特許 6404449 乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6404449

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法

(51)【国際特許分類】

   C10L 9/08 20060101AFI20181001BHJP

   C10B 39/04 20060101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   C10L9/08

   C10B39/04

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-504919(P2017-504919)

(86)(22)【出願日】2016年2月5日

(86)【国際出願番号】JP2016053488

(87)【国際公開番号】WO2016143432

(87)【国際公開日】20160915

【審査請求日】2017年8月18日

(31)【優先権主張番号】14/641684

(32)【優先日】2015年3月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518018986

【氏名又は名称】三菱重工エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(72)【発明者】

【氏名】本城 新太郎

(72)【発明者】

【氏名】国宗 清隆

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 基文

(72)【発明者】

【氏名】浅原 淳司

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−２１０１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−７１７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１０６８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｌ ９／０８

Ｃ１０Ｂ ３９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水部と、
該第１散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却管と、
を備えている乾留炭冷却装置。

【請求項2】

前記第１冷却媒体が前記第１冷却管に導入される際の入口温度は、５０℃以上１００℃未満とされている請求項１に記載の乾留炭冷却装置。

【請求項3】

前記第１冷却媒体は、ボイラ給水とされている請求項２に記載の乾留炭冷却装置。

【請求項4】

乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第１回転容器を備え、
前記第１散水部および前記第１冷却管は、前記第１回転容器内に設置されている請求項１に記載の乾留炭冷却装置。

【請求項5】

前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して所望の水分含有率となるように水を散布する第２散水部と、
前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して、内部を流れる第２冷却媒体によって１００℃未満とされた所望温度となるように間接冷却を行う第２冷却管と、
を備えている請求項１に記載の乾留炭冷却装置。

【請求項6】

乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第２回転容器を備え、
前記第２散水部および前記第２冷却管は、前記第２回転容器内に設置されている請求項５に記載の乾留炭冷却装置。

【請求項7】

石炭を乾留する乾留装置と、
該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する請求項１に記載の乾留炭冷却装置と、
を備えている石炭改質プラント。

【請求項8】

石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水工程と、
散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、冷却管の内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却工程と、
を有する乾留炭冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、石炭を乾留させた後に冷却する乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

亜瀝青炭や褐炭のような低品位炭は、高品位炭に比べて炭化が進んでおらず水分含有率も高いため単位重量当たりの発熱量が低い。しかし、低品位炭は埋蔵量が豊富なことからその有効利用が望まれている。このため、低品位炭を乾燥させた後に乾留を行うことによって発熱量を高め、輸送中や保管中の自然発火を防ぐように改質石炭の不活性化を行う石炭改質技術が種々検討されている（例えば特開２０１４−３１４６２号公報）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−３１４６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の特開２０１４−３１４６２号公報には、石炭を乾留した後の乾留炭を冷却する際に、冷却水をシャワリングして約５０℃から６０℃まで冷却することが開示されている。
しかし、乾留炭に冷却水をシャワリングして水の凝縮温度以下まで冷却すると、凝縮水（ドレン水）が発生してしまい、乾留炭が凝縮水に曝されてしまう。これでは、乾留炭を所望の水分含有率に調整することが困難となってしまう。
乾留炭の水分含有率は、保存されている間に水和反応によって発熱して発火に到るおそれがあるので、保存環境に対して平衡となる水分含有率に予め調整されることが好ましい。

【0005】

乾留した後の乾留炭は３００℃以上５００℃以下とされており、熱分解してタール等の揮発分を発生するので、冷却装置で速やかに冷却することが望まれる。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、乾留炭を速やかに冷却するとともに所望の水分含有率に調整することができる乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の乾留炭冷却装置および石炭改質プラントならびに乾留炭冷却方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係る乾留炭冷却装置は、石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水部と、該第１散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却管とを備えている。

【0008】

上記の乾留炭冷却装置は、乾留後の３００℃以上とされた乾留炭に対して第１散水部から水を散布する。これにより、乾留炭は３００℃を下回る温度まで速やかに冷却され、タール等の揮発分の発生を抑制する。そして、第１冷却管によって間接冷却を行い１００℃以上（例えば約１５０℃）の温度まで乾留炭を冷却する。このように、水の散布によって即座に冷却した後に間接冷却によって水の凝縮温度以上まで冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を速やかに抑制するとともに乾留炭が凝縮水に曝されることを回避できる。これにより、所望の水分含有率の調整が可能となる。

