改性煤的制造方法及制造设备与流程

1.本发明涉及改性煤的制造方法及制造设备。


背景技术：

2.以往，作为将煤干馏而制造改性煤的改性煤的制造方法，已知有在下述专利文献1中记载的方法。在该制造方法中，通过将干馏煤气作为干馏的热源来使用，提高了热效率。
3.然而，在这种改性煤的制造方法中，由于在干馏煤气中包含高沸点成分的焦油，所以例如有可能该焦油附着在配管而堵塞配管等，有可能干馏设备的运转率下降。
4.所以，在下述专利文献1所记载的制造方法中，通过将低温加热气体及废热气体混合到干馏煤气中，从而抑制焦油向配管等附着。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2013-173831号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.但是，在上述以往的改性煤的制造方法中，使煤干馏的干馏装置的装置结构变得复杂，存在运转变得烦琐的问题。
10.本发明鉴于上述的情况而做出，目的在于使改性煤的制造设备中的干馏装置的装置结构简单化、运转也容易。
11.用来解决课题的手段
12.为了解决上述课题，本发明提出了以下的技术方案。
13.[1]一种改性煤的制造设备，具备干馏装置，该干馏装置具有：内筒，绕轴线旋转；加热室，从内筒的径向的外侧覆盖内筒；以及排气管，在内筒沿轴线方向配置有多个，将内筒在径向上贯通并在加热室内开口，在内筒中，从位于沿着轴线方向的上游侧的端部供给煤，从位于沿着轴线方向的下游侧的端部排出改性煤，上述改性煤的制造设备还具备：温度控制部，向加热室内供给含氧气体，控制加热室内的温度；以及烟道，将加热室内的气体排出，烟道仅与加热室中位于上游侧的端部连接。
[0014]
[2]如[1]所述的改性煤的制造设备，温度控制部进行控制，以使烟道内的温度维持600℃以上，并且加热室内的温度为600℃以上。
[0015]
[3]如[1]或[2]所述的改性煤的制造设备，温度控制部按将加热室内在轴线方向上区划为多个而成的控制区的每个来控制温度，烟道与多个控制区中的最靠上游侧的控制区连接。
[0016]
[4]如[1]～[3]中任一项所述的改性煤的制造设备，还具备搅拌部件，该搅拌部件从内筒的内周面朝向轴线突出，搅拌煤。
[0017]
[5]如[4]所述的改性煤的制造设备，在内筒的内部配置在下游侧的热分解区的搅
拌部件与配置在上游侧的水分蒸发区的搅拌部件相比，相对于轴线的倾斜角大。
[0018]
[6]如[5]所述的改性煤的制造设备，配置在水分蒸发区的搅拌部件相对于轴线的倾斜角是0。
[0019]
[7]如[5]或[6]所述的改性煤的制造设备，搅拌部件在轴线方向上配置在由水分蒸发区及热分解区所构成的加热区域的超过90％的范围内。
[0020]
[8]如[4]～[7]中任一项所述的改性煤的制造设备，在搅拌部件与内筒的内周面之间形成有间隙。
[0021]
[9]如[8]所述的改性煤的制造设备，间隙的大小是内筒的径向上的搅拌部件的尺寸的10％～25％。
[0022]
[10]如[4]～[8]中任一项所述的改性煤的制造设备，搅拌部件具有相对于内筒的径向倾斜的弯曲部。
[0023]
[11]如[10]所述的改性煤的制造设备，弯曲部形成在搅拌部件的轴线侧且在以内筒的内周面为基准的搅拌部件的高度的30％以上且70％以下的范围内；弯曲部相对于内筒的径向的倾斜角是10
°
以上且45
°
以下。
[0024]
[12]一种改性煤的制造方法，使用干馏装置，在上述干馏装置的内筒中，从位于沿着轴线方向的上游侧的端部被供给煤，从位于沿着上述轴线方向的下游侧的端部排出改性煤，上述干馏装置具有：上述内筒，绕轴线旋转；加热室，从上述内筒的径向的外侧覆盖上述内筒；以及排气管，在上述内筒沿上述轴线方向配置有多个，将上述内筒在上述径向上贯通，在上述加热室内开口，上述改性煤的制造方法包括：温度控制工序，向上述加热室内供给含氧气体，控制上述加热室内的温度；以及气体排出工序，排出上述加热室内的气体，在上述气体排出工序中，仅从上述加热室中位于上述上游侧的端部排出气体。
[0025]
[13]如[12]所述的改性煤的制造方法，温度控制工序以使加热室内的温度成为600℃以上的方式进行控制。
[0026]
[14]如[12]或[13]所述的改性煤的制造方法，温度控制工序按在轴线方向上将加热室内区划为多个而成的控制区的每个来控制温度；气体排出工序从多个控制区中的最靠上游侧的控制区排出气体。
[0027]
[15]如[12]～[14]中任一项所述的改性煤的制造方法，使用搅拌部件搅拌煤，该搅拌部件从内筒的内周面朝向轴线突出。
[0028]
[16]如[15]所述的改性煤的制造方法，在内筒的内部至少被配置在下游侧的热分解区中的搅拌部件具有相对于轴线的倾斜角，将煤以向上游侧推回的方式进行搅拌。
[0029]
[17]如[15]或[16]所述的改性煤的制造方法，在搅拌部件与内筒的内周面之间形成有间隙，使被搅拌部件搅拌后的煤从间隙落下。
[0030]
[18]如[15]～[17]中任一项所述的改性煤的制造方法，搅拌部件具有相对于内筒的径向倾斜的弯曲部，使被搅拌部件搅拌后的煤从弯曲部落下。
[0031]
根据上述的结构，能够确保改性煤的制造设备中的干馏装置的运转率，并且使改性煤的制造设备中的干馏装置的装置结构简单化，也容易运转。
附图说明
[0032]
图1是有关本发明的第1实施方式的改性煤的制造设备的框图。
[0033]
图2是构成图1所示的改性煤的制造设备的干馏装置的示意图。
[0034]
图3是有关本发明的第2实施方式的干馏装置的内筒的展开内表面图。
[0035]
图4a是图3所示的内筒的非展开状态的沿着a-a线的剖视图。
[0036]
图4b是图3所示的内筒的非展开状态的沿着b－b线的剖视图。
[0037]
