(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気管回転乾燥機、洗浄機能付き冷却塔、微粉炭機、第１袋式集塵器、第２袋式集塵器、復水器、秤量機能付きサージビン、水封式真空ポンプ、ベンチュリー型噴射ポンプ、原炭バンカ、窒素ガス加熱器及び微粉炭回収タンクを備え、
前記蒸気管回転乾燥機の供給端は原炭バンカに連結され、他の一端は、上部が前記第１袋式集塵器に連結され、下部が前記秤量機能付きサージビンに連結され、
前記第１袋式集塵器の上部は前記洗浄機能付き冷却塔に連結され、
前記秤量機能付きサージビンは前記微粉炭機に連結され、
前記微粉炭機の片側は前記窒素ガス加熱器に連結され、前記微粉炭機の上部は前記第２袋式集塵器に連結され、
前記第２袋式集塵器の上部は前記洗浄機能付き冷却塔に連結され、上部の他の一側は、前記窒素ガス加熱器の入口に連結され、前記第２袋式集塵器の下部には前記微粉炭回収タンクが設けられ、
前記第１袋式集塵器の上部は前記洗浄機能付き冷却塔に連結され、下部は前記微粉炭回収タンクに連結され、
前記洗浄機能付き冷却塔の片側は窒素ガス加熱器に連結されていることを特徴とする、発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置。
【請求項２】
前記洗浄機能付き冷却塔は、底部に第１洗浄用循環ポンプと第２洗浄用循環ポンプが設けられ、上部が復水器に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置。
【請求項３】
前記復水器は、上部が一つの水封式真空ポンプに連結され、中部に冷却水の流入口が設けられ、上部と底部にそれぞれ冷却水の流出口が設けられ、底部が復水回収タンクに連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置。
【請求項４】
前記洗浄機能付き冷却塔は、片側の他の一側において一つのキャリアガス加熱器に連結されると共に、前記キャリアガス加熱器は、前記蒸気管回転乾燥機の供給端に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置。
【請求項５】
前記微粉炭回収タンクは、第２計測機能付き回転弁を介して前記ベンチュリー型噴射ポンプに連結され、
前記ベンチュリー型噴射ポンプの片側には送風機の片側が設けられ、他の一側は燃焼ボイラと連結され、前記送風機の他の一側は大気と繋がることを特徴とする、請求項１に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置。
【請求項６】
蒸気管回転乾燥機は、後部に一つの回転ジョイントが設けられ、上部がタービンの抽気筒に連結され、下部が復水貯留タンクに連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置。
【請求項７】
前記復水貯留タンクは、一つの吸水ポンプに連結され、前記吸水ポンプは他の復水器に連結され、前記他の復水器は脱気器に連結され、前記脱気器はボイラ胴に連結されていることを特徴とする、請求項６に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置。
【請求項８】
発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法であって、
工程１：一次乾燥工程において、高水分量の原炭を粉砕した後、原炭バンカを介して蒸気管回転乾燥機に投入し、加熱蒸気と乾燥キャリアガスを用いて所定時間をかけて加熱・乾燥した後、所定水分率の石炭粒子Ｂと所定温度の乾燥排ガスＦを取得し、前記乾燥排ガスを第１袋式集塵器内に供給して除塵することにより水蒸気を含む排ガスＤと微粉炭Ｔを得た後、微粉炭を収集タンクに送入し、また、排ガスＤを洗浄機能付き冷却塔に送入し、
工程２：二次乾燥と微粉化工程において、前記石炭粒子Ｂをサージビンを通して微粉炭機に投入し、所定条件において所定時間をかけて微粉化することにより乾燥された微粉炭Ｃを取得し、窒素ガスＰを窒素ガス加熱器で所定の温度に加熱した後、一部の窒素ガスＰを前記微粉炭機に供給して前記石炭粒子Ｂを乾燥し微粉化して、微粉炭Ｃを取得し、他の一部の窒素ガスＰを密封ファンによって微粉炭機に供給して密封して使用し、微粉炭機の上部から排出された排ガスＧを第２袋式集塵器に供給して回収することで微粉炭Ｃと除塵済みの排ガスＨを取得した後、前記微粉炭Ｃを微粉炭回収タンクに供給して回収し、同時に排ガスＨの一部を窒素ガス加熱器に戻して所定の温度に加熱してから微粉炭機に供給し、他の一部の前記排ガスＨを洗浄機能付き冷却塔に供給して処理し、
工程３：洗浄機能付き冷却塔において排ガスＤと排ガスＨを冷却・除湿することにより洗浄機能付き冷却塔の底部で塔底液Ｊを形成し、塔底液Ｊを減圧フラッシュ方式にて蒸留し、更に得られる水蒸気を除湿した後に復水器に供給して凝縮することにより清潔水Ｍを形成し、前記清潔水Ｍを復水分回収タンクに供給して貯留し、同時に不凝結ガスを大気に放出し、
