JP4691063B2 - 流動層乾燥分級装置 - Google Patents

Description

本願発明は、分散板から噴出するガスによって形成される流動層により、石炭を流動させつつ移送して乾燥し、かつ乾燥石炭中の粗粒炭と微粉炭を分級するための流動層乾燥分級装置に関する。

通常の高炉用コークスの製造プロセスでは、装入嵩密度増加によるコークス強度向上及び乾留時間の短縮による生産性向上の観点から、８〜１２％程度の水分を含む石炭を乾燥し、約６％以下まで水分量を低減した後、コークス炉に装入される。

しかし、石炭の乾燥により石炭中の水分量が低減すると、発塵しやすい約０．５ｍｍ以下の微粉の発生量が増加し、作業環境を悪化させる原因となる。このため、石炭を乾燥後、または、石炭を乾燥と同時に乾燥により発生した約０．５ｍｍ以下の微粉炭を分級により粗粉炭から分離し、微粉炭に粘結材を添加し、混錬、造粒、または、成形した後、粗粒炭を混合してコークス炉に装入することが行われている。

従来から石炭の乾燥機と分級機の機能を兼ね備えた乾燥分級装置として、分散板の複数の噴出口を介して高温ガスを上方に吹き込み、分散板上に石炭粒子を攪拌させ乾燥させつつ石炭装入口側から石炭排出口側に移動する流動層を形成すると同時に、乾燥に伴い発生する微粉炭を吹き上げて上方から系外に排出し、分離する流動層乾燥分級装置が知られている。

この流動層乾燥分級装置において、分散板を通過したガスは、吹き込み時のガス温度が約３００〜４００℃であり、石炭との熱交換により石炭中の水分を蒸発し、石炭装入口から中央部までの乾燥ゾーンでは、上昇する過程で８０℃前後までガス温度が低下する。

このため、特に石炭装入口から中央部までの乾燥ゾーンでは、乾燥分級室の上部空間の内壁部にガス中の水分が結露し、石炭中の腐食成分の水分中への溶解により壁部が腐食するおそれがある。

そこで、高温ガスの主導入管の一部を分岐させた分岐管を乾燥分級室の上部に接続して、該分岐管を介して乾燥分級室内の上部空間に高温ガスを吹き込む方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２５３２５１号公報

しかしながら、上述の構成では、分岐管を介して流入する高温ガスは、乾燥分級室の中心に向かって流れるため、結露による腐食が問題になる上部空間の内壁部を十分に加熱することができない。このため、高温ガス中の水分が上部空間の内壁部に結露して、腐食を起こすおそれがある。

また、分岐管を介して乾燥分級室内に高温ガスを流入すると、内壁近傍のガス流れが乱れ、流動層から上部空間まで吹き上げられた粗粒炭を巻き込み、乾燥分級室の最上部（天井）に接続された排出ダクトから微粉炭と一緒に粗粒炭を含む高温ガスが排出され、微粉炭の分級効率が低下する。回収された微粉炭中の粗粒炭の混入割合が増加すると、造粒する場合には使用する粘結材が増加し、成形する場合には成形炭の歩留が低下しやすくなる。

そこで、本願発明は、乾燥分級室の上部空間の内壁部に石炭の乾燥により水分を多く含有したガスが接触し結露するのを防止するとともに、排出ガス中の粗粒炭の混入を防止し、微粉炭の分級効率を良好に維持できる流動層乾燥分級装置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、本願発明は、主導入管からガス室に導入されたガスを分散板を介して噴出させることにより乾燥分級室内の分散板上に流動層を形成し、石炭を乾燥すると同時に乾燥により発生する石炭中の微粉炭を分級する乾燥分級装置であって、
前記主導入管から分岐し、前記石炭の乾燥に用いられたガスが上昇する前記乾燥分級室内のガス空間中に分岐ガスを導入させる分岐管と、
前記乾燥分級室の内壁部との間に、前記分岐ガスを移動させるための移動空間を形成する衝突板とを有し、前記分岐ガスを前記衝突板に衝突させることを特徴とする。

