间接加热干燥装置、被干燥物的间接加热干燥方法、以及固态燃料的制造方法及制造装置

摘要

本发明提供一种能够抑制被干燥物向加热管的附着、获得目标的且稳定含液率的产品的间接加热干燥装置。在所述间接加热干燥装置中，第一间接加热型旋转干燥机与第二间接加热型旋转干燥机串联配置，在第二间接加热型旋转干燥机中接收来自第一间接加热型旋转干燥机的干燥物作为被干燥物进行干燥，所述间接加热干燥装置具备供给载气的供给机构，其使载气的流动在所述第一间接加热型旋转干燥机中相对于从被干燥物向干燥物的流动并流，并使载气的流动在所述第二间接加热型旋转干燥机中相对于从被干燥物向干燥物的流动对流。

说明书

技术领域

本发明涉及串联具有间接加热型旋转干燥机的间接加热干燥装置、被干燥物的间接加热干燥方法、以及以多孔质炭为原料的固态燃料的制造方法及制造装置，其中，所述间接加热型旋转干燥机主要在进行从恒速干燥区间到减速干燥区间的大范围的干燥时使用。

背景技术

作为现有的间接加热型旋转干燥机，已知有例如蒸汽管式干燥机。这种蒸汽管式干燥机通过使蒸汽等热介质在设置于旋转筒内的多个加热管中流通，而通过加热管对被干燥物进行加热干燥。这种蒸汽管式干燥机在单位容积的加热面积大因而干燥能力强这一点上优越，具有导热速度高这一特征，且具有运转操作容易等优点，因此，用于焦炉用煤的干燥或化学产品的干燥。

这里，图2表示蒸汽管式干燥机的基本构造。湿润粉体或粒状粉体等被干燥物在旋转筒310内与利用热介质加热后的加热管311接触，随着旋转筒310的旋转，依次向排出口322连续地排出。此时，作为热介质的加热蒸汽通过安装在旋转接头360上的热介质入口管361向加热管311供给，并在各加热管311中流通，之后经由热介质出口管362排出。另外，来自被干燥件的蒸发液体成分搭载于从干燥件的排出侧的送入口341送入的载气，从被干燥件的装入侧的排出口342向旋转筒310外排出(专利文献1)。

这里，有关以多孔质炭为原料的固态燃料的制造方法，作为目前公知的方法，已知有例如专利文献2所记载的固态燃料的制造方法。使用图9简要说明该方法。多孔质炭(原料炭)在粉碎工序中被粉碎后，在混合工序中与包含重质油分和溶剂油分在内的混合油混合而获得原料浆料。接下来，原料浆料预热后在蒸发工序中加热，促进多孔质炭脱水，并使混合油浸渗到多孔质炭的细孔内，获得脱水浆料。其后，在固液分离工序中将改性多孔质炭与混合油从脱水浆料分离后，在最终干燥工序中干燥改性多孔质炭。将干燥后的改性多孔质炭根据需要冷却并成型，从而获得固态燃料。另一方面，在固液分离工序和最终干燥工序中回收的混合油在获得原料浆料的混合工序中循环、输送，作为循环油而被再利用。

在上述方法中，在最终干燥工序中通常利用间接加热型旋转干燥机对固液分离工序中分离的改性多孔质炭进行加热输送，并使载气流动而对改性多孔质炭进行干燥。间接加热型旋转干燥机已知有例如所谓的蒸汽管式干燥机。具体而言，如图10所示，被干燥物的浆料S通过离心分离机101固液分离后，从旋转筒105的第一侧(图10的左方侧)装入间接加热型旋转干燥机中，并从第二侧(图中的右方侧)的卸料槽106排出干燥件。此时，从干燥机内的干燥效率(油分回收效率)的观点出发，载气沿与改性多孔质炭的输送方向对流的固定方向流动(例如，参照专利文献3)。另外，将排出后的载气导入用于捕获与其相伴的微细粉尘的湿式洗涤器111，使包含离心分离机101中的分离液的液体循环并进行喷淋除尘，进而在上方，利用喷淋冷却通过循环液收集粉尘。来自回收部的回收液在贮存箱113中暂时贮存后，利用冷却器114冷却，之后进行喷淋冷却。

专利文献1：日本特开2005-16898号公报；

专利文献2：日本特开平7-233383号公报；

专利文献3：日本特开昭61-250097号公报。

发明内容

然而，在对含有微细粉的被干燥物(图10中为多孔质炭)一举进行从恒速干燥区间到减速干燥区间的大范围的干燥处理时，其微细粉从第一侧大量飞散，其结果是，不得不通过湿式洗涤器等进行湿式除尘，而将飞散的粉尘作为浆料回收，需要大量的浆料处理工序。

另外，若使载气在上述方向流通，则通过干燥机内的载气在干燥机的被干燥物入口附近与进入了干燥机的被干燥物接触。此时，载气在干燥机内含有充分的蒸发成分，另一方面，被干燥物尚未被充分加热因而温度较低。因此，被干燥物将载气冷却，蒸发成分冷凝(结露)而附着在被干燥物表面。其结果是，被干燥物的粘性变高，被干燥物附着在干燥机内表面的被干燥物入口附近，尤其附着在该被干燥物入口附近的加热管上。

若被干燥物附着在加热管上，则热能的传递效率降低，且干燥效率降低。干燥效率降低的结果就是会导致固态燃料的制造效率降低。

进而，向加热管的附着量变多，加热管的导热系数变小，为了发挥规定的能力，需要增大导热面积，从而需要干燥机的大型化，欠缺经济性。

本发明的目的在于提供一种在对被干燥物进行从恒速干燥区间到减速干燥区间的大范围的干燥等情况下，能够抑制向加热管的附着，获得稳定目标的含液率的产品的间接加热型干燥装置及被干燥物的干燥方法。

