(57)【要約】【課題】低品位炭乾燥設備及びガス化複合発電システムを提供する。【解決手段】低品位の原料炭１０１を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカ１０２と、原炭流動層バンカ１０２の下方側から例えば１ｍｍ以上の原炭粗粒１０１ｂを抜き出した前記原炭粗粒１０１ｂを微粉砕する衝撃式粉砕機１０３と、衝撃粉砕された微粉炭１０１ｃを、衝撃式粉砕機１０３から気流搬送する気流搬送ラインＬ3と、粉砕された微粉炭１０１ｃを乾燥する乾燥室を有し、流動化ガスにより乾燥室に供給された原炭微粒１０１ａ及び微粉炭１０１ｃを流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置１０６と、前記流動層乾燥機１０６で乾燥した乾燥炭１０１ｄを冷却する冷却器１１０と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低品位の原料炭を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカと、
前記原炭流動層バンカの上方側から原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、
前記原炭流動層バンカの下方側から原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、
前記原炭粗粒抜き出しラインから導入される前記原炭粗粒を微粉砕する衝撃式粉砕機と、
衝撃粉砕された微粉炭を、前記衝撃式粉砕機から気流搬送する気流搬送ラインと、
前記原炭微粒抜き出しラインから導入される原炭微粒から搬送ガスを分離する分離機と、
前記分離機で搬送ガスが分離された原炭微粒及び気流搬送ラインから供給される微粉炭を乾燥する乾燥室を有し、流動化ガスにより乾燥室に供給された原炭微粒及び微粉炭を流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置と、
前記流動層乾燥機で乾燥した乾燥炭を冷却する冷却器と、
を具備することを特徴とする低品位炭乾燥設備。
【請求項２】
請求項１において、
前記冷却器が、乾燥炭を貯留する冷却兼用貯留ビンであることを特徴とする低品位炭乾燥設備。
【請求項３】
請求項１において、
前記流動層乾燥装置と前記冷却器との間に、乾燥炭をさらに流動乾燥する乾燥兼用貯留ビンを有することを特徴とする低品位炭乾燥設備。
【請求項４】
請求項１において、
前記流動層乾燥装置と前記冷却器との間に、乾燥炭から搬送ガスと粉塵を分離し、貯留する除塵兼用貯留ビンを有することを特徴とする低品位炭乾燥設備。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つの低品位炭乾燥設備と、
前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、
前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、
前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、
前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とするガス化複合発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分含有量の高い低品位炭を効率よく乾燥する低品位炭乾燥設備及びガス化複合発電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（ＩＧＣＣ）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（ＩＧＣＣ）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】
ところで、このような石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）にて使用する石炭は、瀝青炭や無煙炭のように高い発熱量を有する高品位の石炭（高品位炭）を用いている。
前記石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）に供給する石炭は、ガス化炉内での反応性や気流搬送の観点より、微粉化する必要があり、微粉炭機として石炭ミルが用いられている。このため、原料として供給される石炭は、先ず粉砕機（例えばハンマークラッシャ等）により粗粉砕され、その後、粗粉砕物を乾燥機で乾燥した後、乾燥炭バンカで貯留される。次いで、石炭供給機により、石炭ミル（例えば竪型ミル等）に供給され、そこで粉砕・乾燥され、微粉炭とされる。その後、微粉炭は搬送ガスより搬送されてガス化炉に供給されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２７９６２１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、近年においては、瀝青炭や無煙炭のように高い発熱量を有する高品位の石炭（高品位炭）以外に、例えば亜瀝青炭や褐炭のように水分含有量が多く比較的低い発熱量を有する低品位の石炭（「低品位炭」又は「高水分炭」ともいう。）を用いて、ガス化することが提案されているが、この低品位炭は、水分含有量が多い（例えば水分約６０％）ので、持ち込まれる水分量が多く、この水分により発電効率が低下してしまうので、低品位炭の場合には、上述した乾燥装置により低品位炭を乾燥して水分を除去し、さらに粉砕ミルにより粉砕してガス化炉に供給する場合には、機器点数が多くなり、システムが複雑となると共に、乾燥に要する機器コストが高くなるという、問題がある。