ここで、前記衝突板は、上側に向かって前記内壁部に接近するように傾斜配置するのが好ましい。

また、前記分岐管のガス排出口を、前記分散板の水平方向外側に対応した領域に形成するのが好ましい。

さらに、前記乾燥分級室を、前記石炭の乾燥に用いられる乾燥ゾーンと、該乾燥ゾーンにおいて乾燥された石炭から微粉炭を取り除く分級ゾーンとから形成し、前記ガイド板を前記乾燥ゾーンにのみ配置するとよい。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の乾燥分級装置の全体構成を示す概略断面図であり、１１は乾燥分級前の原料石炭を貯留する湿炭ホッパー、１２は所定量の原料石炭を取り出すための切出装置、１３は装入口であり、湿炭ホッパー１１から切出装置１２によって取り出された所定量の原料石炭が装入口１３を介して乾燥分級室１４に装入される。

乾燥分級室１４の内壁部は、下方に向かって水平方向（ＸＹ平面方向）の寸法がテーパー状に漸減する斜壁部４１と、この斜壁部４１の上端から上方に延びる垂直壁部４２とから構成されている。

乾燥分級室１４の斜壁部４１における水平方向（Ｙ軸方向）一端側には装入口１３を設け、他端側には乾燥石炭排出口３１を設け、この乾燥石炭排出口３１には乾燥分級後の石炭を所定量ずつ排出する排出装置３２が取り付けられている。

乾燥分級室１４内には、斜壁部４１の下端部に対応した位置に分散板１５が配設されており、この分散板１５には、多数のガス噴出孔が相互に所定の間隔をおいて穿設されている。

後述するガス室内の高温ガスを分散板１５のガス噴出孔を介して乾燥分級室１４内に噴出させることにより、分散板上に流動層１６を形成することができる。この乾燥分級室１４は、仕切壁２５によってＹ軸方向（石炭の流動方向）に二分割されており、仕切壁２５の上流側、つまり、装入口１３側を乾燥ゾーン１４aとしており、仕切壁２５の下流側、つまり乾燥石炭排出口３１側を分級ゾーン１４ｂとしている。

乾燥ゾーン１４ａ及び分級ゾーン１４ｂのそれぞれの天井には排気ガスと共に微粉炭粒子を排出するための排気ダクト１９ａ、１９ｂが設けられている。排気ダクト１９ａ、１９ｂのそれぞれには配管を介してサイクロンの集塵機２４ａ、２４ｂが取り付けられており、微粉炭粒子と排気ガスを分離する。

集塵機２４ａ、２４ｂにより分離された微粉炭粒子は微粉排出装置２７ａ、２７ｂによって適宜排出される。なお、乾燥ゾーン１４aとは、石炭の乾燥を主目的とした領域を意味し、乾燥ゾーン１４aでは分級ゾーン１４ｂに比べて石炭中の水分が高いため、排出ガス中の微粉炭量は比較的少ないものの、集塵機２４ａにより微粉炭は回収される。

分散板１５の下方にはガス室２６が設けられ、本実施例ではこのガス室２６を六分割している。そして、装入口１３側の三室が乾燥用の流動層を形成するための加熱用ガス室２６ａであり、乾燥石炭排出口３１側の三室が分級用の流動層を形成するための加熱用ガス室２６ｂである。

各加熱用ガス室２６ａ、２６ｂには熱風発生装置２３から、流動層を形成するに十分な圧力と流量を有する加熱ガスが熱風ダクト（主導入管）１８を介して導入される。図示される装置では加熱用ガス室２６ａ、２６ｂに連結された熱風ダクト１８のそれぞれに熱風流量調節弁１７が取り付けられており、加熱ガスの流量は熱風流量調節弁１７によって任意の値に、かつ、各加熱用ガス室２６ａ、２６ｂ毎に独立して調整可能である。また、熱
風ダクト１８のダクト終端部近傍には、バイパスダクト２０が設けられている。

