(57)【要約】【課題】褐炭の乾燥の効率化を図ると共に、褐炭の流動不良を抑制し、褐炭の乾燥を好適に行うことが可能な流動層乾燥装置を提供する。【解決手段】褐炭を流動化ガスにより流動させることで、流動層３を形成しながら、褐炭を乾燥可能な流動層乾燥装置１において、乾燥炉５と、乾燥炉５の内部を、流動化ガスが流入するチャンバ室１１と、褐炭が供給される乾燥室１２とに区分けし、チャンバ室１１から乾燥室１２へ流動化ガスを流入させるガス分散板６と、を備え、チャンバ室１１は、褐炭の流動方向に沿って複数設けられ、流動方向の上流側に位置する第１チャンバ室１８には、蒸気濃度の低い第１流動化ガスが流入し、流動方向の下流側に位置する第２チャンバ室１９には、第１流動化ガスに比して、蒸気濃度の高い第２流動化ガスが流入する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤燃料を流動化ガスにより流動させることで、流動層を形成しながら、前記湿潤燃料を乾燥可能な流動層乾燥装置において、
乾燥炉と、
前記乾燥炉の内部を、前記流動化ガスが流入するチャンバ室と、前記湿潤燃料が供給される乾燥室とに区分けし、前記チャンバ室から前記乾燥室へ前記流動化ガスを流入させるガス噴出部と、を備え、
前記チャンバ室は、前記湿潤燃料の流動方向に沿って複数設けられ、
前記流動方向の上流側に位置する前記チャンバ室には、蒸気濃度の低い第１流動化ガスが流入し、
前記流動方向の下流側に位置する前記チャンバ室には、前記第１流動化ガスに比して、蒸気濃度の高い第２流動化ガスが流入することを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記乾燥室に設けられ、内部に流通する熱媒が、前記流動方向の下流側から上流側へ向けて流れる伝熱管と、
前記乾燥室において発生した排出ガスを排出するガス排出口と、
前記ガス排出口と前記伝熱管の流入側とを接続する第１熱媒供給ラインと、
前記第１熱媒供給ラインに介設され、前記排出ガスを圧縮して、前記伝熱管の前記熱媒として供給可能な圧縮機と、をさらに備えた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】
前記伝熱管の流出側と、前記流動方向の上流側に位置する前記チャンバ室とを接続する第１流動化ガス供給ラインと、
前記第１熱媒供給ラインと、前記流動方向の下流側に位置する前記チャンバ室とを接続する第２流動化ガス供給ラインと、をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の流動層乾燥装置。
【請求項４】
前記第１流動化ガス供給ラインに介設され、前記伝熱管から排出される前記熱媒中に含まれる凝縮液を分離可能な第１気液分離器をさらに備えた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】
前記複数のチャンバ室に応じて、前記乾燥室を複数に区分けする第１仕切り部材をさらに備え、
前記伝熱管は、前記複数の乾燥室に応じてそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
【請求項６】
前記複数の乾燥室に設けられた温度検出センサと、
前記第２流動化ガスの流量を調整可能な流量調整弁と、
前記温度検出センサの検出温度に基づいて、前記流量調整弁を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記流動方向の上流側に位置する前記乾燥室に比して、前記流動方向の下流側に位置する前記乾燥室の温度が高くなるように、前記流量調整弁を制御することを特徴とする請求項５に記載の流動層乾燥装置。
【請求項７】
前記複数のチャンバ室に設けられた前記複数の伝熱管は、前記流動方向の下流側に位置する前記伝熱管から前記流動方向の上流側に位置する前記伝熱管へ向けて前記熱媒が流れるように接続されていることを特徴とする請求項５または６に記載の流動層乾燥装置。
【請求項８】
前記流動方向の下流側に位置する前記伝熱管と、前記流動方向の上流側に位置する前記伝熱管との接続部分に設けられ、前記熱媒中に含まれる凝縮液を分離可能な第２気液分離器と、
前記第１流動化ガスを加熱可能な加熱器と、
前記第２気液分離器で分離された前記凝縮液を、前記加熱器の熱媒として、前記加熱器に投入する第２熱媒供給ラインと、をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の流動層乾燥装置。
【請求項９】
前記第１熱媒供給ラインから前記排出ガスを抽気する抽気ラインをさらに備え、
前記第１熱媒供給ラインは、前記ガス排出口と、前記下流側に位置する前記伝熱管の流入側とを接続し、
前記抽気ラインは、前記第１熱媒供給ラインと、前記上流側に位置する前記伝熱管の流入側とを接続し、
前記圧縮機は、前記第１熱媒供給ラインと前記抽気ラインとが接続される接続部分よりも下流側に位置する前記第１熱媒供給ラインに介設されていることを特徴とする請求項５または６に記載の流動層乾燥装置。
【請求項１０】
前記乾燥炉に設けられ、前記複数の乾燥室に形成される前記流動層の上方に位置するフリーボード部を、前記複数の乾燥室に応じて、複数に区分けする第２仕切り部材をさらに備えたことを特徴とする請求項５ないし９のいずれか１項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、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、乾燥炉（本体）と、乾燥炉内を供給室と乾燥分級室とに分ける仕切り板と、供給室と乾燥分級室と下部にガス分散板を介してそれぞれ設けられたチャンバ室（風箱）と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この流動層乾燥装置では、供給室および乾燥分級室に供給する流動化ガスの流量を調整することで、乾燥炉内に供給される湿潤燃料の塊成化を抑制し、乾燥炉内における流動を安定的に行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８５２４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、流動層乾燥装置で使用される流動化ガスは、湿潤燃料を乾燥するために加熱されるが、このとき、乾燥後に排出される流動化ガス（排出ガス）の潜熱回収を効率良く行うべく、流動化ガスとして、蒸気等の凝縮性ガスが用いられる場合がある。