流動層乾燥装置及び流動層乾燥設備
【課題】流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することのできる流動層乾燥装置及び流動層乾燥設備を提供する。
【解決手段】高水分で、付着性、凝縮性の高い例えば褐炭のような粉粒体を乾燥させる流動層乾燥装置において、流動層乾燥装置１０２Ａの入口部１０２ａに、粉粒体の安息角以上９０°以下の傾斜部１３０を設け、該傾斜部１３０の上部から、又は該傾斜部１３０に沿って褐炭１０１を供給するようにしている。これにより、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部１３０に沿って流動層１１１の底部側に移動し、底部側の分散板１１６から供給される流動化蒸気１０７ａ、１０７ｂにより、再度周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら流動化し、乾燥を開始させる。
【解決手段】高水分で、付着性、凝縮性の高い例えば褐炭のような粉粒体を乾燥させる流動層乾燥装置において、流動層乾燥装置１０２Ａの入口部１０２ａに、粉粒体の安息角以上９０°以下の傾斜部１３０を設け、該傾斜部１３０の上部から、又は該傾斜部１３０に沿って褐炭１０１を供給するようにしている。これにより、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部１３０に沿って流動層１１１の底部側に移動し、底部側の分散板１１６から供給される流動化蒸気１０７ａ、１０７ｂにより、再度周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら流動化し、乾燥を開始させる。
【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つつ乾燥させる流動層乾燥装置に関し、特に、被乾燥物の流動不良に対策を講じることのできる流動層乾燥装置及び流動層乾燥設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、褐炭焚きボイラでは、水分含有量が多い褐炭を燃料として用いており、この褐炭の乾燥・粉砕に例えばビーター・ミル等の衝撃型粉砕機を使用している。このビーター・ミルを用いて粉砕する際に、褐炭焚きボイラからの例えば１，０００℃の高温燃焼ガスの一部を熱源としているため、ボイラ効率が低下するが、その対策として、低温の熱源を使用して、衝撃型粉砕機に投入する前に、予め褐炭を流動層乾燥装置により乾燥させるとともに、発生した水蒸気から、さらに潜熱を回収するシステムとすることにより、効率を向上させることが提案されている。
【０００３】
従来、このような褐炭等の被乾燥物を乾燥する流動層乾燥装置は、底部が多数の開孔を有する通気可能な分散板である乾燥室と、乾燥室下部に位置するチャンバ室とを備えている。すなわち、この流動層乾燥装置は、流動化ガス（乾燥用気体）を風箱から多孔板を介して乾燥室に供給することによって被乾燥物を流動させつつ乾燥させている（特許文献１又は２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１３０８６号公報
【特許文献２】特開平０６−２９９１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１又は２に記載の流動層乾燥装置において、被乾燥物が入口部で流動不良の原因とならないように、機械的な攪拌装置を設けたり、入口部分の流動化ガスの供給量を調整したりすることにより、流動不良を抑制する方法等が提案されているが、機械的な攪拌装置の場合には、攪拌装置の摩耗が問題となる可能性があり、一方、流動化ガスの調整を行うような場合では、その効果が不十分となる可能性がある。
【０００６】
そこで、このような対策を講ずることなく、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することのできる対策を施すことが切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、被乾燥物を供給した際に、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することのできる流動層乾燥装置及び流動層乾燥設備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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、乾燥室に流動化ガスを供給することで前記乾燥室に供給された被乾燥物を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置において、前記被乾燥物の供給口側の底部側壁面を傾斜部とすると共に、該傾斜部の上方から又は傾斜部に沿って被乾燥物を供給し、且つ前記傾斜部以外の領域に流動化ガスを底部側から供給し、被乾燥物の導入・流動層を形成することを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記傾斜部の傾斜角度は、被乾燥物粒子の安息角以上９０°以下とすることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記傾斜部に撹拌用ガスを供給する供給ノズルを設けることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記流動層乾燥装置内に隔壁を設け、被乾燥物の導入・流動層域と後流側の乾燥流動層域とを分離してなることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、前記導入・流動層域の流動化ガス量を乾燥流動層域のガス量と較べて大きくしてなることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１３】
第６の発明は、水分含量が高い被乾燥物を乾燥する第１乃至５のいずれか一つの流動層乾燥装置と、前記流動層乾燥装置内に設けられ、管状又は板状の内部に過熱蒸気を供給して被乾燥物中の水分を除去する伝熱部材と、前記伝熱部材によって被乾燥物が乾燥される際に発生する発生蒸気を流動層乾燥装置の外部に排出する発生蒸気ラインと、前記発生蒸気ラインに介装され、発生蒸気中の粉塵を除去する集塵装置と、発生蒸気ラインにおける集塵装置の下流側に介装され、発生蒸気の熱を回収する熱回収システムと、前記集塵装置から粉塵が除去された発生蒸気の一部を分岐し、流動化蒸気として流動層乾燥装置内に供給する分岐ラインと、前記流動層乾燥装置から抜き出された被乾燥物を冷却する冷却器とを備えることを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することができる。これにより付着性の高い被乾燥物を供給した場合においても、被乾燥物の付着、凝集による流動不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る流動層乾燥装置を適用した流動層乾燥設備の一例を示す概略図である。
【図２−１】図２−１は、図１に示す流動層乾燥設備を適用した褐炭焚きボイラの一例を示す概略図である。
【図２−２】図２−２は、図１に示す流動層乾燥設備を適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。
【図３】図３は、第１の態様の流動層乾燥装置を示す概略図である。
【図４】図４は、第２の態様の流動層乾燥装置を示す概略図である。
【図５】図５は、第３の態様の流動層乾燥装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態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、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る流動層乾燥装置を適用した流動層乾燥設備の一例を示す概略図である。
