(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状をなす乾燥容器と、
該乾燥容器の一端側に湿潤原料を投入する湿潤原料投入部と、
前記乾燥容器の他端側から湿潤原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ガスを供給することで湿潤原料と共に流動層を形成する流動化ガス供給部と、
前記乾燥容器の一端側における前記湿潤原料投入部より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、
前記流動層の湿潤原料を加熱する加熱部と、
前記流動層が所定の大きさごとに区画された複数の領域の温度を検出する複数の流動層温度検出センサと、
前記流動化ガス供給部から前記複数の領域ごとに供給する流動化ガス量を調整する流動化ガス量調整装置と、
前記複数の流動層温度検出センサの検出結果に基づいて前記流動化ガス量調整装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、隣接する前記複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、前記流動化ガス量調整装置により温度偏差が大きい領域の流動化ガス量を増加させる、
ことを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記流動層は、鉛直方向に沿う仕切り線により水平方向に対して前記複数の領域が区画され、水平方向に隣接する前記複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、前記流動化ガス量調整装置により該当する領域の流動化ガス量を増加させ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】
前記流動層は、水平方向に沿う仕切り線により鉛直方向に対して前記複数の領域が区画され、鉛直方向に隣接する前記複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、前記流動化ガス量調整装置により該当する領域の流動化ガス量を増加させ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４】
前記流動層は、鉛直方向に沿う仕切り線により水平方向に対して前記複数の領域が区画されると共に、水平方向に沿う仕切り線により鉛直方向に対して前記複数の領域が区画され、前記流動化ガス供給部は、水平方向に区画された前記複数の領域の下方から流動化ガスを供給可能な複数の流動化ガス供給口を有し、前記流動化ガス量調整装置は、前記複数の流動化ガス供給口に供給する流動化ガス供給量を調整する複数の流量調整弁を有し、前記制御装置は、前記複数の流動層温度検出センサの検出結果に基づいて前記複数の流量調整弁の開度を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに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、流動化ガスにより被乾燥物を流動させながら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】
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設備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）だけでなく、亜瀝青炭や褐炭のように比較的低い発熱量を有する低品位の石炭（低品位炭）がある。この低品位炭は、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。そのため、低品位炭の場合には、上述した乾燥装置により石炭を乾燥して水分を除去してから粉砕して石炭ガス化炉に供給する必要がある。
【０００５】
このような石炭を乾燥する乾燥装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された流動層乾燥機の制御方法及び装置は、熱源である排ガスを熱源兼流動化気体として流動層乾燥機に導入して湿潤原料を乾燥させ、その下部に導入されるガスの一部をバイパスさせて排ガス出口の近傍に導入するものであって、流動層の安定化のためにＦＢＤ（Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｂｅｄ  ｄｒｙｅｒ）導入ガス量を一定値に設定すると共に処理量及び乾燥度を設定し、排ガス系統及び循環系統の結露防止のためにＦＢＤ出口排ガス相対湿度を設定し、更に、熱源の排ガス温度を測定し、その変動に応じて各制御量としてのＦＢＤ導入ガス温度、バイパス排ガス量、循環排ガス量、熱源の排ガス量を演算して制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２５３２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１の流動層乾燥機の制御方法及び装置では、流動化気体として流動層乾燥機に導入して湿潤原料を乾燥させる熱源としての排ガス温度を測定し、その変動に応じて流動層乾燥機導入ガス温度、バイパス排ガス量、循環排ガス量、熱源の排ガス量を制御している。ところが、水分量が多い低品位炭は、装置内で滞留しやすいことから温度制御が難しく、常に安定した運転を続行して目標とする処理量及び乾燥度を維持することが困難となる。