工程４：洗浄機能付き冷却塔の側部から排出される窒素ガスＥを二分化し、そのうちの一部をキャリアガス加熱器に供給して加熱し、加熱後に蒸気管回転乾燥機の供給端に供給して乾燥キャリアガスとし、他の一部の窒素ガスＥを窒素ガス加熱器に供給し、加熱後に微粉炭機に供給して乾燥と微粉化する際の媒体として用いることで窒素ガスの閉鎖循環系を形成し、
工程５：微粉炭Ｔと微粉炭Ｃとを微粉炭回収タンク内で混ぜ合わせた後、ベンチュリー型噴射ポンプに供給し、更に空気と混ぜ合わせてから燃焼ボイラに供給して燃焼させる
ことを含むことを特徴とする、発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項９】
前記工程１において、原炭の水分量が２５％〜６２％の範囲であり、且つ原炭を直径２０ｍｍ以下に粉砕することを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１０】
前記工程１は、原炭バンカに貯留される原炭を、計測ベルトコンベアとシール弁を通して蒸気管回転乾燥機に投入することを含むことを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１１】
前記工程１において、前記加熱蒸気の蒸気圧が０．３〜２．０ＭＰａの範囲、温度が１２０〜３６０℃の範囲であり、乾燥キャリアガスの温度が１２０℃未満、キャリアガス量が１５０００〜３５０００Ｎｍ３／ｈの範囲であり、加熱・乾燥時間が３０〜６０分間の範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１２】
前記工程１において、石炭粒子Ｂの水分量が１５％以下であり、乾燥ガスＦの温度が９０〜１１０℃の範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１３】
前記工程１において、前記乾燥排ガスを第１袋式集塵器に供給し、圧力が２００〜５００Ｐａ、温度が９０〜１１０℃の条件下において除塵することを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１４】
前記工程２において、更に石炭粒子Ｂをサージビンに投下し、サージビンの中部に設けられた秤量装置と下部に設けられた計測機能付き回転弁とによって計測した後、微粉炭機に送入することを含むことを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１５】
前記工程２において、前記所定条件として高温気流の圧力が２０００〜６０００Ｐａ、温度が１８０〜２００℃であり、所定時間は６〜２５秒間であり、微粉炭Ｃの水分量が２〜５％であることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１６】
前記工程２において、窒素ガス加熱器を用いて窒素ガスＰを１８０〜２００℃に加熱した後、９０％の窒素ガスＰを微粉炭機に供給し、更に、密封ファンによって１０％の窒素ガスＰを微粉炭機に供給して密封状態において使用することを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１７】
前記工程２において、１５％の前記排ガスＨを窒素ガス加熱器に戻して１８０〜２００℃に加熱した後、微粉炭機に供給し、８５％の前記排ガスＨを洗浄機能付き冷却塔に供給して処理することを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１８】
前記工程３において、前記塔底液Ｊの温度が８０〜９０℃の範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項１９】
前記工程３において、フラッシュ蒸発で生成した塔底液Ｊを液面制御装置によって洗浄機能付き冷却塔の分配機に供給し、分配機において排ガスＤ及び排ガスＨと対向接触させて冷却・除湿することにより閉鎖循環系を形成し、復水器の冷却媒体は循環冷却水であり、排ガスＤと排ガスＨに含まれる水蒸気は回収され、残りの窒素ガスＥは第１サイクル及び第２サイクルの乾燥循環に戻されることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項２０】
前記工程４において、洗浄機能付き冷却塔の側部から排出された窒素ガスＥの温度が４５〜６５℃の範囲であり、そのうち、３５％の窒素ガスＥをキャリアガス加熱器内に供給して１２０℃以下に加熱した後、蒸気管回転乾燥機の供給端に供給して乾燥キャリアガスとして用い、６５％の窒素ガスＥを窒素ガス加熱器内に供給して１８０〜２００℃に加熱した後、微粉炭機内に供給して乾燥及び微粉化時の媒体として用いることにより、窒素ガスの閉鎖循環系を形成し、窒素ガス循環において５％以下の消耗は、システム外から補充されることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項２１】
前記工程５において、微粉炭Ｔと微粉炭Ｃを微粉炭回収タンクにおいて混合した後、計測機能付き回転弁を介してベンチュリー型噴射ポンプに送入し、空気と混合してから燃焼ボイラで燃焼させることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【請求項２２】