次に、図２を参照しながら、バイパスダクト（分岐管）２０について詳細に説明する。ここで、図２は図１に示された乾燥分級室１４における乾燥ゾーン１４aの平面図である。

図１に示すように熱風ダクト１８のダクト終端部近傍には、バイパスダクト２０が設けられ、このバイパスダクト２０は、図２に示すようにさらに第１〜第３のバイパス分岐ダクト２０ａ〜ｃに分岐している。

第１のバイパス分岐ダクト２０ａは、その終端部が乾燥分級室１４の乾燥ゾーン１４aの垂直壁部４２におけるＹ軸方向端部に形成されており、バイパスダクト２０を介して流入する分岐ガスを乾燥ゾーン１４a内に導入させている。

第２のバイパス分岐ダクト２０ｂは、その終端部が乾燥分級室１４の乾燥ゾーン１４aの垂直壁部４２におけるＸ軸方向一端部に形成されており、バイパスダクト２０を介して流入する分岐ガスを乾燥ゾーン１４a内に導入させている。

第３のバイパス分岐ダクト２０ｃは、その終端部が乾燥ゾーン１４aの垂直壁部４２におけるＸ軸方向他端部に形成されており、バイパスダクト２０を介して流入する分岐ガスを乾燥ゾーン１４a内に導入させている。

図１に示すようにバイパスダクト２０には、バイパス流量調節弁２２が設けられており、バイパス流量調節弁２２を操作することによりバイパスダクト２０を介して乾燥ゾーン１４a内のＹ軸方向端部及びＸ軸方向両端部に流入する分岐ガスの流量を調節できるようになっている。

乾燥ゾーン１４a内には、第１〜第３の衝突板３５ａ〜ｃが設けられており、これらの第１〜第３の衝突板３５ａ〜ｃはそれぞれ、第１〜第３のバイパス分岐ダクト２０ａ〜ｃのガス排出口に対向配置され、第２及び第３の衝突板３５ｂ〜ｃは、乾燥ゾーン１４aの石炭の流動方向（Ｙ軸方向）の領域をカバーするように垂直壁部４２に配置されている。

このように第１〜第３の衝突板３５a〜cを配置することにより、第１〜第３の衝突板３５a〜cと乾燥ゾーン１４aの内壁部との間に、第１〜第３のバイパス分岐ダクト２０ａ〜ｃの排出口から排出されたガスを内壁部に沿って移動させるための移動空間を形成することができる。

この移動空間では、乾燥分級室１４のＹ軸方向端部及びＸ軸方向両端部に位置する垂直壁部４２の内壁と、第１〜第３の衝突板３５a〜cとの間を高温ガスが各内壁部に沿って所定の滞留時間で移動するため、各内壁部及びその近傍は十分に加熱され、各内壁部における水分の結露を抑制し、石炭中の腐食成分の水分中への溶解による腐食を防止することができる。

また、バイパス分岐ダクト２０ａ〜ｃから乾燥分級室１４内に流入した高温ガスは、第１〜第３の衝突板３５a〜cに衝突することよってガス流速が低減するため、流動層から上部空間まで吹き上げられた粗粒炭を巻き込んで排出ダクトから排出されことを防止できる結果、微粉炭の分級効率を向上することができる。

乾燥ゾーン１４aの上部空間では、分級ゾーン１４ｂに比べてガス雰囲気中の水分含有量が高く、ガスの温度低下量も大きく、内壁部の水分結露による腐食が起きやすい。このため、乾燥ゾーン１４aの上部空間にのみ衝突板３５を配置することにより、乾燥ゾーン１４a及び分級ゾーン１４ｂの全体に衝突板３５を配置する場合よりも、コストを削減することができる。