流動化ガスとして蒸気を用いる場合、従来の流動層乾燥装置のように、流動化ガスの流量を調整することで、湿潤燃料を好適に乾燥することが可能である。しかしながら、蒸気等の流動化ガスは、配管や乾燥炉内での凝縮を抑制すべく、非凝縮性ガスに比して高温とする必要がある。このため、凝縮性ガスのみを用いて、流動層乾燥装置の更なる安定運転や効率化を図ることは困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、湿潤燃料の乾燥の効率化を図ると共に、湿潤燃料の流動不良を抑制し、湿潤燃料の乾燥を好適に行うことが可能な流動層乾燥装置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、湿潤燃料を流動化ガスにより流動させることで、流動層を形成しながら、湿潤燃料を乾燥可能な流動層乾燥装置において、乾燥炉と、乾燥炉の内部を、流動化ガスが流入するチャンバ室と、湿潤燃料が供給される乾燥室とに区分けし、チャンバ室から乾燥室へ流動化ガスを流入させるガス噴出部と、を備え、チャンバ室は、湿潤燃料の流動方向に沿って複数設けられ、流動方向の上流側に位置するチャンバ室には、蒸気濃度の低い第１流動化ガスが流入し、流動方向の下流側に位置するチャンバ室には、第１流動化ガスに比して、蒸気濃度の高い第２流動化ガスが流入することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、乾燥初期となる流動方向の上流側の湿潤燃料を、蒸気濃度の低い第１流動化ガスを用いて乾燥させることができ、また、乾燥後期となる流動方向の下流側の湿潤燃料を、蒸気濃度の高い第２流動化ガスを用いて乾燥させることができる。これにより、第１流動化ガスの蒸気濃度が低い分、第２流動化ガスに比して、第１流動化ガスの温度を低くしつつ、湿潤燃料を好適に乾燥させることができるため、湿潤燃料の乾燥の効率化を図ることができ、湿潤燃料の乾燥を好適に行うことができる。なお、ガス噴出部としては、板に多数の貫通孔を形成したもの（ガス分散板）、または板に多数のガスノズルを形成したものが適用可能である。
【０００８】
この場合、乾燥室に設けられ、内部に流通する熱媒が、流動方向の下流側から上流側へ向けて流れる伝熱管と、乾燥室において発生した排出ガスを排出するガス排出口と、ガス排出口と伝熱管の流入側とを接続する第１熱媒供給ラインと、第１熱媒供給ラインに介設され、排出ガスを圧縮して、伝熱管の熱媒として供給可能な圧縮機と、をさらに備えたことが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、乾燥室からガス排出口を介して排出された排出ガスを、伝熱管の熱媒として用いることができるため、排出ガスの潜熱を有効利用できる分、湿潤燃料の乾燥の効率化をさらに図ることができる。
【００１０】
この場合、伝熱管の流出側と、流動方向の上流側に位置するチャンバ室とを接続する第１流動化ガス供給ラインと、第１熱媒供給ラインと、流動方向の下流側に位置するチャンバ室とを接続する第２流動化ガス供給ラインと、をさらに備えたことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、第１流動化ガスとして、伝熱管の熱媒を用いることができるため、熱媒を有効利用できる分、湿潤燃料の乾燥の効率化をさらに図ることができる。また、第２流動化ガスとして、第１熱媒供給ラインを流れる排出ガスを用いることができるため、排出ガスの潜熱を有効利用できる分、湿潤燃料の乾燥の効率化をさらに図ることができる。
【００１２】
この場合、第１流動化ガス供給ラインに介設され、伝熱管から排出される熱媒中に含まれる凝縮液を分離可能な第１気液分離器をさらに備えたことが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、第１気液分離器により、伝熱管から排出される熱媒中に含まれる凝縮液を分離し、凝縮液が分離された熱媒を、第１流動化ガスとして用いることができる。これにより、凝縮液分離後の第１流動化ガスは、蒸気濃度が低いものとなるため、第１流動化ガスとして好適に使用することができる。
【００１４】
この場合、複数のチャンバ室に応じて、乾燥室を複数に区分けする第１仕切り部材をさらに備え、伝熱管は、複数の乾燥室に応じてそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、第１流動化ガスが流入する乾燥室で湿潤燃料を乾燥させた後、第２流動化ガスが流入する乾燥室で湿潤燃料を乾燥させることができる。このため、流動方向上流側の湿潤燃料が、未乾燥状態で流動方向の下流側に移動することを抑制でき、湿潤燃料を好適に乾燥させることが可能となる。
【００１６】
この場合、複数の乾燥室に設けられた温度検出センサと、第２流動化ガスの流量を調整可能な流量調整弁と、温度検出センサの検出温度に基づいて、流量調整弁を制御する制御装置と、をさらに備え、制御装置は、流動方向の上流側に位置する乾燥室に比して、流動方向の下流側に位置する乾燥室の温度が高くなるように、流量調整弁を制御することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、温度検出センサの検出温度に基づいて、流量調整弁を制御することにより、流動方向の上流側に位置する乾燥室に比して、流動方向の下流側に位置する乾燥室の温度を高くすることができる。これにより、排出ガスの潜熱を各流動化ガスとして適切に分配することができるため、排出ガスの潜熱を効率良く利用することができる。
【００１８】
この場合、複数のチャンバ室に設けられた複数の伝熱管は、流動方向の下流側に位置する伝熱管から流動方向の上流側に位置する伝熱管へ向けて熱媒が流れるように接続されていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、流動方向の上流側から下流側に向かうにつれて、伝熱管の温度を高くすることができる。これにより、第１流動化ガスおよび第２流動化ガスに含まれる蒸気を凝縮させることなく、湿潤燃料を好適に乾燥させることができる。
【００２０】
