(57)【要約】【課題】流動層乾燥装置において、流動層における体積あたりの伝熱管の伝熱面積を増加させることで湿潤燃料の乾燥性能を向上させる。【解決手段】原炭投入口１０２と乾燥炭排出口１０３を有する乾燥容器１０１と、乾燥容器１０１の下部に流動化蒸気を供給することで原炭と共に流動層Ｓを形成する流動化蒸気供給部１０４と、内部に流動化蒸気を流通させることで流動層Ｓの原炭を加熱する伝熱管１０６，１０７，１０８とを設け、伝熱管１０６，１０７，１０８は、２つの直線部１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆ，１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆの各端部が湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅで連結されてなり、複数の伝熱管１０６ａ，１０６ｂが交差すると共に長手方向にずれて配置される。【選択図】図３
2013167417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側の湿潤燃料投入部から湿潤燃料を投入可能であると共に他端側の乾燥物排出部から湿潤燃料が加熱乾燥された乾燥物を排出可能な中空形状をなす乾燥容器と、
前記乾燥容器に流動化蒸気を供給することで湿潤燃料と共に流動層を形成する流動化蒸気供給部と、
伝熱管の内部に加熱媒体を流通させることで前記流動層の湿潤燃料を加熱する加熱部と、
を備え、
前記伝熱管は、２つの直線部の各端部が湾曲部で連結されてなり、前記加熱部は、複数の前記伝熱管が交差すると共に前記湾曲部が長手方向にずれて配置される、
ことを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記伝熱管は、複数の前記直線部と複数の前記湾曲部を有し、１つの前記直線部の各端部に連結された各湾曲部が所定の角度をもって屈曲配置され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】
前記加熱部は、前記伝熱管における複数の前記湾曲部がジグザグ形状をなして配置される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】
前記加熱部は、前記各伝熱管の前記各湾曲部におけるジグザグ方向に逆方向となるように、複数の前記伝熱管が組み合わされて配置される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】
前記伝熱管は、端部がヘッダに連結されることを特徴とする請求項１から４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、流動化蒸気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に記載された熱交換器は、乾燥用熱媒の供給及び返還パイプを流動床の下部に配置し、その供給及び返還パイプの内部に返還用同心パイプを有する直立形熱交換チューブを形成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５９４０９８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
流動層乾燥装置は、内部に流動化ガスを供給すると共に、流動層内に配置された伝熱管に加熱流体を供給することで、流動層内の原炭を加熱して乾燥している。この場合、伝熱管は、体積あたりの伝熱面積が増加するほど加熱効率が良くなり、原炭の乾燥性能が向上する。ところが、この伝熱管は、直線状をなす配管を曲げ加工してＵ字形状の配管として使用しており、加工機による曲げ加工の制約から、配管の最小曲率半径が決まっている。そのため、流動層内に密に伝熱管を配置することが困難となり、伝熱管における体積あたりの伝熱面積を増加させることで、原炭の乾燥性能を向上させることが困難なものとなっている。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、流動層における体積あたりの伝熱管の伝熱面積を増加させることで湿潤燃料の乾燥性能を向上させることが可能な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、一端側の湿潤燃料投入部から湿潤燃料を投入可能であると共に他端側の乾燥物排出部から湿潤燃料が加熱乾燥された乾燥物を排出可能な中空形状をなす乾燥容器と、前記乾燥容器に流動化蒸気を供給することで湿潤燃料と共に流動層を形成する流動化蒸気供給部と、伝熱管の内部に加熱媒体を流通させることで前記流動層の湿潤燃料を加熱する加熱部と、を備え、前記伝熱管は、２つの直線部の各端部が湾曲部で連結されてなり、前記加熱部は、複数の前記伝熱管が交差すると共に前記湾曲部が長手方向にずれて配置される、ことを特徴とするものである。
【００１０】
従って、複数の伝熱管が交差すると共に湾曲部が長手方向にずれて配置されて加熱部が構成されることで、伝熱管における湾曲部の曲率半径を一定とし、流動層内に複数の伝熱管を効率良く配置することが可能となり、流動層における体積あたりの伝熱管の伝熱面積を増加させることで、湿潤燃料の乾燥性能を向上させることができる。
【００１１】
本発明の流動層乾燥装置では、前記伝熱管は、複数の前記直線部と複数の前記湾曲部を有し、１つの前記直線部の各端部に連結された各湾曲部が所定の角度をもって屈曲配置されることを特徴としている。
【００１２】
従って、伝熱管における各湾曲部を屈曲配置することで、伝熱管における湾曲部の曲率半径を減少させることなく、流動層内に複数の伝熱管を効率良く配置することができる。
【００１３】
