流動層乾燥装置
【課題】乾燥炉底部への褐炭の堆積を抑制し、褐炭を好適に流動させることができる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、内部に流動層３を形成する乾燥炉５と、流動層３の内部に設けられた伝熱管３３と、伝熱管３３を吊り下げ支持する吊下げ支持体３４と、を備え、吊下げ支持体３４は、その一端が、伝熱管３３の鉛直方向における下方側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉５の上面に接続されている。
【解決手段】褐炭を流動化ガスにより流動させることで、内部に流動層３を形成する乾燥炉５と、流動層３の内部に設けられた伝熱管３３と、伝熱管３３を吊り下げ支持する吊下げ支持体３４と、を備え、吊下げ支持体３４は、その一端が、伝熱管３３の鉛直方向における下方側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉５の上面に接続されている。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような、従来の流動層乾燥装置では、被乾燥物の乾燥を促進させるべく、被乾燥物の流動により形成された流動層の内部に伝熱管を設ける場合がある。流動層の内部に設けられた伝熱管は、通常、乾燥炉の底部と接続された支持体により支持される。この場合、支持体と乾燥炉の底部との接続部分には、被乾燥物が堆積し易い。このため、従来の流動層乾燥装置では、被乾燥物の一部が流動し難くなり、被乾燥物の乾燥を好適に行うことが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、乾燥炉底部への湿潤燃料の堆積を抑制し、湿潤燃料を好適に流動させることができる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、内部に流動層を形成する乾燥炉と、流動層の内部に設けられた伝熱管と、乾燥炉の底部から離れた状態で、伝熱管を支持する支持体と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、支持体は、乾燥炉の底部に接触することなく、伝熱管を支持することができるため、湿潤燃料の堆積を抑制することができ、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【０００８】
この場合、支持体は、伝熱管を乾燥炉に吊り下げ支持する吊下げ支持体であることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、伝熱管は、吊下げ支持体により吊り下げ支持される。これにより、吊下げ支持体は、乾燥炉の底部に接続されない構成となるため、湿潤燃料の堆積を抑制することができ、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【００１０】
この場合、吊下げ支持体は、その一端が、伝熱管の鉛直方向における下方側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉の鉛直方向の上方側における部位に接続されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、吊下げ支持体は、伝熱管の下方側の部位を固定できるため、伝熱管の重量を好適に支持することができる。また、吊下げ支持体は、乾燥炉の上方側の部位に固定されるため、伝熱管の重量を乾燥炉で支持することができる。
【００１２】
この場合、吊下げ支持体の他端と乾燥炉の上方側における部位との間に設けられ、吊下げ支持体と乾燥炉との振動、または吊り下げ支持体と乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、さらに備えたことが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、吊下げ支持体と乾燥炉との間の振動、または吊り下げ支持体と乾燥炉との熱伸びを、緩衝手段により吸収することができるため、乾燥炉、吊下げ支持体および伝熱管に加わる応力負荷を軽減することができる。
【００１４】
この場合、支持体は、伝熱管を乾燥炉の側壁に支持する側壁支持体であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、伝熱管は、側壁支持体により側壁に支持される。これにより、側壁支持体は、乾燥炉の底部に接続されない構成となるため、湿潤燃料の堆積を抑制することができ、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【００１６】
この場合、伝熱管は、その基端側が、乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、自由端となっており、側壁支持体は、その一端が、伝熱管の先端側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、側壁支持体は、伝熱管の先端側の部位を側壁に固定できるため、伝熱管の重量を両持ちで好適に支持することができる。また、側壁支持体は、乾燥炉の側壁に固定されるため、伝熱管の重量を乾燥炉で支持することができる。
【００１８】
この場合、側壁支持体の側壁側の他端と乾燥炉の側壁との間に設けられ、側壁支持体と乾燥炉との振動、または側壁支持体と乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、さらに備えたことが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、側壁支持体と乾燥炉との間の振動、または側壁支持体と乾燥炉との熱伸びを、緩衝手段により吸収することができるため、乾燥炉、側壁支持体および伝熱管に加わる応力負荷を軽減することができる。