【0009】

本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置では、前記第１冷却媒体が前記第１冷却管に導入される際の入口温度は、５０℃以上１００℃未満とされている。

【0010】

第１冷却管に導入する第１冷却媒体の温度が低い場合には、大きな熱応力が生じて第１冷却管に割れが生じるおそれがある。そこで、第１冷却媒体の入口温度を、常温よりも高い温度である５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）とすることにより、第１冷却管の割れを回避することができる。

【0011】

本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置では、前記第１冷却媒体は、ボイラ給水とされている。

【0012】

ボイラ給水は脱気されているため、高温に曝される冷却管の冷却媒体として用いても腐食を回避することができる。また、ボイラ給水は石炭乾留を行うプラントの場合にはプラント内で容易に入手できるので、冷却媒体として用いるのに都合が良い。

【0013】

本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置は、乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第１回転容器を更に備え、前記第１散水部および前記第１冷却管は、前記第１回転容器内に設置されている。

【0014】

第１回転容器内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。

【0015】

本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置は、前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して所望の水分含有率となるように水を散布する第２散水部と、前記第１冷却管によって冷却された乾留炭に対して、内部を流れる第２冷却媒体によって１００℃未満とされた所望温度となるように間接冷却を行う第２冷却管とを更に備えている。

【0016】

第２散水部から水を散布することによって、乾留炭を所望の水分含有率とする。しかし、乾留炭に対して水を散布すると水和熱によって乾留炭の温度が上昇して発火するおそれがある。そこで、第２冷却管によって間接冷却を行うことで、水和熱を除去するとともに１００℃未満とされた所望温度（例えば５０℃）となるように乾留炭を冷却する。このように、水和熱を除去しながら水を散布して水分含有率の調整を完了させることができる。また、第２冷却器にて水分含有率を所望値とすることができるので、後の工程で水分含有率の調整のために水を散布する必要がなく、水和熱によって発火するおそれを回避することができる。

【0017】

本発明の一態様にかかる乾留炭冷却装置は、乾留炭を受け入れるとともに軸線回りに回転する第２回転容器を更に備え、前記第２散水部および前記第２冷却管は、前記第２回転容器内に設置されている。

【0018】

第２回転容器内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。

【0019】

本発明の一態様にかかる石炭改質プラントは、石炭を乾留する乾留装置と、該乾留装置によって乾留された乾留炭を冷却する上記の乾留炭冷却装置とを更に備えている。

【0020】

上記の乾留炭冷却装置を備えているので、所望値の水分含有率とされた改質炭を製造することができる。

【0021】

本発明の一態様に係る乾留炭冷却方法は、石炭を乾留した後の３００℃以上の乾留炭に対して水を散布する第１散水工程と、散水部によって水が散水された後の乾留炭に対して、冷却管の内部を流れる第１冷却媒体によって１００℃以上まで間接冷却を行う第１冷却工程とを有する。

【0022】

本発明の一態様に係る乾留炭冷却方法は、乾留後の３００℃以上とされた乾留炭に対して水を散布する。これにより、乾留炭は３００℃を下回る温度まで即座に冷却され、タール等の発生を抑制する。そして、第１冷却工程によって間接冷却を行い１００℃以上（例えば約１５０℃）の温度まで乾留炭を冷却する。このように、水の散布によって即座に冷却した後に間接冷却によって水の凝縮温度以上まで冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を速やかに抑制するとともに乾留炭が凝縮水に曝されることを回避でき、所望の水分含有率の調整を行うことができる。

【発明の効果】

【0023】

乾留炭を速やかに冷却するとともに所望の水分含有率に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係る乾留炭冷却装置を備えた石炭改質プラントの全体構成を示した概略構成図である。

【図2】図１に示した乾留炭冷却装置を具体的に示した構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る乾留炭冷却装置を備えた石炭改質プラントが示されている。石炭改質プラントは、石炭を加熱させて乾燥させる乾燥装置（ｄｒｙｅｒ）１と、乾燥装置１にて乾燥された乾燥炭を加熱して乾留する乾留装置（ｐｙｒｏｌｙｚｅｒ）３と、乾留装置３にて乾留された乾留炭を冷却する乾留炭冷却装置（ｑｕｅｎｃｈｅｒ；以下、単に「冷却装置」という。）５と、冷却装置５にて冷却された乾留炭を不活性化させる不活性化装置（ｆｉｎｉｓｈｅｒ）７と、不活性化装置７によって不活性化された改質炭を所定形状に成形する成形装置（ｂｒｉｑｕｅｔｔｅｒ）９とを備えている。

