(57)【要約】【課題】微粉燃料製造装置において、処理する原材料の水分量が変動しても原材料を適正に乾燥及び粉砕して搬送することを可能とする。【解決手段】原炭を破砕して微粉炭を形成する微粉炭機１２と、微粉炭機１２に高温空気を供給する高温空気供給調整装置３１と、微粉炭機１２から排出された微粉炭と高温空気を搬送する搬送ライン３２と、搬送ライン３２で搬送された微粉炭と高温空気を分離する集塵装置３３と、集塵装置３３により分離された微粉炭を貯留するビンシステム１３と、集塵装置３３により分離された微粉炭の水分量を測定する水分計測装置１０１を設ける。【選択図】図１
2016118346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料を破砕して微粉燃料を形成する破砕機と、
前記破砕機に高温空気を供給する高温空気供給装置と、
前記破砕機から排出された微粉燃料と高温空気を搬送する搬送ラインと、
前記搬送ラインで搬送された微粉燃料と高温空気を分離する分離装置と、
前記分離装置により分離された微粉燃料を貯留する貯留部と、
前記分離装置により分離された微粉燃料の水分量を測定する水分計測装置と、
を有することを特徴とする微粉燃料製造装置。
【請求項２】
前記高温空気供給装置により前記破砕機に供給する高温空気の温度または流量を調整する高温空気調整装置と、前記水分計測装置が測定した水分量に応じて前記高温空気調整装置を制御する制御装置とが設けられることを特徴とする請求項１に記載の微粉燃料製造装置。
【請求項３】
前記破砕機に供給する原材料の量を調整する原材料調整装置と、前記水分計測装置が測定した水分量に応じて前記原材料調整装置を制御する制御装置とが設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微粉燃料製造装置。
【請求項４】
前記水分計測装置は、前記分離装置における微粉燃料搬送経路に設けられる計測窓と、前記計測窓を通して光を照射すると共に反射光を受光する発光検出部と、光の照射量と反射量に基づいて微粉燃料の水分量を算出する水分量算出部とを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の微粉燃料製造装置。
【請求項５】
前記計測窓は、前記分離装置のハウジング、または、前記ハウジング内に配置される通路に設けられることを特徴とする請求項４に記載の微粉燃料製造装置。
【請求項６】
前記計測窓を清掃する清掃装置が設けられることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の微粉燃料製造装置。
【請求項７】
前記清掃装置は、前記計測窓の内面に沿って移動するスクレーパと、前記計測窓の内面に向けてパージガスを噴出するガス噴出部とを有することを特徴とする請求項６に記載の微粉燃料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原材料を乾燥させながら破砕して微粉燃料を製造する微粉燃料製造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、石炭が乾燥されながら粉砕され、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、乾燥が不十分であると、ガス化炉への搬送が不安定となり、搬送系統が閉塞してしまうおそれがある。
【０００５】
このような水分量の多い石炭を使用するボイラとしては、下記特許文献に記載されたものがある。特許文献１に記載されたボイラ用微粉炭機出口の一次空気温度の制御方法は、空気予熱器の上流より抜出した排ガスを微粉炭機に送入する一次空気に混入すると共に、節炭器上流の排ガスの一部をバイパスさせて空気予熱器入口排ガス温度の調節をするものである。また、特許文献２に記載された石炭の乾燥方法及び乾燥設備は、石炭燃焼ボイラのエアヒータ通過後の燃焼排ガスを用いて低質炭を８０〜１５０℃に乾燥し、乾燥後の排ガスを石炭燃焼ボイラの電気集塵装置に供給するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平０６−０１７７４１号公報
【特許文献２】特開平１０−２８１４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
