(57)【要約】【課題】湿潤燃料の乾燥システムにおいて、装置から排出される排ガスから微粉を適正に除去して流動化ガスとして再利用可能とすると共に装置の簡素化を可能とする。【解決手段】流動化ガスを供給することで石炭を流動化させて乾燥する流動層乾燥装置１２と、流動層乾燥装置１２から排出された排ガスに対して石炭の微粒子（微粉）を分離するサイクロン３３と、サイクロン３３内に冷却水を噴霧することで分離された微粒子を下降させる冷却水噴霧装置２０１と、サイクロン３３により微粒子が除去された排ガスを流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガス供給装置２０２と、流動化ガス供給装置２０２により流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガスを加熱する加熱装置２０３とを設ける。【選択図】図１
2014145577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動化ガスを供給することで湿潤燃料を流動化させて乾燥する流動層乾燥装置と、
前記流動層乾燥装置から排出された排ガスに対して微粒子を分離するサイクロンと、
前記サイクロン内に冷却水を噴霧することで分離された微粒子を下降させる冷却水噴霧装置と、
前記サイクロンにより微粒子が除去された排ガスを流動化ガスとして前記流動層乾燥装置に供給する流動化ガス供給装置と、
前記流動化ガス供給装置により前記流動層乾燥装置に供給する流動化ガスを加熱する加熱装置と、
を有することを特徴とする湿潤燃料の乾燥システム。
【請求項２】
前記冷却水噴霧装置により噴霧された冷却水と下降した微粒子を含む混合液を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクの混合液から廃棄物を除去した液体を冷却水として前記冷却水噴霧装置に供給する冷却水循環装置とが設けられることを特徴とする請求項１に記載の湿潤燃料の乾燥システム。
【請求項３】
前記冷却水循環装置は、前記冷却水噴霧装置に供給する冷却水を冷却する冷却装置が設けられることを特徴とする請求項２に記載の湿潤燃料の乾燥システム。
【請求項４】
前記貯留タンクは、混合液に対して浮上した廃棄物を分離させる分離機能を有することを特徴とする請求項２または３に記載の湿潤燃料の乾燥システム。
【請求項５】
前記サイクロンは、微粒子が除去された排ガスを下部から排出する排出管が設けられ、前記排出管の排出口が上部で且つ水平方向の中央側に配置される一方、前記冷却水噴霧装置の噴霧ノズルが上部で且つ水平方向の外周側に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の湿潤燃料の乾燥システム。
【請求項６】
前記サイクロンに供給された排ガスと前記流動化ガス供給装置により前記流動層乾燥装置に供給する流動化ガスとの間で熱交換を行う熱交換装置が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の湿潤燃料の乾燥システム。
【請求項７】
流動化ガスとして不活性ガスまたは低温空気が適用されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の湿潤燃料の乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動化ガスにより湿潤燃料を流動層により乾燥させる湿潤燃料の乾燥システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べてさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。
【０００３】
従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、乾燥装置、石炭ガス化炉、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラ、ガス浄化装置などを有している。従って、石炭が乾燥されてから粉砕され、石炭ガス化炉に対して、微粉炭として供給されると共に、空気が取り込まれ、この石炭ガス化炉で石炭が燃焼ガス化されて生成ガス（可燃性ガス）が生成される。そして、この生成ガスがガス精製されてからガスタービン設備に供給されることで燃焼して高温・高圧の燃焼ガスを生成し、タービンを駆動する。タービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収され、蒸気を生成して蒸気タービン設備に供給され、タービンを駆動する。これにより発電が行なわれる。一方、熱エネルギが回収された排気ガスは、ガス浄化装置で有害物質が除去された後、煙突を介して大気へ放出される。
【０００４】
このような石炭ガス化複合発電設備に用いられる石炭の乾燥装置としては、下記特許文献に記載されたものがある。特許文献１に記載された多室型流動層分級装置は、風箱の上側に多孔板型ガス分散板を介して流動層を設け、この室を仕切板で乾燥室と分級室とに仕切り、仕切板の下側に連絡通路を形成し、風箱に乾燥用熱風等としての役割と分級用気体としての役割を有する流動化ガスを供給可能とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９７８５４号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８０７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、乾燥装置は、流動化ガスにより石炭を乾燥することから、流動化ガスに微粉が混入した排ガスが排出される。そのため、上述した特許文献１に記載された従来の多室型流動層分級装置では、ガス排出口から排出される微粉を含む排ガスをサイクロンやバグフィルタなどの固気分離装置に導入して微粉を捕集、分離するようにしている。