JPS5847093A - 常温の湿つている石炭を加熱する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、常温の湿っている石炭、特に引続く乾留に特
定である石炭の加熱法並びにこの方法を実施するだめの
装置に関する。

粘結炭を加熱する際に前記のように本発明を適用すると
共に、本発明を石炭の他の用途で、例えばブリケット化
すべき石炭の加熱に適用することもできる。しかし以下
に粘結炭を例として本発明を詳説する。

一般に、乾留に供給される石炭は周囲温度（０〜２０℃
）で水分１５チまで及び粒度分布１〜１０＋ｉで存在し
、その際約８５チは粒径く３朋である。コークス炉中で
それらを使用するには、膨張性、ブタン指数、流動性等
というコークス製造技術的性質が重要である。石炭を２
００〜２５０’Ｃに加熱することにより炉中のコークス
の焼成時間を、例えば２０時間から１４時間に著しく低
減することができ、つまり加熱により水分が除去されて
僅かに残留するだけである。

加熱する際に、コークス製造技術的性質が損われないこ
とが重要である。それとは逆に、好適な加熱によりコー
クス炉中での石炭の乾留を改良することができ、それ故
前処理なしでは不良にしか乾留し得ない石炭もコークス
炉中で良好に使用し得ることが判明した。

加熱する際に、特に個々の石炭粒子の衝撃的な加熱では
その粉砕が起ることがある。それは微細粒子の割合が許
容し得ない程高まるので不所望である。石炭の加熱は殆
んど酸素を含まないように行なって酸化を防止すべきで
ある。

石炭を加熱するに当り、一連の方法原理が公°知であり
、それらの一部は例えば煙道の流れ中で熱いガスにより
加熱するか又は乾燥機中の熱交換面を介して間接的に加
熱するかもしくは運動ばら物、例えば回転するドラム中
で加熱ガスにより加熱するように既に大規模工業的に実
施されている。

これらのすべての方法は投資経費が高く、設備費用が莫
大でありかつエネルギー消費が高い。

更に、粒度分布が微粒子方向へ移動する。例えば膨張性
及び流動性のような他のコークス製造技術的性質が損わ
れる。

生成したコークスの冷却の障碍られるエネルギーを石炭
の加熱に使用し得る場合に、コークス製造でのエネルギ
ー消費について特に有利に石炭加熱プラントを運転する
ことができる（例えば西ドイツ国特許出願第Ｐ３１１８
９３１．８号明細書で実施される）。

不発明は、エネルギー消費の節約を低い投資経費と結び
つけかつ石炭コークス製造技術的性質を確実に保護しか
つ石炭粒子の粉砕を回避する方法を開示するという課題
に基いている。

本発明ではこの課題の解決に当り、開始温度が石炭の目
的の最終温度を上・回る熱い固形物を石炭に混合するこ
とを提案する。

本発明の他の特徴により、縁、鋭い角、突出部又は切欠
き部のないほとんど均一な形状を有する固形物を使用す
る。球形の固体が特に好適である。更に１石炭と蔦伝達
性固体との十分な混合のため狭い大きさ範囲の固形物、
例えば均一な大きさ、有利には４０朋より小さい直径の
球体を、使用すると有利である。

固形物は金属製工材、殊に鋼又は鋳鉄、もしくは非金属
工材、例えばセラミック又は磁器から成っていてよい。

相応して機械的に耐久性のかつ温度安定なプラスチ“′
ツクも使用することができる。固形物は天然産、例えば
丸石であってもよく、これを一定の形状及び大きさのも
のを選択すると有利である。

固形物の工材を選択する際に重要なことはこれが耐摩耗
なことである。それ故、非金属性工材ではＤＩＮ　　５
２１０８による機械的な耐摩耗性が０４５ＣＩ／ｌ／ｃ
ｒｌ　　より小さいと優れている。