【０００７】
よって、低品位炭をガス化するガス化システムにコンパクトに供給することができ、コストの削減を図ることができる低品位炭乾燥設備の出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、低品位炭をガス化するガス化システムにコンパクトに供給することができる低品位炭乾燥設備及びガス化複合発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、低品位の原料炭を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカと、前記原炭流動層バンカの上方側から原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、前記原炭流動層バンカの下方側から原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、前記原炭粗粒抜き出しラインから導入される前記原炭粗粒を微粉砕する衝撃式粉砕機と、衝撃粉砕された微粉炭を、前記衝撃式粉砕機から気流搬送する気流搬送ラインと、前記原炭微粒抜き出しラインから導入される原炭微粒から搬送ガスを分離する分離機と、前記分離機で搬送ガスが分離された原炭微粒及び気流搬送ラインから供給される微粉炭を乾燥する乾燥室を有し、流動化ガスにより乾燥室に供給された原炭微粒及び微粉炭を流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置と、前記流動層乾燥機で乾燥した乾燥炭を冷却する冷却器と、を具備することを特徴とする低品位炭乾燥設備にある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記冷却器が、乾燥炭を貯留する冷却兼用貯留ビンであることを特徴とする低品位炭乾燥設備にある。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、前記流動層乾燥装置と前記冷却器との間に、乾燥炭をさらに流動乾燥する乾燥兼用貯留ビンを有することを特徴とする低品位炭乾燥設備にある。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、前記流動層乾燥装置と前記冷却器との間に、乾燥炭から搬送ガスと粉塵を分離し、貯留する除塵兼用貯留ビンを有することを特徴とする低品位炭乾燥設備にある。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明の低品位炭乾燥設備と、前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とするガス化複合発電システムにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、１次乾燥を原炭流動層バンカで行い、低品位炭の原料炭を予備乾燥させつつ原炭微粒と原炭粗粒とに分離し、分離した原炭粗粒は、例えばケージミル等の衝撃式粉砕機で微粒炭に粉砕すると共に２次乾燥する。そして、微粉炭を流動層乾燥装置へ送り、ここで流動層乾燥を行い、仕上げの３次乾燥をするようにしているので、低品位炭の乾燥設備のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。
【図４】図４は、実施例４に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。
【図５】図５は、実施例５に係るガス化複合発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明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１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。
図１に示すように、実施例１に係る低品位炭乾燥設備１００Ａは、低品位の原料炭１０１を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカ１０２と、前記原炭流動層バンカ１０２の上方側から例えば１ｍｍ以下の原炭微粒１０１ａを抜き出す、原炭微粒抜き出しラインＬ1と、前記原炭流動層バンカ１０２の下方側から例えば１ｍｍ以上の原炭粗粒１０１ｂを抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインＬ2と、前記原炭粗粒抜き出しラインＬ2から導入される前記原炭粗粒１０１ｂを微粉砕する衝撃式粉砕機１０３と、衝撃粉砕された（１ｍｍ以下の）微粉炭１０１ｃを、衝撃式粉砕機１０３から気流搬送する気流搬送ラインＬ3と、原炭微粒抜き出しラインＬ1から導入される原炭微粒１０１ａから搬送ガスを分離する分離機１０４と、前記分離機１０４で搬送ガスが分離された原炭微粒１０１ａ及び気流搬送ラインＬ3とから供給される微粉炭１０１ｃを乾燥する乾燥室を有し、流動化ガスにより乾燥室に供給された原炭微粒１０１ａ及び微粉炭１０１ｃを流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置１０６と、流動層乾燥装置１０６で乾燥した乾燥炭１０１ｄを冷却する冷却器１１０と、を具備するものである。