この場合、流動方向の下流側に位置する伝熱管と、流動方向の上流側に位置する伝熱管との接続部分に設けられ、熱媒中に含まれる凝縮液を分離可能な第２気液分離器と、第１流動化ガスを加熱可能な加熱器と、第２気液分離器で分離された凝縮液を、加熱器の熱媒として、加熱器に投入する第２熱媒供給ラインと、をさらに備えたことが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、第１流動化ガスを加熱する加熱器の熱媒として、伝熱管の接続部分において第２気液分離器により分離される熱媒中の凝縮液を用いることができるため、凝縮液を有効利用できる分、湿潤燃料の乾燥の効率化をさらに図ることができる。
【００２２】
この場合、第１熱媒供給ラインから排出ガスを抽気する抽気ラインをさらに備え、第１熱媒供給ラインは、ガス排出口と、下流側に位置する伝熱管の流入側とを接続し、抽気ラインは、第１熱媒供給ラインと、上流側に位置する伝熱管の流入側とを接続し、圧縮機は、第１熱媒供給ラインと抽気ラインとが接続される接続部分よりも下流側に位置する第１熱媒供給ラインに介設されていることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、第１熱媒供給ラインを流れる排出ガスが、抽気ラインを介して抽気される分、圧縮機に供給される排出ガスの流量を減らすことができるため、圧縮機の動力を低減でき、運転効率を向上させることができる。
【００２４】
この場合、乾燥炉に設けられ、複数の乾燥室に形成される流動層の上方に位置するフリーボード部を、複数の乾燥室に応じて、複数に区分けする第２仕切り部材をさらに備えたことが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、流動方向の上流側に位置する乾燥室から排出された排出ガスと、流動方向の下流側に位置する乾燥室から排出された排出ガスとが混合することにより、排出ガスが凝縮することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の流動層乾燥装置によれば、流動方向の上流側の湿潤燃料を、蒸気濃度の低い第１流動化ガスを用いて乾燥させ、流動方向の下流側の湿潤燃料を、蒸気濃度の高い第２流動化ガスを用いて乾燥させることにより、第１流動化ガスの温度を低くし、湿潤燃料を好適に乾燥させることができるため、湿潤燃料の乾燥の効率化を図ることができ、湿潤燃料の乾燥を好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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３に係る流動層乾燥装置における、伝熱管を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線と、乾燥中の褐炭のエンタルピ温度曲線とを表したグラフである。
【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概略構成図である。
【図７】図７は、実施例４に係る流動層乾燥装置における、伝熱管を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線と、乾燥中の褐炭のエンタルピ温度曲線とを表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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】
【００２９】
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原料として褐炭を使用している。
【００３０】
なお、実施例１では、湿潤原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、湿潤原料として、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減量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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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流動化ガスにより流動させると共に、伝熱管３３により加熱乾燥することで、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（圧縮機）１３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１の伝熱管３３に熱媒として供給される。
【００３４】
微粉炭機１１３は、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突１７５から大気へ放出される。
【００４３】
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。
【００４４】
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から排出された排出ガスは、乾燥炭サイクロン１３３およ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で圧縮されてから流動層乾燥装置１の伝熱管３３に熱媒として戻される。一方、蒸気から分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、給炭装置１１１により投入された褐炭を、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。
【００５２】
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（ガス噴出部）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内部の空間を、鉛直方向下方側（図示下側）に位置するチャンバ室１１（風室）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、チャンバ室１１には、蒸気や窒素等の流動化ガスが導入され、乾燥室１２には、褐炭が供給される。この乾燥室１２の上部には、内部で発生する排出ガスを排出するガス排出口１３が設けられている。なお、実施例１では、ガス分散板６を用いたが、この構成に限らず、板に多数のガスノズルを形成したものも適用可能である。