図１に示すように、本実施形態に係る流動層乾燥設備１００は、供給ホッパ１２０から供給され、水分含量が高い被乾燥物である褐炭１０１を乾燥する流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２内に設けられ、管状の内部に過熱蒸気（例えば１５０℃の蒸気）Ａを供給して褐炭１０１中の水分を除去する伝熱部材（加熱手段）１０３と、前記伝熱部材１０３によって褐炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４を流動層乾燥装置１０２の外部に排出する発生蒸気ラインＬ１と、前記発生蒸気ラインＬ１に介装され、発生蒸気１０４中の粉塵を除去する集塵装置１０５と、発生蒸気ラインＬ１における集塵装置１０５の下流側に介装され、発生蒸気１０４の熱を回収する熱回収システム１０６と、前記集塵装置１０５から粉塵が除去された発生蒸気１０４の一部を分岐し、流動化蒸気１０７として流動層乾燥装置１０２内に供給する分岐ラインＬ２と、前記流動層乾燥装置１０２から抜き出された乾燥褐炭１０８を冷却して製品炭１０９とする冷却器１１０とを備えるものである。
なお、符号１１６は流動化ガスである流動化蒸気１０７を整流する分散板を図示する。
【００１８】
流動層乾燥設備１００において、褐炭１０１は、供給ホッパ１２０により供給ラインＬ0を介して流動層乾燥装置１０２内に投入され、流動層乾燥装置１０２内に別に導入される流動化蒸気１０７により流動されて流動層１１１を形成する。
【００１９】
上述した伝熱部材１０３は、この流動層１１１内に配置されている。伝熱部材１０３内には、１５０℃の過熱蒸気Ａが供給され、その高温の過熱蒸気Ａの潜熱を利用して褐炭１０１を間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された過熱蒸気Ａは、例えば１５０℃の凝縮水Ｂとして流動層乾燥装置１０２の外部に排出されている。
【００２０】
すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３内面では、過熱蒸気Ａが凝縮して液体（水分）になるので、この際に放熱される凝縮潜熱を、褐炭１０１の乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の過熱蒸気Ａ以外としては、相変化を伴う熱媒であれば何れでも良く、例えばフロンやペンタンやアンモニア等を例示することができる。また、伝熱部材１０３として熱媒体を用いる以外に電気ヒータを設置してもよい。
【００２１】
伝熱部材１０３によって褐炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４は、流動層乾燥装置１０２内において、流動層１１１の上部空間に形成されるフリーボード部Ｆから発生蒸気ラインＬ１により流動層乾燥装置１０２の外部に排出される。この発生蒸気１０４は、褐炭１０１が乾燥し微粉化したものが含まれているので、サイクロンや電気集塵機等の集塵装置１０５により集塵して固体成分１１５として分離する。
この固体成分１１５は、分離ラインＬ3を介して流動層乾燥装置１０２から抜き出された製品ラインＬ4において乾燥褐炭１０８に混合し、冷却器１１０で冷却し、製品炭１０９としている。この製品炭１０９は、例えばボイラ、ガス化炉等の原料として利用に供される。
【００２２】
一方、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば１０５〜１１０℃の蒸気であるので、熱回収システム１０６で熱回収された後、水処理部１１２で処理され、排水１１３として流動層乾燥設備１００の外部に排出されている。なお、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば、熱交換器や蒸気タービン等に適用してその熱を有効利用するようにしてもよい。
【００２３】
また、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４の一部は、分岐ラインＬ２に介装された循環ファン１１４により流動層乾燥装置１０２内に送られて、褐炭１０１の流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７として利用される。なお、流動層１１１を流動化させる流動化媒体としては、発生蒸気１０４の一部を再利用しているが、これに限定されず、例えば窒素、二酸化炭素またはこれらのガスを含む低酸素濃度の空気を用いてもよい。
【００２４】
なお、上述した流動層乾燥装置１０２は、伝熱部材１０３として、本実施例はチューブ形状の伝熱部材を例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば板状の伝熱部材を用いるようにしてもよい。
また、過熱蒸気Ａを伝熱部材１０３に供給して褐炭１０１を間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、褐炭１０１の流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７により褐炭１０１を直接乾燥させる構成、さらに加熱用の流動化ガスを供給して乾燥させる構成としてもよい。
【００２５】
なお、被乾燥物として褐炭１０１を例示したが、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、スラッジ等の被乾燥物を乾燥対象としてもよい。
【００２６】
図１に示す流動層乾燥装置１０２で乾燥した製品炭１０９を用い、褐炭焚きボイラに適用した一例を説明する。図２−１は、図１に示す流動層乾燥設備１００を適用した褐炭焚きボイラの一例を示す概略図である。
本実施形態にかかる褐炭焚きボイラ１５０には、鉛直方向に設置された火炉１５１と、火炉１５１の火炉壁の下部に設置された燃焼装置１５２と、火炉１５１の出口に連結された煙道１５３と、煙道１５３に設けられた複数からなる過熱器１５４と、節炭器１５５と、煙道１５３の下流側に設けられた誘引通風機１５６と、煙突１５７と、が備えられている。
【００２７】
燃焼装置１５２には、火炉壁に取り付けられた複数の微粉炭バーナ１５８と、微粉炭バーナ１５８に供給する微粉炭とする衝撃型粉砕機１５９と、微粉炭バーナ１５８に燃焼用空気として二次空気（空気）を供給する空気供給手段１６０と、が備えられている。
衝撃型粉砕機１５９は、供給された褐炭１０１を燃焼に適した大きさ（例えば、数μｍ〜数百μｍ）の微粉炭に粉砕するものであり、節炭器１５５の後流側の低温の燃焼ガス１６１の一部を導入して乾燥・粉砕するものである。この衝撃型粉砕機１５９には、前述した流動層乾燥設備１００で予め乾燥した製品炭１０９を供給している。
【００２８】
空気供給手段１６０には、空気を加圧して供給する押込通風機（空気供給装置）１６２と、火炉１５１外壁に設けられた風箱１６３と、押込通風機１６２と風箱１６３とを接続する空気管１６４とが備えられている。なお、回転再生式熱交換器１６５が空気管１６４と煙道１５３とにまたがって、二次空気（空気）と燃焼ガスとを熱交換させるように設置されている。
【００２９】
褐炭焚きボイラ１５０で発生した蒸気はタービン設備１６５で活用される。タービン設備１６５には、複数のタービン（例えば高圧・中圧・低圧タービン）が備えられている。例えば高圧タービンは、過熱器１５４から導入された過熱蒸気を膨張させて回転エネルギーに変換させ、排気蒸気を一次再熱器へ供給するものである。中圧タービンは、一次再熱器および二次再熱器によって再度過熱された加熱蒸気が二次再熱器から導入され、それを膨張させて回転エネルギーに変換させるものである。低圧タービンは、中圧タービンの排気蒸気を導入して、それをさらに膨張させて回転エネルギーに変換するものである。