【００１８】
図１に示すように、原炭流動層バンカ１０２は、衝撃式粉砕機１０３の前流側に設けられて、原料炭１０１の低品位炭を流動化ガス１２２により予備乾燥するものである。
この予備乾燥の際に、フリーボードＦ内に舞い上がるガス中には予備乾燥された原炭微粒１０１ａが存在するので、その原炭微粒１０１ａを原炭微粒抜き出しラインＬ1により、抜き出し、原炭微粒抜き出しラインＬ1に介装した例えばサイクロン等の分離機１０４により排ガス１３０と原炭微粒１０１ａとを分離している。この分離された原炭微粒１０１ａは、微粉であるので、供給ラインＬ4を介して、流動層乾燥装置１０６に直接供給するようにしている。
【００１９】
ここで、原炭流動層バンカ１０２内に整流板１２１から供給される流動化ガス１２２としては、例えば窒素、空気又は乾燥炭冷却時の冷却排ガスを利用している。
また、流動層を加熱するための加熱手段１０２ａが配設されている。
【００２０】
原料炭１０１中に流動化ガス１２２を通気することで、セグリゲーションを促し、原炭微粒１０１ａを上部に、原炭粗粒１０１ｂを下部に分離させるようにしている。
【００２１】
流動化ガス１２２の流量を最適流量に設定することで、原炭微粒１０１ａは上部からサイクロン等の分離機１０４へ供給されることとなる。
【００２２】
これに対し、原炭粗粒１０１ｂは、流動層の下部側に集中し、流動化される際に、大塊の異物１２３は、下部より抜き出される。
また、原炭粗粒１０１ｂは、流動層の底部から中段にかけての所定の位置から抜き出すことにより、異物１２３と分離させるようにしている。
【００２３】
原炭流動層バンカ１０２内の原炭微粒１０１ａは、フリーボードＦ内に舞い上がった際、風力分級により、原炭微粒抜き出しラインＬ1により分離機１０４に抜き出される。
分離機１０４では、排ガス１３０を分離し原炭微粒１０１ａは、流動層乾燥装置１０６に導入される。
なお、分離機１０４で分離した粉塵１３２と排ガス１３０は除塵設備１３１に送られ、ここで粉塵１３２を分離し、凝縮器１３３で凝縮水１３４を分離し、分離した凝縮水１３４は排水処理設備で別途処理される。
また、凝縮器１３３で分離した排ガス１３５は、例えば原炭流動層バンカ１０２の流動化ガス１２２として再利用される（※２）。
【００２４】
また、除塵設備１３１で分離された粉塵１３２は、粉塵供給ラインＬ11により貯留ビン１０７ａ(後述)に送られる。
【００２５】
また、原炭粗粒１０１ｂは、異物１２３の除去後に衝撃式粉砕機１０３に投入されるため、衝撃式粉砕機１０３における余分な破砕が不要となる。これにより、衝撃式粉砕機１０３の動力の低減を図ることができる。
【００２６】
また、大塊の異物１２３が予め除去されるため、衝撃式粉砕機１０３でのトラブル回避に繋がることとなる。なお、異物１２３は、例えば選別機等で金属や土砂等を分離し、原料炭１０１と共に、再度原炭流動層バンカ１０２に再投入するようにしてもよい。
【００２７】
原炭粗粒抜き出しラインＬ2で抜出された原炭粗粒１０１ｂは、例えばケージミルやハンマーミル等の衝撃式粉砕機１０３で、所定粒径（例えば１ｍｍ）以下まで粉砕され、搬送ガスと共に、流動層乾燥装置１０６の乾燥室上部から供給している。
【００２８】
衝撃式粉砕機１０３には、原炭粗粒１０１ｂを直接加熱する直接加熱用蒸気（ガス）１０３ａが供給される。この加熱用蒸気１０３ａは、粉砕の際の２次乾燥に寄与すると共に、微粉炭１０１ｃの搬送ガスを兼用している。
【００２９】
ここで、衝撃式粉砕機１０３で粉砕する場合の所定粒径とは、石炭ガス化炉１４でガス化燃料として許容される粒径の最大径をいい、石炭ガス化炉１４により適宜変更される。
【００３０】
ここで、原炭粗粒１０１ｂを破砕する衝撃式粉砕機１０３は、例えばケージミル、ハンマーミル等を用い、衝撃粉砕により１ｍｍ以下の微粉炭１０１ｃとしている。
この例示されるケージミルとは、例えば多数の金属棒を円形に配列した大小２個の籠を同心軸上に重なるように配置し、これらを逆方向に高速回転させる構造の衝撃粉砕機である（例えば古河産機システムズ社製の「ケージミル」を例示することができる）。
【００３１】
そして、ケージミル等の衝撃式粉砕機１０３で粉砕された微粉炭１０１ｃは、流動層乾燥装置１０６に送られ、ここで仕上げの３次乾燥がなされる。
【００３２】
ここで、流動層乾燥装置１０６の乾燥室の上方に設けたガス排出ラインＬ5には、発生蒸気１０６ａ中の粉塵を除去するサイクロン等の除塵設備１４１と、除塵設備１４１の下流側に介装され、発生蒸気１０６ａの熱を回収する例えば圧縮器等の潜熱回収設備１４２とが設けられている。
【００３３】