固形物の熱的性質は特に重要である。それ故、熱間侵入
率が１６０００　（Ｊ／ｒｔ？　Ｋｓｏ・５）より低い
、殊Ｋ　５０００　（Ｊ／ｍ”　Ｋｓｏ・５）　　、１
：り低イ固形物が有利である。温度拡散率は７００・１
０１０−４（／ハ）より低い、殊に１５０　・１０−’
　（ｍ”／ｈ）より小さく、ヲつ固形物の比熱は４００
　ＣＪ／に９　Ｋ）より大きい、殊に８００　ＣＪ／に
９　、Ｋ）　　より大きい。この関係において、熱伝達
性固形物の量を加熱すべき石炭の量に対して低くすべき
である。

それ故、出来る限り高い蓄熱能を有する固体を選択する
と有利である。

常温の湿っている石炭が熱衝撃を受けないようにするた
め、熱伝達性固形物の使用温度は制限される。固形物の
温度が５００℃を上回らないようにし、かつ熱間侵入率
及び温度拡散率が固形物中に蓄積された熱エネルギーを
石炭に徐々にかつ注意深く伝達する材料からの固形物を
選択すると有利であることが明らかになった。

石炭、中の水分の蒸発の際に生じる蒸気は保護ガスとし
て、コークス製造技術的に有用な石炭の性質に対する空
中酸素の不利な作用から石炭粒子を覆って保護する。

固形物の加熱は任意の方法で行なうことができる。優れ
た実施形はコークス製造設備中にコークス乾式冷却装置
が設置されている場合には′生じる熱い冷却ガスを使用
する。この冷却ガスをコークス乾式冷却装置に返流する
前に、固形物受容賽器中咳導入し、そこで固形物に顕熱
の一部を付与することができる。

固形物を加熱する他の可能性は、別の燃焼室を設けかつ
そこで固体、液体又はガス状の燃料により発生する煙道
ガスを固形物との熱交換にもたらすことである。

それ以外にそのような燃焼室の設置はコークス乾式冷却
装置が配置されている場合にも推奨される。この燃焼室
により、コークス乾式冷却装置が故障したり又はその運
転に支障がある場合にも石炭の加熱は所望通りに可能で
ある。燃焼の際に発生する約１４００℃の煙道ガスは石
炭の加熱には極めて高い温度を有するので、これを例え
ば水蒸気の混合により必要な数値に低下させることがで
きる。

本発明は、本発明方法を実施するだめの装置にも関し、
これは固形物を加熱する装置及び石炭槽が前接続されて
おりかつ石炭と固形物とを分離する装置が後接続されて
いる移動層乾燥機を特徴とする。

この装置の他の有利な実施態様は特許請求の範囲１５項
〜第２５項に記載されている。

本発明を添付図面により詳説する。

第１図では、湿っている石炭は石炭槽Ａから計量器Ｂを
介して、加熱された固形−物は固形物加熱機Ｃから計量
器りを介して供給され、好適な分配装置Ｅにより一緒に
石炭を加熱する装置Ｆに供給される。石炭及び固形物は
この装置中を順流で移動する。その際に、固形物はその
中に蓄積されたエネルギーの一部を石炭に与え石。

駆出された石炭水分は好適な蒸気室を介して排出される
。

このようにして加熱された石炭は好適な分離装置Ｇ、例
えば振動篩を介して固形物から分離しかつ好適な方法で
コークス炉に供給される。

固形物は、例えば、ＷケラトエレベータＨにより固形物
加熱器Ｃに再度供給される。

固形物加熱器Ｃは燃焼室からの煙道ガスで運転するとと
ができる。コークス乾式冷却による熱いガスを使用する
のはコークス製造業のエネルギー節約にとって特に有利
である。加熱ガス供給部は■で、加熱ガス出口はＫで表
わす。

