流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システム
【課題】乾燥コストの削減を図ることができる流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システムを提供する。
【解決手段】乾燥室に流動化ガス１０７を供給することで乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、低品位の原料炭１０１を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカ５０と、前記原炭流動層バンカ５０の上方側から原炭微粒１０１Ａを抜き出す、原炭微粒抜き出しラインＬ11と、前記原炭流動層バンカ５０の下方側から原炭粗粒１０１Ｂを抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインＬ12と、前記原炭粗粒１０１Ｂを粉砕する粉砕機５６と、粉砕した粉砕炭１０１Ｃを乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインＬ1とを具備する。
【解決手段】乾燥室に流動化ガス１０７を供給することで乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、低品位の原料炭１０１を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカ５０と、前記原炭流動層バンカ５０の上方側から原炭微粒１０１Ａを抜き出す、原炭微粒抜き出しラインＬ11と、前記原炭流動層バンカ５０の下方側から原炭粗粒１０１Ｂを抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインＬ12と、前記原炭粗粒１０１Ｂを粉砕する粉砕機５６と、粉砕した粉砕炭１０１Ｃを乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインＬ1とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭をガス化するガス化システムに適用できる流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べてさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。
【０００３】
従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、乾燥装置、石炭ガス化炉、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラ、ガス浄化装置などを有している。従って、石炭が乾燥されてから粉砕され、石炭ガス化炉に対して、微粉炭として供給されると共に、空気が取り込まれ、この石炭ガス化炉で石炭が燃焼ガス化されて生成ガス（可燃性ガス）が生成される。そして、この生成ガスがガス精製されてからガスタービン設備に供給されることで燃焼して高温・高圧の燃焼ガスを生成し、タービンを駆動する。タービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収され、蒸気を生成して蒸気タービン設備に供給され、タービンを駆動する。これにより発電が行なわれる。一方、熱エネルギが回収された排気ガスは、ガス浄化装置で有害物質が除去された後、煙突を介して大気へ放出される。
【０００４】
ところで、このような石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）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）を用いている。
前記石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）に供給する石炭は、石炭ガス化炉内での反応性や気流搬送の観点より、微粉化する必要があり、微粉炭機として石炭ミルが用いられている。このため、原料として供給される石炭は、先ずクラッシャにより粗粉砕され、その後、乾燥機で乾燥された後、乾燥炭バンカで貯留される。次いで、石炭供給機により、石炭ミルに供給され、そこで粉砕・乾燥され、微粉炭とされ、その後、搬送ガスより搬送されて石炭ガス化炉に供給されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで、蒸気流動層乾燥で押出式（プラグフロー式）で乾燥を行う場合には、入口部分での水分負荷が最も高くなり、石炭の表面に水分が凝結して流動不良となる、という問題がある。
従来では石炭を乾燥する装置として、被乾燥物である石炭が流動不良とならないように、入口部の流動化ガスの供給量を調整している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２７９６２１号公報
【特許文献２】特開平６−２９９１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、入口部においては、石炭の水分濃度が高いため、流動化ガス量が過大となり、設備面、ランニングコストが嵩むという、問題がある。
この対策として入口部に乾燥炭を循環させて、入口部の水分負荷を低減する方法も提案されるが、循環のための付帯設備（例えばコンベア、ホッパ等）が大掛かりとなる、という問題がある。
【０００８】
また、石炭中に含まれる土砂等の異物があり、クラッシャおよび乾燥装置のトラブルが発生するという問題がある。
さらに、原炭の破砕に関して、原炭中には微粒が含有しており、原炭すべてをクラッシャで破砕した場合には、無駄な動力を消費する、という問題がある。
【０００９】
よって、石炭をガス化するガス化システムに高効率で供給することができ、低品位炭の乾燥を行うに際してコストの削減を図ることができる流動層乾燥装置の出現が切望されている。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑み、乾燥コストの削減を図ることができる流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システム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】
【００１１】
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乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置と、流動層乾燥装置の前流側に設けられ、低品位の原料炭を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカと、前記原炭流動層バンカの上方側から原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、前記原炭流動層バンカの下方側から原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、前記原炭粗粒を粉砕する粉砕機と、粉砕した粉砕炭を乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記原炭流動層バンカの流動層内に仕切壁を形成すると共に、仕切壁から抜き出した原炭微粒を排出する原炭微粒抜き出しラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【００１３】
