流動層乾燥装置
【課題】褐炭を十分に乾燥させる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て、内部に流動層３を形成可能な第２乾燥室２２と、第２乾燥室２２に設けられ、褐炭の流動方向に所定の間隔を空けて配設された複数の仕切り部材４３と、を備え、複数の仕切り部材４３は、第２乾燥室２２の底部であるガス分散板６との間に隙間を形成しており、各仕切り部材４３は、伝熱管をパネル状に形成したパネルチューブ５１を有している。
【解決手段】褐炭を流動化ガスにより流動させて、内部に流動層３を形成可能な第２乾燥室２２と、第２乾燥室２２に設けられ、褐炭の流動方向に所定の間隔を空けて配設された複数の仕切り部材４３と、を備え、複数の仕切り部材４３は、第２乾燥室２２の底部であるガス分散板６との間に隙間を形成しており、各仕切り部材４３は、伝熱管をパネル状に形成したパネルチューブ５１を有している。
【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、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風室とを備えた流動乾燥機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この流動乾燥機は、流動化ガス（乾燥用気体）を風室から分散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ながら乾燥させている。
【０００３】
また、特許文献１に示すような流動層乾燥装置において、その乾燥室内に、複数の仕切り板を設けた構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８９２４３号公報
【特許文献２】米国特許第３８６１０５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のような流動層乾燥装置では、被乾燥物として、例えば、水分含有率の多い褐炭を乾燥させる場合、乾燥が不十分となる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、湿潤燃料を十分に乾燥させる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】
【０００７】
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て、内部に流動層を形成可能な乾燥室と、乾燥室に設けられ、湿潤燃料の流動方向に所定の間隔を空けて配設された複数の仕切り部材と、を備え、複数の仕切り部材は、乾燥室の底部との間に隙間を形成しており、各仕切り部材は、伝熱管をパネル状に形成したパネルチューブを有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、パネルチューブにより、乾燥室内の湿潤燃料を加熱することができるため、湿潤燃料を十分に乾燥させることができる。
【０００９】
この場合、仕切り部材同士の間における流動層の内部に配置された複数の伝熱管をさらに備えたことが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、複数の伝熱管により、湿潤燃料をさらに加熱することができるため、湿潤燃料の乾燥をさらに促進させることができる。なお、配置パターンとしては、千鳥状や格子状であってもよい。
【００１１】
この場合、隙間は、流動方向の下流側に向けて狭くなるように設けられていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、複数の仕切り部材同士の間にある湿潤燃料は、流動方向の下流側に向かうに連れて流動し難くなる。このため、湿潤燃料が滞留する滞留時間を長くすることができるため、湿潤燃料の加熱時間を長くすることができ、湿潤燃料の乾燥をさらに促進させることができる。
【００１３】
この場合、複数の仕切り部材は、パネルチューブに連結された仕切り板をさらに有し、パネルチューブは、流動層の内部に配置され、仕切り板は、流動層の外部に配置されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、仕切り板を設けることで、未乾燥状態の湿潤燃料が、パネルチューブを越えて移動することを抑制することができる。これにより、湿潤燃料を、仕切り部材と乾燥室の底部との間の隙間を通過させて流動させることができるため、湿潤燃料を十分に乾燥させることができる。
【００１５】
この場合、流動方向の最下流に位置する仕切り部材と、乾燥室の底部との間に形成された隙間に設けられ、隙間から流出する湿潤燃料の流出量を調整可能な流出量調整手段をさらに備えたことが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、流動方向の最下流の隙間から流出する湿潤燃料の流出量を調整することができる。これにより、湿潤燃料の流出量を調整することで、湿潤燃料の滞留時間を調整することができるため、乾燥室内の湿潤燃料の乾燥状態に応じた適切な調整を行うことが可能となる。
【００１７】