そして、微粉を除去した排ガスを再循環させて流動化ガスとして利用するためには、混入している蒸発水分を凝縮させる必要があり、サイクロンなどの装置に加えて凝縮器などの装置を設けなければならず、装置の大型化や高コスト化を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、装置から排出される排ガスから微粒子を適正に除去して流動化ガスとして再利用可能とすると共に装置の簡素化を可能とする湿潤燃料の乾燥システム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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の湿潤燃料の乾燥システムは、流動化ガスを供給することで湿潤燃料を流動化させて乾燥する流動層乾燥装置と、前記流動層乾燥装置から排出された排ガスに対して微粒子を分離するサイクロンと、前記サイクロン内に冷却水を噴霧することで分離された微粒子を下降させる冷却水噴霧装置と、前記サイクロンにより微粒子が除去された排ガスを流動化ガスとして前記流動層乾燥装置に供給する流動化ガス供給装置と、前記流動化ガス供給装置により前記流動層乾燥装置に供給する流動化ガスを加熱する加熱装置と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、流動層乾燥装置では、供給された流動化ガスにより湿潤燃料が流動化して乾燥し、この流動層乾燥装置から排出された排ガスはサイクロンで微粒子が分離され、冷却水噴霧装置がサイクロン内に冷却水を噴霧することでこの微粒子が下降する一方、サイクロンにより微粒子が除去された排ガスは、加熱装置により加熱された後、流動化ガス供給装置により流動化ガスとして流動層乾燥装置に供給されることとなる。そのため、排ガスから微粒子を適正に除去して流動化ガスとして再利用することができると共に、装置を簡素化することができる。
【００１０】
本発明の湿潤燃料の乾燥システムでは、前記冷却水噴霧装置により噴霧された冷却水と下降した微粒子を含む混合液を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクの混合液から廃棄物を除去した液体を冷却水として前記冷却水噴霧装置に供給する冷却水循環装置とが設けられることを特徴としている。
【００１１】
従って、冷却水と微粒子との混合液が貯留タンクに貯留され、冷却水循環装置によりこの貯留タンクの混合液から廃棄物が除去された液体を冷却水として冷却水噴霧装置に供給することとなり、噴霧した冷却水と流動化ガスから凝縮した水とを有効利用することができ、処理コストを低減することができる。
【００１２】
本発明の湿潤燃料の乾燥システムでは、前記冷却水循環装置は、前記冷却水噴霧装置に供給する冷却水を冷却する冷却装置が設けられることを特徴としている。
【００１３】
従って、冷却水循環装置により廃棄物が除去された液体が冷却水として冷却水噴霧装置に供給されるとき、冷却装置によりこの液体が冷却されることとなり、低温となった冷却水が冷却水噴霧装置によりサイクロン内に噴霧されることとなり、排ガスを効率良く冷却することで、除塵、冷却、凝縮を効率良く行うことができる。
【００１４】
本発明の湿潤燃料の乾燥システムでは、前記貯留タンクは、混合液に対して浮上した廃棄物を分離させる分離機能を有することを特徴としている。
【００１５】
従って、混合液に対して廃棄物を浮上して分離することで、廃棄物の分離を容易に行うことが可能となり、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。
【００１６】
本発明の湿潤燃料の乾燥システムでは、前記サイクロンは、微粒子が除去された排ガスを下部から排出する排出管が設けられ、前記排出管の排出口が上部で且つ水平方向の中央側に配置される一方、前記冷却水噴霧装置の噴霧ノズルが上部で且つ水平方向の外周側に配置されることを特徴としている。
【００１７】
従って、排出管により微粒子が除去された排ガスを下部から排出することとなり、サイクロンの全高を低くすることができ、コンパクト化を可能とすることができ、また、排出管の排出口と噴霧ノズルが水平方向にずれて配置されることとなり、排出管内への冷却水の混入を防止することができる。
【００１８】
本発明の湿潤燃料の乾燥システムでは、前記サイクロンに供給された排ガスと前記流動化ガス供給装置により前記流動層乾燥装置に供給する流動化ガスとの間で熱交換を行う熱交換装置が設けられることを特徴としている。
【００１９】
従って、排ガスの熱により流動化ガスを加熱することができ、排熱効率を向上することができる。
【００２０】
本発明の湿潤燃料の乾燥システムでは、流動化ガスとして不活性ガスまたは低温空気が適用されることを特徴としている。
【００２１】
従って、流動化ガスを不活性ガスまたは低温空気とすることで、排ガスから微粒子を適正に除去して流動化ガスとして再利用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の湿潤燃料の乾燥システムによれば、流動層乾燥装置から排出された排ガスに対して微粒子を分離するサイクロンと、サイクロン内に冷却水を噴霧する冷却水噴霧装置と、微粒子が除去された排ガスを流動化ガスとして流動層乾燥装置に供給する流動化ガス供給装置と、流動化ガスを加熱する加熱装置とを設けるので、排ガスから微粒子を適正に除去して流動化ガスとして再利用することができると共に、装置を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る湿潤燃料の乾燥システムを表す概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例の流動層乾燥装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図３】図３は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略側面図である。
【図４】図４は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図である。
