褐炭の乾燥方法および乾燥システム
【課題】褐炭の自然発熱性を利用して外部から熱エネルギを供給することなく褐炭の乾燥を行う褐炭の乾燥システムを提供する。
【解決手段】乾燥対象である褐炭１が投入される容器２と、容器２内に投入された褐炭１を攪拌する攪拌手段４と、容器２内に空気を供給する供給管路８と、容器２内から排出される排気ガスの湿度を計測する湿度計測器１６と、湿度計測器１６が計測した湿度が所定値になるまで攪拌手段４または供給管路８を介して少なくとも攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つを制御する制御手段１７とを有する。
【解決手段】乾燥対象である褐炭１が投入される容器２と、容器２内に投入された褐炭１を攪拌する攪拌手段４と、容器２内に空気を供給する供給管路８と、容器２内から排出される排気ガスの湿度を計測する湿度計測器１６と、湿度計測器１６が計測した湿度が所定値になるまで攪拌手段４または供給管路８を介して少なくとも攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つを制御する制御手段１７とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は褐炭の乾燥方法および乾燥システムに関し、特に褐炭の自然発熱を利用してその乾燥を行う場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
褐炭は多量の水分を含んでいるため、そのままの状態でボイラの燃料として利用できる程度の粒径にまで粉砕して燃焼させたとしても、ボイラ火炉内で燃焼する燃焼ガスの水分による熱損失（潜熱）が増加し、プラント全体の熱効率が低下してしまうという問題がある。このため、褐炭は含水量が約２０質量％を超える亜瀝青炭とともに低品位炭として分類されている。
【０００３】
一方、褐炭は、高品位炭とされる瀝青炭と同等の埋蔵量をもち、低硫黄分のものが多く安価であるため、資源の有効利用の観点からも、これを乾燥させることにより発電プラントの燃料として利用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示する発電プランは、燃料となる低品位炭を効率的に乾燥させることによって、プラント全体の熱効率を向上させることを目的とするもので、ボイラの燃料として利用できる程度の粒径にまで粉砕した低品位炭を乾燥システムで乾燥させている。ここで、乾燥システムは当該発電プラントの排熱を利用して暖めた空気を熱源としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、上記特許文献１に開示されるように、従来技術に係る低品位炭の乾燥には乾燥のための熱エネルギを別途供給する必要があった。したがって、かかる熱エネルギが無駄に消費されることになり、さらなる改善の余地がある。一方、褐炭の場合には、空気中の
酸素との化学反応により自然発熱する性質がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、褐炭の自然発熱性を利用して外部から熱エネルギを供給することなく褐炭の乾燥を行う褐炭の乾燥方法および乾燥システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させ、前記容器内から排出される排気ガスの湿度が所定値になるまで前記自然発熱に伴う熱により前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【０００８】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの湿度を手掛りとして褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスが所定の温度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【００１０】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの温度を手掛りとして褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスが所定の濃度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【００１２】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を手掛りとして褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥方法において、前記所定の湿度、温度または濃度になった時点で前記容器内から乾燥した褐炭を排出するとともに、新たな褐炭を供給することを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【００１４】
本態様によれば、褐炭の乾燥処理を連続的に行うことができる。
【００１５】
本発明の第５の態様は、乾燥対象である褐炭が投入される容器と、前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、前記容器内から排出される排気ガスの湿度を計測する湿度計測手段と、前記湿度計測手段が計測した湿度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００１６】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの湿度を手掛りとして攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度等の制御により褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１７】
本発明の第６の態様は、乾燥対象である褐炭が投入される容器と、前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測する温度計測手段と、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスの温度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００１８】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの温度を手掛りとして攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度等の制御により褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１９】
本発明の第７の態様は、乾燥対象である褐炭が投入される容器と、前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測する濃度計測手段と、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスの濃度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２０】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を手掛りとして攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度等の制御により褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００２１】
本発明の第８の態様は、第５〜第７の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記容器内の褐炭を加熱する加熱手段を有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２２】