この場合、湿潤燃料の流動方向の上流側に位置する第１乾燥室と、第１乾燥室に連通し、第１乾燥室の下流側に位置する第２乾燥室と、をさらに備え、乾燥室は第２乾燥室であり、第１乾燥室および第２乾燥室は、その床面積比が、「第１乾燥室：第２乾燥室＝３０〜５０％：７０〜５０％」となっていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、床面積比に応じて、第１乾燥室および第２乾燥室において流動する湿潤燃料を乾燥させることができる。これにより、第１乾燥室および第２乾燥室における湿潤燃料の乾燥を好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の流動層乾燥装置によれば、仕切り部材にパネルチューブを設けたため、乾燥室内の湿潤燃料を加熱することができ、湿潤燃料を十分に乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施例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、本実施例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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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】
【００２２】
図１は、本実施例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。本実施例の流動層乾燥装置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、本実施例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。
【００２３】
なお、本実施例では、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。
【００２４】
本実施例において、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（ミル）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。
【００２５】
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。
【００２６】
流動層乾燥装置１は、給炭装置１１１により投入された褐炭に対して過熱蒸気等の乾燥用蒸気を供給することで、褐炭を流動させながら加熱乾燥し、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は、下部から取り出された乾燥済の褐炭（乾燥炭）を冷却する冷却器１３１が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭が乾燥炭バンカ１３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１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１３３と乾燥炭電気集塵機１３４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蒸気は、蒸気圧縮機１３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１に乾燥用蒸気として供給される。
【００２７】
微粉炭機１１３は、石炭粉砕機であって、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
ここで、本実施例の石炭ガス化複合発電設備１００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の上部から取り出された蒸気は、乾燥炭サイクロン１３３及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１３２に貯留される。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、本実施例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。本実施例の流動層乾燥装置１は、水分含量が高い石炭である褐炭を、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。
【００４５】
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。乾燥炉５に供給された褐炭は、流動化ガスにより流動することで、乾燥炉５内に流動層３を形成する。乾燥炉５に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥炉５の長手方向（図２の左右方向）となっている。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、蒸気等の流動化ガスが導入される。
【００４６】
乾燥炉５に形成された乾燥室１２は、流動方向の上流側に設けられた第１乾燥室２１と、流動方向の下流側に設けられた第２乾燥室（乾燥室）２２とで構成され、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２は連通している。第１乾燥室２１は、初期乾燥を行う完全混合領域となっており、第２乾燥室２２は、後期乾燥を行う押し出し領域（プラグフロー領域）となっている。
【００４７】
第１乾燥室２１は、その室内において、供給された褐炭が完全混合流れとなるように構成されている。完全混合流れとは、第１乾燥室２１内に形成される流動層３において、褐炭の水分含有率が均質となるように混合させる流れである。このため、第１乾燥室２１では、流動方向において逆流しながら混合する逆混合（バックミキシング）を許容している。この第１乾燥室２１には、褐炭を供給する供給ポート３１と、褐炭を加熱する伝熱管３３とが設けられている。
【００４８】
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の側壁に接続されており、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。
【００４９】
