(57)【要約】【課題】配管、装置等の腐食を抑制する。【解決手段】乾燥装置１００は、含水石炭を乾燥させる乾燥器１１０と、乾燥器１１０から排気された排気ガスに塩基性物質を供給する塩基性物質供給部１３０と、排気ガス中の水蒸気が凝縮されることで生じる凝縮水のｐＨを測定するｐＨ測定部１４０と、ｐＨ測定部１４０によって測定されるｐＨが所定範囲内となるように、塩基性物質供給部１３０によって供給される塩基性物質の量を制御する制御部１５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水石炭を乾燥させる乾燥器と、
前記乾燥器から排気された排気ガスに塩基性物質を供給する塩基性物質供給部と、
前記排気ガス中の水蒸気が凝縮されることで生じる凝縮水のｐＨを測定するｐＨ測定部と、
前記ｐＨ測定部によって測定されるｐＨが所定範囲内となるように、前記塩基性物質供給部によって供給される塩基性物質の量を制御する制御部と、
を備える乾燥装置。
【請求項２】
前記乾燥器は、
前記含水石炭を収容する収容槽と、
前記収容槽の下部または底部から水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
を有する請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記水蒸気供給部は、前記収容槽から排気された水蒸気を前記収容槽の下部または底部から供給する請求項２に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記乾燥器は、
一部が前記収容槽内に配され、内部に前記排気ガスが流通する伝熱管を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の乾燥装置。
【請求項５】
前記ｐＨ測定部は、前記伝熱管において生じた凝縮水のｐＨを測定する請求項４に記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記塩基性物質供給部は、塩基性物質としてアンモニアガスを供給する請求項１から５のいずれか１項に記載の乾燥装置。
【請求項７】
含水石炭を乾燥させる工程と、
前記含水石炭の乾燥により得られる排気ガス中の水蒸気が凝縮されて生じる凝縮水のｐＨを測定する工程と、
測定される前記凝縮水のｐＨが所定範囲内となる量の塩基性物質を前記排気ガスに供給する工程と、
を含む乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、乾燥装置および乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭のうち、泥炭、亜炭、褐炭、および、亜瀝青炭といった含水石炭は、水の含有率（含水率）が相対的に高い。このため、含水石炭は、単位重量あたりの発熱量が低く、輸送コストに対する燃料としてのエネルギー効率が低い。
【０００３】
そこで、流動層炉において含水石炭の流動層を形成させて乾燥させる技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７０７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、含水石炭には、硫黄分（硫黄化合物や硫黄）が含まれている。このため、含水石炭を乾燥させることによって生じる排気ガスには、硫黄分が含まれることになる。また、排気ガスには、水蒸気が含まれているので、排気ガスの温度が低下し、水蒸気が凝縮すると、硫黄分が凝縮水に溶け込む。そうすると、凝縮水のｐＨが低下し、排気ガスが通過する配管、装置等が腐食するおそれがある。
【０００６】
本開示は、このような課題に鑑み、配管、装置等の腐食を抑制することが可能な乾燥装置、および、乾燥方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る乾燥装置は、含水石炭を乾燥させる乾燥器と、乾燥器から排気された排気ガスに塩基性物質を供給する塩基性物質供給部と、排気ガス中の水蒸気が凝縮されることで生じる凝縮水のｐＨを測定するｐＨ測定部と、ｐＨ測定部によって測定されるｐＨが所定範囲内となるように、塩基性物質供給部によって供給される塩基性物質の量を制御する制御部と、を備える。
【０００８】
また、乾燥器は、含水石炭を収容する収容槽と、収容槽の下部または底部から水蒸気を供給する水蒸気供給部と、を有してもよい。
【０００９】
また、水蒸気供給部は、収容槽から排気された水蒸気を収容槽の下部または底部から供給してもよい。
【００１０】
また、乾燥器は、一部が収容槽内に配され、内部に排気ガスが流通する伝熱管を有してもよい。
【００１１】
また、ｐＨ測定部は、伝熱管において生じた凝縮水のｐＨを測定してもよい。
【００１２】
また、塩基性物質供給部は、塩基性物質としてアンモニアガスを供給してもよい。