【００２０】
この場合、伝熱管は、その基端側が、乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されており、支持体は、伝熱管の先端側が固定される乾燥炉の他方の側壁であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、伝熱管は、乾燥炉の対向する両側壁に固定されるため、伝熱管の重量を両持ちで好適に支持することができる。このとき、支持体は、乾燥炉の他方の側壁となるため、新たに部材を設ける必要がない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の流動層乾燥装置によれば、乾燥炉の底部から離れた状態で、支持体により伝熱管を支持することで、湿潤燃料の堆積を抑制することができるため、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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】
【００２５】
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。
【００２６】
なお、実施例１では、湿潤燃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、湿潤燃料として、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。
【００２７】
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（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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、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。
【００４８】
図２に示すように、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。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。
【００４９】
乾燥炉５の乾燥室１２には、褐炭を投入する褐炭投入口３１と、褐炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口４１と、流動化ガスおよび発生蒸気を排出するガス排出口４２と、褐炭を加熱する伝熱管３３と、伝熱管３３を吊り下げ支持する吊下げ支持体３４とが設けられている。
【００５０】
褐炭投入口３１は、乾燥室１２の一端側（図示左側）に形成されている。褐炭投入口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、乾燥室１２に供給される。
【００５１】
乾燥炭排出口４１は、乾燥室１２の他端側（図示右側）に形成されている。乾燥炭排出口４１からは、乾燥室１２において乾燥された褐炭が、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。
【００５２】
ガス排出口４２は、乾燥室１２の他端側における上面に形成されている。ガス排出口４２は、褐炭の乾燥時において、乾燥室１２に供給された流動化ガスと共に、乾燥室１２から発生する発生蒸気を排出している。なお、ガス排出口４２から排出された流動化ガスおよび発生蒸気は、上記した乾燥炭サイクロン１３３へ向けて供給される。
【００５３】
乾燥室１２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、乾燥室１２内に流動層３を形成する。また、形成された流動層３の上方には、フリーボード部Ｆが形成される。乾燥室１２に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥室１２の長手方向（図２の左右方向）となっている。乾燥室１２に供給された流動化ガスは、褐炭を乾燥させることにより発生した蒸気と共に、ガス排出口４２から排出される。
【００５４】
伝熱管３３は、流動層３の内部に設けられており、その基端側が、乾燥炉５の側壁に固定される一方で、その先端側が、自由端となっている。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。よって、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、乾燥室１２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、乾燥室１２の外部に排出される。
【００５５】
吊下げ支持体３４は、鉛直方向に亘って設けられており、その下方側の一端が、伝熱管３３の下方側の部位に固定され、その上方側の他端が、乾燥炉５の上面に接続されている。乾燥炉５の上面には、吊下げ支持体３４が挿通される挿通口３８が貫通形成されている。そして、挿通口３８を介して乾燥炉５の外部に突出する吊下げ支持体３４の他端は、緩衝手段として機能するベローズダンパ３９を介して、乾燥炉５の外部上面に接続されている。
【００５６】
これにより、伝熱管３３は、吊下げ支持体３４およびベローズダンパ３９を介して、乾燥炉５の上面に支持されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。つまり、吊下げ支持体３４は、乾燥炉５における乾燥室１２の底部から離れた状態で、伝熱管３３を支持している。
【００５７】
以上のように、実施例１の構成によれば、伝熱管３３が吊下げ支持体３４により吊り下げ支持されることで、乾燥室１２の底部に褐炭が堆積しない構成とすることができる。これにより、乾燥室１２の底部における褐炭の堆積を抑制することができるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００５８】