伝熱管３３は、流動層３の内部に設けられている。伝熱管３３は、その内部に乾燥用蒸気が供給され、流動層３の褐炭中の水分を除去している。従って、伝熱管３３に乾燥用蒸気が供給されると、伝熱管３３は、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、第１乾燥室２１内の褐炭を乾燥させる。この後、乾燥に利用された乾燥用蒸気は、第１乾燥室２１の外部に排出される。
【００５０】
従って、供給ポート３１から褐炭が供給されると、供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化ガスにより流動することで、流動層３を形成する。流動層３となった褐炭は、流動化ガスおよび伝熱管３３に加熱されることで乾燥される。
【００５１】
これにより、第１乾燥室２１の流動層３を形成する褐炭は、完全混合流れとすることができる。よって、第１乾燥室２１における流動層３では、完全混合流れとなった褐炭を、均質化させながら乾燥できる。このとき、褐炭を乾燥させることにより発生した発生蒸気は、後述する第２乾燥室２２に設けられた蒸気排出ポート４２から上記した乾燥炭サイクロン１３３へ向けて排出される。そして、第１乾燥室２１において初期乾燥された褐炭は、第２乾燥室２２に供給される。なお、第１乾燥室２１では、例えば、水分含有率が６０％程度の褐炭を、水分含有率が４０％程度となるまで初期乾燥させる。
【００５２】
第２乾燥室２２は、その室内において、供給された褐炭が流動方向に沿って、押し出し流れとなるように構成されている。押し出し流れとは、第２乾燥室２２内に形成される流動層３において、褐炭が流動方向に拡散しないように、褐炭を流動方向に押し出す流れである。この第２乾燥室２２には、褐炭が排出される排出ポート４１と、発生蒸気が排出される蒸気排出ポート４２と、複数の仕切り部材４３と、複数の伝熱管４４と、流出量調整部４７と、が設けられている。
【００５３】
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の底部に接続されており、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。この排出ポート４１は、第２乾燥室２２において後期乾燥された褐炭が、乾燥炭として排出され、排出された乾燥炭は上記した冷却器１３１へ向けて供給される。
【００５４】
蒸気排出ポート４２は、褐炭の流動方向の下流側における第２乾燥室２２の上面に接続され、褐炭の乾燥時において、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２から発生する発生蒸気を排出するための排出口となっている。なお、蒸気排出ポート４２から排出された発生蒸気は、乾燥炭サイクロン１３３へ向けて供給される。
【００５５】
複数の仕切り部材４３は、褐炭の流動方向に所定の間隔を空けて配設されている。このため、複数の仕切り部材４３は、第２乾燥室２２を複数の乾燥分室４５に分割していることから、複数の乾燥分室４５は、褐炭の流動方向に並んで形成されている。各仕切り部材４３は、流動層３の内部に設けられたパネルチューブ５１と、流動層３の外部に設けられた仕切り板５２とを有し、パネルチューブ５１の上方側に仕切り板５２が接続されている。
【００５６】
パネルチューブ５１は、伝熱管を鉛直方向に並設してパネル状に構成したものである。パネルチューブ５１は、その内部に過熱蒸気を流通させており、流動層３を形成する褐炭を加熱している。仕切り板５２は、パネルチューブ５１を越えて下流側の乾燥分室４５に流入する褐炭の移動を抑制している。この仕切り板５２は、その板面が流動方向に直交するように設けられている。
【００５７】
このように構成された各仕切り部材４３は、第２乾燥室２２のガス分散板６との間に隙間を形成して設けられ、この隙間が褐炭の流通口４６となっている。このとき、複数の仕切り部材４３は、複数の流通口４６（隙間）が、流動方向の下流側に向けて狭くなるように設けられている。具体的に、複数の仕切り部材４３は、そのパネルチューブ５１の鉛直方向における長さが、下流側に向かうに連れて短くなるように、それぞれ形成されている。
【００５８】
複数の伝熱管４４は、複数の乾燥分室４５にそれぞれ設けられ、その軸方向が乾燥炉５の幅方向と同方向となっている。複数の伝熱管４４は、鉛直方向および流動方向にそれぞれ並べられることで、格子状に配置されている。なお、本実施例では、複数の伝熱管４４を格子状に配置したが、この構成に限らず、千鳥状に配置してもよい。
【００５９】
流出量調整部４７は、流動方向の最下流の流通口４６の下流側に設けられた流量仕切り板５５を有し、流量仕切り板５５は、図示しない駆動機構によって、鉛直方向に移動させられる。これにより、流出量調整部４７は、最下流の流通口４６の鉛直方向における長さを調整することで、流通口４６から排出される褐炭の流出量を調整可能となっている。具体的に、流出量調整部４７は、褐炭の乾燥が不十分であるとすると、流通口４６を狭めることで褐炭の排出量を減らし、乾燥分室４５における褐炭の滞留時間を長くすることで、褐炭の加熱時間を長くすることができる。一方で、流出量調整部４７は、褐炭の乾燥が過剰であるとすると、流通口４６を広げることで、褐炭の排出量を増やし、乾燥分室４５における褐炭の滞留時間を短くすることで、褐炭の加熱時間を短くすることができる。
【００６０】
従って、第１乾燥室２１から初期乾燥された褐炭が供給されると、供給された褐炭は、流動方向の最上流側の仕切り部材４３とガス分散板６との間の流通口４６を介して、第２乾燥室２２の最上流の乾燥分室４５に供給される。乾燥分室４５に供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化ガスにより流動することで、流動層３を形成する。流動層３となった褐炭は、流動化ガス、パネルチューブ５１および複数の伝熱管４４によって加熱乾燥される。乾燥分室４５で乾燥された褐炭は、流動方向の下流側の仕切り部材４３とガス分散板６との間の流通口４６を介して、下流側の乾燥分室４５に押し出される。
