(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された湿潤燃料が流動化ガスにより流動方向に沿って流動することで、内部に流動層が形成される乾燥炉と、
前記流動方向の上流側における前記乾燥炉に設けられ、前記乾燥炉内に前記湿潤燃料を投入するための燃料投入口と、
前記流動方向の下流側における前記乾燥炉に設けられ、前記乾燥炉内で乾燥された前記湿潤燃料を排出する燃料排出口と、
前記流動層の内部に設けられ、前記流動方向の下流側から上流側へ向けて逆流させて前記湿潤燃料を供給する逆流供給部と、
前記乾燥炉の内部を、前記流動方向に沿って複数の乾燥室に区分けする仕切板と、を備え、
前記逆流供給部は、前記仕切板を貫通して配置され、前記流動方向の下流側の前記乾燥室から、前記流動方向の上流側の前記乾燥室へ向けて逆流させながら前記湿潤燃料を供給することを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記複数の乾燥室は、前記流動方向の上流側の乾燥室と、前記流動方向の中流側の乾燥室と、前記流動方向の下流側の乾燥室とからなる３室の乾燥室であり、
前記逆流供給部は、前記流動方向の下流側の乾燥室から前記流動方向の中流側の乾燥室へ向けて逆流させながら前記湿潤燃料を供給すると共に、前記流動方向の下流側の乾燥室から前記流動方向の上流側の乾燥室へ向けて逆流させながら前記湿潤燃料を供給することを特徴とする請求項１に記載の流動層乾燥装置。
【請求項３】
前記逆流供給部は、前記流動方向の下流側から上流側へ向けて前記湿潤燃料を供給するスクリューフィーダを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層乾燥装置。
【請求項４】
前記スクリューフィーダは、前記流動方向に亘って設けられると共に、前記流動層の鉛直方向における下方側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の流動層乾燥装置。
【請求項５】
前記スクリューフィーダは、前記流動方向に亘って設けられると共に、前記流動層の鉛直方向における上方側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の流動層乾燥装置。
【請求項６】
前記燃料投入口は、前記乾燥炉の鉛直方向の上方側に設けられ、
前記燃料排出口は、前記乾燥炉の鉛直方向の下方側に設けられ、
前記スクリューフィーダは、前記流動方向の上流側の端部が前記流動層の鉛直方向における上方側に設けられ、前記流動方向の下流側の端部が前記流動層の鉛直方向における下方側に設けられることで、前記流動方向に亘って斜めに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の流動層乾燥装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置と、
前記流動層乾燥装置から供給された乾燥後の前記湿潤燃料を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、
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、
前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とするガス化複合発電設備。
【請求項８】
乾燥炉の内部に供給された湿潤燃料を流動化ガスにより流動方向に沿って流動させることで、前記乾燥炉の内部に流動層を形成しながら、前記湿潤燃料を乾燥させる乾燥方法であって、
前記乾燥炉は、その内部が仕切板によって流動方向に沿って複数の乾燥室に区分けされ、
前記仕切板を貫通して配置された逆流供給部により、前記流動層の内部において、前記流動方向の下流側の前記乾燥室における前記湿潤燃料の一部を、前記流動方向の上流側の前記乾燥室へ向けて逆流させて供給することを特徴とする乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、褐炭等の湿潤燃料を流動させながら乾燥させる流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および乾燥方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような流動層乾燥装置として、乾燥機本体と、乾燥機本体の内部を上部側の流動室と下部側の風箱とに区画する平面状多孔板と、流動室を前部流動室と後部流動室とに区画する仕切壁と、を備えた攪拌伝熱式流動乾燥装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この攪拌伝熱式流動乾燥装置において、前部流動室には、長手方向に配設された中空回転軸と、中空回転軸に取り付けられた攪拌伝熱部材とが設けられ、中空回転軸を中心に攪拌伝熱部材が回転することで、前部流動室に供給された材料が混合されて加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１３０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、褐炭等の湿潤燃料を流動化ガスにより流動方向に流動させながら加熱する流動層乾燥装置では、流動方向の供給側（上流側）における湿潤燃料の含水率と、流動方向の排出側（下流側）における湿潤燃料の含水率が異なっている。つまり、流動方向の上流側の湿潤燃料は、流動層乾燥装置に供給されたばかりであるため含水率が高く、一方で、流動方向の下流側の湿潤燃料は、流動方向の上流側の湿潤燃料に比して流動層乾燥装置内で長時間加熱されているため含水率が低くなっている。このため、流動層乾燥装置の流動方向における上流側では、湿潤燃料の含水率が高いために、湿潤燃料が凝集し易く、炉壁または炉底等に付着し易い。また、内部に伝熱管が設けられている場合、湿潤燃料が伝熱管に付着し易い。これにより、湿潤燃料の付着により堆積物が発生したり、または湿潤燃料の凝集により凝集塊が発生したりすることで、流動不良を引き起こす虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、湿潤燃料を好適に流動させることができる流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および乾燥方法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】