第３の発明は、第１又は２の流動層乾燥設備と、前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とする石炭を用いたガス化複合発電システムにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流動層乾燥設備によれば、乾燥炭の一部を抜き出して、再度湿った低品位炭に供給することで、低品位炭の投入部の水分負荷の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係る石炭を用いたガス化複合発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥設備の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１００Ａは、乾燥室に流動化ガス（蒸気）１０７を供給することで乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、低品位の原料炭１０１を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカ５０と、前記原炭流動層バンカ５０の上方側から原炭微粒１０１Ａを抜き出す、原炭微粒抜き出しラインＬ11と、前記原炭流動層バンカ５０の下方側から原炭粗粒１０１Ｂを抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインＬ12と、前記原炭粗粒１０１Ｂを粉砕する粉砕機５６と、粉砕した粉砕炭１０１Ｃを乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインＬ1とを具備するものである。
ものである。
【００１８】
図１に示すように、原炭流動層バンカ５０は、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられて、原料の低品位炭を流動化ガス５２により予備乾燥するものである。
この予備乾燥の際に、フリーボードＦ内に舞い上がるガス中には予備乾燥された原炭微粒１０１Ａが存在するので、その原炭微粒１０１Ａを原炭微粒抜き出しラインＬ11により、抜き出し、原炭微粒抜き出しラインＬ11に介装したサイクロン５４により排ガス５５と原炭微粒１０１Ａとを分離している。この分離された原炭微粒１０１Ａは、粉砕機５６で粉砕された粉砕炭１０１Ｃを供給する粉砕炭供給ラインＬ1に合流して、流動層乾燥装置１０２に供給するようにしている。
【００１９】
ここで、原炭流動層バンカ５０内に整流板５１から供給される流動化ガス５２としては、例えば窒素、空気又は乾燥炭冷却時の冷却排ガス１１３を利用している。
【００２０】
原炭１０１中に流動化ガス５２を通気することで、セグリゲーションを促し、原炭微粒１０１Ａを上部に、原炭粗粒１０１Ｂを下部に分離させるようにしている。
【００２１】
流動化ガス５２の流量を最適流量に設定することで、原炭微粒１０１Ａは上部からサイクロン５４を経由して乾燥装置へ供給されることとなる。
【００２２】
これに対し、原炭粗粒１０１Ｂは、流動層の下部側に集中し、流動化される際に、大塊の異物５３は、下部より抜き出される。
また、原炭粗粒１０１Ｂは、流動層の底部から中段にかけての所定の位置から抜き出すことにより、異物５３と分離させるようにしている。
【００２３】
原炭流動層バンカ５０内の原炭微粒１０１Ａは、フリーボードＦ内に舞い上がった際、風力分級により、原炭微粒抜き出しラインＬ11によりサイクロン５４に抜き出される。
また、原炭粗粒１０１Ｂは、異物除去後に粉砕機５６に投入されるため、粉砕機５６において余分な破砕が不要となる。これにより、粉砕機５６の動力の低減を図ることができる。
【００２４】
また、大塊の異物５３が予め除去されるため、粉砕機５６でのトラブル回避に繋がることとなる。なお、異物５３は、例えば選別機等で金属や土砂等を分離し、原炭１０１と共に、再度原炭流動層バンカ５０に投入するようにしてもよい。
【００２５】
このように、本実施例によれば、原炭流動層バンカ５０内でセグリゲーションを促し、原炭１０１と原炭微粒１０１Ａ、原炭粗粒１０１Ｂ、大塊の異物５３に分類することで、原炭微粒１０１Ａはそのまま流動層乾燥装置１０２へ供給することで、粉砕機５６での粉砕を省略し、粉砕機５６の粉砕効率を向上させている。
【００２６】
また、大塊の異物５３は系外に排出することで、原炭粗粒１０１Ｂだけを選択的に粉砕機に供給することができるため、効率的な粉砕が可能となる。よって、粉砕機５６の粉砕容量の低減を図ると共に、動力低減を図ることができる。また、予め異物５３を除去するので、粉砕時のトラブルを回避することができる。
【００２７】
流動層乾燥装置１０２の乾燥室の上方に設けたガス排出ラインＬ4には、発生蒸気１０４中の粉塵を除去するサイクロン等の集塵装置１０５と、集塵装置１０５の下流側に介装され、発生蒸気１０４の熱を回収する潜熱回収システム１０６が設けられている。
【００２８】
流動層乾燥装置１０２の本体は、整流板１１６の細孔より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。
【００２９】
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、例えば１５０℃の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａが供給され、その高温の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａの潜熱を利用して粉砕石炭１０１Ｃを間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された乾燥用蒸気（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。
【００３０】
すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３内面では、乾燥用蒸気（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、粉砕石炭１０１Ｃの乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の乾燥用蒸気（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。
【００３１】
伝熱部材１０３によって粉砕された低品位炭１０１Ｃ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Ｆからガス排出ラインＬ4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、乾燥し微粉化したものが含まれているので、例えば集塵装置１０５により集塵して乾燥微粉１１５として分離する。
この乾燥微粉１１５は、粉砕機５６からの粉砕石炭１０１Ｃと合流され、流動層乾燥装置１０２に投入される。
流動層乾燥装置１０２から乾燥炭排出ラインＬ2より抜き出される乾燥炭１０１Ｄは、冷却機１１０で冷却され、冷却乾燥炭１１Ｅは、石炭ガス化炉１４(後述する図３参照)に供給される。なお、乾燥微粉１１５は乾燥炭１０１Ｃに合流するようにしてもよい。
冷却機１１０には窒素又は空気等の冷却ガス１１２により、乾燥炭１０１Ｄを冷却している。
【００３２】
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、潜熱回収システム１０６で熱回収された後、水処理部で処理され、冷却水１０８は、冷却機１１０にて冷却に寄与されている。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。
【００３３】
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、流動化ガス供給ラインＬ3に介装された例えば循環ファン１１４により流動層乾燥装置１０２内に送られて、低品位炭１０１Ａ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、本実施例では、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。
【００３４】
なお、上述した伝熱部材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、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａを伝熱部材１０３に供給して低品位炭１０１Ａを間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、低品位炭１０１Ａの流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７により低品位炭１０１Ａ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。