图5a是图3所示的例子的搅拌板的正视图。
[0038]
图5b是图3所示的例子的搅拌板的侧视图。
[0039]
图6是有关本发明的第2实施方式的变形例的干馏装置的内筒的剖视图。
[0040]
图7a是本发明的第2实施方式的变形例的搅拌板的正视图。
[0041]
图7b是本发明的第2实施方式的变形例的搅拌板的侧视图。
[0042]
图8是表示验证试验中的煤的升温速度、温度和挥发分的关系的图。
[0043]
图9是表示验证试验中的总传热系数的测量结果的图。
[0044]
图10是表示验证试验中的间隙的大小与散逸(飞散)率及总传热系数的关系的图。
具体实施方式
[0045]
以下，一边参照附图一边详细地说明本发明的优选的实施方式。另外，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能结构的构成要素通过赋予相同的标号而省略重复说明。
[0046]
(第1实施方式)
[0047]
以下，参照附图说明有关本发明的第1实施方式的改性煤的制造设备。
[0048]
如图1所示，改性煤的制造设备10具备干燥装置11、干馏装置12、冷却装置13和排气系统14。该制造设备10例如能够优选用于将褐煤或次烟煤那样含水量较多的低品位煤改性。
[0049]
干燥装置11将煤干燥。干燥装置11使煤干燥到例如煤的含水量成为15重量％以下、优选的是成为10重量％以下。干馏装置12将干燥后的煤干馏。干馏装置12将煤干馏直到例如煤的温度成为500℃以上、具体而言成为550℃～800℃，成为改性煤。冷却装置13将被干馏后的改性煤冷却。冷却装置13使煤冷却直到例如煤的温度成为70℃以下、优选的是成为60℃以下。
[0050]
排气系统14将从干馏装置12排出的水蒸气以及通过部分燃烧(氧化)而被一次燃烧后的干馏煤气及少量伴随着该气体的煤粉在完全燃烧后作为废气向大气排放。排气系统14具备二次燃烧装置15、蒸气发生装置16、除尘装置17、抽吸风扇18和废气处理装置19。
[0051]
二次燃烧装置15使一次燃烧后的干馏煤气二次燃烧而使其完全燃烧。在完全燃烧的阶段产生no
x
到超过环境基准的程度的情况下，优选的是在后段设置脱no
x
装置。
[0052]
蒸气发生装置16通过来自水蒸气及完全燃烧后的干馏煤气的废热回收而产生蒸气。蒸气发生装置16将回收的蒸气的一部分或全部作为煤的干燥用热源供给至干燥装置11。除尘装置17将伴随着穿过蒸气发生装置16的气体的灰粉等除去。抽吸风扇18以使干馏装置12的加热室内的压力成为一定的方式抽吸来自除尘装置17的气体，并向废气处理装置19送出。废气处理装置19通过从气体除去so
x
等而将废气净化，将该废气向大气排放。
[0053]
此外，干馏装置12是所谓的外热式转炉。如图2所示，干馏装置12具备内筒21、加热室22和温度控制部23。
[0054]
在干馏装置12中，煤在内筒21的内部沿内筒21的轴线o方向穿过。在内筒21中，从位于沿着轴线o方向的上游侧d1的端部将煤以定量供给，从位于下游侧d2的端部将改性煤排出。内筒21的上游侧d1的端部与干燥装置11连接，内筒21的下游侧d2的端部与冷却装置13连接。
[0055]
内筒21的轴线o在水平方向上倾斜地延伸。具体而言，在内筒21的轴线o，具有沿着轴线o方向的从上游侧d1朝向下游侧d2的下降平缓坡度。内筒21形成为能够绕轴线o旋转。从内筒21的上游侧d1的端部供给的煤通过内筒21朝向下游倾斜、绕轴线o旋转，从而沿着内筒21的内周面经过规定的滞留时间而逐渐朝向下游侧d2移动。
[0056]
加热室22从内筒21的径向(以下称作“径向”)的外侧覆盖内筒21。在加热室22中内筒21在轴线o方向上插通，内筒21的轴线o方向的两端部从加热室22沿轴线o方向突出。
[0057]
这里，在内筒21设置有排气管24，采用所谓的带有角的炉作为干馏装置12。
[0058]
排气管24在内筒21沿轴线o方向配置有多个。排气管24将内筒21在径向上贯通而在加热室22内开口。排气管24在内筒21中设置在位于加热室22内的部分即加热室内部分21a。在图示的例子中，排气管24在加热室内部分21a跨轴线o方向的全长而设置。排气管24在轴线o方向上隔开同等的间隔而配置有多个。排气管24将在内筒21的内部从煤产生的气体即包含水蒸气及高沸点成分的焦油在内的干馏煤气向加热室22内排出。
[0059]
温度控制部23向加热室22内供给空气而控制加热室22内的温度。温度控制部23通过用空气使从排气管24排出到加热室22内的包含高沸点成分的焦油的干馏煤气部分燃烧(氧化)，从而将加热室22内加热。另外，与空气同样，也可以将与空气不同的含氧气体向加热室22内供给。这里所述的含氧气体，是指含有氧、能够使干馏煤气燃烧(氧化)的气体。作为含氧气体，除了空气以外，例如还能够使用含有氧的废气、富氧空气等。进而在本实施方式中，温度控制部23形成为，能够通过加热室22外的热源即燃料气体将加热室22内加热。此外，燃料气体能够使用天然气或lpg气体等，还用于启动时的系统的预热。
[0060]
温度控制部23按每个控制区z1～z3控制温度。控制区z1～z3是将加热室22内在轴线o方向上区划多个而得到。在图示的例子中，控制区z1～z3被区划为3个，从上游侧d1朝向下游侧d2依次被区划为第1控制区z1、第2控制区z2、第3控制区z3。
[0061]
在温度控制部23具备与多个控制区z1～z3分别对应的多个控制系统25。各控制系统25至少具备空气供给部26、加热部27、温度检测部29和控制主体部30。在图示的例子中，表示除了上述以外还具备向控制区z1～z3供给蒸气的蒸气供给部28的例子。另外，空气供给部26如果也包括供给空气以外的含氧气体的情况，则可以改称作含氧气体供给部。
[0062]