石炭ガス化複合発電設備は、上述したように、粉砕機が内部に供給された高温の空気により石炭を乾燥しながら、この石炭をローラにより粉砕することで微粉炭を製造し、この微粉炭を一時貯留してから、所定のタイミングで適正量の微粉炭を石炭ガス化炉に供給している。そのため、粉砕機に供給する高温空気の温度は、粉砕機による石炭の安定した乾燥及び粉砕を確保するためだけではなく、微粉炭の安定した貯留及び搬送も考慮して調整する必要がある。しかし、特に、低品位炭などは、水分量にばらつきがあり、石炭を乾燥、粉砕、貯留、搬送するための高温空気の温度制御が困難となっている。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、処理する原材料の水分量が変動しても原材料を適正に乾燥及び粉砕して搬送することが可能な微粉燃料製造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微粉燃料製造装置は、原材料を破砕して微粉燃料を形成する破砕機と、前記破砕機に高温空気を供給する高温空気供給装置と、前記破砕機から排出された微粉燃料と高温空気を搬送する搬送ラインと、前記搬送ラインで搬送された微粉燃料と高温空気を分離する分離装置と、前記分離装置により分離された微粉燃料を貯留する貯留部と、前記分離装置により分離された微粉燃料の水分量を測定する水分計測装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
従って、高温空気供給装置が破砕機に高温空気を供給すると、破砕機は、原材料を高温空気により乾燥すると共に破砕して微粉燃料を形成し、微粉燃料と高温空気が搬送ラインを通して分離装置に搬送されると、分離装置は、微粉燃料と高温空気を分離し、分離された微粉燃料が貯留部に貯留される。このとき、水分計測装置は、分離装置で分離された微粉燃料の水分量を測定することで、微粉燃料の乾燥状態を把握することができ、高温空気の温度や供給量、原材料の供給量などを調整することで、微粉燃料を最適な乾燥状態に維持することができる。その結果、処理する原材料の水分量が変動しても原材料を適正に乾燥及び粉砕して搬送することができる。
【００１１】
本発明の微粉燃料製造装置では、前記高温空気供給装置により前記破砕機に供給する高温空気の温度または流量を調整する高温空気調整装置と、前記水分計測装置が測定した水分量に応じて前記高温空気調整装置を制御する制御装置とが設けられることを特徴としている。
【００１２】
従って、制御装置は、水分計測装置が測定した微粉燃料の水分量に応じて高温空気調整装置を制御する。例えば、微粉燃料の水分量が予め設定された最適水分量に対して偏差があるとき、高温空気調整装置により破砕機に供給する高温空気の温度または流量を調整する。
【００１３】
本発明の微粉燃料製造装置では、前記破砕機に供給する原材料の量を調整する原材料調整装置と、前記水分計測装置が測定した水分量に応じて前記原材料調整装置を制御する制御装置とが設けられることを特徴としている。
【００１４】
従って、制御装置は、水分計測装置が測定した微粉燃料の水分量に応じて原材料調整装置を制御する。例えば、微粉燃料の水分量が予め設定された最適水分量に対して偏差があるとき、原材料調整装置により破砕機に供給する原材料の量を調整する。
【００１５】
本発明の微粉燃料製造装置では、前記水分計測装置は、前記分離装置における微粉燃料搬送経路に設けられる計測窓と、前記計測窓を通して光を照射すると共に反射光を受光する発光検出部と、光の照射量と反射量に基づいて微粉燃料の水分量を算出する水分量算出部とを有することを特徴としている。
【００１６】
従って、発光検出部は、計測窓を通して光を照射すると共に反射光を受光し、水分量算出部は、光の照射量と反射量に基づいて微粉燃料の水分量を算出することとなり、オンラインで容易に微粉燃料の水分量を求めることができる。
【００１７】
本発明の微粉燃料製造装置では、前記計測窓は、前記分離装置のハウジング、または、前記ハウジング内に配置される通路に設けられることを特徴としている。
【００１８】
従って、計測窓を分離装置のハウジング、または、ハウジング内の通路に設けることで、簡単かつ高精度に微粉燃料の水分量を求めることができる。
【００１９】
本発明の微粉燃料製造装置では、前記計測窓を清掃する清掃装置が設けられることを特徴としている。
【００２０】
従って、清掃装置により計測窓を清掃することで、微粉燃料の通過による計測窓の汚れが防止され、高精度に水分計測を実施することができる。
【００２１】
本発明の微粉燃料製造装置では、前記清掃装置は、前記計測窓の内面に沿って移動するスクレーパと、前記計測窓の内面に向けてパージガスを噴出するガス噴出部とを有することを特徴としている。
