JP6279941B2 - 無灰炭の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態による無灰炭の製造方法に用いられる無灰炭製造設備100は、模式図である図1に示すように、無灰炭(HPC)製造工程の上流側から順に、石炭ホッパ1・溶剤タンク2、スラリー調製槽3、移送ポンプ4、予熱器5、抽出槽6、重力沈降槽7、溶剤分離器8・9、および、熱交換器10を備えている。
スラリー調製工程は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製する工程である。このスラリー調製工程は、図1中、スラリー調製槽3で実施される。原料である石炭が石炭ホッパ1からスラリー調製槽3に投入されるとともに、溶剤タンク2からスラリー調製槽3に溶剤が投入される。スラリー調製槽3に投入された石炭および溶剤は、攪拌機3aで混合されて石炭と溶剤とからなるスラリーとなる。
抽出工程は、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する(溶剤に溶解させる)工程である。この抽出工程は、図1中、予熱器5および抽出槽6で実施される。この抽出工程は、予熱器5によりスラリーを加熱する予熱段階を含む。
分離工程は、抽出工程で得られたスラリーを、例えば重力沈降法により、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液と、溶剤に不溶な石炭成分(溶剤不溶成分、例えば灰分)が濃縮した固形分濃縮液(溶剤不溶成分濃縮液)とに分離する工程である。この分離工程は、図1中、重力沈降槽7で実施される。
無灰炭取得工程は、分離工程で分離された溶液(上澄み液)から溶剤を蒸発分離して無灰炭(HPC)を得る工程である。この無灰炭取得工程は、図1中、溶剤分離器8で実施される。重力沈降槽7で分離された溶液は、溶剤分離器8に供給され、溶剤分離器8内で上澄み液から溶剤が蒸発分離される。
ところで、製鉄所においては、製鉄過程において、高炉ガス(BFG)、コークス炉ガス(COG)、転炉ガス(LDG)といった副生ガスが発生する。
なお、本実施形態においては、副生ガスとして高炉ガス(BFG)を用いているが、代わりにコークス炉ガス(COG)や転炉ガス(LDG)を用いてもよい。コークス炉ガス(COG)は、高炉ガスよりも発熱量が大きいために、高炉ガスよりも広く利用されており、製鉄所内でコークス炉などの燃料として自家消費されている。コークス炉ガス(COG)は、発熱量が4800kcal/Nm3であるため、単体でスラリーを好適に加熱することができる。また、転炉ガス(LDG)は、高炉ガスよりも発熱量が大きいが、間欠的に運転される転炉から間欠的に発生するため、単体では使いにくい。よって、転炉ガス(LDG)は、単独または高炉ガス(BFG)やコークス炉ガス(COG)と混合されて、製鉄所内で熱風炉や焼結炉などの燃料として自家消費されている。
(1)高炉ガス(BFG)と天然ガス(LNG)との混合ガス。
(2)コークス炉ガス(COG)単独。ただし、コークス炉ガス(COG)は広く利用されているため、余剰分があることが条件となる。
(3)コークス炉ガス(COG)と天然ガス(LNG)との混合ガス。この混合ガスは、カロリーが高いので、予熱器5全体のサイズを相対的に小さくすることができる。
(4)高炉ガス(BFG)と転炉ガス(LDG)との混合ガスに、天然ガス(LNG)を混合した混合ガス。
(5)高炉ガス(BFG)と転炉ガス(LDG)との混合ガスに、天然ガス(LNG)を混合した混合ガスと、抽出槽6で発生するオフガス(Off Gas)。
次に、予熱器5でスラリーを加熱した際の燃料コストについて検討した。無灰炭の原料として、水分を10重量%含有する500kg/hの石炭と、1800kg/hの溶剤とを、スラリー調製槽3で混合した後に、予熱器5でスラリーを加熱した。このとき、スラリーの加熱に必要なエネルギーは約0.037×106kcal/hであった。
以上に述べたように、本実施形態に係る無灰炭の製造方法によると、スラリー調製工程で得られたスラリーの加熱用の燃料として、製鉄所における製鉄過程で発生する副生ガスを用いる。副生ガスは、製鉄所における製鉄過程で副次的に発生するものである。そして、副生ガスは、天然ガス(LNG)やプロパンガスに比べて発熱量が小さいために、燃料としての市場価値は低く、多くは製鉄所内で自家消費されている。そこで、製鉄所における製鉄過程で副次的に発生する副生ガスを、スラリーの加熱用の燃料として用いることで、燃料コストを抑えることができる。これにより、無灰炭の製造に要するランニングコストを抑えることができる。また、スラリーを加熱する方法として、副生ガスを焚くことで、排ガス処理設備や燃焼後に残渣を処理する設備(例えば、灰処理設備)が不要となる。よって、設備コストを抑えることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
2 溶剤タンク
3 スラリー調製槽
3a 攪拌機
4 移送ポンプ
5 予熱器
6 抽出槽
6a 攪拌機
7 重力沈降槽
8,9 溶剤分離器
10 熱交換器
21 タンク
22 ガスタンク
23 ブロワ
24 熱交換器
100 無灰炭製造設備
Claims (2)
- 石炭と溶剤とを混合してスラリーを得るスラリー調製工程と、
前記スラリーを加熱して前記溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、前記溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液と、前記溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された前記溶液から前記溶剤を蒸発分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程と、
前記分離工程で分離された前記固形分濃縮液から前記溶剤を蒸発分離して副生炭を得る副生炭取得工程と、
を備え、
前記スラリー調製工程で得られた前記スラリーの加熱用の燃料として、製鉄所における製鉄過程で発生する副生ガスを用い、
前記抽出工程において前記溶剤に可溶な石炭成分を抽出する際に発生するガス、および、含水率が0.1〜15重量%程度となるように加湿した副生炭を、前記副生ガスとともに前記燃料として用いることを特徴とする無灰炭の製造方法。 - 前記副生ガスと天然ガスとを混合した混合ガスを、前記燃料として用いることを特徴とする請求項1に記載の無灰炭の製造方法。
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