【図５】図５は、流動層乾燥装置の変形例を表す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る湿潤燃料の乾燥システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の一実施例に係る湿潤燃料の乾燥システムを表す概略構成図、図２は、本実施例の流動層乾燥装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図、図３は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略側面図、図４は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図である。
【００２６】
本実施例の石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）は、空気を酸化剤としてガス化炉で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用し、ガス精製装置で精製した後の石炭ガスを燃料ガスとしてガスタービン設備に供給して発電を行うものである。即ち、本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。
【００２７】
本実施例において、図２に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、給炭装置１１、流動層乾燥装置１２、微粉炭機（ミル）１３、石炭ガス化炉１４、チャー回収装置１５、ガス精製装置１６、ガスタービン設備１７、蒸気タービン設備１８、発電機１９、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０を有している。
【００２８】
給炭装置１１は、原炭バンカ２１と、石炭供給機２２と、クラッシャ２３とを有している。原炭バンカ２１は、石炭を貯留可能であって、所定量の石炭を石炭供給機２２に投下することができる。石炭供給機２２は、原炭バンカ２１から投下された石炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ２３に投下することができる。このクラッシャ２３は、投下された石炭を所定の大きさに破砕することができる。
【００２９】
流動層乾燥装置１２は、給炭装置１１により投入された石炭に流動化ガスを供給することで、この石炭を流動させながら加熱乾燥するものであり、石炭に含有される水分を除去することができる。そして、この流動層乾燥装置１２は、取り出された乾燥炭を冷却する冷却器３１が設けられ、乾燥炭が乾燥炭バンカ３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１２は、取り出された排ガスから乾燥炭の粒子を分離するサイクロン３３が設けられ、排ガスから分離された乾燥炭の粒子が乾燥炭バンカ３２に貯留され、乾燥炭が分離された排ガスは、流動層乾燥装置１２に流動化ガスとして戻される。
【００３０】
微粉炭機１３は、石炭粉砕機であって、流動層乾燥装置１２により乾燥された石炭（乾燥炭）を細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造するものである。即ち、微粉炭機１３は、乾燥炭バンカ３２に貯留された乾燥炭が石炭供給機３６により投下され、この乾燥炭を所定粒径以下の微粉炭とするものである。そして、微粉炭機１３で粉砕後の微粉炭は、バグフィルタ３７ａ，３７ｂにより搬送用ガスから分離され、供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される。
【００３１】
石炭ガス化炉１４は、微粉炭機１３で処理された微粉炭が供給可能であると共に、チャー回収装置１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）が戻されてリサイクル可能となっている。
【００３２】
即ち、石炭ガス化炉１４は、ガスタービン設備１７（圧縮機６１）から圧縮空気供給ライン４１が接続されており、このガスタービン設備１７で圧縮された圧縮空気が供給可能となっている。空気分離装置４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３が石炭ガス化炉１４に接続され、この第１窒素供給ライン４３に供給ホッパ３８ａ，３８ｂからの給炭ライン４４ａ，４４ｂが接続されている。また、第２窒素供給ライン４５も石炭ガス化炉１４に接続され、この第２窒素供給ライン４５にチャー回収装置１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。更に、酸素供給ライン４７は、圧縮空気供給ライン４１に接続されている。この場合、窒素は、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用され、酸素は、酸化剤として利用される。
【００３３】
石炭ガス化炉１４は、例えば、噴流床形式のガス化炉であって、内部に供給された石炭、チャー、空気（酸素）、またはガス化剤としての水蒸気を燃焼・ガス化すると共に、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）が発生し、この可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応が起こる。なお、石炭ガス化炉１４は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。この場合、石炭ガス化炉１４は噴流床ガス化炉に限らず、流動床ガス化炉や固定床ガス化炉としてもよい。そして、この石炭ガス化炉１４は、チャー回収装置１５に向けて可燃性ガスのガス生成ライン４９が設けられており、チャーを含む可燃性ガスが排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にガス冷却器を設けることで、可燃性ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収装置１５に供給するとよい。
【００３４】