【００６１】
このとき、流通口４６は、流動方向の下流側に向かうに連れて狭くなっており、褐炭が、下流側の乾燥分室４５へ移動するたびに、流通口４６からの流出量が減少する。このため、褐炭は、各乾燥分室４５に滞留し易くなるため、加熱時間を長くすることができる。
【００６２】
そして、褐炭は、流出量調整部４７によって流出量が調整された最下流の流通口４６から流出する。なお、流出量調整部４７は、褐炭の乾燥状況に応じて流通口４６の開口面積を調整し、流通口４６から排出される褐炭の流出量を調整することで、乾燥分室４５中の褐炭の滞留量を調整している。このように、褐炭は、上流側の乾燥分室４５から下流側の乾燥分室４５に押し出されながら移動し、全ての乾燥分室４５を通過することで、後期乾燥が行われる。
【００６３】
これにより、第２乾燥室２２の流動層３を形成する褐炭は、複数の乾燥分室４５を上流側から順に移動することで、押し出し流れとすることができる。よって、第２乾燥室２２における流動層３では、押し出し流れとなった褐炭を、流動方向に拡散させることなく乾燥できる。このとき、褐炭を乾燥させることにより発生した発生蒸気は、第２乾燥室２２に設けられた蒸気排出ポート４２から排出される。そして、第２乾燥室２２において後期乾燥が行われた褐炭は、乾燥炭となって、排出ポート４１から排出される。なお、第２乾燥室２２では、例えば、水分含有率が４０％程度の褐炭を、水分含有率が１０％程度となるまで後期乾燥させる。
【００６４】
このとき、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２は、その床面積比が、すなわち、各室２１，２２におけるガス分散板６の面積比が、「第１乾燥室：第２乾燥室＝３０〜５０％：７０〜５０％」となっている。
【００６５】
以上のように、本実施例の構成によれば、第２乾燥室２２にパネルチューブ５１を設けることで、パネルチューブ５１により褐炭を加熱乾燥させることができる。これにより、第２乾燥室２２における褐炭の乾燥を促進させることができ、褐炭を十分に乾燥させることができる。
【００６６】
また、本実施例の構成によれば、第２乾燥室２２に複数の伝熱管４４を設けることで、伝熱管４４により褐炭を加熱乾燥させることができる。これにより、第２乾燥室２２における褐炭の乾燥をさらに促進させることができ、褐炭をより乾燥させることができる。
【００６７】
また、本実施例の構成によれば、流動方向の下流側に向かうに連れて、流通口４６が狭くなるため、乾燥分室４５中の褐炭の滞留時間を長くすることができる。これにより、褐炭の加熱時間を長くすることができるため、褐炭の乾燥をさらに促進させることができる。
【００６８】
また、本実施例の構成によれば、パネルチューブ５１の上方側に仕切り板５２を設けることで、褐炭がパネルチューブ５１を越えて移動することを抑制することができる。これにより、流通口４６を介して上流側の乾燥分室４５から下流側の乾燥分室４５へ褐炭を移動させることができるため、押し出し流れとなった褐炭を乾燥させることができる。
【００６９】
また、本実施例の構成によれば、流出量調整部４７により、最下流の流通口４６からの褐炭の流出量を調整することで、褐炭の乾燥状態を調整することができる。
【符号の説明】
【００７０】
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
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
４２ 蒸気排出ポート
４３ 仕切り部材
４５ 乾燥分室
４６ 流通口
４７ 流出量調整部
５１ パネルチューブ
５２ 仕切り板
５５ 流量仕切り板
【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、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風室とを備えた流動乾燥機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この流動乾燥機は、流動化ガス（乾燥用気体）を風室から分散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ながら乾燥させている。
【０００３】
また、特許文献１に示すような流動層乾燥装置において、その乾燥室内に、複数の仕切り板を設けた構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８９２４３号公報
【特許文献２】米国特許第３８６１０５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のような流動層乾燥装置では、被乾燥物として、例えば、水分含有率の多い褐炭を乾燥させる場合、乾燥が不十分となる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、湿潤燃料を十分に乾燥させる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】
【０００７】
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て、内部に流動層を形成可能な乾燥室と、乾燥室に設けられ、湿潤燃料の流動方向に所定の間隔を空けて配設された複数の仕切り部材と、を備え、複数の仕切り部材は、乾燥室の底部との間に隙間を形成しており、各仕切り部材は、伝熱管をパネル状に形成したパネルチューブを有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、パネルチューブにより、乾燥室内の湿潤燃料を加熱することができるため、湿潤燃料を十分に乾燥させることができる。