高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで変換された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Ｇに伝達され、電力を生成する。
低圧タービンで仕事を終えた排気蒸気は、復水器１６６に送られ、復水器１６６で凝縮されて水に戻される。復水器１６６で凝縮された水は、給水ライン１６７を通って節炭器１５５に送られる。なお、給水ライン１６７には、図示しない復水ポンプ、脱気器、給水ポンプ給水加熱器等が備えられている。
【００３０】
以上、説明した褐炭焚きボイラ１５０の運転について説明する。
図示しない褐炭バンカから供給された褐炭１０１は、流動層乾燥設備１００で乾燥され、水分を除去し、その後、衝撃型粉砕機１５０により約１，０００℃の燃焼ガス１６１で乾燥・粉砕され、燃焼に適した大きさの微粉炭に粉砕される。その後粉砕された微粉炭は、加圧された搬送空気と混合されて微粉炭混合気を形成され、給炭管を通って微粉炭バーナ１５８へ送られる。
【００３１】
一方、押込通風機１６２で加圧されて供給される二次空気は、回転再生式熱交換器１６０によって燃焼ガスから熱量を供給され、昇温されて空気管１６４を経て風箱１６３へ供給される。二次空気は風箱１６３から微粉炭バーナ１５８へ送られる。微粉炭バーナ１５８から火炉１５１内へ微粉炭混合気と二次空気とが供給され、着火されると火炉内に火炎が生じる。
【００３２】
このようにして火炉１５１内の下部に火炎を生じさせると、燃焼ガスが火炉１５１内を下から上に流れ、煙道１５３に排出される。この時、給水ポンプから供給された水は、節炭器１５５によって予熱された後、水壁管に供給される。水壁管に供給された水は、水壁管を下から上に流れる間に燃焼ガスによって加熱されて過熱蒸気となり、過熱器１５４に送り込まれる。さらに、一次過熱器に送られた過熱蒸気は、次いで二次過熱器、三次過熱器および四次過熱器に順次導入され、燃焼ガス１６１によって過熱される。四次過熱器で生成された過熱蒸気はタービン設備１６５の高圧タービンに供給される。
一方、高圧タービンで膨張して仕事をした排気蒸気は、一次再熱器に、次いで二次再熱器に導入され、燃焼ガスによって再度過熱される。二次再熱器で過熱された過熱蒸気は中圧タービンに供給される。中圧タービンで膨張して仕事を行なった蒸気は低圧タービンに供給される。高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで蒸気の膨張によって生成された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Ｇに伝達され、電力を生成する。
【００３３】
低圧タービンで仕事を終えた排気蒸気は、復水器１６０に送られ、復水器１６０で凝縮されて水に戻される。復水器１６０で凝縮された水は、給水ライン１６７を通って給水ポンプによって節炭器１５５に送られる。
一方、節炭器１５５を通過した燃焼ガスは、回転再生式熱交換器１６０にて空気管１６４を通過する二次空気に熱量を供給し、脱硫、脱硝、除塵等の浄化処理が施されて、煙突１５７から大気中に排出される。
【００３４】
この褐炭焚きボイラ１５０によれば、高い水分を有する褐炭１０１を用いて燃焼させる場合においても、効率的な流動層乾燥装置１０２により褐炭１０１を乾燥しているので、
衝撃型粉砕機１６３で必要とされる熱源に、従来のような高温（１，０００℃）の燃焼ガスは不要となり、より低温（２００〜３００℃）の燃焼ガスで十分となるとともに、流動層乾燥装置１０２で発生した水蒸気から、潜熱を回収するシステムとすることにより、エネルギー効率を向上させることが可能となり、長期間に亙って安定して効率的な発電を行うことができる。
【００３５】
図１に示す流動層乾燥装置１０２で乾燥した製品炭１０９を用い、石炭ガス化複合発電（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ：ＩＧＣＣ）システムに適用した一例を説明する。図２−２は、図１に示す流動層乾燥設備１００を適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。
【００３６】
図２−２に示すように、石炭ガス化複合発電システム２００は、燃料である製品炭（乾燥褐炭）１０９がミル２１０により粉砕された微粉炭２０１ａを処理してガス化ガス２０２に変換する石炭ガス化炉２０３と、前記ガス化ガス２０２を燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）２０４と、前記ガスタービン２０４からのタービン排ガス２０５を導入する排熱回収ボイラ（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０６で生成した蒸気２０７により運転される蒸気タービン（ＳＴ）２０８と、前記ガスタービン２０４および／または前記蒸気タービン２０８と連結された発電機（Ｇ）２０９とを備えるものである。
【００３７】
この石炭ガス化複合発電システム２００は、ミル２１０で粉砕された微粉炭２０１ａを石炭ガス化炉２０３でガス化し、生成ガスであるガス化ガス２０２を得る。このガス化ガス２０２は、サイクロン２１１およびガス精製装置２１２で除塵およびガス精製された後、発電手段であるガスタービン２０４の燃焼器２１３に供給され、ここで燃焼して高温・高圧の燃焼ガス２１４を生成する。そして、この燃焼ガス２１４によってガスタービン２０４を駆動する。このガスタービン２０４は、発電機２０９と連結されており、ガスタービン２０４が駆動することによって発電機２０９が電力を発生する。ガスタービン２０４を駆動した後のタービン排ガス２０５は、まだ約５００〜６００℃の温度を持っているため、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６へ送られ、ここで熱エネルギーが回収される。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６では、タービン排ガス２０５の熱エネルギーによって蒸気２０７が生成され、この蒸気２０７によって蒸気タービン２０８を駆動する。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６で熱エネルギーが回収された排ガス２１５は、ガス浄化装置２１６で排ガス２１５中のＮＯｘおよびＳＯｘ分が除去された後、煙突２１７を介して大気中へ放出される。なお、図中、符号２１８は復水器、２１９は空気、２２０は圧縮機、２２１は空気を窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）とに分離する空気分離装置（ＡＳＵ）を各々図示する。
【００３８】
この石炭ガス化複合発電システム２００によれば、高い水分を有する褐炭１０１を用いてガス化する場合においても、効率的な流動層乾燥装置１０２により褐炭１０１を乾燥しているので、ガス化効率が向上し、長期間に亙って安定して発電を行うことができる。
【００３９】
また、石炭ガス化複合発電システム２００においては、ガスタービンおよび蒸気タービンの組み合わせによって、従来４０％程度であった石炭焚発電プラントの効率を約４６％まで向上させることができる。このプラント効率の向上によって、ＣＯ２の排出量は従来の石炭焚ボイラに対して約１３％削減できる。
【００４０】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の態様の流動層乾燥装置について図３を参照して説明する。
図３に示すように、本実施態様の流動層乾燥装置１０２Ａは、高水分で、付着性、凝縮性の高い例えば褐炭１０１のような粉粒体を乾燥させる流動層乾燥装置において、流動層乾燥装置１０２Ａの入口部１０２ａの供給口側の底部側壁面に、傾斜角度（θ）が粉粒体の安息角以上９０°以下、より好適には６０〜8０°程度の傾斜部１３０を形成している。
そして、この傾斜部１３０の上部から、又は該傾斜部１０３に沿って褐炭１０１を供給するようにしている。