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、乾燥効率の向上を可能とする流動層乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の流動層乾燥装置は、中空形状をなす乾燥容器と、該乾燥容器の一端側に湿潤原料を投入する湿潤原料投入部と、前記乾燥容器の他端側から湿潤原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ガスを供給することで湿潤原料と共に流動層を形成する流動化ガス供給部と、前記乾燥容器の一端側における前記湿潤原料投入部より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、前記流動層の湿潤原料を加熱する加熱部と、前記流動層が所定の大きさごとに区画された複数の領域の温度を検出する複数の流動層温度検出センサと、前記流動化ガス供給部から前記複数の領域ごとに供給する流動化ガス量を調整する流動化ガス量調整装置と、前記複数の流動層温度検出センサの検出結果に基づいて前記流動化ガス量調整装置を制御する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、湿潤原料投入部から湿潤原料が乾燥容器内に投入されると共に、流動化ガス供給部から流動化ガスが乾燥容器の下部に供給されると、湿潤原料が流動化ガスにより流動することで流動層が形成され、この流動層の湿潤原料が加熱部により加熱されることで乾燥して乾燥物となり、この乾燥物が乾燥物排出部から外部に排出される一方、流動化ガスと湿潤原料が乾燥することで発生した蒸気がガス排出部から外部に排出される。このとき、複数の流動層温度検出センサは、流動層が区画された複数の領域の温度を検出しており、制御装置は、この複数の領域の温度状態に基づいて複数の領域ごとに供給する流動化ガス量を調整する。すると、流動化が良くない領域の流動化ガス量が最適に調整されることとなり、乾燥容器内における湿潤原料の乾燥度合が一定となり、常に安定した湿潤原料の乾燥処理を行うことが可能となり、乾燥効率の向上を可能とすることができる。
【００１１】
本発明の流動層乾燥装置では、前記制御装置は、前記複数の領域の温度が予め設定された第１所定温度以上または予め設定された第２所定温度以下になったら、前記流動化ガス量調整装置により該当する領域の流動化ガス量を増加させることを特徴としている。
【００１２】
従って、流動層内で湿潤原料が滞留するなどして一部の領域で流動不良が発生すると、その領域の温度が変動するため、制御装置は、各領域の温度が第１所定温度以上または第２所定温度以下になったら、その領域が流動不良であると判定し、この領域の流動化ガス量を増加させることで、流動化を促進することとなり、常に安定した湿潤原料の乾燥処理を行うことができる。
【００１３】
本発明の流動層乾燥装置では、前記制御装置は、隣接する前記複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、前記流動化ガス量調整装置により温度偏差が大きい領域の流動化ガス量を増加させることを特徴としている。
【００１４】
従って、制御装置は、流動層内で湿潤原料が滞留するなどして一部の領域で流動不良が発生すると、その領域の温度が変動するため、制御装置は、隣接する領域の温度偏差が所定温度以上になったら、周囲の領域の温度に比べて所定温度以上変動した領域が流動不良であると判定し、この領域の流動化ガス量を増加させることで、流動化を促進することとなり、常に安定した湿潤原料の乾燥処理を行うことができる。
【００１５】
本発明の流動層乾燥装置では、前記流動層は、鉛直方向に沿う仕切り線により水平方向に対して前記複数の領域が区画され、水平方向に隣接する前記複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、前記流動化ガス量調整装置により該当する領域の流動化ガス量を増加させることを特徴としている。
【００１６】
従って、水平方向に隣接する複数の領域で、常に安定した湿潤原料の乾燥処理を行うことができる。
【００１７】
本発明の流動層乾燥装置では、前記流動層は、水平方向に沿う仕切り線により鉛直方向に対して前記複数の領域が区画され、鉛直方向に隣接する前記複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、前記流動化ガス量調整装置により該当する領域の流動化ガス量を増加させることを特徴としている。
【００１８】
従って、鉛直方向に隣接する複数の領域で、常に安定した湿潤原料の乾燥処理を行うことができる。
【００１９】
本発明の流動層乾燥装置では、前記流動層は、鉛直方向に沿う仕切り線により水平方向に対して前記複数の領域が区画されると共に、水平方向に沿う仕切り線により鉛直方向に対して前記複数の領域が区画され、前記流動化ガス供給部は、水平方向に区画された前記複数の領域の下方から流動化ガスを供給可能な複数の流動化ガス供給口を有し、前記流動化ガス量調整装置は、前記複数の流動化ガス供給口に供給する流動化ガス供給量を調整する複数の流量調整弁を有し、前記制御装置は、前記複数の流動層温度検出センサの検出結果に基づいて前記複数の流量調整弁の開度を調整することを特徴としている。
【００２０】