流動層乾燥装置１０６の乾燥室は、整流板１０６ｂの細孔より導入される流動化蒸気１０６ｃにより流動されて流動層１０６ｄを形成する。
【００３４】
伝熱部材１０６ｅは、この流動層１０６ｄ内に配置されている。伝熱部材１０６ｅ内には、例えば１５０℃の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａが供給され、その高温の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａの潜熱を利用して微粉炭１０１ｃを間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａは、例えば１５０℃の凝縮水Ｂとして流動層乾燥装置１０６の外部に排出されている。
【００３５】
すなわち、加熱手段である伝熱部材１０６ｅ内面では、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａが凝縮して液体（水分）になるので、この際に放熱される凝縮潜熱を、微粉炭１０１ｃの乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａ以外としては、相変化を伴う熱媒であれば何れでも良く、例えばフロンやペンタンやアンモニア等を例示することができる。また、伝熱部材１０６ｅとして熱媒体を用いる以外に電気ヒータを設置してもよい。なお、乾燥により発生した凝縮水Ｂは、原炭流動層バンカ１０２の流動層を加熱するための加熱手段１０２ａとして用いている（※１）。
【００３６】
伝熱部材１０６ｅによって微粉炭１０１ｃが乾燥される際に発生する発生蒸気１０６ａは、流動層乾燥装置１０６内において、流動層１０６ｄの上部空間に形成されるフリーボードＦからガス排出ラインＬ5により流動層乾燥装置１０６の外部に排出される。この発生蒸気１０６ａは、乾燥し微粉化したものが含まれているので、例えば除塵設備１４１により除塵して乾燥微粉１０６ｆとして分離する。
この乾燥微粉１０６ｆは、衝撃式粉砕機１０３からの微粉炭１０１ｃと合流され、流動層乾燥装置１０６に再度投入される。
【００３７】
流動層乾燥装置１０６から乾燥炭排出ラインＬ6より抜き出される乾燥炭１０１ｄは、冷却器１１０で冷却され、冷却乾燥炭１０１ｅは、冷却乾燥炭１０１ｅを貯留する貯留ビン１０７ａ、冷却乾燥炭１０１ｅを加圧して石炭ガス化炉１４に供給する加圧ビン１０７ｂ等のビンシステム１０７及び乾燥炭供給ラインＬ8を介して石炭ガス化炉１４(後述する図５参照)に供給される。なお、乾燥微粉１０６ｆは、乾燥炭排出ラインＬ6より抜出した乾燥炭１０１ｄに合流するようにしてもよい。
冷却器１１０には窒素又は空気等の冷却ガス、冷却水等が供給され、乾燥炭１０１ｄを直接又は間接的に冷却している。
【００３８】
一方、除塵設備１４１により除塵された後の発生蒸気１０６ａは、例えば１０５〜１１０℃の蒸気であるので、潜熱回収設備１４２で熱回収された後、水処理部で処理され、この水処理部で得られた冷却水は、冷却器１１０にて冷却に寄与されている。
熱回収された加熱用蒸気は、衝撃式粉砕機１０３の加熱用蒸気１０３ａとして用いている（※３）。
【００３９】
また、除塵設備１４１により除塵された後の発生蒸気１０６ａの一部は、流動化ガス供給ラインＬ7に介装された例えば循環ファン（図示せず）により流動層乾燥装置１０６内に送られて、微粉炭１０１ｃの流動層１０６ｄを流動させる流動化蒸気１０６ｃとして利用される（※2）。なお、本実施例では、流動層１０６ｄを流動化させる流動化媒体としては、発生蒸気１０６ａの一部を再利用しているが、これに限定されず、例えば窒素、二酸化炭素またはこれらのガスを含む低酸素濃度の空気を用いてもよい。
【００４０】
なお、上述した伝熱部材１０６ｅとして、本実施例はチューブ形状の伝熱部材を例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば板状の伝熱部材を用いるようにしてもよい。
また、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａを伝熱部材１０６ｅに供給して微粉炭１０１ｃを間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、微粉炭１０１ｃの流動層１０６ｄを流動させる流動化蒸気１０６ｃにより微粉炭１０１ｃを直接乾燥させる構成、さらに加熱用の流動化ガスを供給して乾燥させる構成としてもよい。
【００４１】
本実施例の低品位炭乾燥設備１００Ａによれば、先ず原炭流動層バンカ１０２で低品位炭の原料炭１０１を予備乾燥させつつ、原炭粗粒１０１ｂを分離し、分離した原炭粗粒１０１ｂを衝撃式粉砕機１０３である例えばケージミルを用いて１ｍｍ以下の微粉炭１０１ｃとする。
そして、この粉砕された微粉炭１０１ｃを流動層乾燥装置１０６に供給し、ここで水分１０％以下まで乾燥させるようにしている。
なお、状況に応じて微粉炭１０１ｃをケージミルの入口側に一度返送し、更に微粉化した後、流動層乾燥装置１０６に供給するようにしてもよい。
【００４２】
衝撃式粉砕機１０３であるケージミルでは、例えばケージのチューブ内に加熱用蒸気１０３ａを通気することで高水分炭である湿潤原料の２次乾燥を、粉砕と共に行うようにしている。
【００４３】