【０００６】
本発明の流動層乾燥装置は、供給された湿潤燃料が流動化ガスにより流動方向に沿って流動することで、内部に流動層が形成される乾燥炉と、流動方向の上流側における乾燥炉に設けられ、乾燥炉内に湿潤燃料を投入するための燃料投入口と、流動方向の下流側における乾燥炉に設けられ、乾燥炉内で乾燥された湿潤燃料を排出する燃料排出口と、流動層の内部に設けられ、流動方向の下流側から上流側へ向けて逆流させて湿潤燃料を供給する逆流供給部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、逆流供給部により、流動方向の下流側における湿潤燃料の一部を、流動方向の上流側に供給することができる。このため、流動方向の上流側における乾燥炉の内部は、流動方向の上流側に比して含水率の低い湿潤燃料が供給される。これにより、流動方向の上流側における乾燥炉の内部を流動する湿潤燃料は、燃料投入口から湿潤燃料が供給されても、流動方向の下流側から含水率の低い湿潤燃料が供給されるため、含水率が引き下げられる。よって、湿潤燃料の含水率が引き下げられることにより、湿潤燃料が凝集し難くなり、付着し難くなる。これにより、湿潤燃料の付着による堆積物の発生を抑制し、また、湿潤燃料の凝集による凝集塊の発生を抑制できるため、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【０００８】
この場合、乾燥炉は、その内部が流動方向に沿って複数の乾燥室に区分けされ、逆流供給部は、流動方向の下流側の乾燥室から、流動方向の上流側の乾燥室へ向けて逆流させながら湿潤燃料を供給することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、逆流供給部により、下流側の乾燥室の湿潤燃料の一部を、上流側の乾燥室に供給することができる。このため、上流側の乾燥室の内部は、上流側の乾燥室に比して含水率の低い湿潤燃料が供給される。これにより、上流側の乾燥室を流動する湿潤燃料は、燃料投入口から湿潤燃料が供給されても、下流側の乾燥室から含水率の低い湿潤燃料が供給されるため、含水率が引き下げられる。よって、湿潤燃料の含水率が引き下げられることにより、湿潤燃料が凝集し難くなり、付着し難くなる。これにより、上流側の乾燥室において、湿潤燃料の付着による堆積物の発生を抑制し、また、湿潤燃料の凝集による凝集塊の発生を抑制できるため、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【００１０】
この場合、複数の乾燥室は、流動方向の上流側の乾燥室と、流動方向の中流側の乾燥室と、流動方向の下流側の乾燥室とからなる３室の乾燥室であり、逆流供給部は、流動方向の下流側の乾燥室から流動方向の中流側の乾燥室へ向けて逆流させながら湿潤燃料を供給すると共に、流動方向の下流側の乾燥室から流動方向の上流側の乾燥室へ向けて逆流させながら湿潤燃料を供給することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、逆流供給部により、下流側の乾燥室の湿潤燃料の一部を、中流側の乾燥室と上流側の乾燥室にそれぞれ供給することができる。これにより、中流側の乾燥室および上流側の乾燥室の湿潤燃料の含水率を引き下げることができるため、湿潤燃料が凝集し難くなり、付着し難くなる。よって、中流側の乾燥室および上流側の乾燥室において、湿潤燃料の付着による堆積物の発生を抑制し、また、湿潤燃料の凝集による凝集塊の発生を抑制できるため、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【００１２】
この場合、逆流供給部は、流動方向の下流側から上流側へ向けて湿潤燃料を供給するスクリューフィーダを有していることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、流動層の内部にスクリューフィーダを設けることで、流動方向の下流側から上流側へ向けて湿潤燃料を、簡易な構成で供給することができる。
【００１４】
この場合、スクリューフィーダは、流動方向に亘って設けられると共に、流動層の鉛直方向における下方側に設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、スクリューフィーダは、流動層の下方側において湿潤燃料を下流側から上流側に供給することができる。このため、流動層の下方側に堆積し易い上流側の湿潤燃料へ向けて、下流側の湿潤燃料を供給することができるため、流動不良の発生を好適に抑制することができる。
【００１６】
この場合、スクリューフィーダは、流動方向に亘って設けられると共に、流動層の鉛直方向における上方側に設けられていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、流動層の下方側における湿潤燃料の流動を、スクリューフィーダによって阻害することがないため、湿潤燃料を流動方向に好適に流動させつつ、下流側の湿潤燃料を上流側へ向けて供給することができる。
【００１８】
この場合、燃料投入口は、乾燥炉の鉛直方向の上方側に設けられ、燃料排出口は、乾燥炉の鉛直方向の下方側に設けられ、スクリューフィーダは、流動方向の上流側の端部が流動層の鉛直方向における上方側に設けられ、流動方向の下流側の端部が流動層の鉛直方向における下方側に設けられることで、流動方向に亘って斜めに設けられていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、スクリューフィーダは、燃料排出口周りの湿潤燃料を、燃料投入口へ向けて供給することができる。このため、スクリューフィーダは、燃料排出口近くの含水率のより低い湿潤燃料を、燃料投入直後の含水率のより高い湿潤燃料へ向けて供給することができるため、流動方向の上流側における湿潤燃料の含水率を好適に引き下げることができる。
【００２０】
本発明のガス化複合発電設備は、上記の流動層乾燥装置と、流動層乾燥装置から供給された乾燥後の湿潤燃料を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービンと、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、ガスタービンおよび蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、流動層乾燥装置において好適に流動させ乾燥させた湿潤燃料をガス化炉に供給することができる。