キャリアガス加熱器、蒸気管回転乾燥機及び窒素ガス加熱器に用いる加熱媒体は、何れもタービンからの抽気であることを特徴とする、請求項８に記載の発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電設備用高水分、低発熱量褐炭（以下、単に「低品位炭」又は「原炭」と称する場合がある）の乾燥及び水分回収方法並びにその装置に関する。該装置は、乾燥及び水分回収システムを増設することで低品位炭の発熱量を増大させ、電力需要に対応すると同時に、低品位炭中の水分を回収して補充用水として再利用し、水資源の節約と省エネルギー化を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭火力発電所で使われる微粉化システムは、燃焼ボイラの節炭器から排出される１５０〜３００℃の高温煙道ガスを、微粉炭機（通常、「中速粉砕ミル」と「ファン式粉砕ミル」に分けられる）に供給して微粉化・乾燥処理を行い、その後、ボイラに投入して燃焼させる構成になっている。ところで、このような方式では乾燥が不十分であり、電力需要に対応できず、低品位炭に含まれている水分を回収するのも困難である。
【０００３】
上記従来の石炭火力発電所に配置される石炭乾燥及び微粉化システムは、２つの独立した構成になっており、乾燥済みの石炭がスクレーパコンベア、ベルトコンベア、バケットエレベータ等の搬送装置によって微粉化システムの原炭バンカに投下されるが、主に以下の問題を抱えている。
【０００４】
１）乾燥済みの微粉炭の温度は６０〜８０℃に達し、搬送時に大量の粉塵と蒸気が発生し、その中には粉体を多く含み且つ水分量が低いため、ベルトコンベアやスクレーパコンベアで搬送する際に大量の粉塵が発生し、その粉塵が飛散することで作業環境が悪くなり、しかも細かな微粉炭が自然発火するおそれがあり、いざとなれば爆発等の重大事故が発生し、搬送装置の安定使用に懸念が残される。
【０００５】
２）乾燥後に温度が６０〜８０℃の石炭を搬送装置で搬送し、石炭温度を３０〜６０℃に下げてから微粉炭機に投入して粉砕することになっているが、乾燥後の熱い石炭が持っている熱量が無駄となり、計算上、該部分の熱量が微粉化システムの必要エネルギー全体において５〜２０％を占めている。
【０００６】
３）乾燥過程で発生した乾燥排ガスは、除塵されてからそのまま大気に放出され、排ガスに含まれる熱量及び水蒸気の回収・再利用が不十分である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の石炭火力発電所において低品位炭を乾燥、微粉化する際に発生する諸問題に鑑みてなされたものであり、低品位炭の乾燥及び水分回収システムを増設することで低品位炭の発熱量を増大させ、電力需要に対応すると共に、低品位炭に含まれる水分を回収して発電所の補充用水源として再利用し、水資源の節約及び省エネルギー化を実現する高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収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】
【０００８】
本発明は、発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置を提供し、該装置は、蒸気管回転乾燥機、洗浄機能付き冷却塔、微粉炭機、第１袋式集塵器、第２袋式集塵器、復水器、秤量機能付きサージビン、水封式真空ポンプ、ベンチュリー型噴射ポンプ、原炭バンカ、窒素ガス加熱器及び微粉炭回収タンクを備える。
【０００９】
そのうち、蒸気管回転乾燥機の供給端は原炭バンカに連結され、他端の上部に第１袋式集塵器が設けられ、下部に秤量機能付きサージビン設けられる。第１袋式集塵器の上部は、洗浄機能付き冷却塔に連結され、秤量機能付きサージビンは微粉炭機に連結され、微粉炭機の片側に窒素ガス加熱器が連結されている。微粉炭機の頂部には第２袋式集塵器が設けられ、第２袋式集塵器の上部は洗浄機能付き冷却塔に連結され、上部の他の一側に窒素ガス加熱器の入口が連結されている。第２袋式集塵器の下部は、微粉炭回収タンクに連結される。また、第１袋式集塵器の上部に洗浄機能付き冷却塔が設けられ、下部は微粉炭回収タンクに連結される。洗浄機能付き冷却塔の片側は、窒素ガス加熱器に連結されている。
【００１０】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置については、洗浄機能付き冷却塔の底部に第１洗浄用循環ポンプと第２洗浄用循環ポンプが設けられ、頂部に復水器が設けられている。
【００１１】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置については、復水器の頂部に１つの水封式真空ポンプが設けられ、復水器の中部に冷却水の流入口が設けられ、上部と底部にそれぞれ冷却水の流出口が設けられ、底部は復水回収タンクに連結されている。
【００１２】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置について、キャリアガス加熱器は、洗浄機能付き冷却塔の片側の他の一側に連結されるとともに、該蒸気管回転乾燥機の供給端に連結されている。
