(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に亙ってその大部分を仕切る仕切り壁を有し、湿った低品位炭を乾燥させつつコ字状に移動させる乾燥室本体と、
該乾燥室本体のコ字状の一端側に湿った低品位炭を投入する湿潤燃料投入部と、
前記乾燥室本体のコ字状の他側から乾燥した乾燥炭を排出する乾燥物排出部と、
前記乾燥室本体の下部に流動化ガスを供給することで低品質炭と共に流動層を形成する流動化ガス供給部と、
前記乾燥室本体の上方から流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、
前記流動層内に供給された低品位炭を加熱する加熱手段と、
前記乾燥炭の一部を湿った低品位炭の投入側に戻す乾燥炭戻し部とを具備すると共に、
前記乾燥炭戻し部が、
前記仕切り壁の底部の一部を連通し、前記湿潤燃料投入部側と前記乾燥物排出部側とを連通する連通部を有すると共に、前記連通部に流動化ガスを供給し、前記乾燥物排出部側から前記乾燥炭の一部を湿った前記湿潤燃料投入部側に循環させてなることを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項２】
長手方向に亙ってその大部分を仕切る仕切り壁を有し、湿った低品位炭を乾燥させつつコ字状に移動させる乾燥室本体と、
該乾燥室本体のコ字状の一端側に湿った低品位炭を投入する湿潤燃料投入部と、
前記乾燥室本体のコ字状の他側から乾燥した乾燥炭を排出する乾燥物排出部と、
前記乾燥室本体の下部に流動化ガスを供給することで低品質炭と共に流動層を形成する流動化ガス供給部と、
前記乾燥室本体の上方から流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、
前記流動層内に供給された低品位炭を加熱する加熱手段と、
前記乾燥炭の一部を湿った低品位炭の投入側に戻す乾燥炭戻し部とを具備すると共に、
前記乾燥炭戻し部が、
前記乾燥炭の一部を底部から抜き出す抜き出し部と、
前記抜き出し部から湿った低品位炭投入側に前記乾燥炭の一部を前記流動化ガスにより循環させる循環部とを有し、前記乾燥炭を湿った低品位炭側へ循環させてなることを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項３】
中空形状をなす乾燥容器と、
該乾燥容器の一端側に湿潤燃料を投入する湿潤燃料投入部と、
前記乾燥容器の他端側から湿潤燃料が加熱乾燥した乾燥物を排出する乾燥物排出部と、
前記乾燥容器の下部に流動化蒸気又は流動化ガスを供給することで湿潤燃料と共に流動層を形成する流動化蒸気又は流動化ガス供給部と、
前記乾燥容器の上方から流動化蒸気又は流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、
前記流動層の湿潤燃料の移動方向に乾燥容器を分割して、少なくとも２以上の乾燥室と、
前記乾燥室内の各々に備えてなり、前記湿潤燃料を加熱する伝熱部材と、
前記乾燥物排出部側の乾燥室底部側から前記乾燥炭の一部を抜出す抜出バルブを有する抜き出し部と、
前記抜き出し部の前記抜出バルブの操作により抜き出された一部の前記乾燥炭を、前記湿潤燃料投入部側の前記乾燥室内に前記流動化ガスにより循環させる循環部と、を具備することを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つの流動層乾燥設備と、
前記流動層乾燥設備から供給された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とを具備することを特徴とする石炭を用いた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、石炭をガス化するガス化システムに適用できる流動層乾燥設備及び石炭を用いた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】
ところで、このような石炭ガス化複合発電システム（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システム（ＩＧＣＣ）に供給する石炭は、石炭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、先ずクラッシャにより粗粉砕され、その後、乾燥機で乾燥された後、乾燥炭バンカで貯留される。次いで、石炭供給機により、石炭ミルに供給され、そこで粉砕・乾燥され、微粉炭とされ、その後、搬送ガスより搬送されて石炭ガス化炉に供給されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで、蒸気流動層乾燥で押出式（プラグフロー式）で乾燥を行う場合には、入口部分での水分負荷が最も高くなり、石炭の表面に水分が凝結して流動不良となる、という問題がある。
従来では石炭を乾燥する設備として、被乾燥物である石炭が流動不良とならないように、入口部の流動化ガスの供給量を調整している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２７９６２１号公報
【特許文献２】特開平６−２９９１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、入口部においては、石炭の水分濃度が高いため、流動化ガス量が過大となり、設備面、ランニングコストが嵩むという、問題がある。
この対策として入口部に乾燥炭を循環させて、入口部の水分負荷を低減する方法も提案されるが、循環のための付帯設備（例えばコンベア、ホッパ等）が大掛かりとなる、という問題がある。
【０００８】