第２図〜第８図は本発明方法の実施態様であり、その際
にすべてはコークス乾式冷却部からのガスの使用を対象
とする。

第２図では湿っている石炭は連続的に石炭槽１からロー
タリベーン式スルースゲート２を介して、この実施形で
は直立の円筒状容器として構成されている移動層乾燥機
３中に導入される。

同様に連続的に加熱器牛から例えば鋼状の形の固形物を
ロータリベーン式スルースゲート５を介して移動層乾燥
機３に供給される。

石炭と混合した球体は連続的に移動層乾燥機中を上方か
ら下方へ流動し、その際石炭と球体は攪拌アーム７を備
えた攪拌機６により絶えず運動下に保持される。攪拌機
６の駆動部は８である。それ故、この攪拌機６により、
常に新しい石炭粒子が熱い粒体と確実に接触するので、
石炭は全体的にほぼ均質な熱処理を受ける。石炭が流出
する際の抵抗はその固有の重量及び球体の重量により克
服され、その際に移動層乾燥機中の石炭の変動可能な滞
留時間は下部区域中の石炭と球体の排出量により決まる
。

第２図に図示した本発明の実施形では、移動層乾燥機３
の石炭と球体の搬出は２空気圧分離装置１ｏに搬送する
スクリューコンベア９により行なわれる。

分離装置１０中で、約２００℃に加熱された石炭が導管
１１により供給されるキャリアガスにより球体から分離
されかつ導管１２を介して。

前接続された分離器を備えた石炭塔（図示せず）に搬送
される。

これとは反対に、比重Ω高い球体は捕集容器１３中に落
下しかつ搬送装置（チェーンコンベア、・マケットエレ
に一部等）により再度加熱器牛に供給される。移動層乾
燥機からの石炭及び球体の搬出はその下部区域内に設け
た好適な構造の・マンカー排出装置１５により支持する
ことができる。

移動層乾燥機３中で湿った石炭から分離した廃ガス含有
蒸気は異なる平面で導管１６及び捕集導管１７を介して
搬出されかつサイクロン１８、導管１９及び送風機２０
を介して循環スクラ・７２１に達し、ここで凝縮と共に
不純物の洗浄除去が行なわれる。明らかに、記載のスク
ラバ構造の代りに他の実施形１例えばベンチュリスクラ
バを使用することもできる。

サイクロン１８中で分離した石炭粒子はロータリ４−ン
式スルースゲート２２及び導管２３を介して分離装置１
０に達し、加熱された石炭と一緒に既に記載した石炭塔
に供給される。

循環スクラノマ２１から流出する液体は導管２４及び２
７ゾ２５を介して冷却塔２６に装入され、ここで更に約
２０′Ｇまで冷却される。その後。

冷却された液体は導管２７を介して冷却水分配器２８中
に導かれる。ここから必要な冷却水が導管２８〜３１を
介して循環スクラバ２１の異なる平面に送られる。循環
スクラ・＝２１から流出するガスは導管３２を通して排
出されかつ煙突、（図示せず）に導かれる。

コークス乾式冷却器３３の上部から温度約８００℃で流
出する熱い冷却ガス流は導管３４を通して排出される。

この導管３４から導管３５が分岐しており、この導管を
通してガスの分流が熱交換器３６を介して導かれ、その
後コークス乾式冷却器３３に再び導入される。残りの熱
い冷却ガスは導管３７を介して加熱器牛に達し、ここで
熱い冷却ガスはその中に存在する球体への熱伝達に使用
される。このガスは加熱器生から導管３８を介して流出
しかつ送風機３９０通過後温度約２２０　’Ｃで導管３
５中に流入する。

この導管からガスの一部は導管６１を通してコークス乾
式冷却機の中央部にかつ残分は導管６２を介してコーク
ス乾式冷却機の下部に導入される。導管３８から導管牛
○が分岐しており、この導管４０を通してガスの分流が
煙突４１を通して、大気中に放出させることができる。