【００２２】
本発明の乾燥方法は、供給された湿潤燃料を流動化ガスにより流動方向に沿って流動させながら、湿潤燃料を乾燥させる乾燥方法であって、流動層の内部において、流動方向の下流側における湿潤燃料の一部を、流動方向の上流側に逆流させて供給することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、流動方向の下流側における湿潤燃料の一部を、流動方向の上流側に供給することができる。このため、流動方向の上流側における湿潤燃料には、流動方向の上流側に比して含水率の低い湿潤燃料が供給される。これにより、流動方向の上流側における湿潤燃料は、流動方向の下流側から含水率の低い湿潤燃料が供給されるため、含水率が引き下げられる。よって、湿潤燃料の含水率が引き下げられることにより、湿潤燃料が凝集し難くなり、付着し難くなる。これにより、湿潤燃料の付着による堆積物の発生を抑制し、また、湿潤燃料の凝集による凝集塊の発生を抑制できるため、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の流動層乾燥装置および乾燥方法によれば、流動方向の上流側における湿潤燃料の含水率を引き下げることができるため、湿潤燃料の堆積および凝集を抑制でき、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施例１に係る流動層乾燥装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。
【図３】図３は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。
【図４】図４は、実施例３に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。
【図５】図５は、実施例４に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。
【図６】図６は、実施例４に係る流動層乾燥装置を模式的に表した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥装置および乾燥方法について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２７】
図１は、実施例１に係る流動層乾燥装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。実施例１の流動層乾燥装置１が適用された石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）１００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っている。すなわち、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。この場合、ガス化炉に供給する湿潤燃料として褐炭を使用している。
【００２８】
なお、実施例１では、湿潤燃料として褐炭を適用したが、水分含量の高いものであれば、亜瀝青炭等を含む低品位炭や、スラッジ等の泥炭を適用してもよく、また、高品位炭であっても適用可能である。また、湿潤燃料として、褐炭等の石炭に限らず、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。
【００２９】
実施例１において、図１に示すように、石炭ガス化複合発電設備１００は、給炭装置１１１、流動層乾燥装置１、微粉炭機（ミル）１１３、石炭ガス化炉１１４、チャー回収装置１１５、ガス精製装置１１６、ガスタービン設備１１７、蒸気タービン設備１１８、発電機１１９、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１２０を有している。
【００３０】
給炭装置１１１は、原炭バンカ１２１と、石炭供給機１２２と、クラッシャ１２３とを有している。原炭バンカ１２１は、褐炭を貯留可能であって、所定量の褐炭を石炭供給機１２２に投下する。石炭供給機１２２は、原炭バンカ１２１から投下された褐炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ１２３に投下する。このクラッシャ１２３は、投下された褐炭を細かく破砕して細粒化する。
【００３１】
詳細は後述するが、流動層乾燥装置１は、給炭装置１１１から投入された褐炭を過熱蒸気等の流動化ガスにより流動させながら乾燥させることで、褐炭が含有する水分を除去するものである。この流動層乾燥装置１には、排出された乾燥済の褐炭（乾燥炭）を冷却する冷却器１３１が接続されている。冷却器１３１には、冷却済の乾燥炭を貯留する乾燥炭バンカ１３２が接続されている。また、流動層乾燥装置１には、外部へ排出される排出ガスから乾燥炭の粒子を分離する集塵装置１３９として乾燥炭サイクロン１３３と乾燥炭電気集塵機１３４が接続されている。乾燥炭サイクロン１３３および乾燥炭電気集塵機１３４において排出ガスから分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。なお、乾燥炭電気集塵機１３４で乾燥炭が分離された排出ガスは、蒸気圧縮機１３５で圧縮されてから各種熱源として利用される。
【００３２】
微粉炭機１１３は、石炭粉砕機であって、流動層乾燥装置１により乾燥された褐炭（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。すなわち、微粉炭機１１３は、乾燥炭バンカ１３２に貯留された乾燥炭が石炭供給機１３６により投下されると、この乾燥炭を所定粒径以下の微粉炭とする。そして、微粉炭機１１３で粉砕後の微粉炭は、微粉炭バグフィルタ１３７ａ，１３７ｂにより搬送用ガスから分離され、微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される。
【００３３】
石炭ガス化炉１１４は、微粉炭機１１３で処理された微粉炭が供給されると共に、チャー回収装置１１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）が供給される。