【００３５】
本実施例では、流動層乾燥装置１０２での乾燥の前段階において、原炭流動層バンカ５０で流動化ガス５２により原炭１０１を流動化させることにより、原炭微粒１０１Ａと原炭粗粒１０１Ｂとを分離すると共に、流動ガスにより予備乾燥された原炭粗粒１０１Ｂは、粉砕機５６により粉砕されるようにしているので、流動層乾燥装置１０２に供給された低品位炭の乾燥が効率的に行うことができる。
【実施例２】
【００３６】
図２は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。
図２に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１００Ｂでは、原炭流動層バンカ５０の流動層の一部に仕切壁６１と、流動層の上方近傍において仕切壁の上部をオーバーフローした原炭微粒１０１Ａを抜き出す抜き出し部６２とを設けている。
【００３７】
そして、仕切壁６１の上部をオーバーフローした原炭微粒１０１Ａを抜き出し部６２に落下させ、抜き出した原炭微粒１０１Ａを原炭微粒抜き出しラインＬ13により、粉砕機５６で粉砕した粉砕炭１０１Ｃを供給する粉砕炭供給ラインＬ1に合流して、流動層乾燥装置１０２に供給するようにしている。
【実施例３】
【００３８】
図３は、実施例３に係る石炭を用いたガス化複合発電システムの概略構成図である。
【００３９】
実施例３の石炭を用いたガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）は、空気を酸化剤として石炭ガス化炉で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用し、ガス精製装置で精製した後の石炭ガスを燃料ガスとしてガスタービン設備に供給して発電を行っている。即ち、本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。本実施例では、石炭ガス化炉１４に供給する石炭原料として低品位炭を使用している。
【００４０】
実施例３において、図３に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、原料炭である石炭１０１を事前に予備乾燥する原炭流動層バンカ５０を備えた石炭１０１を乾燥する流動層乾燥装置１０２Ａ（１０２Ｂ）からなる流動層乾燥設備１００Ａ（１００Ｂ）と、冷却乾燥炭（乾燥炭）１０１Ｅを供給してガス化し可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を生成する石炭ガス化炉１４と、ガス化ガスである可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００中のチャー１０１Ｆを回収するチャー回収装置１５と、可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００Ａを精製するガス精製装置１６と、精製された燃料ガス２００Ｂを燃焼させてタービンを駆動するガスタービン設備１７と、前記ガスタービン設備１７からのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラ（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０で生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）設備１８と、前記ガスタービン設備１７及び／又は前記蒸気タービン設備１８と連結された発電機（Ｇ）１９とを具備している。
【００４１】
本実施例に係る低品位炭供給設備１１は、原炭流動層バンカ５０と、粉砕機５６とを有している。原炭バンカ(図示しない)は、石炭（低品位炭）１０１を貯留可能であって、所定量の石炭１０１を原炭流動層バンカ５０に投下することができる。原炭流動層バンカ５０で乾燥された原炭粗粒１０１Ｂは、粉砕機５６により所定の大きさに破砕し、粉砕石炭１０１Ｃとしている。
【００４２】
流動層乾燥装置１０２Ａ（１０２Ｂ）は、実施例１又は２の装置を用いており、原炭流動層バンカ５０で予備乾燥と分級をした後、供給された粉砕石炭１０１Ｃに対して乾燥用蒸気（例えば１５０℃程度の過熱蒸気）Ａを供給することで、この低品位炭を流動させながら加熱乾燥するものであり、石炭１０１が含有する水分を除去することができる。そして、この流動層乾燥装置１０２Ａ（１０２Ｂ）は、外部に取り出された乾燥済の乾燥炭１０１Ｄを冷却する冷却機１１０が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｅが乾燥炭バンカ３４に貯留される。また、流動層乾燥装置１０２は、上部から取り出された発生蒸気１０４に同伴される乾燥炭の粒子を分離する乾燥炭サイクロン等の集塵装置１０５が設けられ、発生蒸気１０４から微粒の乾燥炭の粒子を分離している。なお、サイクロン等の集塵装置１０５で乾燥炭が分離された蒸気は、蒸気圧縮機で圧縮されてから流動層乾燥装置１０２に乾燥用蒸気として供給するようにしてもよい。
【００４３】
流動層乾燥装置１０２で乾燥され、ついで冷却機１１０で冷却された乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｅは、乾燥炭排出ライン１２３を介して、その後、バグフィルタ３２、ビンシステム３３を介して、一時乾燥炭バンカ３４に貯留される。
【００４４】
石炭ガス化炉１４は、乾燥炭バンカ３４から供給される微粒の乾燥炭１０１Ｅ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）１０１Ｆが戻されてリサイクル可能となっている。
【００４５】
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４０から窒素（Ｎ2）と酸素（Ｏ2）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は乾燥炭供給ライン１２３に接続されている。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から回収されたチャー１０１Ｆを戻すチャー戻しライン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（Ｎ2）は、乾燥炭１０１Ｅやチャー１０１Ｆの搬送用ガスとして利用され、酸素（Ｏ2）は、酸化剤として利用される。
【００４６】
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、内部に供給された乾燥炭１０１Ｅ、チャー１０１Ｆ、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、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を発生させ、この可燃性ガス２００をガス化剤としてガス化反応を生じさせている。なお、石炭ガス化炉１４は、微粉炭の混入した溶融スラグ等の異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。
本例では、石炭ガス化炉１４として噴流床ガス化炉を例示しているが、本発明は、これに限定されず、例えば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２００のガス生成ライン４９が設けられており、チャー１０１Ｆを含む可燃性ガス２００が排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にガス冷却器を別途を設けることで、可燃性ガス２００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。
【００４７】