よって、石炭をガス化するガス化システムに高効率で供給することができ、低品位炭の乾燥においてコストの削減を図ることができる流動層乾燥設備の出現が切望されている。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、乾燥コストの削減を図ることができる流動層乾燥設備及び石炭を用いた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】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、長手方向に亙ってその大部分を仕切る仕切り壁を有し、湿った低品位炭を乾燥させつつコ字状に移動させる乾燥室本体と、該乾燥室本体のコ字状の一端側に湿った低品位炭を投入する湿潤燃料投入部と、前記乾燥室本体のコ字状の他側から乾燥した乾燥炭を排出する乾燥物排出部と、前記乾燥室本体の下部に流動化ガスを供給することで低品質炭と共に流動層を形成する流動化ガス供給部と、前記乾燥室本体の上方から流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、前記流動層内に供給された低品位炭を加熱する加熱手段と、前記乾燥炭の一部を湿った低品位炭の投入側に戻す乾燥炭戻し部とを具備すると共に、前記乾燥炭戻し部が、前記仕切り壁の底部の一部を連通し、前記湿潤燃料投入部側と前記乾燥物排出部側とを連通する連通部を有すると共に、前記連通部に流動化ガスを供給し、前記乾燥物排出部側から前記乾燥炭の一部を湿った前記湿潤燃料投入部側に循環させてなることを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【００１３】
第２の発明は、長手方向に亙ってその大部分を仕切る仕切り壁を有し、湿った低品位炭を乾燥させつつコ字状に移動させる乾燥室本体と、該乾燥室本体のコ字状の一端側に湿った低品位炭を投入する湿潤燃料投入部と、前記乾燥室本体のコ字状の他側から乾燥した乾燥炭を排出する乾燥物排出部と、前記乾燥室本体の下部に流動化ガスを供給することで低品質炭と共に流動層を形成する流動化ガス供給部と、前記乾燥室本体の上方から流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、前記流動層内に供給された低品位炭を加熱する加熱手段と、前記乾燥炭の一部を湿った低品位炭の投入側に戻す乾燥炭戻し部とを具備すると共に、前記乾燥炭戻し部が、前記乾燥炭の一部を底部から抜き出す抜き出し部と、
前記抜き出し部から湿った低品位炭投入側に前記乾燥炭の一部を前記流動化ガスにより循環させる循環部とを有し、前記乾燥炭を湿った低品位炭側へ循環させてなることを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【００１４】
第３の発明は、中空形状をなす乾燥容器と、該乾燥容器の一端側に湿潤燃料を投入する湿潤燃料投入部と、前記乾燥容器の他端側から湿潤燃料が加熱乾燥した乾燥物を排出する乾燥物排出部と、前記乾燥容器の下部に流動化蒸気又は流動化ガスを供給することで湿潤燃料と共に流動層を形成する流動化蒸気又は流動化ガス供給部と、前記乾燥容器の上方から流動化蒸気又は流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、前記流動層の湿潤燃料の移動方向に乾燥容器を分割して、少なくとも２以上の乾燥室と、前記乾燥室内の各々に備えてなり、前記湿潤燃料を加熱する伝熱部材と、前記乾燥物排出部側の乾燥室底部側から前記乾燥炭の一部を抜出す抜出バルブを有する抜き出し部と、前記抜き出し部の前記抜出バルブの操作により抜き出された一部の前記乾燥炭を、前記湿潤燃料投入部側の前記乾燥室内に前記流動化ガスにより循環させる循環部と、を具備することを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【００１５】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの流動層乾燥設備と、前記流動層乾燥設備から供給された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とを具備することを特徴とする石炭を用いたガス化複合発電システムにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の流動層乾燥設備によれば、乾燥炭の一部を抜き出して、再度湿った低品位炭に供給することで、低品位炭の投入部の水分負荷の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。
【図２】図２は、実施例１に係る流動層乾燥設備の平面図である。
【図３】図３は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。
【図４】図４は、実施例３に係る流動層乾燥設備の概略図である。
【図５】図５は、実施例４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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥設備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】
【００１９】
図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１００Ａは、長手方向に亙ってその大部分を仕切る仕切壁１２０を有し、湿潤原料である湿った石炭（低品位炭）１０１を乾燥させつつコ字状に移動させる乾燥室本体１０２と、該乾燥室本体１０２のコ字状の一端側に湿った低品位炭１０１を投入する湿潤燃料投入部である石炭投入ラインＬ1と、前記乾燥室本体１０２のコ字状の他側から乾燥した乾燥炭１０１Ｂを排出する乾燥物排出部である乾燥炭排出ラインＬ2と、前記乾燥室本体１０２の下部に流動化ガス１０７Ａを供給することで低品質炭と共に流動層１１１を形成する流動化ガス供給部である流動化ガス供給ラインＬ3と、前記乾燥室本体の上方から流動化ガス及び発生蒸気１０４を排出するガス排出部であるガス排出ラインＬ4と、前記流動層１１１内に供給された低品位炭を加熱する加熱手段である伝熱部材１０３と、前記乾燥炭の一部を湿った低品位炭１０１の投入側に戻す乾燥炭戻し部１３０とを具備するものである。