チャー回収装置１５は、集塵装置５１と供給ホッパ５２とを有している。この場合、集塵装置５１は、１つまたは複数のバグフィルタやサイクロンにより構成され、石炭ガス化炉１４で生成された可燃性ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された可燃性ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製装置１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガスから分離されたチャーを貯留するものである。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。
【００３５】
ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャーが分離された可燃性ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製装置１６は、可燃性ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン設備１７に供給する。なお、このガス精製装置１６では、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓ）が含まれているため、アミン吸収液によって除去することで、硫黄分を最終的には石膏として回収し、有効利用する。
【００３６】
ガスタービン設備１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を有しており、圧縮機６１とタービン６３は、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２は、圧縮機６１から圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製装置１６から燃料ガス供給ライン６６が接続され、タービン６３に燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン設備１７は、圧縮機６１から石炭ガス化炉１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気とガス精製装置１６から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガスにより回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。
【００３７】
蒸気タービン設備１８は、ガスタービン設備１７における回転軸６４に連結されるタービン６９を有しており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン設備１７（タービン６３）からの排ガスライン７０に設けられており、空気と高温の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン設備１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に、蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。そして、排熱回収ボイラ２０にガス浄化装置７４及び煙突７５が連結されている。
【００３８】
このように構成された本実施例の石炭ガス化複合発電設備１０では、給炭装置１１にて、原炭が石炭供給機２２によりクラッシャ２３に投下されて破砕され、流動層乾燥装置１２により加熱乾燥された後、冷却器３１により冷却され、乾燥炭バンカ３２に貯留される。乾燥炭バンカ３２の乾燥炭は、微粉炭機１３で粉砕されて微粉炭が製造され、微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される。この微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される微粉炭は、石炭ガス化炉１４に供給され、圧縮空気により燃焼してガス化することで、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）が生成される。そして、この可燃性ガスは、チャー回収装置１５によりチャーが分離されてガス精製装置１６に送られる。
【００３９】
ガス精製装置１６にて、可燃性ガスは、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。ガスタービン設備１７では、圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給すると、この燃焼器６２は、この圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼することで燃焼ガスを生成し、タービン６３を駆動して発電機１９による発電を行う。そして、ガスタービン設備１７から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ２０で蒸気を生成し、蒸気タービン設備１８に供給する。蒸気タービン設備１８では、この蒸気によりタービン６９を駆動して発電機１９により発電を行う。その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排ガスが煙突７５から大気へ放出される。
【００４０】
ここで、本実施例の湿潤燃料の乾燥システムについて詳細に説明する。
【００４１】
本実施例の湿潤燃料の乾燥システムは、図１に示すように、流動層乾燥装置１２と、サイクロン３３と、冷却水噴霧装置２０１と、流動化ガス供給装置２０２と、加熱装置２０３とを有している。流動層乾燥装置１２は、流動化ガスを供給することで石炭（湿潤燃料）を流動化させて乾燥するものである。本実施例では、流動化ガスとして不活性ガス（例えば、窒素ガスなど）、または、低温空気が適用される。
【００４２】
流動層乾燥装置１２は、プラグフロー式の乾燥装置であって、図３及び図４に示すように、乾燥容器１０１と、石炭投入口１０２と、乾燥炭排出口１０３と、流動化ガス供給部１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）と、ガス排出口１０５と、伝熱管１０６，１０７，１０８とを有している。
【００４３】