従って、流動層を水平方向及び鉛直方向に複数の領域に区画し、制御装置は、温度状態に基づいて流動化が良くない領域を判定し、この領域に対応した流量調整弁の開度を調整することで、対応する流動化ガス供給口からの流動化ガス量が最適に調整されることとなり、乾燥容器内における湿潤原料の乾燥度合が一定となり、常に安定した湿潤原料の乾燥処理を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の流動層乾燥装置によれば、流動層が所定の大きさごとに区画された複数の領域の温度を検出する複数の流動層温度検出センサと、流動化ガス供給部から複数の領域ごとに供給する流動化ガス量を調整する流動化ガス量調整装置と、複数の流動層温度検出センサの検出結果に基づいて流動化ガス量調整装置を制御する制御装置とを設けるので、流動化が良くない領域の流動化ガス量が最適に調整されることとなり、乾燥容器内における湿潤原料の乾燥度合が一定となり、常に安定した湿潤原料の乾燥処理を行うことが可能となり、乾燥効率の向上を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る流動層乾燥装置の側面概略図である。
【図２】図２は、本実施例の流動層乾燥装置の平面概略図である。
【図３】図３は、本実施例の流動層乾燥装置の背面概略図である。
【図４】図４は、本実施例の流動層乾燥装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥装置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】
【００２４】
図１は、本発明の一実施例に係る流動層乾燥装置の側面概略図、図２は、本実施例の流動層乾燥装置の平面概略図、図３は、本実施例の流動層乾燥装置の背面概略図、図４は、本実施例の流動層乾燥装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【００２５】
本実施例の石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）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。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。この場合、ガス化炉に供給する湿潤原料として低品位炭を使用している。
【００２６】
本実施例において、図４に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、給炭装置１１、流動層乾燥装置１２、微粉炭機（ミル）１３、石炭ガス化炉１４、チャー回収装置１５、ガス精製装置１６、ガスタービン設備１７、蒸気タービン設備１８、発電機１９、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０を有している。
【００２７】
給炭装置１１は、原炭バンカ２１と、石炭供給機２２と、クラッシャ２３とを有している。原炭バンカ２１は、低品位炭を貯留可能であって、所定量の低品位炭を石炭供給機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から投下された低品位炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ２３に投下することができる。このクラッシャ２３は、投下された低品位炭を所定の大きさに破砕することができる。
【００２８】
流動層乾燥装置１２は、給炭装置１１により投入された低品位炭に対して乾燥用蒸気（過熱蒸気）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、低品位炭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１２は、下部から取り出された乾燥済の低品位炭を冷却する冷却器３１が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭が乾燥炭バンカ３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１２は、上部から取り出された蒸気から乾燥炭の粒子を分離する乾燥炭サイクロン３３と乾燥炭電気集塵機３４が設けられ、蒸気から分離された乾燥炭の粒子が乾燥炭バンカ３２に貯留される。なお、乾燥炭電気集塵機３４で乾燥炭が分離された蒸気は、蒸気圧縮機３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１２に乾燥用蒸気として供給される。
【００２９】
微粉炭機１３は、石炭粉砕機であって、流動層乾燥装置１２により乾燥された低品位炭（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。即ち、微粉炭機１３は、乾燥炭バンカ３２に貯留された乾燥炭が石炭供給機３６により投下され、この乾燥炭を所定粒径以下の低品位炭、つまり、微粉炭とするものである。そして、微粉炭機１３で粉砕後の微粉炭は、微粉炭バグフィルタ３７ａ，３７ｂにより搬送用ガスから分離され、微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される。
【００３０】
石炭ガス化炉１４は、微粉炭機１３で処理された微粉炭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）が戻されてリサイクル可能となっている。
【００３１】