【０００９】
この場合、仕切り部材同士の間における流動層の内部に配置された複数の伝熱管をさらに備えたことが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、複数の伝熱管により、湿潤燃料をさらに加熱することができるため、湿潤燃料の乾燥をさらに促進させることができる。なお、配置パターンとしては、千鳥状や格子状であってもよい。
【００１１】
この場合、隙間は、流動方向の下流側に向けて狭くなるように設けられていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、複数の仕切り部材同士の間にある湿潤燃料は、流動方向の下流側に向かうに連れて流動し難くなる。このため、湿潤燃料が滞留する滞留時間を長くすることができるため、湿潤燃料の加熱時間を長くすることができ、湿潤燃料の乾燥をさらに促進させることができる。
【００１３】
この場合、複数の仕切り部材は、パネルチューブに連結された仕切り板をさらに有し、パネルチューブは、流動層の内部に配置され、仕切り板は、流動層の外部に配置されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、仕切り板を設けることで、未乾燥状態の湿潤燃料が、パネルチューブを越えて移動することを抑制することができる。これにより、湿潤燃料を、仕切り部材と乾燥室の底部との間の隙間を通過させて流動させることができるため、湿潤燃料を十分に乾燥させることができる。
【００１５】
この場合、流動方向の最下流に位置する仕切り部材と、乾燥室の底部との間に形成された隙間に設けられ、隙間から流出する湿潤燃料の流出量を調整可能な流出量調整手段をさらに備えたことが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、流動方向の最下流の隙間から流出する湿潤燃料の流出量を調整することができる。これにより、湿潤燃料の流出量を調整することで、湿潤燃料の滞留時間を調整することができるため、乾燥室内の湿潤燃料の乾燥状態に応じた適切な調整を行うことが可能となる。
【００１７】
この場合、湿潤燃料の流動方向の上流側に位置する第１乾燥室と、第１乾燥室に連通し、第１乾燥室の下流側に位置する第２乾燥室と、をさらに備え、乾燥室は第２乾燥室であり、第１乾燥室および第２乾燥室は、その床面積比が、「第１乾燥室：第２乾燥室＝３０〜５０％：７０〜５０％」となっていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、床面積比に応じて、第１乾燥室および第２乾燥室において流動する湿潤燃料を乾燥させることができる。これにより、第１乾燥室および第２乾燥室における湿潤燃料の乾燥を好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の流動層乾燥装置によれば、仕切り部材にパネルチューブを設けたため、乾燥室内の湿潤燃料を加熱することができ、湿潤燃料を十分に乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施例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、本実施例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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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】
【００２２】
図１は、本実施例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。本実施例の流動層乾燥装置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、本実施例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。
【００２３】
なお、本実施例では、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。
【００２４】
本実施例において、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（ミル）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。
【００２５】
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。
【００２６】
流動層乾燥装置１は、給炭装置１１１により投入された褐炭に対して過熱蒸気等の乾燥用蒸気を供給することで、褐炭を流動させながら加熱乾燥し、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は、下部から取り出された乾燥済の褐炭（乾燥炭）を冷却する冷却器１３１が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭が乾燥炭バンカ１３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１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１３３と乾燥炭電気集塵機１３４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蒸気は、蒸気圧縮機１３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１に乾燥用蒸気として供給される。
【００２７】