更に、送風機３．９０後方には・々イ・ξス管４２が設
けられており、この管は導管３７により加熱器４と連結
している。コークス乾式冷却機３３からの導管３４を通
して流出する熱いガスに導管３８からの冷いガスがパイ
・ξス管４２を通して混合して温度調節が行なわれる。

加熱器Φ中の球体の加熱がコークス乾式冷却器３３の故
障もしくは運転の支障の際に阻害されないように、燃焼
室４３が付加的に設けられており、この室に導管４４を
介してガス状、液状又は固体の燃料並びに導管４５を介
して燃焼用空気が供給される。燃焼の際に生じる約１４
００℃の熱い煙道ガスは非常に高い温度を有しているの
で、水蒸気が導管１９から分岐している導管４６を通し
て供給される。この水蒸気の供給により煙道ガス温度を
例えば８００〜９００℃の所望の温度に低下させること
ができる。

この温度で煙道ガスは導管４７を介して加熱器４に連続
している導管３７中に供給される。

導管４７中には制御弁（図示せず）が設けられており、
それ故供給されたガス量を場合により相応して絞りかつ
燃焼室４３を必要な場合には付加加熱部として使用する
こともできる。

第３図による本発明の実施形は第２図によるものとは、
分離装置として移動層乾燥機の下方に振動篩４８が設け
られている点で異なっている。この篩４８から球体は捕
集容器１３中に落下し、一方石炭は導管４９を介してパ
ケット、エレベータ５０に達し、エレベータ５０は石炭
を石炭塔（図示せず）に搬送する。

第４図でも移動層乾燥機３は直立配置であるが、この場
合には分離装置は振動篩５１の形で移動層乾燥機の下記
区域中で取付けられている。

分離された球体は捕集容器１３中に捕集される。

石炭はスクリューコンベア５２及び導管４９によリノマ
ケットエレに一部５０に搬送される。石炭を砕解しかつ
移動層乾燥機の中央での球体の巣を回避するため、固体
熱媒として鋼球を使用する場合更に移動層乾燥機の外側
に相互にずれて配置され□ている電磁石５３が設けられ
、これは周期的に作動されかつ乾燥機中で鋼球を分散保
−持する。

移動層乾燥機中の石炭の滞留時間はこの実施形では一方
ではスクリューコンベア５２によりかつ他方では移動層
乾燥機中に絞り弁５４の位置。

より決まる。

第５図による実施形では移動層乾燥機３は棚段式乾燥機
として構成されている。この場合、供給された石炭と球
体は撹拌アーム７を備えた攪拌機６により混合しかつ棚
段５５の開口部を通して棚段から棚段へ移動する。

第６図では移動層乾燥機３は傾斜配置の回転ドラムとし
て構成されており、この場合石炭及び球体はスクリュー
コンベア５６により供給され、その際に相互に混合する
。搬出は同様にスクリユーコン４ア５７を介して行なわ
れ、このコンベアは混合物を空気圧分離装置１０に導く
。

ドラムからの蒸気の排出は、図面から明らかなようにド
ラム中止−シーてい−ゐ導管５８により行なう。ドラム
の内壁には球体を運動させる連行部５９が配置されてい
る。

第７図では、移動層乾燥機３として傾斜配置の容器が設
けられており、この場合供給及び排出は第６図の装置の
場合と同様にスクリューコンベア５６及び５７により行
なう。この実施形では鋼球は容器の上側と下側に相互に
ずれて設けられている電磁石により交互に吸引され、そ
れ故鋼球は入口から出口まで湾曲状の工程を取る。これ
により物質の分離は回避されかつ石炭は付加的に砕解す
る。

最後に、第８図で移動層乾燥機３は傾斜配置の振動トラ
フとして構成されている。この場合にも鋼球がその大き
な比重によりトラ〆の底に落下しないように、鋼球は振
動トラフの上側に配置した電磁石６０により周期的に吸
引されかつこの場合にも湾曲状の工程を進行する。