なお、本実施例では、粉砕機２３にて予め湿った低品位炭１０１を所定粒径に粉砕して、粉砕した低品位炭１０１Ａとしている。
【００２０】
図２は、図１の平面図である。図２に示すように、乾燥室本体１０２は、長手方向に亙ってその大部分を仕切ると共に、一部が切り欠けられた連通空間１２０ａを形成する仕切り壁１２０を有しており、粉砕した低品位炭１０１Ａを乾燥させつつ平面からみてコ字状に移動させるようにしている。
図２中、乾燥室本体１０２には、粉砕した低品位炭１０１Ａの投入部側（Ｘ）と、折り返して乾燥された乾燥炭の排出側（Ｙ）とに、各々伝熱部材１０３Ｘ、１０３Ｙが設けられており、移動する粉砕した低品位炭１０１Ａを徐々に乾燥させるようにしている。
【００２１】
また、乾燥室本体１０２の上方に設けた前記ガス排出ラインＬ4には、発生蒸気１０４中の粉塵を除去するサイクロン等の集塵装置１０５と、集塵装置１０５の下流側に介装され、発生蒸気１０４の熱を回収する熱回収システム１０６が設けられている。
【００２２】
流動層乾燥装置１００Ａにおいて、湿った低品位炭１０１は、図示しない供給ホッパにより粉砕機２３に供給され、粉砕され、粉砕された低品位炭１０１Ａとされる。この粉砕された粉砕した低品位炭１０１Ａは、乾燥室本体１０２の図示しない投入口から内部に投入され、乾燥室本体１０２内に別に導入される流動化蒸気１０７により流動されて流動層１１１を形成する。
【００２３】
伝熱部材１０３Ｘ，１０３Ｙは、この流動層１１１内に配置されている。伝熱部材１０３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の潜熱を利用して粉砕石炭１０１Ａ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として乾燥室本体１０２の外部に排出されている。
【００２４】
すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３Ｘ、１０３Ｙ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、粉砕石炭１０１Ａ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。
【００２５】
伝熱部材１０３Ｘ、１０３Ｙによって粉砕された低品位炭１０１Ａが乾燥される際に発生する発生蒸気１０４は、乾燥室本体１０２内において、流動層１１１の上部空間に形成されるフリーボード部Ｆからガス排出ラインＬ4により乾燥室本体１０２の外部に排出される。この発生蒸気１０４は、石炭１０１が乾燥し微粉化したものが含まれているので、例えば集塵装置１０５により集塵して固体成分１５０として分離する。
この固体成分１５０は、乾燥室本体１０２から抜き出された乾燥炭１０１Ｂを排出する乾燥炭排出ラインＬ2に合流され、乾燥炭１０１Ｂと混合され、その後冷却器で冷却され、石炭ガス化炉１４（後述する図５参照）に供給される。
【００２６】
一方、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば１０５〜１１０℃の蒸気であるので、熱回収システム１０６で熱回収された後、水処理部１１２で処理され、排水１１３として流動層乾燥設備１００Ａの外部に排出されている。なお、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば、熱交換器や蒸気タービン等に適用してその熱を有効利用するようにしてもよい。
【００２７】
また、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４の一部は、流動化ガス供給ラインＬ3に介装された例えば循環ファン１１４により流動層乾燥装置１０２内に送られて、低品位炭１０１Ａの流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７として利用される。なお、本実施例では、流動層１１１を流動化させる流動化媒体としては、発生蒸気１０４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。
【００２８】
なお、上述した伝熱部材１０３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１０３に供給して低品位炭１０１Ａを間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、低品位炭１０１Ａの流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７により低品位炭１０１Ａ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。
【００２９】
本実施例では、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを湿った低品位炭１０１の投入側に戻す乾燥炭戻し部１３０を設けて、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを循環させるようにしているので、投入部Ｘ側での粉砕した低品位炭１０１Ａの乾燥を補助し、水分負荷の低減を図るようにしている。
【００３０】
本実施例の乾燥炭戻し部１３０は、粉砕した低品位炭１０１Ａの投入部Ｘと、乾燥炭の排出部Ｙとを連通する連通部１３１を仕切壁１２０の底部側に形成し、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを循環させるようにしている。