本发明的目的还在于提供一种降低从干燥装置排出的飞散粉尘、且容易地进行粉尘处理的间接加热型干燥装置及被干燥物的干燥方法。

本发明的目的还在于提供一种降低向干燥机内表面的多孔质碳的附着、且提高固态燃料的制造效率的固态燃料的制造方法及制造装置。

本发明涉及一种间接加热干燥装置，其具备间接加热型旋转干燥机，所述间接加热型旋转干燥机具有：绕轴心方向转动自如的旋转筒；在所述旋转筒内与所述旋转筒轴心平行配置的多个加热管；将载气从所述旋转筒的一侧送入所述旋转筒内，并从另一侧与蒸发液体成分一起向设备外排出的载气的处理系统，所述间接加热型旋转干燥机从所述旋转筒的第一侧装入被干燥物，从相反的第二侧排出干燥物，所述间接加热干燥装置的特征在于，第一间接加热型旋转干燥机与第二间接加热型旋转干燥机串联配置，在第二间接加热型旋转干燥机中接收来自第一间接加热型旋转干燥机的干燥物作为被干燥物进行干燥，所述间接加热干燥装置具备供给所述载气的供给机构，该供给机构使所述载气的流动在所述第一间接加热型旋转干燥机中相对于从被干燥物向干燥物的流动并流，并使所述载气的流动在所述第二间接加热型旋转干燥机中相对于从被干燥物向干燥物的流动对流。

本发明还涉及以上述间接加热干燥装置为基础的间接加热干燥装置，其特征在于，分别设有对从所述第一间接加热型旋转干燥机排出的载气进行集尘的第一袋式集尘器、对从所述第二间接加热型旋转干燥机排出的载气进行集尘的第二袋式集尘器，且具备将集尘后的各自的粉尘与从所述第一间接加热型旋转干燥机排出的干燥物混合的混合机构。

本发明还涉及以上述间接加热干燥装置为基础的间接加热干燥装置，其特征在于，分别构成使从所述第一间接加热型旋转干燥机排出的载气及从所述第二间接加热型旋转干燥机排出的载气分别返回送入侧的载气循环系统，至少在第二载气循环系统的中途设置冷却机构，实现送入所述第二间接加热型旋转干燥机的载气露点的降低。

本发明涉及一种被干燥物的间接加热干燥方法，其特征在于，使用多个间接加热型旋转干燥机，所述间接加热型旋转干燥机具备：绕轴心方向转动自如的旋转筒；在所述旋转筒内与所述旋转筒轴心平行配置的多个加热管；将载气从所述旋转筒的一侧送入所述旋转筒内，并从另一侧与蒸发液体成分一起向设备外排出的载气的处理系统，所述间接加热型旋转干燥机从所述旋转筒的第一侧装入被干燥物，从相反的第二侧排出干燥物，所述被干燥物的间接加热干燥方法包括：在第一间接加热型旋转干燥机中使所述载气的流动相对于被干燥物的流动并流而对所述被干燥物进行干燥的第一干燥工序；在第二间接加热型旋转干燥机中使所述载气的流动相对于被干燥物的流动对流而对所述第一干燥工序干燥后的所述被干燥物进行干燥的第二干燥工序。

本发明还涉及以上述被干燥物的间接加热干燥方法为基础的被干燥物的间接加热干燥方法，其特征在于，供给于所述第二间接加热型旋转干燥机的所述载气的露点比供给于第一间接加热型旋转干燥机的载气的露点低。

本发明还涉及一种固态燃料的制造方法，其包括：混合工序，将多孔质炭与包含重质油分及溶剂油分的混合油混合而获得原料浆料；蒸发工序，加热该原料浆料促进多孔质炭脱水，并使混合油浸渗到多孔质炭的细孔内，获得脱水浆料；固液分离工序，从该脱水浆料分离改性多孔质炭与混合油；以及最终干燥工序，加热输送分离后的改性多孔质炭的同时使载气流动对改性多孔质炭进行干燥，所述固态燃料的制造方法的特征在于，在最终干燥工序中，实施所述被干燥物的间接加热干燥方法。

本发明还涉及一种固态燃料的制造装置，其包括：混合机构，其将多孔质炭与包含重质油分及溶剂油分的混合油混合而获得原料浆料；蒸发机构，其加热该原料浆料促进多孔质炭脱水，并使混合油浸渗到多孔质炭的细孔内，获得脱水浆料；固液分离机构，其从该脱水浆料分离改性多孔质炭与混合油；以及干燥机构，其加热输送分离后的改性多孔质炭的同时使载气流动对改性多孔质炭进行干燥，所述固态燃料的制造装置的特征在于，干燥机构是所述间接加热干燥装置。

发明效果

根据本发明的间接加热干燥装置、被干燥物的间接加热干燥方法以及固态燃料的制造方法及制造装置，第一间接加热型旋转干燥机与第二间接加热型旋转干燥机串联配置，且使载气的流动在第一间接加热型旋转干燥机中相对于被干燥物的输送方向并流，并使载气的流动在第二间接加热型旋转干燥机中相对于被干燥物的输送方向对流。利用上述组合能够获得更多的优点。

即，在第一间接加热型旋转干燥机中，其出口部的被干燥物的含液率变成临界含液率程度，且含有液体成分，因此，能够抑制粉尘的产生。在第一间接加热型旋转干燥机的被干燥物入口侧即载气入口侧，尚未含有蒸发液体成分的载气流入，因此载气的露点降低，即使被干燥物的含液率高也难以向加热管附着。另外，在第一间接加热型旋转干燥机的载气出口侧即被干燥物出口侧，载气含有蒸发液体成分而其露点变高，但被干燥物的温度与载气的温度变高，气体温度与露点的温度差比较大，因而不易产生结露。

另一方面，在第二间接加热型旋转干燥机中，从第一间接加热型旋转干燥机供给的被干燥物的温度变高，且干燥到临界含液率程度，因此，当装入该被干燥物时，不易在第二间接加热型旋转干燥机的载气出口侧即被干燥物入口侧产生结露或附着。另外，被干燥物干燥，细粉作为粉尘伴随在载气中，但由于被在第二间接加热型旋转干燥机的载气的出口侧即被干燥物的入口侧抬起的被干燥物捕获，因此，向设备外排出的粉尘变少。另外，在第二间接加热型旋转干燥机的被干燥物出口侧即载气的入口侧，尚未含有蒸发液体成分的载气流入，因此，载气的露点变低，促进减速干燥，因而优选。

