JPS5811472B2 - 微粉砕固形燃料の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種の燃料の総合的な処理に関し、そして更
に特定的には熱による微粉砕固形燃料の処理方法に関す
る。

本発明は、輸送可能な燃料、電力、化学的および商業的
な材料の生産に広く適用できる。

下記の固形燃料の処理方法が業界に知られている。

すなわち、この処理では直径１０〜１２ｍｍのコランダ
ム球を該燃料め加熱用の熱媒体として使用し、この球は
炉ガスによって二室式反応器の第−室で予備加熱される
。

この第二室は、頂部から連続的に供給される加熱固形熱
媒体を有し、微粉砕固形燃料の加熱、乾燥、コークス化
および部分的ガス化に使用される。

該固形燃料は、ガスおよび蒸気の混合物中にて熱媒体の
濃い層を通って上方向に流れる。

得られる商業的製産物は、加熱コークス、タールおよび
ガスである（ｐｅｒｅｐｅｌｉ−ｔｚａ Ａ、Ｌ、他に
よる“Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｏ−１ｉｄ
Ｈｅａｔ Ｃａｒｒｉｅｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｏｗ
Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｎｓ Ｃｏｋ
ｉｎｇ ｏｆ Ｃｏａｌｓ １ｎｔｈｅ Ｃｏａｌ Ｆ
ｉｅｌｄ ｏｆ Ｉｒｋｕｔｓｋ Ｒｅｇｉｏｎ”参照
）。

また、微粉砕燃料流が上方向に供給される砕粉砕固形燃
料の加工方法が知られている。

該燃料と非混和性のより大粒径の固形熱媒体（砂、粒状
物等）の下向きの向流によって、燃料を加熱する。

固形燃料と共に、水蒸気を反応器に供給し、石炭のガス
化工程と同時に熱分解を実施する。

該熱媒体は、熱分解およびガス化の生成物と非混和性の
燃焼ガスによって加熱される。

上記の方法は熱分解生成物が水蒸気および青色水性ガス
（ｂｌｕｅ ｇａｓ）と混合していることを特徴とし、
そのため熱分解生成物の精製および使用ならびに装置の
構造が複雑どなる。

石炭等の微粉砕固形燃料を熱分解する下記の方法が知ら
れている。

すなわち、該燃料をはじめに乾燥しそして次に熱分解第
一帯域中にて燃焼ガスからの熱によって５００℃の温度
に加熱し、その結果、細粒コークスおよび熱分解生成物
を得る。

該細粒コークスを熱分解第二帯域に供給し、そこでガス
状熱媒体により１０００℃９温度に加熱して、残部の熱
分解生成物および細粒コークスを生成させそして引続き
分離して商業的製品として回収する（ソ連邦発明者証３
３５．２６７、号参照）。

上記の方法は、熱分解およびガス化から生ずる燃料の固
形残分および細粒コークスが出力プラント中のボイラー
の炉中にてクールと共に通常使用されることを特徴とし
、そしてそのためボイラー中の過度のスラグ化の原因と
なり、しかもイオウ、窒素酸化物ならびに灰分粒子の有
害な廃物が排棄されるので環境汚染が増大される。

さらに、価値のある生成物はほとんど得られず、その上
、生成物は不活性混合物を含有する。

本発明の主目的は、収量の増加および最終製品の品質改
善と同時に操作方法が向上され、また出力プラントのボ
イラーに起りがちなスラグ生成の可能性が解消されそし
て大気中に排気される有害ガスの量が低減される、微粉
砕固形燃料の処理方法を提供することである。

