JPH0229112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は炭素質材料、特に石炭及び／又はコー
クス粒子とビチユーメン結合剤との固形物を原料
とする無煙固形燃料の製法及び前記の如く製造さ
れた無煙固形燃料及びこの方法で使用するための
炉に係る。 種々の燃料からの空気汚染は数カ国に於いて
益々重要な問題になつており、例えば英国の“安
全空気法（Clean Air Act）”は家庭暖房用燃料
の発煙性に関する必要条件を規定している。 炭素質粒子とビチユーメン結合剤との固形物、
例えば“生練炭”は、揮発物の性質と量とに応じ
て煙を発生して燃焼する。従つてこれらの固形物
は通常、場合によつては予め酸化処理された後で
ある種の熱処理例えば乾留により処理される。 炭素質物質の小さい固形物を酸化によつて無煙
化することはフランス国特許第1047584号及びそ
の追加特許第63415号、第66133号及び第67980号
より公知である。 この方法は、異なる温度の２個の加熱段階とそ
の後の冷却段階とを含む。この方法では反応速度
は主として、処理ガスの酸素含量及び／又は温度
により調節され、従つて複雑なガスの調整手段が
必要である。更に、炭素質物質がどの程度まで無
煙化されるかということは記載されていない。 本発明に於いては反応速度を調節する問題は、
与えられた固形物に対し、反応速度を左右する３
個の変数、即ち処理ガスの速度と温度と酸素含量
とを調節することにより解決される。所定の温度
と酸素含量とを維持すれば、電気扇によつて容易
に調整されるガス速度が反応速度を支配する。更
に、特別な順序で３個或いはそれ以上の酸化段階
を実施した結果方法の高度な融通性が得られるこ
とが知見された。タール含量がかなり低下する上
に、例えば圧縮強度、耐摩耗性及び落下抵抗で示
される固形物の機械的強度がかなり改良される。 本発明によれば、無煙固形燃料は炭素質材料特
に石炭及び／又はコークス粒子とビチユーメン結
合剤との固形物から製造される。前記の固形物に
対して、高熱ガスを使用した少くとも３段階から
成る酸化熱処理を実施し、次に凝集物を冷却す
る。第１段階は加熱乾燥段階であり、第２段階は
酸化段階であり、第３段階は最終酸化段階であ
る。無煙とは、英国の安全空気法で家庭暖房のた
めに規定された必要条件に一致するタール含量
1.4重量％未満を意味する。 次に本発明方法を更に詳細に説明する。 例えば石炭及び／又はコークス粒子とビチユー
メン結合剤との固形物は、英国特許第1498494号
及びフランス国特許第7538325号に記載の固形物
の如き練炭、抽出物、ペレツト等の形状であり得
る。粉炭、コークス炭、微粉砕無煙炭、又はいか
なる石炭微粉、純粋又は別の物質と混合した炭素
質生成物又は廃物の使用も可能である。 結合剤は、コールタールピツチ、石油ビチユー
メン又はピツチ、エチレン分解残留ピツチ等の如
き従来のいかなるビチユーメン材料でもよい。好
ましい結合剤は、高減圧ビチユーメン又は分解ビ
チユーメンの如き石油ビチユーメン特に針入度例
えば１〜15dmm、軟化点80〜95℃の硬質ビチユー
メンである。混練油（fluxing oil）を含有し得
る半吹込み又は全吹込み沈殿物、特にプロパンビ
チユーメンの使用も可能である。 第１段階の熱処理では固形物が例えば250℃ま
で加熱される。固形物は残留水を失ない、発熱反
応即ち結合剤の酸化が開始される。 固形物に衝突直前のガスの温度は約250〜350℃
好ましくは250〜300℃に調節される。しかし乍
ら、残留水の消失と発熱反応の開始とが生起さ
れ、同時に固形物の自然燃焼が生起されない限
り、より低温度又はより高温度の使用も可能であ
る。第１段階のガス流の目的は主として、必要な
熱量を供給することである。 第２段階では発熱反応によつて固形物の温度が
上昇しガス流入温度より高温になる。 固形物の発火を阻止するためには、例えばガス
流入温度の低下又は好ましくは水噴霧によつて状
態の調節を行なうことが必要である。このときの