另外，根据本发明，由于能够使用袋式集尘器用于飞散粉尘回收，因此，能够以高集尘效率且收集粉尘的含液率降低地进行集尘，从而能够减少需要处理的浆料处理。

另外，根据本发明，各干燥机中各自的载气构成包括冷却机构(例如，冷凝器)的独立的循环系统，使供给到第二间接加热型旋转干燥机的载气的露点比供给到所述第一间接加热型旋转干燥机的载气的露点低，由此，能够削减动力消耗，随之削减干燥所需的能量消耗。

特别是，根据本发明的固态燃料的制造方法及制造装置，由于降低多孔质炭向干燥机内表面的附着，因此，能够提高干燥效率，其结果是提高固态燃料的制造效率。

附图说明

图1是表示本发明的间接加热干燥装置的一实施方式的示意图。

图2是表示蒸汽管式干燥机的一例的构造的示意图。

图3是表示本发明的固态燃料的制造方法的一实施方式的工艺流程图。

图4(A)及(B)是共同表示本发明的固态燃料的制造方法中最终干燥工序的一实施方式的示意图。

图5是表示本发明的固态燃料的制造方法中最终干燥工序的一具体例的图。

图6是表示本发明的固态燃料的制造方法中最终干燥工序的一实施方式的整体构成图。

图7是表示本发明的固态燃料的制造装置的一实施方式的示意图。

图8是表示比较例2中最终干燥工序所采用的第一干燥机、第二干燥机及载气的流动方向的关系的示意图。

图9是表示现有技术中的固态燃料的制造方法的工艺流程图。

图10是现有技术中的干燥方法的流程图。

符号说明：

2 混合槽

3 换热器

4 蒸发器

5  固液分离器

6  干燥装置

10 改性多孔质炭(滤饼)

11 第一间接加热型旋转干燥机(第一干燥机)

11a第一蒸汽管式干燥机

12 第二间接加热型旋转干燥机(第二干燥机)

12a第二蒸汽管式干燥机

13 气体冷却器

14 气体加热器

15 集尘装置

16 加热器

41 螺旋输送机

42 装入筒

43 螺旋输送机

44 排出箱

45 输送机

46 暂时贮存槽

47 第一袋式集尘器

48 第二袋式集尘器

49 螺旋输送机

51 排出箱

52 冷却塔

53 鼓风机

54 回送路径

55 加热器

56 回送路径

57 第二冷却塔

58 加热器

310旋转筒

311加热管

321 装入口

322 排出口

331a、331b 基台

330a、330b 支承辊

312a、312b 轮箍

350 从动齿轮

353 驱动齿轮

351 原动机

352 减速器

360 旋转接头

361 热介质入口管

101 离心分离机

102 螺旋送料器

103 装入筒

104 螺旋送料器

105 旋转筒

106 卸料槽

110 螺旋送料器

111 湿式洗涤器

112 加热器

113 贮存箱

114 冷却器

具体实施方式

(间接加热干燥装置及间接加热干燥方法)

以下，参照图1详细说明本发明的间接加热干燥装置及间接加热干燥方法的实施方式。在实施方式中以粉碎处理后的褐煤浆料的干燥为对象，表示本发明的干燥处理流程的一例，负责恒速干燥区间的第一间接加热型旋转干燥机(以下，称为“第一干燥机”)11与负责减速干燥区间的第二间接加热型旋转干燥机(以下，称为“第二干燥机”)12这两个干燥机串联配置。虚线表示载气的移动路径，实线表示被干燥物(褐煤)的移动路径。在本实施方式中，由于被干燥物为褐煤这样的可燃性物质，因此使用氮气作为载气。作为被干燥物，除褐煤外，还优选褐炭、次烟煤等其他多孔质炭、生物质、或者对苯二甲酸等石油化学产品或食品等需要干燥至减速干燥区间的物质。当被干燥物不是可燃性物质时，作为载气，除氮气外，还可以使用空气等。

作为第一及第二干燥机11、12，只要具备：绕轴心方向转动自如的旋转筒；在所述旋转筒内与所述旋转筒轴心平行配置的多个加热管；将载气从所述旋转筒的一侧送入所述旋转筒内，并从另一侧与蒸发液体成分一起向设备外排出的载气的处理系统即可，其结构并不特别限定，构成为从所述旋转筒的第一侧装入被干燥物，从相反的第二侧排出干燥物。并且，在本发明中，使载气的流动在第一干燥机11中与从被干燥物向干燥物的流动(被干燥物的输送方向)并流，使载气的流动在第二干燥机12中与从被干燥物向干燥物的流动对流。

作为第一及第二干燥机11、12的具体例，举出例如图2所示那样的蒸汽管式干燥机。蒸汽管式干燥机通过使蒸汽等热介质在设置于旋转筒310内的多个加热管311中流动，而通过加热管311对被干燥物进行加热干燥。这种蒸汽管式干燥机在单位容积的加热面积大因而干燥能力强这一点上优越，具有导热速度高这一特征，且具有运转操作容易等优点，因此通用。

蒸汽管式干燥机的尺寸并没有特别限定，通常旋转筒310具有5～30m的长度。在该旋转筒310内，使粉体或粒体的被干燥物与利用热介质加热后的加热管311接触，随着旋转筒310的旋转，依次向排出口322移动并连续移动。由此，为了将被干燥物顺利地从一端的被干燥物装入口321向干燥物排出口322输送，旋转筒310设置为具有稍向下的坡度。旋转筒经由轮箍312a、312b支承在分别设置于两处的基台331a、331b上的支承辊330a、330b上。通过所述两处的基台331a、331b及支承辊330a、330b的高度及角度来调节所述下坡度。为了使旋转筒310旋转，在旋转筒310的周围设有从动齿轮350，在从动齿轮350上啮合有驱动齿轮353，原动机351的旋转力经由减速器352传递，从而使旋转筒绕其轴心旋转。

在蒸汽管式干燥机中，在旋转筒310的两端之间配设有与轴心平行的多根加热管311，作为热介质的加热蒸汽通过安装在旋转接头360上的热介质入口管361而向上述加热管311供给，在各加热管311中流通后，经由热介质出口管362排出。