また、第１〜第３の衝突板３５ａ〜ｃはそれぞれ、上方に向かって乾燥ゾーン１４aの内壁部に漸次接近するように斜設されており、不図示の支持部材により支持されている。

第１〜第３の衝突板３５ａ〜ｃを構成する資材としては、耐食性に優れたステンレス鋼を例示することができる。

次に、本実施例の乾燥分級装置の操業方法について説明する。乾燥分級装置の稼働時には、熱風発生装置２３からの約４００℃の加熱ガスが熱風流量調節弁１７によって所定の流量に調整されて加熱用ガス室２６ａ、２６ｂ内に供給される。このとき、前記加熱ガスの一部は分岐したバイパスダクト２０を介して乾燥ゾーン１４a内にも導入される。

一方、湿炭ホッパー１１内の未乾燥未分級の原料石炭は切出装置１２によって所定量ずつ装入口１３を介して乾燥分級室１４内に供給される。したがって、原料石炭はまず乾燥分級室１４内の乾燥ゾーン１４ａ内に分散板１５の複数のガス噴出孔を介して吹き込まれる加熱ガスによって分散板１５上で撹拌されながら石炭装入口１３側から乾燥石炭排出口３１側に移動する流動層１６を形成する。

ここでは主として加熱ガスによる原料石炭の乾燥が行われ、原料石炭を乾燥させ、熱交換により温度が低下し、水分を多く含有した加熱ガスは、乾燥ゾーン１４a内を上昇し、一部乾燥により発生した微粉炭と一緒に天井に設けられた排気ダクト１９ａから排出される。また、原料石炭中の粗粒石炭粒子は分散板１５上に形成された流動層１６内で攪拌されつつ乾燥石炭排出口３１に移動する。

ここで、加熱用ガス室２６a、分散板１５を介して乾燥分級室１４内に導入された加熱ガスは、分散板上の流動層１６を通過する際に、原料石炭と熱交換を行い、原料石炭中の水分が蒸発することにより、加熱ガスの温度が低下する。

本実施例では、第１〜第３のバイパス分岐ダクト２０a〜ｃを介して流入する分岐ガスを衝突板３５a〜ｃに衝突させ、乾燥ゾーン１４aの内壁部にガイドしている。

つまり、乾燥分級室のＹ軸方向端部及びＸ軸方向両端部の垂直壁部４２の内壁と、第１〜第３の衝突板３５a〜cとの間に高温ガスの移動空間が形成され、高温ガスが各内壁部に沿って所定の滞留時間で移動するため、各内壁部及びその近傍は十分に加熱され、各内壁部における水分の結露を抑制し、石炭中の腐食成分の水分中への溶解による腐食を防止することができる。

また、図３に図示するように、分散板１５の平面視（Ｘ軸方向視）外側に形成される、ハッチングで示す壁部４１、４２の近傍領域（以下、流速低下領域Aという）は、上昇する加熱ガスの流速が他の領域よりも遅いため、温度低下により内壁部に結露が起こりやすくなっている。

このように結露が起こりやすいタイプの乾燥分級装置においても、内壁部における水分の結露を抑制し、水分中に溶解した腐食成分による腐食を確実に防止することができる。

また、上方に向かって乾燥ゾーン１４aの内壁部に漸次接近するように、衝突板３５を傾斜配置しているため、分岐ガスを垂直壁部４２に確実にガイドすることができる。

また、バイパス分岐ダクト２０ａ〜ｃから乾燥分級室１４内に流入した高温ガスは、第１〜第３の衝突板３５a〜cに衝突することにより減速するため、流動層１６から上部空間まで吹き上げられた粗粒炭を巻き込んで排出ダクト１９から排出されるのを防止できる。その結果、排出ガス中の粗粒炭の混入を防止し、微粉炭の分級効率を向上することができる。

乾燥ゾーン１４aにおいて加熱乾燥された粗粒状の石炭は流動層を呈しながら分散板１５上を排出口側へ移動し、順次、分級ゾーン１４ｂへ移行する。分級ゾーン１４ｂにおいても、乾燥ゾーン１４aと同様に、原料石炭は分散板１５から噴出する加熱ガスによって分散板１５上に撹拌されつつ石炭排出口３１に移動する流動層を形成する。