【００２２】
従って、スクレーパが計測窓の内面に沿って移動すると共に、ガス噴出部が計測窓の内面に向けてパージガスを噴出することで、微粉燃料の通過による計測窓の汚れを適正に防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の微粉燃料製造装置によれば、分離装置により分離された微粉燃料の水分量を測定する水分計測装置を設けるので、処理する原材料の水分量が変動しても原材料を適正に乾燥及び粉砕して搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、第１実施形態の微粉燃料製造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。
【図２】図２は、微粉燃料製造装置における水分計測装置を表す概略図である。
【図３】図３は、第２実施形態の微粉燃料製造装置における水分計測装置を表す概略図である。
【図４】図４は、検出部清掃装置を表す概略図である。
【図５】図５は、第２実施形態の微粉燃料製造装置における効果を表すグラフである。
【図６】図６は、第３実施形態の微粉燃料製造装置における水分計測装置を表す概略図である。
【図７】図７は、水分計測装置を表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る微粉燃料製造装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２６】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の微粉燃料製造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。
【００２７】
第１実施形態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、実施形態１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。
【００２８】
図１に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、給炭装置１１、微粉炭機（粉砕機）１２、ビンシステム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。
【００２９】
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（原材料）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。また、石炭供給機２２は、クラッシャ２３に投下する低品位炭の量を調整する石炭供給量調整装置（原材料調整装置）２４が設けられている。この石炭供給量調整装置２４は、低品位炭の搬送速度を調整することで、クラッシャ２３を介して微粉炭機１２に供給する低品位炭の供給量を調整することができる。
【００３０】
微粉炭機１２は、石炭粉砕機であって、給炭装置１１から供給された低品位炭を細かい粒子状に粉砕して微粉炭（微粉燃料）を製造するものである。また、微粉炭機１３は、外部から供給された高温空気により低品位炭及び微粉炭を加熱乾燥することで、低品位炭（微粉炭）が含有する水分を除去することができる。そのため、微粉炭機１３は、高温空気供給調整装置３１が接続されている。この高温空気供給調整装置３１は、例えば、排熱回収ボイラ２０の排ガスと熱交換して加熱された高温空気を微粉炭機１３に供給するものであり、高温空気に排ガスを混合して昇温したり、外部空気を混合して降温したりすることができる。
【００３１】
そのため、微粉炭機１３は、給炭装置１１から原炭が供給され、高温空気供給調整装置３１から高温空気が供給される。すると、微粉炭機１３は、原炭が高温空気により乾燥されると共に、ローラにより微粉炭に破砕される。そして、微粉炭は、搬送空気（高温空気）により上昇して分級され、所定粒径以下の微粉炭が搬送ライン３２に排出される。微粉炭機１３は、搬送ライン３２を介して集塵装置（分離装置）３３が接続されている。集塵装置３３は、例えば、バグフィルタやサイクロンであって、搬送空気（高温空気）と微粉炭とを分離するものである。集塵装置３３により搬送空気が分離された微粉炭は、ビン３４に貯留される。
【００３２】