【００３１】
乾燥炭の排出部Ｙ側には、その一部に流動層１１１の層高と略同一の高さの隔壁１３２を設けている。この隔壁１３２と仕切壁１２０との間にオーバーフローした乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを導入するようにしている。
【００３２】
そして、この隔壁１３２をオーバーフローした乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂは、隔壁１３２と仕切壁１２０との間内では静止層を形成し、一方の湿った低品位炭の投入部Ｘ側では、流動層１１１を形成しているので、連通部１３１の下部から流動化ガス１０７Ｂを供給するだけで、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂが湿炭側へ移動（図中、右から左）し、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂが徐々に供給されることとなる。
この連通部１３１に供給する流動化ガス１０７Ｂの流動化ガス量を、流動化開始速度以上にすることで、一定量の乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂが粉砕した低品位炭１０１Ａ側へ供給される。
ここで、隔壁１３２は、図２に示すように、乾燥炭１０１Ｂの排出部Ｙ側の一部において、仕切壁１２０に沿って形成しており、この隔壁１３２の下端側は、連通部１３１と連通している。
【００３３】
また、流動層乾燥室本体１０２の内部をコの字型の空間を形成し、低品位炭１０１Ａの投入側Ｘと排出側Ｙとを隣り合わせにすることで、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂの抜き出し部から再投入までの距離が最短となる、移動に要する時間が短縮されることとなる。
【００３４】
乾燥炭抜き出し量と、流動化ガス流量とを制御することで、入口部への乾燥炭循環量が任意に変更可能となり、乾燥炭の添加率の制御が容易となる。
これにより、低品位炭の乾燥における水分負荷の低減を図ることができる。
【実施例２】
【００３５】
図３は、実施例２に係る流動層乾燥装置の概略図である。
図３に示すように、本実施例に係る流動層乾燥装置１００Ｂは、乾燥炭戻し部が、前記乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを底部から抜き出す抜き出し部１３５と、前記抜き出し部１３５から湿った低品位炭供給側に乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを流動化ガスにより循環させる循環部１３６とを設けている。この循環部１３６は、一端１３６ａが抜き出し部１３５の流動化ガス１０７Ｂの導入部の近傍に開口すると共に、他端１３６ｂは乾燥室本体頂部に連通している。
【００３６】
そして、抜き出し部１３５で抜き出された乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを流動ガス１０７Ｂにより、湿った低品位炭の投入側の上部から供給することとしている。
【００３７】
このように、低品位炭１０１Ａの投入部Ｘ側に乾燥した乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを一部循環させるので、入口部の水分負荷低減を図ることができる。
また、乾燥炭側の隔壁１３２の高さを変更することで、循環する乾燥炭の粒径をコントロールすることができる。
【００３８】
高くする場合には、乾燥炭の微粒子のみしかオーバーフローさせることができないが、隔壁１３２の高さを低くすることで、微粒以外に粒径の大きな乾燥した粗粒も供給することができ、再度乾燥する際に粗粒が微粉化されることとなる。
【実施例３】
【００３９】
図４は、実施例３に係る流動層乾燥装置の概略図である。
図４に示すように、本実施例に係る流動層乾燥装置１００Ｃは、中空形状をなす乾燥容器１０２と、該乾燥容器１０２の一端側に湿潤燃料を投入する石炭投入ラインＬ1と、前記乾燥容器１０２の他端側から湿潤燃料が加熱乾燥した乾燥物である乾燥炭１０１Ｂを排出する乾燥炭排出ラインＬ2と、前記乾燥容器１０２の下部に流動化蒸気又は流動化ガス１０７を分散板１０８を介して供給することで湿潤燃料と共に流動層Ｓを形成する流動化蒸気又は流動化ガス供給部と、前記乾燥容器１０２の上方から流動化蒸気又は流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部１０９と、前記流動層Ｓの湿潤燃料の移動方向に乾燥容器を仕切り板１２０ａ、１２０ｂで分割して、少なくとも２以上（本実施例では３つ）の第１乾燥室１０２ａ、第２乾燥室１０２ｂ、第３乾燥室１０２ｃを形成し、各乾燥室内の各々に伝熱管１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃとを備えてなり、乾燥炭排出ラインＬ2側の第３乾燥室１０２ｃの乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを抜出す抜出し部１３５と、抜き出し部１３５から湿った石炭投入ラインＬ1側の第１乾燥室１０１ａ内に、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを流動化ガスにより循環させる循環部１３６とを設けている。なお、符号Ｆ1〜Ｆ3は、第１〜第３乾燥室１０２ａ〜１０２ｃに対応した第１〜第３フリーボード部である。符号Ｓ1〜Ｓ3は、第１〜第３乾燥室１０２ａ〜１０２ｃに対応した第１〜第３流動層を図示する。
抜出し部１３５と循環部１３６との連結部にはＬバルブ１３７が介装され、所定量の乾燥炭１０１ｂを抜出すようにしている。