【0026】

乾燥装置１の上流側には、改質前の石炭（ｒａｗ ｃｏａｌ）１０を受け入れる石炭ホッパ１２が設けられている。改質前の石炭は、亜瀝青炭や褐炭等の低品位炭とされ、水分含有率は２５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下とされる。石炭ホッパ１２から導かれた石炭は、粉砕機（ｃｒｕｓｈｅｒ）１４にて例えば約２０ｍｍ以下まで粉砕される。

【0027】

粉砕機１４にて粉砕された石炭は、乾燥装置１へと導かれる。乾燥装置１は、蒸気による間接加熱式とされており、中心軸回りに回転する円筒容器１６と、円筒容器１６内に挿入された複数の伝熱管１８とを備えている。円筒容器１６内には粉砕機１４から導かれた石炭が供給されるようになっており、円筒容器１６内に供給された石炭は、円筒容器１６の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。各伝熱管１８内には、蒸気生成システム（ｓｔｅａｍ ｓｙｓｔｅｍ）２０にて生成された１５０℃以上２００℃以下（より具体的には１８０℃）の蒸気が供給され、各伝熱管１８の外周に接触する石炭を間接的に加熱するようになっている。各伝熱管１８内に供給された蒸気は、石炭を加熱する際に凝縮熱を与えた後に凝縮し、乾燥装置１から排出されて蒸気生成システム２０へと返送される。

【0028】

円筒容器１６の内部には、キャリアガス循環経路２２を介してキャリアガスが供給されるようになっている。キャリアガスとしては、不活性ガスが用いられ、具体的には窒素ガスが用いられる。窒素ガスは、キャリアガス循環経路２２に接続された窒素供給経路２４から不足分が追加供給されるようになっている。キャリアガスは、円筒容器１６内を通過する際に、石炭から脱離した脱離成分（水蒸気、微粉炭、水銀、水銀系物質等）を伴いつつ、円筒容器１６に接続されたキャリアガス排出経路２６を介して円筒容器１６の外部へと排出される。

【0029】

キャリアガス排出経路２６には、キャリアガスの流れ方向の上流側から順に、サイクロン（集塵機）２８と、キャリアガス冷却器３０と、スクラバ３２とが設けられている。

【0030】

サイクロン２８は、遠心力を利用してキャリアガスから固形物である微粉炭（例えば粒径１００μｍ以下）を主として取り除く。サイクロン２８にて取り除かれた微粉炭は、符号Ａにて示されているように、バグフィルタ３４の上流側へと導かれる。なお、サイクロン２８にて分離された微粉炭を、乾燥装置１にて乾燥された乾燥炭に混合することとしても良い。

【0031】

キャリアガス冷却器３０は、微粉炭が取り除かれたキャリアガスを冷却することによってキャリアガスとともに導かれた水蒸気を凝縮してドレン水として取り除く。キャリアガス冷却器３０は、間接式熱交換器とされており、冷却媒体としては常温とされた工業用水が用いられる。なお、冷却媒体として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。キャリアガス冷却器３０にて生成したドレン水は、スクラバ３２下方の液相部へと導かれる。

【0032】

スクラバ３２は、微粉炭及び水蒸気が除去されたキャリアガスから水銀および／または水銀系物質（以下、単に「水銀等」という。）を除去する。スクラバ３２に用いる吸収液としては水が用いられ、具体的には排水処理設備４０にて分離された再生水が用いられる。スクラバ３２の上方から散布された水によってキャリアガス中の水銀等が吸着され、スクラバ３２下方の液相部へと導かれる。また、スクラバ３２では、サイクロン２８にて除去しきれなかった微粉炭も除去される。
スクラバ３２の上方には、キャリアガス循環経路２２の上流端が接続されており、キャリアガス循環経路２２の途中位置にはブロワ３６が設けられている。ブロワ３６によってスクラバ３２にて処理された後のキャリアガスが乾燥装置１へと戻される。また、図示されていないが、スクラバ３２にて処理された後のキャリアガスの一部は、燃焼炉４２へと導かれるようになっている。