ガス流の目的は、固形物内部で生じた熱を除去す
ることである。従つて、ガス流出温度はガス流入
温度より高温である。通常はガス流入温度が第１
段階よりも５〜50℃低い温度好ましくは20℃低い
温度に設定されるが、前記の如く温度を維持して
おきガス速度の上昇、酸素含量の低下及び／又は
水の添加によつて反応速度の調節を行なうことも
可能である。 ガスの各酸素濃度に対して、発熱反応により生
じた熱がガスによつて除去される平衡ガス速度が
存在する。ガス速度が前記の平衡速度より低速で
あるときは発熱反応の調節が行なわれず固形物は
燃え始めるであろう。他方、ガス速度が高速すぎ
ると、固形物の中心が十分に高温にならないので
所与の時間内に固形物が十分に脱煙されない。更
に、反応速度を低下させるために水及び／又は空
気の注入も可能であり、ある場合には好ましい。
水の場合、水の蒸発が先ず温度を低下させ、次
に、蒸発により発生した蒸気が部分酸素濃度を低
下させる。 従つて、２通りの方法で反応速度の低下が生起
される。 第３段階の熱処理の目的は固形物の残存未反応
部の脱煙である。第２段階の発熱反応の進行に伴
なつて、未反応材料の濃度が低下するので速度は
低下する。恐らく固形物の外層はすでに酸素と反
応しているが、酸素拡散にある程度の時間を要す
るので固形物の中心は未だ反応が完了していない
であろう。反応を急速に完了させるためにガス流
入温度を例えば第１段階と同じ値まで再び上昇さ
せる。原則としていかなる別の温度の使用も可能
であるが、この温度に関しては第２段階と同じ注
意が必要である。 潜在的発煙物質の最終残部を除去又は転化する
ために時々第４、第５、等の熱処理段階を付加す
ることが必要である。前記の第３段階で記載した
理由より最終段階の温度は殆んど常に最後から２
番目の段階より高温であろう。 処理総時間は標準２時間未満通常約80分であ
り、例えば各段階20分ずつの４段階から成る。 固形物の適当な層厚は10〜50cmである。 好ましくは高熱ガスのガス速度及び酸素含量
は、固形物の中心温度がいかなる段階に於いても
420゜より高温にならず同時に第２段階又はその後
のいかなる段階に於いても200℃より低温になら
ないように調節される。従つて酸化熱処理は、固
形物と熱量交換を行なうビヒクルとして空気及
び／又は煙霧を使用し移動火格子炉の中で実施さ
れ得る。第２段階以後に於いて発熱反応は固形物
の発火を阻止するための最小の層通過ガス速度に
より調節されなければならない。 30ｇの卵形練炭の厚み40cmの層を離れるガス速
度は、酸素含量17〜18容量％の場合、例えば1.6
ｍ／秒より大でなければならない。10容量％より
大きい酸素含量が好ましい。 熱処理中に発生する煙霧は環境汚染を避けるた
めに燃焼、凝縮又は再循環され得ることは明らか
である。 固形物の安全な取扱い、保存及び使用のために
最後に冷却段階が必要である。この方法で発熱反
応が停止し、高熱固形物の発火が阻止される。 固形物を空気及び／又は水で冷却するのが適当
である。 空冷は時間と場所とを要する。水による噴霧も
可能であるが、明らかに最も迅速で最も場所を取
らない方法は、水槽中の浸漬である。固形物の最
終温度と含水量とを調節するために水温と浸漬時
間とを変更し得る。固形物を更に空気中で冷却さ
せると、浸漬中に吸収された水分の一部が蒸発す
るであろう。限定的でない典型的な値は、高熱固
形物の温度350℃、水冷７分後の温度110℃、水槽
の温度80〜85℃である。 熱処理実施装置はバツチ式又は連続的に作動す
るいかなる公知のかま又は炉から得られてもよ
い。例えば循環炉、移動火格子炉、トンネル炉等
を使用し得る。移動火格子炉が好ましい。炉は、
好ましくは静止位置でバーナー又は給水ノズル等
によつて別個に調整される少くとも３個の領域、
好ましくは別個の３個の隔室を含む。流動層型の
炉の使用も可能である。 高熱ガスが固形物の水平層を下方から上方に通
過する場合、下方の層の熱発生によつて上方の層
の固形物が最高温度に到達することが観察され