【００３４】
石炭ガス化炉１１４は、ガスタービン設備１１７（圧縮機１６１）から圧縮空気供給ライン１４１が接続されており、このガスタービン設備１１７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１４２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１４３が石炭ガス化炉１１４に接続され、この第１窒素供給ライン１４３に微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂからの給炭ライン１４４ａ，１４４ｂが接続されている。また、第２窒素供給ライン１４５も石炭ガス化炉１１４に接続され、この第２窒素供給ライン１４５にチャー回収装置１１５からのチャー戻しライン１４６が接続されている。更に、酸素供給ライン１４７は、圧縮空気供給ライン１４１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。
【００３５】
石炭ガス化炉１１４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、酸化剤（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１１４は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置１４８が設けられている。この場合、石炭ガス化炉１１４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１１４は、チャー回収装置１１５に向けて可燃性ガスのガス生成ライン１４９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１４９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１１５に供給するとよい。
【００３６】
チャー回収装置１１５は、集塵装置１５１と供給ホッパ１５２とを有している。この場合、集塵装置１５１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１１４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１５３を通してガス精製装置１１６に送られる。供給ホッパ１５２は、集塵装置１５１で可燃性ガスから分離された微粒のチャーを貯留するものである。なお、集塵装置１５１と供給ホッパ１５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ１５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ１５２からのチャー戻しライン１４６が第２窒素供給ライン１４５に接続されている。
【００３７】
ガス精製装置１１６は、チャー回収装置１１５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１１６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１１７に供給する。なお、このガス精製装置１１６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。
【００３８】
ガスタービン設備１１７は、圧縮機１６１、燃焼器１６２、タービン１６３を有しており、圧縮機１６１とタービン１６３は、回転軸１６４により連結されている。燃焼器１６２は、圧縮機１６１から圧縮空気供給ライン１６５が接続されると共に、ガス精製装置１１６から燃料ガス供給ライン１６６が接続され、タービン１６３に燃焼ガス供給ライン１６７が接続されている。また、ガスタービン設備１１７は、圧縮機１６１から石炭ガス化炉１１４に延びる圧縮空気供給ライン１４１が設けられており、圧縮空気供給ライン１４１に昇圧機１６８が介設されている。従って、燃焼器１６２では、圧縮機１６１から供給された圧縮空気とガス精製装置１１６から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン１６３にて、発生した燃焼ガスにより回転軸１６４を回転することで発電機１１９を駆動することができる。
【００３９】
蒸気タービン設備１１８は、ガスタービン設備１１７における回転軸１６４に連結されるタービン１６９を有しており、発電機１１９は、この回転軸１６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ１２０は、ガスタービン設備１１７（タービン１６３）からの排ガスライン１７０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１２０は、蒸気タービン設備１１８のタービン１６９との間に蒸気供給ライン１７１が設けられると共に、蒸気回収ライン１７２が設けられ、蒸気回収ライン１７２に復水器１７３が設けられている。従って、蒸気タービン設備１１８では、排熱回収ボイラ１２０から供給された蒸気によりタービン１６９が駆動し、回転軸１６４を回転することで発電機１１９を駆動することができる。
【００４０】
そして、排熱回収ボイラ１２０で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置１７４により有害物質が除去され、浄化された排ガスは、煙突１７５から大気へ放出される。
【００４１】
ここで、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００の作動について説明する。
【００４２】
実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００において、給炭装置１１１にて、原炭（褐炭）が原炭バンカ１２１に貯留されており、この原炭バンカ１２１の褐炭が石炭供給機１２２によりクラッシャ１２３に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された褐炭は、流動層乾燥装置１により加熱乾燥された後、冷却器１３１により冷却され、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１の上部から取り出された蒸気は、乾燥炭サイクロン１３３及び乾燥炭電気集塵機１３４により乾燥炭の粒子が分離され、蒸気圧縮機１３５で圧縮された後、各種熱源として利用される。一方、蒸気から分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。