本発明の流動層乾燥装置では、前記加熱部は、前記伝熱管における複数の前記湾曲部がジグザグ形状をなして配置されることを特徴としている。
【００１４】
従って、複数の伝熱管との干渉を抑制しながら、限られた流動層内のスペースを効率的に利用し、複数の伝熱管を効率良く配置することができる。
【００１５】
本発明の流動層乾燥装置では、前記加熱部は、前記各伝熱管の前記各湾曲部におけるジグザグ方向に逆方向となるように、複数の前記伝熱管が組み合わされて配置されることを特徴としている。
【００１６】
従って、複数の伝熱管との干渉を抑制しながら、効率良く組み合わせることで、複数の伝熱管を効率良く配置することができる。
【００１７】
本発明の流動層乾燥装置では、前記伝熱管は、端部がヘッダに連結されることを特徴としている。
【００１８】
従って、伝熱管に対する加熱媒体の供給と排出を同方向のヘッダから行うことで、構造の簡素化を可能とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の流動層乾燥装置によれば、伝熱管の内部に加熱媒体を流通させることで流動層の湿潤燃料を加熱する加熱部を設け、伝熱管を、２つの直線部の各端部が湾曲部で連結されて構成し、加熱部を、複数の伝熱管が交差すると共に湾曲部が長手方向にずれて配置されることで構成したので、伝熱管における湾曲部の曲率半径を一定とし、流動層内に複数の伝熱管を効率良く配置することが可能となり、流動層における体積あたりの伝熱管の伝熱面積を増加させることで、湿潤燃料の乾燥性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図である。
【図２】図２は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図である。
【図３】図３は、本実施例の流動層乾燥装置における伝熱管の正面図である。
【図４】図４は、本実施例の流動層乾燥装置における伝熱管の側面図である。
【図５】図５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】
【００２１】
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】
【００２２】
図１は、本発明の一実施例に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図、図２は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図、図３は、本実施例の流動層乾燥装置における伝熱管の正面図、図４は、本実施例の流動層乾燥装置における伝熱管の側面図、図５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。
【００２３】
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燃料として低品位炭を使用している。
【００２４】
本実施例において、図５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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。供給ホッパ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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、供給ホッパ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
流動層乾燥装置１２は、プラグフロー式の乾燥装置であって、図１及び図２に示すように、乾燥容器１０１と、原炭投入口１０２と、乾燥炭排出口１０３と、流動化蒸気供給部１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）と、ガス排出口１０５と、伝熱管（加熱部）１０６，１０７，１０８とを有している。
【００４６】
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。この場合、乾燥容器１０１は、石炭供給機２２（図５参照）により原炭投入口１０２から内部への原炭供給量を調整することができる。また、乾燥容器１０１は、乾燥炭排出口１０３に設けられた図示しないロータリバルブの回転数を調整することで、原炭排出量を調整することができる。
【００４７】
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１０９が設けられることで、風箱１１０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１１０を介して分散板１０９の上方に流動化蒸気（過熱蒸気）を供給する流動化蒸気供給部１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）が設けられている。更に、乾燥容器１０１は、乾燥炭排出口１０３側の天井板１０１ｂに流動化蒸気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。
【００４８】
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、流動化蒸気供給部１０４から風箱１１０及び分散板１０９を通して流動化蒸気が供給されることで、この分散板１０９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。
【００４９】
そして、乾燥容器１０１は、内部が原炭の流動方向の上流側に設けられた第１乾燥室１１１と、この第１乾燥室１１１より下流側に設けられた第２乾燥室１１２と、原炭の流動方向の最も下流側に設けられた第３乾燥室１１３とで構成されている。