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に微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂからの給炭ライン４４ａ，４４ｂが接続されている。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からのチャー戻しライン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。
【００３２】
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、内部に供給された石炭、チャー、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、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１４は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。この場合、石炭ガス化炉１４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１４は、チャー回収装置１５に向けて可燃性ガスのガス生成ライン４９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４９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１５に供給するとよい。
【００３３】
チャー回収装置１５は、集塵装置５１と供給ホッパ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５３を通してガス精製装置１６に送られる。ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガスから分離されたチャー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。
【００３４】
ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５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１６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１７に供給する。なお、このガス精製装置１６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。
【００３５】
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とガス精製装置１６から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガスにより回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。
【００３６】
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２０は、蒸気タービン設備１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン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。
【００３７】
そして、排熱回収ボイラ２０で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置７４により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突７５から大気へ放出される。
【００３８】
ここで、本実施例の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００３９】
本実施例の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭装置１１にて、原炭（低品位炭）が原炭バンカ２１に貯留されており、この原炭バンカ２１の低品位炭が石炭供給機２２によりクラッシャ２３に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された低品位炭は、流動層乾燥装置１２により加熱乾燥された後、冷却器３１により冷却され、乾燥炭バンカ３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１２の上部から取り出された蒸気は、乾燥炭サイクロン３３及び乾燥炭電気集塵機３４により乾燥炭の粒子が分離され、蒸気圧縮機３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１２に乾燥用蒸気として戻される。一方、蒸気から分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ３２に貯留される。
【００４０】