乾燥容器１０１は、中空箱型形状をなしており、一端側に石炭を投入する石炭投入口１０２が形成される一方、他端側の下部に石炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口１０３が形成されている。この場合、石炭投入口１０２や乾燥炭排出口１０３を乾燥容器１０１の端部に１つずつ設けたが、複数であってもよい。また、乾燥容器１０１は、石炭供給機２２（図２参照）により石炭投入口１０２から内部への石炭供給量を調整することができる。更に、乾燥容器１０１は、乾燥炭排出口１０３に設けられた図示しないロータリバルブの回転数を調整することで、石炭排出量を調整することができる。
【００４４】
また、乾燥容器１０１は、下部に底板１０１ａから所定距離をあけて複数の貫通孔を有する分散板１０９が設けられることで、上部の乾燥室（１１１，１１２，１１３）と下部の風箱１１０とに区画されている。そして、乾燥容器１０１は、この底板１０１ａに風箱１１０を介して分散板１０９の上方に流動化ガスを供給する流動化ガス供給部１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）が設けられている。更に、乾燥容器１０１は、乾燥炭排出口１０３側の天井板１０１ｂに流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出口１０５が形成されている。
【００４５】
この乾燥容器１０１は、石炭投入口１０２から石炭が供給されると共に、流動化ガス供給部１０４から風箱１１０及び分散板１０９を通して流動化ガスが供給されることで、この分散板１０９の上方に所定厚さの流動層Ｓが形成されると共に、この流動層Ｓの上方にフリーボード部Ｆが形成される。
【００４６】
そして、乾燥容器１０１は、内部が石炭の流動方向の上流側に設けられた第１乾燥室１１１と、この第１乾燥室１１１より下流側に設けられた第２乾燥室１１２と、石炭の流動方向の最も下流側に設けられた第３乾燥室１１３とが設けられている。
【００４７】
詳細に説明すると、乾燥容器１０１は、複数（本実施例では、２個）の仕切板（仕切部材）１１４，１１５により流動層Ｓが石炭の流動方向に複数（本実施例では、３個）に分割され、各仕切板１１４，１１５により石炭の通過開口部１１６，１１７が形成されている。この各仕切板１１４，１１５は、石炭の流動方向に直交する鉛直方向に沿って配置されると共に、石炭の流動方向に所定間隔で配置されており、左右の端部が乾燥容器１０１の内壁面に取付けられている。そして、各仕切板１１４，１１５は、下端部が分散板１０９と所定隙間をもって位置し、上端部が流動層Ｓより上方に延出するように位置している。即ち、各仕切板１１４，１１５と分散板１０９との間に、所定の高さと幅（開口面積）を有する通過開口部１１６，１１７が確保されており、この通過開口部１１６，１１７は、ほぼ同じ開口面積に設定されている。
【００４８】
このように乾燥容器１０１は、各仕切板１１４，１１５が設けられることで、第１乾燥室１１１と第２乾燥室１１２と第３乾燥室１１３に区画され、各乾燥室１１１，１１２，１１３は、この仕切板１１４，１１５の上方で連通されている。この場合、第１乾燥室１１１は、フリーボード部Ｆ１と流動層Ｓ１が形成され、石炭の初期乾燥を行う領域（予熱乾燥領域）となっている。第２乾燥室１１２は、フリーボード部Ｆ２と流動層Ｓ２が形成され、石炭の中期乾燥を行う領域（定率乾燥領域）となっている。第３乾燥室１１３は、フリーボード部Ｆ３と流動層Ｓ３が形成され、石炭の後期乾燥を行う領域（減率乾燥領域）となっている。
【００４９】
この場合、各乾燥室１１１，１１２，１１３は、床面積がほぼ同様となるように設定されているが、石炭の含水量などに応じて最適な比率に設定してもよく、例えば、第２乾燥室１１２の床面積を最大に設定することが望ましい。即ち、第１乾燥室１１１は、投入される石炭の含水率が高いことから、所定の含水率まで石炭の乾燥速度が上昇する予熱乾燥領域である。石炭の乾燥速度は、所定の乾燥速度まで上昇して一定となることから、第２乾燥室１１２は、石炭の乾燥速度が一定となる定率乾燥領域である。石炭の乾燥速度は、石炭の含水率が所定の含水率（限界含水率）になると、加工することから、第３乾燥室１１３は、石炭の乾燥速度が減少する減率乾燥領域である。従って、定率乾燥領域である第２乾燥室１１２の容積を最大にすることで、乾燥効率が向上する。
【００５０】
また、乾燥容器１０１は、３つの乾燥室１１１，１１２，１１３に対応するように、複数（本実施例では、２個）の区画板（区画部材）１１８，１１９により風箱１１０が石炭の流動方向に複数（本実施例では、３個）に区画されている。即ち、風箱１１０は、２個の区画板１１８，１１９により３個の風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに区画され、この３個の風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに対応するように３個の流動化ガス供給部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃが設けられている。流動層乾燥装置１２は、各乾燥室１１１，１１２，１１３に対して流動化ガスを供給するガス供給ライン１２１が設けられており、このガス供給ライン１２１から分岐した３個の分岐ライン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃがそれぞれ風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ（流動化ガス供給部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）に連結されている。
【００５１】
この乾燥容器１０１は、その室内において、供給された石炭が押し出し流れとなるようにプラグフロー方式として構成されている。この押し出し流れとは、流動層Ｓにおいて、石炭が流動方向に拡散しないように、この石炭を流動方向に押し出す流れである。
【００５２】