【００４０】
そして、抜き出し部１３５で抜き出された乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを流動ガス１０７Ｂにより搬送し、湿った低品位炭の投入側の側面側又は上部から供給することとしている。
【００４１】
このように、低品位炭１０１Ａの投入部側に乾燥した石炭を一部循環するので、入口部の水分負荷低減を図ることができる。
【００４２】
第１乾燥室１０２ａ内での差圧及び層高を監視し、流動不良が観察された際、Ｌバルブ１３７を開放し、第３乾燥室１０１ｃから十分に乾燥された乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを供給し、第１乾燥室１０１ａ内での流動不良を解消し、水分負荷低減を図るようにしている。
【００４３】
また、本実施例では、乾燥容器内を３つの乾燥室に分割しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば２つ又は４つ以上の乾燥室に分割し、乾燥炭排出ラインＬ2側の最終乾燥室の乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを抜出す抜出し部１３５により抜出し、石炭投入ラインＬ1側の第１乾燥室１０１ａ内に、抜出した乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを循環部１３６により循環させようにしてもよい。
【００４４】
さらに、本実施例では、乾燥容器内を複数の乾燥室に分割して、前記乾燥物排出部側から乾燥炭の一部を抜出し、湿潤燃料投入部側に戻すようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、乾燥容器が一つの完全混合型の流動層乾燥手段において、乾燥容器の乾燥炭排出ラインＬ2側において、乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを抜出し、乾燥容器の石炭投入ラインＬ1側に戻す乾燥炭戻し部を設け、該抜き出し部で抜き出された乾燥炭１０１Ｂの一部１０１ｂを流動ガスにより搬送し、湿った低品位炭の投入側の側面側又は上部から供給するようにしてもよい。
【実施例４】
【００４５】
図５は、実施例４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。
【００４６】
実施例４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。
【００４７】
実施例４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、原料炭である石炭１０１を供給する低品位炭供給設備１１と、石炭１０１を乾燥する流動層乾燥装置１００Ａ（１００Ｂ）と、乾燥低品位炭（乾燥炭）１０１Ｂ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１０１Ｃ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、前記ガスタービン設備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、前記ガスタービン設備１７及び／又は前記蒸気タービン設備１８と連結された発電機（Ｇ）１９とを具備している。
【００４８】
本実施例に係る低品位炭供給設備１１は、原炭バンカ２１と、石炭供給機２２と、粉砕機２３とを有している。原炭バンカ２１は、石炭１０１を貯留可能であって、所定量の石炭１０１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１０１を例えばコンベアなどにより搬送し、粉砕機２３に投下することができる。この粉砕機２３は、投下された石炭１０１を所定の大きさに破砕し、粉砕石炭１０１Ａとすることができる。
【００４９】
流動層乾燥装置１００Ａ（１００Ｂ、１００Ｃ）は、実施例１乃至３の装置を用い、低品位炭供給設備１１により投入された石炭１０１に対して乾燥用蒸気（例えば１５０℃程度の過熱蒸気）Ａを供給することで、この低品位炭を流動させながら加熱乾燥するものであり、石炭１０１が含有す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１００Ａ（１００Ｂ、１００Ｃ）は、外部に取り出された乾燥済の乾燥炭１０１Ｂを冷却する冷却器３１が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｂが乾燥炭バンカ３４に貯留される。また、流動層乾燥装置１００Ａ（１００Ｂ、１００Ｃ）は、上部から取り出された発生蒸気１０４に同伴される乾燥炭の粒子を分離する乾燥炭サイクロン等の集塵装置１０５が設けられ、発生蒸気１０４から微粒の乾燥炭の粒子を分離している。なお、サイクロン等の集塵装置１０５で乾燥炭が分離された蒸気は、蒸気圧縮機で圧縮されてから流動層乾燥装置１００Ａ（１００Ｂ、１００Ｃ）に乾燥用蒸気として供給するようにしてもよい。
【００５０】
流動層乾燥装置１００Ａ（１００Ｂ、１００Ｃ）で乾燥され、ついで冷却器３１で冷却された乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｂは、微粒乾燥炭排出ライン１２３を介して、その後、バグフィルタ３２、ビンシステム３３を介して、一時乾燥炭バンカ３４に貯留される。
【００５１】
石炭ガス化炉１４は、乾燥炭バンカ３４から供給される微粒の乾燥炭１０１Ｂ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）１０１Ｃが戻されてリサイクル可能となっている。
【００５２】