空气供给部26向加热室22内供给空气。空气供给部26具备向加热室22供给空气的驱动式风机(driving-type air fan)31、将驱动式风机31连接到加热室22内的第1配管32、以及安装(加装、插装、install between)在第1配管32中的第1控制阀33。第1配管32以上壁侧及下壁侧的配管为对置方向的方式并且在上壁和下壁的配管分支为多个后连接到加热室22的上壁及下壁部分。另外，也可以代替第1控制阀33而采用使用逆变器对驱动式风机31的马达进行转速变更的供给空气量控制方式。
[0063]
加热部27利用加热室22外的燃料气体(热源)将加热室22内加热。加热部27具备加热加热室22的燃烧器34、向燃烧器34供给空气的燃烧器风机36、将燃烧器风机36连接到燃烧器34的第2配管37、安装(加装、插装、install between)在第2配管37中的第2控制阀38、
向燃烧器34供给燃料气体的第3配管39、以及安装(加装、插装、install between)在第3配管39中的第3控制阀40。燃烧器34将从供给部供给的空气与燃料气体混合而使燃料气体燃烧。燃烧器34设置在加热室22的下壁部分，设置在与第1配管32的下壁部分设置配管相同的方向上。
[0064]
蒸气供给部28向加热室22内供给蒸气，将加热室22内冷却。蒸气供给部28例如将150℃左右的蒸气向加热室22内供给。蒸气供给部28具备向加热室22内供给蒸气的第4配管41、以及安装(加装、插装、install between)在第4配管41中的第4控制阀42。第4配管41以与第1配管32的下壁部分设置配管相同的方向连接在加热室22的下壁。
[0065]
温度检测部29检测加热室22内的温度。温度检测部29例如能够由温度传感器构成。
[0066]
控制主体部30基于温度检测部29的检测结果，控制空气供给部26、加热部27及蒸气供给部28。在图示的例子中，控制主体部30通过控制第1～第4控制阀33、38、40、42，控制空气供给部26、加热部27及蒸气供给部28。控制主体部30例如由plc(programmable logic controller、可编程逻辑控制器)等控制装置构成，也可以作为分散控制系统(dcs：distributed control system)安装。
[0067]
这里，在加热室22设置有将气体从加热室22排出的烟道43。烟道43连接在加热室22，将加热室22内与二次燃烧装置15连接。此时，烟道43仅连接在加热室22的位于上游侧d1的端部。由此，将加热室22内的气体仅从在加热室22中位于上游侧d1的端部排出。烟道43与多个控制区z1～z3中的位于最靠上游侧d1的第1控制区z1连接。
[0068]
接着，对改性煤的制造设备10及干馏装置12的作用进行说明。
[0069]
使用了改性煤的制造设备10的改性煤的制造方法具备：将煤干燥的干燥工序；将干燥后的煤干馏的干馏工序；以及将干馏后的煤冷却的冷却工序。干燥工序由干燥装置11实施，干馏工序由干馏装置12实施，冷却工序由冷却装置13实施。
[0070]
这里，在干馏工序中，首先实施将加热室22预热的预热工序。此时，由温度控制部23的加热部27将加热室22内加热。
[0071]
此外，从内筒21的上游侧d1的端部供给煤，从下游侧d2的端部排出改性煤。此时，如果从穿过内筒21的内部的煤产生包含高沸点成分的焦油的干馏煤气，则该干馏煤气从内筒21的内部经由排气管24向加热室22内排出。
[0072]
因此，实施向加热室22内供给空气而控制加热室22内的温度的温度控制(温度控制工序)。此时，通过由空气使干馏煤气在加热室22内部分燃烧(氧化)，从而能够提高加热室22内的温度，将穿过内筒21的内部的煤经由内筒21加热。此外，能够将加热室22内的温度提高到焦油不附着到加热室22的壁面或烟道43的壁面的程度。
[0073]
在本实施方式中，加热室22的温度控制时，将加热室22内的整体的温度控制为600℃以上。此时，温度控制部23将多个控制区z1～z3的任一个的温度都控制为600℃以上。温度控制部23不过度地提高加热室22内的温度，而是在干馏装置12可作业的范围内控制加热室22内的温度。另外，温度控制部23通过仅控制来自空气供给部26的空气的供给量，从而能够控制加热室22的温度。此外，温度控制部23通过不仅控制空气供给部26、而且还控制加热部27及蒸气供给部28，从而能够控制加热室22的温度。进而，温度控制部23也可以实施温度控制以使烟道43内的温度维持600℃以上。
[0074]
这里，加热室22内的温度例如能够根据制造的改性煤的用途等而适当变更。加热室22内的温度例如可以基于从内筒21排出的改性煤的目标温度即改性煤目标温度来设定。具体而言，能够将加热室22内的温度设定在相对于改性煤目标温度高100℃～150℃的范围内。另外，相对于改性煤目标温度高100℃～150℃的范围并非必须条件，只要是改性煤目标温度以上的温度就能够应用。
[0075]
另外，例如通过将改性煤目标温度设为650℃～850℃，能够使煤的挥发分(vm)为5～15质量％，使改性煤成为相当于无烟煤的煤或相当于半无烟煤的煤。进而，例如优选的是通过将改性煤目标温度设为550℃～750℃，能够使煤的挥发分(vm)为10～30质量％，将改性煤作为相当于普通煤的煤使用。
[0076]
此外，在加热室22的温度控制时，在从上游侧d1的端部供给到内筒21的煤被加热到150℃左右为止的阶段中，煤中的水分蒸发。结果，在内筒21中，对于位于上游侧d1的部分而言，由于加上水分的蒸发所需要的热量因而煤的加热所需要的热量变大，对于位于下游侧d2的部分而言，由于不再有水分的蒸发，所以煤的加热所需要的热量变小。因而，在内筒21的内部，对于位于上游侧d1的部分而言，煤及环境气体的温度难以上升。此外，对于位于内筒21的上游侧d1的部分而言，通过煤中的水分的蒸发而水蒸气较多地产生，随着朝向下游侧d2，干馏煤气的发生量变多。结果，从排气管24排出到加热室22内的干馏煤气在上游侧d1相比在下游侧d2变少。因而，关于加热室22内，对于位于上游侧d1的部分而言因为环境气体的热量较低所以温度难以上升。