また、乾燥容器１０１は、各乾燥室１１１，１１２，１１３にて、外部から乾燥容器１０１を貫通して各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内を循環する複数の伝熱管１０６，１０７，１０８が配置されている。この伝熱管１０６，１０７，１０８は、各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内に埋設されるように位置し、内部を流れる流動化ガスにより各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の石炭を加熱して乾燥することができる。この場合、伝熱管１０６，１０７，１０８は、供給される過熱蒸気の圧力を変更することで、その温度を調整することができる。
【００５３】
従って、第１乾燥室１１１に供給された石炭は、ここで流動化ガスにより流動されると共に、伝熱管１０６により加熱されることで乾燥される。そして、第１乾燥室１１１で初期乾燥された石炭は、仕切板１１４の下部の通過開口部１１６を通って第２乾燥室１１２に移動され、ここで、伝熱管１０７により加熱されることで中期乾燥される。そして、第２乾燥室１１２で中期乾燥された石炭は、仕切板１１５の下部の通過開口部１１７を通って第３乾燥室１１３に移動され、ここで、伝熱管１０８により加熱されることで後期乾燥される。
【００５４】
これにより、各乾燥室１１１，１１２，１１３の流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を形成する石炭は、この流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３間を上流側から通過開口部１１６，１１７を通って順に移動することで、押し出し流れとすることができ、流動方向に拡散させることなく乾燥される。
【００５５】
次に、サイクロン３３は、流動層乾燥装置１２のガス排出口１０５から排出された排ガス（流動化ガス及び発生蒸気）から乾燥炭の微粒子を分離するものである。そのため、流動層乾燥装置１２のガス排出口１０５からこのサイクロン３３の上部に向けて排ガス供給ライン２１１が設けられている。そして、サイクロン３３は、微粒子が除去された排ガスを下部から排出する排出管２１２が設けられている。この排出管２１２は、サイクロン３３内の中央部に鉛直方向に沿って配置され、上端部の排出口２１２ａがサイクロン３３の上部で、且つ、水平方向の中央側に配置され、下端部が水平方向に屈曲してサイクロン３３の下部から外方に突出している。そして、排出管２１２は、下端部が配管２１３を介して煙突２１４に連結されている。
【００５６】
また、サイクロン３３は、上部に冷却水噴霧装置２０１が設けられている。この冷却水噴霧装置２０１は、サイクロン３３内に冷却水を噴霧することで、排ガスから分離された微粒子を下降させるものである。冷却水噴霧装置２０１は、サイクロン３３の上部に配置され、複数の噴霧ノズル２１５が水平方向の外周側に周方向に所定間隔（均等間隔）で設けられており、各噴霧ノズル２１５から下方に向けて冷却水を噴霧することができる。この場合、噴霧ノズル２１５と排出管２１２の排出口２１２ａは、上下にずれているものの、左右（サイクロン３３の径方向）にもずれていることから、噴霧ノズル２１５から噴霧された冷却水が排出口２１２ａに入り込むことはない。
【００５７】
流動化ガス供給装置２０２は、サイクロン３３により微粒子が除去された排ガスを流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給するものである。この流動化ガス供給装置２０２は、配管２１３とガス供給ライン１２１を連結する流動化ガス戻しライン２１６と、この流動化ガス戻しライン２１６に設けられた循環ブロワ２１７とを有している。また、流動化ガス供給装置２０２は、流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガスを加熱する加熱装置２０３が設けられている。この加熱装置２０３は、流動化ガス戻しライン２１６における循環ブロワ２１７より流動化ガスの流れ方向の下流側に設けられている。加熱装置２０３は、例えば、燃焼バーナ、熱交換器などである。
【００５８】
また、サイクロン３３にて、下部に冷却水噴霧装置２０１により噴霧された冷却水と下降した微粒子を含む混合液を貯留する貯留タンク２２１が設けられている。この貯留タンク２２１は、サイクロン３３の下部が縮径する旋回止め室に連通するように設けられており、石炭の微粒子を含む混合液を貯留することができる。そして、貯留タンク２２１は、混合液に対して浮上した廃棄物（微粒子）を分離させる分離機能を有しており、貯留水の基準面を超えた液を廃液（微粒子）して回収することができる。即ち、貯留タンク２２１は、中間室２２２を介して廃液タンク２２３が連結されており、廃液タンク２２３に溜まった微粒子を廃棄物として処理する。なお、この微粒子を廃棄物として処理せず、リサイクルして再使用するようにしてもよい。
【００５９】
貯留タンク２２１は、貯留された混合液から廃棄物を除去した液体を冷却水として冷却水噴霧装置２０１に供給する冷却水循環装置２３１が設けられている。この冷却水循環装置２３１は、貯留タンク２２１の下部と冷却水噴霧装置２０１とを連結する冷却水循環ライン２３２と、この冷却水循環ライン２３２に設けられたストレーナ２３３及び循環ポンプ２３４とを有している。また、冷却水循環装置２３１は、冷却水噴霧装置２０１に供給する冷却水を冷却する冷却装置２３５が設けられている。この冷却装置２３５は、冷却塔、または、熱交換器などである。
【００６０】
流動層乾燥装置１２からサイクロン３３に供給された排ガスと流動化ガス供給装置２０２により流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガスとの間で熱交換を行う熱交換装置２４１が設けられている。この熱交換装置２４１は、サイクロン３３の上部に設けられた第１熱交換器２４２と、流動化ガス戻しライン２１６に設けられた第２熱交換器２４３と、第１熱交換器２４２と第２熱交換器２４３との間で熱交換媒体が循環する循環ライン２４４と、この循環ライン２４４に設けられた循環ブロワ２４５とを有している。従って、流動層乾燥装置１２からサイクロン３３に供給された排ガスの熱により流動化ガス供給装置２０２により流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガスを加熱することができる。