また、実施例１の構成によれば、吊下げ支持体３４は、伝熱管３３の下方側の部位に固定されるため、伝熱管３３の重量を下方側から支持することができ、これにより、伝熱管３３の重量を好適に支持することができる。また、吊下げ支持体３４は、乾燥炉５の外部上面に接続されるため、伝熱管３３の重量を乾燥炉５で支持することができる。
【００５９】
また、実施例１の構成によれば、ベローズダンパ３９を設けることにより、吊下げ支持体３４と乾燥炉５との間の振動、または吊下げ支持体３４と乾燥炉５との熱伸びを吸収することができるため、乾燥炉５、吊下げ支持体３４および伝熱管３３に加わる応力負荷を軽減することができる。
【実施例２】
【００６０】
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、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１の流動層乾燥装置１では、吊下げ支持体３４により伝熱管３３を乾燥炉５の上面に吊り下げて支持したが、実施例２の流動層乾燥装置２００では、複数の側壁支持体２０５により伝熱管３３を乾燥炉５の側壁に固定している。
【００６１】
図３に示すように、流動層乾燥装置２００は、実施例１と同様に、乾燥炉５と、ガス分散板６とを備え、乾燥炉５は、ガス分散板６によりチャンバ室１１と乾燥室１２とに区分けされている。乾燥室１２には、褐炭投入口３１と、乾燥炭排出口４１と、ガス排出口４２と、伝熱管３３と、複数の側壁支持体２０５とが設けられている。なお、褐炭投入口３１、乾燥炭排出口４１、ガス排出口４２および伝熱管３３は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
伝熱管３３は、その基端側が、乾燥炉５の対向する一方の側壁５ａに固定される一方で、その先端側が、自由端となっている。複数の側壁支持体２０５は、鉛直方向に並べて設けられ、各側壁支持体２０５は、水平方向に亘って設けられており、その一端が、伝熱管３３の先端側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉５の対向する他方の側壁５ｂに固定されている。
【００６３】
これにより、伝熱管３３は、その基端側が乾燥炉５の一方の側壁５ａに固定され、その先端側が側壁支持体２０５を介して乾燥炉５の他方の側壁５ｂに固定されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。つまり、側壁支持体２０５も、実施例１の吊下げ支持体３４と同様に、乾燥炉５における乾燥室１２の底部から離れた状態で、伝熱管３３を支持している。
【００６４】
以上のように、実施例２の構成においても、伝熱管３３が側壁支持体２０５により支持されることで、乾燥室１２の底部に褐炭が堆積しない構成とすることができる。これにより、乾燥室１２の底部における褐炭の堆積を抑制することができるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００６５】
また、実施例２の構成によれば、側壁支持体２０５は、伝熱管３３の先端側の部位を側壁５ｂに固定されるため、伝熱管３３の重量を両持ちで好適に支持することができる。また、側壁支持体２０５は、乾燥炉５の側壁５ｂに固定されるため、伝熱管３３の重量を乾燥炉５で支持することができる。
【実施例３】
【００６６】
次に、図４を参照して、実施例３に係る流動層乾燥装置２０６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る。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例２と異なる部分についてのみ説明する。実施例２の流動層乾燥装置２００では、複数の側壁支持体２０５により伝熱管３３を乾燥炉５の側壁に固定したが、実施例３の流動層乾燥装置２０６では、実施例２の構成に加え、側壁支持体２０５の側壁側の他端と、乾燥炉５の側壁５ｂとの間に緩衝手段を設けている。
【００６７】
図４に示すように、流動層乾燥装置２０６は、実施例２と同様に、乾燥炉５と、ガス分散板６とを備え、乾燥炉５は、ガス分散板６によりチャンバ室１１と乾燥室１２とに区分けされている。乾燥室１２には、褐炭投入口３１と、乾燥炭排出口４１と、ガス排出口４２と、伝熱管３３と、複数の側壁支持体２０５とが設けられている。なお、褐炭投入口３１、乾燥炭排出口４１、ガス排出口４２および伝熱管３３は、実施例２と同様であるため、説明を省略する。
【００６８】
伝熱管３３は、その基端側が、乾燥炉５の対向する一方の側壁５ａに固定される一方で、その先端側が、自由端となっている。複数の側壁支持体２０５は、鉛直方向に並べて設けられ、各側壁支持体２０５は、水平方向に亘って設けられており、その一端が、伝熱管３３の先端側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉５の側壁５ｂに接続されている。乾燥炉５の側壁５ｂには、各側壁支持体２０５がそれぞれ挿通される挿通口２０７が貫通形成されている。そして、挿通口２０７を介して乾燥炉５の外部に突出する側壁支持体２０５の他端は、緩衝手段として機能するベローズダンパ２０８を介して、乾燥炉５の側壁５ｂに接続されている。このとき、側壁支持体２０５の他端には、側壁支持体２０５を支持すると共に側壁支持体２０５の鉛直方向への移動を規制する規制部材２０９が設けられている。
【００６９】
これにより、伝熱管３３は、側壁支持体２０５およびベローズダンパ２０８を介して、乾燥炉５の側壁５ｂに支持されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。
【００７０】
