(57)【要約】【課題】流動層の滞留時間を容易に且つ適切に調整することができ、自然発火等のおそれなく安定的に低品位炭を乾燥させることのできる流動層乾燥装置を提供すること。【解決手段】制御装置（１３）が、水分量センサ（１１）により流動層容器（２）内に投入される原炭の水分量を検出し、水分量が増加した場合には、ロータリーバルブ（１０）の回転数を低くして乾燥炭排出量を低減して層高を高くし、水分量が低下した場合には、ロータリーバルブ（１０）の回転数を高くして乾燥炭排出量を増加して層高を低くする。【選択図】図１
2015017742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低品位炭を乾燥させる流動層乾燥装置であって、
前記低品位炭の流動層を貯留する流動層容器と、
前記低品位炭を流動化する流動化気体を前記流動層内に供給する流動化気体供給部と、
前記流動層容器の一側に形成され、当該流動層容器内へ前記低品位炭を供給する原炭投入部と、
前記流動層容器の他側にて前記原炭投入部より下方に形成され、乾燥させた前記低品位炭を前記流動層容器内から排出する乾燥炭排出部と、
前記乾燥炭排出部からの前記乾燥した低品位炭の排出量を調整する排出量調整手段と、
前記原炭投入部から供給される前記低品位炭の水分量を検出する水分量検出手段と、
前記水分量検出手段により検出された前記低品位炭の水分量に応じて、前記排出量調整手段を制御し、前記流動層容器内の前記流動層の層高を調整する層高制御手段と、
を備えたことを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
さらに、前記流動層の層高を検出する層高検出手段を備え、
前記層高制御手段は、前記層高検出手段により検出される前記流動層の層高が予め前記低品位炭の水分量に応じて設定された層高を達成すべく、前記排出量調整手段を制御することを特徴とする請求項１記載の流動層乾燥装置。
【請求項３】
前記層高制御手段は、前記水分量検出手段により検出された前記低品位炭の水分量が多いほど前記排出量調整手段により前記低品位炭の排出量を低減し、前記低品位炭の水分量が少ないほど前記排出量調整手段により前記低品位炭の排出量を増加することを特徴とする請求項２記載の流動層乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低品位炭を乾燥させる流動層乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、埋蔵量は多いが水分量が多く発熱量が低い褐炭や亜瀝青炭等のいわゆる低品位炭を効率よく燃料として使用するために、流動層乾燥装置により乾燥させて水分を除去（脱水）した低品位炭を使用する発電設備等が開発されている。
流動層乾燥装置は、流動層容器内に低品位炭を投入し、当該流動層容器の下部から蒸気を供給しつつ、流動層容器内に配設した伝熱管により加熱を行うことで脱水している。
【０００３】
このように構成された流動層乾燥装置は、低品位炭を適切に乾燥させるため、低品位炭の滞留時間を適正に制御することが重要であり、例えば流動層容器内に仕切板等で仕切ることで流動層の滞留時間を確保している。
そして、仕切板で仕切られた流動層容器内において、低品位炭からなる原炭の移動不良を抑制するために、流動層容器内を複数の仕切板により複数の乾燥室に区画し、各仕切板の通過開口部の開口面積を調整し、当該通過開口部を通る原炭の通過量を制御する流動層乾燥装置が開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、仕切板の通過開口部近傍の圧力又は温度偏差に基づいて原炭の通過不良を判定し、原炭の通過量を調整することで原炭の通過不良を防止している。このように特許文献１では、各仕切板の通過開口部の開閉により各乾燥室毎の流動層の流れを制御している。
【０００６】
ここで、低品位炭については自然発火しやすいという特徴もあり、流動層乾燥装置において過剰に乾燥させ加熱をすれば発火するおそれがある。例えば、低品位炭の水分量が少ない場合に流動層の滞留時間が長くなると自然発火のおそれが増すという問題がある。一方で、水分量が多い場合に流動層の滞留時間が短ければ乾燥が不十分となり、重量当たりの発熱量を確保することできないという問題が生じる。