乾燥炭バンカ３２に貯留される乾燥炭は、石炭供給機３６により微粉炭機１３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３７ａ，３７ｂを介して微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される。この微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される微粉炭は、空気分離装置４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３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が、空気分離装置４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５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。
【００４１】
石炭ガス化炉１４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。
【００４２】
このチャー回収装置１５にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置５１に供給されることで、ここで可燃性ガスからこのガスに含有するチャーが分離される。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５３を通してガス精製装置１６に送られる。一方、可燃性ガスから分離した微粒チャーは、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。
【００４３】
チャー回収装置１５によりチャーが分離された可燃性ガスは、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と、ガス精製装置１６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。
【００４４】
そして、ガスタービン設備１７におけるタービン６３から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ２０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。
【００４５】
その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排ガスが煙突７５から大気へ放出される。
【００４６】
以下、上述した石炭ガス化複合発電設備１０における流動層乾燥装置１２について詳細に説明する。
【００４７】
流動層乾燥装置１２は、図１乃至図３に示すように、乾燥容器１０１と、原炭投入口（湿潤原料投入部）１０２と、乾燥炭排出口（乾燥物排出部）１０３と、流動化ガス供給口（流動化ガス供給部）１０４と、ガス排出口（ガス排出部）１０５と、伝熱管（加熱部）１０６とを有している。
【００４８】
乾燥容器１０１は、中空箱型形状をなしており、一端側に原炭を投入する原炭投入口１０２が形成される一方、他端側の下部に原炭を加熱乾燥した乾燥物を排出する乾燥炭排出口１０３が形成されている。この場合、原炭投入口１０２や乾燥炭排出口１０３を乾燥容器１０１の端部に１つずつ設けたが、複数であってもよい。また、乾燥容器１０１は、下部に底板１０１ａから所定距離をあけて複数の開口を有する分散板１０７が設けられることで、風箱１０８が区画されている。そして、乾燥容器１０１は、この底板１０１ａに風箱１０８を介して分散板１０７の上方に流動化ガス（過熱蒸気）を供給する流動化ガス供給口１０４が形成されている。更に、乾燥容器１０１は、乾燥炭排出口１０３側の天井板１０１ｂに流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出口１０５が形成されている。
【００４９】
この乾燥容器１０１は、原炭投入口１０２から原炭が供給されると共に、流動化ガス供給口１０４から風箱１０８及び分散板１０７を通して流動化ガスが供給されることで、この分散板１０７の上方に所定厚さの流動層Ｓが形成されると共に、この流動層Ｓの上方にフリーボード部Ｆが形成される。そして、外部から乾燥容器１０１を貫通して流動層Ｓ内を循環する伝熱管１０６が配置されており、この伝熱管１０６内を流れる過熱蒸気により原炭を加熱して乾燥することができる。
【００５０】
また、乾燥容器１０１は、流動層Ｓが所定の大きさ（容積）ごとに区画されることで複数（本実施例では、４５個）の領域に区画されている。本実施例にて、流動層Ｓは、鉛直方向に沿う複数仕切り線ＬＶ１，ＬＶ２により水平方向に対して複数の領域が区画されると共に、水平方向に沿う仕切り線ＬＨにより鉛直方向に対して複数の領域が区画されている。この場合、仕切り線ＬＶ１，ＬＶ２は、互いに直交し、且つ、仕切り線ＬＨと直交している。
【００５１】
そのため、流動層Ｓは、鉛直方向に３つの領域が重なり合うように区画され、水平方向に１５の領域が並んで区画されることとなる。そして、風箱１０８は、水平方向に区画された１５の領域に対応して仕切板１０９が固定されることで、同様に１５の風室に区画され、各風室に対応して流動化ガス供給口１０４が形成されることとなる。
【００５２】
乾燥容器１０１の流動層Ｓは、複数（４５個）の領域におけるほぼ中央部に、流動層Ｓの温度を検出する温度センサ（流動層温度検出センサ）１１１が設けられている。この場合、各温度センサ１１１は、乾燥容器１０１の底板１０１ａ、天井板１０１ｂ、側壁などから図示しない支持ロッドを用いて支持されている。
【００５３】