[0077]
所以，本实施方式中，在加热室22中以仅从位于上游侧d1的端部将气体排出的方式来实施气体排出(气体排出工序)。即，将加热室22内的气体仅从设置在位于上游侧d1的端部处的烟道43排出。由此，在位于加热室22内的下游侧d2的部分中大量产生的干馏煤气在被从加热室22排出的过程中穿过在加热室22内位于上游侧d1的部分。此时，通过向干馏煤气供给空气而使干馏煤气部分燃烧(氧化)，从而能够使在加热室22内位于上游侧d1的部分的温度可靠地上升。
[0078]
如以上说明，根据有关本实施方式的改性煤的制造设备10、干馏装置12、改性煤的制造方法及干馏方法，通过使干馏煤气在加热室22内部分燃烧(氧化)，从而能够提高加热室22内的温度。因而，通过将加热室22内的温度提高到焦油不附着到加热室22的壁面或烟道43的壁面的程度，从而能够确保改性煤的制造设备10中的干馏装置12的运转率，并且使改性煤的制造设备10中的干馏装置12的装置结构简单化，使运转也变得容易。
[0079]
此外，由于温度控制部23以使烟道43内的温度维持600℃以上、并且使加热室22内的温度为600℃以上的方式进行控制，所以能够可靠地抑制焦油附着到加热室22的壁面或烟道43的壁面。由此，能够可靠地确保改性煤的制造设备10的干馏装置12的运转率。
[0080]
进而，由于温度控制部23按每个控制区z1～z3控制温度，所以能够将加热室22内的温度可靠地提高到焦油不附着到加热室22的壁面或烟道43的壁面的程度。例如，在多个控制区z1～z3中的温度容易上升的下游侧d2的第3控制区z3中，能够抑制干馏煤气过剩地部分燃烧(氧化)，使未燃气体向上游侧移动，在温度难以上升的上游侧d1的第1控制区z1中，能够使包含来自下游侧的未燃气体在内的干馏煤气主动地部分燃烧(氧化)。由此，能够可靠地确保改性煤的制造设备10中的干馏装置12的运转率。
[0081]
另外，对于本实施方式，能够如以下例示那样加以各种变更。
[0082]
例如，在上述的例子中，将蒸气发生装置16所回收的蒸气作为热源向干燥装置11供给，但也可以从不同于蒸气发生装置16的装置向干燥装置11供给热源。此外，例如在上述的例子中温度控制部23按每个控制区z1～z3控制温度，但温度控制部23也可以一体地控制加热室22内的温度。进而，例如在上述的例子中向加热室22内供给空气，但也可以与空气同样，将与空气不同的含氧气体向加热室22内供给。这里，含氧气体是指含有氧、能够使干馏煤气燃烧(氧化)的气体。作为含氧气体，除了空气以外还可以使用例如含有氧的废气、富氧空气等。除此以外，在不脱离本发明的主旨的范围内能够将上述的例子中的构成要素适当替换为周知的构成要素，此外也可以将变形例适当组合。
[0083]
接着，实施了验证上述第1实施方式的作用效果的第1～第3验证试验。另外，在以下的第1～第3验证试验中，向加热室22内供给作为含氧气体的空气。
[0084]
(第1验证试验)
[0085]
在第1验证试验中，对基于烟道43在轴线o方向上的位置的差异的加热室22内的温度进行了验证。在第1验证试验中，使用了两种干馏装置12作为试验例a1及试验例b1。这两种干馏装置12的内筒21的直径均为500mm，内筒21的加热室内部分21a在轴线o方向上的大小均为3000mm，内筒21的轴线o相对于水平方向的倾斜角度均为1.0度，内筒21的旋转速度均为3.1rpm。此外，设向内筒21供给的煤的水分为11.8重量％，设向内筒21供给的煤的供给速度为280kg/h～290kg/h。进而，基于第2控制区z2的温度，设定从各控制系统25向控制区z1～z3分别供给的空气量的供给速度。此时，向各控制区z1～z3供给的空气量的供给速度设为同等，3区合计的空气量的供给速度设为280nm3/h～285nm3/h。
[0086]
这里，在试验例a1和试验例b1中，使烟道43在轴线o方向上的位置不同。
[0087]
在试验例a1中，与上述的实施方式同样，将烟道43仅与加热室22的上游侧d1的端部的控制区z1连接。在试验例b1中，将烟道43仅与加热室22的下游侧d2的端部的控制区z3连接。
[0088]
在该第1验证试验中，测量了第1～第3控制区z3各自的温度、以及从内筒21排出的煤的温度即排出煤温度。结果显示在以下表1中。
[0089]
表1
[0090][0091]
根据该结果确认了试验例a1与试验例b1相比，加热室22内的温度不易发生离差，排出煤温度也被提高。
[0092]
(第2验证试验)
[0093]
在第2验证试验中，对基于加热室22内的温度的差异的焦油的附着进行了验证。在第2验证试验中，使用了两种干馏装置12作为试验例a2及试验例b2。这两种干馏装置12的内筒21的直径均为500mm，内筒21的加热室内部分21a在轴线o方向上的大小均为3000mm，内筒21的轴线o相对于水平方向的倾斜角度均为1.0度，内筒21的旋转速度均为3.1rpm。此外，向内筒21供给的煤的水分为12.3重量％，向内筒21供给的煤的供给速度为275kg/h～280kg/h。进而，将烟道43仅与加热室22的上游侧d1的端部的控制区z1连接。
[0094]
在试验例a2和试验例b2中，为了比较加热室22的运转温度对于焦油附着的影响，使第2控制区z2的目标温度不同。在试验例a2中，第2控制区z2的温度设为630℃左右，在试验例b2中，第2控制区z2的温度设为550℃左右。在试验例a2及试验例b2中，基于各自的第2控制区z2的目标温度，设定了从各控制系统25向控制区z1～z3分别供给的空气量的供给速度。此时，在试验例a2及试验例b2各自中，将向各控制区z1～z3供给的空气量的供给速度设为同等。具体而言，在试验例a2中，各控制区z1～z3的空气量的供给速度的合计为215nm3/h，在试验例b2中，各控制区z1～z3的空气量的供给速度的合计为163nm3/h。另外，该情况下的第1～第3控制区z3各自的温度及排出煤温度表示在以下表2中。