チャー回収装置１５は、集塵装置５１とチャー供給ホッパ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２００に含有するチャー１０１Ｆを分離することができる。そして、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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。チャー供給ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガス２００から分離されたチャー１０１Ｆ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、このビンに複数のチャー供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、チャー供給ホッパ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。
【００４８】
ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａを精製して燃料ガス２００Ｂ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１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓ）が含まれているため、例えばアミン吸収液等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。
【００４９】
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４０Ａとガス精製装置１６から供給された燃料ガス２００Ｂとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガス２０２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。
【００５０】
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４０と高温の排ガス２０３との間で熱交換を行うことで、蒸気２０４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２０４を供給する蒸気供給ライン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２０４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。
【００５１】
そして、排熱回収ボイラ２０で熱が回収された排ガス２０５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２０５Ａは、煙突７５から大気へ放出される。
【００５２】
ここで、実施例３の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００５３】
実施例３の石炭ガス化複合発電設備１０において、低品位炭供給設備１１にて、原炭である石炭１０１が原炭流動層バンカ５０で原炭微粒１０１Ａと原炭粗粒１０１Ｂとに分離する。分離された原炭粗粒１０１Ｂが粉砕機５６に供給され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された粉砕石炭１０１Ｃは、流動層乾燥装置１０２により加熱乾燥され、この乾燥炭１０１Ｄを乾燥炭排出ライン１２３より抜き出した後、冷却機１１０により冷却されて冷却済の微粒の乾燥炭１０１Ｅとされ、乾燥炭バンカ３４に貯留される。
【００５４】
乾燥炭バンカ３４に貯留された冷却済みの乾燥炭１０１Ｅは、空気分離装置４２から供給される窒素により乾燥炭排出ライン１２３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１０１Ｆが、空気分離装置４２から供給される窒素によりチャー戻しライン４６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３７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。
【００５５】
石炭ガス化炉１４では、供給された乾燥炭１０１Ｅ及びチャー１０１Ｆが圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、乾燥炭１０１Ｅ びチャー１０１Ｆがガス化することで、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）２００を生成することができる。そして、この可燃性ガス２００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。
【００５６】
このチャー回収装置１５にて、可燃性ガス２００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２００に含有するチャー１０１Ｆが分離される。そして、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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２００から分離した微粒のチャー１０１Ｆは、チャー供給ホッパ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。
【００５７】
チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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２００Ｂ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４０Ａ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４０Ａと、ガス精製装置１６から供給される燃料ガス２００Ｂとを混合し、燃焼することで燃焼ガス２０２を生成し、この燃焼ガス２０２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。
【００５８】
そして、ガスタービン設備１７におけるタービン６３から排出された排ガス２０３は、排熱回収ボイラ２０にて、空気４０と熱交換を行うことで蒸気２０４を生成し、この生成した蒸気２０４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２０４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。
【００５９】
その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排ガス２０５の有害物質が除去され、浄化された排ガス２０５Ａが煙突７５から大気へ放出される。
【００６０】
なお、本実施例では、石炭原料として低品位炭を使用したが、高品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 石炭ガス化複合発電設備
１１ 低品位炭供給設備
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
５０ 原炭田流動層バンカ
１００Ａ、１００Ｂ 流動層乾燥設備
１０１ 原料炭（低品位炭）
１０１Ａ 原炭微粒
１０１Ｂ 原炭粗粒
１０１Ｃ 粉砕炭
１０２Ａ、１０２Ｂ 流動層乾燥装置
１０３ 伝熱部材（加熱手段）
１０４ 発生蒸気
１１０ 冷却機
Ａ 乾燥用蒸気（過熱蒸気）
Ｂ 凝縮水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭をガス化するガス化システムに適用できる流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べてさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。
【０００３】
従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、乾燥装置、石炭ガス化炉、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラ、ガス浄化装置などを有している。従って、石炭が乾燥されてから粉砕され、石炭ガス化炉に対して、微粉炭として供給されると共に、空気が取り込まれ、この石炭ガス化炉で石炭が燃焼ガス化されて生成ガス（可燃性ガス）が生成される。そして、この生成ガスがガス精製されてからガスタービン設備に供給されることで燃焼して高温・高圧の燃焼ガスを生成し、タービンを駆動する。タービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収され、蒸気を生成して蒸気タービン設備に供給され、タービンを駆動する。これにより発電が行なわれる。一方、熱エネルギが回収された排気ガスは、ガス浄化装置で有害物質が除去された後、煙突を介して大気へ放出される。