以上のように、実施例３の構成によれば、ベローズダンパ２０８を設けることにより、側壁支持体２０５と乾燥炉５との間の振動、または側壁支持体２０５と乾燥炉５との熱伸びを吸収することができるため、乾燥炉５、側壁支持体２０５および伝熱管３３に加わる応力負荷を軽減することができる。
【実施例４】
【００７１】
次に、図５を参照して、実施例４に係る流動層乾燥装置２１０について説明する。図５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。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１の流動層乾燥装置１では、吊下げ支持体３４により伝熱管３３を乾燥炉５の上面に吊り下げて支持したが、実施例４の流動層乾燥装置２１０では、伝熱管２１５の先端側および基端側を乾燥炉５の両側壁に固定している。
【００７２】
図５に示すように、流動層乾燥装置２１０は、実施例１と同様に、乾燥炉５と、ガス分散板６とを備え、乾燥炉５は、ガス分散板６によりチャンバ室１１と乾燥室１２とに区分けされている。乾燥室１２には、褐炭投入口３１と、乾燥炭排出口４１と、ガス排出口４２と、伝熱管２１５とが設けられている。なお、褐炭投入口３１、乾燥炭排出口４１およびガス排出口４２は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
伝熱管２１５は、その基端側が、乾燥炉５の対向する一方の側壁５ａに固定される一方で、その先端側が、乾燥炉５の対向する他方の側壁５ｂに固定される。このとき、伝熱管２１５は、その先端側が、乾燥炉５の側壁５ｂを貫通し、乾燥炉５の外部へ突出している。
【００７４】
これにより、伝熱管２１５は、その基端側が乾燥炉５の一方の側壁５ａに固定され、その先端側が乾燥炉５の一方の側壁５ｂに固定されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。つまり、乾燥炉５の側壁５ｂが支持体として機能しており、乾燥炉５における乾燥室１２の底部から離れた状態で、伝熱管２１５を支持している。
【００７５】
以上のように、実施例３の構成においても、伝熱管２１５が乾燥炉５の側壁５ｂにより支持されることで、乾燥室１２の底部に褐炭が堆積しない構成とすることができる。これにより、乾燥室１２の底部における褐炭の堆積を抑制することができるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００７６】
なお、実施例４では、伝熱管２１５の先端側を、乾燥炉５の側壁５ｂに貫通させて固定したが、この構成に限らず、伝熱管２１５の先端側を、乾燥炉５の側壁５ｂに貫通させずに固定してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
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
３１ 褐炭投入口
３３ 伝熱管
３４ 吊下げ支持体
３８ 挿通口
３９ ベローズダンパ
４１ 乾燥炭排出口
４２ ガス排出口
２００ 流動層乾燥装置（実施例２）
２０５ 側壁支持体
２０６ 流動層乾燥装置（実施例３）
２０７ 挿通口
２０８ ベローズダンパ
２０９ 規制部材
２１０ 流動層乾燥装置（実施例４）
２１５ 伝熱管
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような、従来の流動層乾燥装置では、被乾燥物の乾燥を促進させるべく、被乾燥物の流動により形成された流動層の内部に伝熱管を設ける場合がある。流動層の内部に設けられた伝熱管は、通常、乾燥炉の底部と接続された支持体により支持される。この場合、支持体と乾燥炉の底部との接続部分には、被乾燥物が堆積し易い。このため、従来の流動層乾燥装置では、被乾燥物の一部が流動し難くなり、被乾燥物の乾燥を好適に行うことが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、乾燥炉底部への湿潤燃料の堆積を抑制し、湿潤燃料を好適に流動させることができる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、内部に流動層を形成する乾燥炉と、流動層の内部に設けられた伝熱管と、乾燥炉の底部から離れた状態で、伝熱管を支持する支持体と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、支持体は、乾燥炉の底部に接触することなく、伝熱管を支持することができるため、湿潤燃料の堆積を抑制することができ、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【０００８】
この場合、支持体は、伝熱管を乾燥炉に吊り下げ支持する吊下げ支持体であることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、伝熱管は、吊下げ支持体により吊り下げ支持される。これにより、吊下げ支持体は、乾燥炉の底部に接続されない構成となるため、湿潤燃料の堆積を抑制することができ、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【００１０】
この場合、吊下げ支持体は、その一端が、伝熱管の鉛直方向における下方側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉の鉛直方向の上方側における部位に接続されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、吊下げ支持体は、伝熱管の下方側の部位を固定できるため、伝熱管の重量を好適に支持することができる。また、吊下げ支持体は、乾燥炉の上方側の部位に固定されるため、伝熱管の重量を乾燥炉で支持することができる。
【００１２】