【００４１】
また、褐炭１０１が供給される傾斜部１３０には、流動化ガスである流動化蒸気１０７を供給せず、褐炭１０１が傾斜部１３０に沿って底部側に流下した後に、底部側に設けられた分散板１１６から、流動化ガスである流動化蒸気１０７ａ、１０７ｂを供給して、流動化させている。
【００４２】
また、流動化蒸気１０７の供給量として、褐炭１０１が流下する傾斜部１３０近傍の導入・流動層域Ｘの流動化蒸気１０７ａのガス供給量を、それ以外の乾燥流動層域Ｙの流動化蒸気１０７ｂのガス量と較べて大きくするようにして、導入・流動層域Ｘでの褐炭１０１の流動化を促進するようにしてもよい。
【００４３】
これにより、流動層乾燥装置１０２Ａの入口部１０２ａの導入・流動層域Ｘにおいて、供給された褐炭１０１は、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部１３０に沿って流動層１１１の底部側に移動し、底部側の分散板１１６から供給される流動化蒸気１０７ａからの上昇流により、再度周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら流動化し、乾燥を開始させることとなる。
【００４４】
以上のように、本発明によれば、傾斜部１３０を設けることにより、流動層乾燥装置１０２Ａ内に供給された高水分で、付着性、凝縮性の高い被乾燥物である褐炭１０１の良好な混合を図り、流動化を促進することができる。よって、付着性の高い褐炭１０１を供給した場合においても、その付着、凝集による流動不良を防止することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、褐炭１０１を供給する入口部１０２ａは、側壁１０２ｂに形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、頂部１０２ｃ側に入口部を形成するようにしてもよい。
また、本実施形態では、図１に示したような伝熱部材を省略しているが、伝熱部材を設けることなく、直接乾燥する流動化乾燥装置においても適用できることはいうまでもない。
【００４６】
［第２の実施形態］
本発明の第２の態様の流動層乾燥装置について図４を参照して説明する。
図４に示すように、本実施例の第２の態様の流動層乾燥装置１０２Ｂについて図４を参照して説明する。図４に示すように、流動層乾燥装置１０２Ｂの入口部１０２ａ側の傾斜部１３０において、流動層１１１内に横方向に撹拌用ガス１３１を噴出させる供給ノズル１３２を設けている。
この供給ノズル１３２の位置は、流動層１１１の底部に近い箇所に設置するのが流動化を促進するので、好ましい。
【００４７】
さらに、供給ノズル１３２の設置向きは、水平もしくは水平よりやや下向きとするのが、底部側からの流動化蒸気１０７との撹拌がなされ、流動化を促進するうえでより好ましい。
【００４８】
そして、流動層乾燥装置１０２Ｂの入口部１０２ａにおいて、供給された褐炭１０１は、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜に沿って流動層の底部に移動する際に、攪拌用ガス１３１により横方向への攪拌が促進され、さらに周囲の乾燥が進んだ乾燥褐炭と混合しながら流動化され、乾燥が促進される。
【００４９】
［第３の実施形態］
本発明の第３の態様の流動層乾燥装置について図５を参照して説明する。
図５に示すように、本実施例の第３の態様の流動層乾燥装置１０２Ｃについて図５を参照して説明する。図５に示すように、流動層乾燥装置１０２Ｃにおいて、流動層１１１内に上下に隙間１３２ａ、１３２ｂを有する隔壁１３３を設け、被乾燥物の導入・流動層域Ｘと後流側の乾燥流動層域Ｙとを分離するようにしている。なお、本実施形態では、隙間部を上下に設けているが、後流側の乾燥炭を被乾燥物の導入部に移動して混合させることを容易にするために、少なくとも隔壁の下部に隙間を設けるのが望ましい。
【００５０】
そして、前記導入・流動層域Ｘの流動化蒸気１０７ａのガス量を後流側の乾燥流動層域Ｙの流動化蒸気１０７ｂのガス量と較べて大きくしている。
この結果、流動層乾燥装置１０２Ｃの入口部１０２ａにおいて、供給された褐炭１０１は、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部１３０に沿って流動層１１１の底部側に移動し、既に乾燥が進んだ乾燥褐炭と確実に混合された後に、隔壁１３３の上下の隙間１３２ａ、１３２ｂを通過して後流側の乾燥流動層域Ｙ側に移動させ、乾燥のための流動化を十分にするようにしている。これにより、褐炭の乾燥が良好に進行することとなり、乾燥効率の更なる向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る流動層乾燥装置及び設備は、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することのできる対策を実施することに適している。
【符号の説明】
【００５２】
１００ 流動層乾燥設備
１０１ 褐炭
１０２、１０２Ａ〜１０２Ｃ 流動層乾燥装置
１０３ 伝熱部材
１０４ 発生蒸気
１０５ 集塵装置
１０６ 熱回収システム
１０７、１０７ａ、１０７ｂ 流動化蒸気
１０８ 乾燥褐炭
１０９ 製品炭
１１０ 冷却器
１１１ 流動層
１１２ 水処理部
１１３ 排水
１１４ 循環ファン
１１５ 固体成分
１１６ 分散板
１３０ 傾斜部
１３１ 撹拌用ガス
１３２ 供給ノズル
１３３ 隔壁
１５０ 褐炭焚きボイラ
１５１ 火炉
１５２ 燃焼装置
１５３ 煙道
１５４ 過熱器
１５９ 衝撃型粉砕機
１６５ タービン設備
２００ 石炭ガス化複合発電システム
２０１ 石炭
２０１ａ 微粉炭
２０２ ガス化ガス
２０３ 石炭ガス化炉
２０４ ガスタービン（ＧＴ）
２０５ タービン排ガス
２０６ 排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
２０７ 蒸気
２０８ 蒸気タービン（ＳＴ）
２０９ 発電機（Ｇ）
２１０ ミル
２１１ サイクロン
２１２ ガス精製装置
２１３ 燃焼器
２１４ 燃焼ガス
２１５ 排ガス
２１７ 煙突
２１８ 復水器
２１９ 空気
２２０ 圧縮機
２２１ 空気分離装置（ＡＳＵ）
Ａ 過熱蒸気
Ｂ 凝縮水
Ｆ フリーボード部
【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つつ乾燥させる流動層乾燥装置に関し、特に、被乾燥物の流動不良に対策を講じることのできる流動層乾燥装置及び流動層乾燥設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、褐炭焚きボイラでは、水分含有量が多い褐炭を燃料として用いており、この褐炭の乾燥・粉砕に例えばビーター・ミル等の衝撃型粉砕機を使用している。このビーター・ミルを用いて粉砕する際に、褐炭焚きボイラからの例えば１，０００℃の高温燃焼ガスの一部を熱源としているため、ボイラ効率が低下するが、その対策として、低温の熱源を使用して、衝撃型粉砕機に投入する前に、予め褐炭を流動層乾燥装置により乾燥させるとともに、発生した水蒸気から、さらに潜熱を回収するシステムとすることにより、効率を向上させることが提案されている。
【０００３】
従来、このような褐炭等の被乾燥物を乾燥する流動層乾燥装置は、底部が多数の開孔を有する通気可能な分散板である乾燥室と、乾燥室下部に位置するチャンバ室とを備えている。すなわち、この流動層乾燥装置は、流動化ガス（乾燥用気体）を風箱から多孔板を介して乾燥室に供給することによって被乾燥物を流動させつつ乾燥させている（特許文献１又は２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１３０８６号公報