【００４３】
乾燥炭バンカ１３２に貯留される乾燥炭は、石炭供給機１３６により微粉炭機１１３に投入され、ここで、細かい粒子状に粉砕されて微粉炭が製造され、微粉炭バグフィルタ１３７ａ，１３７ｂを介して微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される。この微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される微粉炭は、空気分離装置１４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン１４３を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。また、後述するチャー回収装置１１５で回収されたチャーが、空気分離装置１４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン１４５を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１１７から抽気された圧縮空気が昇圧機１６８で昇圧された後、空気分離装置１４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン１４１を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。
【００４４】
石炭ガス化炉１１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）を生成することができる。そして、この可燃性ガスは、石炭ガス化炉１１４からガス生成ライン１４９を通して排出され、チャー回収装置１１５に送られる。
【００４５】
このチャー回収装置１１５にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置１５１に供給され、集塵装置１５１は、可燃性ガスに含まれるチャーを分離する。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１５３を通してガス精製装置１１６に送られる。一方、可燃性ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ１５２に堆積され、チャー戻しライン１４６を通して石炭ガス化炉１１４に戻されてリサイクルされる。
【００４６】
チャー回収装置１１５によりチャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製装置１１６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、燃料ガスが製造される。そして、ガスタービン設備１１７では、圧縮機１６１が圧縮空気を生成して燃焼器１６２に供給すると、この燃焼器１６２は、圧縮機１６１から供給される圧縮空気と、ガス精製装置１１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスによりタービン１６３を駆動することで、回転軸１６４を介して発電機１１９を駆動し、発電を行うことができる。
【００４７】
そして、ガスタービン設備１１７におけるタービン１６３から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ１２０にて、空気と熱交換を行うことで蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン設備１１８に供給する。蒸気タービン設備１１８では、排熱回収ボイラ１２０から供給された蒸気によりタービン１６９を駆動することで、回転軸１６４を介して発電機１１９を駆動し、発電を行うことができる。
【００４８】
その後、ガス浄化装置１７４では、排熱回収ボイラ１２０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１７５から大気へ放出される。
【００４９】
以下、上述した石炭ガス化複合発電設備１００における流動層乾燥装置１について詳細に説明する。図２は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。実施例１の流動層乾燥装置１は、水分含量が高い石炭である褐炭を、流動化ガスにより流動させながら、加熱乾燥させるものである。
【００５０】
図２に示すように、流動層乾燥装置１は、内部に褐炭が供給される乾燥炉５と、乾燥炉５の内部に設けられたガス分散板６と、を備えている。乾燥炉５は、長方体の箱状に形成されている。ガス分散板６は、乾燥炉５の内部の空間を、鉛直方向下方側（図示下側）に位置する風室１１と、鉛直方向上方側（図示上側）に位置する乾燥室１２とに区分けしている。ガス分散板６には、多数の貫通孔が形成され、風室１１には、蒸気等の流動化ガスが導入される。なお、ガス分散板６としては、多数の貫通孔が形成されたもの以外にも、板に穴を開けたもの、風室１１上部にノズルを取り付けたものなどが適用されてもよい。
【００５１】
乾燥炉５の乾燥室１２には、褐炭を投入する褐炭投入口（燃料投入口）３１と、褐炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口（燃料排出口）４１と、流動化ガスおよび発生蒸気を排出ガスとして排出するガス排出口４２と、スクリューフィーダ４５とが設けられている。
【００５２】
褐炭投入口３１は、乾燥室１２の一端側（図示左側）の鉛直方向における上方側に形成されている。褐炭投入部３１には、給炭装置１１１が接続されており、給炭装置１１１から供給された褐炭が、乾燥室１２に供給される。
【００５３】
乾燥炭排出口４１は、乾燥室１２の他端側（図示右側）の鉛直方向における下方側に形成されている。乾燥炭排出口４１からは、乾燥室１２において乾燥された褐炭が、乾燥炭として排出され、排出された乾燥炭は上記した冷却器１３１へ向けて供給される。
【００５４】