另一方面，来自被干燥物的蒸发液体成分搭载于载气G向旋转筒310外排出。在图2中，载气G被从干燥物的排出侧的送入口341送入，并从被干燥物的装入侧的排出口342排出，载气流动方向相对于被干燥物的输送方向为对流，因此，图2的蒸汽管式干燥机可以用作第二干燥机12。当用于第一干燥机11时，将载气的排出口342作为装入口，将装入口341作为排出口，从而使载气流动方向反向即可。

对恒速干燥区间(第一干燥工序)进行叙述。在图1中，经由螺旋输送机41、装入筒42及螺旋输送机43将被干燥物装入第一干燥机11。然后，将在第一干燥机11内干燥后的半干燥件经由排出箱44从其下部装运到输送机45上，向暂时储存槽46输送。在第一干燥机11的出口部分的被干燥物的含液率为例如4.5％。

另一方面，载气从被干燥物的入口侧流入第一干燥机11，在第一干燥机11内捕获来自被干燥物的蒸发液体成分和随着被干燥物的干燥而被载气卷起的粉尘，并且从第一干燥机11的被干燥物的出口侧向设备外排出，输送到第一袋式集尘器47。

在第一袋式集尘器47中分离的粉尘被输送到输送机45，最终作为第二干燥机12的被干燥物。

分离了粉尘的载气被输送到冷却塔52，并在此冷却。冷却后的载气利用载气供给机构53鼓风，而通过回送路径54向装入筒42回送，在其中途利用加热器55加热至规定温度。

接下来，对减速干燥区间(第二干燥工序)进行叙述。从暂时贮存槽46卸出半干燥物，利用螺旋输送机49装入第二干燥机12内。在第二干燥机12内被干燥的干燥件经由排出箱51从其下部卸出，为了进行之后的处理而向系统外排出。

在第二干燥机12中，将载气以对流方式吹入。即，载气被从第二干燥机12的干燥件的出口侧吹入，从被干燥物的入口侧排出。从被干燥物的入口侧排出的载气被输送到第二袋式集尘器48。

在第二袋式集尘器48中被分离的粉尘被输送到螺旋输送机49，作为第二干燥机12的被干燥物。

分离了粉尘的载气被输送到共用的冷却塔52，并在此冷却。冷却后的载气利用共用的载气供给机构53通过回送路径56被输送到第二冷却塔57，在被进一步冷却后，利用中途的加热器58加热至规定温度，从排出箱51部分、第二干燥机12的干燥件的出口侧向内部吹入。

这里，冷却塔52及第二冷却塔57中的循环液将一部分作为回收液而向系统外排出。另外，氮气N₂在加压下被吹入干燥机11、12内。作为氮气N₂的供给位置，例如设在第一袋式集尘器47及第二袋式集尘器48。此外，符号S表示向加热管输送的蒸汽，C表示冷凝液。

在本实施方式中，如图1所示，优选分别设有对从所述第一干燥机排出的载气进行集尘的第一袋式集尘器、对从所述第二干燥机排出的载气进行集尘的第二袋式集尘器，且具备将集尘后的各自的粉尘与从所述第一干燥机排出的干燥物混合的混合机构。由此，起到以下所示的作用效果。为了收集来自干燥机的排出气体中的飞散粉尘并进行回收，通常优选使用袋式集尘器。相对于湿式洗涤器等，袋式集尘器对粒径小的粉尘都能够以高集尘效率回收，且能够降低收集粉尘的含液率。另外，袋式集尘器不需要湿式洗涤器中必备的排水处理。然而，当载气的露点高时，由于会在袋式集尘器内产生结露，因此无法采用。因此，根据本发明的如下理由，可以采用袋式集尘器。在第一干燥机中，在干燥机的载气出口侧即被干燥物出口侧，载气含有蒸发液体成分，其露点变高，但随着被干燥物的干燥，被干燥物与气体的温度变高。因此，能够增大气体温度与露点的温度差，从而不易在第一袋式集尘器内产生结露。另外，飞溅的粉尘被第一袋式集尘器收集，而供给于第二干燥机，进一步被干燥，因此，不会变成未干燥件。另一方面，在第二干燥机中，由于第一干燥机将被干燥物干燥至临界含液率程度，随之温度上升，因此，能够增大载气温度与露点的温度差，从而难以在相对于第二干燥机设置的第二袋式集尘器内产生结露。另外，虽然存在无法确保飞散粉尘在第二干燥机内的必要滞留时间的情况，但由于粉尘被第二袋式集尘器收集，与从所述第一干燥机排出的干燥物混合，再次被装入第二干燥机而进行干燥，因此，不会变成未干燥件。混合机构例如可以是使粉尘返回从所述第一干燥机排出的干燥物的输送装置的设备，或者向暂时贮存所述干燥物的贮料器供给粉尘的设备，可以分别回送由第一袋式集尘器收集到的粉尘与由第二袋式集尘器收集到的粉尘，也可以一起回送。此外，从所述第一干燥机排出的载气的集尘与从所述第二干燥机排出的载气的集尘可以如上所述地分别进行，但也可以统一进行。另外，集尘后的粉尘可以如上所述地与从所述第一干燥机排出的干燥物混合，也可以不进行混合而用作产品。

另外，在本实施方式中，如图1所示，优选具有使从所述第一干燥机排出的载气及从所述第二干燥机排出的载气的混合载气返回第一干燥机的送入侧的第一载气循环系统和返回第二干燥机的送入侧的第二载气循环系统，至少在第二载气循环系统的中途设置冷却机构，从而实现送入所述第二干燥机的载气的露点的降低。由此，起到以下所示的作用效果。当在第二干燥机中进行减速干燥时，为了降低到达含液率并缩短必要的滞留时间，通常降低载气的露点更为有利。因此，在将载气作为循环系统的情况下，为了使蒸发成分一次冷凝而进行回收，需要利用冷凝器等降低气体温度，其后，进行加热而再次向干燥机供给。当使从第一及第二干燥机排出的混合载气在冷却机构(例如，冷凝器)共通的系统中循环时，返回第一干燥机的载气还具有与返回第二干燥机的载气相同程度的露点。这样，为了对用于降低载气的露点的载气进行冷却及加热，动力消耗变大。因此，使从第一及第二干燥机排出的混合载气分开而在返回第一干燥机的第一载气循环系统与返回第二干燥机的第二载气循环系统中循环，选择性地使返回第二干燥机的载气充分冷却而实现露点的降低。由此，使向第二干燥机供给的载气的露点比向第一干燥机供给的载气的露点低。从而能够削减动力消耗，随之削减干燥所需的能量消耗。