【0033】

スクラバ３２の下方には、排水経路３８を介して排水処理設備４０が接続されている。排水処理設備４０は、キレート剤を排水に投入して水銀等を凝集肥大化させた上で、図示しない沈降槽によって、微粉炭及び水銀等の固形分であるスラッジ３９と、再生水とを分離するものである。再生水は、プラントの各所にて再利用される。

【0034】

乾燥装置１にて乾燥された石炭（乾燥炭）は、乾燥炭供給経路４４を通り、重量を利用して乾留装置３へと導かれる。乾留装置３は、外熱式ロータリキルンとされており、回転内筒４６と、回転内筒４６の外周側を覆う外筒４８とを備えている。回転内筒４６内には、キャリアガスとしての窒素ガスが供給されるようになっている。
回転内筒４６と外筒４８との間の空間には、燃焼炉４２にて生成された燃焼ガスが燃焼ガス導入経路５０を介して導かれるようになっている。これにより、回転内筒４６内が３５０℃以上４５０℃以下（例えば４００℃）に維持される。

【0035】

燃焼炉４２には、ブロワ５２によって圧送される燃焼用空気を炉内に導く空気供給経路５４と、燃料としての天然ガスを炉内に導く天然ガス供給経路５５と、乾留装置３内で発生した乾留ガスをキャリアガスとともに回収して炉内に導く乾留ガス回収経路５６とが接続されている。燃焼炉４２内では、炉内に供給された天然ガス、乾留ガス及び空気によって火炎５１が形成される。乾留ガスはタール等の揮発分を含んでおり所定の発熱量を有するので、燃焼炉４２にて燃料として用いられる。天然ガス供給経路５５から供給される天然ガスは、燃焼炉４２に投入される燃料の発熱量調整のために用いられ、燃焼炉４２にて生成された燃焼ガスの温度が所望値となるように流量が調整される。

【0036】

乾留ガス回収経路５６の途中位置には、緊急時に使用する乾留ガス排出経路５８が接続されている。乾留ガス排出経路５８の下流側には、フレアスタック６０が設置されており、このフレアスタック６０によって乾留ガス中のタール等の可燃成分が焼却処理され、焼却処理後のガスは大気へと放出される。

【0037】

燃焼炉４２には、炉内で生成された燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出経路６２が接続されている。燃焼ガス排出経路６２の途中位置には、乾留装置３に燃焼ガスを導く燃焼ガス導入経路５０の上流端が接続されている。燃焼ガス導入経路５０との接続位置よりも下流側の燃焼ガス排出経路６２には、第１中圧ボイラ６４が設けられている。

【0038】

乾留装置３の外筒４８には、回転内筒４６を加熱した後の燃焼ガスを排出する加熱後ガス排出経路６６が接続されている。加熱後ガス排出経路６６には、第２中圧ボイラ６８が設けられている。加熱後ガス排出経路６６は、下流側にて燃焼ガス排出経路６２に接続されている。加熱後ガス排出経路６６との接続位置よりも下流側の燃焼ガス排出経路６２には、燃焼ガスを圧送するブロワ７０が設けられている。
燃焼ガス排出経路６２の下流側は、バグフィルタ３４に接続されている。バグフィルタ３４にて燃焼灰等が除去された燃焼排ガスは、大気（ＡＴＭ）へと放出される。

【0039】

蒸気生成システム２０は、第１中圧ボイラ６４と第２中圧ボイラ６８とを備えている。第２中圧ボイラ６８では、供給されたボイラ給水（ＢＦＷ）が、加熱後ガス排出経路６６を流れる燃焼ガスによって加熱され、蒸気が生成される。第１中圧ボイラ６４では、第２中圧ボイラ６８にて生成された蒸気が導かれ、燃焼ガス排出経路６２を流れる燃焼排ガスによって加熱され、さらに高圧とされた蒸気が生成される。第１中圧ボイラ６４で生成された中圧蒸気と、第２中圧ボイラ６８で生成された中圧蒸気は、それぞれ図示しない蒸気ドラムに貯留され、乾燥装置１の伝熱管１８といったプラントの各所に供給される。

【0040】

乾留装置３で乾留された乾留炭は、乾留炭供給経路７２を介して、重力を利用して冷却装置５へと導かれる。冷却装置５は、乾留装置３からの乾留炭を受け入れる第１冷却器７４と、第１冷却器７４によって冷却された乾留炭を受け入れる第２冷却器７６とを備えている。