【００６１】
ここで、本実施例の湿潤燃料の乾燥システムの作動について説明する。
【００６２】
湿潤燃料の乾燥システムにおいて、流動層乾燥装置１２では、図３に示すように、石炭投入口１０２から乾燥容器１０１に石炭が供給されると共に、流動化ガス供給部１０４から分散板１０９を通して流動化ガスが供給されることで、この分散板１０９の上方に所定厚さの流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が形成される。石炭は、流動化ガスにより流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を乾燥炭排出口１０３側に移動し、このとき、伝熱管１０６，１０７，１０８から熱を受けることで加熱されて乾燥される。
【００６３】
即ち、石炭投入口１０２から石炭が供給されると、まず、第１乾燥室１１１では、流動化ガス供給部１０４ａから分散板１０９を通して流動化ガスが供給されると共に、伝熱管１０６から熱を受けることで、流動層Ｓ１で流動しながら乾燥される。次に、第１乾燥室１１１で初期乾燥が終了した石炭は、仕切板１１４の通過開口部１１６を通って第２乾燥室１１２に流動する。この第２乾燥室１１２では、流動化ガス供給部１０４ｂから分散板１０９を通して流動化ガスが供給されると共に、伝熱管１０７から熱を受けることで、流動層Ｓ２で流動しながら乾燥される。そして、第２乾燥室１１２で中期乾燥が終了した石炭は、仕切板１１５の通過開口部１１７を通って第３乾燥室１１３に流動する。この第３乾燥室１１３では、流動化ガス供給部１０４ｃから分散板１０９を通して流動化ガスが供給されると共に、伝熱管１０８から熱を受けることで、流動層Ｓ３で流動しながら乾燥される。このように石炭は、流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にて、伝熱管１０６，１０７，１０８により加熱されながら、供給される流動化ガスにより流動し、押し出し流れとなって流動方向に拡散することなく乾燥される。
【００６４】
その後、石炭が乾燥された乾燥炭は、乾燥炭排出口１０３から外部に排出され、流動層Ｓで石炭が加熱乾燥されることで発生した蒸気は、流動化ガスと共に上昇し、乾燥炭排出口１０３側に流れ、ガス排出口１０５から外部に排出される。
【００６５】
流動層乾燥装置１２のガス排出口１０５から排出された排ガス（流動化ガス及び発生蒸気）は、排ガス供給ライン２１１を通してサイクロン３３に供給される。このサイクロン３３に供給された排ガスは、内部を旋回することで、石炭の微粒子が外周部側に分離され、冷却水噴霧装置２０１の各噴霧ノズル２１５から噴霧された冷却水により下降する。一方、微粒子が除去された排ガスは、冷却水により冷却されると共に蒸気が凝縮され、不活性ガスが排出口２１２ａから排出管２１２に吸い込まれ、この排出管２１２から配管２１３を介して煙突２１４で処理される。
【００６６】
ここで、サイクロン３３から排出管２１２を通して配管２１３に排出された排ガスは、一部が流動化ガス供給装置２０２により流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給される。即ち、循環ブロワ２１７が作動することで、配管２１３に排出された排ガスの一部は、流動化ガス戻しライン２１６に吸引され、加熱装置２０３及び熱交換装置２４１により所定温度まで加熱された後にガス供給ライン１２１に送られ、流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給される。
【００６７】
一方、サイクロン３３内を下降した微粒子を含む冷却水と蒸気が凝縮した水は、貯留タンク２２１に貯留される。この貯留タンク２２１では、貯留された混合液に対して廃棄物（微粒子）が浮上することで分離され、分離された廃棄物は、中間室２２２を介して廃液タンク２２３に回収される。
【００６８】
また、貯留タンク２２１にて、混合液から廃棄物が除去された液体は、冷却水循環装置２３１により冷却水として冷却水噴霧装置２０１に供給される。このとき、液体は、循環ポンプ２３４により冷却水循環ライン２３２を流れ、ストレーナ２３３により異物が除去されると共に、冷却装置２３５により所定温度まで冷却されてから冷却水噴霧装置２０１に供給される。
【００６９】
このように実施例１の湿潤燃料の乾燥システムにあっては、流動化ガスを供給することで石炭を流動化させて乾燥する流動層乾燥装置１２と、流動層乾燥装置１２から排出された排ガスに対して石炭の微粒子（微粉）を分離するサイクロン３３と、サイクロン３３内に冷却水を噴霧することで分離された微粒子を下降させる冷却水噴霧装置２０１と、サイクロン３３により微粒子が除去された排ガスを流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガス供給装置２０２と、流動化ガス供給装置２０２により流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガスを加熱する加熱装置２０３とを設けている。
【００７０】
従って、流動層乾燥装置１２では、供給された流動化ガスにより石炭が流動化して乾燥し、この流動層乾燥装置１２から排出された排ガスはサイクロン３３で微粒子が分離され、冷却水噴霧装置２０１がサイクロン３３内に冷却水を噴霧することでこの微粒子が下降する一方、サイクロン３３により微粒子が除去された排ガスは、加熱装置２０３により加熱された後、流動化ガス供給装置２０２により流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給されることとなる。そのため、排ガスから微粒子を適正に除去して流動化ガスとして再利用することができると共に、装置を簡素化することができる。
【００７１】
この場合、サイクロン３３は、冷却水噴霧装置２０１を有することで、１つの機器に脱塵機能と冷却機能と凝縮機能を兼ね備えることとなり、別途、除塵装置などの機器を不要とし、装置の小型化、低コスト化を可能とすることができる。
【００７２】