【００５３】
従って、乾燥室１２に供給された褐炭は、チャンバ室１１からガス分散板６を介して流入す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を形成し、流動層３の上方にフリーボード部Ｆを形成する。そして、流動層３を形成する褐炭は、乾燥炉５の一方（図示左側）の端部から他方（図示右側）の端部へ向かう流動方向に沿って流動する。乾燥室１２内に流入した流動化ガスは、褐炭の乾燥時において発生した蒸気と共に、排出ガスとなってガス排出口１３から排出される。なお、このガス排出口１３には、上記した乾燥炭サイクロン１３３および乾燥炭電気集塵機１３４からなる集塵装置１３９が接続されている。
【００５４】
流動層乾燥装置１は、チャンバ室１１を区分けするチャンバ仕切り板１４と、乾燥室１２の流動層３を区分けする下部仕切り板（第１仕切り部材）１５と、乾燥室１２のフリーボード部Ｆを区分けする上部仕切り板（第２仕切り部材）１６とを有している。
【００５５】
チャンバ仕切り板１４は、チャンバ室１１を流動方向に沿って複数に区分けしている。具体的に、チャンバ仕切り板１４は、流動方向の上流側に位置する第１チャンバ室１８と、第１チャンバ室１８の下流側に位置する第２チャンバ室１９とに区分けしている。そして、第１チャンバ室１８には、第１流動化ガスが流入し、第２チャンバ室１９には、第２流動化ガスが流入する。なお、第１流動化ガスおよび第２流動化ガスは、凝縮性ガスと非凝縮性ガスとが混合したものとなっており、凝縮性ガスとしては、例えば、蒸気であり、非凝縮性ガスとしては、例えば、空気や窒素である。
【００５６】
第１チャンバ室１８に流入する第１流動化ガスは、その蒸気濃度が低くなっており、第２チャンバ室１９に流入する第２流動化ガスは、その蒸気濃度が高くなっている。つまり、第１流動化ガスは、第２流動化ガスに比して、蒸気濃度が低くなっており、換言すれば、第２流動化ガスは、第１流動化ガスに比して、蒸気濃度が高くなっている。また、第１流動化ガスは、その温度が、第２流動化ガスに比して低くなっている。
【００５７】
下部仕切り板１５は、その下端部が乾燥室１２の底部であるガス分散板６に接続され、その上端部が乾燥室１２に形成される流動層３の上方に位置している。上部仕切り板１６は、断熱材等で構成され、その下端部が下部仕切り板１５の上端部の上方に位置しており、その上端部がガス排出口１３の近傍に位置している。
【００５８】
そして、乾燥室１２は、下部仕切り板１５および上部仕切り板１６により、第１乾燥室２１と第２乾燥室２２とに区分けされている。このため、第１乾燥室２１の流動層３を形成する褐炭は、下部仕切り板１５をオーバーフローして、第２乾燥室２２に流入する。また、第１乾燥室２１において発生する排出ガスは、第１乾燥室２１のフリーボード部Ｆに向かい、第２乾燥室２２において発生する排出ガスは、第２乾燥室２２のフリーボード部Ｆに向かう。このため、上部仕切り板１６は、第１乾燥室２１のフリーボード部Ｆにおける排出ガスと、第２乾燥室２２のフリーボード部Ｆにおける排出ガスとの混合を抑制する。
【００５９】
第１乾燥室２１には、褐炭を供給する褐炭供給ポート３１が接続され、第２乾燥室２２には、褐炭排出ポート４１が接続され、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２には、褐炭を加熱する伝熱管３３がそれぞれ設けられている。
【００６０】
褐炭供給ポート３１は、褐炭の流動方向の上流側における第１乾燥室２１に接続されており、乾燥前の褐炭を第１乾燥室２１に供給するための供給口となっている。この褐炭供給ポート３１には、上記したクラッシャ１２３が接続されており、細粒化された褐炭が、第１乾燥室２１に供給される。
【００６１】
褐炭排出ポート４１は、褐炭の流動方向の下流側における第２乾燥室２２に接続されており、乾燥後の褐炭を第２乾燥室２２から排出するための排出口となっている。この褐炭排出ポート４１には、上記した冷却器１３１が接続されており、乾燥された褐炭が、乾燥炭として排出される。
【００６２】
伝熱管３３は、その内部に熱媒が流通しており、熱媒は、流動方向の下流側から上流側へ向けて流れるように構成されている。伝熱管３３は、第１乾燥室２１の流動層３の内部に設けられた上流側伝熱管３３ａと、第２乾燥室２２の流動層３の内部に設けられた下流側伝熱管３３ｂとを有している。
【００６３】
下流側伝熱管３３ｂは、その流入側が、第１熱媒供給ライン５１を介してガス排出口１３に接続されており、その流出側が、上流側伝熱管３３ａの流入側に接続されている。この第１熱媒供給ライン５１は、ガス排出口１３から下流側伝熱管３３ｂへ向かう排出ガスを熱媒として供給している。第１熱媒供給ライン５１には、上記の集塵装置１３９が介設され、集塵装置１３９の下流側に上記の蒸気圧縮機１３５が介設されている。よって、ガス排出口１３から排出された排出ガスは、集塵装置１３９によって乾燥炭の粒子が分離され、乾燥炭が分離された排出ガスは、蒸気圧縮機１３５によって圧縮される。圧縮された排出ガスは、その温度が上昇し、熱媒となって、下流側伝熱管３３ｂに流入する。これにより、下流側伝熱管３３ｂは、熱媒が流入すると、第２乾燥室２２において流動層３を形成する褐炭を加熱し、褐炭に含まれる水分を蒸発させる。
【００６４】
この第１熱媒供給ライン５１には、第２流動化ガス供給ライン５２が接続されている。第２流動化ガス供給ライン５２は、その一方の端部が第１熱媒供給ライン５１に接続され、その他方の端部が第２チャンバ室１９に接続されている。第２流動化ガス供給ライン５２は、蒸気圧縮機１３５によって圧縮された排出ガスを、第２流動化ガスとして第２チャンバ室１９に供給している。この第２流動化ガス供給ライン５２には、第１流量調整弁５３が介設されており、第１流量調整弁５３は、第２チャンバ室１９に流入する第２流動化ガスの流量を調整している。
【００６５】
上流側伝熱管３３ａは、その流入側が、下流側伝熱管３３ｂに接続され、その流出側が、後述する第１流動化ガス供給ライン５５に接続されている。これにより、下流側伝熱管３３ｂから供給された熱媒が上流側伝熱管３３ａに流入すると、上流側伝熱管３３ａは、第１乾燥室２１において流動層３を形成する褐炭を加熱し、褐炭に含まれる水分を蒸発させる。このとき、下流側伝熱管３３ｂを流れる熱媒は、第２乾燥室２２において熱交換されているため、上流側伝熱管３３ａを流れる熱媒の温度は、下流側伝熱管３３ｂを流れる熱媒の温度に比して低くなる。