[0095]
表2
[0096][0097]
在该第2验证试验中，对于试验例a2及试验例b2分别连续作业5天，测量第1天的从内筒21到二次燃烧装置15之间的压力损失、以及第5天的从内筒21到二次燃烧装置15之间的压力损失。这里，从内筒21到二次燃烧装置15之间的压力损失通过内筒21的下游侧d2的端部与二次燃烧装置15侧的端部之间的气体的压力差来测量。
[0098]
试验例a2及试验例b2中，第1天的运转刚开始后的烟道43的压力损失均为0.02kpa。在试验例a2中，第5天的烟道43的压力损失是0.03kpa，相对于此，在试验例b2中，第5天的烟道43的压力损失是1.45kpa。
[0099]
根据该结果确认了试验例a2与试验例b1相比，烟道43的压力损失较小，焦油的附着被抑制。
[0100]
(第3验证试验)
[0101]
在第3验证试验中，对于按每个控制区z1～z3控制温度引起的煤的挥发分的差异进行了验证。在第3验证试验中，使用两种干馏装置12作为试验例a3及试验例b3。这两种干馏装置12的内筒21的直径均为500mm，内筒21的加热室内部分21a在轴线o方向上的大小均为3000mm，内筒21的轴线o相对于水平方向的倾斜角度均为1.0度，内筒21的旋转速度均为3.1rpm。此外，向内筒21供给的煤的水分为12.1重量％，向内筒21供给的煤的供给速度为220kg/h～225kg/h。进而，将烟道43仅与加热室22的上游侧d1的端部的控制区z1连接。并且，基于排出改性煤温度，设定了从各控制系统25向控制区z1～z3分别供给的空气的供给速度。此时，控制各控制系统25以使排出煤温度成为655℃左右。
[0102]
在试验例a3和试验例b3中，使加热室22内的温度的分布不同。
[0103]
即，在试验例a3中，由温度控制部23以使各控制区z1～z3的温度为大致相同的方式控制加热室22的温度(参照表3)。此时，在试验例a3中，使来自各控制系统25的空气量的供给速度不同，对于第1控制区z1以120nm3/h供给空气，对于第2控制区z2以70nm3/h供给空气，对于第3控制区z3以35nm3/h供给空气。
[0104]
另一方面，在试验例b3中，使来自各控制系统25的空气的供给速度等同，对于各控制区z1～z3分别以75nm3/h的空气量的供给速度供给空气。结果，各控制区z1～z3的温度如表3所示那样各区的温度有离差。
[0105]
表3
[0106][0107]
在该第3验证试验中，对于试验例a3及试验例b3分别测量了从内筒21排出的改性煤的挥发分。在试验例a3中挥发分是6.2重量％，相对于此，在试验例b3中挥发分是9.2重量％。
[0108]
根据该结果确认了在试验例a3中，尽管排出煤温度与试验例b3等同，但与试验例b3相比挥发度较小，被有效地干馏。
[0109]
(第2实施方式)
[0110]
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，也使用包括与上述的第1实施方式同样的外热式转炉的干馏装置的制造设备来制造改性煤。在本实施方式中，如以下说明那样，在干馏装置的内筒中设置有用来搅拌煤的搅拌部件。另外，关于其以外的点，并不限于上述的第1实施方式的例子，而是能够采用通常的外热式转炉的结构，例如在加热室中，烟道也可以不一定仅与上游侧的端部连接。
[0111]
图3是有关本发明的第2实施方式的干馏装置的内筒的内周面的展开图。在图示的例子中，内筒21的内部从上游侧朝向下游侧被划分为进给区域211和加热区域212，加热区域212被进一步划分为水分蒸发区212a及热分解区212b。此外，热分解区212b的下游侧是出口区域213。在本实施方式中，用来搅拌煤的搅拌板51、52分别在水分蒸发区212a及热分解区212b中从内筒21的内周面21c朝向轴线o(参照图2)突出地设置。在进给区域211设置有用来将煤向加热区域212送入的进给提升器211l，在出口区域213中没有设置搅拌板及提升器(lifter)。
[0112]
搅拌板51、52与关于内筒21的周向以90
°
间隔改变方向而排列的排气管24不同地，关于内筒21的周向以规定间隔(在图示的例子中是45
°
间隔)排列。在水分蒸发区212a中，在周向上排列的多个搅拌板51分别相对于轴线o平行地延伸。即，水分蒸发区212a的搅拌板51相对于轴线o的倾斜角是0。图4a是沿着图3的a-a线的剖视图、即没有被展开的状态的内筒21的水分蒸发区212a的剖视图，表示了各搅拌板51从内筒21的内周面21c朝向轴线o突出、并且在内筒21的周向上以等间隔排列的例子。搅拌板51的与轴线o相反侧的端部经由托座53安装在内周面21c。在轴线o的方向上相邻的搅拌板51关于内筒21的周向以间隔的1/2(在图示的例子中为22.5
°
)相互错开而排列。在本实施方式中，水分蒸发区212a的搅拌板51在轴线o的方向上例如排列有4列。
[0113]
另一方面，在热分解区212b中，以与水分蒸发区212a中的搅拌板51的排列同样的周向上的间隔(在图中是45
°
间隔)以及长度方向上的间隔而排列有多个搅拌板52。在热分解区212b中，在周向上排列的多个搅拌板52分别相对于轴线o具有倾斜角β(参照图3)。倾斜角β的大小例如是4.3
°
～4.5
°