微粉炭機１１３は、石炭粉砕機であって、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
ここで、本実施例の石炭ガス化複合発電設備１００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の上部から取り出された蒸気は、乾燥炭サイクロン１３３及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１３２に貯留される。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、本実施例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。本実施例の流動層乾燥装置１は、水分含量が高い石炭である褐炭を、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。
【００４５】
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。乾燥炉５に供給された褐炭は、流動化ガスにより流動することで、乾燥炉５内に流動層３を形成する。乾燥炉５に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥炉５の長手方向（図２の左右方向）となっている。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、蒸気等の流動化ガスが導入される。
【００４６】
乾燥炉５に形成された乾燥室１２は、流動方向の上流側に設けられた第１乾燥室２１と、流動方向の下流側に設けられた第２乾燥室（乾燥室）２２とで構成され、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２は連通している。第１乾燥室２１は、初期乾燥を行う完全混合領域となっており、第２乾燥室２２は、後期乾燥を行う押し出し領域（プラグフロー領域）となっている。
【００４７】
第１乾燥室２１は、その室内において、供給された褐炭が完全混合流れとなるように構成されている。完全混合流れとは、第１乾燥室２１内に形成される流動層３において、褐炭の水分含有率が均質となるように混合させる流れである。このため、第１乾燥室２１では、流動方向において逆流しながら混合する逆混合（バックミキシング）を許容している。この第１乾燥室２１には、褐炭を供給する供給ポート３１と、褐炭を加熱する伝熱管３３とが設けられている。
【００４８】
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の側壁に接続されており、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。
【００４９】
伝熱管３３は、流動層３の内部に設けられている。伝熱管３３は、その内部に乾燥用蒸気が供給され、流動層３の褐炭中の水分を除去している。従って、伝熱管３３に乾燥用蒸気が供給されると、伝熱管３３は、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、第１乾燥室２１内の褐炭を乾燥させる。この後、乾燥に利用された乾燥用蒸気は、第１乾燥室２１の外部に排出される。
【００５０】
従って、供給ポート３１から褐炭が供給されると、供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化ガスにより流動することで、流動層３を形成する。流動層３となった褐炭は、流動化ガスおよび伝熱管３３に加熱されることで乾燥される。
【００５１】
これにより、第１乾燥室２１の流動層３を形成する褐炭は、完全混合流れとすることができる。よって、第１乾燥室２１における流動層３では、完全混合流れとなった褐炭を、均質化させながら乾燥できる。このとき、褐炭を乾燥させることにより発生した発生蒸気は、後述する第２乾燥室２２に設けられた蒸気排出ポート４２から上記した乾燥炭サイクロン１３３へ向けて排出される。そして、第１乾燥室２１において初期乾燥された褐炭は、第２乾燥室２２に供給される。なお、第１乾燥室２１では、例えば、水分含有率が６０％程度の褐炭を、水分含有率が４０％程度となるまで初期乾燥させる。
【００５２】
第２乾燥室２２は、その室内において、供給された褐炭が流動方向に沿って、押し出し流れとなるように構成されている。押し出し流れとは、第２乾燥室２２内に形成される流動層３において、褐炭が流動方向に拡散しないように、褐炭を流動方向に押し出す流れである。この第２乾燥室２２には、褐炭が排出される排出ポート４１と、発生蒸気が排出される蒸気排出ポート４２と、複数の仕切り部材４３と、複数の伝熱管４４と、流出量調整部４７と、が設けられている。
【００５３】
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の底部に接続されており、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。この排出ポート４１は、第２乾燥室２２において後期乾燥された褐炭が、乾燥炭として排出され、排出された乾燥炭は上記した冷却器１３１へ向けて供給される。
【００５４】
蒸気排出ポート４２は、褐炭の流動方向の下流側における第２乾燥室２２の上面に接続され、褐炭の乾燥時において、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２から発生する発生蒸気を排出するための排出口となっている。なお、蒸気排出ポート４２から排出された発生蒸気は、乾燥炭サイクロン１３３へ向けて供給される。
【００５５】