(以多孔质炭为原料的固态燃料的制造方法及制造装置)

以下，参照图3～图7对本发明的固态燃料的制造方法的实施方式详细进行说明。

在本实施方式中，由多孔质炭构成的固态燃料基本上经过如下工序制造：混合工序，将多孔质炭与包含重质油分及溶剂油分的混合油混合而获得原料浆料；蒸发工序，加热该原料浆料促进多孔质炭脱水，并使混合油浸渗到多孔质炭的细孔内，获得脱水浆料；固液分离工序，从该脱水浆料分离改性多孔质炭与混合油；以及最终干燥工序，加热输送分离后的改性多孔质炭的同时使载气流动对改性多孔质炭进行干燥。

本发明在上述制造工序中的最终干燥工序中，实施所述被干燥物的间接加热干燥方法。即，依次进行使载气流动方向相对于改性多孔质炭输送方向并流的第一干燥工序及使载气流动方向相对于改性多孔质炭输送方向对流的第二干燥工序。

以下，对各工序详细进行说明。

在混合工序中，将多孔质炭与包含重质油分及溶剂油分的混合油混合而获得原料浆料(图3的混合工序)。

多孔质炭是指含有大量的水分而期望对其进行脱水的所谓的低成色炭，例如含有20～70％重量的水分的煤炭。作为这样的多孔质炭，举出例如褐煤、褐炭、次烟煤等。褐炭已知有例如维多利亚州煤(Victoria coal)、北达科他州(North Dakota)煤、贝尔加煤(Berga coal)等。次烟煤例如已知有西孟加拉邦(West Bengal)煤、比毛干(Binungan)煤、撒马兰干乌(Samarangau)煤、生态煤等。多孔质炭并不局限于上述例示的炭，只要是含有大量的水分而期望对其进行脱水的煤炭，均包含在本发明的多孔质炭的范围内。多孔质炭通常预先粉碎而进行使用(图3的粉碎工序)。多孔质炭的粒径并没有特别限定，例如平均粒径为0.05～2.0mm，特别优选0.1～0.5mm左右。

重质油分是指像真空残渣油那样，在例如400℃下实质上仍不显示蒸汽压之类的重质成分或大量含有该重质成分的油。由此，若仅使用重质油分并对其加热至获得能够侵入多孔质炭的细孔内那样的流动性，则引起多孔质炭自身热分解。另外，本发明所使用的重质油分如上所述几乎不显示蒸汽压，因此，想要使其气化而载于载气使其蒸发变得更加困难。其结果是，由于重质油分具有高粘性而难以获得良好的浆料状，此外，由于几乎不具有挥发性而导致向细孔内的侵入性降低。由此，需要借助某种溶剂或分散剂。

因此，在本发明中，使重质油分溶解在溶剂油分中而使浸渗作业性、浆料形成性良好后使用。作为使上述重质油分分散的溶剂油分，从与重质油分的亲和性、浆料的操作性、向细孔内的易于侵入性等观点出发，优选轻沸油分，但考虑到水分蒸发温度下的稳定性，推荐使用沸点100℃以上、优选300℃以下的石油系油(轻油或重油等)。当使用这样的含重质油分混合油时，能够显示出适宜的流动性，从而促进重质油分无法单独实现的向细孔内的侵入之类的特性。

此外，如上所述的含重质油分混合油可以是(1)本来含有重质油分和溶剂油分两者的混合油，也可以是(2)混合重质油分与溶剂油分而得到的混合油。前者(1)使用例如：石油系的重油；未精制的含有重质油分的石油系的轻油馏分、煤油馏分、润滑油馏分；煤焦油；为了用于溶剂或洗涤剂，含有重质油分的杂质的轻油或煤油；含有因反复使用而劣化的馏分的热载体油等。后者(2)使用例如：石油沥青、天然沥青、煤炭系重质油、石油系或煤系的蒸馏残渣、或者将大量含有上述成分的物质与石油系的轻油、煤油、润滑油等混合而成的混合油；将前者(1)的混合油在石油系的轻油、煤油、润滑油中稀释而成的混合油等。此外，沥青类由于具有自身廉价并且一旦附着在活性点后就难以分离的特性，因此特别优选使用。

混合油中的重质油分的含有量通常为相对于混合油总量的重量比在0.25～15％的范围。

混合油相对于多孔质炭的混合比例并没有特别限定，通常，重油油分相对于多孔质炭的混合比例为相对于无水炭的重量比在0.5～30％、特别优选0.5～5％的范围内。若重质油分的混合比例过少，则向细孔内的吸附量不充分从而减弱抑制自燃性的效果。若重质油分的混合比例过多，则油的成本造成负担，欠缺经济性。

混合条件并没有特别限定，通常在大气压下，以40～100℃进行混合。

在蒸发工序前，通常对由混合工序得到的原料浆料进行预热(图3的预热工序)。此外，也可以不实施预热工序。

预热条件并没有特别限定，通常在操作压下水的沸点附近进行加热。

在蒸发工序中，加热原料浆料促进多孔质炭脱水，并使混合油浸渗到多孔质炭的细孔内，获得脱水浆料(图3的蒸发工序)。即，将原料浆加热至例如100～250℃。由此，所述混合油取代并附着在多孔质炭的细孔内水分蒸发后的空缺部。这样，根据细孔内水分的气化蒸发的进展来进行所述混合油的附着、覆盖。另外，即使水蒸汽稍有残存，由于其在冷却过程中冷凝时形成负压而将含重质油分混合油吸引到细孔内，因此，细孔内表层部逐渐被含有重质油分的混合油覆盖，最终细孔开口部的大致整个区域被含重质油分混合油充满。且混合油中的重质油分容易选择性吸附于活性点，一旦附着就难以分离，因此，可以期待最终比溶剂油分优先附着。这样，细孔内表层部与外气隔断，从而能够使之失去自燃性。另外，由于将大量的水分脱去去除，并且含重质油分混合油、尤其是重质油分优先充满细孔内，因此，能够实现多孔质炭整体的卡路里上升。