ガス排出口４２は、乾燥室１２の他端側の鉛直方向における上方側に形成されている。ガス排出口４２は、褐炭の乾燥時において、乾燥室１２に供給された流動化ガスと共に、乾燥室１２から発生する発生蒸気を排出している。なお、ガス排出口４２から排出された流動化ガスおよび発生蒸気は、上記した集塵装置１３９へ向けて供給される。
【００５５】
従って、褐炭投入口３１を介して乾燥室１２に供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化ガスにより流動することで、乾燥室１２内に流動層３を形成すると共に、流動層３の上方にフリーボード部Ｆを形成する。乾燥室１２に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥室１２の一端側から他端側へ向かう方向となる。投入された褐炭は、流動方向に沿って流動しながら乾燥されることで、褐炭に含まれる水分が発生蒸気となって、流動化ガスと共にガス排出口４２から排出される。水分が除去され、乾燥室１２の他端側まで流動した褐炭は、乾燥炭として、乾燥炭排出口４１から排出される。
【００５６】
スクリューフィーダ４５は、流動方向の下流側の褐炭の一部を、流動方向の上流側へ逆流させて供給する逆流供給部として機能している。スクリューフィーダ４５は、駆動源となるモータ５１と、モータ５１に連結された回転軸５２と、回転軸５２に取り付けられたスクリュー部５３と、スクリュー部５３を覆う外筒５４とを有している。
【００５７】
モータ５１は、乾燥炉５の外側に設けられ、回転軸５２を回転させている。回転軸５２は、乾燥炉５の内外を貫通して設けられ、取り付けられたスクリュー部５３を回転させている。回転軸５２は、流動方向に亘って水平に設けられ、流動層３の鉛直方向における下方側に設けられている。スクリュー部５３は、モータ５１が回転軸５２を回転させることで、回転する。外筒５４は、その内部が逆流供給経路５５となっており、逆流供給経路５５では、褐炭が流動方向の下流側から上流側へ向けて流通する。外筒５４の内部には、回転軸５２およびスクリュー部５３が格納されている。
【００５８】
そして、このスクリューフィーダ４５は、流動層３の鉛直方向における下方側に設けられている。すなわち、スクリューフィーダ４５は、ガス分散板６に近接して設けられ、フリーボード部Ｆから離れて設けられている。
【００５９】
従って、スクリューフィーダ４５は、モータ５１により回転軸５２が回転させられると、スクリュー部５３が回転することで、流動層３の下方側において、乾燥室１２の流動方向の下流側における褐炭の一部が、外筒５４の下流側端部から内部に取り込まれる。外筒５４の内部に取り込まれた褐炭は、スクリュー部５３が回転することで、逆流供給経路５５の流動方向の下流側から上流側へ向けて流通する。そして、逆流供給経路５５を流通した褐炭は、外筒５４の上流側端部から外部に排出されることで、流動層３の下方側において、流動方向の上流側における乾燥室１２へ供給される。
【００６０】
以上のように、実施例１の構成によれば、スクリューフィーダ４５により、乾燥室１２の下流側における褐炭の一部を、乾燥室１２の上流側に供給することができる。このため、乾燥室１２の上流側には、上流側に比して含水率の低い褐炭が供給される。これにより、乾燥室１２の上流側における褐炭は、褐炭投入口３１から褐炭が供給されても、下流側から含水率の低い褐炭が供給されるため、含水率が引き下げられる。よって、褐炭の含水率が引き下げられることにより、褐炭が凝集し難くなり、付着し難くなる。これにより、褐炭の付着による堆積物の発生を抑制し、また、褐炭の凝集による凝集塊の発生を抑制できるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００６１】
また、実施例１の構成によれば、流動層３の内部にスクリューフィーダ４５を設け、スクリューフィーダ４５により、流動方向の下流側から上流側へ向けて褐炭を供給することができるため、複雑な構成とすることなく、流動層乾燥装置１自体を簡素化することができる。
【００６２】
また、実施例１の構成によれば、スクリューフィーダ４５を流動層３の下方側に設けることで、流動層３の下方側において褐炭を、乾燥室１２の下流側から上流側に供給することができる。つまり、乾燥炭排出口４１周りの褐炭を、乾燥室１２の上流側における流動層３の下方側に供給することができる。このため、流動層乾燥装置１は、流動層３の下方側に堆積し易い乾燥室１２の上流側の褐炭へ向けて、下流側の褐炭を供給することができるため、流動不良の発生を好適に抑制することができる。
【実施例２】
【００６３】
次に、図３を参照して、実施例２に係る流動層乾燥装置２００について説明する。図３は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、スクリューフィーダ４５を流動層３の鉛直方向における下方側に設けたが、実施例２に係る流動層乾燥装置２００では、スクリューフィーダ２０１を流動層３の鉛直方向における上方側に設けている。以下、実施例２に係る流動層乾燥装置２００について説明する。
【００６４】
図３に示すように、実施例２に係る流動層乾燥装置２００において、スクリューフィーダ２０１は、実施例１と同様に構成され、流動方向の下流側の褐炭の一部を、流動方向の上流側へ逆流させて供給する逆流供給部として機能している。つまり、このスクリューフィーダ２０１は、実施例１と同様に、モータ５１と、回転軸５２と、スクリュー部５３と、外筒５４とを有している。そして、スクリューフィーダ２０１は、回転軸５２が流動方向に沿って水平に設けられ、流動層３の鉛直方向における上方側に設けられている。すなわち、スクリューフィーダ２０１は、ガス分散板６から鉛直方向の上方側に離れて設けられ、フリーボード部Ｆに近接して設けられている。
【００６５】
従って、スクリューフィーダ２０１は、モータ５１により回転軸５２が回転させられると、スクリュー部５３が回転することで、流動層３の上方側において、乾燥室１２の流動方向の下流側における褐炭の一部が、外筒５４の下流側端部から内部に取り込まれる。外筒５４の内部に取り込まれた褐炭は、スクリュー部５３が回転することで、逆流供給経路５５の流動方向の下流側から上流側へ向けて流通する。そして、逆流供給経路５５を流通した褐炭は、外筒５４の上流側端部から外部に排出されることで、流動層３の上方側において、流動方向の上流側における乾燥室１２へ供給される。
【００６６】