【０００７】
上記特許文献１のように流動層容器内に複数の乾燥室を形成すると、各乾燥室毎に流動層の量や流れが異なり、流動層の滞留時間の制御が複雑化するという問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、流動層の滞留時間を容易に且つ適切に調整することができ、自然発火等のおそれなく安定的に低品位炭を乾燥させることのできる流動層乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明に係る流動層乾燥装置では、低品位炭を乾燥させる流動層乾燥装置であって、前記低品位炭の流動層を貯留する流動層容器と、前記低品位炭を流動化する流動化気体を前記流動層内に供給する流動化気体供給部と、前記流動層容器の一側に形成され、当該流動層容器内へ前記低品位炭を供給する原炭投入部と、前記流動層容器の他側にて前記原炭投入部より下方に形成され、乾燥させた前記低品位炭を前記流動層容器内から排出する乾燥炭排出部と、前記乾燥炭排出部からの前記乾燥した低品位炭の排出量を調整する排出量調整手段と、前記原炭投入部から供給される前記低品位炭の水分量を検出する水分量検出手段と、前記水分量検出手段により検出された前記低品位炭の水分量に応じて、前記排出量調整手段を制御し、前記流動層容器内の前記流動層の層高を調整する層高制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
特に、さらに、前記流動層の層高を検出する層高検出手段を備え、前記層高制御手段は、前記層高検出手段により検出される前記流動層の層高が予め前記低品位炭の水分量に応じて設定された層高を達成すべく、前記排出量調整手段を制御するのが好ましい。このように、流動層の層高を予め低品位炭の水分量に応じて設定された層高とすることで、常に最適な滞留時間を確保することができる。
【００１０】
さらに、前記層高制御手段は、前記水分量検出手段により検出された前記低品位炭の水分量が多いほど前記排出量調整手段により前記低品位炭の排出量を低減し、前記低品位炭の水分量が少ないほど前記排出量調整手段により前記低品位炭の排出量を増加するのが好ましい。このように、低品位炭の水分量が多いほど低品位炭の排出量を低減することで層高が上がり滞留時間を長くすることができ、低品位炭の水分量が少ないほど低品位炭の排出量を増加することで層高が下がり滞留時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段を用いる本発明に係る流動層乾燥装置によれば、乾燥した低品位炭の排出量を調整する排出量調整手段を備え、低品位炭の水分量に応じて当該排出量調整手段を制御して、流動層の層高を調整する。
このように低品位炭の水分量に応じて流動層の層高を調整することで、流動層の滞留時間を容易に且つ適切に制御することができる。これにより、自然発火等のおそれなく安定的に低品位炭を乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る流動層乾燥装置の概略構成断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態における流動層乾燥装置の概略構成断面図であり、以下同図に基づき説明する。
図１に示すように、流動層乾燥装置１は、例えば微粉炭焚きボイラにおいて燃料としての低品位炭を乾燥させてボイラに供給するものである。
【００１４】
当該流動層乾燥装置１は、中空の直方体形状をなした流動層容器２を備えており、当該流動層容器２内に褐炭や亜瀝青炭等の低品位炭からなる原炭の流動層Ｓが貯留され、流動層Ｓより上方にフリーボード部Ｆが形成される。なお、流動層Ｓは長手方向を流動方向とし、図１においては右から左に流動する。
【００１５】
流動層容器２内には流動層Ｓを加熱するための伝熱管３が配設されている。伝熱管３は、流動層容器２内において幅方向に延びた複数の配管からなり、内部に過熱蒸気等の高温の熱媒体が流通することで流動層Ｓを加熱する。また、流動層容器２内には幅方向及び高さ方向に延びた仕切板４、４が２箇所に設けられている。各仕切板４、４は流動層容器２の流動方向に略三等分する位置にて、流動層容器２の底部２ａ及び天井部２ｂと間隔を空けて配設されている。