优选加热在加压下进行，通常优选200～1500kPa。

对于加热时间而言，由于通常利用连续运转来实施一系列的工序，因此不能大致地限定，以能够实现多孔质炭的脱水与混合油浸渗到细孔内为好。

在蒸发工序中，去除因加热而产生的水蒸汽。可以将在该工序中产生、去除的水蒸汽回收而升压，从而能够用作预热工序和蒸发工序的加热源。

在固液分离工序中，将改性多孔质炭与混合油从脱水浆料分离(图3的固液分离工序)。

分离方法可以使用各种各样的方法，例如离心分离法、沉积法、过滤法、压榨法等。也可以组合上述方法而使用。从分离效率的观点出发，优选使用离心分离法。

在固液分离工序中分离回收的固体成分(改性多孔质炭)通常在混合油的作用下仍湿润，因此，使其干燥(图3的最终干燥工序)。

干燥方法采用上述被干燥物的间接加热干燥方法，对分离后的改性多孔质炭进行加热输送，并使载气流动而对改性多孔质炭进行干燥，其中，依次进行使载气流动方向与改性多孔质炭输送方向并流(相同)的第一干燥工序及使载气流动方向相对于改性多孔质炭输送方向对流(相反)的第二干燥工序。

例如，如图4(A)及图4(B)所示，在改性多孔质炭10的输送方向D₁₀上从上游侧按顺序使用进行第一干燥工序的第一干燥机11及进行第二干燥工序的第二干燥机12，在第一干燥机11中使载气(CG)沿与改性多孔质炭输送方向D₁₀并流(相同)的方向流动，在第二干燥机12中使载气(CG)沿与改性多孔质碳输送方向D₁₀对流(相反)的方向流动。第一干燥机、第一干燥工序、第二干燥机及第二干燥工序在所述被干燥物的间接加热干燥方法中相同。

通过使载气在这样的特定方向上流动，从而能够降低多孔质炭向干燥设备内表面的附着。这种机理的详情尚未明确，但考虑有基于如下机理。在进行充分湿润的材料的干燥时，存在预热区间、恒速干燥区间及减速干燥区间。在恒速干燥区间中材料温度大致恒定，向材料流入的热量全部耗费在油分的蒸发上。若进入减速干燥区间，则材料温度上升，在材料内部产生温度分布。在本发明的第一干燥工序中，改性多孔质炭滤饼与载气并流，在第一干燥机的入口侧X₁滤饼通常暴露在油分少的载气中。因此，在第一干燥工序中，滤饼表面维持为干燥状态，到出口侧Y₁之前干燥进行至恒速干燥区间的终点，大量存在的多孔质炭表层部的油分被蒸发分离。在第二干燥工序中，滤饼与载气对流，但已经将大部分的油分蒸发去除后的滤饼流入入口侧X₂。因此，在第二干燥工序中，滤饼表面也维持为干燥状态，到出口侧Y₂之前干燥进行至减速干燥区间的终点，多孔质炭内部的残留油分向表面扩散、渗出而被蒸发分离。如上所述，通过进行两段式的干燥，从而在最终干燥工序中，进行多孔质炭所含有的油分的蒸发分离并同时有效地防止蒸发油分的冷凝，将滤饼表面维持为干燥状态，因此，考虑有能够有效地抑制多孔质炭向干燥设备内表面的附着。另外，第二干燥工序是减速干燥区间的干燥工序，仅需要滞留时间，因此油分的蒸发所导致的蒸汽消耗变少，大部分的蒸汽热量用于第二干燥工序中的保温。由此，在第二干燥机中仅设置保温与搅拌所需的管即可，从而能够降低第二干燥工序中的装置规模及蒸汽消耗量。

第一干燥机11及第二干燥机12的整体结构可以如图4(A)所示，为经由连结部结合两个干燥机的间接连结型，也可以如图4(B)所示，为直接连结两个干燥机的直接连结型。从使干燥装置的结构容易化的观点出发，优选前者。特别，当为后者时，可以将一个干燥机划分为第一干燥部(第一干燥机)与第二干燥部(第二干燥机)，使载气在第一干燥部与第二干燥部中沿规定的方向流动。

第一干燥机及第二干燥机是如上所述的间接加热型旋转干燥机，只要能够在内部连续输送被处理物并同时对该被处理物进行加热即可。例如，使用多个加热用蒸汽管沿轴向配设在滚筒内表面上的所述蒸汽管式干燥机。加热介质并不局限于蒸汽，例如可以是油、烷基苯、烷基萘等之类的能够加热到200℃的公知的加热介质。

第一干燥机及第二干燥机为管式干燥机，特别优选由蒸汽管式干燥机构成。在第一干燥工序中，如上所述，使大量存在的多孔质炭表层部的油分蒸发分离，进行能量速度控制，因此即使时间短，也需要赋予比较多的热能。另一方面，在第二干燥工序中，使多孔质炭内部的残留油分向表面扩散、渗出而蒸发分离，进行时间速度控制，因此，需要在比较长的时间内赋予热能。由此，从干燥效率的观点出发，优选将第二干燥工序中赋予的热能设定为比第一干燥工序中赋予的热能小。在这样设定管式干燥机时，仅变更设定管的数量即可，从而能够容易地控制赋予的热能的量。

第一干燥机用蒸汽管式干燥机及第二干燥机用蒸汽管式干燥机的具体例如图5所示。在图5中，第一蒸汽管式干燥机11a的管数量设定为比第二干燥机用蒸汽管式干燥机12a的管数量多。干燥机11a及12a均自身旋转并在内部搅拌、加热改性多孔质炭10，且沿D₁₀输送改性多孔质炭10。另一方面，载气从两端流入，在中央部统一取出或分别取出。