【００１３】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置について、微粉炭回収タンクは、第２計測機能付き回転弁を介してベンチュリー型噴射ポンプに連結され、ベンチュリー型噴射ポンプは、片側において送風機の片側が設けられ、他の一側は燃焼ボイラと連結され、前記送風機の他の一側は大気と繋がっている。
【００１４】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置については、蒸気管回転乾燥機の後部に回転ジョイントが設けられ、その上部がタービンの抽気筒に連結され、下部が復水貯留タンクに連結されている。
【００１５】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置について、復水貯留タンクは、吸水ポンプに連結され、該吸水ポンプが他の復水器に連結され、該他の復水器が脱気器に連結され、該脱気器がボイラ胴に連結されている。
【００１６】
上述の課題を解決するため、本発明は、更に発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法を提供し、該方法は以下の工程を含む。
【００１７】
工程１：一次乾燥工程において、原炭を細かく粉砕した後、原炭バンカを通して蒸気管回転乾燥機に投入し、加熱蒸気と乾燥キャリアガスを利用して所定時間かけて加熱・乾燥することにより、所定水分量の石炭粒子Ｂと所定温度の乾燥排ガスＦを取得し、更に、該乾燥排ガスを第１袋式集塵器内に供給して除塵することにより、水蒸気を含む排ガスＤと微粉炭Ｔを取得し、微粉炭Ｔを収集タンクに投下し、排ガスＤを洗浄機能付き冷却塔に供給する。
【００１８】
工程２：二次乾燥と微粉化工程において、石炭粒子Ｂをサージビン経由で微粉炭機に投入し、所定条件、所定時間で微粉化することにより乾燥済みの微粉炭Ｃを取得し、窒素ガスＰを窒素ガス加熱器で所定の温度に加熱した後、一部の窒素ガスＰを微粉炭機に供給して石炭粒子Ｂの乾燥及び微粉化処理に用い、密封ファンを利用して他の一部の窒素ガスＰを微粉炭機に供給して密封状態にして使用し、微粉炭機の頂部から排出された排ガスＧを第２袋式集塵器に供給して回収することにより微粉炭Ｃと除塵済みの排ガスＨを得た後、微粉炭Ｃを微粉炭回収タンクに投下して回収し、一部の排ガスＨは、窒素ガス加熱器に戻して所定の温度に加熱してから微粉炭機に供給し、他の一部の排ガスＨは、洗浄機能付き冷却塔に供給して処理に供えるようにする。
【００１９】
工程３：排ガスＤと排ガスＨを洗浄機能付き冷却塔内にて冷却・除湿することにより、洗浄機能付き冷却塔の底部で塔底液Ｊを形成し、塔底液Ｊを減圧フラッシュ方式にて蒸留、冷却し、得られた水蒸気を除湿した後に復水器に供給して凝縮することにより清潔水Ｍを形成し、該清潔水Ｍを復水回収タンクに供給して保存し、同時に不凝結ガスを大気に放出する。
【００２０】
工程４：洗浄機能付き冷却塔の側部から排出される窒素ガスＥを二分化し、そのうちの一部をキャリアガス加熱器に供給して加熱し、そして、蒸気管回転乾燥機の供給端に供給して乾燥キャリアガスとし、他の一部の窒素ガスＥを窒素ガス加熱器に供給し、加熱した後に微粉炭機に供給して乾燥と微粉化する際の媒体とすることにより、窒素ガスの閉鎖循環系を形成する。
【００２１】
工程５：微粉炭Ｔと微粉炭Ｃを微粉炭回収タンク内で混ぜ合わせた後、ベンチュリー型噴射ポンプに供給し、更に空気と混ぜ合わせてから燃焼ボイラにおいて燃焼させる。
【００２２】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程１において、原炭の水分量が２５％〜６２％の範囲であり、原炭は直径２０ｍｍ以下に粉砕される。
【００２３】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程１において、原炭バンカからの原炭を、計測ベルトコンベアとシール弁を通して蒸気管回転乾燥機に送入するステップを更に含む。
【００２４】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程１において、加熱蒸気の蒸気圧が０．３〜２．０ＭＰａの範囲であり、温度が１２０〜３６０℃の範囲であり、乾燥キャリアガスの温度が１２０℃未満であり、乾燥キャリアガスのキャリアガス量が１５０００〜３５０００Ｎｍ３／ｈの範囲であり、加熱・乾燥時間が３０〜６０分間である。
【００２５】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程１において、石炭粒子Ｂの水分量が１５％以下であり、乾燥ガスＦの温度が９０〜１１０℃の範囲である。
【００２６】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程１において、乾燥排ガスを第１袋式集塵器に供給し、圧力２００〜５００Ｐａ、温度９０〜１１０℃の条件において除塵する。