左右。在热分解区212b中，搅拌板52具有倾斜角β，由此在使内筒21向规定的朝向旋转的情况下能够对穿过的煤以将其向上游侧推回的方式进行搅拌。另一方面，在水分蒸发区212a中，通过不具有倾斜角的搅拌板51将煤向热分解区212b侧送出，因此热分解区212b内的煤的填充率变得更均匀，能够将滞留时间设定得较长。图4b是沿着
图3的b-b线的剖视图、即没有被展开的状态的内筒21的热分解区212b的剖视图，该图的例子显示了各搅拌板52从内筒21的内周面21c朝向轴线o突出，并且在内筒21的周向上以等间隔排列，并且因为相对于轴线o具有倾斜角β所以不仅能看到端面还能看到板面。在本实施方式中，热分解区212b的搅拌板52在轴线o的方向上例如排列有8列。
[0114]
除此以外，热分解区212b中的搅拌板52如图5a及图5b所示那样经由托座53被安装在内周面21c，在搅拌板52与内筒21的内周面21c之间形成有间隙54。通过形成这样的间隙54，在内筒21旋转时能够使被搅拌板52搅拌后的煤的一部分从间隙54沿着内周面21c落下，能够防止煤的粒子散逸到轴线o侧被排气管24吸入，并且能够促进在内筒21的内部的煤的混合。
[0115]
在本实施方式中，上述那样的搅拌板51、52关于轴线o的方向配置在由水分蒸发区212a及热分解区212b所构成的加热区域212的整体。为了一边防止煤散逸一边均匀地进行搅拌混合，优选的是将搅拌板51、52设置在加热区域212的超过90％的范围内。
[0116]
接着，同时参照在上述第1实施方式中说明的图1，对使用了本实施方式的干馏装置的改性煤的制造方法进行说明。首先，通过使未图示的驱动部驱动，使内筒21绕轴线o旋转，并且由加热部27将加热室22内加热。接着，如果内筒21的内部成为规定的高温，则将煤投入到内筒21的内部，通过加热室22内的高热使其干馏。
[0117]
当向旋转的内筒21的内部投入煤时，由进给区域211的进给提升器211l将其输送到加热区域212的水分蒸发区212a，使煤中含有的水分被蒸发。在水分蒸发区212a，由于搅拌板51与内筒21的轴线o平行地排列，所以煤的粒子一边被搅拌板51搅拌一边被沿着内筒21的内周面21c输送，被输送到热分解区212b。
[0118]
在热分解区212b，通过内筒21的旋转使搅拌板52旋转，在内筒21的内部煤被搅拌板52搅拌混合。此时，一部分的煤被搅拌板52抬起，另一部分的煤没有被搅拌板52抬起而是从间隙54落下，在内周面21c上流动。通过不是搅拌板52上的煤的整体向轴线o侧落下，能够抑制伴随着搅拌的散逸量。
[0119]
在此，如图4b所示，配置在热分解区212b的搅拌板52优选的是设计为，使搅拌板52的高度ha(以内周面21c为基准的内筒21的径向上的尺寸)相对于煤的填充高度hm为60％～90％。如果煤的填充高度hm相对于搅拌板52的高度ha过小，则搅拌效果较小，反之如果过大，则煤的散逸增大。也可以调节对于内筒21的煤的投入量，以使搅拌板52的高度ha相对于煤的填充高度hm成为上述的范围。此外，如图5a所示，在设从内周面21c与搅拌板52的延长面的交点(托座53与内周面21c接合的位置)到搅拌板52的轴线o侧的端部的距离为高度ha、间隙54的高度即从内周面21c与搅拌板52的延长面的交点到搅拌板52的内周面21c侧的端部的距离为高度hb的情况下，间隙54的高度hb优选的是处于搅拌板52的高度ha的10％～25％的范围内，更优选的是处于10％～20％的范围内。
[0120]
这样，在本实施方式中，在内筒21的热分解区212b将煤干馏时通过搅拌板52进行的搅拌，从而能够防止煤的熔粘或块状化。由此，堆积在内筒21的内部的煤的温度偏差变小，来自加热室22的热被有效地传导。此外，通过设置间隙54，能够抑制搅拌时的煤的散逸，抑制作为不挥发成分的碳化物的粒子被从排气管24排出。
[0121]
此外，如上述那样由于内筒21的轴线o具有下降平缓坡度，所以虽然煤经由内筒21的整体朝向下游侧移动，但通过热分解区212b的搅拌板52具有倾斜角β，被搅拌板52搅拌后
的煤向下游侧的移动受到某种程度的阻碍，一部分被向上游侧推回。另一方面，在水分蒸发区212a由于煤被不具有倾斜角的搅拌板51向下游侧送出，因此热分解区212b内的煤的填充率变得更均匀，滞留时间变长。例如，在设热分解区212b中的温度为650℃、与本实施方式不同而在热分解区212b中也设置了不具有倾斜角的搅拌板的情况下，被投入到内筒21的煤滞留于热分解区212b的时间是例如50分钟左右。使其他条件相同，在如本实施方式那样在热分解区212b设置了具有倾斜角β的搅拌板52的情况下，煤滞留于热分解区212b的时间被延长约20％而成为60分钟左右，由此煤的受热面积提高约8％。即，在上述的例子中，通过搅拌板52具有倾斜角β，干馏装置中对于煤的导热效率提高约8％。
[0122]
另外，关于本实施方式，除了能够与上述第1实施方式组合以外，还能够如以下例示那样加以各种变更。此外，在上述说明的搅拌板52以倾斜角β被配置的结构、和在搅拌板52与内筒21的内周面21c之间设置间隙54的结构，分别单独地发挥效果，因此也可以仅采用某一方。
[0123]
例如，在上述例子中，将水分蒸发区212a的搅拌板51相对于轴线o平行地设置，但水分蒸发区212a中的搅拌板51也可以相对于轴线o具有倾斜角而配置。在此情况下，搅拌板51相对于轴线o的倾斜角优选的是设定为比搅拌板52的倾斜角β小。
[0124]
此外，在内筒21的周向上排列的搅拌板52的设置间隔优选的是等间隔，但也可以是不等间隔。搅拌板52可以根据内筒21的内径而设置为4片～12片、更优选的是在6片～10片的范围内。在内周面21c的周向上设置的搅拌板52的数量在能够提高煤的混合搅拌效果的范围内能够适当地设定，但如果将搅拌板52的设置数量增加过多，则煤的粒子在搅拌板52间被区划得细小，混合比例下降，所以不被优选。
[0125]