【０００４】
ところで、このような石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）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）を用いている。
前記石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）に供給する石炭は、石炭ガス化炉内での反応性や気流搬送の観点より、微粉化する必要があり、微粉炭機として石炭ミルが用いられている。このため、原料として供給される石炭は、先ずクラッシャにより粗粉砕され、その後、乾燥機で乾燥された後、乾燥炭バンカで貯留される。次いで、石炭供給機により、石炭ミルに供給され、そこで粉砕・乾燥され、微粉炭とされ、その後、搬送ガスより搬送されて石炭ガス化炉に供給されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで、蒸気流動層乾燥で押出式（プラグフロー式）で乾燥を行う場合には、入口部分での水分負荷が最も高くなり、石炭の表面に水分が凝結して流動不良となる、という問題がある。
従来では石炭を乾燥する装置として、被乾燥物である石炭が流動不良とならないように、入口部の流動化ガスの供給量を調整している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２７９６２１号公報
【特許文献２】特開平６−２９９１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、入口部においては、石炭の水分濃度が高いため、流動化ガス量が過大となり、設備面、ランニングコストが嵩むという、問題がある。
この対策として入口部に乾燥炭を循環させて、入口部の水分負荷を低減する方法も提案されるが、循環のための付帯設備（例えばコンベア、ホッパ等）が大掛かりとなる、という問題がある。
【０００８】
また、石炭中に含まれる土砂等の異物があり、クラッシャおよび乾燥装置のトラブルが発生するという問題がある。
さらに、原炭の破砕に関して、原炭中には微粒が含有しており、原炭すべてをクラッシャで破砕した場合には、無駄な動力を消費する、という問題がある。
【０００９】
よって、石炭をガス化するガス化システムに高効率で供給することができ、低品位炭の乾燥を行うに際してコストの削減を図ることができる流動層乾燥装置の出現が切望されている。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑み、乾燥コストの削減を図ることができる流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システム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】
【００１１】
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乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置と、流動層乾燥装置の前流側に設けられ、低品位の原料炭を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカと、前記原炭流動層バンカの上方側から原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、前記原炭流動層バンカの下方側から原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、前記原炭粗粒を粉砕する粉砕機と、粉砕した粉砕炭を乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記原炭流動層バンカの流動層内に仕切壁を形成すると共に、仕切壁から抜き出した原炭微粒を排出する原炭微粒抜き出しラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備にある。
【００１３】
第３の発明は、第１又は２の流動層乾燥設備と、前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とする石炭を用いたガス化複合発電システムにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流動層乾燥設備によれば、乾燥炭の一部を抜き出して、再度湿った低品位炭に供給することで、低品位炭の投入部の水分負荷の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係る石炭を用いたガス化複合発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥設備の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１００Ａは、乾燥室に流動化ガス（蒸気）１０７を供給することで乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、低品位の原料炭１０１を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカ５０と、前記原炭流動層バンカ５０の上方側から原炭微粒１０１Ａを抜き出す、原炭微粒抜き出しラインＬ11と、前記原炭流動層バンカ５０の下方側から原炭粗粒１０１Ｂを抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインＬ12と、前記原炭粗粒１０１Ｂを粉砕する粉砕機５６と、粉砕した粉砕炭１０１Ｃを乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインＬ1とを具備するものである。
ものである。
【００１８】
図１に示すように、原炭流動層バンカ５０は、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられて、原料の低品位炭を流動化ガス５２により予備乾燥するものである。
この予備乾燥の際に、フリーボードＦ内に舞い上がるガス中には予備乾燥された原炭微粒１０１Ａが存在するので、その原炭微粒１０１Ａを原炭微粒抜き出しラインＬ11により、抜き出し、原炭微粒抜き出しラインＬ11に介装したサイクロン５４により排ガス５５と原炭微粒１０１Ａとを分離している。この分離された原炭微粒１０１Ａは、粉砕機５６で粉砕された粉砕炭１０１Ｃを供給する粉砕炭供給ラインＬ1に合流して、流動層乾燥装置１０２に供給するようにしている。
【００１９】
ここで、原炭流動層バンカ５０内に整流板５１から供給される流動化ガス５２としては、例えば窒素、空気又は乾燥炭冷却時の冷却排ガス１１３を利用している。
【００２０】
原炭１０１中に流動化ガス５２を通気することで、セグリゲーションを促し、原炭微粒１０１Ａを上部に、原炭粗粒１０１Ｂを下部に分離させるようにしている。
【００２１】
流動化ガス５２の流量を最適流量に設定することで、原炭微粒１０１Ａは上部からサイクロン５４を経由して乾燥装置へ供給されることとなる。
【００２２】
これに対し、原炭粗粒１０１Ｂは、流動層の下部側に集中し、流動化される際に、大塊の異物５３は、下部より抜き出される。
また、原炭粗粒１０１Ｂは、流動層の底部から中段にかけての所定の位置から抜き出すことにより、異物５３と分離させるようにしている。
【００２３】
原炭流動層バンカ５０内の原炭微粒１０１Ａは、フリーボードＦ内に舞い上がった際、風力分級により、原炭微粒抜き出しラインＬ11によりサイクロン５４に抜き出される。
また、原炭粗粒１０１Ｂは、異物除去後に粉砕機５６に投入されるため、粉砕機５６において余分な破砕が不要となる。これにより、粉砕機５６の動力の低減を図ることができる。
【００２４】
