の揮発分の発生を抑制する。そして、第１冷却管によって間接冷却を行い１００℃以上（例えば約１５０℃）の温度まで乾留炭を冷却する。このように、水の散布によって即座に冷却した後に間接冷却によって水の凝縮温度以上まで冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を速やかに抑制するとともに乾留炭が凝縮水に曝されることを回避できる。これにより、所望の水分含有率の調整が可能となる。
　本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置では、前記第１冷却媒体が前記第１冷却管に導入される際の入口温度は、５０℃以上１００℃未満とされている。
　第１冷却管に導入する第１冷却媒体の温度が低い場合には、大きな熱応力が生じて第１冷却管に割れが生じるおそれがある。そこで、第１冷却媒体の入口温度を、常温よりも高い温度である５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）とすることにより、第１冷却管の割れを回避することができる。
　本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置では、前記第１冷却媒体は、ボイラ給水とされている。
　ボイラ給水は脱気されているため、高温に曝される冷却管の冷却媒体として用いても腐食を回避することができる。また、ボイラ給水は石炭乾留を行うプラントの場合にはプラント内で容易に入手できるので、冷却媒体として用いるのに都合が良い。
　本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置は、乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第１回転容器を更に備え、前記第１散水部および前記第１冷却管は、前記第１回転容器内に設置されている。
　第１回転容器内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。
　本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置は、前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して所望の水分含有率となるように水を散布する第２散水部と、前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して、内部を流れる第２冷却媒体によって１００℃未満とされた所望温度となるように間接冷却を行う第２冷却管とを更に備えている。
　第２散水部から水を散布することによって、乾留炭を所望の水分含有率とする。しかし、乾留炭に対して水を散布すると水和熱によって乾留炭の温度が上昇して発火するおそれがある。そこで、第２冷却管によって間接冷却を行うことで、水和熱を除去するとともに１００℃未満とされた所望温度（例えば５０℃）となるように乾留炭を冷却する。このように、水和熱を除去しながら水を散布して水分含有率の調整を完了させることができる。また、第２冷却器にて水分含有率を所望値とすることができるので、後の工程で水分含有率の調整のために水を散布する必要がなく、水和熱によって発火するおそれを回避することができる。
　本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置は、乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第２回転容器を更に備え、前記第２散水部および前記第２冷却管は、前記第２回転容器内に設置されている。
　第２回転容器内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。
　本発明の一態様にかかる石炭改質プラントは、石炭を乾留する乾留装置と、該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する上記の乾留炭冷却装置とを更に備えている。
　上記の乾留炭冷却装置を備えているので、所望値の水分含有率とされた改質炭を製造することができる。
　本発明の一態様に係る乾留炭冷却方法は、石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水工程と、散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、冷却管の内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却工程とを有する。
　本発明の一態様に係る乾留炭冷却方法は、乾留後の３００℃以上とされた乾留炭に対して水を散布する。これにより、乾留炭は３００℃を下回る温度まで即座に冷却され、タール等の発生を抑制する。そして、第１冷却工程によって間接冷却を行い１００℃以上（例えば約１５０℃）の温度まで乾留炭を冷却する。このように、水の散布によって即座に冷却した後に間接冷却によって水の凝縮温度以上まで冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を速やかに抑制するとともに乾留炭が凝縮水に曝されることを回避でき、所望の水分含有率の調整を行うことができる。
　乾留炭を速やかに冷却するとともに所望の水分含有率に調整することができる。
本発明の一実施形態に係る乾留炭冷却装置を備えた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に示した乾留炭冷却装置を具体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乾留炭冷却装置を備えた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乾留炭冷却装置（ｑｕｅｎｃｈｅｒ；以下、単に「冷却装置」という。）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では、第２中圧ボイラ６８にて生成された蒸気が導かれ、燃焼ガス排出経路６２を流れる燃焼排ガスによって加熱され、さらに高圧とされた蒸気が生成される。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（第１回転容器）７８と、第１円筒容器７８内に挿入された第１散水管（第１散水部）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（第２回転容器）８１と、第２円筒容器８１内に挿入された第２散水管（第２散水部）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から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から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、図１に示した冷却装置５の構成が具体的に示されている。図１に示した構成と同一の構成は同一符号が示してある。
　同図に示されているように、第１円筒容器７８及び第２円筒容器８１は、それぞれの回転軸線が水平方向に対して他端側（図において右側）が下方となるように傾斜している。このように傾斜させることにより、各円筒容器７８，８１の一端側（図において左側）に投入された乾留炭は、攪拌されながら重力の作用によって他端側へと送られることになる。