本発明の利点として次の点が挙げられる：ａ）　球の半
径に相応して２００〜３００　ｍ”／ｄであ、る高い比
熱交換面積、 ｂ）　高い熱交換係数８０〜４００　Ｗ／ｍ”Ｋ、Ｃ）
　比較的低い乾燥容積（乾燥石炭１００ｔ／ｈ　　当り
４〜１６ｍ）、 ｄ）　高い出力密度に０５０〜３２００＜、ｅ）　低い
電気エネルギーの消費量、つまり総消費量的６００　ｘ
Ｗ（石炭１００　ｔ／ｈ　に対し）で固体熱媒の搬送に
２０〜６０　ＫＷ、ｆ）　装置の運転及び整備に関する
低い人件費、それ故低い整備経費、 ｇ）　少い環境保護問題 ｈ）　固体熱媒の入口温度は最高で僅かに約４００℃で
あるので１石炭のコークス製造技術的性質が損われる危
険はない。

２つの数値的な実施例は次表から明らかであり、その際
加熱する石炭量は１００　ｔ／ｈ　　でありかつ固形物
としては一方は鋼球８ｔ、３５．８及び他方はシリカ石
球を使用する。

石炭　　固形物 鋼球　　シリカ石 装入量（’ｔ／ｈ　）’　　　　１００　３２０　　２
４７人ロ温度（’Ｃ）　　　　　２０　　４００　　４
００出口温度（’Ｃ）　　　　２００　　２２０　２３
８人口での石炭の水分（チ）　　　９　　　−出口での
石炭の水分（％）　　　〇　　　　−−装置の直径（ｍ
）　　　　　　　　１．５　　　１．５装置の長さく　
ｍ）　　　　　　　　２．１　　　６．５水分分解部の
長さく　ｍ　）　　　　　　　　　　１．’４　　　　
４．３球の直径（ｍｍ）　　　　　−１５１５石炭の滞
留時間（Ｓ）−１００１３９ 石炭の移動速度（ｍ／分）　　　　　　　　　１．９　
　　　．３容積比（石炭／球体ゴ／ｍ”）　　　−２，
８１，２量比（石炭／球体　ｔ、／ｌ、）　　　−０，
２８０，４２案内（ｘＷ） 球体の比表面積Ｃｒｒｌ／ｒｒｌ”）　　　　−３００
３００熱伝導率（Ｗ／ｍＫ　）　　　　０．２７　４５
　　　０．３７比熱容量（Ｊ／に９　Ｋ）　　１４２３
　６８３　　１０１３