ビンシステム１３は、このビン３４と、２個のロックホッパ３５ａ，３５ｂとを有している。ビン３４は、微粉炭を貯留するものであり、２個のロックホッパ３５ａ，３５ｂが並列に接続されている。ロックホッパ３５ａ，３５ｂは、ビン３４からの微粉炭を交互に貯留するものであり、入口弁３６ａ，３６ｂが設けられると共に出口弁３７ａ，３７ｂが設けられている。
【００３３】
石炭ガス化炉１４は、微粉炭機１２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。
【００３４】
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にロックホッパ３５ａ，３５ｂ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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
ここで、第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００４２】
第１実施形態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、微粉炭機１２に投入され、ここで、高温空気供給調整装置３１からの高温空気により乾燥されると共に、細かい粒子状に粉砕されて微粉炭が製造される。製造された微粉炭は、搬送ライン３２により集塵装置３３に送られ、ここで、搬送空気（高温空気）と微粉炭とに分離される。そして、分離された微粉炭は、ビン３４に貯留され、入口弁３６ａ，３６ｂを交互に開閉することで、各ロックホッパ３５ａ，３５ｂに交互に貯留される。
【００４３】
ロックホッパ３５ａ，３５ｂに貯留される微粉炭は、出口弁３７ａ，３７ｂを交互に開閉することで、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
以下、第１実施形態の微粉燃料製造装置について説明する。図２は、微粉燃料製造装置における水分計測装置を表す概略図である。
【００５０】
微粉燃料製造装置は、微粉炭機１２と、高温空気供給調整装置３１と、搬送ライン３２と、集塵装置３３と、ビンシステム１３とを有すると共に、集塵装置３３により分離された微粉炭の水分量を測定する水分計測装置１０１とを有している。また、微粉燃料製造装置は、微粉炭機１２から排出された微粉炭を含む搬送空気の温度を測定する温度計測装置１０２を有している。
【００５１】
図２に示すように、集塵装置３３のハウジングは、中空形状をなす装置本体の下部が漏斗形状をなすホッパ１１１と、ホッパ１１１の下部に連結されるシュート（微粉燃料搬送経路）１１２とを有し、シュート１１２の下部にロータリバルブ（図示略）が設けられている。水分計測装置１０１は、集塵装置３３のシュート１１２に設けられており、計測窓１２１と、発光検出部１２２と、水分量算出部１２３とを有している。
【００５２】
即ち、シュート１１２は、鉛直方向に沿って配置され、中途部に形成された開口部に計測窓１２１が固定されている。この計測窓１２１は、円形窓であり、例えば、サファイアガラスにより構成されている。サファイアガラスは、耐熱性及び対磨耗性に優れており、高い平滑度を確保することができる。発光検出部１２２は、計測窓１２１に対向して配置され、この計測窓１２１を通してシュート１１２内に光を照射することができると共に、微粉炭により反射した反射光を受光することができる。発光検出部１２２は、光ファイバ１２４を介して水分量算出部１２３が接続されている。水分量算出部１２３は、発光検出部１２２による光の照射量と反射量に基づいて微粉炭の水分量を算出することができる。
【００５３】
例えば、水分計測装置１０１は、水分の近赤外線領域における吸収を利用し、吸収の度合いから水分を測定するものであり、予め、赤外線の吸収の度合いと水分値の相関関係（検量線）を求めておく必要がある。発光検出部１２２は、計測窓１２１を通してシュート１１２の微粉炭に赤外線を照射し、微粉炭により反射した赤外線を受光する。この場合、水分が多いほどに反射して戻ってくる赤外線が弱くなる。水分量算出部１２３は、発光検出部１２２による赤外線の照射量と反射量との偏差により微粉炭の水分量を算出する。
【００５４】
なお、水分計測装置１０１は、この構成に限定されるものではない。例えば、上述した赤外線水分計の他に、中性子水分計やマイクロ波水分計などを用いてもよいものである。
【００５５】