【００１３】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る乾燥方法は、含水石炭を乾燥させる工程と、含水石炭の乾燥により得られる排気ガス中の水蒸気が凝縮されて生じる凝縮水のｐＨを測定する工程と、測定される凝縮水のｐＨが所定範囲内となる量の塩基性物質を排気ガスに供給する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、配管、装置等の腐食を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】乾燥装置を説明する図である。
【図２】乾燥方法の処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１７】
（乾燥装置１００）
図１は、乾燥装置１００を説明する図である。なお、図１中、含水石炭および乾燥された石炭（水が除去された含水石炭）の流れを一点鎖線の矢印で示し、水蒸気および排気ガス等のガスの流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。含水石炭は、例えば、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭等の水を含む石炭である。
【００１８】
図１に示すように、乾燥装置１００は、乾燥器１１０と、除塵装置１２０と、塩基性物質供給部１３０と、ｐＨ測定部１４０と、制御部１５０とを含む。
【００１９】
乾燥器１１０は、含水石炭を加熱して乾燥させる。乾燥器１１０は、収容槽２１０と、水蒸気供給部２２０と、伝熱管２３０と、貯水槽２４０とを含む。
【００２０】
収容槽２１０には、含水石炭の供給源から含水石炭が投入される。収容槽２１０は、含水石炭を収容する。収容槽２１０の上面には排気管１１２が接続される。
【００２１】
水蒸気供給部２２０は、収容槽２１０の底面から水蒸気（流動化ガス）を供給する。水蒸気供給部２２０は、風箱２２２と、ブロワ２２４とを含む。
【００２２】
風箱２２２は、収容槽２１０の下方に設けられる。風箱２２２の上部は、通気可能な分散板２２２ａで形成されている。分散板２２２ａは、例えば、含水石炭（含水石炭の粒子のうち最小の粒径の粒子）の粒径よりも小さい径の開孔が複数設けられた板や、含水石炭の粒径よりも小さい径の開孔が設けられたノズルを設置した板で構成される。分散板２２２ａは、収容槽２１０の底面としても機能する。
【００２３】
ブロワ２２４は、吸入側が排気管１１２（詳細には排気管１１２における除塵装置１２０の下流側）に接続され、吐出側が風箱２２２に接続される。ブロワ２２４は、収容槽２１０から排気され、後述する除塵装置１２０によって除塵された排気ガス（水蒸気）を風箱２２２に供給する。また、ブロワ２２４は、収容槽２１０内で含水石炭の流動層を形成させる流速で、排気ガスを風箱２２２に供給する。
【００２４】
こうして、水蒸気供給部２２０によって収容槽２１０に供給された排気ガスは、収容槽２１０内で含水石炭を流動させて、含水石炭の流動層を形成する。そして、排気ガスが含水石炭と接触することにより、含水石炭を乾燥させる（含水石炭に含まれる水を気化させる）。なお、収容槽２１０に供給される排気ガスは、不図示の加熱器によって、含水石炭を効率よく乾燥させる温度に調整される。
【００２５】
伝熱管２３０は、熱媒体が流通する管で構成され、一部が収容槽２１０内に配される。伝熱管２３０は、熱媒体の流通過程において、熱媒体が有する熱で含水石炭を加熱する。本実施形態において、伝熱管２３０は、一端が排気管１１２（詳細には排気管１１２における除塵装置１２０の下流側）に接続され、他端が貯水槽２４０に接続される。したがって、伝熱管２３０には、収容槽２１０から排気され、除塵装置１２０によって除塵された排気ガス（水蒸気）が熱媒体として供給される。なお、伝熱管２３０に供給される排気ガス（熱媒体）は、含水石炭を効率よく乾燥させる温度および流量に調整される。
【００２６】
伝熱管２３０を備える構成により、収容槽２１０内において、熱媒体（水蒸気）と、流動化ガス（水蒸気）との間で熱交換が行われ、上方に移動する流動化ガスをさらに加熱することができる。したがって、流動化ガスによる含水石炭の乾燥をより促進することが可能となる。また、伝熱管２３０の外表面と含水石炭とが接触することにより、含水石炭と熱媒体（水蒸気）との間で熱交換が行われ、含水石炭を乾燥させることができる。
【００２７】
また、伝熱管２３０の外表面において、熱媒体と流動化ガスが熱交換され、熱媒体と含水石炭が熱交換されると、熱媒体（水蒸気）の一部が伝熱管２３０内で凝縮して凝縮水が生じる。凝縮水は、伝熱管２３０から排出され、貯水槽２４０に貯留される。
【００２８】
このように、乾燥器１１０では、収容槽２１０に未乾燥の含水石炭が導入され、水蒸気供給部２２０および伝熱管２３０によって含水石炭が加熱され、含水石炭が乾燥される（含水石炭から水が気化されて除去される）。一方、含水石炭の流れについて説明すると、収容槽２１０に未乾燥の含水石炭が導入されると、導入された含水石炭の体積分、流動層の体積が増加する。そうすると、乾燥された石炭が収容槽２１０の出口からオーバーフローして外部に排出されることになる。