流動層乾燥装置１０６の出口から乾燥炭排出ラインＬ6より抜き出される乾燥炭１０１ｄは、その粒径が１ｍｍ以下となるため、従来用いていた高額な竪型ミルを省略することができ、ビンシステム１０７を介して直接ＩＧＣＣプラントへ乾燥炭１０１ｄを搬送することできる。
また、竪型ミルはその粉砕処理量に制限があるので、複数台の竪型ミルを用いる必要があるが、例えばケージミルでは、１台で済むので設備の低廉化を図ることができる。また、竪型ミルは、すり潰し式の粉砕機で風力によって粒度分級を行うため、褐炭のように異物（鉱物や木質成分）が多く粉砕しにくい石炭の場合、粉砕不良となった場合、装置内部に粒子が堆積し機器損傷に至るという問題がある。
これに対して、ケージミルでは重力落下で投入された褐炭を重力と遠心力で抜き出すため、大塊等の異物が混入した場合でも閉塞等のリスクは低く、機器損傷に繋がりにくい、という利点がある。
【００４４】
ここで、流動層乾燥装置１０６から排出された乾燥炭１０１ｄは、例えばコンベア等の機械的搬送設備でビンＩＧＣＣのビンシステム１０７まで搬送するか、気流搬送によってビンシステム１０７まで搬送するようにすればよい。
【００４５】
衝撃式粉砕機１０３により原炭粗粒１０１ｂを微粉化することで、高価な竪型ミルを省略でき、高水分炭を用いたＩＧＣＣガス化システム全体を簡素化することができる。
【００４６】
また、衝撃式粉砕機１０３を用いて、微粉化することで流動化ガスの流量が小さくて済み、付帯設備（例えば流動化ガス用押込み送風ファン、除塵設備）のサイズを小さくできる。
【００４７】
さらに、原炭流動層バンカ１０２で原料炭１０１の１次乾燥を行い、ケージミルで２次乾燥を行い、次いで流動層乾燥装置１０６で３次乾燥を行うことで、乾燥装置が受け持つ乾燥能力を分散でき、乾燥装置本体のサイズダウンが図られ、付帯設備のサイズ低減も可能となりコストダウンにつながる。
【実施例２】
【００４８】
図２は、実施例２に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。なお、図１の実施例１に係る低品位炭乾燥設備の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本実施例に係る低品位炭乾燥設備備１００Ｂでは、実施例１の冷却器１１０を単独で設置する代わりに、冷却器能を有する冷却兼用貯留ビン１１１を備えている。
【００４９】
冷却兼用貯留ビン１１１の本体は、整流板１１１ａの細孔より導入される流動化ガス１１１ｂにより流動されて流動層１１１ｃを形成する。
【００５０】
伝熱部材１１１ｄは、この流動層１１１ｃ内に配置されている。伝熱部材１１１ｄ内には、例えば冷却水が供給され乾燥炭１０１ｄを間接的に冷却するようにしている。
【００５１】
乾燥炭１０１ｄが乾燥される際に発生する発生蒸気１１１ｅは、上部空間に形成されるフリーボードＦからガス排出ラインＬ10により冷却兼用貯留ビン１１１の外部に排出される。この発生蒸気１１１ｅは、乾燥し微粉化したものが含まれているので、例えば除塵設備１３１により除塵して粉塵１３２として分離する。分離した粉塵１３２は、粉塵供給ラインＬ11により冷却兼用貯留ビン１１１に供給される。
【００５２】
この冷却兼用貯留ビン１１１を用いることにより、独立した冷却器の設置を省略できる。
また、加圧ビン１０７ｂの上方側に、冷却兼用貯留ビン１１１を設置できるので、ビンシステムのコンパクト化を図ることができる。
【００５３】
ここで、一般に用いる図１に示すような貯留ビン１０７ａの底部は通常、紛体（石炭）の安息角以上を確保するため傾斜をとっているが、流動層の冷却兼用貯留ビン１１１とすることで、微粉炭１０１ｃの閉塞・付着リスクが軽減するため、底部をフラット構造にすることが可能となる。
このため、安息角以上を確保する従来の貯留ビン１０７ａと異なり、流動層の冷却兼用貯留ビン１１１と加圧ビン１０７ｂとを併せた微粉炭供給系全体の高さの低減に寄与し、装置構成のコンパクト化を図ることができる。
【実施例３】
【００５４】
図３は、実施例３に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。なお、図１の実施例１に係る低品位炭乾燥設備の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本実施例に係る低品位炭乾燥設備備１００Ｃでは、実施例１の冷却器１１０の前流側に、乾燥機能を有する乾燥兼用貯留ビン１１２を備えている。
この乾燥兼用貯留ビン１１２で４次の再仕上げ乾燥を行うことで、実施例１よりもさらに水分含量が少ない乾燥炭１０１ｄとすることができる。
【００５５】
本実施例の乾燥兼用貯留ビン１１２の本体は、整流板１１２ａの細孔より導入される流動化ガス１１２ｂにより流動されて流動層１１２ｃを形成する。
【００５６】
伝熱部材１１２ｄは、この流動層１１２ｃ内に配置されている。伝熱部材１１２ｄ内には、例えば１５０℃の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａが供給され、その高温の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａの潜熱を利用して微粉炭１０１ｃを間接的に仕上げ乾燥させるようにしている。乾燥に利用された乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａは、例えば１５０℃の凝縮水Ｂとして乾燥兼用貯留ビン１１２の外部に排出されている。