通过了第一干燥机11的载气及通过了第二干燥机12的载气可以被统一或分别再生而再利用。即，由于上述载气均含有蒸发油分，因此，通常被统一混合，利用冷却使蒸发油分冷凝而回收。上述载气还含有多孔质炭细粉(粉煤)，因此，也可以将该粉煤捕获、除去。其结果是，蒸发油分被回收，进而循环再利用根据需要除去了粉煤的载气。

例如如图6所示，统一再生载气的干燥装置包括第一干燥机11、第二干燥机12、气体冷却器13及气体加热器14，通常还包括集尘装置15及加热器16。

在图6所示的干燥装置6中，将由固液分离工序分离了的改性多孔质炭(滤饼)10在第一干燥机11中花费例如大约30～120分钟输送并同时加热至大约150～250℃，从而使多孔质炭粒子表层部中的油分、特别是溶剂油分蒸发。与此同时，使载气(CG₁)沿与改性多孔质炭输送方向D₁₀并流(相同)的方向流动，从而从第一干燥机11输送并去除蒸发油分，完成第一干燥工序。接下来，将完成了第一干燥工序的改性多孔质炭在第二干燥机12中花费例如大约30～120分钟输送并加热至大约150～250℃，从而使多孔质炭粒子内部中的油分、特别是溶剂油分蒸发。与此同时，使载气(CG₂)沿与改性多孔质炭输送方向D₁₀对流(相反)的方向流动，从而从第二干燥机12输送并去除蒸发油分，完成第二干燥工序，获得干燥多孔质炭20。另一方面，通过了第一干燥机11的载气及通过了第二干燥机12的载气被统一混合，在集尘装置15中去除粉煤。其后，在气体冷却器13中通过冷却使载气中的蒸发油分冷凝，并且通过冷凝油分的喷雾捕获、除去载气中的粉煤。通过气体加热器14加热除去了粉煤及蒸发油分的载气(CG)而使其循环，从而再利用为第一干燥工序的载气(CG₁)及第二干燥工序的载气(CG₂)。在从干燥机(11、12)到集尘装置15的载气配管及从集尘装置15到气体冷却器13的载气配管上通常配设加热器16，以防在载气输送中的蒸发油分的冷凝。由气体冷却器13回收的油分(混合油)返回混合工序，可以作为用于形成原料浆料的介质(循环油(CO))而循环使用。

将干燥后的改性多孔质炭根据需要冷却及成型，从而获得固态燃料(图3的冷却工序及成型工序)。例如，可以在冷却工序冷却而用作粉末状固态燃料，或者也可以在冷却工序冷却后，在成型工序中成型，而用作成型固态燃料。另外，也可以在不冷却的情况下在成型工序中成型，而获得成型固态燃料。

图7表示本发明的固态燃料的制造装置的一例。图7是采用了图3所示的本发明的固态燃料的制造方法中的粉碎工序～最终干燥工序的固态燃料的制造装置的一例的示意图。详细而言，图7中的粉碎机(未图示)、混合槽2、预热器3、蒸发器4、固液分离器5及干燥装置6分别是用于实施上述图3所示的粉碎工序、混合工序、预热工序、蒸发工序、固液分离工序及最终干燥工序的机构。特别是，干燥装置6与图6所示的干燥装置相同。

例如如图7所示，本发明的固态燃料的制造装置至少包括：混合槽2，其将多孔质炭与包含重质油分及溶剂油分的混合油混合而获得原料浆料；蒸发器4，其加热该原料浆料促进多孔质炭脱水，并使混合油浸渗到多孔质炭的细孔内，获得脱水浆料；固液分离器5，其从该脱水浆料分离改性多孔质炭与混合油；干燥装置6，其加热输送分离后的改性多孔质炭并使载气(CG)流动而对改性多孔质炭进行干燥，干燥装置6是所述间接加热干燥装置，在改性多孔质炭10的输送方向(D₁₀)上从上游侧按顺序具备使载气(CG₁)流动方向与改性多孔质炭输送方向并流的第一干燥机11及使载气(CG₂)流动方向相对于改性多孔质输送方向对流的第二干燥机12。

如图7所示，本发明的装置通常包括粉碎机(未图示)及预热器3，根据需要还包括冷却器(未图示)及成型机(未图示)。

由蒸发器4蒸发的水蒸汽被压缩而用作预热器3的加热源，之后废弃。

实施例

(实验例1：间接加热干燥装置及间接加热干燥方法)

以下是将含有高沸点的烃类作为液体成分的矿物的湿润滤饼干燥而获得产品、并且回收该烃类的干燥工序的例子，产品量为30Ton/h。

作为原料的湿润滤饼的含液率为20～30wt％WB，在100～150℃下向干燥机供给。产品所要求的含液率为1.5～0.5wt％WB。临界含液率为10～2wt％WB，进行本干燥工序需要恒速干燥区间与减速干燥区间的干燥。为了回收蒸发的液体成分，载气使用N₂气体而构成循环系统。液体成分的沸点为150～250℃，获得产品的含液率需要在减速干燥区间内低露点的气氛中将产品温度保持在210℃以上。

比较例1(现有例)使用一台蒸汽管式干燥机进行恒速及减速干燥区间的干燥，构成使载气的流入方式为对流的循环系统。

实施例1(图1所示的本发明例)是串联配置两台蒸汽管式干燥器，在前段的干燥机中，使载气的流入方式为并流而进行恒速干燥区间的干燥，在后段的干燥机中，使载气的流入方式为对流而进行减速干燥区间的干燥，各自的集尘机采用袋式集尘器，载气构成独立的循环系统。