【００２９】
除塵装置１２０は、収容槽２１０に接続された排気管１１２に設けられる。除塵装置１２０は、収容槽２１０から排気された排気ガス（水蒸気）を除塵する。除塵装置１２０は、例えば、サイクロンやバグフィルタで構成される。
【００３０】
塩基性物質供給部１３０は、収容槽２１０から排気された排気ガスに塩基性物質を供給する。塩基性物質は、例えば、アンモニアガスである。塩基性物質供給部１３０は、塩基性物質貯留部１３２と、供給管１３４と、流量調整弁１３６とを含む。塩基性物質貯留部１３２は、例えば、アンモニアガスを貯留するボンベである。供給管１３４は、塩基性物質貯留部１３２と、伝熱管２３０（詳細には、伝熱管２３０における収容槽２１０内に配される箇所の上流側）とを接続する。流量調整弁１３６は、供給管１３４に設けられる。流量調整弁１３６は、後述する制御部１５０によって開度が制御（調整）される。
【００３１】
ｐＨ測定部１４０は、貯水槽２４０に貯留された凝縮水のｐＨを測定する。
【００３２】
制御部１５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。制御部１５０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。制御部１５０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、乾燥装置１００全体を管理および制御する。
【００３３】
本実施形態において、制御部１５０は、ｐＨ測定部１４０によって測定されるｐＨが所定範囲内（例えば、ｐＨ６．５以上７．５以下）となるように、流量調整弁１３６の開度を制御する。
【００３４】
（乾燥方法）
続いて、乾燥装置１００を用いた含水石炭の乾燥方法について説明する。図２は、乾燥方法の処理の流れを示すフローチャートである。なお、乾燥方法を遂行する際には、乾燥器１１０によって含水石炭が連続的に乾燥されている（乾燥工程）。
【００３５】
（測定工程Ｓ１１０）
ｐＨ測定部１４０は、貯水槽２４０に貯留されている凝縮水のｐＨを測定する。
【００３６】
（判定工程Ｓ１２０）
制御部１５０は、ｐＨ測定部１４０が測定したｐＨが所定範囲内（例えば、ｐＨ６．５以上７．５以下）か否かを判定する。その結果、制御部１５０は、所定範囲内であると判定すれば維持工程Ｓ１３０に処理を移し、所定範囲内ではないと判定すれば開度制御工程Ｓ１４０に処理を移す。
【００３７】
（維持工程Ｓ１３０）
制御部１５０は、流量調整弁１３６の開度を維持する。
【００３８】
（開度制御工程Ｓ１４０）
制御部１５０は、流量調整弁１３６の開度を制御する。例えば、ｐＨ測定部１４０が測定したｐＨが所定範囲の下限値未満である場合、制御部１５０は、流量調整弁１３６の開度を大きくする。また、ｐＨ測定部１４０が測定したｐＨが所定範囲の上限値を上回る場合、制御部１５０は、流量調整弁１３６の開度を小さくする。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の乾燥装置１００およびこれを用いた乾燥方法は、塩基性物質供給部１３０、ｐＨ測定部１４０、制御部１５０を備えるため、凝縮水のｐＨを所定範囲内に維持することができる。
【００４０】
含水石炭を乾燥させることによって生じる排気ガスには、硫黄分が含まれる。このため、乾燥器１１０（収容槽２１０）から排気された排気ガスの温度が低下し、水蒸気が凝縮すると、硫黄分が凝縮水に溶け込む。そうすると、凝縮水のｐＨが低下し、排気ガスが通過する配管、装置等が腐食するおそれがある。
【００４１】
そこで、上記したように、制御部１５０が流量調整弁１３６の開度を制御し、凝縮水のｐＨを所定範囲内、つまり、凝縮水を中性に維持することで、凝縮水によって伝熱管２３０、貯水槽２４０が腐食する事態を回避することが可能となる。これにより、伝熱管２３０、貯水槽２４０を耐食材料（例えば、ステンレス鋼、ハステロイ等）で構成する必要がなくなり、コストを低減することができる。
【００４２】
また、上記したように、塩基性物質供給部１３０は、ガス状態のアンモニア（アンモニアガス）を排気ガスに供給する。つまり、塩基性物質供給部１３０は、排気ガス中の水蒸気が凝縮する前に、排気ガスにガス状態のアンモニアを混合（分散）させる。したがって、排気ガス中の水蒸気が凝縮した際に凝縮水のｐＨを７付近とすることが可能となる。換言すれば、凝縮する位置に拘わらず、中性の凝縮水を生成させることができる。これにより、凝縮箇所に拘わらず、凝縮水のｐＨを７付近にすることができ、伝熱管２３０、貯水槽２４０の腐食を抑制することが可能となる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。