この場合、吊下げ支持体の他端と乾燥炉の上方側における部位との間に設けられ、吊下げ支持体と乾燥炉との振動、または吊り下げ支持体と乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、さらに備えたことが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、吊下げ支持体と乾燥炉との間の振動、または吊り下げ支持体と乾燥炉との熱伸びを、緩衝手段により吸収することができるため、乾燥炉、吊下げ支持体および伝熱管に加わる応力負荷を軽減することができる。
【００１４】
この場合、支持体は、伝熱管を乾燥炉の側壁に支持する側壁支持体であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、伝熱管は、側壁支持体により側壁に支持される。これにより、側壁支持体は、乾燥炉の底部に接続されない構成となるため、湿潤燃料の堆積を抑制することができ、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【００１６】
この場合、伝熱管は、その基端側が、乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、自由端となっており、側壁支持体は、その一端が、伝熱管の先端側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、側壁支持体は、伝熱管の先端側の部位を側壁に固定できるため、伝熱管の重量を両持ちで好適に支持することができる。また、側壁支持体は、乾燥炉の側壁に固定されるため、伝熱管の重量を乾燥炉で支持することができる。
【００１８】
この場合、側壁支持体の側壁側の他端と乾燥炉の側壁との間に設けられ、側壁支持体と乾燥炉との振動、または側壁支持体と乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、さらに備えたことが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、側壁支持体と乾燥炉との間の振動、または側壁支持体と乾燥炉との熱伸びを、緩衝手段により吸収することができるため、乾燥炉、側壁支持体および伝熱管に加わる応力負荷を軽減することができる。
【００２０】
この場合、伝熱管は、その基端側が、乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されており、支持体は、伝熱管の先端側が固定される乾燥炉の他方の側壁であることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、伝熱管は、乾燥炉の対向する両側壁に固定されるため、伝熱管の重量を両持ちで好適に支持することができる。このとき、支持体は、乾燥炉の他方の側壁となるため、新たに部材を設ける必要がない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の流動層乾燥装置によれば、乾燥炉の底部から離れた状態で、支持体により伝熱管を支持することで、湿潤燃料の堆積を抑制することができるため、湿潤燃料を好適に流動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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】
【００２５】
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。
【００２６】
なお、実施例１では、湿潤燃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、湿潤燃料として、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。
【００２７】
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（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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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、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。
【００４８】
図２に示すように、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。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。
【００４９】
乾燥炉５の乾燥室１２には、褐炭を投入する褐炭投入口３１と、褐炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口４１と、流動化ガスおよび発生蒸気を排出するガス排出口４２と、褐炭を加熱する伝熱管３３と、伝熱管３３を吊り下げ支持する吊下げ支持体３４とが設けられている。
【００５０】
褐炭投入口３１は、乾燥室１２の一端側（図示左側）に形成されている。褐炭投入口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、乾燥室１２に供給される。
【００５１】
乾燥炭排出口４１は、乾燥室１２の他端側（図示右側）に形成されている。乾燥炭排出口４１からは、乾燥室１２において乾燥された褐炭が、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。
【００５２】