【特許文献２】特開平０６−２９９１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１又は２に記載の流動層乾燥装置において、被乾燥物が入口部で流動不良の原因とならないように、機械的な攪拌装置を設けたり、入口部分の流動化ガスの供給量を調整したりすることにより、流動不良を抑制する方法等が提案されているが、機械的な攪拌装置の場合には、攪拌装置の摩耗が問題となる可能性があり、一方、流動化ガスの調整を行うような場合では、その効果が不十分となる可能性がある。
【０００６】
そこで、このような対策を講ずることなく、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することのできる対策を施すことが切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、被乾燥物を供給した際に、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することのできる流動層乾燥装置及び流動層乾燥設備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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、乾燥室に流動化ガスを供給することで前記乾燥室に供給された被乾燥物を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置において、前記被乾燥物の供給口側の底部側壁面を傾斜部とすると共に、該傾斜部の上方から又は傾斜部に沿って被乾燥物を供給し、且つ前記傾斜部以外の領域に流動化ガスを底部側から供給し、被乾燥物の導入・流動層を形成することを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記傾斜部の傾斜角度は、被乾燥物粒子の安息角以上９０°以下とすることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記傾斜部に撹拌用ガスを供給する供給ノズルを設けることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記流動層乾燥装置内に隔壁を設け、被乾燥物の導入・流動層域と後流側の乾燥流動層域とを分離してなることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、前記導入・流動層域の流動化ガス量を乾燥流動層域のガス量と較べて大きくしてなることを特徴とする流動層乾燥装置にある。
【００１３】
第６の発明は、水分含量が高い被乾燥物を乾燥する第１乃至５のいずれか一つの流動層乾燥装置と、前記流動層乾燥装置内に設けられ、管状又は板状の内部に過熱蒸気を供給して被乾燥物中の水分を除去する伝熱部材と、前記伝熱部材によって被乾燥物が乾燥される際に発生する発生蒸気を流動層乾燥装置の外部に排出する発生蒸気ラインと、前記発生蒸気ラインに介装され、発生蒸気中の粉塵を除去する集塵装置と、発生蒸気ラインにおける集塵装置の下流側に介装され、発生蒸気の熱を回収する熱回収システムと、前記集塵装置から粉塵が除去された発生蒸気の一部を分岐し、流動化蒸気として流動層乾燥装置内に供給する分岐ラインと、前記流動層乾燥装置から抜き出された被乾燥物を冷却する冷却器とを備えることを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することができる。これにより付着性の高い被乾燥物を供給した場合においても、被乾燥物の付着、凝集による流動不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る流動層乾燥装置を適用した流動層乾燥設備の一例を示す概略図である。
【図２−１】図２−１は、図１に示す流動層乾燥設備を適用した褐炭焚きボイラの一例を示す概略図である。
【図２−２】図２−２は、図１に示す流動層乾燥設備を適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。
【図３】図３は、第１の態様の流動層乾燥装置を示す概略図である。
【図４】図４は、第２の態様の流動層乾燥装置を示す概略図である。
【図５】図５は、第３の態様の流動層乾燥装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態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、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る流動層乾燥装置を適用した流動層乾燥設備の一例を示す概略図である。
図１に示すように、本実施形態に係る流動層乾燥設備１００は、供給ホッパ１２０から供給され、水分含量が高い被乾燥物である褐炭１０１を乾燥する流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２内に設けられ、管状の内部に過熱蒸気（例えば１５０℃の蒸気）Ａを供給して褐炭１０１中の水分を除去する伝熱部材（加熱手段）１０３と、前記伝熱部材１０３によって褐炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４を流動層乾燥装置１０２の外部に排出する発生蒸気ラインＬ１と、前記発生蒸気ラインＬ１に介装され、発生蒸気１０４中の粉塵を除去する集塵装置１０５と、発生蒸気ラインＬ１における集塵装置１０５の下流側に介装され、発生蒸気１０４の熱を回収する熱回収システム１０６と、前記集塵装置１０５から粉塵が除去された発生蒸気１０４の一部を分岐し、流動化蒸気１０７として流動層乾燥装置１０２内に供給する分岐ラインＬ２と、前記流動層乾燥装置１０２から抜き出された乾燥褐炭１０８を冷却して製品炭１０９とする冷却器１１０とを備えるものである。
なお、符号１１６は流動化ガスである流動化蒸気１０７を整流する分散板を図示する。
【００１８】
流動層乾燥設備１００において、褐炭１０１は、供給ホッパ１２０により供給ラインＬ0を介して流動層乾燥装置１０２内に投入され、流動層乾燥装置１０２内に別に導入される流動化蒸気１０７により流動されて流動層１１１を形成する。
【００１９】
上述した伝熱部材１０３は、この流動層１１１内に配置されている。伝熱部材１０３内には、１５０℃の過熱蒸気Ａが供給され、その高温の過熱蒸気Ａの潜熱を利用して褐炭１０１を間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された過熱蒸気Ａは、例えば１５０℃の凝縮水Ｂとして流動層乾燥装置１０２の外部に排出されている。
【００２０】
すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３内面では、過熱蒸気Ａが凝縮して液体（水分）になるので、この際に放熱される凝縮潜熱を、褐炭１０１の乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の過熱蒸気Ａ以外としては、相変化を伴う熱媒であれば何れでも良く、例えばフロンやペンタンやアンモニア等を例示することができる。また、伝熱部材１０３として熱媒体を用いる以外に電気ヒータを設置してもよい。
【００２１】
伝熱部材１０３によって褐炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４は、流動層乾燥装置１０２内において、流動層１１１の上部空間に形成されるフリーボード部Ｆから発生蒸気ラインＬ１により流動層乾燥装置１０２の外部に排出される。この発生蒸気１０４は、褐炭１０１が乾燥し微粉化したものが含まれているので、サイクロンや電気集塵機等の集塵装置１０５により集塵して固体成分１１５として分離する。
この固体成分１１５は、分離ラインＬ3を介して流動層乾燥装置１０２から抜き出された製品ラインＬ4において乾燥褐炭１０８に混合し、冷却器１１０で冷却し、製品炭１０９としている。この製品炭１０９は、例えばボイラ、ガス化炉等の原料として利用に供される。