　第１冷却器７４では、第１散水管７９から常温とされた工業用水が乾留炭に対して散布される。このように水が乾留炭に対して直接散布されるので、３００℃以上５００℃以下（例えば約４００℃）で投入された乾留炭は速やかに３００℃未満まで冷却される。これにより、３００℃以上とされた乾留炭からタール等の揮発分が発生することを速やかに抑制する。そして、第１冷却管８０によって、間接冷却を行うことで乾留炭をさらに冷却し、水の凝縮温度以上である１００℃以上（例えば１５０℃）まで冷却する。このように、第１散水管７９によって水を乾留炭に対して直接接触させても、下流側で間接冷却を行い水の凝縮温度以上に維持するので、水が凝縮してドレン水が発生することがない。
　なお、第１円筒容器７８内で発生した水蒸気は、図示しない導入部から導かれたキャリアガスによって、第１円筒容器７８外へと放出される。これにより、第１円筒容器７８から排出される乾留炭の水分含有率は約０％となる。
　第１冷却管８０に供給する冷却媒体としては、入口温度が５０℃以上１００℃未満（例えば６０℃）とされたボイラ水（ＢＦＷ）を用いている。第１冷却管８０を通過した後のボイラ水の温度は、例えば入口温度が約６０℃とされた場合、約８０℃とされる。
　第１冷却器７４で冷却された乾留炭は、第１シュータ１０６から重力を利用して下方のフィーダ１０８へと導かれる。１００℃以上３００℃未満（例えば１５０℃）とされた乾留炭は、フィーダ１０８によって、第２円筒容器８１内へと導かれる。
　第２冷却器７６では、第２散水管８２から常温とされた工業用水が乾留炭に対して散布される。第２散水管８２から投入される水量は、水分含有率が約０％とされた乾留炭に対して所望の水分含有率となるように調整される。水分含有率は、乾留炭が保存される保存環境に対して平衡となった際の値が所望値とされる。
　第２冷却管８３では、１００℃未満とされた所望温度（例えば５０℃）となるように乾留炭に対して間接冷却を行う。第２冷却管８３の冷却媒体としては、常温とされた工業用水が用いられる。第２冷却管８３は、乾留炭の温度を下げるとともに、第２散水管８２から供給された水と乾留炭が水和反応を起こす際に発生する水和熱をも除去する。
　なお、第２円筒容器８１内で発生した水蒸気は、図示しない導入部から導かれたキャリアガスによって、第２円筒容器８１外へと放出される。
　このように、第２冷却器７６内によって、乾留炭は約５０℃まで冷却され、第２シュータ１１０から冷却後乾留炭供給経路８４へと導かれ、次工程の不活性化装置７（図１参照）へと導かれる。
　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。
　乾留後の３００℃以上とされた乾留炭に対して第１散水管７９から水を散布して、３００℃を下回る温度まで乾留炭を速やかに冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を抑制することができる。そして、第１冷却管８０によって間接冷却を行い１００℃以上（例えば約１５０℃）の温度まで乾留炭を冷却することとした。このように、水の散布によって即座に冷却した後に間接冷却によって水の凝縮温度以上まで冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を速やかに抑制するとともに乾留炭が凝縮水に曝されることを回避できる。これにより、所望の水分含有率の調整が可能となる。
　第１冷却管８０に導入する冷却媒体の温度が低い場合には、大きな熱応力が生じて第１冷却管８０に割れが生じるおそれがある。そこで、冷却媒体であるボイラ給水の入口温度を、常温よりも高い温度である５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）とすることにより、第１冷却管８０の割れを回避することができる。
　第１冷却管８０に用いる冷却媒体としてボイラ給水を用いることとした。ボイラ給水は脱気されているため、高温に曝される第１冷却管８０の冷却媒体として用いても腐食を回避することができる。また、ボイラ給水は石炭乾留を行うプラントの場合にはプラント内で容易に入手できるので、冷却媒体として用いるのに都合が良い。
　第１冷却器７４は、第１円筒容器７８内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。同様に、第２冷却器７６についても、第２円筒容器８１内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。
　第２散水管８２から水を散布することによって乾留炭を所望の水分含有率とするとともに、第２冷却管８３によって間接冷却を行うことで、水和熱を除去して１００℃未満とされた所望温度（例えば５０℃）となるように乾留炭を冷却することとした。このように、第２冷却器７６にて、水和熱を除去しながら水を散布して水分含有率の調整を完了させることができる。また、第２冷却器７６にて水分含有率を所望値とすることができるので、後の工程で水分含有率の調整のために水を散布する必要がなく、水和熱によって発火するおそれを回避することができる。
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 (8)

  1. 　石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水部と、
    　該第１散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却管と、
    　を備えている乾留炭冷却装置。
  2. 　前記第１冷却媒体が前記第１冷却管に導入される際の入口温度は、５０℃以上１００℃未満とされている請求項１に記載の乾留炭冷却装置。
  3. 　前記第１冷却媒体は、ボイラ給水とされている請求項２に記載の乾留炭冷却装置。
  4. 　乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第１回転容器を備え、
    　前記第１散水部および前記第１冷却管は、前記第１回転容器内に設置されている請求項１に記載の乾留炭冷却装置。
  5. 　前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して所望の水分含有率となるように水を散布する第２散水部と、
    　前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して、内部を流れる第２冷却媒体によって１００℃未満とされた所望温度となるように間接冷却を行う第２冷却管と、
    　を備えている請求項１に記載の乾留炭冷却装置。
  6. 　乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第２回転容器を備え、
    　前記第２散水部および前記第２冷却管は、前記第２回転容器内に設置されている請求項５に記載の乾留炭冷却装置。
  7. 　石炭を乾留する乾留装置と、
    　該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する請求項１に記載の乾留炭冷却装置と、
    　を備えている石炭改質プラント。
  8. 　石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水工程と、
    　散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、冷却管の内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却工程と、
    　を有する乾留炭冷却方法。
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