複数の仕切り部材４３は、褐炭の流動方向に所定の間隔を空けて配設されている。このため、複数の仕切り部材４３は、第２乾燥室２２を複数の乾燥分室４５に分割していることから、複数の乾燥分室４５は、褐炭の流動方向に並んで形成されている。各仕切り部材４３は、流動層３の内部に設けられたパネルチューブ５１と、流動層３の外部に設けられた仕切り板５２とを有し、パネルチューブ５１の上方側に仕切り板５２が接続されている。
【００５６】
パネルチューブ５１は、伝熱管を鉛直方向に並設してパネル状に構成したものである。パネルチューブ５１は、その内部に過熱蒸気を流通させており、流動層３を形成する褐炭を加熱している。仕切り板５２は、パネルチューブ５１を越えて下流側の乾燥分室４５に流入する褐炭の移動を抑制している。この仕切り板５２は、その板面が流動方向に直交するように設けられている。
【００５７】
このように構成された各仕切り部材４３は、第２乾燥室２２のガス分散板６との間に隙間を形成して設けられ、この隙間が褐炭の流通口４６となっている。このとき、複数の仕切り部材４３は、複数の流通口４６（隙間）が、流動方向の下流側に向けて狭くなるように設けられている。具体的に、複数の仕切り部材４３は、そのパネルチューブ５１の鉛直方向における長さが、下流側に向かうに連れて短くなるように、それぞれ形成されている。
【００５８】
複数の伝熱管４４は、複数の乾燥分室４５にそれぞれ設けられ、その軸方向が乾燥炉５の幅方向と同方向となっている。複数の伝熱管４４は、鉛直方向および流動方向にそれぞれ並べられることで、格子状に配置されている。なお、本実施例では、複数の伝熱管４４を格子状に配置したが、この構成に限らず、千鳥状に配置してもよい。
【００５９】
流出量調整部４７は、流動方向の最下流の流通口４６の下流側に設けられた流量仕切り板５５を有し、流量仕切り板５５は、図示しない駆動機構によって、鉛直方向に移動させられる。これにより、流出量調整部４７は、最下流の流通口４６の鉛直方向における長さを調整することで、流通口４６から排出される褐炭の流出量を調整可能となっている。具体的に、流出量調整部４７は、褐炭の乾燥が不十分であるとすると、流通口４６を狭めることで褐炭の排出量を減らし、乾燥分室４５における褐炭の滞留時間を長くすることで、褐炭の加熱時間を長くすることができる。一方で、流出量調整部４７は、褐炭の乾燥が過剰であるとすると、流通口４６を広げることで、褐炭の排出量を増やし、乾燥分室４５における褐炭の滞留時間を短くすることで、褐炭の加熱時間を短くすることができる。
【００６０】
従って、第１乾燥室２１から初期乾燥された褐炭が供給されると、供給された褐炭は、流動方向の最上流側の仕切り部材４３とガス分散板６との間の流通口４６を介して、第２乾燥室２２の最上流の乾燥分室４５に供給される。乾燥分室４５に供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化ガスにより流動することで、流動層３を形成する。流動層３となった褐炭は、流動化ガス、パネルチューブ５１および複数の伝熱管４４によって加熱乾燥される。乾燥分室４５で乾燥された褐炭は、流動方向の下流側の仕切り部材４３とガス分散板６との間の流通口４６を介して、下流側の乾燥分室４５に押し出される。
【００６１】
このとき、流通口４６は、流動方向の下流側に向かうに連れて狭くなっており、褐炭が、下流側の乾燥分室４５へ移動するたびに、流通口４６からの流出量が減少する。このため、褐炭は、各乾燥分室４５に滞留し易くなるため、加熱時間を長くすることができる。
【００６２】
そして、褐炭は、流出量調整部４７によって流出量が調整された最下流の流通口４６から流出する。なお、流出量調整部４７は、褐炭の乾燥状況に応じて流通口４６の開口面積を調整し、流通口４６から排出される褐炭の流出量を調整することで、乾燥分室４５中の褐炭の滞留量を調整している。このように、褐炭は、上流側の乾燥分室４５から下流側の乾燥分室４５に押し出されながら移動し、全ての乾燥分室４５を通過することで、後期乾燥が行われる。
【００６３】
これにより、第２乾燥室２２の流動層３を形成する褐炭は、複数の乾燥分室４５を上流側から順に移動することで、押し出し流れとすることができる。よって、第２乾燥室２２における流動層３では、押し出し流れとなった褐炭を、流動方向に拡散させることなく乾燥できる。このとき、褐炭を乾燥させることにより発生した発生蒸気は、第２乾燥室２２に設けられた蒸気排出ポート４２から排出される。そして、第２乾燥室２２において後期乾燥が行われた褐炭は、乾燥炭となって、排出ポート４１から排出される。なお、第２乾燥室２２では、例えば、水分含有率が４０％程度の褐炭を、水分含有率が１０％程度となるまで後期乾燥させる。
【００６４】
このとき、第１乾燥室２１および第２乾燥室２２は、その床面積比が、すなわち、各室２１，２２におけるガス分散板６の面積比が、「第１乾燥室：第２乾燥室＝３０〜５０％：７０〜５０％」となっている。
【００６５】
以上のように、本実施例の構成によれば、第２乾燥室２２にパネルチューブ５１を設けることで、パネルチューブ５１により褐炭を加熱乾燥させることができる。これにより、第２乾燥室２２における褐炭の乾燥を促進させることができ、褐炭を十分に乾燥させることができる。
【００６６】
また、本実施例の構成によれば、第２乾燥室２２に複数の伝熱管４４を設けることで、伝熱管４４により褐炭を加熱乾燥させることができる。これにより、第２乾燥室２２における褐炭の乾燥をさらに促進させることができ、褐炭をより乾燥させることができる。
【００６７】
また、本実施例の構成によれば、流動方向の下流側に向かうに連れて、流通口４６が狭くなるため、乾燥分室４５中の褐炭の滞留時間を長くすることができる。これにより、褐炭の加熱時間を長くすることができるため、褐炭の乾燥をさらに促進させることができる。
【００６８】
また、本実施例の構成によれば、パネルチューブ５１の上方側に仕切り板５２を設けることで、褐炭がパネルチューブ５１を越えて移動することを抑制することができる。これにより、流通口４６を介して上流側の乾燥分室４５から下流側の乾燥分室４５へ褐炭を移動させることができるため、押し出し流れとなった褐炭を乾燥させることができる。