【００１６】
流動層容器２の底部２ａと各仕切板４との間には、複数の蒸気導入孔５ａ（流動化気体供給部）が形成された底板５が設けられており、図示しない蒸気供給源から供給される蒸気（流動化気体）が底部２ａと底板５との間を通り蒸気導入孔５ａから流動層容器２内に噴出する。一方、流動層容器２の天井部２ｂには流動層容器２内の蒸気やガス等の気体を排出する排気管６が接続されている。
【００１７】
また流動層容器２は、流動方向の上流側（一側）の壁である上流壁２ｃの上部に原炭投入管７（原炭投入部）の一端が接続されている。当該原炭投入管７の他端は給炭装置８と接続されており、当該給炭装置８から供給される原炭が当該原炭投入管７を通って流動層容器２内に投入される。
【００１８】
一方、流動層容器２において、流動方向の下流側（他側）の壁である下流壁２ｄには乾燥炭排出管９（乾燥炭排出部）の一端が接続されている。乾燥炭排出管９は、下流壁２ｄの中央部分において高さ方向に広く開口しており、排出開口上端９ａは原炭投入管７の投入開口下端７ａより低い位置にあり、排出開口下端９ｂは各仕切板４、４の下端よりも高い位置にある。また、当該乾燥炭排出管９は下流側に向かうにつれて通路面積が縮小するテーパ状をなしている。そして、当該乾燥炭排出管９にはロータリーバルブ１０（排出量調整手段）が設けられており、当該ロータリーバルブ１０の回転数に応じて乾燥炭の排出量を調整可能である。
【００１９】
また、原炭投入管７には、投入される原炭の水分量を検出する赤外線式の水分量センサ１１（水分量検出手段）が設けられている。さらに、流動層容器２の上流壁２ｃには流動層Ｓの層高を検出する層高センサ１２（層高検出手段）が設けられている。
これらロータリーバルブ１０、水分量センサ１１、及び層高センサ１２は制御装置１３（層高制御手段）と電気的に接続されている。
【００２０】
制御装置１３には水分量センサ１１により検出された原炭の水分量情報及び層高センサ１２により検出された層高情報がそれぞれ入力され、制御装置１３はこれらの情報に基づき、ロータリーバルブ１０を制御する。具体的には、制御装置１３の記憶部に原炭の水分量に応じて設定された層高が予め記憶されており、制御装置１３は水分量センサ１１により取得した水分量情報に応じて、記憶部に記憶された層高となるようロータリーバルブ１０の回転数を調整する。ここで、原炭の水分量に応じて設定された層高とは、例えば自然発火を防ぎつつ、低品位炭を十分に乾燥することのできる滞留時間を確保するための層高であり、水分量が多いほど、滞留時間が長くなるよう層高が高くなる関係にある。
【００２１】
以下、このように構成された流動層乾燥装置１の動作について説明する。
まず、給炭装置８から原炭投入管７を通り、流動層容器２内に原炭が投入される。そして、流動層容器２内の原炭に対し、底板５の蒸気導入孔５ａから蒸気が供給されることで流動層Ｓが形成され、当該流動層Ｓは伝熱管３により加熱されて乾燥が促される。
【００２２】
流動層Ｓは仕切板４、４により移動が遮られ、仕切板４、４の下方を通って下流側へと移動する。蒸気導入孔５ａから供給された蒸気と原炭が乾燥して生じたガス等はフリーボード部Ｆを通って排気管６へと排出される。そして、原炭が乾燥した乾燥炭は、乾燥炭排出管９を通り、ロータリーバルブ１０の回転数に応じた量が排出される。当該流動層乾燥装置１から排出された乾燥炭は図示しない微粉炭機（ミル）等を介してボイラへと供給される。なお、乾燥炭は必ずしも微粉炭機（ミル）等を介してボイラへと供給される必要はなく、乾燥炭排出管９から直接ボイラへ供給してもよい。
【００２３】
このようにして低品位炭が乾燥される中、制御装置１３は、水分量センサ１１により原炭の水分量を監視し、当該水分量の増減に応じてロータリーバルブ１０の回転数を制御し、流動層Ｓの層高を調整する。
例えば、図１において実線で示した流動層Ｓの層高ｈ１を基準時として説明すると、制御装置１３は、水分量センサ１１により検出された水分量が基準時の水分量よりも増加した場合には、層高を高くすべく、ロータリーバルブ１０の回転数を低くして乾燥炭排出量を低減する。原炭の投入量が一定であれば、乾燥炭排出量が低減されることで流動層容器２内における原炭の量は増え、流動層Ｓの層高は基準時の層高ｈ１より高くなる。そして、制御装置１３は、層高センサ１２により検出される層高が予め設定されている原炭の水分量に応じた層高を達成する、層高を維持する回転数にロータリーバルブ１０を制御する。これにより、水分量の多い原炭からなる流動層Ｓについては滞留時間を長くし、十分な乾燥時間を確保することができる。