【００６６】
ここで、上流側伝熱管３３ａと下流側伝熱管３３ｂとの接続部分には、第２気液分離器５６が介設されている。第２気液分離器５６は、下流側伝熱管３３ｂから排出される熱媒中に含まれる凝縮水（凝縮液）を分離するものである。第２気液分離器５６は、熱媒から分離された凝縮水を、第２流量調整弁５４が介設された第２熱媒供給ライン６１に供給する。一方で、第２気液分離器５６は、凝縮水が分離された熱媒を、上流側伝熱管３３ａに供給する。
【００６７】
上記した第１流動化ガス供給ライン５５は、その一方の端部が上流側伝熱管３３ａに接続され、その他方の端部が第１チャンバ室１８に接続されている。このため、第１流動化ガス供給ライン５５は、上流側伝熱管３３ａから第２チャンバ室１９へ向かう熱媒を第１流動化ガスとして供給している。この第１流動化ガス供給ライン５５には、第１気液分離器５７が介設され、第１気液分離器５７の下流側に加熱器５８が介設されている。
【００６８】
第１気液分離器５７は、上流側伝熱管３３ａから排出される熱媒中に含まれる凝縮水（凝縮液）を分離するものである。第１気液分離器５７は、熱媒から分離された凝縮水を、減圧弁５９が介設された凝縮水排出ライン６０から排出する。一方で、第１気液分離器５７は、凝縮水が分離された熱媒を、第１流動化ガス供給ライン５５を介して第１チャンバ室１８に供給する。
【００６９】
加熱器５８は、第１気液分離器５７を通過した第１流動化ガスを加熱しており、第１流動化ガスを加熱する熱媒として、第２気液分離器５６から分離された凝縮水を用いている。これにより、加熱器５８は、流入する第１流動化ガスと、第２気液分離器５６から分離された凝縮水との間で熱交換することにより、第１流動化ガスを加熱している。
【００７０】
これにより、上流側伝熱管３３ａから排出された熱媒は、第１流動化ガス供給ライン５５を通って、第１気液分離器５７に流入する。第１気液分離器５７に流入した熱媒は、凝縮水が分離された後、第１流動化ガスとして加熱器５８へ流入する。加熱器５８に流入した第１流動化ガスは、加熱された後、第１チャンバ室１８に流入する。このため、第１チャンバ室１８に流入する第１流動化ガスは、第１気液分離器５７および第２気液分離器５６で凝縮水が分離された分、第２流動化ガスに比して蒸気濃度が低いものとなる。
【００７１】
続いて、実施例１の流動層乾燥装置１における排出ガスおよび伝熱管３３の熱媒の流れについて説明する。第１乾燥室２１に流入した第１流動化ガスは、第１乾燥室２１において発生した蒸気と共に排出ガスとなってガス排出口１３へ向かう。また、第２乾燥室２２に流入した第２流動化ガスは、第２乾燥室２２において発生した蒸気と共に排出ガスとなってガス排出口１３へ向かう。
【００７２】
ガス排出口１３から流入した排出ガスは、第１熱媒供給ライン５１を通って、集塵装置１３９および蒸気圧縮機１３５を通過する。蒸気圧縮機１３５を通過した排出ガスは、その一部が熱媒となって、第１熱媒供給ライン５１を通って、下流側伝熱管３３ｂに流入する。一方で、蒸気圧縮機１３５を通過した排出ガスは、その一部が第２流動化ガスとなって、第２流動化ガス供給ライン５２を通って、第２チャンバ室１９に流入する。第２チャンバ室１９に流入した第２流動化ガスは、第２乾燥室２２に供給された後、再び排出ガスとなってガス排出口１３から排出される。
【００７３】
下流側伝熱管３３ｂに流入した熱媒は、第２乾燥室２２において褐炭との間で熱交換された後、第２気液分離器５６に流入する。第２気液分離器５６に流入した熱媒は、熱媒中に含まれる凝縮水が分離され、分離された凝縮水は、第２熱媒供給ライン６１を通って加熱器５８に流入する一方で、凝縮水が分離された熱媒は、上流側伝熱管３３ａに流入する。上流側伝熱管３３ａに流入した熱媒は、第１乾燥室２１において褐炭との間で熱交換された後、第１流動化ガス供給ライン５５に流入する。
【００７４】
第１流動化ガス供給ライン５５に流入した熱媒は、第１気液分離器５７に流入する。第１気液分離器５７に流入した熱媒は、熱媒中に含まれる凝縮水が分離され、分離された凝縮水は、凝縮水排出ライン６０を通って排出される一方で、凝縮水が分離された熱媒は、第１流動化ガスとして加熱器５８に流入する。加熱器５８は、第２熱媒供給ライン６１を通って流入した凝縮水により、第１流動化ガスを加熱する。加熱された第１流動化ガスは、第１チャンバ室１８に流入する。第１チャンバ室１８に流入した第１流動化ガスは、第１乾燥室２１に供給された後、再び排出ガスとなってガス排出口１３から排出される。
【００７５】
以上のように、実施例１の構成によれば、第１乾燥室２１における褐炭を、蒸気濃度の低い第１流動化ガスを用いて初期乾燥させることができ、また、第２乾燥室２２における褐炭を、蒸気濃度の高い第２流動化ガスを用いて後期乾燥させることができる。これにより、第１流動化ガスの蒸気濃度が低い分、第２流動化ガスに比して、第１流動化ガスの温度を低くすることで、褐炭の乾燥の効率化を図ることができる。また、第２流動化ガスに比して、第１流動化ガスの蒸気濃度が低い分、褐炭の乾燥を促進することができるため、第２流動化ガスに比して、第１流動化ガスの温度が低くても、褐炭の乾燥を好適に行うことができる。
【００７６】
また、実施例１の構成によれば、乾燥室１２からガス排出口１３を介して排出された排出ガスを、伝熱管３３の熱媒として用いることができるため、排出ガスの潜熱を有効利用できる分、褐炭の乾燥の効率化をさらに図ることができる。
【００７７】
また、実施例１の構成によれば、第１流動化ガスとして、上流側伝熱管３３ａから排出される熱媒を用いることができるため、熱媒を有効利用できる分、褐炭の乾燥の効率化をさらに図ることができる。また、第２流動化ガスとして、第１熱媒供給ライン５１を流れる排出ガスを用いることができるため、排出ガスの潜熱を有効利用できる分、褐炭の乾燥の効率化をさらに図ることができる。
【００７８】
また、実施例１の構成によれば、第１気液分離器５７により、上流側伝熱管３３ａから排出される熱媒中に含まれる凝縮水を分離し、凝縮水が分離された熱媒を、第１流動化ガスとして用いることができる。これにより、凝縮水分離後の第１流動化ガスは、蒸気濃度が低いものとなるため、第１流動化ガスとして好適に使用することができる。
【００７９】