【００５７】
伝熱部材１１２ｄによって微粒炭１０１ｃが乾燥される際に発生する発生蒸気１１２ｅは、乾燥兼用貯留ビン１１２内において、流動層１１２ｃの上部空間に形成されるフリーボードＦからガス排出ラインＬ10により乾燥兼用貯留ビン１１２の外部に排出される。この発生蒸気１１２ｅは、乾燥し微粉化したものが含まれているので、例えば除塵設備１３１により除塵して粉塵１３２として分離する。分離した粉塵１３２は、粉塵供給ラインＬ11により乾燥兼用貯留ビン１１２に供給される。
【００５８】
ここで、本実施例では、冷却兼用貯留ビン１１２は、フラット形状としているが、一般のホッパ形式とするものでもよい。
【００５９】
また、フラット形状の場合には、実施例２と同様にビンシステムのコンパクト化を図ることができる。
【実施例４】
【００６０】
図４は、実施例４に係る低品位炭乾燥設備の概略図である。なお、図１の実施例１に係る低品位炭乾燥設備の構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、本実施例に係る低品位炭乾燥設備備１００Ｄでは、実施例１の冷却器１１０の前流側に、除塵機能を有する除塵兼用貯留ビン１４３を備えている。
除塵兼用貯留ビン１４３は、乾燥炭１０１ｄから搬送ガスと粉塵を分離し、貯留するようにしている。
【００６１】
貯留ビン１０７ａを乾燥装置用の例えば電気集塵機能を有する貯留ビンとすることで、除塵設備を一本化することができる。
除塵設備として、電気集塵機兼用の貯留ビンをホッパ形式にして貯留・除塵・乾燥の機能を備えることでシステム全体の簡素化を図るようにしている。
【実施例５】
【００６２】
図５は、実施例５に係る石炭を用いたガス化複合発電システムの概略構成図である。
【００６３】
実施例５の石炭を用いたガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）は、空気を酸化剤として石炭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っている。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。本実施例では、石炭ガス化炉１４に供給する石炭原料として低品位炭を使用している。
【００６４】
実施例２において、図５に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、原料炭１０１である低品位炭を事前に予備乾燥する原炭流動層バンカ１０２と、原炭粗粒１０１ｂを粉砕する衝撃式粉砕機１０３と、衝撃式粉砕機１０３で微粉砕された微粉炭１０１ｃを３次乾燥する流動層乾燥装置１０６と、冷却器１１０とからなる低品位炭乾燥設備１００Ａと、冷却炭１０１ｅを供給してガス化し可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を生成する石炭ガス化炉１４と、ガス化ガスである可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００中のチャー１０１Ｆを回収するチャー回収装置１５と、可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００Ａを精製するガス精製装置１６と、精製された燃料ガス２００Ｂを燃焼させてタービンを駆動するガスタービン設備１７と、ガスタービン設備１７からのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラ（Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０で生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）設備１８と、ガスタービン設備１７及び／又は蒸気タービン設備１８と連結された発電機（Ｇ）１９とを具備している。
【００６５】
本実施例に係る低品位炭乾燥設備１００は、１次乾燥の原炭流動層バンカ１０２と、２次乾燥の衝撃式粉砕機１０３及び３次乾燥の流動層乾燥装置１０６とを有している。原炭バンカ（図示せず）は、低品位炭の原料炭１０１を貯留可能であって、所定量の原料炭１０１を原炭流動層バンカ１０２に投下することができる。原炭流動層バンカ１０２で１次乾燥された原炭粗粒１０１ｂは、衝撃式粉砕機１０３により所定の大きさに粉砕され、微粉炭１０１ｃとしている。
【００６６】
流動層乾燥装置１０６で３次乾燥の仕上げ乾燥された乾燥炭１０１ｄは、冷却器１１０で冷却され、冷却炭１０１ｅは加圧ビン１０７ｂを介して、石炭ガス化炉１４に供給される。
【００６７】
石炭ガス化炉１４は、微粒の冷却炭１０１ｅ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）１０１Ｆが戻されてリサイクル可能となっている。
【００６８】