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の主要部を示す系統図、第２図は移
動層乾燥機として垂直配置の容器を使用した本発明方法
を実施するだめの装置の１実施形の系統図、第３図は搬
出装置及び分離装置を備えた第２図による移動層乾燥機
を使用した本発明方法を実施するための装置の１実施形
の系統図、第４図は振動篩を取付けた第２図による移動
層乾燥機を使用した本発明方法を実施するだめの装置の
１実施形の系統図、第５図は棚段式乾燥機を使用した本
発明方法を実施するだめの装置の１実施形の系統図、第
６図は移動層乾燥機として回転するドラムを使用した本
発明方法を実施するだめの装置の１実施形、第７図は移
動層乾燥機として傾斜配置の容器を使用した本発明方法
を実施するための「置の１実施形の系統図、第８図は移
動層乾燥機として振動トラフを使用した本発明方法を実
施するだめの装置の１実施形の系統図である。 １・・・石炭槽、３・・・移動層乾燥機、ヰ・・・加熱
器、６・・・攪拌機、１ｏ・・・空気圧分離器、４８．
５１・・・振動篩、　５３　、６０・・・電磁石、５９
・・・連行部復代理人　弁理士　矢　野　敏　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開始温度が石炭の目的の最終温度を上回る熱い固形
   物を石炭に混合することを特徴とする常温の湿っている
   石炭を加熱する方法。 ２、縁、鋭い角、突出部又は切欠き部のないほとんど均
   一な形状を有する固形物を使用する特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、球形の固形物を使用する特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の方法。 先　狭い大きさ範囲の固形物を使用する特許請求の範囲
   Ｍ１項〜第３項のいずれか１項に記載の方法。 ５．４０ｎより小さい直径を有する均一な大きさの球体
   を使用する特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１
   項に記載の方法。 ６、耐摩耗性材料製の固形物を使用する特許請求の範囲
   第１項〜第５項のいずれか１項に記載の方法。 ７、　固形物として鋼又は鋳鉄製の球体を使用する特許
   請求の範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載の方法
   。 ８、熱間侵入率が１６０００　（Ｊ／ｍ”ＫｓＯ−５）
   より低い、殊に５０００　（Ｊ／ｍ”　Ｋｓ　”　）よ
   り低い固形物を使用する特許請求の範囲第１項〜第７項
   のいずれか１項に記載の方法。 ９、温度拡散率が７００−１０−’　（ｍ／ｈ）より低
   い、殊に１５．０　・１０　’　（ｍ／ｈ）より低い固
   形物を使用する特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれ
   か１項に記載の方法。 ｌ○、比熱が４００　（Ｊ／ｋｇＫ）より高い、殊に８
   ００（・、Ｔ／ｋｆｌＫ）より高い固形物を使用する特
   許請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項に記載の方
   法。 １１、固形物を温度約５００°Ｃまでで使用する特許請
   求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載の方法
   。 １２、固形物を加熱するに当りコークス乾式冷却機から
   、流出する熱い冷却ガスを使用する特許請求の範囲第１
   項〜第１１項のいずれか１項に記載の方法。 １３、　　固形物を加熱するに当り燃焼室からの煙道。 ガスを使用する特許請求の範囲第１項〜第１′２項のい
   ずれか１項に記載の方法。 １４、開始温度が石炭の目的の最終温度を上回る固形物
   を石炭に混合する、常温の湿っている石炭を加熱する方
   法を実施するた、めの装置において、固形物を加熱する
   装置（４）及び石炭槽（１）が前接続されておりかつ石
   炭と固形物とを分離する装置が後接続されている移動層
   乾燥機（３）を特徴とする常温の湿っている石炭を加熱
   する装置。 １５、移動層乾燥機（３）が垂直に配置されている実際
   に円筒状の容器として構成されている特許請求の範囲第
   １４項記載の装置。 １６、　　移動層乾燥機（３）中に攪拌機（６）が設け
   られている特許請求の範囲第１４項又は第Ｌ５項記載の
   装置。 １７、石炭と固形物を分離する振動篩（４８，５１）が
   設けられている特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １８、石炭と固形物を分離する空気圧分離装置（１０）
   が設けられている特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １９、移動層乾燥機（３）の壁の外側に相互にずらせて
   電磁石（５３）が設けられている特許請求の範囲第１４
   項記載の装置。 ２０、　　移動層乾燥機（３）が棚段式乾燥機として構
   成されている特許請求の範囲第１４項記載の装置。 ２１、移動層乾燥機（３）が傾斜配置の回転するドラム
   として構成されている特許請求の範囲第１４項記載の装
   置。 ２２、　　ドラムの内側に連行装置（５９）が設けられ
   ている特許請求の範囲第２１項記載の装置。 ２３、移動層乾燥機（３）が傾斜配置の容器として構成
   されており、そのドラムの上側と下側に相互にずらせて
   電磁石（６０）が設けられている特許請求の範囲第１４
   項記載の装置。 ２４、移動層乾燥機（３）が振動トラフとして構成され
   ている特許請求の範囲第１４項記載の装置。 ２５、　　振動トラフの上側に電磁石（６０）が設けら
   れている特許請求の範囲第２４項記載の装置。