【００２２】
一方、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば１０５〜１１０℃の蒸気であるので、熱回収システム１０６で熱回収された後、水処理部１１２で処理され、排水１１３として流動層乾燥設備１００の外部に排出されている。なお、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば、熱交換器や蒸気タービン等に適用してその熱を有効利用するようにしてもよい。
【００２３】
また、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４の一部は、分岐ラインＬ２に介装された循環ファン１１４により流動層乾燥装置１０２内に送られて、褐炭１０１の流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７として利用される。なお、流動層１１１を流動化させる流動化媒体としては、発生蒸気１０４の一部を再利用しているが、これに限定されず、例えば窒素、二酸化炭素またはこれらのガスを含む低酸素濃度の空気を用いてもよい。
【００２４】
なお、上述した流動層乾燥装置１０２は、伝熱部材１０３として、本実施例はチューブ形状の伝熱部材を例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば板状の伝熱部材を用いるようにしてもよい。
また、過熱蒸気Ａを伝熱部材１０３に供給して褐炭１０１を間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、褐炭１０１の流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７により褐炭１０１を直接乾燥させる構成、さらに加熱用の流動化ガスを供給して乾燥させる構成としてもよい。
【００２５】
なお、被乾燥物として褐炭１０１を例示したが、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、スラッジ等の被乾燥物を乾燥対象としてもよい。
【００２６】
図１に示す流動層乾燥装置１０２で乾燥した製品炭１０９を用い、褐炭焚きボイラに適用した一例を説明する。図２−１は、図１に示す流動層乾燥設備１００を適用した褐炭焚きボイラの一例を示す概略図である。
本実施形態にかかる褐炭焚きボイラ１５０には、鉛直方向に設置された火炉１５１と、火炉１５１の火炉壁の下部に設置された燃焼装置１５２と、火炉１５１の出口に連結された煙道１５３と、煙道１５３に設けられた複数からなる過熱器１５４と、節炭器１５５と、煙道１５３の下流側に設けられた誘引通風機１５６と、煙突１５７と、が備えられている。
【００２７】
燃焼装置１５２には、火炉壁に取り付けられた複数の微粉炭バーナ１５８と、微粉炭バーナ１５８に供給する微粉炭とする衝撃型粉砕機１５９と、微粉炭バーナ１５８に燃焼用空気として二次空気（空気）を供給する空気供給手段１６０と、が備えられている。
衝撃型粉砕機１５９は、供給された褐炭１０１を燃焼に適した大きさ（例えば、数μｍ〜数百μｍ）の微粉炭に粉砕するものであり、節炭器１５５の後流側の低温の燃焼ガス１６１の一部を導入して乾燥・粉砕するものである。この衝撃型粉砕機１５９には、前述した流動層乾燥設備１００で予め乾燥した製品炭１０９を供給している。
【００２８】
空気供給手段１６０には、空気を加圧して供給する押込通風機（空気供給装置）１６２と、火炉１５１外壁に設けられた風箱１６３と、押込通風機１６２と風箱１６３とを接続する空気管１６４とが備えられている。なお、回転再生式熱交換器１６５が空気管１６４と煙道１５３とにまたがって、二次空気（空気）と燃焼ガスとを熱交換させるように設置されている。
【００２９】
褐炭焚きボイラ１５０で発生した蒸気はタービン設備１６５で活用される。タービン設備１６５には、複数のタービン（例えば高圧・中圧・低圧タービン）が備えられている。例えば高圧タービンは、過熱器１５４から導入された過熱蒸気を膨張させて回転エネルギーに変換させ、排気蒸気を一次再熱器へ供給するものである。中圧タービンは、一次再熱器および二次再熱器によって再度過熱された加熱蒸気が二次再熱器から導入され、それを膨張させて回転エネルギーに変換させるものである。低圧タービンは、中圧タービンの排気蒸気を導入して、それをさらに膨張させて回転エネルギーに変換するものである。
高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで変換された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Ｇに伝達され、電力を生成する。
低圧タービンで仕事を終えた排気蒸気は、復水器１６６に送られ、復水器１６６で凝縮されて水に戻される。復水器１６６で凝縮された水は、給水ライン１６７を通って節炭器１５５に送られる。なお、給水ライン１６７には、図示しない復水ポンプ、脱気器、給水ポンプ給水加熱器等が備えられている。
【００３０】
以上、説明した褐炭焚きボイラ１５０の運転について説明する。
図示しない褐炭バンカから供給された褐炭１０１は、流動層乾燥設備１００で乾燥され、水分を除去し、その後、衝撃型粉砕機１５０により約１，０００℃の燃焼ガス１６１で乾燥・粉砕され、燃焼に適した大きさの微粉炭に粉砕される。その後粉砕された微粉炭は、加圧された搬送空気と混合されて微粉炭混合気を形成され、給炭管を通って微粉炭バーナ１５８へ送られる。
【００３１】
一方、押込通風機１６２で加圧されて供給される二次空気は、回転再生式熱交換器１６０によって燃焼ガスから熱量を供給され、昇温されて空気管１６４を経て風箱１６３へ供給される。二次空気は風箱１６３から微粉炭バーナ１５８へ送られる。微粉炭バーナ１５８から火炉１５１内へ微粉炭混合気と二次空気とが供給され、着火されると火炉内に火炎が生じる。
【００３２】
このようにして火炉１５１内の下部に火炎を生じさせると、燃焼ガスが火炉１５１内を下から上に流れ、煙道１５３に排出される。この時、給水ポンプから供給された水は、節炭器１５５によって予熱された後、水壁管に供給される。水壁管に供給された水は、水壁管を下から上に流れる間に燃焼ガスによって加熱されて過熱蒸気となり、過熱器１５４に送り込まれる。さらに、一次過熱器に送られた過熱蒸気は、次いで二次過熱器、三次過熱器および四次過熱器に順次導入され、燃焼ガス１６１によって過熱される。四次過熱器で生成された過熱蒸気はタービン設備１６５の高圧タービンに供給される。
一方、高圧タービンで膨張して仕事をした排気蒸気は、一次再熱器に、次いで二次再熱器に導入され、燃焼ガスによって再度過熱される。二次再熱器で過熱された過熱蒸気は中圧タービンに供給される。中圧タービンで膨張して仕事を行なった蒸気は低圧タービンに供給される。高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで蒸気の膨張によって生成された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Ｇに伝達され、電力を生成する。
【００３３】
低圧タービンで仕事を終えた排気蒸気は、復水器１６０に送られ、復水器１６０で凝縮されて水に戻される。復水器１６０で凝縮された水は、給水ライン１６７を通って給水ポンプによって節炭器１５５に送られる。
一方、節炭器１５５を通過した燃焼ガスは、回転再生式熱交換器１６０にて空気管１６４を通過する二次空気に熱量を供給し、脱硫、脱硝、除塵等の浄化処理が施されて、煙突１５７から大気中に排出される。
【００３４】
この褐炭焚きボイラ１５０によれば、高い水分を有する褐炭１０１を用いて燃焼させる場合においても、効率的な流動層乾燥装置１０２により褐炭１０１を乾燥しているので、