この目的は、熱によって微粉砕固形燃料を処理する下記
の方法により達成される。

この方法は、該燃料を乾燥し、二段階の熱分解処理をし
て蒸気ガス生成物および細粒コークスを生成させ、細粒
コークスの少くも一部を燃焼ガスおよび／またはこの細
粒コークスの部分的燃焼によって８００〜１５００℃の
温度にさらに加熱し、熱分解の第一段階にて供給されそ
して燃料乾燥用の燃焼ガスから加熱細粒コークスを分離
し、該加熱細粒コークスを水蒸気にてガス化してガス化
生成物から細粒コークスを分離し、そして熱分解の第一
段階にて熱媒体としてさらに使用するための細粒コーク
スを回収する、各工程を含む。

本発明による微粉砕固形燃料の処理方法は、非常に効果
的であり、そして化学、産業および一般用の用途に出発
物質として燃料を総合的に利用した高出力の効率（８４
〜８８％までの）を特徴とする。

さらに、本発明の方法は熱媒体の温度ポテンシャルを効
果的に使用することを可能とし、そのため工程の効率が
向上される。

ガス化中に冷却される細粒コークスを熱分解のための固
形熱媒体として使用するので、一層有利な温度条件で熱
分解を実施することが可能となる。

すなわち熱媒体と第一段階熱分解用装置との間の温度低
下が一層小さくなりこれによって最も高価値の液状生成
物が高速度の熱分解にて高収率で得られる。

ガス化用に供給される細粒コークスの量は水性ガス発生
器の熱収支により決定されるので、水蒸気は高度に分解
され、水性ガスが高い効率で得られる。

粒径が１．５ｍｍ以下の微粉砕固形燃料を使用するのが
有利であり、それによって操作工程を強化しそして熱分
解生成物の品質を改善することが可能となる。

ガス化工程は水蒸気の流速を調節して実施するのが好ま
しく、それによって水性ガスの放出が自動的に調節され
、そして装置中の細粒コークスの過度の消費および望ま
しくない蓄積が排除される。

微粉砕固形燃料の処理方法の好ましい工程図を略図にて
示す図面を参照しながら、以下に本発明を例示のために
説明するが、これらに限定されるものではない。

添附図面に工程図が示されている。

該工程に従って、例えば好ましくは１．５ｍｍの粒径の
石炭等の微細固形燃料が貯蓄器１から竪形ミル２に供給
され、そこで連結管３を通ってミル２に導入され好まし
くは酸素を含まないガス状乾燥剤によって乾燥される。

ガス状懸濁物は管４を通ってサイクロン５に流入され、
こ５で該乾燥燃料が分離されそして燃料の湿分を含んだ
無塵の乾燥材料がベンチレーター６を通って出力プラン
ト内に設備されたボイラー７の炉に導入される。

該乾燥燃料は粉塵調節中間箱型通路８を通って第一段階
熱分解装置９に導入され、こ５で管１０を通って供給さ
れる混合（固形およびガス状）熱媒体によって該燃料は
５００〜８００℃に加熱される。

次に熱分解正成物および少量の細粒コークス粉塵はサイ
クロン１１へ流入されここで細粉コークス粉塵は分離さ
れて、中間貯蓄器１２および１３に導入され熱分解用熱
媒体または商業用燃料製品としてさらに利用される。

ガス−蒸気混合物は管１４を通ってサイクロン１１から
取出され、そしてその後凝縮および精製系へ送られ、そ
こで商業的価値のある液状生成物およびガスが回収され
、さらに使用される。

装置９から細粒コークスが第二段階熱分解装置１５に移
送され、こ５で導入口１７を通って空気と共に供給され
るガスにて運転されるガスバーナー１６によって６００
〜１１００℃の温度に加熱される。

ガスは該第二段階熱分解装置１５および貯蓄器１３から
連結管およびガスベント１８および１９を通って排気さ
れる。

加熱細粒コークスは、第二段階熱分解装置１５からサイ
クロン２１に連結されている処理炉２０へ送られる。

第二段階熱分解装置１５からの加熱細粒コークスの一部
分だけを該加工炉２０に供給することが可能であり、こ
の場合に該加熱細粒コークスの残部は貯蓄器１３を通し
て取出され商業的製品として使用される。