この乾燥容器１０１は、流動化ガス供給ライン１１２が設けられており、この流動化ガス供給ライン１１２は、基端部が過熱蒸気を供給する図示しない供給源に連結され、先端部が分岐して各流動化ガス供給口１０４に連結されている。そして、各流動化ガス供給口１０４に連結される流動化ガス供給ライン１１２の分岐ラインに流量調整弁１１３がそれぞれ装着されている。この場合、複数の流量調整弁１１３は、流動化ガス供給ライン１１２から各流動化ガス供給口１０４を介して複数の領域ごとに供給する流動化ガス量を調整する流動化ガス量調整装置として機能する。
【００５４】
また、乾燥容器１０１は、複数に区画した全ての領域に跨るように伝熱管１０６が配置されており、この伝熱管１０６は、１つでもよいし、複数であってもよい。
【００５５】
制御装置１１４は、複数の温度センサ１１１の検出結果が入力されると共に、複数の流量調整弁１１３の開度を調整可能となっている。従って、この制御装置１１４は、温度センサ１１１の検出結果に基づいて複数の流量調整弁１１３の開度を調整することで、流動化ガス量を調整可能となっている。
【００５６】
具体的に、制御装置１１４は、複数の温度センサ１１１が検出した流動層Ｓにおける各領域の温度に基づいて、隣接する領域の温度偏差が予め設定された所定温度（例えば、５℃または１０℃）以上になったら、流量調整弁１１３の開度を調整することで、該当する領域の流動化ガス量を増加させる。即ち、制御装置１１４は、隣接する領域の温度偏差が所定温度以上になったら、流量調整弁１１３の開度を調整することで、温度偏差が大きい領域の流動化ガス量を増加させる。
【００５７】
ここで、本実施例の流動層乾燥装置１２の作動について説明する。
【００５８】
流動層乾燥装置１２において、乾燥容器１０１に対して、原炭投入口１０２から原炭が供給されると共に、流動化ガス供給口１０４から分散板１０７を通して流動化ガスが供給されることで、この分散板１０７の上方に所定厚さの流動層Ｓが形成される。原炭は、流動化ガスにより流動層Ｓを乾燥炭排出口１０３側に移動し、このとき、伝熱管１０６から熱を受けることで加熱されて乾燥される。この場合、原炭は、原炭投入口１０２から乾燥炭排出口１０３まで移動する間に、伝熱管１０６からの熱により加熱乾燥される。具体的に、原炭は、原炭投入口１０２から投入された直後は予熱状態にあり、水分はほとんど蒸発せず、予熱領域を超えて乾燥領域に入ると、水分蒸発が始まり、徐々に増加してその蒸発量が最大となり、乾燥炭排出口１０３に近づくにつれて減少する。
【００５９】
そして、原炭が乾燥された乾燥炭は、乾燥炭排出口１０３から外部に排出され、流動層Ｓで原炭が加熱乾燥されることで発生した蒸気は、流動化ガスと共に上昇してガス排出口１０５から外部に排出される。
【００６０】
このとき、制御装置１１４は、流量調整弁１１３を所定開度に設定することで、流動化ガス供給ライン１１２を通して所定量の流動化ガスを供給する。すると、乾燥容器１０１に供給された流動化ガスは、水平方向に区画された複数（１５個）の流動化ガス供給口１０４から風箱１０８に入り、この風箱１０８から区画された各領域の流動層Ｓに供給されることで原炭を流動化させる。そのため、乾燥容器１０１は、流動層Ｓに流動化ガスが供給されると共に伝熱管１０６の熱が作用することで、この流動層Ｓが所定の温度となり、原炭における十分な加熱乾燥量が確保される。
【００６１】
この流動層乾燥装置１２の運転状態で、原炭の供給量が増加したり、原炭の含水量が増加したりすると、流動層Ｓの温度が低下し、原炭が乾燥容器１０１の底板１０１ａや伝熱管１０６などに付着し、滞留してしまうことがある。ここで、複数の温度センサ１１１は、流動層Ｓにおける各領域の温度を検出して制御装置１１４に送信しており、制御装置１１４は、隣接する領域の温度偏差が所定温度以上になったら、流量調整弁１１３の開度を調整し、温度偏差が大きい領域の流動化ガス量を増加させる。
【００６２】
即ち、制御装置１１４は、ある特定の領域における流動層Ｓの温度に対して、その上方及び下方の領域の温度、４つの側方の領域の温度を比較し、６方向の領域に対する温度偏差を算出する。そして、この温度偏差が所定温度以上になったかどうかを判定し、温度偏差が所定温度以上でないと判定されたら、何もしない。一方、温度偏差が所定温度以上であると判定されたら、その特定の領域に対応する流量調整弁１１３の開度を大きくし、この領域に対応する流動化ガス量を増加させる。この場合、隣接する領域の温度偏差が所定温度以上になったということは、その領域に原炭の固まりが滞留して温度が低下した可能性が高いものと判定できる。そのため、この領域に供給する流動化ガス量を増加させると、この領域に増量された流動化ガスにより空塔速度が上昇することで流動化が促進し、滞留した原炭を分散化させることができる。
【００６３】
この場合、流動層Ｓにおける４５個の領域に対して行うものであり、温度偏差が所定温度以上である特定の領域に対して流動化ガス量を増加させることで、この温度偏差が所定温度以上でなくなったときには、流量調整弁１１３の開度を小さくし、その領域の流動化ガス量を減少して所定量に戻す。
【００６４】
このように本実施例の流動層乾燥装置にあっては、中空箱型形状をなす乾燥容器１０１と、乾燥容器１０１の一端側に原炭を投入する原炭投入口１０２と、乾燥容器１０１の他端側から原炭が加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口１０３と、乾燥容器１０１の下部に流動化ガスを供給することで原炭と共に流動層Ｓを形成する流動化ガス供給口１０４と、乾燥容器１０１の一端側における原炭投入口１０２より上方から流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出口１０５と、流動層Ｓの原炭を加熱する伝熱管１０６とを設け、流動層Ｓを所定の大きさごとに複数の領域に区画し、制御装置１１４は、温度センサ１１１が検出した各領域の温度に基づいて流量調整弁１１３の開度を制御するようにしている。