また、実施例１の構成によれば、第１乾燥室２１に上流側伝熱管３３ａを設け、第２乾燥室２２に下流側伝熱管３３ｂを設けることができる。このため、第１流動化ガスが流入する第１乾燥室２１において、第１流動化ガスおよび上流側伝熱管３３ａにより褐炭を乾燥させた後、第２流動化ガスが流入する第２乾燥室２２において、第２流動化ガスおよび下流側伝熱管３３ｂにより褐炭を乾燥させることができる。これにより、褐炭供給ポート３１から供給された褐炭が、流動方向に沿って流動することにより、未乾燥状態で褐炭排出ポート４１から排出されることを抑制でき、褐炭を好適に乾燥させることが可能となる。
【００８０】
また、実施例１の構成によれば、下流側伝熱管３３ｂから上流側伝熱管３３ａへ向けて熱媒が流れるように接続することができる。このため、第２流動化ガスが流入する第２乾燥室２２に設けられた下流側伝熱管３３ｂの温度を、第１流動化ガスが流入する第１乾燥室２１に設けられた上流側伝熱管３３ａの温度に比して高くすることができる。これにより、第１流動化ガスおよび第２流動化ガスに含まれる蒸気を凝縮させることなく、褐炭を好適に乾燥させることができる。
【００８１】
また、実施例１の構成によれば、第１流動化ガスを加熱する加熱器５８の熱媒として、第２気液分離器５６により分離された熱媒中の凝縮水を用いることができるため、凝縮水を有効利用できる分、褐炭の乾燥の効率化をさらに図ることができる。
【００８２】
また、実施例１の構成によれば、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２に応じて、上部仕切り板１６によりフリーボード部Ｆを区分けすることができる。このため、第１乾燥室２１において発生する排出ガスと、第２乾燥室２２において発生する排出ガスとが混合することによる凝縮を抑制することができる。
【００８３】
なお、実施例１では、フリーボード部Ｆに上部仕切り板１６を設けたが、この構成に限らず、上部仕切り板１６を廃した構成としてもよい。
【００８４】
また、下部仕切り板１５は、下端部をガス分散板６に接続したが、この構成に限らず、下端部との間に隙間を設けてもよい。この場合、隙間を、第１乾燥室２１と第２乾燥室２２とを連通する流通口とし、流通口を介して褐炭を第１乾燥室２１から第２乾燥室２２に流動させてもよい。
【００８５】
また、集塵装置１３９に集塵された褐炭は、乾燥炭バンカ１３２に供給されたが、この構成に限らず、流動層乾燥装置１に戻すように構成してもよい。
【実施例２】
【００８６】
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、異なる部分について説明する。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、ガス排出口１３から排出された排出ガスを、蒸気圧縮機１３５により圧縮したが、実施例２に係る流動層乾燥装置２００では、ガス排出口１３から排出された排出ガスの一部を、蒸気圧縮機１３５により圧縮している。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。
【００８７】
実施例２の流動層乾燥装置２００において、伝熱管３３は、第１乾燥室２１の流動層３の内部に設けられた上流側伝熱管３３ａと、第２乾燥室２２の流動層３の内部に設けられた下流側伝熱管３３ｂとを有している。
【００８８】
下流側伝熱管３３ｂは、その流入側が、第１熱媒供給ライン５１を介してガス排出口１３に接続されており、その流出側が、第２気液分離器５６に接続されている。この第１熱媒供給ライン５１には、上記の集塵装置１３９が介設され、集塵装置１３９の下流側に上記の蒸気圧縮機１３５が介設されている。
【００８９】
第２気液分離器５６は、下流側伝熱管３３ｂから排出される熱媒中に含まれる凝縮水（凝縮液）を分離するものである。第２気液分離器５６は、熱媒から分離された凝縮水を、第２流量調整弁５４が介設された第２熱媒供給ライン６１に供給する。そして、第２熱媒供給ライン６１に供給された凝縮水は、加熱器５８に供給される。一方で、第２気液分離器５６は、凝縮水が分離された熱媒を、第１流動化ガス合流ライン２０８に供給する。第１流動化ガス合流ライン２０８は、その一方の端部が第２気液分離器５６に接続され、その他方の端部が第１流動化ガス供給ライン５５に接続されている。このため、第１流動化ガス合流ライン２０８は、第２気液分離器５６から排出された凝縮水分離後の熱媒を、第１流動化ガスとして第１流動化ガス供給ライン５５に供給する。
【００９０】
また、集塵装置１３９と蒸気圧縮機１３５との間の第１熱媒供給ライン５１には、抽気ライン２０３が接続されている。抽気ライン２０３は、その一方の端部が第１熱媒供給ライン５１に接続され、その他方の端部が上流側伝熱管３３ａの流入側に接続されている。抽気ライン２０３には、第１ブロア２０５が介設されており、抽気した排出ガスを上流側伝熱管３３ａへ向けて供給している。また、第１ブロア２０５の下流側における抽気ライン２０３には、第２流動化ガス供給ライン５２が接続されている。第２流動化ガス供給ライン５２は、その一方の端部が抽気ライン２０３に接続され、その他方の端部が第２チャンバ室１９に接続されている。第２流動化ガス供給ライン５２は、第１ブロア２０５によって供給された排出ガスを、第２流動化ガスとして第２チャンバ室１９に供給している。
【００９１】
上流側伝熱管３３ａは、その流入側が、抽気ライン２０３に接続され、その流出側が、第１流動化ガス供給ライン５５に接続されている。この第１流動化ガス供給ライン５５には、第１気液分離器５７が介設され、第１気液分離器５７の下流側に加熱器５８が介設され、加熱器５８の下流側に第２ブロア２０６が介設されている。
【００９２】
続いて、実施例２の流動層乾燥装置２００における排出ガスおよび伝熱管３３の熱媒の流れについて説明する。第１乾燥室２１および第２乾燥室２２において発生した排出ガスがガス排出口１３を介して第１熱媒供給ライン５１に流入すると、排出ガスは、第１熱媒供給ライン５１を通って、集塵装置１３９を通過する。集塵装置１３９を通過した排出ガスは、その一部が抽気ライン２０３に流入する一方、その他の一部が蒸気圧縮機１３５に流入する。
【００９３】
蒸気圧縮機１３５を通過した排出ガスは、熱媒となって、第１熱媒供給ライン５１を通って、下流側伝熱管３３ｂに流入する。下流側伝熱管３３ｂに流入した熱媒は、第２乾燥室２２において褐炭との間で熱交換された後、第２気液分離器５６に流入する。第２気液分離器５６に流入した熱媒は、熱媒中に含まれる凝縮水が分離され、分離された凝縮水は、第２熱媒供給ライン６１を通って加熱器５８に流入する一方で、凝縮水が分離された熱媒は、第１流動化ガス合流ライン２０８に流入する。