ガス排出口４２は、乾燥室１２の他端側における上面に形成されている。ガス排出口４２は、褐炭の乾燥時において、乾燥室１２に供給された流動化ガスと共に、乾燥室１２から発生する発生蒸気を排出している。なお、ガス排出口４２から排出された流動化ガスおよび発生蒸気は、上記した乾燥炭サイクロン１３３へ向けて供給される。
【００５３】
乾燥室１２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、乾燥室１２内に流動層３を形成する。また、形成された流動層３の上方には、フリーボード部Ｆが形成される。乾燥室１２に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥室１２の長手方向（図２の左右方向）となっている。乾燥室１２に供給された流動化ガスは、褐炭を乾燥させることにより発生した蒸気と共に、ガス排出口４２から排出される。
【００５４】
伝熱管３３は、流動層３の内部に設けられており、その基端側が、乾燥炉５の側壁に固定される一方で、その先端側が、自由端となっている。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。よって、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、乾燥室１２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、乾燥室１２の外部に排出される。
【００５５】
吊下げ支持体３４は、鉛直方向に亘って設けられており、その下方側の一端が、伝熱管３３の下方側の部位に固定され、その上方側の他端が、乾燥炉５の上面に接続されている。乾燥炉５の上面には、吊下げ支持体３４が挿通される挿通口３８が貫通形成されている。そして、挿通口３８を介して乾燥炉５の外部に突出する吊下げ支持体３４の他端は、緩衝手段として機能するベローズダンパ３９を介して、乾燥炉５の外部上面に接続されている。
【００５６】
これにより、伝熱管３３は、吊下げ支持体３４およびベローズダンパ３９を介して、乾燥炉５の上面に支持されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。つまり、吊下げ支持体３４は、乾燥炉５における乾燥室１２の底部から離れた状態で、伝熱管３３を支持している。
【００５７】
以上のように、実施例１の構成によれば、伝熱管３３が吊下げ支持体３４により吊り下げ支持されることで、乾燥室１２の底部に褐炭が堆積しない構成とすることができる。これにより、乾燥室１２の底部における褐炭の堆積を抑制することができるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００５８】
また、実施例１の構成によれば、吊下げ支持体３４は、伝熱管３３の下方側の部位に固定されるため、伝熱管３３の重量を下方側から支持することができ、これにより、伝熱管３３の重量を好適に支持することができる。また、吊下げ支持体３４は、乾燥炉５の外部上面に接続されるため、伝熱管３３の重量を乾燥炉５で支持することができる。
【００５９】
また、実施例１の構成によれば、ベローズダンパ３９を設けることにより、吊下げ支持体３４と乾燥炉５との間の振動、または吊下げ支持体３４と乾燥炉５との熱伸びを吸収することができるため、乾燥炉５、吊下げ支持体３４および伝熱管３３に加わる応力負荷を軽減することができる。
【実施例２】
【００６０】
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、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１の流動層乾燥装置１では、吊下げ支持体３４により伝熱管３３を乾燥炉５の上面に吊り下げて支持したが、実施例２の流動層乾燥装置２００では、複数の側壁支持体２０５により伝熱管３３を乾燥炉５の側壁に固定している。
【００６１】
図３に示すように、流動層乾燥装置２００は、実施例１と同様に、乾燥炉５と、ガス分散板６とを備え、乾燥炉５は、ガス分散板６によりチャンバ室１１と乾燥室１２とに区分けされている。乾燥室１２には、褐炭投入口３１と、乾燥炭排出口４１と、ガス排出口４２と、伝熱管３３と、複数の側壁支持体２０５とが設けられている。なお、褐炭投入口３１、乾燥炭排出口４１、ガス排出口４２および伝熱管３３は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
伝熱管３３は、その基端側が、乾燥炉５の対向する一方の側壁５ａに固定される一方で、その先端側が、自由端となっている。複数の側壁支持体２０５は、鉛直方向に並べて設けられ、各側壁支持体２０５は、水平方向に亘って設けられており、その一端が、伝熱管３３の先端側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉５の対向する他方の側壁５ｂに固定されている。
【００６３】
これにより、伝熱管３３は、その基端側が乾燥炉５の一方の側壁５ａに固定され、その先端側が側壁支持体２０５を介して乾燥炉５の他方の側壁５ｂに固定されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。つまり、側壁支持体２０５も、実施例１の吊下げ支持体３４と同様に、乾燥炉５における乾燥室１２の底部から離れた状態で、伝熱管３３を支持している。
【００６４】
以上のように、実施例２の構成においても、伝熱管３３が側壁支持体２０５により支持されることで、乾燥室１２の底部に褐炭が堆積しない構成とすることができる。これにより、乾燥室１２の底部における褐炭の堆積を抑制することができるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００６５】
また、実施例２の構成によれば、側壁支持体２０５は、伝熱管３３の先端側の部位を側壁５ｂに固定されるため、伝熱管３３の重量を両持ちで好適に支持することができる。また、側壁支持体２０５は、乾燥炉５の側壁５ｂに固定されるため、伝熱管３３の重量を乾燥炉５で支持することができる。