また、微粉燃料製造装置は、図１に示すように、高温空気供給装置３１が微粉炭機１２に供給する高温空気の温度または流量を調整することができることから、水分計測装置１０１が測定した微粉炭の水分量に応じて高温空気調整装置により高温空気の温度または流量を調整するようにしている。また、微粉燃料製造装置は、石炭供給量調整装置２４が微粉炭機１２に供給する低品位炭の供給量を調整することができることから、水分計測装置１０１が測定した微粉炭の水分量に応じて石炭供給量調整装置２４により低品位炭の供給量を調整するようにしている。
【００５６】
具体的に、制御装置１０３は、水分計測装置１０１が接続されており、測定した微粉炭の水分量が入力される。また、制御装置１０３は、高温空気供給装置３１と石炭供給量調整装置２４が接続されており、微粉炭機１２に供給する高温空気の温度または流量と、微粉炭機１２に供給する低品位炭の供給量を調整することができる。更に、制御装置１０３は、温度計測装置１０２が接続されており、測定した微粉炭の温度が入力される。
【００５７】
そのため、集塵装置３３にて、ホッパ１１１からの微粉炭がシュート１１２を通過するとき、水分計測装置１０１は、微粉炭の水分量（含水率）を計測し、制御装置１０３に出力する。また、温度計測装置１０４は、微粉炭機１２から搬送ライン３２に排出された微粉炭を含む搬送空気の温度を計測し、制御装置１０３に出力する。このとき、制御装置１０３は、集塵装置３３における微粉炭の水分量と、微粉炭機１２から排出された搬送空気の温度に基づいて高温空気供給装置３１と石炭供給量調整装置２４を制御する。
【００５８】
例えば、制御装置１０３は、微粉炭の水分量が予め設定された最適値より多いときには、高温空気供給装置３１により微粉炭機１２に供給する高温空気の温度を高くするか、または、流量を増加させる。また、制御装置１０３は、微粉炭の水分量が予め設定された最適値より多いときには、石炭供給量調整装置２４により微粉炭機１２に供給する低品位炭の供給量を低下させる。この場合、制御装置１０３は、微粉炭の水分量が最適値より多いとき、微粉炭機１２に供給する高温空気の温度を高くするか、または、流量を増加させ、所定時間の経過後に、まだ微粉炭の水分量が最適値より多いときには、微粉炭機１２に供給する低品位炭の供給量を低下させる。
【００５９】
また、制御装置１０３は、微粉炭を含む搬送空気温度が予め設定された最適値より低いときには、高温空気供給装置３１により微粉炭機１２に供給する高温空気の温度を高くするか、または、流量を増加させる。
【００６０】
その結果、石炭ガス化炉１４に供給される微粉炭の水分量が適正値となり、この微粉炭を用いて品質の高い可燃性ガスを効率良く生成することができる。
【００６１】
このように第１実施形態の微粉燃料製造装置にあっては、原炭を破砕して微粉炭を形成する微粉炭機１２と、微粉炭機１２に高温空気を供給する高温空気供給調整装置３１と、微粉炭機１２から排出された微粉炭と高温空気を搬送する搬送ライン３２と、搬送ライン３２で搬送された微粉炭と高温空気を分離する集塵装置３３と、集塵装置３３により分離された微粉炭を貯留するビンシステム１３と、集塵装置３３により分離された微粉炭の水分量を測定する水分計測装置１０１とを設けている。
【００６２】
従って、高温空気供給調整装置３１が微粉炭機１２に高温空気を供給すると、微粉炭機１２は、低品位炭を高温空気により乾燥すると共に破砕して微粉炭を形成し、微粉炭と高温空気が搬送ライン３２を通して集塵装置３３に搬送されると、集塵装置３３は、微粉炭と高温空気を分離し、分離された微粉炭がビンシステム１３に貯留される。このとき、水分計測装置１０１は、集塵装置３３で分離された微粉炭の水分量を測定することで、微粉炭の乾燥状態を把握することができ、高温空気の温度や供給量、低品位炭の供給量などを調整することで、微粉炭を最適な乾燥状態に維持することができる。その結果、処理する低品位炭の水分量が変動してもこの低品位炭を適正に乾燥及び粉砕して搬送することができる。
【００６３】
第１実施形態の微粉燃料製造装置では、水分計測装置１０１が測定した水分量に応じて高温空気供給調整装置３１を制御する制御装置１０３を設けている。従って、例えば、微粉炭の水分量が予め設定された最適水分量に対して偏差があるとき、高温空気供給調整装置３１により微粉炭機１２に供給する高温空気の温度または流量を調整することで、微粉炭を常時最適水分量まで乾燥することができる。
【００６４】