接着，参照图6、图7a及图7b对本发明的第2实施方式的变形例进行说明。本变形例中，在搅拌板52形成相对于内筒21的径向倾斜的弯曲部52b。具体而言，如图7a所示，在设从内周面21c与搅拌板52的延长面的交点(托座53与内周面21c接合的位置)到搅拌板52的轴线o侧的端部的距离为高度ha、间隙54的高度即从内周面21c与搅拌板52的延长面的交点到搅拌板52的内周面21c侧的端部的距离为高度hb、搅拌板52的形成在轴线o侧的弯曲部52b与其以外的部分的边界距内周面21c的距离为高度hc的情况下，高度hc优选的是高度ha的30％～70％的范围。即，弯曲部52b优选的是形成在搅拌板52的轴线o侧且在以内筒21的内周面21c为基准的搅拌板52的高度的30％以上且70％以下的范围内。此外，弯曲部52b相对于内筒21的径向的倾斜角γ优选的是10
°
以上且45
°
以下。在上述例子中，被搅拌板52搅拌后的煤中的处于弯曲部52b上的媒先行落下，从而与例如煤从没有形成弯曲部的搅拌板52的端部(在由于内筒21的旋转而搅拌板52的角度超过了水平的时点)一次落下的情况相比能够抑制煤的散逸。
[0126]
(第4验证试验)
[0127]
接着，对有关本发明的第2实施方式的验证试验的结果进行说明。在第4验证试验中，作为试验例a4及试验例a5，将挥发分为50wt％左右的褐煤粉碎为5mm以下并干燥后作为原料煤使用，实施热分解试验。原料煤的加热温度与生成的改性煤的vm值(挥发分)的关系显示在图8的曲线图中。在试验例a4中设煤的升温速度为7℃/分，在试验例a5中设为25℃/分，分别保持1分钟。在试验例a4、a5的各自中在煤温度为550℃、650℃、750℃时测量vm值，得到了升温速度较低的试验例a4的情况与试验例a5相比vm值较低的结果。根据该结果可
知，即使煤的最终到达温度相同，也能够通过将升温速度设定得比较低而将热分解区中的加热(滞留)时间维持得较长，能够降低煤的vm值，促进干馏煤的挥发。
[0128]
(第5验证试验)
[0129]
在第5验证试验中，使用内筒的内径φ500mm
×
加热长度l＝3000mm(水分蒸发区及热分解区合计的加热区域的长度)的外热式转炉进行煤的干馏。跨加热区域的全长而关于内筒的内周面周向配置4片搅拌板，对于搅拌板的倾斜角为0.0
°
(试验例b4)、4.0
°
(试验例a6)、6.0
°
(试验例a7)的3种情况进行实验。在实验中，设煤投入量为280kg/h、内筒的转速为3.1rpm、内筒的下降坡度角度为1.0
°
、搅拌板的高度为ha＝90mm，对于试验例b4及试验例a6、a7测量实测滞留时间(min)及总传热系数(kcal/m2h℃)。将结果表示在表4中。
[0130]
表4
[0131][0132]
根据表4所示的试验结果确认了在使配置在内筒的加热区域中的搅拌板具有倾斜角的试验例a6、a7中，与没有倾斜角的试验例b4相比实测滞留时间变长，总传热系数变大。
[0133]
(第6验证试验)
[0134]
在第6验证试验中，使用内筒的内径φ500mm、加热长度l＝3000mm、内筒的下降坡度角度1.0
°
的外热式转炉进行煤的干馏。在试验例b5中，跨加热区域的全长设置相对于轴线不具有倾斜角的搅拌板，在试验例a8中，在加热区域中的从内筒的上游侧的端部起到600mm的范围内设置没有倾斜角的搅拌板，在其以后设置了倾斜角4
°
的搅拌板。在试验例a9中，在加热区域中的从内筒的上游侧的端部起到600mm的范围内设置没有倾斜角的搅拌板，在其以后设置了倾斜角6
°
的搅拌板。在实验中，设煤投入量为280kg/h、内筒的转速为3.1rpm、搅拌板的高度为ha＝90mm、内筒的下游侧的端部处的碳化物的目标温度为640℃，关于试验例b5及试验例a8、a9，测量实测滞留时间(min)、总传热系数(kcal/m2h℃)及干馏后的煤挥发分(％)。将结果表示在表5中。
[0135]
表5
[0136][0137]
根据表5所示的试验结果，分别在水分蒸发区中设置了没有倾斜角的搅拌板、在热分解区中设置了具有倾斜角的搅拌板的试验例a8、a9，与跨加热区域的全长而设置了具有倾斜角的搅拌板的上述试验例a6、a7相比，主要在水分蒸发区中实测滞留时间变得稍短。但是，在水分蒸发区中，由于煤中包含的水分没有完全蒸发，所以内筒的内外的温度差较大，即使滞留时间变长，也不带来总传热系数的增加。因而，在热分解区中的滞留时间为相同程
度的试验例a6、a7与试验例a8、a9之间总传热系数几乎不变化。此外，在内筒的下游侧的端部处的碳化物的目标温度相同的情况下，实测滞留时间较长的试验例a6、a7得到了挥发分更低的改性煤。
[0138]
(第7验证试验)
[0139]
在第7验证试验中，使用内筒的内径φ500mm、加热长度l＝3000mm、内筒的下降坡度角度1.0
°
的外热式转炉进行煤的干馏，对根据搅拌板的有无和设置数量的差异得到的内筒的内部的总传热系数的测量值进行了试验。将煤投入量设定为190kg/h～280kg/h，将内筒的转速设定为2.2rpm～3.0rpm，将加热室的燃烧温度设定为790℃～840℃，将内筒的内部中的煤的填充高度hm设定为100mm～140mm的范围。在试验例b6中不设置搅拌板，试验例a10中在周向上(以180
°
间隔)设置两片搅拌板，试验例a11中在周向上(以90
°
间隔)设置4片搅拌板，试验例a12中在周向上(以45
°
间隔)设置8片搅拌板。搅拌板的高度ha均为75mm。对于各试验例，变更搅拌板的配置长度，一边使k变化一边进行煤的干馏，测量以内筒的整个内周面的面积为基准的总传热系数u(kcal/m2h℃)，上述值k是将搅拌板的周向的片数
×
搅拌板的全长除以加热长度l得到的值。
[0140]
图9是表示有关第7验证试验的总传热系数的测量结果的曲线图。如曲线图中所示，可以确认，通过设置搅拌板、此外随着搅拌板的周向的片数及总面积增大而总传热系数变大。该结果表示，通过设置搅拌板、使周向的片数及总面积增大，从而促进了内筒的内部中的煤的搅拌混合。