【実施例３】
【００６６】
次に、図４を参照して、実施例３に係る流動層乾燥装置２０６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る。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例２と異なる部分についてのみ説明する。実施例２の流動層乾燥装置２００では、複数の側壁支持体２０５により伝熱管３３を乾燥炉５の側壁に固定したが、実施例３の流動層乾燥装置２０６では、実施例２の構成に加え、側壁支持体２０５の側壁側の他端と、乾燥炉５の側壁５ｂとの間に緩衝手段を設けている。
【００６７】
図４に示すように、流動層乾燥装置２０６は、実施例２と同様に、乾燥炉５と、ガス分散板６とを備え、乾燥炉５は、ガス分散板６によりチャンバ室１１と乾燥室１２とに区分けされている。乾燥室１２には、褐炭投入口３１と、乾燥炭排出口４１と、ガス排出口４２と、伝熱管３３と、複数の側壁支持体２０５とが設けられている。なお、褐炭投入口３１、乾燥炭排出口４１、ガス排出口４２および伝熱管３３は、実施例２と同様であるため、説明を省略する。
【００６８】
伝熱管３３は、その基端側が、乾燥炉５の対向する一方の側壁５ａに固定される一方で、その先端側が、自由端となっている。複数の側壁支持体２０５は、鉛直方向に並べて設けられ、各側壁支持体２０５は、水平方向に亘って設けられており、その一端が、伝熱管３３の先端側の部位に接続され、その他端が、乾燥炉５の側壁５ｂに接続されている。乾燥炉５の側壁５ｂには、各側壁支持体２０５がそれぞれ挿通される挿通口２０７が貫通形成されている。そして、挿通口２０７を介して乾燥炉５の外部に突出する側壁支持体２０５の他端は、緩衝手段として機能するベローズダンパ２０８を介して、乾燥炉５の側壁５ｂに接続されている。このとき、側壁支持体２０５の他端には、側壁支持体２０５を支持すると共に側壁支持体２０５の鉛直方向への移動を規制する規制部材２０９が設けられている。
【００６９】
これにより、伝熱管３３は、側壁支持体２０５およびベローズダンパ２０８を介して、乾燥炉５の側壁５ｂに支持されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。
【００７０】
以上のように、実施例３の構成によれば、ベローズダンパ２０８を設けることにより、側壁支持体２０５と乾燥炉５との間の振動、または側壁支持体２０５と乾燥炉５との熱伸びを吸収することができるため、乾燥炉５、側壁支持体２０５および伝熱管３３に加わる応力負荷を軽減することができる。
【実施例４】
【００７１】
次に、図５を参照して、実施例４に係る流動層乾燥装置２１０について説明する。図５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。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１の流動層乾燥装置１では、吊下げ支持体３４により伝熱管３３を乾燥炉５の上面に吊り下げて支持したが、実施例４の流動層乾燥装置２１０では、伝熱管２１５の先端側および基端側を乾燥炉５の両側壁に固定している。
【００７２】
図５に示すように、流動層乾燥装置２１０は、実施例１と同様に、乾燥炉５と、ガス分散板６とを備え、乾燥炉５は、ガス分散板６によりチャンバ室１１と乾燥室１２とに区分けされている。乾燥室１２には、褐炭投入口３１と、乾燥炭排出口４１と、ガス排出口４２と、伝熱管２１５とが設けられている。なお、褐炭投入口３１、乾燥炭排出口４１およびガス排出口４２は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
伝熱管２１５は、その基端側が、乾燥炉５の対向する一方の側壁５ａに固定される一方で、その先端側が、乾燥炉５の対向する他方の側壁５ｂに固定される。このとき、伝熱管２１５は、その先端側が、乾燥炉５の側壁５ｂを貫通し、乾燥炉５の外部へ突出している。
【００７４】
これにより、伝熱管２１５は、その基端側が乾燥炉５の一方の側壁５ａに固定され、その先端側が乾燥炉５の一方の側壁５ｂに固定されるため、乾燥炉５における乾燥室１２の底部となるガス分散板６との間に、褐炭が堆積しない空間を形成することができる。つまり、乾燥炉５の側壁５ｂが支持体として機能しており、乾燥炉５における乾燥室１２の底部から離れた状態で、伝熱管２１５を支持している。
【００７５】
以上のように、実施例３の構成においても、伝熱管２１５が乾燥炉５の側壁５ｂにより支持されることで、乾燥室１２の底部に褐炭が堆積しない構成とすることができる。これにより、乾燥室１２の底部における褐炭の堆積を抑制することができるため、褐炭を好適に流動させることができる。
【００７６】
なお、実施例４では、伝熱管２１５の先端側を、乾燥炉５の側壁５ｂに貫通させて固定したが、この構成に限らず、伝熱管２１５の先端側を、乾燥炉５の側壁５ｂに貫通させずに固定してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
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
３１ 褐炭投入口
３３ 伝熱管
３４ 吊下げ支持体
３８ 挿通口
３９ ベローズダンパ
４１ 乾燥炭排出口
４２ ガス排出口
２００ 流動層乾燥装置（実施例２）
２０５ 側壁支持体
２０６ 流動層乾燥装置（実施例３）
２０７ 挿通口
２０８ ベローズダンパ
２０９ 規制部材
２１０ 流動層乾燥装置（実施例４）
２１５ 伝熱管
【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、内部に流動層を形成する乾燥炉と、
前記流動層の内部に設けられた伝熱管と、