【００４４】
例えば、上記実施形態において、収容槽２１０内において含水石炭の流動層が形成される構成を例に挙げて説明した。これにより、乾燥装置１００は、含水石炭を効率よく乾燥させることができる。しかし、乾燥器１１０は、含水石炭を乾燥できれば構成に限定はない。乾燥器１１０は、例えば、収容槽２１０内に含水石炭の移動層が形成される炉であってもよいし、電気炉であってもよい。
【００４５】
また、上記実施形態において、流動化ガスとして水蒸気が収容槽２１０内に供給される構成を例に挙げて説明した。これにより、乾燥装置１００は、燃焼（酸化）させることなく、低コストで含水石炭を乾燥させることができる。しかし、流動化ガスの種類に限定はない。例えば、流動化ガスとして燃焼排ガスや窒素を供給してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態において、水蒸気供給部２２０が風箱２２２を有し、収容槽２１０の底部から水蒸気を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、水蒸気供給部２２０は、収容槽２１０の下部から水蒸気を供給してもよい。例えば、水蒸気供給部２２０は、収容槽２１０の下部に配される散気管（複数の孔が形成された管）と、散気管に水蒸気を供給するブロワとで構成されてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態において、水蒸気供給部２２０は、収容槽２１０から排気された排気ガス（水蒸気）を流動化ガスとして収容槽２１０内に供給する構成を例に挙げて説明した。換言すれば、水蒸気供給部２２０が収容槽２１０に排気ガスを循環させる構成を例に挙げて説明した。これにより、含水石炭の乾燥に要する水蒸気のコストを削減することが可能となる。しかし、水蒸気供給部２２０は、水蒸気を収容槽２１０に供給すればよい。例えば、水蒸気供給部２２０は、蒸気タービンやボイラから排気された水蒸気を収容槽２１０に供給してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態において、乾燥器１１０が伝熱管２３０を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、伝熱管２３０は必須の構成ではない。
【００４９】
また、上記実施形態において、塩基性物質供給部１３０が伝熱管２３０に塩基性物質を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、塩基性物質供給部１３０は、乾燥器１１０から排気された排気ガス（水蒸気が凝縮する前の排気ガス）に塩基性物質を供給できれば、供給位置に限定はない。塩基性物質供給部１３０は、例えば、排気管１１２における収容槽２１０と除塵装置１２０との間に塩基性物質を供給してもよい。これにより、排気管１１２、除塵装置１２０、伝熱管２３０、ブロワ２２４、風箱２２２、収容槽２１０の腐食を防止することが可能となる。また、塩基性物質供給部１３０は、除塵装置１２０とブロワ２２４との間に塩基性物質を供給してもよい。これにより、排気管１１２、ブロワ２２４、風箱２２２、収容槽２１０の腐食を防止することができる。
【００５０】
また、上記実施形態において、ｐＨ測定部１４０が貯水槽２４０に貯留された凝縮水のｐＨを測定する場合を例に挙げて説明した。しかし、ｐＨ測定部１４０は、排気ガス中の水蒸気が凝縮されることで生じる凝縮水のｐＨを測定できれば、測定位置に限定はない。ｐＨ測定部１４０は、例えば、伝熱管２３０の出口に滞留した凝縮水のｐＨを測定してもよい。これにより、ｐＨ測定部１４０は、安定して凝縮水のｐＨを測定することができる。
【００５１】
また、上記実施形態において、塩基性物質供給部１３０は、塩基性物質としてアンモニアガスを供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、塩基性物質供給部１３０が、排気ガスに含まれる硫黄分を中和できれば、塩基性物質の種類に限定はない。例えば、塩基性物質供給部１３０は、塩基性物質としてアルカリ水溶液（例えば、アンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液や尿素水）を噴霧してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本開示は、乾燥装置および乾燥方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｓ１１０  測定工程
Ｓ１３０  維持工程
Ｓ１４０  開度制御工程
１００  乾燥装置
１１０  乾燥器
１３０  塩基性物質供給部
１４０  ｐＨ測定部
１５０  制御部
２１０  収容槽
２２０  水蒸気供給部
２３０  伝熱管
【図１】
2019063688.tif 000003
【図２】
2019063688.tif 000004