以上のように、実施例２の構成によれば、スクリューフィーダ２０１を流動層３の上方側に設けることで、流動層３の上方側において褐炭を、乾燥室１２の下流側から上流側に供給することができる。このため、流動層乾燥装置２００は、流動層の下方側における褐炭の流動を、スクリューフィーダ２０１によって阻害することがないため、褐炭を流動方向に好適に流動させつつ、下流側の褐炭の一部を上流側へ向けて好適に供給することができる。
【実施例３】
【００６７】
次に、図４を参照して、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０について説明する。図４は、実施例３に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、スクリューフィーダ４５を流動層３の鉛直方向における下方側に設けたが、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０では、スクリューフィーダ２１１を流動方向に亘って斜めに設けている。以下、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０について説明する。
【００６８】
図４に示すように、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０において、スクリューフィーダ２１１は、実施例１と同様に構成され、流動方向の下流側の褐炭の一部を、流動方向の上流側へ逆流させて供給する逆流供給部として機能している。つまり、このスクリューフィーダ２１１は、実施例１と同様に、モータ５１と、回転軸５２と、スクリュー部５３と、外筒５４とを有している。そして、スクリューフィーダ２１１は、回転軸５２が流動方向に亘って設けられると共に、回転軸５２が水平に対し傾けて設けられている。すなわち、回転軸５２は、流動方向の上流側の端部が流動層の鉛直方向における上方側に設けられ、流動方向の下流側の端部が流動層の鉛直方向における下方側に設けられている。このため、スクリューフィーダ２１１は、流動方向の上流側の端部が褐炭投入口３１周りに位置し、流動方向の下流側の端部が乾燥炭排出口４１周りに位置する。
【００６９】
従って、スクリューフィーダ２１１は、モータ５１により回転軸５２が回転させられると、スクリュー部５３が回転することで、流動層３の下方側において、乾燥室１２の流動方向の下流側における褐炭の一部が、外筒５４の下流側端部から内部に取り込まれる。外筒５４の内部に取り込まれた褐炭は、スクリュー部５３が回転することで、逆流供給経路５５の流動方向の下流側から上流側へ向けて流通する。そして、逆流供給経路５５を流通した褐炭は、外筒５４の上流側端部から外部に排出されることで、流動層３の上方側において、流動方向の上流側における乾燥室１２へ供給される。
【００７０】
以上のように、実施例３の構成によれば、スクリューフィーダ２１１の上流側の端部を流動層３の上方側に設け、スクリューフィーダ２１１の下流側の端部を流動層３の下方側に設けることで、乾燥室１２の下流側における流動層３の下方側の褐炭を、乾燥室１２の上流側における流動層３の上方側に供給することができる。つまり、乾燥炭排出口４１周りの褐炭を、褐炭投入口３１周りに供給することができる。このため、流動層乾燥装置２１０は、乾燥炭排出口４１に近い含水率のより低い褐炭を、褐炭投入直後の含水率のより高い褐炭へ向けて供給することができるため、流動方向の上流側における褐炭の含水率を好適に引き下げることができる。
【実施例４】
【００７１】
次に、図５および図６を参照して、実施例４に係る流動層乾燥装置２２０について説明する。図５は、実施例４に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。図６は、実施例４に係る流動層乾燥装置を模式的に表した平面図である。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、１つの乾燥室１２に、１つのスクリューフィーダ４５を設けたが、実施例４に係る流動層乾燥装置２２０では、乾燥室１２を仕切り板２２２によって流動方向に沿って複数に区分けし、複数のスクリューフィーダ２２１を設けている。以下、実施例４に係る流動層乾燥装置２２０について説明する。
【００７２】
図５に示すように、実施例４に係る流動層乾燥装置２２０は、ガス分散板６を挟んで下方側に設けられた風室１１と上方側に設けられた乾燥室１２とを有する乾燥炉５を備えている。乾燥炉５の内部には、複数の仕切り板２２２が設けられている。複数の仕切り板２２２は、乾燥室１２を褐炭の流動方向に沿って複数に区分けしている。実施例４では、仕切り板２２２は、２つ設けられ、乾燥室１２を３室、すなわち流動方向の上流側の乾燥室１２ａ、流動方向の中流側の乾燥室１２ｂ、流動方向の下流側の乾燥室１２ｃに区分けしている。
【００７３】
乾燥炉５の乾燥室１２には、実施例１と同様に、褐炭を投入する褐炭投入口３１と、褐炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口４１と、流動化ガスおよび発生蒸気を排出するガス排出口４２と、複数のスクリューフィーダ２２１とが設けられている。
【００７４】
褐炭投入口３１は、上流側の乾燥室１２ａの一端側（図示左側）の鉛直方向における上方側に形成されている。褐炭投入口３１には、給炭装置１１１が接続されており、給炭装置１１１から供給された褐炭が、上流側の乾燥室１２ａに供給される。
【００７５】
乾燥炭排出口４１は、下流側の乾燥室１２ｃの他端側（図示右側）の鉛直方向における下方側に形成されている。乾燥炭排出口４１からは、乾燥室１２において乾燥された褐炭が、乾燥炭として排出され、排出された乾燥炭は上記した冷却器１３１へ向けて供給される。
【００７６】
ガス排出口４２は、下流側の乾燥室１２ｃの他端側の鉛直方向における上方側に形成されている。ガス排出口４２は、褐炭の乾燥時において、乾燥室１２に供給された流動化ガスと共に、乾燥室１２から発生する発生蒸気を排出している。なお、ガス排出口４２から排出された流動化ガスおよび発生蒸気は、上記した集塵装置１３９へ向けて供給される。
【００７７】