【００９４】
一方で、抽気ライン２０３に流入した排出ガスは、第１ブロア２０５を通過する。第１ブロア２０５を通過した排出ガスは、その一部が第２流動化ガスとなって、第２流動化ガス供給ライン５２を通って、第２チャンバ室１９に流入する。第２チャンバ室１９に流入した第２流動化ガスは、第２乾燥室２２に供給された後、再び排出ガスとなってガス排出口１３から排出される。また、第１ブロア２０５を通過した排出ガスは、その他の一部が熱媒となって、上流側伝熱管３３ａに流入する。上流側伝熱管３３ａに流入した熱媒は、第１乾燥室２１において褐炭との間で熱交換された後、第１流動化ガス供給ライン５５に流入する。
【００９５】
第１流動化ガス供給ライン５５に流入した熱媒は、第１気液分離器５７に流入する。第１気液分離器５７に流入した熱媒は、熱媒中に含まれる凝縮水が分離され、分離された凝縮水は、凝縮水排出ライン６０を通って排出される一方で、凝縮水が分離された熱媒は、第１流動化ガスとして加熱器５８に流入する。加熱器５８は、第２熱媒供給ライン６１を通って流入した凝縮水により、第１流動化ガスを加熱する。加熱された第１流動化ガスは、第２ブロア２０６を通過し、第１流動化ガス合流ライン２０８から流入する第１流動化ガスと合流した後、第１チャンバ室１８に流入する。第１チャンバ室１８に流入した第１流動化ガスは、第１乾燥室２１に供給された後、再び排出ガスとなってガス排出口１３から排出される。
【００９６】
以上のように、実施例２の構成においても、第１乾燥室２１における褐炭を、蒸気濃度の低い第１流動化ガスを用いて初期乾燥させることができ、また、第２乾燥室２２における褐炭を、蒸気濃度の高い第２流動化ガスを用いて後期乾燥させることができる。
【００９７】
また、実施例２の構成によれば、第１熱媒供給ライン５１を流れる排出ガスが、抽気ライン２０３を介して抽気される分、蒸気圧縮機１３５に供給される排出ガスの流量を減らすことができるため、蒸気圧縮機１３５の動力を低減でき、運転効率を向上させることができる。
【実施例３】
【００９８】
次に、図４および図５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り、図５は、実施例３に係る流動層乾燥装置における、伝熱管を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線と、乾燥中の褐炭のエンタルピ温度曲線とを表したグラフである。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、異なる部分について説明する。実施例３に係る流動層乾燥装置２００では、チャンバ室１１に流入させる流動化ガスの流量を調整することで、流動方向の上流側に位置する乾燥室に比して、流動方向の下流側に位置する乾燥室の温度が高くなるように構成されている。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。
【００９９】
実施例３の流動層乾燥装置２１０は、実施例１の流動層乾燥装置１におけるチャンバ室１１および乾燥室１２の個数を増やして構成されたものである。つまり、流動層乾燥装置２１０は、複数のチャンバ仕切り板１４と、複数の下部仕切り板１５と、を有している。なお、実施例３では、上部仕切り板１６を省略した構成となっている。
【０１００】
複数のチャンバ仕切り板１４は、流動方向の上流側から順に、チャンバ室１１を、第１チャンバ室１８と、第２チャンバ室１９と、第３チャンバ室２１２とに区分けしている。このとき、第１チャンバ室１８には、第１流動化ガス供給ライン５５から第１流動化ガスが供給され、第２チャンバ室１９には、第２流動化ガス供給ライン５２から第２流動化ガスが供給される。また、第３チャンバ室２１２には、第３流動化ガス供給ライン２１５が接続されており、第３流動化ガス供給ライン２１５は、その一方の端部が第１熱媒供給ライン５１に接続され、その他方の端部が第３チャンバ室２１２に接続されている。この第３流動化ガス供給ライン２１５には、第３流量調整弁２１６が介設されており、第３チャンバ室２１２に流入する第３流動化ガスの流量を調整している。
【０１０１】
また、複数の下部仕切り板１５は、流動方向の上流側から順に、乾燥室１２を、第１乾燥室２１と、第２乾燥室２２と、第３乾燥室２１３とに区分けしている。第１乾燥室２１には、流動層３の内部に第１温度センサ２２１が設けられ、第２乾燥室２２には、流動層３の内部に第２温度センサ２２２が設けられ、第３乾燥室２１３には、流動層３の内部に第３温度センサ２２３が設けられている。なお、実施例３では、各温度センサ２２１，２２２，２２３を流動層３の内部に設けたが、これに限らず、フリーボード部Ｆに設けてもよい。
【０１０２】
伝熱管３３は、第１乾燥室２１の流動層３の内部に設けられた第１伝熱管（上流側伝熱管）３３ａと、第２乾燥室２２の流動層３の内部に設けられた第２伝熱管（下流側伝熱管）３３ｂと、第３乾燥室２１３の流動層３の内部に設けられた第３伝熱管３３ｃとを有している。そして、伝熱管３３の内部に流通する熱媒が流動方向の下流側から上流側へ向けて流れるように、第１伝熱管３３ａ、第２伝熱管３３ｂおよび第３伝熱管３３ｃが接続されている。
【０１０３】
このとき、第１伝熱管３３ａおよび第２伝熱管３３ｂの接続部分には、第２気液分離器５６ａが設けられ、第２伝熱管３３ｂおよび第３伝熱管３３の接続部分には、第２気液分離器５６ｂが設けられている。また、第２気液分離器５６ａ，５６ｂで分離された凝縮水は、第２熱媒供給ライン６１に供給される。
【０１０４】
ここで、流動層乾燥装置２１０に設けられた制御装置２２０には、第１温度センサ２２１、第２温度センサ２２２および第３温度センサ２２３が接続されると共に、第１流量調整弁５３および第３流量調整弁２１６が接続されている。制御装置２２０は、各温度センサ２２１，２２２，２２３の検出温度に基づいて、第１流量調整弁５３および第３流量調整弁２１６を制御することで、第１流動化ガス、第２流動化ガスおよび第３流動化ガスの流量を調整し、流動方向の上流側に位置する各乾燥室２１，２２に比して、流動方向の下流側に位置する各乾燥室２２，２１３の温度が高くなるように制御している。
【０１０５】