分級ゾーン１４ｂにおいては、乾燥ゾーン１４aに比べて石炭中の水分量が低くなり、粗粒炭に付着している微粉炭または互いに付着している微粉炭が解離しやすくなる。これらの水分低下により解離した微粉炭粒子は加熱ガスと一緒に上昇し、排気ダクト１９ｂから排出され、粗粒石炭粒子は分散板１５上で流動化されつつ乾燥され、石炭排出口３１を経て排出装置３２により所定量ずつ排出される。この結果、石炭は所定水分に乾燥されるとともに、乾燥された石炭中の粗粒炭から微粉炭が分級される。

粗粒炭から分級された約０．５ｍｍ以下の粒度を主体とする微粉炭は、発塵しやすいため、タールなどの粘結材を添加し、混錬機で混錬し、さらには、造粒機で造粒し、或いは、成形機により成形炭とする。これらの発塵防止処理を施した微粉炭は、粗粒炭と混合してコークス炉に装入し、コークス用の原料として使用される。

（他の実施例）
上述の実施例では、乾燥分級室１４を乾燥ゾーン１４a及び分級ゾーン１４ｂに二分割しているが、乾燥分級室１４の全領域を用いて石炭を乾燥するタイプの乾燥分級装置についても、本願発明は適用することができる。この場合、第２及び第３の衝突板３５は、乾燥分級室１４のＹ軸方向（石炭の流動方向）の略全体に配置してもよいし、上流側の結露しやすい領域にのみ配置してもよい。

また、衝突板３５を平板状としたが、分岐ガスを壁部４１、４２にガイドできれば、どのような形状としてもよい。例えば、平板状の衝突板３５を「へ」の字状に曲げ変形させた曲げ板を使用することもできる。

乾燥分級装置の全体構成を示す概略断面図である。 乾燥分級室の乾燥ゾーンの平面図である。 乾燥ゾーンの流速分布を示す模式図である。

符号の説明

１１ 湿炭ホッパー
１２ 切出装置
１３ 装入口
１４ 乾燥分級室
１４ａ 乾燥ゾーン
１４ｂ 分級ゾーン
１５ 分散板
１６ 流動層
１７ 熱風流量調節弁
１８ 熱風ダクト
１９ 排気ダクト
２０ バイパスダクト
２０ａ〜ｃ 第１〜第３のバイパス分岐ダクト
２２ バイパス流量調節弁
２３ 熱風発生装置
２４ 集塵機
２５ 仕切壁
２６ ガス室
２７ 微粉排出装置
３１ 乾燥石炭排出口
３５ 衝突板
４１ 斜壁部
４２ 垂直壁部

Claims (4)

1. 主導入管からガス室に導入されたガスを分散板を介して噴出させることにより乾燥分級室内の分散板上に流動層を形成し、石炭を乾燥すると同時に乾燥により発生する石炭中の微粉炭を分級する流動層乾燥分級装置であって、
   前記主導入管から分岐し、前記石炭の乾燥に用いられたガスが上昇する前記乾燥分級室内のガス空間中に分岐ガスを導入させる分岐管と、
   前記乾燥分級室の内壁部との間に、前記分岐ガスを移動させるための移動空間を形成する衝突板とを有し、
   前記分岐ガスを前記衝突板に衝突させることを特徴とする流動層乾燥分級装置。
2. 前記衝突板を、上側に向かって前記内壁部に接近するように傾斜配置したことを特徴とする請求項１に記載の流動層乾燥分級装置。
3. 前記分岐管のガス排出口を、前記分散板の水平方向外側に対応した領域に形成したことを特徴とする請求項２に記載の流動層乾燥分級装置。
4. 前記乾燥分級室は、前記石炭の乾燥に用いられる乾燥ゾーンと、該乾燥ゾーンにおいて乾燥された石炭から微粉炭を取り除く分級ゾーンとから形成され、
   前記衝突板を前記乾燥ゾーンにのみ配置したことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の流動層乾燥分級装置。

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