表1表示这两个干燥工序。

表1

  比较例1  实施例1  干燥工序的方式  干燥机一台(以往)  干燥机串联两台(本发明)  载气流入方式  对流  前段：并流  后段：对流  干燥机入口部的  状态  高露点、低产品温度、低气体  温度，因此产生附着  气体温度：大约140℃  气体露点：大约125℃  产品温度：大约135℃  前段：低露点、高气体温度，因此不产生附着  气体温度：大约210℃  气体露点：大约80℃  产品温度：135℃  后段：高产品温度、高气体温度，因此不产生  附着  气体温度：大约210℃  气体露点：大约110℃  产品温度：215℃  集尘机的方式  湿式洗涤器  气体温度：大约140℃  气体露点：大约125℃  收集粉尘作为浆料回收，  因此需要再处理  前段、后段：干式袋式集尘器  前段：气体温度：大约210℃  气体露点：大约140℃  后段：气体温度：大约210℃  气体露点：大约110℃  收集粉尘返回干燥机，制成产品

  比较例1  实施例1  产品的含液率  使用一台干燥机进行恒速干  燥与减速干燥，因此存在产生  短路的现象，在大约  2～1wt％WB变动  后段为减速干燥区间专用的干燥机，因此稳定  在大约1wt％WB  干燥机尺寸  导热面积  φ3800×33mL  导热面积大约2200m²  前段：φ3050×20mL  导热面积：大约1100m²  后段：φ3050×20mL  导热面积：大约600m²  载气流量  大约9800Nm³/h  前段：大约4800Nm³/h  后段：大约3900Nm³/h  气体加热器蒸汽  量  大约1300kg/h  前段：大约550kg/h  后段：大约500kg/h

由表1可知，串联有两台干燥机时(实施例1)，具有在干燥机的入口部很少产生附着而能够获得稳定的含液率的产品这一优点。另外，具有相伴在排出气体中而飞散的粉尘能够作为产品回收因而不产生浆料这一优点。进而，由于很少产生附着，因此，能够提高导热系数，并减小干燥机的导热面积。进而，能够减少载气流量，并且减少该载气加热所需的蒸汽量。此外，能够使干燥件的含液率稳定。

更具体而言，根据现有例，利用一台干燥机在使载气流入方式为对流的情况下进行干燥工序(比较例1)，此时，排出气体含有蒸发液体成分而变成露点高的状态。该排出气体与温度低的湿润状态的被处理物接触，气体温度降低，与露点的温度差减小。在现有例中，通过调节载气的流量，相对于露点大约125℃，气体温度变为大约140℃，但仍存在温度差变为大约1～2℃以下的情况，由于产生结露而无法设置袋式集尘器。

根据本发明，串联设置有两台干燥机，使载气流入方式在前段为并流且在后段为对流(实施例1)，此时，对于前段的干燥机的排出气体而言，虽然露点高，但由于在气体出口部接触的被处理物的温度变高，因此气体温度不下降。后段的干燥机的排出气体由于含有减速干燥区间的蒸发液体成分，因此容易设定成低露点。另外，由于接触的被干燥物的温度也高，因此气体的温度保持得较高。在本实施例中，被干燥物与排出气体温度的温度差变为大约70～100℃，不会产生结露，从而能够在前段、后段的两干燥机的排气处理中设置袋式集尘器。

另一方面，在减速干燥区间的干燥中，为了在某滞留时间内达到目标含液率，需要降低载气的露点。根据现有例，在使用一台干燥机进行干燥工序的情况下，需要降低该载气整体的露点，在返回干燥机时，需要再次升温，从而造成大的能量损耗。根据本发明，仅降低减速干燥区间的干燥所使用的后段的干燥机的载气的露点即可。在实施例1中，为了进行减速干燥区间，需要露点为大约45℃的载气，但仅使向后段的干燥机供给的载气的露点为45℃即可，使向前段的干燥机供给的载气的露点为80℃。由此，能够将载气的升温所需的蒸汽量削减大约20％。

(实施例2：固态燃料的制造方法及制造装置)

通过以下的实验例进一步详细地说明本发明。“部”表示“重量部”的意思。

实施例2

除不具备预热器以外，使用与图7的装置相同的装置在以下的条件下进行连续运转。

·粉碎工序

撒马兰干乌煤(最大粒径3000μm，平均粒径大约150μm)

·混合工序

向撒马兰干乌煤180kg/小时与循环油248kg/小时供给新调制混合油(煤油1kg/小时、沥青1kg/小时)，调制原料浆料(70℃、100kPa)。

·蒸发工序

原料浆料向蒸发器的供给速度：430kg/小时

137℃、400kPa

·固液分离工序

130℃、100kPa

·最终干燥工序

第一干燥机：蒸汽管式干燥机(管数量：12根，轴向长度：5000mm，加热温度(载气(CG₁)温度)：大约210℃，改性多孔质炭滞留时间：60分钟)

第二干燥机：蒸汽管式干燥机(管数量：6根(大于6根不供给蒸汽)，轴向长度：5000mm，加热温度(载气(CG₂)温度)：大约210℃，改性多孔质炭滞留时间：60分钟)

在实施例2中在最终干燥工序后获得100kg/小时的改性多孔质炭。

比较例2

除使用了以下的干燥装置以外，利用与实施例2相同的方法进行连续运转。

干燥装置

使用与第一干燥机相同的蒸汽管式干燥机作为第二干燥机，不使用载气(CG₁)，而使载气(CG₂)沿图8所示的方向也流入第一干燥机，并将从第一干燥机11流出的载气向集尘装置15供给，除此之外，使用与图6相同的装置。

在比较例2中，由于改性多孔质炭附着在第一干燥机中的多孔质炭入口附近。尤其是附着在加热用管上，因此，在与实施例2相同的条件下也无法进行充分的干燥。因此，为了确保干燥时间而进行充分的干燥，第一干燥机及第二干燥机中的多孔质炭输送速度被延迟，在最终干燥工序后获得60kg/时的改性多孔质炭。

另外，比较例2与实施例2相比，蒸汽消耗量相对于改性多孔质炭重量增加了大约10％。

产业上的可利用性

本发明的间接加热干燥装置及被干燥物的间接加热干燥方法适用于各种粉体或粒体，例如多孔质炭、生物质等粉体或粒体的干燥。

本发明的固态燃料的制造方法及制造装置适用于以多孔质炭(煤)为原料、特别是以低成色炭为原料的固态燃料的制造。