具体的に、制御装置２２０は、第１乾燥室２１の温度に比して第２乾燥室２２の温度が高くなった場合、第１流量調整弁５３を閉弁側に制御することで、第２乾燥室２２に流入させる第２流動化ガスの流量を減少させる。同様に、第２乾燥室２２の温度に比して第３乾燥室２１３の温度が高くなった場合、第３流量調整弁２１６を閉弁側に制御することで、第３乾燥室２１３に流入させる第３流動化ガスの流量を減少させる。なお、制御装置２２０には、第２流量調整弁５４および減圧弁５９も接続されており、適宜制御される。
【０１０６】
次に、図５を参照して、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０における、伝熱管３３を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線と、乾燥中の褐炭のエンタルピ温度曲線とについて説明する。図５に示すグラフにおいて、Ｌ１は、伝熱管３３を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線を表しており、Ｌ２は、乾燥前の褐炭のエンタルピ温度曲線を表している。なお、図５において、図示左側が流動方向の上流側となっており、図示右側が流動方向の下流側となっている。このため、温度曲線Ｌ２の最上流から上流側の段部までが、第１乾燥室２１の範囲を表し、温度曲線Ｌ２の上流側の段部から下流側の段部までが、第２乾燥室２２の範囲を表し、温度曲線Ｌ２の下流側の段部から温度曲線Ｌ１の屈曲部までが、第３乾燥室２１３の範囲を表す。図５に示すように、温度曲線Ｌ１は、温度曲線Ｌ２との間に温度差を得ることができるため、褐炭を好適に乾燥させることが確認される。
【０１０７】
以上のように、実施例３の構成においても、第１乾燥室２１における褐炭を、蒸気濃度の低い第１流動化ガスを用いて初期乾燥させることができ、また、第２乾燥室２２における褐炭を、蒸気濃度の高い第２流動化ガスを用いて後期乾燥させることができる。
【０１０８】
また、実施例３の構成によれば、各温度センサ２２１，２２２，２２３の検出温度に基づいて、第１流量調整弁５３および第３流量調整弁２１６を制御することにより、流動方向の上流側に位置する各乾燥室２１，２２に比して、流動方向の下流側に位置する各乾燥室２２，２１３の温度を高くすることができる。これにより、排出ガスの潜熱を各流動化ガスとして適切に分配することができるため、排出ガスの潜熱を効率良く利用することができる。
【実施例４】
【０１０９】
次に、図６および図７を参照して、実施例４に係る流動層乾燥装置２３０について説明する。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概略構成図であり、図７は、実施例４に係る流動層乾燥装置における、伝熱管を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線と、乾燥中の褐炭のエンタルピ温度曲線とを表したグラフである。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、異なる部分について説明する。実施例４に係る流動層乾燥装置２３０では、乾燥室１２を複数の乾燥室に区分けしない構成となっており、この構成に伴って、乾燥室１２には、単体の伝熱管３３が設けられている。
【０１１０】
つまり、実施例４の流動層乾燥装置２３０は、下部仕切り板１５および上部仕切り板１６を廃した構成となっている。なお、乾燥室１２に設けられた伝熱管３３は、内部に流通する熱媒が、流動方向の下流側から上流側へ向けて流れるように構成されている。なお、伝熱管３３の形状は、直線状や蛇腹状でもよく、特に限定されない。
【０１１１】
次に、図７を参照して、実施例４に係る流動層乾燥装置２３０における、伝熱管３３を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線と、乾燥中の褐炭のエンタルピ温度曲線とについて説明する。図７に示すグラフにおいて、Ｌ１は、伝熱管３３を流れる熱媒のエンタルピ温度曲線を表しており、Ｌ２は、乾燥前の褐炭のエンタルピ温度曲線を表している。なお、図７も、図示左側が流動方向の上流側となっており、図示右側が流動方向の下流側となっている。図７に示すように、温度曲線Ｌ１は、流動方向の上流側から下流側に亘って、温度曲線Ｌ２との間に一定の温度差を安定的に得ることができるため、褐炭を好適に乾燥させることが確認される。
【０１１２】
以上のように、実施例４の構成においても、乾燥室１２の流動方向の上流側における褐炭を、蒸気濃度の低い第１流動化ガスを用いて初期乾燥させることができ、また、乾燥室１２の流動方向の下流側における褐炭を、蒸気濃度の高い第２流動化ガスを用いて後期乾燥させることができる。このとき、流動層乾燥装置２３０の構成を、簡易なものとすることができるため、装置コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  流動層乾燥装置
３  流動層
５  乾燥炉
６  ガス分散板
１１  チャンバ室
１２  乾燥室
１３  ガス排出口
１４  チャンバ仕切り板
１５  下部仕切り板
１６  上部仕切り板
１８  第１チャンバ室
１９  第２チャンバ室
２１  第１乾燥室
２２  第２乾燥室
３１  供給ポート
３３  伝熱管
４１  排出ポート
５１  第１熱媒供給ライン
５２  第２流動化ガス供給ライン
５３  第１流量調整弁
５４  第２流量調整弁
５５  第１流動化ガス供給ライン
５６  第２気液分離器
５７  第１気液分離器
５８  加熱器
５９  減圧弁
６０  凝縮水排出ライン
６１  第２熱媒供給ライン
２００  流動層乾燥装置（実施例２）
２０３  抽気ライン
２０５  第１ブロア
２０６  第２ブロア
２０８  第１流動化ガス合流ライン
２１０  流動層乾燥装置（実施例３）
２１２  第３チャンバ室
２１３  第３乾燥室
２１５  第３流動化ガス供給ライン
２１６  第３流量調整弁
２２０  制御装置
２２１  第１温度センサ
２２２  第２温度センサ
２２３  第３温度センサ
２３０  流動層乾燥装置（実施例４）
Ｆ  フリーボード部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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