【００５０】
詳細に説明すると、乾燥容器１０１は、複数（本実施例では、２個）の仕切板１１４，１１５により流動層Ｓが原炭の流動方向に複数に分割され、各仕切板１１４，１１５により原炭の通過開口部１１６，１１７が形成されている。この各仕切板１１４，１１５は、原炭の流動方向に直交する鉛直方向に沿って配置されると共に、原炭の流動方向に所定間隔で配置されており、左右の端部が乾燥容器１０１の内壁面に取付けられている。そして、各仕切板１１４，１１５は、下端部が分散板１０９と所定隙間をもって位置し、上端部が流動層Ｓより上方に延出するように位置している。即ち、各仕切板１１４，１１５と分散板１０９との間に、所定の高さと幅（開口面積）を有する通過開口部１１６，１１７が確保されており、この通過開口部１１６，１１７は、ほぼ同じ開口面積に設定されている。
【００５１】
このように乾燥容器１０１は、各仕切板１１４，１１５が設けられることで、第１乾燥室１１１と第２乾燥室１１２と第３乾燥室１１３に区画され、各乾燥室１１１，１１２，１１３は、この仕切板１１４，１１５の上方で連通されている。この場合、第１乾燥室１１１は、フリーボード部Ｆ１と流動層Ｓ１が形成され、原炭の初期乾燥を行う領域（予熱乾燥領域）となっている。第２乾燥室１１２は、フリーボード部Ｆ２と流動層Ｓ２が形成され、原炭の中期乾燥を行う領域（定率乾燥領域）となっている。第３乾燥室１１３は、フリーボード部Ｆ３と流動層Ｓ３が形成され、原炭の後期乾燥を行う領域（減率乾燥領域）となっている。
【００５２】
この場合、各乾燥室１１１，１１２，１１３は、床面積がほぼ同様となるように設定されているが、原炭の含水量などに応じて最適な比率に設定してもよく、例えば、第２乾燥室１１２の床面積を最大に設定することが望ましい。即ち、第１乾燥室１１１は、投入される原炭の含水率が高いことから、所定の含水率まで原炭の乾燥速度が上昇する予熱乾燥領域である。原炭の乾燥速度は、所定の乾燥速度まで上昇して一定となることから、第２乾燥室１１２は、原炭の乾燥速度が一定となる定率乾燥領域である。原炭の乾燥速度は、原炭の含水率が所定の含水率（限界含水率）になると、加工することから、第３乾燥室１１３は、原炭の乾燥速度が減少する減率乾燥領域である。従って、定率乾燥領域である第２乾燥室１１２の容積を最大にすることで、乾燥効率が向上する。
【００５３】
また、風箱１１０は、３つの乾燥室１１１，１１２，１１３に対応するように、仕切部材１１８，１１９により３つの風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに区画され、この３つの風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに対応するように３つの流動化蒸気供給部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃが設けられている。即ち、各仕切部材１１８，１１９は、各仕切板１１４，１１５の下方に配置されている。そして、流動化蒸気供給部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは、図示しない流動化蒸気供給管が連結されており、この流動化蒸気供給管に設けられ流量調整弁の開度を調整することで、風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに供給する流動化蒸気量を調整することができる。
【００５４】
即ち、乾燥容器１０１は、その室内において、供給された原炭が押し出し流れとなるようにプラグフロー方式として構成されている。この押し出し流れとは、流動層Ｓにおいて、原炭が流動方向に拡散しないように、この原炭を流動方向に押し出す流れである。
【００５５】
また、乾燥容器１０１は、各乾燥室１１１，１１２，１１３にて、外部から乾燥容器１０１を貫通して各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内を循環する複数の伝熱管１０６，１０７，１０８が配置されている。この伝熱管１０６，１０７，１０８は、各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内に埋設されるように位置し、内部を流れる流動化蒸気（過熱蒸気）により各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の原炭を加熱して乾燥することができる。この場合、伝熱管１０６，１０７，１０８は、供給される過熱蒸気の圧力を変更することで、その温度を調整することができる。
【００５６】
従って、第１乾燥室１１１に供給された原炭は、ここで流動化蒸気により流動されると共に、伝熱管１０６により加熱されることで乾燥される。そして、第１乾燥室１１１で初期乾燥された原炭は、仕切板１１４の下部の通過開口部１１６を通って第２乾燥室１１２に移動され、ここで、伝熱管１０７により加熱されることで中期乾燥される。そして、第２乾燥室１１２で中期乾燥された原炭は、仕切板１１５の下部の通過開口部１１７を通って第３乾燥室１１３に移動され、ここで、伝熱管１０８により加熱されることで後期乾燥される。
【００５７】
これにより、各乾燥室１１１，１１２，１１３の流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を形成する原炭は、この流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３間を上流側から通過開口部１１６，１１７を通って順に移動することで、押し出し流れとすることができ、流動方向に拡散させることなく乾燥される。