【0041】

第１冷却器７４は、シェルアンドチューブ型熱交換器とされており、中心軸回りに回転する第１円筒容器（第１回転容器）７８と、第１円筒容器７８内に挿入された第１散水管（第１散水部）７９と、第１円筒容器７８内に挿入された複数の第１冷却管８０とを備えている。第１散水管７９は、回転する第１円筒容器７８に対して静止した状態で設置されている。第１円筒容器７８内には乾留装置３から導かれた３００℃以上５００℃以下（例えば約４００℃）の乾留炭が供給されるようになっており、第１円筒容器７８内に供給された乾留炭は、第１円筒容器７８の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。
第１散水管７９には、常温とされた工業用水が導かれ、乾留炭に対して水を散布することによって水を直接接触させて冷却する。第１散水管７９は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の上流側（図１において左側）に設けられる。なお、第１散水管７９に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。
各第１冷却管８０内には、５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）のボイラ給水が供給され、各第１冷却管８０の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第１冷却管８０は、第１円筒容器７８内を移動する乾留炭の下流側（図１において右側）に設けられ、第１散水管７９によって冷却された後の乾留炭を水の凝縮温度以上である約１５０℃まで冷却するようになっている。

【0042】

第２冷却器７６は、第１冷却器７４とほぼ同様の構成で、シェルアンドチューブ型熱交換器とされており、中心軸回りに回転する第２円筒容器（第２回転容器）８１と、第２円筒容器８１内に挿入された第２散水管（第２散水部）８２と、第２円筒容器８１内に挿入された複数の第２冷却管８３とを備えている。第２散水管８２は、回転する第２円筒容器８１に対して静止した状態で設置されている。第２円筒容器８１内には第１冷却器７４にて約１５０℃まで冷却された乾留炭が供給されるようになっており、第２円筒容器８１内に供給された乾留炭は、第２円筒容器８１の回転に応じて攪拌されながら一端側（図１において左側）から他端側へと導かれる。
第２散水管８２には、常温とされた工業用水が導かれ、乾留炭に対して水を散布することによって乾留炭の水分含有率を所望値（例えば８ｗｔ％）になるように調整する。第２散水管８２は、第２円筒容器８１の軸線方向の略全体にわたって設けられる。なお、第２散水管８２に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。
各第２冷却管８３内には、常温とされた工業用水が導かれ、各第２冷却管８３の外周に接触する乾留炭を間接的に冷却するようになっている。各第２冷却管８３は、乾留炭を約５０℃まで冷却するようになっている。なお、各第２冷却管８３に供給する水として、排水処理設備４０にて分離された再生水を用いてもよい。

【0043】

冷却装置５にて冷却された乾留炭は、冷却後乾留炭供給経路８４を介して、不活性化装置７へと導かれる。
不活性化装置７は、冷却装置５にて冷却された乾留炭を受け入れる第１不活性化器８６と、第１不活性化器８６からの乾留炭を受け入れる第２不活性化器８８とを備えている。

【0044】

第１不活性化器８６内には、約０．５から３．０％の酸素濃度とされた酸化用ガスが第１酸化用ガス供給経路９０から導かれる。なお、第１酸化用ガス供給経路９０には、図示しないが、酸素濃度を所望値に調整するために酸素（具体的には空気）が供給されるようになっている。
第１不活性化器８６内に供給された酸化用ガスは、第１不活性化器８６内で、乾留によって生じた活性点（ラジカル）を酸化することで乾留炭を不活性化処理する。第１不活性化器８６から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第１酸化用ガス出口管９１を通り第１ブロワ９２へと導かれる。第１ブロワ９２によって圧送された酸化用ガスは再び第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれ、再循環される。第１酸化用ガス供給経路９０へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれる。サイクロン９４へ導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４にて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気（ATM）へと放出される。サイクロン９４にて分離された微粉炭等の固形分は、混練機１００へ送られる。

【0045】

乾留炭は、第１不活性化器８６の上部から投入され、下降している間に酸化用ガスと接触しながら不活性化される。第１不活性化器８６の下方に滞留した乾留炭は、下方から取り出されて第２不活性化器８８の上部へと導かれる。