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４０から窒素（Ｎ2）と酸素（Ｏ2）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は乾燥炭供給ラインＬ8に接続されている。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から回収されたチャー１０１Ｆを戻すチャー戻しライン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（Ｎ2）は、冷却炭１０１ｅやチャー１０１Ｆの搬送用ガスとして利用され、酸素（Ｏ2）は、酸化剤として利用される。
【００６９】
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、内部に供給された冷却炭１０１ｅ、チャー１０１Ｆ、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、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を発生させ、この可燃性ガス２００をガス化剤としてガス化反応を生じさせている。なお、石炭ガス化炉１４は、微粉炭の混入した溶融スラグ等の異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。
本例では、石炭ガス化炉１４として噴流床ガス化炉を例示しているが、本発明は、これに限定されず、例えば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２００のガス生成ライン４９が設けられており、チャー１０１Ｆを含む可燃性ガス２００が排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にガス冷却器を別途を設けることで、可燃性ガス２００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。
【００７０】
チャー回収装置１５は、集塵装置５１とチャー供給ホッパ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２００に含有するチャー１０１Ｆを分離することができる。そして、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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。チャー供給ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガス２００から分離されたチャー１０１Ｆを貯留するものである。なお、集塵装置５１とチャー供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数のチャー供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、チャー供給ホッパ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。
【００７１】
ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａを精製して燃料ガス２００Ｂ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１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓ）が含まれているため、例えばアミン吸収液等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。
【００７２】
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４０Ａとガス精製装置１６から供給された燃料ガス２００Ｂとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガス２０２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。
【００７３】
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４０と高温の排ガス２０３との間で熱交換を行うことで、蒸気２０４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２０４を供給する蒸気供給ライン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。従って、蒸気タービン設備１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気２０４によりタービン６９が駆動し、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。
【００７４】
そして、排熱回収ボイラ２０で熱が回収された排ガス２０５は、ガス浄化装置７４により有害物質を除去され、浄化された排ガス２０５Ａは、煙突７５から大気へ放出される。
【００７５】
ここで、実施例５の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００７６】