従って、褐炭投入口３１を介して上流側の乾燥室１２ａに供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化ガスにより流動することで、上流側の乾燥室１２ａから下流側の乾燥室１２ｃに亘って流動層３を形成すると共に、流動層３の上方にフリーボード部Ｆを形成する。乾燥室１２に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥室１２の一端側から他端側へ向かう方向となる。そして、上流側の乾燥室１２ａに供給された褐炭は、流動方向に沿って流動しながら乾燥されることで、褐炭に含まれる水分が発生蒸気となって、流動化ガスと共にガス排出口４２から排出される。水分が除去され、下流側の乾燥室１２ｃの他端側まで流動した褐炭は、乾燥炭として、乾燥炭排出口４１から排出される。
【００７８】
複数のスクリューフィーダ２２１は、実施例４では、２つ設けられ、一方のスクリューフィーダ２２１ａは、上流側の乾燥室１２ａと下流側の乾燥室１２ｃと間に亘って設けられ、他方のスクリューフィーダ２２１ｂは、中流側の乾燥室１２ｂと下流側の乾燥室１２ｃと間に亘って設けられている。また、図６に示すように、２つのスクリューフィーダ２２１ａ，２２１ｂは、流動方向に直交する幅方向において、所定の間隔を空けて平行に設けられる。
【００７９】
一方のスクリューフィーダ２２１ａは、実施例１と同様に構成され、下流側の乾燥室１２ｃの褐炭の一部を、上流側の乾燥室１２ａへ逆流させて供給している。つまり、このスクリューフィーダ２２１ａは、実施例１と同様に、モータ５１ａと、回転軸５２ａと、スクリュー部５３ａと、外筒５４ａとを有している。そして、スクリューフィーダ２２１ａは、外筒５４ａが２つの仕切り板２２２を貫通して設けられ、回転軸５２ａが流動方向に沿って水平に設けられると共に、流動層３の鉛直方向における下方側に設けられている。
【００８０】
他方のスクリューフィーダ２２１ｂも、実施例１と同様に構成され、下流側の乾燥室１２ｃの褐炭の一部を、中流側の乾燥室１２ｂへ逆流させて供給している。つまり、このスクリューフィーダ２２１ｂは、実施例１と同様に、モータ５１ｂと、回転軸５２ｂと、スクリュー部５３ｂと、外筒５４ｂとを有している。そして、スクリューフィーダ２２１ｂは、外筒５４ｂが１つの仕切り板２２２を貫通して設けられ、回転軸５２ｂが流動方向に沿って水平に設けられると共に、流動層３の鉛直方向における下方側に設けられている。
【００８１】
従って、一方のスクリューフィーダ２２１ａは、モータ５１ａにより回転軸５２ａが回転させられると、スクリュー部５３ａが回転することで、流動層３の下方側において、下流側の乾燥室１２ｃにおける褐炭の一部が、外筒５４ａの下流側端部から内部に取り込まれる。外筒５４ａの内部に取り込まれた褐炭は、スクリュー部５３ａが回転することで、逆流供給経路５５ａの流動方向の下流側から上流側へ向けて流通する。そして、逆流供給経路５５ａを流通した褐炭は、外筒５４ａの上流側端部から外部に排出されることで、流動層３の下方側において、上流側の乾燥室１２ａへ供給される。
【００８２】
また、他方のスクリューフィーダ２２１ｂは、モータ５１ｂにより回転軸５２ｂが回転させられると、スクリュー部５３ｂが回転することで、流動層３の下方側において、下流側の乾燥室１２ｃにおける褐炭の一部が、外筒５４ｂの下流側端部から内部に取り込まれる。外筒５４ｂの内部に取り込まれた褐炭は、スクリュー部５３ｂが回転することで、逆流供給経路５５ｂの流動方向の下流側から上流側へ向けて流通する。そして、逆流供給経路５５ｂを流通した褐炭は、外筒５４ｂの上流側端部から外部に排出されることで、流動層３の下方側において、中流側の乾燥室１２ｂへ供給される。
【００８３】
以上のように、実施例４の構成によれば、一方のスクリューフィーダ２２１ａにより、下流側の乾燥室１２ｃにおける褐炭の一部を、上流側の乾燥室１２ａに供給することができる。また、他方のスクリューフィーダ２２１ｂにより、下流側の乾燥室１２ｃにおける褐炭の一部を、中流側の乾燥室１２ｂに供給することができる。このため、上流側の乾燥室１２ａには、含水率の低い下流側の乾燥室１２ｃの褐炭が供給される。また、中流側の乾燥室１２ｂには、含水率の低い下流側の乾燥室１２ｃの褐炭が供給される。これにより、上流側の乾燥室１２ａには、褐炭投入口３１から褐炭が供給されても、下流側の乾燥室１２ｃから含水率の低い褐炭が供給されるため、含水率が引き下げられる。また、中流側の乾燥室１２ｂには、下流側の乾燥室１２ｃから含水率の低い褐炭が供給されるため、含水率が引き下げられる。よって、褐炭の含水率が引き下げられることにより、褐炭が凝集し難くなり、付着し難くなる。これにより、褐炭の付着による堆積物の発生を抑制し、また、褐炭の凝集による凝集塊の発生を抑制できるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００８４】
なお、実施例１ないし４では、スクリューフィーダ４５，２０１，２１１，２２１を用いて、流動方向の下流側から上流側へ向けて褐炭を供給したが、この構成に限定されない。例えば、スクリューフィーダ４５，２０１，２１１，２２１に代えて、スクレーパーチェーンコンベアを適用してもよい。この場合、スクレーパーチェーンコンベアは、乾燥室１２内に設けることが好ましい。また、実施例４では乾燥室１２を仕切り版２２２によって流動方向に沿って複数に区分けし、複数のスクリューフィーダ２２１を設けることとしたが、乾燥室１２を複数に区分けしない場合であっても、スクリューフィーダ２２１を複数設けることで同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  流動層乾燥装置
３  流動層
５  乾燥炉
６  ガス分散板
１１  風室
１２  乾燥室
３１  褐炭投入口
４１  乾燥炭排出口
４２  ガス排出口
４５  スクリューフィーダ
５１  モータ
５２  回転軸
５３  スクリュー部
５４  外筒
５５  逆流供給経路
２００  流動層乾燥装置（実施例２）
２０１  スクリューフィーダ（実施例２）
２１０  流動層乾燥装置（実施例３）
２１１  スクリューフィーダ（実施例３）
２２０  流動層乾燥装置（実施例４）
２２１  スクリューフィーダ（実施例４）
２２２  仕切り板
Ｆ  フリーボード部
【図１】
0005916426.tif 000002
【図２】
0005916426.tif 000003
【図３】
0005916426.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005916426.tif 000006
【図６】
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