衝撃型粉砕機１６３で必要とされる熱源に、従来のような高温（１，０００℃）の燃焼ガスは不要となり、より低温（２００〜３００℃）の燃焼ガスで十分となるとともに、流動層乾燥装置１０２で発生した水蒸気から、潜熱を回収するシステムとすることにより、エネルギー効率を向上させることが可能となり、長期間に亙って安定して効率的な発電を行うことができる。
【００３５】
図１に示す流動層乾燥装置１０２で乾燥した製品炭１０９を用い、石炭ガス化複合発電（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ：ＩＧＣＣ）システムに適用した一例を説明する。図２−２は、図１に示す流動層乾燥設備１００を適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。
【００３６】
図２−２に示すように、石炭ガス化複合発電システム２００は、燃料である製品炭（乾燥褐炭）１０９がミル２１０により粉砕された微粉炭２０１ａを処理してガス化ガス２０２に変換する石炭ガス化炉２０３と、前記ガス化ガス２０２を燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）２０４と、前記ガスタービン２０４からのタービン排ガス２０５を導入する排熱回収ボイラ（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０６で生成した蒸気２０７により運転される蒸気タービン（ＳＴ）２０８と、前記ガスタービン２０４および／または前記蒸気タービン２０８と連結された発電機（Ｇ）２０９とを備えるものである。
【００３７】
この石炭ガス化複合発電システム２００は、ミル２１０で粉砕された微粉炭２０１ａを石炭ガス化炉２０３でガス化し、生成ガスであるガス化ガス２０２を得る。このガス化ガス２０２は、サイクロン２１１およびガス精製装置２１２で除塵およびガス精製された後、発電手段であるガスタービン２０４の燃焼器２１３に供給され、ここで燃焼して高温・高圧の燃焼ガス２１４を生成する。そして、この燃焼ガス２１４によってガスタービン２０４を駆動する。このガスタービン２０４は、発電機２０９と連結されており、ガスタービン２０４が駆動することによって発電機２０９が電力を発生する。ガスタービン２０４を駆動した後のタービン排ガス２０５は、まだ約５００〜６００℃の温度を持っているため、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６へ送られ、ここで熱エネルギーが回収される。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６では、タービン排ガス２０５の熱エネルギーによって蒸気２０７が生成され、この蒸気２０７によって蒸気タービン２０８を駆動する。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６で熱エネルギーが回収された排ガス２１５は、ガス浄化装置２１６で排ガス２１５中のＮＯｘおよびＳＯｘ分が除去された後、煙突２１７を介して大気中へ放出される。なお、図中、符号２１８は復水器、２１９は空気、２２０は圧縮機、２２１は空気を窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）とに分離する空気分離装置（ＡＳＵ）を各々図示する。
【００３８】
この石炭ガス化複合発電システム２００によれば、高い水分を有する褐炭１０１を用いてガス化する場合においても、効率的な流動層乾燥装置１０２により褐炭１０１を乾燥しているので、ガス化効率が向上し、長期間に亙って安定して発電を行うことができる。
【００３９】
また、石炭ガス化複合発電システム２００においては、ガスタービンおよび蒸気タービンの組み合わせによって、従来４０％程度であった石炭焚発電プラントの効率を約４６％まで向上させることができる。このプラント効率の向上によって、ＣＯ２の排出量は従来の石炭焚ボイラに対して約１３％削減できる。
【００４０】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の態様の流動層乾燥装置について図３を参照して説明する。
図３に示すように、本実施態様の流動層乾燥装置１０２Ａは、高水分で、付着性、凝縮性の高い例えば褐炭１０１のような粉粒体を乾燥させる流動層乾燥装置において、流動層乾燥装置１０２Ａの入口部１０２ａの供給口側の底部側壁面に、傾斜角度（θ）が粉粒体の安息角以上９０°以下、より好適には６０〜8０°程度の傾斜部１３０を形成している。
そして、この傾斜部１３０の上部から、又は該傾斜部１０３に沿って褐炭１０１を供給するようにしている。
【００４１】
また、褐炭１０１が供給される傾斜部１３０には、流動化ガスである流動化蒸気１０７を供給せず、褐炭１０１が傾斜部１３０に沿って底部側に流下した後に、底部側に設けられた分散板１１６から、流動化ガスである流動化蒸気１０７ａ、１０７ｂを供給して、流動化させている。
【００４２】
また、流動化蒸気１０７の供給量として、褐炭１０１が流下する傾斜部１３０近傍の導入・流動層域Ｘの流動化蒸気１０７ａのガス供給量を、それ以外の乾燥流動層域Ｙの流動化蒸気１０７ｂのガス量と較べて大きくするようにして、導入・流動層域Ｘでの褐炭１０１の流動化を促進するようにしてもよい。
【００４３】
これにより、流動層乾燥装置１０２Ａの入口部１０２ａの導入・流動層域Ｘにおいて、供給された褐炭１０１は、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部１３０に沿って流動層１１１の底部側に移動し、底部側の分散板１１６から供給される流動化蒸気１０７ａからの上昇流により、再度周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら流動化し、乾燥を開始させることとなる。
【００４４】
以上のように、本発明によれば、傾斜部１３０を設けることにより、流動層乾燥装置１０２Ａ内に供給された高水分で、付着性、凝縮性の高い被乾燥物である褐炭１０１の良好な混合を図り、流動化を促進することができる。よって、付着性の高い褐炭１０１を供給した場合においても、その付着、凝集による流動不良を防止することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、褐炭１０１を供給する入口部１０２ａは、側壁１０２ｂに形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、頂部１０２ｃ側に入口部を形成するようにしてもよい。
また、本実施形態では、図１に示したような伝熱部材を省略しているが、伝熱部材を設けることなく、直接乾燥する流動化乾燥装置においても適用できることはいうまでもない。
【００４６】
［第２の実施形態］
本発明の第２の態様の流動層乾燥装置について図４を参照して説明する。
図４に示すように、本実施例の第２の態様の流動層乾燥装置１０２Ｂについて図４を参照して説明する。図４に示すように、流動層乾燥装置１０２Ｂの入口部１０２ａ側の傾斜部１３０において、流動層１１１内に横方向に撹拌用ガス１３１を噴出させる供給ノズル１３２を設けている。
この供給ノズル１３２の位置は、流動層１１１の底部に近い箇所に設置するのが流動化を促進するので、好ましい。
【００４７】
さらに、供給ノズル１３２の設置向きは、水平もしくは水平よりやや下向きとするのが、底部側からの流動化蒸気１０７との撹拌がなされ、流動化を促進するうえでより好ましい。
【００４８】
そして、流動層乾燥装置１０２Ｂの入口部１０２ａにおいて、供給された褐炭１０１は、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜に沿って流動層の底部に移動する際に、攪拌用ガス１３１により横方向への攪拌が促進され、さらに周囲の乾燥が進んだ乾燥褐炭と混合しながら流動化され、乾燥が促進される。
【００４９】
［第３の実施形態］
本発明の第３の態様の流動層乾燥装置について図５を参照して説明する。