細粒コークス（固形熱媒体）を加熱し炉２０を通ってサ
イクロン２１に搬送する多量のガス状熱媒体は、バーナ
ー２２を通って炉２０に供給される。

８００〜１５００℃の温度にてサイクロン２１中で分離
された細粒コークスは、中間貯蓄器２３を通して水性ガ
ス発生器２４に供給される。

ここで、バッフル２６を通って管２５から導入される水
蒸気によって所定量の該コークスがガス化される。

これは、当業者によく知られておりそしてＡ、Ａ、Ａｎ
ｄｒｅｅｖ、Ｂ、Ｃ，Ｂｅ１ｏｓｅｌｓｋｉｙ、Ｍ、Ｎ
、Ｋｒａｎｏｆｆによる”Ｆｕｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ａｔ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔｓ”Ｅｎｅｒｇｉａ Ｐ
ｕｂｌｉｓｈｅｒｓ Ｍｏｓｃｏｗ、１９７３に記載さ
れている方法にて、調節器２７を用いて実施される。

ガス発生器２４中にて、蒸気が高カロリー価を有しそし
てそのため価値ある化学物質でありしかも燃料でもある
水性ガスに転化される。

水性ガスおよび細粉コークスのガス状懸濁物は、ガス発
生器２４からサイクロン２８に供給され、こ５で細粒コ
ークスは水性ガスと分離され、そして次に貯蓄器２９を
通って管１０に固形熱媒体として送られ、こトでサイク
ロン２１から排出された第一部分のガスと混合される。

残りの部分のガスは、サイクロン２１から連結管３を通
って送られ固形燃料乾燥用の乾燥物質として用いられる
。

この混合物は、混合熱媒体ともいわれるが、第一段階熱
分解装置９に供給され、これによって全サイクルが形成
される。

細粉コークスおよび燃焼ガスを第一段階熱分解装置９に
別々にも供給することができる。

水性ガス（主に水素および炭素酸化物）はサイクロン２
８から管３０にそって精製のために送られ、次いで例え
ば出力プラントおよび水素、合成ガス、メタノールまた
は他の生成物の製造用反応器等の用途に供給される。

本発明の方法によれば、ガス発生器２４中の過剰量の細
粒コークスによって高度の水蒸気の分解（８０〜９５％
まで）および高い出力効率が得られこのため全系が単純
化されるので、非常に安価な水性ガスの製造が可能とな
る。

ガス製造工程の自動制御および循環固形熱媒体量の制御
は、細粒コークスが中間貯蓄器１３およびさらに管３１
にそって該工程から取出される方法を変化させそして燃
料の品質および出力装置の操作条件の変化を考慮して、
ガス発生器２４に水蒸気を送ることによって達成される
。

本発明の明らかな特質は、乾燥用物質と共に出力装置の
ボイラー炉に、微粉砕固形燃料だけでなくイオウおよび
燃料固形分を全く含まないガスを供給することにある。

このようにして、ボイラーをガスにて運転可能にしそし
て実際に加熱表面上のスラグ形成の可能性を解消する。

この方法は、ピア（ｐｅａｒ）ならびに高湿分泥炭を使
用する場合に特に効果的である。

更に、ボイラーの寸法をかなり小さくすることが可能と
なる。

熱分解およびガス化の温度条件は、ガスバーナー２１．
１６にて得られるガス状熱媒体の量および温度を変化さ
せて調節される。

ガスと共にボイラー７に供給される乾燥物質は上記の燃
料乾燥の過度にて生成される多量の水蒸気を含有するの
で燃焼温度は低下せしめられ、そして燃焼ガス中の有害
な窒素酸化物の含量は出力プラントおよび燃料処理プラ
ントにて上記の燃料を処理する過程にて生成する内部窒
素酸化物（窒素の燃焼中に炉内にて生成する）窒素およ
び外部窒素酸化物（燃料に含まれる窒素から生成する）
の両者に原因して著しく低減する。