【0046】

第２不活性化器８８内には、約８．０から１２．０％の酸素濃度とされた酸化用ガスが第２酸化用ガス供給経路９５から導かれる。なお、第２酸化用ガス供給経路９５には、図示しないが、酸素濃度を所望値に調整するために酸素（具体的には空気）が供給されるようになっている。
第２不活性化器８８内に供給された酸化用ガスは、第２不活性化器８８内で、第１不活性化器８６にて不活性化した乾留炭を更に不活性化処理する。第２不活性化器８８から排出された酸化用ガスは、微粉炭を伴いつつ第２酸化用ガス出口管９６を通り第２ブロワ９７へと導かれる。第２ブロワ９７によって圧送された酸化用ガスは再び第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれ、再循環される。第２酸化用ガス供給経路９５へと導かれずに、酸化用ガス排出管９３へと導かれた酸化用ガスは、サイクロン９４へと導かれて微粉炭等の固形分が分離された後に、バグフィルタ３４へと導かれて大気へと放出される。

【0047】

不活性化装置７にて不活性化された改質炭は、粒径が約１ｍｍとされており、改質炭供給経路９８を通り、混練機（ｋｎｅａｄｅｒ）１００へと導かれる。改質炭供給経路９８には、サイクロン９４にて分離された微粉炭が微粉炭回収経路９９を介して導かれるようになっている。

【0048】

混練機１００には、バインダ供給部１０２から導かれるバインダと、微粉炭を含む改質炭と、水とが供給され、これらが混練される。バインダとしては、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、スターチ（ｓｔａｒｃｈ）等が用いられる。混練機１００にて混練された改質炭は、成形装置９へと導かれる。

【0049】

成形装置９は、改質炭の製品形状に対応した形状の凹所が複数形成された雌型と、凹所内に供給された改質炭を押圧して圧縮する雄型とを備えている。成形装置９にて成形された改質炭は、製品としての改質炭１０４となる。改質炭１０４は、数ｃｍ程度の大きさとされ、水分含有率が６ｗｔ%以上９ｗｔ％以下とされる。なお、改質炭１０４の水分含有率は、保存環境に対して平衡となった際の乾燥重量基準としたものであり、保存環境の相対湿度に大きく依存するが、温度にはそれほど依存しない。例えば、ＰＲＢ（Ｐｏｗｄｅｒ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ）炭では、相対湿度９０％の場合には、水分含有率は約８ｗｔ％となる。

【0050】

次に、本実施形態の特徴について図２を用いて説明する。
図２には、図１に示した冷却装置５の構成が具体的に示されている。図１に示した構成と同一の構成は同一符号が示してある。
同図に示されているように、第１円筒容器７８及び第２円筒容器８１は、それぞれの回転軸線が水平方向に対して他端側（図において右側）が下方となるように傾斜している。このように傾斜させることにより、各円筒容器７８，８１の一端側（図において左側）に投入された乾留炭は、攪拌されながら重力の作用によって他端側へと送られることになる。

【0051】

第１冷却器７４では、第１散水管７９から常温とされた工業用水が乾留炭に対して散布される。このように水が乾留炭に対して直接散布されるので、３００℃以上５００℃以下（例えば約４００℃）で投入された乾留炭は速やかに３００℃未満まで冷却される。これにより、３００℃以上とされた乾留炭からタール等の揮発分が発生することを速やかに抑制する。そして、第１冷却管８０によって、間接冷却を行うことで乾留炭をさらに冷却し、水の凝縮温度以上である１００℃以上（例えば１５０℃）まで冷却する。このように、第１散水管７９によって水を乾留炭に対して直接接触させても、下流側で間接冷却を行い水の凝縮温度以上に維持するので、水が凝縮してドレン水が発生することがない。
なお、第１円筒容器７８内で発生した水蒸気は、図示しない導入部から導かれたキャリアガスによって、第１円筒容器７８外へと放出される。これにより、第１円筒容器７８から排出される乾留炭の水分含有率は約０％となる。

【0052】

第１冷却管８０に供給する冷却媒体としては、入口温度が５０℃以上１００℃未満（例えば６０℃）とされたボイラ水（ＢＦＷ）を用いている。第１冷却管８０を通過した後のボイラ水の温度は、例えば入口温度が約６０℃とされた場合、約８０℃とされる。

【0053】

第１冷却器７４で冷却された乾留炭は、第１シュータ１０６から重力を利用して下方のフィーダ１０８へと導かれる。１００℃以上３００℃未満（例えば１５０℃）とされた乾留炭は、フィーダ１０８によって、第２円筒容器８１内へと導かれる。