また、大塊の異物５３が予め除去されるため、粉砕機５６でのトラブル回避に繋がることとなる。なお、異物５３は、例えば選別機等で金属や土砂等を分離し、原炭１０１と共に、再度原炭流動層バンカ５０に投入するようにしてもよい。
【００２５】
このように、本実施例によれば、原炭流動層バンカ５０内でセグリゲーションを促し、原炭１０１と原炭微粒１０１Ａ、原炭粗粒１０１Ｂ、大塊の異物５３に分類することで、原炭微粒１０１Ａはそのまま流動層乾燥装置１０２へ供給することで、粉砕機５６での粉砕を省略し、粉砕機５６の粉砕効率を向上させている。
【００２６】
また、大塊の異物５３は系外に排出することで、原炭粗粒１０１Ｂだけを選択的に粉砕機に供給することができるため、効率的な粉砕が可能となる。よって、粉砕機５６の粉砕容量の低減を図ると共に、動力低減を図ることができる。また、予め異物５３を除去するので、粉砕時のトラブルを回避することができる。
【００２７】
流動層乾燥装置１０２の乾燥室の上方に設けたガス排出ラインＬ4には、発生蒸気１０４中の粉塵を除去するサイクロン等の集塵装置１０５と、集塵装置１０５の下流側に介装され、発生蒸気１０４の熱を回収する潜熱回収システム１０６が設けられている。
【００２８】
流動層乾燥装置１０２の本体は、整流板１１６の細孔より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。
【００２９】
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、例えば１５０℃の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａが供給され、その高温の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａの潜熱を利用して粉砕石炭１０１Ｃを間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された乾燥用蒸気（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。
【００３０】
すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３内面では、乾燥用蒸気（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、粉砕石炭１０１Ｃの乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の乾燥用蒸気（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。
【００３１】
伝熱部材１０３によって粉砕された低品位炭１０１Ｃ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Ｆからガス排出ラインＬ4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、乾燥し微粉化したものが含まれているので、例えば集塵装置１０５により集塵して乾燥微粉１１５として分離する。
この乾燥微粉１１５は、粉砕機５６からの粉砕石炭１０１Ｃと合流され、流動層乾燥装置１０２に投入される。
流動層乾燥装置１０２から乾燥炭排出ラインＬ2より抜き出される乾燥炭１０１Ｄは、冷却機１１０で冷却され、冷却乾燥炭１１Ｅは、石炭ガス化炉１４(後述する図３参照)に供給される。なお、乾燥微粉１１５は乾燥炭１０１Ｃに合流するようにしてもよい。
冷却機１１０には窒素又は空気等の冷却ガス１１２により、乾燥炭１０１Ｄを冷却している。
【００３２】
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、潜熱回収システム１０６で熱回収された後、水処理部で処理され、冷却水１０８は、冷却機１１０にて冷却に寄与されている。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。
【００３３】
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、流動化ガス供給ラインＬ3に介装された例えば循環ファン１１４により流動層乾燥装置１０２内に送られて、低品位炭１０１Ａ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、本実施例では、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。
【００３４】
なお、上述した伝熱部材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、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａを伝熱部材１０３に供給して低品位炭１０１Ａを間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、低品位炭１０１Ａの流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７により低品位炭１０１Ａ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。
【００３５】
本実施例では、流動層乾燥装置１０２での乾燥の前段階において、原炭流動層バンカ５０で流動化ガス５２により原炭１０１を流動化させることにより、原炭微粒１０１Ａと原炭粗粒１０１Ｂとを分離すると共に、流動ガスにより予備乾燥された原炭粗粒１０１Ｂは、粉砕機５６により粉砕されるようにしているので、流動層乾燥装置１０２に供給された低品位炭の乾燥が効率的に行うことができる。
【実施例２】
【００３６】
図２は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。
図２に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１００Ｂでは、原炭流動層バンカ５０の流動層の一部に仕切壁６１と、流動層の上方近傍において仕切壁の上部をオーバーフローした原炭微粒１０１Ａを抜き出す抜き出し部６２とを設けている。
【００３７】
そして、仕切壁６１の上部をオーバーフローした原炭微粒１０１Ａを抜き出し部６２に落下させ、抜き出した原炭微粒１０１Ａを原炭微粒抜き出しラインＬ13により、粉砕機５６で粉砕した粉砕炭１０１Ｃを供給する粉砕炭供給ラインＬ1に合流して、流動層乾燥装置１０２に供給するようにしている。
【実施例３】
【００３８】
図３は、実施例３に係る石炭を用いたガス化複合発電システムの概略構成図である。
【００３９】
実施例３の石炭を用いたガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）は、空気を酸化剤として石炭ガス化炉で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用し、ガス精製装置で精製した後の石炭ガスを燃料ガスとしてガスタービン設備に供給して発電を行っている。即ち、本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。本実施例では、石炭ガス化炉１４に供給する石炭原料として低品位炭を使用している。
【００４０】
実施例３において、図３に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、原料炭である石炭１０１を事前に予備乾燥する原炭流動層バンカ５０を備えた石炭１０１を乾燥する流動層乾燥装置１０２Ａ（１０２Ｂ）からなる流動層乾燥設備１００Ａ（１００Ｂ）と、冷却乾燥炭（乾燥炭）１０１Ｅを供給してガス化し可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を生成する石炭ガス化炉１４と、ガス化ガスである可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００中のチャー１０１Ｆを回収するチャー回収装置１５と、可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００Ａを精製するガス精製装置１６と、精製された燃料ガス２００Ｂを燃焼させてタービンを駆動するガスタービン設備１７と、前記ガスタービン設備１７からのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラ（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０で生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）設備１８と、前記ガスタービン設備１７及び／又は前記蒸気タービン設備１８と連結された発電機（Ｇ）１９とを具備している。