第１実施形態の微粉燃料製造装置では、微粉炭機１２に供給する低品位炭の供給量を調整する石炭供給量調整装置２４を設け、制御装置１０３は、水分計測装置１０１が測定した水分量に応じて石炭供給量調整装置２４を制御している。従って、例えば、微粉炭の水分量が予め設定された最適水分量に対して偏差があるとき、石炭供給量調整装置２４により微粉炭機１２に供給する低品位炭の供給量を調整することで、微粉炭を常時最適水分量まで乾燥することができる。
【００６５】
第１実施形態の微粉燃料製造装置では、水分計測装置１０１として、集塵装置３３のシュート１１２に設けられる計測窓１２１と、計測窓１２１を通して光を照射すると共に反射光を受光する発光検出部１２２と、光の照射量と反射量に基づいて微粉炭の水分量を算出する水分量算出部１２３とを設けている。オンラインで容易に微粉炭の水分量を求めることができる。
【００６６】
第１実施形態の微粉燃料製造装置では、計測窓１２１を集塵装置３３のハウジング、つまり、シュート１１２に設けている。従って、簡単に微粉炭の水分量を求めることができる。
【００６７】
［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の微粉燃料製造装置における水分計測装置を表す概略図、図４は、検出部清掃装置を表す概略図、図５は、第２実施形態の微粉燃料製造装置における効果を表すグラフである。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
第２実施形態にて、図３及び図４に示すように、集塵装置３３のハウジングは、ホッパ１１１とシュート１１２とを有し、シュート１１２に水分計測装置１０１が設けられている。水分計測装置１０１は、計測窓１２１と、発光検出部１２２と、水分量算出部１２３とを有している。
【００６９】
即ち、シュート１１２は、鉛直方向に沿って配置され、中途部に外側に突出する凹部１１３が形成され、この凹部１１３に形成された開口部に計測窓１２１が固定されている。この凹部１１３は、円形状をなし、計測窓１２１は、凹部１１３より小径の円形窓により構成されている。発光検出部１２２は、この計測窓１２１を通してシュート１１２内に光を照射することができると共に、微粉炭により反射した反射光を受光することができる。発光検出部１２２は、光ファイバ１２４を介して水分量算出部１２３が接続されており、光の照射量と反射量に基づいて微粉炭の水分量を算出することができる。
【００７０】
また、シュート１１２は、凹部１１３に計測窓１２１を清掃する清掃装置１３１が設けられている。清掃装置１３１は、計測窓１２１におけるシュート１１２側の内面に沿って移動するスクレーパ１３２と、計測窓１１２におけるシュート１１２側の内面に向けてパージガスとしての不活性ガス（例えば、窒素など）を噴出する２個のガス噴出部１３３とを有している。スクレーパ１３２は、油圧シリンダ１３４により計測窓１２１に対して鉛直方向に移動することで、計測窓１２１の内面に付着した微粉炭などの異物を除去することができる。２個のガス噴出部１３３は、スクレーパ１３２に固定され、図示しない不活性ガス供給部からの配管１３５が連結されており、計測窓１２１に向けて不活性ガスを噴出することで、この計測窓１２１の内面に付着した微粉炭などの異物を除去することができる。
【００７１】
そのため、集塵装置３３にて、ホッパ１１１からシュート１１２に微粉炭が通過するとき、清掃装置１３１は、油圧シリンダ１３４によりスクレーパ１３２を計測窓１２１に対して鉛直方向に移動すると共に、ガス噴出部１３３により計測窓１２１に向けて不活性ガスを噴出することで、この計測窓１２１の内面に付着した微粉炭などの異物を除去することができる。この場合、清掃装置１３１は、常時、または、間欠的に作動して計測窓１２１の内面を清掃している。
【００７２】
そして、水分計測装置１０１がシュート１１２を通過する微粉炭の水分量を計測するとき、清掃装置１３１は、油圧シリンダ１３４によるスクレーパ１３２の作動を停止すると共に、ガス噴出部１３３による不活性ガスの噴出を停止する。この状態で、水分計測装置１０１は、シュート１１２を通過する微粉炭の水分量を計測する。その結果、水分計測装置１０１は、異物が付着していない計測窓１２１を通して微粉炭の水分量を高精度に計測することができる。
【００７３】
即ち、図５に示すように、計測窓１２１の清掃装置１３１を装着していない場合、白丸○で表すように、計測された微粉炭中の水分量にばらつきがあるが、計測窓１２１の清掃装置１３１を装着した場合、黒丸●で表すように、計測された微粉炭中の水分量のばらつきが減少している。
【００７４】