る。勿論これは第１段階の逆である。第１段階で
はガスが熱を供給し最初は上方の層の温度が低い
であろう。 得られた固形物は家庭用に特に適当であろう。 実施例 実施例 （比較実施例） 粉砕乾燥無煙炭を加熱ミキサーに供給し、70〜
80℃に加熱し、次に220℃でH80／90ビチユーメ
ン結合剤（軟化点80〜90℃、ASTM−D5で測定
した針入度６〜15dmm）5.5重量％を石炭に添加し
た。80℃で10分間撹拌後、混合物を圧縮した。小
練炭（約９cm³、11.2ｇ、水分4.3重量％）46Kgが
得られた。大気調節をしないで、即ち空気中で２
領域実験炉で脱煙を実施した。練炭を金属バスケ
ツト（70×70×15cm）に入れた。層厚は14cmであ
つた。これらを、領域１で250℃で20分間熱処理
し、領域２で230℃（ガス流入温度）で40分間熱
処理した。処理終了のときに上方の層は315℃に
到達した。空気中で強制冷却後、練炭を分析し
た。重量10.8ｇ、含水量０、残留タール含量1.6
重量％。従つてこの燃料は前出の英国安全空気法
の必要条件を満足させていなかつた。 実施例 250℃で20分間、230℃で20分間及び285℃で20
分間の３段階から成る熱処理を使用して実施例
の実験を繰返した。処理終了のときに上方の層は
360℃に到達した。残留タール含量は1.2重量％で
あつた。 実施例の熱処理終了時の温度上昇は、明らか
に同じ時間内で25％増のタールを除去すべく機能
したと考えられる。 実施例 下記の表に示した条件下で本発明の方法を実施
した。生練炭と熱処理練炭の機械的性質を測定し
た。急冷は水浸漬によつて実施した。

【表】

【表】

【表】 このように、本発明の酸化熱処理後の練炭は実
質的に無煙であり且つ改良された機械的性質を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭及び／又はコークス粒子とビチユーメン
   結合剤との固形物を原料とし、前記固形物に高熱
   の酸素含有ガスを使用した少なくとも３段階の酸
   化熱処理を実施し次に固形物を冷却する段階を含
   んでおり、第１段階が高熱ガスの流入温度を250
   〜350℃とする加熱乾燥段階であり、第２段階が
   高熱ガスの流入温度を第１段階より50℃以内の低
   温とする酸化段階であり、第３段階が高熱ガスの
   流入温度を第２段階の流入温度より高温とする最
   終酸化段階であり、前記高熱ガスのガス速度及び
   酸素含量を、固形物の中心温度がいかなる段階に
   於いても420℃より高温にならず且つ第２段階又
   はその後の段階に於いて200℃より低温にならな
   いように調節することを特徴とする無煙固形燃料
   の製法。 ２ 段階の数が４であり、第４段階の高熱ガスの
   流入温度が第３段階の流入温度より高温であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 高熱ガスが厚み10〜50cmの固形物の層を通過
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載の方法。 ４ ガスの酸素含量が10容量％より大であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のい
   ずれかに記載の方法。 ５ 固形物の冷却を水及び／又は空気により行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４
   項のいずれかに記載の方法。 ６ ビチユーメン結合剤が針入度１〜15dmm及び
   軟化点80〜95℃の石油ビチユーメンであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいず
   れかに記載の方法。 ７ ビチユーメン結合剤が高減圧ビチユーメン又
   は分解ビチユーメンであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の方
   法。