【００２７】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程２において、石炭粒子Ｂをサージビンに投下した後、サージビン中部に設けられる秤量装置と下部に設けられる計測機能付き回転弁で計測し、その後に微粉炭機に供給するステップを更に含む。
【００２８】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程２において、所定条件として、高温気流の圧力が２０００〜６０００Ｐａ、温度が１８０〜２００℃であり、所定時間が６〜２５秒間であり、微粉炭Ｃの水分量が２〜５％である。
【００２９】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程２において、窒素ガス加熱器を用いて窒素ガスＰを１８０〜２００℃に加熱した後、９０％の窒素ガスＰを微粉炭機に供給し、更に密封ファンを利用して１０％の窒素ガスＰを微粉炭機に供給して密封状態で使用する。
【００３０】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収方法については、工程２において、１５％の排ガスＨを窒素ガス加熱器に戻して１８０〜２００℃に加熱してから微粉炭機に供給し、８５％の排ガスＨを洗浄機能付き冷却塔に供給して処理に供えるようにする。
【００３１】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭乾燥及び水分回収方法については、工程３において、塔底液Ｊの温度は、８０〜９０℃の範囲である。
【００３２】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭乾燥及び水分回収方法については、工程３において、フラッシュ蒸留、冷却済みの塔底液Ｊは、液面制御装置によって洗浄機能付き冷却塔の分配機に搬送され、分配機において排ガスＤと排ガスＨと対向接触させて冷却・除湿することにより閉鎖循環系を形成し、このとき、復水器の冷却媒体として循環冷却水を用い、排ガスＤと排ガスＨに含まれる水蒸気は回収され、残りの窒素ガスＥは第１サイクル及び第２サイクルの乾燥循環に戻されて再利用される。
【００３３】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭乾燥及び水分回収方法については、工程４において、洗浄機能付き冷却塔の側部から排出される窒素ガスＥの温度が４５〜６５℃の範囲であり、そのうち、３５％の窒素ガスＥを、キャリアガス加熱器内に供給して１２０℃以下に加熱した後、蒸気管回転乾燥機の供給端に供給して乾燥キャリアガスとし、６５％の窒素ガスＥを、窒素ガス加熱器内に供給して１８０〜２００℃に加熱した後、微粉炭機内に供給して乾燥及び微粉化時の媒体とすることにより窒素ガスの閉鎖循環系を形成し、窒素ガス循環において５％以下の消耗は、システム外から補充される。
【００３４】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭乾燥及び水分回収方法については、工程５において、微粉炭Ｔと微粉炭Ｃを微粉炭回収タンクにおいて混合した後、計測機能付き回転弁を介してベンチュリー型噴射ポンプに投入し、更に空気と混合してから燃焼ボイラで燃焼させる。
【００３５】
上記発電設備用高水分、低発熱量褐炭乾燥及び水分回収方法については、キャリアガス予熱器、蒸気管回転乾燥機及び窒素ガス加熱器で使われる加熱媒体は、何れもタービンからの抽気である。
【発明の効果】
【００３６】
従来の技術に比べて、本発明は以下の長所を有する。
【００３７】
１）本発明によれば、蒸気管回転乾燥機を用いて低品位炭を乾燥し、水分量が６１．３％の褐炭を用いて全出力で発電することができ、石炭火力発電所の使用需要に満足でき、実用化の観点からして使用困難な低品位炭を発電に使用可能なボイラ用炭に変え、低品位炭を有効に使いこなし、資源の有効利用を促進することができる。
【００３８】
２）本発明によれば、低品位炭に含まれる９５％の水分を回収し、更に洗浄、フラッシュ蒸発、除湿、凝縮することによりクリーンな水資源に変え、それを発電所の補充用水として再利用することにより、水資源の節約に寄与することができる。
【００３９】
３）本発明によれば、熱源としてタービンからの抽気を用い、システムの低熱源損失（すなわち、使用済みの高圧・高温蒸気から回収した凝縮潜熱）を利用することにより、乾燥システムのエネルギー消耗を減らすと共に、発電設備の原料炭消耗を削減することができる。
【００４０】
４）本発明によれば、蒸気管回転乾燥機と微粉炭機を１対１に配置することにより、乾燥システムと微粉化システムが一体化される。つまり、蒸気管回転乾燥機の排出口がサージビンを介して微粉炭機に直接に連結し、乾燥後の微粉炭がサージビンに一旦保存されてから微粉炭機へ搬送されて微粉化され、そして、微粉炭を搬送する際に紛失した熱量は回収されて、乾燥システムと微粉化システムとの間の長距離輸送が不要となり、輸送・搬送時に発生する粉塵による汚染、消耗及び自己発火を回避することができる。
【００４１】
５）本発明によれば、輸送等の中間処理に代えてサージビン及び計測機能付き回転弁を利用し、同時に乾燥前の原炭を貯留するための貯炭設備を簡略化し、従来の微粉化システムに配設される貯炭サイロが不要となり、製造コストを大幅に削減することができる。