実施例１の湿潤燃料の乾燥システムでは、冷却水噴霧装置２３１により噴霧された冷却水と下降した微粒子を含む混合液を貯留する貯留タンク２２１と、貯留タンク２２１の混合液から廃棄物を除去した液体を冷却水として冷却水噴霧装置２０１に供給する冷却水循環装置２３１とを設けている。従って、冷却水と微粒子と凝縮水の混合液が貯留タンク２２１に貯留され、冷却水循環装置２３１によりこの貯留タンク２２１の混合液から廃棄物が除去された液体を冷却水として冷却水噴霧装置２０１に供給することとなり、噴霧した冷却水と流動化ガスから凝縮した水とを有効利用することができ、処理コストを低減することができる。
【００７３】
実施例１の湿潤燃料の乾燥システムでは、冷却水循環装置２０１は、この冷却水噴霧装置に供給する冷却水を冷却する冷却装置２３５を設けている。従って、冷却水循環装置２３１により廃棄物が除去された液体が冷却水として冷却水噴霧装置２０１に供給それるとき、冷却装置２３５によりこの液体を冷却するため、低温となった冷却水が冷却水噴霧装置２０１によりサイクロン３３内に噴霧されることとなり、排ガスを効率良く冷却することで、除塵、冷却、凝縮を効率良く行うことができる。
【００７４】
実施例１の湿潤燃料の乾燥システムでは、貯留タンク２２１に混合液に対して浮上した廃棄物を分離させる分離機能を設けている。従って、石炭の微粒子は、ポーラス形状をなすと共に比重が低くて水に浮上しやすい性質を有することから、混合液に対して廃棄物を浮上して分離することで、廃棄物の分離を容易に行うことが可能となり、装置の簡素化及び低コスト化を可能とすることができる。
【００７５】
実施例１の湿潤燃料の乾燥システムでは、サイクロン３３に微粒子が除去された排ガスを下部から排出する排出管２１２を設け、排出管２１２の排出口２１２ａを上部で且つ水平方向の中央側に配置する一方、冷却水噴霧装置２０１の噴霧ノズル２１５を上部で且つ水平方向の外周側に配置している。従って、排出管２１２により微粒子が除去された排ガスをサイクロン３３の下部から排出することとなり、サイクロン３３の全高を低くすることができ、装置のコンパクト化を可能とすることができる。また、排出管２１２の排出口２１２ａと噴霧ノズル２１５が水平方向にずれて配置されることとなり、排出管２１２内への冷却水の混入を防止することができる。
【００７６】
実施例１の湿潤燃料の乾燥システムでは、サイクロン３３に供給された排ガスと流動化ガス供給装置２０２により流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガスとの間で熱交換を行う熱交換装置２４１を設けている。従って、排ガスの熱により流動化ガスを加熱することができ、捨てる熱を効率的に使用することで、排熱効率を向上することができる。
【００７７】
実施例１の湿潤燃料の乾燥システムでは、流動化ガスとして不活性ガス（窒素ガス）を適用している。従って、流動化ガスを不活性ガスとすることで、排ガスから微粒子を適正に除去して流動化ガスとして再利用することができる。
【００７８】
なお、上述した実施例では、流動層乾燥装置１２にて、乾燥容器１０１内を３つの乾燥室１１１，１１２，１１３に区画したが、２つの乾燥室または４つ以上の乾燥室としてもよい。また、乾燥容器１０１の形状、石炭投入口１０２、乾燥炭排出口１０３、流動化ガス供給部１０４、ガス排出口１０５、伝熱管１０６，１０７，１０８の各構成や配置は、各実施例に限定されるものではなく、流動層乾燥装置１２の設置場所や用途などに応じて適宜変更が可能である。即ち、本発明の湿潤燃料の乾燥システムは、流動層乾燥装置の形態に依存するものではない。
【００７９】
図５は、流動層乾燥装置の変形例を表す概略側面図である。図５に示すように、流動層乾燥装置３０１は、乾燥容器３０１と、石炭投入口３０２と、乾燥炭排出口３０３と、流動化ガス供給部３０４と、ガス排出口３０５と、伝熱管３０６とを有している。
【００８０】
乾燥容器３０１は、下部に複数の貫通孔を有する分散板３０９が設けられることで、上部の乾燥室３１１と下部の風箱３１０とに区画されている。そして、乾燥容器３０１は、この風箱３１０から分散板３０９を通して乾燥室３１１に流動化ガスを供給する流動化ガス供給部３０４が設けられている。
【００８１】
この乾燥容器３０１は、石炭投入口３０２から石炭が供給されると共に、流動化ガス供給部３０４から風箱３１０及び分散板３０９を通して流動化ガスが供給されることで、この分散板３０９の上方に所定厚さの流動層Ｓが形成されると共に、この流動層Ｓの上方にフリーボード部Ｆが形成される。ここでは、乾燥容器３０１は、一つの乾燥室３１１により構成される。
【００８２】
なお、この流動層乾燥装置における作用は、前述したものと同様となっており、説明は省略する。
【００８３】
また、上述した実施例では、湿潤燃料として低品位炭を使用したが、高品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。
【００８４】
また、上述した実施例では、乾燥容器１０１内に流動化ガスを供給するものとして説明したが、流動化ガスとして不活性ガス以外に空気などを適用してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１１  給炭装置
１２  流動層乾燥装置
１３  微粉炭機
１４  石炭ガス化炉
１５  チャー回収装置
１６  ガス精製装置
１７  ガスタービン設備
１８  蒸気タービン設備
１９  発電機
２０  排熱回収ボイラ
３３  サイクロン
１０１  乾燥容器
１０４  流動化ガス供給部
１０５  ガス排出口
１０６，１０７，１０８  伝熱管
２０１  冷却水噴霧装置
２０２  流動化ガス供給装置
２０３  加熱装置
２１１  排ガス供給ライン
２１２  排出管
２１５  噴霧ノズル
２１６  流動化ガス戻しライン
２２１  貯留タンク
２３１  冷却水循環装置
２３２  冷却水循環ライン
２３５  冷却装置
２４１  熱交換装置
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  流動層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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