[0141]
(第8验证试验)
[0142]
在第8验证试验中，通过基于dem(discrete element method、离散元法)的计算，求出了内筒的内径φ2700mm、加热长度l＝3000mm的外热式转炉中的因搅拌板的弯曲部的有无造成的煤的散逸位置的差异。设内筒的转速为2.7rpm，内筒的内部中的煤模拟粒子的填充高度hm为690mm。搅拌板在试验例b7、试验例a13中在周向上均以60
°
间隔配置了6片。试验例b7的搅拌板是在内筒的径向上延伸的平板形状，试验例a13的搅拌板如图6所示那样是在搅拌板的上部具有弯曲部的形状。试验例b7、试验例a13在搅拌板与内筒的内周面之间均没有形成间隙。在试验例b7、试验例a13的各自中，计算了在内筒旋转3周的期间被搅拌板搅拌的煤的粒子散逸的量作为从内筒的中心轴线到内周面的距离的函数。将该结果表示在表6中。表6
[0143][0144]
根据表6所示的结果可知，与试验例b7相比，在试验例a13中，煤的粒子散逸的范围从轴线附近移动到了内周面附近。该结果表示，通过在搅拌板上设置弯曲部，能够使散逸到内筒的轴线附近而被从排气管排出的煤的粒子减少。
[0145]
(第9验证试验)
[0146]
在第9验证试验中，使用内筒的内径φ500mm、加热长度l＝3000mm的外热式转炉进行煤的干馏，试验因搅拌板与内筒的内周面之间的间隙的有无造成的煤的散逸状况。在各个例子中，搅拌板是从内筒的内周面到上端的高度ha为90mm、在上部具有弯曲部的形状。搅拌板与内周面之间的间隙的大小在试验例b8中为0(无间隙)，在试验例a14中为15mm，在试验例b9中设为高度35mm。设被投入到内筒的煤的含有水分为12.50％、内筒的转速为3.1rpm。在试验中，根据煤的投入量及加热后的温度，使用已知的收获率函数，计算干馏后的改性煤的排出量的预测值。将该预测值与被从内筒排出的改性煤的排出量的实测值的差看作在内筒的内部散逸并被从排气管排出的煤粒子的量，计算散逸率(飞散率)。将结果表示在表7中。
[0147]
表7
[0148][0149]
根据表7所示的结果可知，通过增大搅拌板与内筒的内周面之间的间隙，能够使煤的散逸量下降。但是，如以下的验证试验表示那样，如果间隙过大则有向煤的传热系数减小的情况，因此间隙的大小优选的是在适当的范围内设定。
[0150]
(第10验证试验)
[0151]
在第10验证试验中，使用内筒的内径φ500mm、加热长度l＝3000mm的外热式转炉进行煤的干馏，实测了在搅拌板与内筒的内周面之间有间隙的情况和没有的情况下的总传热系数。在各个例子中，搅拌板从内筒的内周面到上端的高度ha为90mm，搅拌板与内周面之间的间隙的大小在试验例b10中是0(无间隙)，在试验例a15中是15mm，在试验例b11中是35mm。设内筒的转速为2.7rpm，煤投入量为280kg/h，内筒的内部中的煤的填充高度hm为150mm。将各个例子中的总传热系数的计算结果表示在表8中。
[0152]
表8
[0153][0154]
根据表8所示的结果，在间隙的大小为15mm的试验例a15中，虽然与没有间隙的试验例b10相比总传热系数上升，但在间隙的大小为35mm的试验例b11中与没有间隙的试验例b10相比反而总传热系数下降了。根据该结果可知，通过在搅拌板与内筒的内周面之间设置适当的大小的间隙，煤的搅拌的效率提高，但如果间隙过大则搅拌的效率下降。
[0155]
图10是关于上述第9及第10验证试验的结果，表示内筒的内周面与搅拌板之间的间隙的大小和煤的散逸率及总传热系数的关系的曲线图。如曲线图所示，间隙越大则煤粒子的散逸率越小，但另一方面，传热系数在间隙为规定的值(在该例中是15mm)的情况下成为最大，如果间隙过大则下降。例如，如果在曲线图中将总传热系数超过10kcal/m2h℃的范
围设为适当的范围，则关于间隙的大小，优选的是9mm～23mm，即可以说优选的是搅拌板的高度ha的10％～25％的范围，更优选的是高度ha的10％～20％的范围。
[0156]
以上，参照附图对本发明的优选的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于该例。显然只要是具有本发明所属的技术领域中的通常知识的人，就能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或修正例，应了解的是关于这些也当然属于本发明的技术范围。
[0157]
符号说明
[0158]
10
…
制造设备；11
…
干燥装置；12
…
干馏装置；13
…
冷却装置；14
…
排气系统；15
…
二次燃烧装置；16
…
蒸气发生装置；17
…
除尘装置；18
…
抽吸风扇；19
…
废气处理装置；21
…
内筒；21a
…
加热室内部分；21c
…
内周面；211
…
进给区域；211l
…
进给提升器；212
…
加热区域；212a
…
水分蒸发区；212b
…
热分解区；213
…
出口区域；22
…
加热室；23
…
温度控制部；24
…
排气管；25
…
控制系统；26
…
空气供给部；27
…
加热部；28
…
蒸气供给部；29
…
温度检测部；30
…
控制主体部；31
…
驱动式风机；32
…
第1配管；33
…
第1控制阀；34
…
燃烧器；36
…
燃烧器风机；37
…
第2配管；38
…
第2控制阀；39
…
第3配管；40
…
第3控制阀；41
…
第4配管；42
…
第4控制阀；43
…
烟道；51
…
搅拌板；52
…
搅拌板；52b
…
弯曲部；53
…
托座；54
…
间隙；d1
…
上游侧；d2
…
下游侧；o
…
轴线；z1
…
第1控制区；z2
…
第2控制区；z3
…
第3控制区。