【００４２】
６）本発明によれば、従来の微粉化システムに備える乾燥機能を有効に生かし、乾燥系として一次乾燥に蒸気管回転乾燥機、二次乾燥に微粉化システムを用い、低品位炭の水分量を２〜５％に低下させ、低品位炭の発熱量を大きく向上させることができる。
【００４３】
７）本発明の石炭乾燥システムによれば、不燃性ガスの循環・乾燥を実現し、洗浄機能付き冷却塔によって乾燥排ガスに含まれる水蒸気を回収して清潔な水にし、排出される窒素ガスを加熱した後に１段目及び２段目の乾燥系、微粉化システムに戻して乾燥キャリアガス、二次乾燥及び微粉化の熱源として利用し、よって、乾燥システムの密閉サイクルを実現すると共にエネルギー消耗を減らし、同時に乾燥システムにおける酸素量が制御可能となり、乾燥済みの排ガス（大量の水蒸気を含む）は除塵された後に大気に放出され、排ガスに含まれる熱量と水蒸気を回収して再利用することができる。したがって、大気に乾燥排ガスを排出することなく、石炭乾燥システムの安全性が高く、且つ環境汚染を減らすことができる。
【００４４】
８）本発明は、設備の導入コストを削減し、エネルギー消耗が少なく、経済価値が高く、実施上便利である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のプロセス流れ図であり、そのうち破線で囲まれた部分は従来の発電設備である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されない。
【００４７】
図１に示すように、本発明に係る発電設備用高水分、低発熱量褐炭の乾燥及び水分回収装置は、蒸気管回転乾燥機９、洗浄機能付き冷却塔６、微粉炭機１４、第１袋式集塵器２１、第２袋式集塵器２３、復水器１７、秤量機能付きサージビン１２、水封式真空ポンプ１８、ベンチュリー型噴射ポンプ２９、原炭バンカ３、窒素ガス加熱器１１、循環ファン及び微粉炭回収タンク２７を備える。蒸気管回転乾燥機９の供給端は、計測ベルトコンベア７とシール弁８を介して原炭バンカ３に連結され、蒸気管回転乾燥機９の他の一端は、上部において第１袋式集塵器２１が設けられ、下部において秤量機能付きサージビン１２が設けられ、第１袋式集塵器２１の上部は、第１循環ファン２０を介して洗浄機能付き冷却塔６に連結される。秤量機能付きサージビン１２は、第１計測機能付き回転弁１３を介して微粉炭機１４に連結される。微粉炭機１４の片側に、窒素ガス加熱器１１を介して第４循環ファン１０が連結され、他の一側に密封ファン１５が連結され、微粉炭機１４の頂部に第２袋式集塵器２３が配置される。第２袋式集塵器２３の上部は、第２循環ファン２４を介して洗浄機能付き冷却塔６に連結され、上部の他の一側は、第５循環ファン１６を介して窒素ガス加熱器１１の入口に連結され、下部は第２二層式電動吐出し弁２６を介して微粉炭回収タンク２７に連結される。第１袋式集塵器２１は、上部が第１循環ファン２０を介して洗浄機能付き冷却塔６に連結され、下部が第１二層式電動吐出し弁２２を介して微粉炭回収タンク２７に連結される。洗浄機能付き冷却塔６の片側は、第３循環ファン２を介してキャリアガス加熱器１に連結され、洗浄機能付き冷却塔６の片側の他の一側は第４循環ファン１０を介して窒素ガス加熱器１１に連結され、底部に第１洗浄用循環ポンプ４及び第２洗浄用循環ポンプ５が設けられ、頂部は復水器１７に連結される。復水器１７の頂部は、水封式真空ポンプ１８に連結され、復水器１７の中部に冷却水供給口が設けられ、上部と底部に夫々冷却水流出口が設けられ、底部は復水回収タンク１９に連結される。キャリアガス加熱器１は、蒸気管回転乾燥機９の供給端に連結される。微粉炭回収タンク２７は、第２計測機能付き回転弁２８を介してベンチュリー型噴射ポンプ２９に連結される。ベンチュリー型噴射ポンプ２９の片側は送風機３０の片側に連結され、他の一側は燃焼ボイラ２５に連結され、送風機３０の他の一側は大気と繋がる。蒸気管回転乾燥機９の後部に配置される回転ジョイント３２は、上部がタービン３５の抽気筒に連結され、下部が復水貯留タンク３３に連結される。復水貯留タンク３３は吸水ポンプ３４に連結され、吸水ポンプ３４は「他の復水器」としての復水器３６に連結され、復水器３６は脱気器３７に連結され、脱気器３７はボイラ胴３１に連結される。
【００４８】
上記のうち、キャリアガス加熱器１は、凝縮液と低圧蒸気を加熱して蒸気管回転乾燥機９に送入する。５つの循環ファンは、水蒸気と窒素ガスを含む排ガスを圧縮して搬送する役割を果たす。原炭バンカ３の原炭は、蒸気管回転乾燥機９の供給端に供給される。２台の洗浄用循環ポンプは、洗浄機能付き冷却塔６に貯留される塔底液を洗浄機能付き冷却塔６の頂部に位置するフラッシュ蒸発段に移行させ、減圧条件下でフラッシュ蒸留させるものである。洗浄機能付き冷却塔６は、循環ファンによって運ばれる水蒸気、窒素ガスを含む排気ガスを、頂部のフラッシュ蒸発段で形成する冷却水と対向接触させて冷却・除湿する装置である。計測ベルトコンベア７は、原炭バンカ３の原炭を計測した後、シール弁８を介して蒸気管回転乾燥機９に投入する役割を果たす。