このために、燃料の総合的利用が確保されるだけでなく
、該プラントから大気に排出されるガス状（イオウおよ
び窒素の酸化物）および固形状（灰分粒子）の両廃棄物
による環境汚染の可能性をほぼ完全に解消することが可
能となる。

本発明の方法に従って、水性ガスを最大限
に使用することにより処理炉または水性ガス発生器に導
入される低品質の液体燃料が使用できる。

下記の実施例により、本発明を更に記述する。

例１ 石炭を用いる出力および燃料処理プラントの運転につい
て記述する。

単一装置の製造容量は時間あたり原料炭５００トンであ
る。

３５重量％の湿分、６．５重量％の灰分および４８重量
％の揮溌性成分を含む発熱量３５６０Ｋｃａｌ／ｋｇの
原料炭を、熱処理した。

貯蓄器１から石炭を乾燥器２に供給し、石炭１００ｋｇ
あたり９５ｋｇの加熱（１０５０℃）無酸素乾燥物質を
該乾燥器へ導入した。

該石炭を乾燥しそして微粉砕（１００ミクロンのメツシ
ュ寸法にて２０重量％）した。

サイクロン５中にて２００℃の温度で、乾燥石炭を３５
ｋｇの石炭湿分蒸気、９５ｋｇの乾燥物質および０．３
ｋｇの石炭粉塵を含むガスから分離した。

６５に９量の乾燥石炭を、中間貯蓄器８を通して第一段
階熱分解装置９へ供給し、こ＼で処理炉２０および水性
ガス発生器２４のそれぞれのサイクロン２１．２８から
送られる混合（細粒コークスおよびガス）熱媒体によっ
て７００℃の温度に加熱した。

８５０℃の温度の１５６ｋｇ量の細粒コークスおよび３
２．５ｋｇのガス状熱媒体を、該第一段階熱分解装置９
へ供給した。

石炭の熱分解工程の最終段階を、第二段階熱分解装置１
５中にて７８０℃の温度で実施した。

該熱分解装置に供給された６５ｋｇの石炭から、２９．
８ｋｇのガス−蒸気混合物および３５．２ｋｇの細粒コ
ークスが製造される。

該細粒コークスを該ガス−蒸気混合物と分離し、そして
次に凝集および精製系へ送る。

また石炭の熱分解過程中に、１８．３ｋｇの熱分解ガス
、８ｋｇのタール、０．５ｋｇのガスベンジンおよび３
ｋｐの熱生成水が生成する。

熱分解ガスは、４８５０Ｋｃａｄ／ｍ３の熱価を有しそ
して容量％にてＣＯ２２２％、００２７％、Ｈ２２０％
、ＣＨ４２１％および他の炭化水素１０％の組成を有す
る。

熱分解ガスに転化された原料石炭１００ｋｇ（３５６０
００Ｋｍ）は、８１２００Ｋｍであり、タールおよびガ
スベンジンに転化されるものは６７８００Ｋｍであり、
そして細粒コークスへは２２４２８０Ｋｃａｌであり、
吸熱反応は得られた熱分解ガスの熱により補われる。

石炭の熱分解中に形成される、細粒コークス（３５，２
ｋｇ）に転化されるものは、石炭から発生される保有熱
の６３％または出力装置に供給される熱の５８％である
。

第二段階の熱分解装置１５中での細粒コークスの最終加
熱は、１．５ｋｇの燃焼ガスおよび２．２に９の細粒コ
ークスによって実施される。

商業的な細粒コークスが１４．４ｋｇ（炭素として１２
ｋｇ）製造された。

熱分解装置に供給される１５６ｋｇの熱媒体のほかに、
８．３ｋｇの細粒コークスが炉に供給され、新しく生成
する６、７ｋｇの細粒コークスが８００℃の温度に加熱
される６ 処理炉２０中にて加熱された後、細粒コークスがガス状
熱媒体と分離され、水性ガス発生器２４に供給される。