前記乾燥炉の底部から離れた状態で、前記伝熱管を支持する支持体と、を備えたことを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記支持体は、前記伝熱管を前記乾燥炉に吊り下げ支持する吊下げ支持体であ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】
前記吊下げ支持体は、その一端が、前記伝熱管の鉛直方向における下方側の部位に接続され、その他端が、前記乾燥炉の鉛直方向の上方側における部位に接続されてい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】
前記吊下げ支持体の他端と前記乾燥炉の上方側における部位との間に設けられ、前記吊下げ支持体と前記乾燥炉との振動、または前記吊り下げ支持体と前記乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、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】
前記支持体は、前記伝熱管を前記乾燥炉の側壁に支持する側壁支持体であ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６】
前記伝熱管は、その基端側が、前記乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、自由端となっており、
前記側壁支持体は、その一端が、前記伝熱管の先端側の部位に接続され、その他端が、前記乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されてい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】
前記側壁支持体の側壁側の他端と前記乾燥炉の側壁との間に設けられ、前記側壁支持体と前記乾燥炉との振動、または前記側壁支持体と前記乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、さらに備えた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】
前記伝熱管は、その基端側が、前記乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、前記乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されており、
前記支持体は、前記伝熱管の先端側が固定される前記乾燥炉の他方の側壁であ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１】
湿潤燃料を流動化ガスにより流動させることで、内部に流動層を形成する乾燥炉と、
前記流動層の内部に設けられた伝熱管と、
前記乾燥炉の底部から離れた状態で、前記伝熱管を支持する支持体と、を備えたことを特徴とする流動層乾燥装置。
【請求項２】
前記支持体は、前記伝熱管を前記乾燥炉に吊り下げ支持する吊下げ支持体であ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】
前記吊下げ支持体は、その一端が、前記伝熱管の鉛直方向における下方側の部位に接続され、その他端が、前記乾燥炉の鉛直方向の上方側における部位に接続されてい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】
前記吊下げ支持体の他端と前記乾燥炉の上方側における部位との間に設けられ、前記吊下げ支持体と前記乾燥炉との振動、または前記吊り下げ支持体と前記乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、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】
前記支持体は、前記伝熱管を前記乾燥炉の側壁に支持する側壁支持体であ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６】
前記伝熱管は、その基端側が、前記乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、自由端となっており、
前記側壁支持体は、その一端が、前記伝熱管の先端側の部位に接続され、その他端が、前記乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されてい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】
前記側壁支持体の側壁側の他端と前記乾燥炉の側壁との間に設けられ、前記側壁支持体と前記乾燥炉との振動、または前記側壁支持体と前記乾燥炉との熱伸びを吸収する緩衝手段を、さらに備えた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】
前記伝熱管は、その基端側が、前記乾燥炉の対向する一方の側壁に固定される一方で、その先端側が、前記乾燥炉の対向する他方の側壁に固定されており、
前記支持体は、前記伝熱管の先端側が固定される前記乾燥炉の他方の側壁であることを特徴とする請求項１に記載の流動層乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４４４６１（Ｐ２０１３−４４４６１Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１６６７（Ｐ２０１１−１８１６６７）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【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２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]