シール弁８は、計測ベルトコンベア７によって計測された原炭を密閉状態下で蒸気管回転乾燥機９に投入する。蒸気管回転乾燥機９は、斜めに設置された回転円筒であり、円筒内に複数の配管が配置されている。配管は、同心円の中心を囲んで２〜７層に配置され、配管内が蒸気の流通経路となり、配管外に石炭が流れるように構成される。蒸気管回転乾燥機９の供給端に、微粉炭入口とキャリアガス入口が設けられ、排出端にそれぞれ微粉炭排出口、排ガス排出口、蒸気入口及び凝縮液排出口が設けられている。窒素ガス加熱器１１は、洗浄機能付き冷却塔６に供給される低圧窒素ガスを加熱する装置である。サージビン１２は、蒸気管回転乾燥機９によって乾燥された微粉炭を均一に調整した後、計測機能付き回転弁を介して微粉炭機１４に供給する。２つの計測機能付き回転弁は、サージビン１２の乾燥石炭を計測した後に微粉炭機１４に投入する。微粉炭機１４は、蒸気管回転乾燥機９によって乾燥された微粉炭を更に細かく粉砕し、密封ファン１５は、窒素ガスを濾過して微粉炭機１４に送入する。２つの袋式集塵器は、水蒸気を含む乾燥排ガスと微粉炭を濾過した後、微粉炭を収集タンクに送入し、窒素ガス、水蒸気及び少量の空気を含む乾燥排ガスを循環ファンを利用して洗浄機能付き冷却塔６に供給する。復水器１７は、洗浄機能付き冷却塔６の頂部に位置するフラッシュ蒸発段で減圧条件下においてフラッシュ蒸留し、フラッシュ蒸発で生成した水蒸気Ｋは、除湿されてから水封式真空ポンプ１８の吸引作用で復水器１７に供給され、４０℃以下の清潔水Ｍに凝縮された後に復水回収タンク１９に貯留される。水封式真空ポンプ１８は、洗浄機能付き冷却塔頂部のフラッシュ蒸発段で生成した水蒸気を復水器１７に移行させて凝縮させる。復水回収タンク１９は、復水器１７からの復水を貯留する。２つの二層式電動吐出し弁は、電動制御の方式にて袋式集塵器からの微粉炭を微粉炭回収タンク２７に移行させる。微粉炭回収タンク２７は、第２袋式集塵器２３からの水蒸気、窒素ガス及び微粉炭を回収する。ベンチュリー型噴射ポンプ２９は、加圧された空気と微粉炭を混ぜ合わせ、ノズルからボイラに噴入して燃焼させる。処理済みの排ガスは、送風機３０によって大気に放出される。
【００４９】
褐炭に対する石炭火力発電所の使用需要を満足するため、本発明は、一次乾燥に蒸気管回転乾燥機９を用い、二次乾燥に微粉炭機１４を用いる褐炭乾燥系を採用した。また、一次乾燥の熱源は、タービン３５からの抽気であり、圧力が０．３〜２．０ＭＰａ、温度が１２０〜３６０℃である。また、二次乾燥の熱源は１５０〜２００℃の窒素ガスである。一次乾燥の熱源は、熱伝導の役割を完成した後に凝縮液となり、脱気器３７に戻されて乾燥用熱源の閉鎖循環を形成する。二次乾燥の熱源は、乾燥、微粉化、除塵、洗浄等の処理を経た後、第４循環ファン１０によって窒素ガス加熱器１１に供給されて乾燥、微粉化用熱源の閉鎖循環を形成する。
【００５０】
褐炭の流通量を制御するため、本発明は、それぞれ微粉炭機１４、第１循環ファン２０、第２循環ファン２４、第３循環ファンＩＩＩ２、第４循環ファンＩＶ１０、第５循環ファンＶ１６、密封ファン１５、真空ポンプ１８、第１洗浄用循環ポンプ４及び第２洗浄用循環ポンプ５に流量計を設置した。また、蒸気管回転乾燥機９、微粉炭機１４、ベンチュリー型噴射ポンプ２９の入口においてもそれぞれ計測・秤量装置を設置した。
【００５１】
キャリアガス加熱器１及び窒素ガス加熱器１１の加熱媒体は、タービン３５からの抽気であり、キャリアガス加熱器１及び窒素ガス加熱器１１はフィンチューブ式加熱器又は配管式熱交換器である。
【００５２】
洗浄機能付き冷却塔６は、充填塔、段塔及び噴霧塔から選ばれる何れか１種である。
【００５３】
第１袋式集塵器Ｉ２１及び第２袋式集塵器ＩＩ２３は、窒素ガスの気流を利用する高速集塵器である。
【００５４】
以下、本発明による火力発電システムの乾燥、微粉化及び水分回収方法を詳細に説明する。
【００５５】
１）一次乾燥工程において、水分量が２５％〜６２％の原炭Ａを２０ｍｍ以下に粉砕して原炭バンカ３に送入し、計測ベルトコンベア７及びシール弁８を介して蒸気管回転乾燥機９に投入し、気圧が０．３〜２．０ＭＰａ、温度が１２０〜３６０℃の蒸気と温度が１２０℃以下の乾燥キャリアガス（キャリアガス量：１５０００〜３５０００Ｎｍ３／時間）、すなわち、窒素ガスＮの条件下において３０〜６０分間乾燥することにより、水分量が１５％以下の石炭粒子Ｂと温度が９０〜１１０℃の乾燥排ガスＦを得た。そして、石炭粒子Ｂはサージビン１２に搬送され、乾燥排ガスＦは、第１袋式集塵器２１に送られて圧力−２００〜５００Ｐａ、温度９０〜１１０℃の条件下において除塵され、水蒸気を含む排ガスＤと微粉炭Ｔを得た。微粉炭Ｔは、微粉炭回収タンク２７に投下され、窒素ガス、水蒸気及び少量の空気を含む排ガスＤは、第１循環ファン２０によって洗浄機能付き冷却塔６に供給される。
【００５６】