【００２４】
一方、制御装置１３は、水分量センサ１１により検出された水分量が基準時の水分量よりも低下した場合には、層高を低くすべく、ロータリーバルブ１０の回転数を高くして乾燥炭排出量を増加させる。原炭の投入量が一定であれば、乾燥炭排出量が増加することで流動層容器２内における原炭の量は減り、流動層Ｓの層高は基準時の層高ｈ１より低くなる。そして、制御装置１３は、層高センサ１２により検出される層高が原炭の水分量に応じた層高を達成すると、層高を維持する回転数にロータリーバルブ１０を制御する。これにより、水分量の少ない原炭からなる流動層Ｓについては滞留時間を短くし、過剰に乾燥するのを抑制し、自然発火を防止することができる。
【００２５】
本実施形態における流動層容器２は、乾燥炭排出管９の排出開口下端９ｂが、原炭投入管７の投入開口下端７ａよりも低く、各仕切板４、４の下端より高い位置にあることで、図１の流動層容器２下部において鎖線で示すように、当該排出開口下端９ｂの高さ位置に相当する層高ｈ２まで流動層Ｓを下げることができる。一方、原炭投入管７の投入開口下端７ａが、上流壁２ｃの上部で、乾燥炭排出管９の排出開口下端９ｂよりも高い位置にあることで、図１の流動層容器２上部において鎖線で示すように、当該投入開口下端７ａの高さ位置に相当する層高ｈ３まで流動層Ｓを上げることができる。このように、乾燥炭排出管９の少なくとも排出開口下端９ｂの位置を原炭投入管７の投入開口下端７ａよりも下方の下流壁２ｄの下部に形成することで、広い範囲で層高を調整することができる。
【００２６】
以上のように本実施形態における流動層乾燥装置１は、乾燥した低品位炭の排出量を調整するロータリーバルブ１０を備え、制御装置１３により原炭の水分量に応じてロータリーバルブ１０を制御して、流動層Ｓの層高を調整している。こうして流動層Ｓの層高を予め低品位炭の水分量に応じて設定された層高とすることで、常に最適な滞留時間を確保することができる。
【００２７】
これらのことから、流動層乾燥装置１は、流動層Ｓの滞留時間を容易に且つ適切に制御することができ、自然発火等のおそれなく安定的に低品位炭を乾燥させることができる。
以上で本実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態はこれに限られるものではない。
上記実施形態では、乾燥炭排出管９を流動層容器２の下流壁２ｄの中央部分に設けているが、当該乾燥炭排出管の取付位置はこれに限られるものではない。例えば、流動層容器の下流壁において乾燥炭排出管の排出開口下端をさらに下げて、流動層容器の底板近傍まで下げた位置としたり、流動層容器の底板に乾燥炭排出管の開口を形成したりしてもよい。このように乾燥炭排出管の開口を流動層容器の低い位置に形成するほど、流動層の層高を低くすることができ、層高の調整の幅を大きくすることができる。
【００２８】
また、上記実施形態における流動層乾燥装置１は、微粉炭焚きボイラの燃料前処理として乾燥させた低品位炭を供給するものであるが、本発明は他の流動層乾燥装置に適用することもできる。例えば、低品位炭と共に砂等の流動化媒体を流動層容器内に投入し、底板の蒸気導入孔から流動層に蒸気（又は流動化ガス）を導入して、流動層を伝熱管で加熱し乾燥させることで原炭をガス化させつつ、ガス化後の低品位炭を砂とともに燃焼炉に送る二塔式ガス化炉塔に適用してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  流動層乾燥装置
２  流動層容器
２ｃ  上流壁
２ｄ  下流壁
３  伝熱管
４  仕切板
５  底板
５ａ  蒸気導入孔（流動化気体供給部）
７  原炭投入管（原炭投入部）
７ａ  投入開口下端
９  乾燥炭排出管（乾燥炭排出部）
９ａ  排出開口上端
９ｂ  排出開口下端
１０  ロータリーバルブ
１１  水分量センサ（水分量検出手段）
１２  層高センサ（層高検出手段）
１３  制御装置（層高制御手段）
【図１】
2015017742.tif 000003