【００６９】
また、本実施例の構成によれば、流出量調整部４７により、最下流の流通口４６からの褐炭の流出量を調整することで、褐炭の乾燥状態を調整することができる。
【符号の説明】
【００７０】
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
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
４２ 蒸気排出ポート
４３ 仕切り部材
４５ 乾燥分室
４６ 流通口
４７ 流出量調整部
５１ パネルチューブ
５２ 仕切り板
５５ 流量仕切り板
【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て、内部に流動層を形成可能な乾燥室と、
前記乾燥室に設けられ、前記湿潤燃料の流動方向に所定の間隔を空けて配設された複数の仕切り部材と、を備え、
前記複数の仕切り部材は、前記乾燥室の底部との間に隙間を形成しており、
前記各仕切り部材は、伝熱管をパネル状に形成したパネルチューブを有していることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記仕切り部材同士の間における前記流動層の内部に配置された複数の伝熱管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】
前記隙間は、前記流動方向の下流側に向けて狭くなるように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層乾燥装置。
【請求項４】
前記複数の仕切り部材は、前記パネルチューブに連結された仕切り板をさらに有し、
前記パネルチューブは、前記流動層の内部に配置され、
前記仕切り板は、前記流動層の外部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
【請求項５】
前記流動方向の最下流に位置する仕切り部材と、前記乾燥室の底部との間に形成された隙間に設けられ、前記隙間から流出する前記湿潤燃料の流出量を調整可能な流出量調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１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】
前記湿潤燃料の流動方向の上流側に位置する第１乾燥室と、
前記第１乾燥室に連通し、前記第１乾燥室の下流側に位置する第２乾燥室と、をさらに備え、
前記乾燥室は前記第２乾燥室であり、
前記第１乾燥室および前記第２乾燥室は、その床面積比が、「前記第１乾燥室：前記第２乾燥室＝３０〜５０％：７０〜５０％」となっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
【請求項１】
湿潤燃料を流動化ガスにより流動させて、内部に流動層を形成可能な乾燥室と、
前記乾燥室に設けられ、前記湿潤燃料の流動方向に所定の間隔を空けて配設された複数の仕切り部材と、を備え、
前記複数の仕切り部材は、前記乾燥室の底部との間に隙間を形成しており、
前記各仕切り部材は、伝熱管をパネル状に形成したパネルチューブを有していることを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記仕切り部材同士の間における前記流動層の内部に配置された複数の伝熱管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】
前記隙間は、前記流動方向の下流側に向けて狭くなるように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層乾燥装置。
【請求項４】
前記複数の仕切り部材は、前記パネルチューブに連結された仕切り板をさらに有し、
前記パネルチューブは、前記流動層の内部に配置され、
前記仕切り板は、前記流動層の外部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
【請求項５】
前記流動方向の最下流に位置する仕切り部材と、前記乾燥室の底部との間に形成された隙間に設けられ、前記隙間から流出する前記湿潤燃料の流出量を調整可能な流出量調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１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】
前記湿潤燃料の流動方向の上流側に位置する第１乾燥室と、
前記第１乾燥室に連通し、前記第１乾燥室の下流側に位置する第２乾燥室と、をさらに備え、
前記乾燥室は前記第２乾燥室であり、
前記第１乾燥室および前記第２乾燥室は、その床面積比が、「前記第１乾燥室：前記第２乾燥室＝３０〜５０％：７０〜５０％」となっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２４１９９３（Ｐ２０１２−２４１９９３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３３３２（Ｐ２０１１−１１３３３２）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【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２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【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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