ここで、２４ｋｇの水性ガス（Ｈ２０＋Ｃの反応による
）が水蒸気（１８ｋｇ）および１６２ｋｇの過剰量（１
５６＋６ｋｇ）の細粒コークスから製造される。

水性ガスは、サイクロン２８中で細粒コークスから分離
され、そして冷却され、そしてその後、精製系に送られ
そして水素、還元用ガスおよび合成ガスの製造用の商業
的製品として出力および処理プラントにさらに使用され
る。

ガス状熱媒体（半水性ガス）が処理炉２０中で製造され
、こトで４３ｋｇの空気がバーナー２２を通して導入さ
れ、ガスおよび細粒コークスの燃焼を可能にする。

固形熱媒体をサイクロン２１にて分離した後、半水性ガ
スがガス状熱媒体として使用される。

水性ガスの調節された流速に従って、一部分量の１９ｋ
ｇの半水性ガスが、連結管３を通って乾燥室２に乾燥用
ガスとして供給される。

９５ｋｇの乾燥用物質がボイラー７の炉に供給され、こ
のうち１９ｋｇが半水性ガスでありそして７６ｋｐが出
力プラントのボイラーからの燃焼ガスである。

１００ｋｇの石炭、１８ｋｇの水蒸気、７６ｋｇの乾燥
用物質および４３ｋｇの空気から、８．５ｋｇのタール
およびベンジンガス、１８．３ｋｇの熱分解ガス、２４
ｋｇの水性ガス、５２ｋｇの半水性ガス、１４．４ゆの
熱生成水、３５ｋｇの石炭水分、９５ｋｇの乾燥物質（
５２ｋｇの半水性ガスから得られたもの１９ゆを含む）
および４．１ｋｇのスラグおよび灰分が製造される。

例２ この例は、高含量の灰分、イオウ等のため商業用の細粒
コークスの製造が望ましくない場合に採用するのが好ま
しい、本発明の態様を例示するものである。

この目的のために、例１の場合の２倍以上の量の水蒸気
が水性ガス発生器２４に供給され、細粒コークスは出口
３１から商業用製品として取出されない。

細粒コークスは処理炉２０中にて１５００℃の温度に加
熱される。

１００ｋｇの石炭あたり、７６ｋｇの乾燥用物質および
８２ｋｇの空気が供給される。

その結果、出力および処理装置から、８．５ｋｇのター
ルおよびガスベンジン、１８．３ｋｇの熱分解ガス、４
８ｋｇの水性ガス、９５ｋｙの乾燥物質、３ｋｇの熱生
成水、３５ｋｇの石炭水分、および６．５ｋｇのスラグ
および灰分が産出される。

生態学的に、この例は一層効果的である。灰分の高い燃
料の場合には、これに代わる方法は見当らない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の系統図である。 ９…第一段階熱分解装置、１５…第二段階熱分解装置、
２０…処理炉、２４…水性ガス発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の工程を含むことを特徴とする熱による微粉砕
   固形燃料の処理方法。 該燃料を乾燥する工程、 該乾燥燃料を二段階燃分解処理して、蒸気、ガス生成物
   および細粒コークスを生成させる工程、該細粒コークス
   の少くも一部を燃焼ガスおよび／または該細粒コークス
   の部分的燃焼によって８００〜１５００℃の温度にさら
   に加熱する工程、 熱分解の第一段階にて供給されしかも燃料乾燥用の燃焼
   ガスから加熱細粒コークスを分離する工程、 該加熱細粒コークスを水蒸気にてガス化してガス化生成
   物から細粒コークスを分離する工程、および 熱分解の第一段階にて熱媒体としてさらに使用するため
   に細粒コークスを回収する工程。 ２ 使用する微粉砕固形燃料が１．５ｍｍ以下の粒径を
   有する、特許請求の範囲第１項の方法。 ３ ガス化工程が調節された流速の水蒸気を用いて実施
   される、特許請求の範囲第１項の方法。