【００４１】
本実施例に係る低品位炭供給設備１１は、原炭流動層バンカ５０と、粉砕機５６とを有している。原炭バンカ(図示しない)は、石炭（低品位炭）１０１を貯留可能であって、所定量の石炭１０１を原炭流動層バンカ５０に投下することができる。原炭流動層バンカ５０で乾燥された原炭粗粒１０１Ｂは、粉砕機５６により所定の大きさに破砕し、粉砕石炭１０１Ｃとしている。
【００４２】
流動層乾燥装置１０２Ａ（１０２Ｂ）は、実施例１又は２の装置を用いており、原炭流動層バンカ５０で予備乾燥と分級をした後、供給された粉砕石炭１０１Ｃに対して乾燥用蒸気（例えば１５０℃程度の過熱蒸気）Ａを供給することで、この低品位炭を流動させながら加熱乾燥するものであり、石炭１０１が含有する水分を除去することができる。そして、この流動層乾燥装置１０２Ａ（１０２Ｂ）は、外部に取り出された乾燥済の乾燥炭１０１Ｄを冷却する冷却機１１０が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｅが乾燥炭バンカ３４に貯留される。また、流動層乾燥装置１０２は、上部から取り出された発生蒸気１０４に同伴される乾燥炭の粒子を分離する乾燥炭サイクロン等の集塵装置１０５が設けられ、発生蒸気１０４から微粒の乾燥炭の粒子を分離している。なお、サイクロン等の集塵装置１０５で乾燥炭が分離された蒸気は、蒸気圧縮機で圧縮されてから流動層乾燥装置１０２に乾燥用蒸気として供給するようにしてもよい。
【００４３】
流動層乾燥装置１０２で乾燥され、ついで冷却機１１０で冷却された乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｅは、乾燥炭排出ライン１２３を介して、その後、バグフィルタ３２、ビンシステム３３を介して、一時乾燥炭バンカ３４に貯留される。
【００４４】
石炭ガス化炉１４は、乾燥炭バンカ３４から供給される微粒の乾燥炭１０１Ｅ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）１０１Ｆが戻されてリサイクル可能となっている。
【００４５】
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４０から窒素（Ｎ2）と酸素（Ｏ2）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は乾燥炭供給ライン１２３に接続されている。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から回収されたチャー１０１Ｆを戻すチャー戻しライン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（Ｎ2）は、乾燥炭１０１Ｅやチャー１０１Ｆの搬送用ガスとして利用され、酸素（Ｏ2）は、酸化剤として利用される。
【００４６】
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、内部に供給された乾燥炭１０１Ｅ、チャー１０１Ｆ、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、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を発生させ、この可燃性ガス２００をガス化剤としてガス化反応を生じさせている。なお、石炭ガス化炉１４は、微粉炭の混入した溶融スラグ等の異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。
本例では、石炭ガス化炉１４として噴流床ガス化炉を例示しているが、本発明は、これに限定されず、例えば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２００のガス生成ライン４９が設けられており、チャー１０１Ｆを含む可燃性ガス２００が排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にガス冷却器を別途を設けることで、可燃性ガス２００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。
【００４７】
チャー回収装置１５は、集塵装置５１とチャー供給ホッパ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２００に含有するチャー１０１Ｆを分離することができる。そして、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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。チャー供給ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガス２００から分離されたチャー１０１Ｆ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、このビンに複数のチャー供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、チャー供給ホッパ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。
【００４８】
ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａを精製して燃料ガス２００Ｂ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１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓ）が含まれているため、例えばアミン吸収液等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。
【００４９】
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４０Ａとガス精製装置１６から供給された燃料ガス２００Ｂとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガス２０２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。
【００５０】
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４０と高温の排ガス２０３との間で熱交換を行うことで、蒸気２０４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２０４を供給する蒸気供給ライン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２０４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。
【００５１】
そして、排熱回収ボイラ２０で熱が回収された排ガス２０５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２０５Ａは、煙突７５から大気へ放出される。
【００５２】
ここで、実施例３の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００５３】
実施例３の石炭ガス化複合発電設備１０において、低品位炭供給設備１１にて、原炭である石炭１０１が原炭流動層バンカ５０で原炭微粒１０１Ａと原炭粗粒１０１Ｂとに分離する。分離された原炭粗粒１０１Ｂが粉砕機５６に供給され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された粉砕石炭１０１Ｃは、流動層乾燥装置１０２により加熱乾燥され、この乾燥炭１０１Ｄを乾燥炭排出ライン１２３より抜き出した後、冷却機１１０により冷却されて冷却済の微粒の乾燥炭１０１Ｅとされ、乾燥炭バンカ３４に貯留される。