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は、石炭ガス化炉１４に接続される乾燥炭供給ライン１２３に接続されている。また、第２窒素供給ライン４５は、石炭ガス化炉１４に接続されると共に、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１０１Ｃ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、乾燥炭１０１Ｂやチャー１０１Ｃ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。
【００５３】
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、内部に供給された乾燥炭１０１Ｂ、チャー１０１Ｃ、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１０１Ｃ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。
【００５４】
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１０１Ｃを分離することができる。そして、チャー１０１Ｃ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１０１Ｃを貯留するものである。なお、集塵装置５１と供給ホッパ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、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。
【００５５】
ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｃ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１０１Ｃ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１０１Ｃ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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
ここで、実施例４の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００６０】
実施例４の石炭ガス化複合発電設備１０において、低品位炭供給設備１１にて、原炭である石炭１０１が原炭バンカ２１に貯留されており、この原炭バンカ２１の石炭１０１が石炭供給機２２により粉砕機２３に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された粉砕石炭１０１Ａは、流動層乾燥装置１００Ａ（１００Ｂ）により加熱乾燥され、この乾燥炭１０１Ｂを微粒乾燥炭排出ライン１２３を介して抜き出した後、冷却器３１により冷却されて冷却済の微粒の乾燥炭１０１Ｂとされ、乾燥炭バンカ３４に貯留される。
【００６１】
乾燥炭バンカ３４に貯留された微粒の乾燥炭１０１Ｂは、空気分離装置４２から供給される窒素により乾燥炭排出ライン１２３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１０１Ｃ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。
【００６２】
石炭ガス化炉１４では、供給された乾燥炭１０１Ｂ及びチャー１０１Ｃが圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、乾燥炭１０１Ｂ及びチャー１０１Ｃ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。
【００６３】
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１０１Ｃが分離される。そして、チャー１０１Ｃ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１０１Ｃ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。
【００６４】
チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｃ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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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】
【００６８】
１０  石炭ガス化複合発電設備
１１  低品位炭供給設備
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
３１  冷却器
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  流動層乾燥装置
１０１  低品位炭
１０１Ａ  粉砕低品位炭（粉砕炭）
１０１Ｂ  乾燥低品位炭（乾燥炭）
１０２  乾燥室本体
１０２ａ〜１０２ｃ  第１〜３乾燥室
１０３  伝熱部材（加熱手段）
１０４  発生蒸気
１２０  仕切壁
１３０  乾燥炭戻し部
１３１  連通部
１３５  抜出し部
１３６  循環部
Ａ  乾燥用蒸気（過熱蒸気）
Ｂ  凝縮水
【図１】
0005896821.tif 000002
【図２】
0005896821.tif 000003
【図３】
0005896821.tif 000004
【図４】
0005896821.tif 000005
【図５】
0005896821.tif 000006