【００５８】
ところで、本実施例の流動層乾燥装置１２は、乾燥容器１０１内に流動化蒸気を供給する流動化蒸気供給部１０４が設けられると共に、流動化蒸気を流動する流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に伝熱管１０６，１０７，１０８が配置されており、原炭は、流動化蒸気供給部１０４から供給される流動化蒸気により流動されると共に加熱され、また、伝熱管１０６，１０７，１０８内を流れる配流動化蒸気により加熱される。この場合、伝熱管１０６，１０７，１０８は、体積あたりの伝熱面積が増加するほど加熱効率が良くなり、原炭の乾燥性能が向上する。ところが、この伝熱管１０６，１０７，１０８は、直線部分と湾曲部分が交互に位置するように屈曲加工された形状となっており、加工機による曲げ加工の制約から、湾曲部分の最小曲率半径が決まっている。そのため、流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内に密に伝熱管１０６，１０７，１０８を配置することが困難となり、伝熱管における体積あたりの伝熱面積を増加させることが困難である。
【００５９】
そこで、本実施例では、図３及び図４に示すように、伝熱管１０６（１０６ａ，１０６ｂ）を、２つの直線部の各端部を湾曲部で連結されて構成し、複数の伝熱管１０６（１０６ａ，１０６ｂ）を交差すると共に湾曲部を長手方向にずれて配置している。なお、図示しないが、伝熱管１０７，１０８も同様の構成となっている。
【００６０】
即ち、伝熱管１０６は、第１伝熱管１０６ａと第２伝熱管１０６ｂから構成される。第１伝熱管１０６ａは、６つの直線部１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆと、５つの湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅとから構成されている。そして、直線部１２１ａ，１２１ｂの各端部が湾曲部１２２ａにより連結され、直線部１２１ｂ，１２１ｃの各端部が湾曲部１２２ｂにより連結され、直線部１２１ｃ，１２１ｄの各端部が湾曲部１２２ｃにより連結され、直線部１２１ｄ，１２１ｅの各端部が湾曲部１２２ｄにより連結され、直線部１２１ｅ，１２１ｆの各端部が湾曲部１２２ｅにより連結されている。
【００６１】
そして、第１伝熱管１０６ａは、５つの湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅが所定の角度αをもって屈曲配置されている。即ち、第１伝熱管１０６ａは、側面から見て（図４）湾曲部１２２ａと湾曲部１２２ｂが所定の角度αで屈曲し、湾曲部１２２ｂと湾曲部１２２ｃが所定の角度αで屈曲し、湾曲部１２２ｃと湾曲部１２２ｄが所定の角度αで屈曲し、湾曲部１２２ｄと湾曲部１２２ｅが所定の角度αで屈曲している。この場合、各湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅは、隣接するもの同士の屈曲方向が逆となり、全体としてジグザグ形状をなして配置されている。
【００６２】
また、第２伝熱管１０６ｂは、第１伝熱管１０６ａとほぼ同様に、６つの直線部１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆと、５つの湾曲部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅとから構成されている。そして、直線部１２３ａ，１２３ｂの各端部が湾曲部１２４ａにより連結され、直線部１２３ｂ，１２３ｃの各端部が湾曲部１２４ｂにより連結され、直線部１２３ｃ，１２３ｄの各端部が湾曲部１２４ｃにより連結され、直線部１２３ｄ，１２３ｅの各端部が湾曲部１２４ｄにより連結され、直線部１２３ｅ，１２３ｆの各端部が湾曲部１２４ｅにより連結されている。
【００６３】
そして、第２伝熱管１０６ｂは、５つの湾曲部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅが所定の角度βをもって屈曲配置されている。即ち、第１伝熱管１０６ａは、側面から見て（図４）湾曲部１２４ａと湾曲部１２４ｂが所定の角度βで屈曲し、湾曲部１２４ｂと湾曲部１２４ｃが所定の角度βで屈曲し、湾曲部１２４ｃと湾曲部１２４ｄが所定の角度βで屈曲し、湾曲部１２４ｄと湾曲部１２４ｅが所定の角度βで屈曲している。この場合、各湾曲部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅは、隣接するもの同士の屈曲方向が逆となり、全体としてジグザグ形状をなして配置されている。
【００６４】
また、第１伝熱管１０６ａと第２伝熱管１０６ｂは、湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅの屈曲方向と、湾曲部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅの屈曲方向とが逆方向となるようなジグザグ形状であり、伝熱管１０６ａ，１０６ｂ同士が組み合わされて配置されている。
【００６５】
この場合、湾曲部１２２ａ，１２４ａは、直線部１２１ａ，１２１ｂ，１２３ａ，１２３ｂの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部１２２ｂ，１２４ｂは、直線部１２１ｂ，１２１ｃ，１２３ｂ，１２３ｃの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部１２２ｃ，１２４ｃは、直線部１２１ｃ，１２１ｄ，１２３ｃ，１２３ｄの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部１２２ｄ，１２４ｄは、直線部１２１ｄ，１２１ｅ，１２３ｄ，１２３ｅの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部１２２ｅ，１２４ｅは、直線部１２１ｅ，１２１ｆ，１２３ｅ，１２３ｆの長手方向にずれて交差するように配置されている。