実施例５の石炭ガス化複合発電設備１０において、低品位炭乾燥設備１００Ａにて、原料炭１０１である低品位炭が原炭流動層バンカ１０２で原炭微粒１０１ａと原炭粗粒１０１ｂとに分離する。分離された原炭粗粒１０１ｂが衝撃式粉砕機１０３に供給され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された微粉炭１０１ｃは、その後流動層乾燥装置１０６に送られ、ここで仕上げ加熱乾燥され、冷却器１１０で冷却された後、貯留ビン１０７ａで貯留される。
【００７７】
貯留された冷却炭１０１ｅは、加圧ビン１０７ｂを介して、空気分離装置４２から供給される窒素により冷却炭供給ラインＬ8を通して石炭ガス化炉１４に供給される。また、後述するチャー回収装置１５で回収されたチャー１０１Ｆが、空気分離装置４２から供給される窒素によりチャー戻しライン４６を通して石炭ガス化炉１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１７から抽気された圧縮空気３７が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離装置４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通して石炭ガス化炉１４に供給される。
【００７８】
石炭ガス化炉１４では、供給された冷却炭１０１ｅ及びチャー１０１Ｆが圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、冷却炭１０１ｅ及びチャー１０１Ｆがガス化することで、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）２００を生成することができる。そして、この可燃性ガス２００は、石炭ガス化炉１４からガス生成ライン４９を通して排出され、チャー回収装置１５に送られる。
【００７９】
このチャー回収装置１５にて、可燃性ガス２００は、まず、集塵装置５１に供給されることで、ここで可燃性ガス２００に含有するチャー１０１Ｆが分離される。そして、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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。一方、可燃性ガス２００から分離した微粒のチャー１０１Ｆは、チャー供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通して石炭ガス化炉１４に戻されてリサイクルされる。
【００８０】
チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａは、ガス精製装置１６にて、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２００Ｂが製造される。そして、ガスタービン設備１７では、圧縮機６１が圧縮空気４０Ａを生成して燃焼器６２に供給すると、この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気４０Ａと、ガス精製装置１６から供給される燃料ガス２００Ｂとを混合し、燃焼することで燃焼ガス２０２を生成し、この燃焼ガス２０２によりタービン６３を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。
【００８１】
そして、ガスタービン設備１７におけるタービン６３から排出された排ガス２０３は、排熱回収ボイラ２０にて、空気４０と熱交換を行うことで蒸気２０４を生成し、この生成した蒸気２０４を蒸気タービン設備１８に供給する。蒸気タービン設備１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気２０４によりタービン６９を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。
【００８２】
その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排ガス２０５の有害物質が除去され、浄化された排ガス２０５Ａが煙突７５から大気へ放出される。
【００８３】
なお、本実施例では、石炭原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。
【符号の説明】
【００８４】
１０  石炭ガス化複合発電設備
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
１００  低品位炭乾燥設備
１０１  原料炭（低品位炭）
１０１ａ  原炭微粒
１０１ｂ  原炭粗粒
１０１ｃ  微粉炭
１０１ｄ  乾燥炭
１０１ｅ  冷却炭
１０２  原炭流動層バンカ
１０３  衝撃式粉砕機
１０４  分離機
１０６  流動層乾燥装置
１０７  ビンシステム
１１０  冷却器
【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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