【００６５】
従って、原炭投入口１０２から原炭が乾燥容器１０１内に投入されると共に、流動化ガス供給口１０４から流動化ガスが乾燥容器１０１の下部から分散板１０７を通して供給されると、原炭が流動化ガスにより流動することで流動層Ｓが形成され、この流動層Ｓの原炭が流動化ガスにより移動するとき、伝熱管１０６により加熱されることで乾燥して乾燥炭となり、この乾燥炭が乾燥炭排出口１０３から外部に排出される一方、流動化ガスと原炭が乾燥することで発生した蒸気がガス排出口１０５から外部に排出される。このとき、制御装置１１４は、各領域の温度に基づいて流量調整弁１１３の開度を制御し、領域ごとに供給する流動化ガス量を調整する。すると、流動化が良くない領域の流動化ガス量が最適に調整されることとなり、乾燥容器１０１内における原炭の乾燥度合が一定となり、常に安定した原炭の乾燥処理を行うことが可能となり、乾燥効率の向上を可能とすることができる。
【００６６】
また、本実施例の流動層乾燥装置では、制御装置１１４は、隣接する複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、流量調整弁１１３の開度を制御し、該当する領域の流動化ガス量を増加させている。従って、流動層Ｓ内で原炭が滞留するなどして一部の領域で流動不良が発生すると、その領域の温度が低下するため、制御装置１１４は、隣接する領域の温度偏差が所定温度以上になったら、その領域が流動不良であると判定し、この領域の流動化ガス量を増加させることで、流動化を促進することとなり、常に安定した原炭の乾燥処理を行うことができる。
【００６７】
また、本実施例の流動層乾燥装置では、制御装置１１４は、隣接する複数の領域の温度偏差が所定温度以上になったら、温度偏差が大きい領域の流動化ガス量を増加させている。従って、制御装置１１４は、隣接する領域の温度偏差が所定温度以上になったら、周囲の領域の温度に比べて所定温度以上低下した領域が流動不良であると判定し、この領域の流動化ガス量を増加させることで、流動化を促進することとなり、常に安定した原炭の乾燥処理を行うことができる。
【００６８】
また、本実施例の流動層乾燥装置では、流動層Ｓを、鉛直方向に沿う仕切り線ＬＶ１，ＬＶ２により水平方向に対して複数の領域を区画すると共に、水平方向に沿う仕切り線ＬＨにより鉛直方向に対して複数の領域を区画し、区画した複数の領域の下方に対応して流動化ガス供給口１０４を複数設け、各流動化ガス供給口１０４に供給する流動化ガス供給ライン１１２に流量調整弁１１３を設け、制御装置１１４は、温度センサ１１１の検出結果に基づいて複数の流量調整弁１１３の開度を調整している。従って、流動層Ｓを水平方向及び鉛直方向に複数の領域に区画し、制御装置１１４は、温度状態に基づいて流動化が良くない領域を判定し、この領域に対応した流量調整弁１１３の開度を調整することで、対応する流動化ガス供給口１０４からの流動化ガス量が最適に調整されることとなり、乾燥容器１０１内における原炭の乾燥度合が一定となり、常に安定した原炭の乾燥処理を行うことが可能となる。
【００６９】
なお、上述した実施例では、流動層Ｓを複数仕切り線ＬＶ１，ＬＶ２，ＬＨにより４５個の領域に区画したが、この数は限定されるものではなく、乾燥容器１０１（流動層Ｓ）の大きさに応じて適宜設定すればよいものである。また、本実施例では、流動層Ｓ全体を複数の領域に区画したが、滞留物が発生しやすいのは、原炭投入口１０２に近い領域であり、流動層Ｓにおける原炭投入口１０２の近い領域だけを複数の領域に区画しても良いものである。
【００７０】
また、上述した実施例では、隣接する複数の領域の温度偏差が予め設定された所定温度以上になったら、該当する領域の流動化ガス量を増加させるようにしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、各領域の温度が予め設定された第１所定温度以上、または、各領域の温度が予め設定された第２所定温度以下になったら、該当する領域の流動化ガス量を増加させている。この場合、第１所定温度が領域を適正に流動化させる温度上限値であり、第２所定温度が領域を適正に流動化させる温度下限値である。
【００７１】
また、上述した実施例では、湿潤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】
【００７２】
１１  給炭装置
１２  流動層乾燥装置
１３  微粉炭機
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
１０１  乾燥容器
１０２  原炭投入口（湿潤原料投入部）
１０３  乾燥炭排出口（乾燥物排出部）
１０４  流動化ガス供給口（流動化ガス供給部）
１０５  ガス排出口（ガス排出部）
１０６  伝熱管（加熱部）
１０７  分散板
１０８  風箱
１０９  仕切板
１１１  温度センサ（流動層温度検出センサ）
１１２  流動化ガス供給ライン
１１３  流量調整弁（流動化ガス量調整装置）
１１４  制御装置
Ｆ  フリーボード部
Ｓ  流動層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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