このように第２実施形態の微粉燃料製造装置にあっては、集塵装置３３により分離された微粉炭の水分量を測定する水分計測装置１０１を設け、集塵装置３３のシュート１１２に設けられた計測窓１２１を清掃する清掃装置１３１を設けている。
【００７５】
従って、清掃装置１３１により計測窓１２１を清掃することで、微粉炭の通過による計測窓１２１の汚れが防止され、高精度に水分計測を実施することができる。
【００７６】
第２実施形態の微粉燃料製造装置では、清掃装置１３１として、計測窓１２１の内面に沿って移動するスクレーパ１３２と、計測窓１２１の内面に向けて不活性ガスを噴出するガス噴出部１３３とを設けている。従って、スクレーパ１３２が計測窓１２１の内面に沿って移動すると共に、ガス噴出部１３３が計測窓１２１の内面に向けて不活性ガスを噴出することで、微粉炭の通過による計測窓１２１の汚れを適正に防止することができる。
【００７７】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の微粉燃料製造装置における水分計測装置を表す概略図、図７は、水分計測装置を表す側面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７８】
第３実施形態にて、図６及び図７に示すように、集塵装置３３のハウジングは、ホッパ１１１とシュート１１２とを有し、ホッパ１１１内に水分計測装置１４１が設けられている。即ち、ホッパ１１１は、水平方向に貫通する通路としてのプリズム１５１が設けられており、このプリズム１５１は、三角断面形状をなし、２個の傾斜面１５２と、１個の水平面１５３とから構成されている。水分計測装置１４１は、計測窓１２１と、発光検出部１２２と、水分量算出部１２３とを有しており、計測窓１２１と発光検出部１２２がこのプリズム１５１内に配置されている。
【００７９】
即ち、計測窓１２１は、円形窓であり、一方の傾斜面１５２に形成された開口部に固定されている。発光検出部１２２は、計測窓１２１に対向して配置され、この計測窓１２１を通してホッパ１１１内に光を照射することができると共に、微粉炭により反射した反射光を受光することができる。発光検出部１２２は、光ファイバ１２４を介してプリズム１５１の外部に配置された水分量算出部１２３が接続されている。水分量算出部１２３は、発光検出部１２２による光の照射量と反射量に基づいて微粉炭の水分量を算出することができる。
【００８０】
そのため、集塵装置３３にて、ホッパ１１１に微粉炭が通過するとき、水分計測装置１４１がこの微粉炭の水分量を計測することができる。
【００８１】
このように第３実施形態の微粉燃料製造装置にあっては、ホッパ１１１を水平方向に貫通してプリズム１５１を設け、このプリズム１５１内に水分計測装置１４１を構成する計測窓１２１と発光検出部１２２を配置している。従って、高精度に微粉炭の水分量を求めることができる。
【００８２】
なお、上述した第２実施形態では、清掃装置１３１をスクレーパ１３２とガス噴出部１３３により構成したが、スクレーパ１３２とガス噴出部１３３のいずれか一方としてもよい。また、この清掃装置１３１を第２実施形態の水分計測装置１４１に適用してもよい。更に、清掃装置は、スクレーパ１３２やガス噴出部１３３に限るものではなく、例えば、ワイパーなどでもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１１  給炭装置
１２  微粉炭機（粉砕機）
１３  ビンシステム（貯留部）
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
２４  石炭供給量調整装置（原材料調整装置）
３１  高温空気供給調整装置（高温空気供給装置、高温空気調整装置）
３２  搬送ライン
３３  集塵装置
１０１，１４１  水分計測装置
１０２  温度計測装置
１０３  制御装置
１１１  ホッパ（微粉燃料搬送経路、ハウジング）
１１２  シュート（微粉燃料搬送経路、ハウジング）
１２１  計測窓
１２２  発光検出部
１２３  水分量算出部
１２４  光ファイバ
１３１  清掃装置
１３２  スクレーパ
１３３  ガス噴出部
１５１  プリズム（通路）
【図１】
2016118346.tif 000003
【図２】
2016118346.tif 000004
【図３】
2016118346.tif 000005
【図４】
2016118346.tif 000006
【図５】
2016118346.tif 000007
【図６】
2016118346.tif 000008
【図７】
2016118346.tif 000009