【００５４】
乾燥炭バンカ３４に貯留された冷却済みの乾燥炭１０１Ｅは、空気分離装置４２から供給される窒素により乾燥炭排出ライン１２３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１０１Ｆが、空気分離装置４２から供給される窒素によりチャー戻しライン４６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３７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。
【００５５】
石炭ガス化炉１４では、供給された乾燥炭１０１Ｅ及びチャー１０１Ｆが圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、乾燥炭１０１Ｅ びチャー１０１Ｆがガス化することで、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）２００を生成することができる。そして、この可燃性ガス２００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。
【００５６】
このチャー回収装置１５にて、可燃性ガス２００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２００に含有するチャー１０１Ｆが分離される。そして、チャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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２００から分離した微粒のチャー１０１Ｆは、チャー供給ホッパ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。
【００５７】
チャー回収装置１５によりチャー１０１Ｆが分離された可燃性ガス２００Ａ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２００Ｂ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４０Ａ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４０Ａと、ガス精製装置１６から供給される燃料ガス２００Ｂとを混合し、燃焼することで燃焼ガス２０２を生成し、この燃焼ガス２０２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。
【００５８】
そして、ガスタービン設備１７におけるタービン６３から排出された排ガス２０３は、排熱回収ボイラ２０にて、空気４０と熱交換を行うことで蒸気２０４を生成し、この生成した蒸気２０４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２０４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。
【００５９】
その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排ガス２０５の有害物質が除去され、浄化された排ガス２０５Ａが煙突７５から大気へ放出される。
【００６０】
なお、本実施例では、石炭原料として低品位炭を使用したが、高品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 石炭ガス化複合発電設備
１１ 低品位炭供給設備
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
５０ 原炭田流動層バンカ
１００Ａ、１００Ｂ 流動層乾燥設備
１０１ 原料炭（低品位炭）
１０１Ａ 原炭微粒
１０１Ｂ 原炭粗粒
１０１Ｃ 粉砕炭
１０２Ａ、１０２Ｂ 流動層乾燥装置
１０３ 伝熱部材（加熱手段）
１０４ 発生蒸気
１１０ 冷却機
Ａ 乾燥用蒸気（過熱蒸気）
Ｂ 凝縮水
【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乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置と、
流動層乾燥装置の前流側に設けられ、低品位の原料炭を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカと、
前記原炭流動層バンカの上方側から原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、
前記原炭流動層バンカの下方側から原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、
前記原炭粗粒を粉砕する粉砕機と、
粉砕した粉砕炭を乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項２】
請求項１において、
前記原炭流動層バンカの流動層内に仕切壁を形成すると共に、仕切壁から抜き出した原炭微粒を排出する原炭微粒抜き出しラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項３】
請求項１又は２の流動層乾燥設備と、
前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、
前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、
前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、
前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とする石炭を用いたガス化複合発電システム。
【請求項１】
乾燥室に流動化ガスを供給することで乾燥室に供給された低品位炭を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置と、
流動層乾燥装置の前流側に設けられ、低品位の原料炭を一時的に流動させつつ貯留する原炭流動層バンカと、
前記原炭流動層バンカの上方側から原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、
前記原炭流動層バンカの下方側から原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、
前記原炭粗粒を粉砕する粉砕機と、
粉砕した粉砕炭を乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項２】
請求項１において、
前記原炭流動層バンカの流動層内に仕切壁を形成すると共に、仕切壁から抜き出した原炭微粒を排出する原炭微粒抜き出しラインとを具備することを特徴とする流動層乾燥設備。
【請求項３】
請求項１又は２の流動層乾燥設備と、
前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、
前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、
前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、
前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とする石炭を用いたガス化複合発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２３３０７３（Ｐ２０１２−２３３０７３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２２７０（Ｐ２０１１−１０２２７０）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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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