２）二次乾燥、微粉化工程において、石炭粒子Ｂをサージビン１２に投入した後、サージビン１２の中部に設置される秤量装置及び下部に設置される計測機能付き回転弁１３を用いて計測して微粉炭機１４に送入し、熱風圧力２０００〜６０００Ｐａ、温度１８０〜２００℃の条件下において６〜２５秒間かけて微粉化処理を施し、乾燥済みであり且つ水分量が２〜５％の微粉炭Ｃを得た。一方、窒素ガス加熱器１１によって１８０〜２００℃に加熱された窒素ガスＰを第４循環ファン１０を用いて送入し、そのうち、９０％の窒素ガスＰは、微粉炭機１４に送られて石炭粒子Ｂを乾燥、微粉化して微粉炭Ｃを取得し、１０％の窒素ガスＰは、密封ファン１５によって微粉炭機１４に送られ、密封状態となって後の使用に供えるようになる。乾燥、微粉化過程で生成した９０〜１１０℃排ガスＧは、微粉炭機１４の頂部から排出される。排ガスＧに大量の微粉炭Ｃ、水蒸気、窒素ガスを含むため、第２循環ファン２４によって第２袋式集塵器２３に送られて回収することにより微粉炭Ｃと除塵済みの排ガスＨとなり、排ガスＨには水蒸気、窒素ガスが含まれている。微粉炭Ｃはそのまま微粉炭回収タンク２７に投下され、１５％の排ガスＨは、第５循環ファン１６によって窒素ガス加熱器１１の入口に供給され、第４循環ファン１０によって搬送された窒素ガスＥと混合された後に１８０〜２００℃に加熱され、そして、微粉炭機１４に搬送される。また、８５％の排ガスＨは、第２循環ファン２４によって洗浄機能付き冷却塔６に供給される。
【００５７】
３）窒素ガス、水蒸気及び少量の空気を含む排ガスＤ及び水蒸気及び窒素ガスを含む排ガスＨは、洗浄機能付き冷却塔６に送られ、洗浄機能付き冷却塔６の頂部に位置するフラッシュ蒸発段で生成した４０〜６０℃の冷却水と対向接触することにより冷却・除湿され、排ガスＤと排ガスＨに含まれる大量の水蒸気は、凝縮されることにより洗浄機能付き冷却塔６の底部で温度が８０〜９０℃の塔底液Ｊを形成する。洗浄機能付き冷却塔６の底部に溜まる８０〜９０℃の塔底液Ｊは、第１洗浄用循環ポンプ４及び第２洗浄用循環ポンプ５によって洗浄機能付き冷却塔６の頂部に配置されるフラッシュ蒸発段に送られ、減圧条件下においてフラッシュ蒸留される。フラッシュ蒸発で生成した４０〜７０℃の水蒸気Ｋは、除湿された後に水封式真空ポンプ１８の吸引作用下において復水器１７に送られて４０℃以下の清潔水Ｍに凝縮され、そして、復水回収タンク１９に供給されて一時保存し、不凝結ガスは、水封式真空ポンプ１８の作用下において外へ排出される。フラッシュ蒸発で生成した４０〜６０℃の塔底液Ｊは、液面制御装置によって洗浄機能付き冷却塔６の分配機に供給され、そこで再び排ガスＧと排ガスＨと対向接触し、冷却・除湿されることにより閉鎖循環系を形成する。復水器１７の冷却媒体としては、循環冷却水を用いる。排ガスＧ及び排ガスＨに含まれる水蒸気を回収し、残りの窒素ガスＥは一次及び二次乾燥処理に戻されて再び利用される。
【００５８】
４）除湿、冷却済みであり且つ温度が４５〜６５℃の窒素ガスＥは、洗浄機能付き冷却塔６の側部から排出され、そのうちの３５％は第３循環ファン２によって加圧されて窒素ガスＮとなり、そして、キャリアガス加熱器１によって１２０℃以下に加熱された後、蒸気管回転乾燥機９の供給端に送られて乾燥キャリアガスとして用いられる。また、６５％の窒素ガスＥは、第４循環ファン１０によって加圧されて窒素ガスＰとなり、更に、窒素ガス加熱器１１によって１８０〜２００℃に加熱された後、微粉炭機１４に送られて乾燥、微粉化処理時の媒体とすることにより、窒素ガスの閉鎖循環系を形成し、窒素ガス循環において５％以下の消耗は、システム外から補充される。
【００５９】
５）第１袋式集塵器２１及び第２袋式集塵器２３から微粉炭回収タンク２７に供給される微粉炭Ｔ及び微粉炭Ｃは、互いに混合された後、計測機能付き回転弁２８を介してベンチュリー型噴射ポンプ２９に供給される。一方、空気を送風機３０の加圧作用下においてベンチュリー型噴射ポンプ２９に注入し、微粉炭と混合した後、燃焼ボイラ２５に送られて燃焼させる。
【００６０】
６）キャリアガス加熱器１、蒸気管回転乾燥機９及び窒素ガス加熱器１１の加熱媒体は、何れもタービン３５からの抽気である。そして、蒸気管回転乾燥機９に入ったタービン３５からの抽気は、回転ジョイント３２と復水貯留タンク３３を介し、更に吸水ポンプ３４によって加圧された後に脱気器３７に戻される。
【符号の説明】
【００６１】
１  キャリアガス加熱器
２  第３循環ファンＩＩＩ
３  原炭バンカ
４  第１洗浄用循環ポンプ
５  第２洗浄用循環ポンプ
６  洗浄機能付き冷却塔
７  計測ベルトコンベア
８  シール弁
９  蒸気管回転乾燥機
１０  第４循環ファンＩＶ
１１  窒素ガス加熱器
１２  サージビン
１３  第１計測機能付き回転弁Ｉ
１４  微粉炭機
１５  密封ファン
１６  第５循環ファンＶ
１７  復水器
１８  水封式真空ポンプ
１９  復水回収タンク
２０  第１循環ファンＩ
２１  第１袋式集塵器Ｉ
２２  第１二層式電動吐出し弁Ｉ
２３  第２袋式集塵器ＩＩ
２４  第２循環ファンＩＩ
２５  燃焼ボイラ
２６  第２二層式電動吐出し弁ＩＩ
２７  微粉炭回収タンク
２８  第２計測機能付き回転弁ＩＩ
２９  ベンチュリー型噴射ポンプ
３０  送風機
３１  ボイラ胴
３２  回転ジョイント
３３  復水貯留タンク
３４  吸水ポンプ
３５  タービン
３６  復水器（他の復水器）
３７  脱気器
【図１】
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