【0054】

第２冷却器７６では、第２散水管８２から常温とされた工業用水が乾留炭に対して散布される。第２散水管８２から投入される水量は、水分含有率が約０％とされた乾留炭に対して所望の水分含有率となるように調整される。水分含有率は、乾留炭が保存される保存環境に対して平衡となった際の値が所望値とされる。
第２冷却管８３では、１００℃未満とされた所望温度（例えば５０℃）となるように乾留炭に対して間接冷却を行う。第２冷却管８３の冷却媒体としては、常温とされた工業用水が用いられる。第２冷却管８３は、乾留炭の温度を下げるとともに、第２散水管８２から供給された水と乾留炭が水和反応を起こす際に発生する水和熱をも除去する。
なお、第２円筒容器８１内で発生した水蒸気は、図示しない導入部から導かれたキャリアガスによって、第２円筒容器８１外へと放出される。
このように、第２冷却器７６内によって、乾留炭は約５０℃まで冷却され、第２シュータ１１０から冷却後乾留炭供給経路８４へと導かれ、次工程の不活性化装置７（図１参照）へと導かれる。

【0055】

以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
乾留後の３００℃以上とされた乾留炭に対して第１散水管７９から水を散布して、３００℃を下回る温度まで乾留炭を速やかに冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を抑制することができる。そして、第１冷却管８０によって間接冷却を行い１００℃以上（例えば約１５０℃）の温度まで乾留炭を冷却することとした。このように、水の散布によって即座に冷却した後に間接冷却によって水の凝縮温度以上まで冷却することとしたので、タール等の揮発分の発生を速やかに抑制するとともに乾留炭が凝縮水に曝されることを回避できる。これにより、所望の水分含有率の調整が可能となる。

【0056】

第１冷却管８０に導入する冷却媒体の温度が低い場合には、大きな熱応力が生じて第１冷却管８０に割れが生じるおそれがある。そこで、冷却媒体であるボイラ給水の入口温度を、常温よりも高い温度である５０℃以上１００℃未満（例えば約６０℃）とすることにより、第１冷却管８０の割れを回避することができる。

【0057】

第１冷却管８０に用いる冷却媒体としてボイラ給水を用いることとした。ボイラ給水は脱気されているため、高温に曝される第１冷却管８０の冷却媒体として用いても腐食を回避することができる。また、ボイラ給水は石炭乾留を行うプラントの場合にはプラント内で容易に入手できるので、冷却媒体として用いるのに都合が良い。

【0058】

第１冷却器７４は、第１円筒容器７８内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。同様に、第２冷却器７６についても、第２円筒容器８１内に乾留炭を投入して処理する構成とし、いわゆるロータリクーラ方式を採用することとしたので、装置構成を簡略化でき、設備コストを抑えることができる。

【0059】

第２散水管８２から水を散布することによって乾留炭を所望の水分含有率とするとともに、第２冷却管８３によって間接冷却を行うことで、水和熱を除去して１００℃未満とされた所望温度（例えば５０℃）となるように乾留炭を冷却することとした。このように、第２冷却器７６にて、水和熱を除去しながら水を散布して水分含有率の調整を完了させることができる。また、第２冷却器７６にて水分含有率を所望値とすることができるので、後の工程で水分含有率の調整のために水を散布する必要がなく、水和熱によって発火するおそれを回避することができる。

【符号の説明】

【0060】

１ 乾燥装置
３ 乾留装置
５ 冷却装置
７ 不活性化装置
９ 成形装置
１０ 改質前の石炭
１２ 石炭ホッパ
１４ 粉砕機
１６ 円筒容器
１８ 伝熱管
２０ 蒸気生成システム
２２ キャリアガス循環経路
２８ サイクロン
３０ キャリアガス冷却器
３２ スクラバ
３４ バグフィルタ
４０ 排水処理設備
４２ 燃焼炉
４６ 回転内筒
４８ 外筒
５０ 燃焼ガス導入経路
７４ 第１冷却器
７６ 第２冷却器
７８ 第１円筒容器
７９ 第１散水管
８０ 第１冷却管
８１ 第２円筒容器
８２ 第２散水管
８３ 第２冷却管
８６ 第１不活性化器
８８ 第２不活性化器
１００ 混練機
１０４ 改質炭

【図1】

【図2】