【００６６】
また、第１伝熱管１０６ａ及び第２伝熱管１０６ｂは、端部がヘッダ１２５，１２６に連結されている。即ち、第１伝熱管１０６ａは、直線部１２１ａの端部が供給用ヘッダ１２５に連結され、直線部１２１ｆの端部が排出用ヘッダ１２６に連結されている。また、第２伝熱管１０６ｂは、直線部１２３ａの端部が供給用ヘッダ１２５に連結され、直線部１２３ｆの端部が排出用ヘッダ１２６に連結されている。
【００６７】
なお、第１伝熱管１０６ａと第２伝熱管１０６ｂは、湾曲部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅに対して、湾曲部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅがヘッダ１２５，１２６側にずれて配置されていることから、両者の全長はほぼ同様となっている。
【００６８】
また、第１伝熱管１０６ａにおける各湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅの屈曲角度αと、第２伝熱管１０６ｂにおける各湾曲部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅの屈曲角度βとは、同じ角度であることが望ましいが、異なる角度であってもよい。
【００６９】
そして、本実施例では、第１伝熱管１０６ａと第２伝熱管１０６ｂからなる伝熱管１０６を複数並べて、図２に示すように、乾燥容器１０１の側部から流動層Ｓ１内に挿入して配置している。この場合、各ヘッド１２５，１２６が乾燥容器１０１の側部に固定されることとなり、メンテナンスを考慮して着脱自在としてもよい。
【００７０】
なお、本実施例では、伝熱管１０６を第１伝熱管１０６ａと第２伝熱管１０６ｂから構成し、この２つの伝熱管１０６ａ，１０６ｂを交差すると共に湾曲部を長手方向にずらして配置したが、３つ以上の伝熱管を交差すると共に湾曲部を長手方向にずらして配置してもよい。また、直線部や湾曲部の数や長さ、湾曲部の屈曲角度なども流動層Ｓの大きさなどを考慮して設定すればよいものである。
【００７１】
ここで、本実施例の流動層乾燥装置１２の全体の作動について説明する。
【００７２】
流動層乾燥装置１２において、図１及び図２に示すように、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、流動化蒸気供給部１０４から分散板１０９を通して流動化蒸気が供給されることで、この分散板１０９の上方に所定厚さの流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が形成される。原炭は、流動化蒸気により流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を乾燥炭排出口１０３側に移動し、このとき、伝熱管１０６，１０７，１０８から熱を受けることで加熱されて乾燥される。
【００７３】
即ち、原炭投入口１０２から原炭が供給されると、まず、第１乾燥室１１１では、流動化蒸気供給部１０４ａから分散板１０９を通して流動化蒸気が供給されると共に、伝熱管１０６から熱を受けることで、流動層Ｓ１で流動しながら乾燥される。次に、第１乾燥室１１１で初期乾燥が終了した原炭は、仕切板１１４の通過開口部１１６を通って第２乾燥室１１２に流動する。この第２乾燥室１１２では、流動化蒸気供給部１０４ｂから分散板１０９を通して流動化蒸気が供給されると共に、伝熱管１０７から熱を受けることで、流動層Ｓ２で流動しながら乾燥される。そして、第２乾燥室１１２で中期乾燥が終了した原炭は、仕切板１１５の通過開口部１１７を通って第３乾燥室１１３に流動する。この第３乾燥室１１３では、流動化蒸気供給部１０４ｃから分散板１０９を通して流動化蒸気が供給されると共に、伝熱管１０８から熱を受けることで、流動層Ｓ３で流動しながら乾燥される。このように原炭は、流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３にて、伝熱管１０６，１０７，１０８により加熱されながら、供給される流動化蒸気により流動し、押し出し流れとなって流動方向に拡散することなく乾燥される。
【００７４】
このとき、各乾燥室１１１，１１２，１１３の各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３では、各伝熱管１０６，１０７，１０８内を流動化蒸気が流動することで、この流動化蒸気の熱が伝熱管１０６，１０７，１０８を介して原炭に伝達され、この原炭が加熱乾燥される。この場合、伝熱管１０６，１０７，１０８は、２つの伝熱管が交差して配置されていることから、体積あたりの伝熱面積が増加して加熱効率が良くなり、原炭の乾燥性能が向上する。
【００７５】
その後、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、流動化蒸気と共に上昇し、乾燥炭排出口１０３側に流れ、ガス排出口１０５から外部に排出される。
【００７６】