図５に示すように、本実施例の第３の態様の流動層乾燥装置１０２Ｃについて図５を参照して説明する。図５に示すように、流動層乾燥装置１０２Ｃにおいて、流動層１１１内に上下に隙間１３２ａ、１３２ｂを有する隔壁１３３を設け、被乾燥物の導入・流動層域Ｘと後流側の乾燥流動層域Ｙとを分離するようにしている。なお、本実施形態では、隙間部を上下に設けているが、後流側の乾燥炭を被乾燥物の導入部に移動して混合させることを容易にするために、少なくとも隔壁の下部に隙間を設けるのが望ましい。
【００５０】
そして、前記導入・流動層域Ｘの流動化蒸気１０７ａのガス量を後流側の乾燥流動層域Ｙの流動化蒸気１０７ｂのガス量と較べて大きくしている。
この結果、流動層乾燥装置１０２Ｃの入口部１０２ａにおいて、供給された褐炭１０１は、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部１３０に沿って流動層１１１の底部側に移動し、既に乾燥が進んだ乾燥褐炭と確実に混合された後に、隔壁１３３の上下の隙間１３２ａ、１３２ｂを通過して後流側の乾燥流動層域Ｙ側に移動させ、乾燥のための流動化を十分にするようにしている。これにより、褐炭の乾燥が良好に進行することとなり、乾燥効率の更なる向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る流動層乾燥装置及び設備は、流動層乾燥装置内での良好な混合を図り、流動化を促進することのできる対策を実施することに適している。
【符号の説明】
【００５２】
１００ 流動層乾燥設備
１０１ 褐炭
１０２、１０２Ａ〜１０２Ｃ 流動層乾燥装置
１０３ 伝熱部材
１０４ 発生蒸気
１０５ 集塵装置
１０６ 熱回収システム
１０７、１０７ａ、１０７ｂ 流動化蒸気
１０８ 乾燥褐炭
１０９ 製品炭
１１０ 冷却器
１１１ 流動層
１１２ 水処理部
１１３ 排水
１１４ 循環ファン
１１５ 固体成分
１１６ 分散板
１３０ 傾斜部
１３１ 撹拌用ガス
１３２ 供給ノズル
１３３ 隔壁
１５０ 褐炭焚きボイラ
１５１ 火炉
１５２ 燃焼装置
１５３ 煙道
１５４ 過熱器
１５９ 衝撃型粉砕機
１６５ タービン設備
２００ 石炭ガス化複合発電システム
２０１ 石炭
２０１ａ 微粉炭
２０２ ガス化ガス
２０３ 石炭ガス化炉
２０４ ガスタービン（ＧＴ）
２０５ タービン排ガス
２０６ 排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
２０７ 蒸気
２０８ 蒸気タービン（ＳＴ）
２０９ 発電機（Ｇ）
２１０ ミル
２１１ サイクロン
２１２ ガス精製装置
２１３ 燃焼器
２１４ 燃焼ガス
２１５ 排ガス
２１７ 煙突
２１８ 復水器
２１９ 空気
２２０ 圧縮機
２２１ 空気分離装置（ＡＳＵ）
Ａ 過熱蒸気
Ｂ 凝縮水
Ｆ フリーボード部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥室に流動化ガスを供給することで前記乾燥室に供給された被乾燥物を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置において、
前記被乾燥物の供給口側の底部側壁面を傾斜部とすると共に、該傾斜部の上方から又は傾斜部に沿って被乾燥物を供給すると共に、
前記傾斜部以外の領域に流動化ガスを底部側から供給し、被乾燥物の導入・流動層を形成することを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記傾斜部の傾斜角度は、被乾燥物粒子の安息角以上９０°以下とすることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記傾斜部に撹拌用ガスを供給する供給ノズルを設けることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記流動層乾燥装置内に隙間を有する隔壁を設け、被乾燥物の導入・流動層域と後流側の乾燥流動層域とを分離してなることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記導入・流動層域の流動化ガス量を乾燥流動層域のガス量と較べて大きくしてなることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項６】
水分含量が高い被乾燥物を乾燥する請求項１乃至５のいずれか一つの流動層乾燥装置と、
前記流動層乾燥装置内に設けられ、管状又は板状の内部に過熱蒸気を供給して被乾燥物中の水分を除去する伝熱部材と、
前記伝熱部材によって被乾燥物が乾燥される際に発生する発生蒸気を流動層乾燥装置の外部に排出する発生蒸気ラインと、
前記発生蒸気ラインに介装され、発生蒸気中の粉塵を除去する集塵装置と、
発生蒸気ラインにおける集塵装置の下流側に介装され、発生蒸気の熱を回収する熱回収システムと、
前記集塵装置から粉塵が除去された発生蒸気の一部を分岐し、流動化蒸気として流動層乾燥装置内に供給する分岐ラインと、
前記流動層乾燥装置から抜き出された被乾燥物を冷却する冷却器とを備えることを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項１】
乾燥室に流動化ガスを供給することで前記乾燥室に供給された被乾燥物を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置において、
前記被乾燥物の供給口側の底部側壁面を傾斜部とすると共に、該傾斜部の上方から又は傾斜部に沿って被乾燥物を供給すると共に、
前記傾斜部以外の領域に流動化ガスを底部側から供給し、被乾燥物の導入・流動層を形成することを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記傾斜部の傾斜角度は、被乾燥物粒子の安息角以上９０°以下とすることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記傾斜部に撹拌用ガスを供給する供給ノズルを設けることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記流動層乾燥装置内に隙間を有する隔壁を設け、被乾燥物の導入・流動層域と後流側の乾燥流動層域とを分離してなることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記導入・流動層域の流動化ガス量を乾燥流動層域のガス量と較べて大きくしてなることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項６】
水分含量が高い被乾燥物を乾燥する請求項１乃至５のいずれか一つの流動層乾燥装置と、
前記流動層乾燥装置内に設けられ、管状又は板状の内部に過熱蒸気を供給して被乾燥物中の水分を除去する伝熱部材と、
前記伝熱部材によって被乾燥物が乾燥される際に発生する発生蒸気を流動層乾燥装置の外部に排出する発生蒸気ラインと、
前記発生蒸気ラインに介装され、発生蒸気中の粉塵を除去する集塵装置と、
発生蒸気ラインにおける集塵装置の下流側に介装され、発生蒸気の熱を回収する熱回収システムと、
前記集塵装置から粉塵が除去された発生蒸気の一部を分岐し、流動化蒸気として流動層乾燥装置内に供給する分岐ラインと、
前記流動層乾燥装置から抜き出された被乾燥物を冷却する冷却器とを備えることを特徴とする流動層乾燥設備。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２１４８１６（Ｐ２０１１−２１４８１６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８６２１７（Ｐ２０１０−８６２１７）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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