このように本実施例の流動層乾燥装置にあっては、原炭投入口１０２と乾燥炭排出口１０３を有する乾燥容器１０１と、乾燥容器１０１の下部に流動化蒸気を供給することで原炭と共に流動層Ｓを形成する流動化蒸気供給部１０４と、内部に流動化蒸気を流通させることで流動層Ｓの原炭を加熱する伝熱管１０６，１０７，１０８とを設け、伝熱管１０６，１０７，１０８は、直線部１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆ，１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆの各端部が湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅで連結されてなり、複数の伝熱管１０６ａ，１０６ｂが交差すると共に長手方向にずれて配置されている。
【００７７】
従って、複数の伝熱管１０６ａ，１０６ｂが交差すると共に湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅが長手方向にずれて配置されることで、伝熱管１０６ａ，１０６ｂにおける湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅの曲率半径を一定とし、流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内に複数の伝熱管１０６，１０７，１０８を効率良く配置することが可能となり、流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３における体積あたりの伝熱管１０６，１０７，１０８の伝熱面積を増加させることで、原炭の乾燥性能を向上させることができる。
【００７８】
また、本実施例の流動層乾燥装置では、伝熱管１０６ａ，１０６ｂは、湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅが所定の角度をもって屈曲配置されている。従って、伝熱管１０６ａ，１０６ｂにおける湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅの曲率半径を減少させることなく、流動層Ｓ内に複数の伝熱管１０６，１０７，１０８を効率良く配置することができる。
【００７９】
また、本実施例の流動層乾燥装置では、伝熱管１０６ａ，１０６ｂにおける複数の湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅをジグザグ形状に配置している。そして、各伝熱管１０６ａ，１０６ｂの各湾曲部１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅにおけるジグザグ方向が逆方向となるように組み合わせて配置している。従って、複数の伝熱管１０６ａ，１０６ｂとの干渉を抑制しながら、限られた流動層Ｓ内のスペースを効率的に利用し、適正に組み合わせることで、複数の伝熱管１０６ａ，１０６ｂを効率良く配置することができる。
【００８０】
また、本実施例の流動層乾燥装置では、伝熱管１０６ａ，１０６ｂの端部をヘッダ１２５，１２６に連結している。従って、伝熱管１０６ａ，１０６ｂに対する流動化蒸気の供給と排出を同方向から行うことで、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００８１】
なお、上述した実施例では、乾燥容器１０１内を３つの乾燥室１１１，１１２，１１３に区画したが、２つの乾燥室または４つ以上の乾燥室としてもよい。また、乾燥容器１０１の形状、原炭投入口１０２、乾燥炭排出口１０３、流動化蒸気供給部１０４、ガス排出口１０５、伝熱管１０６，１０７，１０８の各構成や配置は、各実施例に限定されるものではなく、流動層乾燥装置１２の設置場所や用途などに応じて適宜変更が可能である。
【００８２】
また、上述した実施例では、湿潤燃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。
【００８３】
また、上述した実施例では、乾燥容器１０１内に流動化蒸気を供給するものとして説明したが、流動化蒸気として空気などを適用してもよい。また、仕切板１１４，１１５における鉛直方向の中間部に通過開口部１１６，１１７を設けたが、仕切板１１４，１１５における鉛直方向の下部に通過開口部１１６，１１７を設けてもよく、通過開口部１１６，１１７の位置に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８４】
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
１０３  乾燥炭排出口
１０４  流動化蒸気供給部
１０５  ガス排出口
１０６，１０７，１０８  伝熱管（加熱部）
１１１  第１乾燥室
１１２  第２乾燥室
１１３  第３乾燥室
１１４，１１５  仕切板
１１６，１１７  通過開口部
１０６ａ  第１伝熱管
１０６ｂ  第２伝熱管
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆ，１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆ  直線部
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ，１２２ｅ，１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅ  湾曲部
１２５，１２６  ヘッダ
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３  フリーボード部
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  流動層
【図１】
2013167417.tif 000003
【図２】
2013167417.tif 000004
【図３】
2013167417.tif 000005
【図４】
2013167417.tif 000006
【図５】
2013167417.tif 000007