本態様によれば、自然発熱のトリガーを提供して所望の発熱を円滑に開始させることができる。同時に、褐炭の自然発熱により発生した容器内の熱が外部に逃げるのを防止して所定の乾燥処理を効率よく行わせることができる。
【００２３】
本発明の第９の態様は、第８の態様に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記加熱手段はヒートポンプの加熱部で形成するとともに、前記ヒートポンプの冷熱部は前記空気供給手段と前記容器との間の空気供給系に配設されて前記容器に供給される空気を冷却して除湿するように構成したことを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２４】
本態様によれば、上記第８の態様の作用・効果に加え、湿度が低下した乾燥空気を容器内に供給することができるので、その分効率的な褐炭の乾燥に寄与させることができる。
【００２５】
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記加熱部を前記冷熱部と前記容器との間の前記空気供給系にも配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２６】
本態様によれば、上記第８の態様の作用・効果に加え、湿度が低下した乾燥空気をさらに加熱して容器内に供給することができるので、さらに効率的な褐炭の乾燥に寄与させることができる。
【００２７】
本発明の第１１の態様によれば、第５〜第１０の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記容器から排出された排ガスと前記空気供給系を介して前記容器内に供給される空気との間で熱交換させるための熱交換器を前記空気供給系に配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２８】
本態様によれば、容器内で褐炭の自然発熱により発生した熱を吸収した排気ガスが有する熱エネルギを熱交換を介して供給空気に与えることができる。この結果、供給空気が加熱され、効率的な褐炭の乾燥に寄与させることができる。
【００２９】
本発明の第１２の態様によれば、第５〜第１１の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記容器内へ窒素を供給する窒素供給手段を、さらに有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００３０】
本態様によれば、容器内に窒素を供給することで褐炭の酸化反応を抑制することができる。この結果、褐炭の発火、燃焼を未然に防止して、安全かつ良好な所定の乾燥処理を行わせることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させ、前記容器内から排出される排気ガス中の湿度、排気ガスの温度または排気ガス中の特定のガスの濃度である物理量を計測し、各物理量に基づき褐炭の乾燥の程度を特定することができる。この結果、褐炭と酸素との化学反応により発生する自然発熱の熱を利用して別途熱エネルギを供給することなく良好に褐炭の乾燥を行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック線図である。同図に示すように、褐炭１を乾燥するための容器２は、本形態の場合、図中垂直方向の軸を有する筒状の部材で密閉空間を形成してなる。かかる容器２にはその底部にメッシュ状の底板２Ａが設けてあり、底板２Ａ上に載置された褐炭１が攪拌装置４により攪拌される。攪拌装置４は容器２の中心軸に沿う垂直な回転軸４Ａと、回転軸４Ａの途中から水平方向に突出させて設けた複数のブレード４Ｂとを有しており、モータ３を駆動源として回転軸４Ａが回転されることによりブレード４Ｂで褐炭１を攪拌するようになっている。褐炭１は褐炭供給手段５を介して容器２内にその上部から投入されるようになっている。一方、所定の乾燥処理を終えた褐炭１は乾燥褐炭排出手段６を介して容器２の下部から排出されるようになっている。
【００３５】
空気供給手段７は褐炭１と酸化反応を起こさせるための空気を供給管路８および底板２Ａを介して容器２内の褐炭１に吹き込むようになっている。この空気供給手段７はコンプレッサやブロア等で好適に形成することができる。供給管路８には窒素供給手段９も接続されており、場合によっては容器２内の褐炭１に窒素ガスを吹き込むことができるように構成してある。窒素ガスを吹き込むのは、褐炭１の酸化反応を強制的に停止させる場合であるが、この点に関しては後に詳述する。ここで、流量調整弁１０、１１は空気供給手段７および窒素供給手段９に対応させて容器２内に至る管路の途中に配設してあり、通常は流量調整弁１０が開状態となり、供給管路８を介した空気が容器２内に供給される。一方、所定の緊急時には流量調整弁１１が開状態となり、供給管路８を介した窒素が容器２内に供給される。
【００３６】
ここで、容器２内には、攪拌されている褐炭１と空気との酸化反応によりを褐炭１が自然発熱するように供給量および温度等を調整した空気が供給される。褐炭１と反応して加熱された空気は、褐炭１と空気との酸化反応で生成されるガスとともに排気ガスとして排気管路１２を介して外部に排出される。
【００３７】
加熱手段１３は容器２の外周面を取り囲むように配設されており、容器２内の褐炭１を加熱するようになっている。かかる加熱手段１３は褐炭１の自然発熱を円滑に開始させるトリガーとして機能させると同時に、自然発熱により発生した容器２内の熱が外部に逃げるのを防止する断熱部として機能させるためのものである。すなわち、自然発熱反応は容器２内の褐炭１の温度を環境温度（室温）よりも若干高くすることにより、より容易に生起される。そこで、本形態では、加熱手段１３による加熱で容器２内の褐炭１の温度を環境温度よりも若干高温にすることで自然発熱による温度上昇の立ち上がりを円滑に行わせるとともに、一旦自然発熱反応が開始された後は自然発熱により発生した熱が褐炭１の乾燥に使用されることなく無駄に環境に放出されるのを防止している。ただ、加熱手段１３は、原理的には必ずしも必要ではない。加熱手段１３により加熱しない場合でも容器２内に供給する空気量や空気温度等を調整することで充分自然発熱反応を生起させることはできるからである。
【００３８】
一方、本形態の如く加熱手段１３を設けた場合には、褐炭１の自然発熱反応のトリガーを提供して所望の発熱を円滑に開始させることができると同時に、褐炭１の自然発熱反応により発生した容器２内の熱が外部に逃げるのを防止して所定の乾燥処理を効率よく行わせることができるという効果はある。なお、加熱手段１３は例えば電気ヒータ等で好適に形成し得る。
【００３９】
温度計測器１４は容器２内で攪拌されつつ空気が供給されることにより発熱している褐炭１の温度を計測するもので、容器２内の褐炭１の温度を代表するような位置の温度を計測するように設置してある。温度計測器１４は熱電対温度計で好適に形成し得る。また、計測したデータは制御手段１７に送出される。
【００４０】
温度計測器１５、湿度計測器１６は排気管路１２を流通する排気ガスの温度、湿度を計測する。計測した温度、湿度のデータは制御手段１７に送出される。
【００４１】
制御手段１７は次の各制御を行う。
１） 湿度計測器１６が計測する湿度のデータに基づき褐炭１の乾燥処理の終了時点を判定する。すなわち、排気管路１２を流通する排気ガスの湿度が所定の閾値を超えて低下した時点で自然発熱による褐炭１の所定の乾燥処理が終了したと判断し、必要な所定の制御を行う。例えば、乾燥褐炭排出手段６を制御して乾燥処理が終了した容器２内の褐炭１を排出させるとともに、褐炭供給手段５を介して乾燥対象となる褐炭１を容器２内に供給するように制御する。ここで、褐炭１の供給・排出は容器２内に投入された一定量の褐炭１の乾燥処理が終了する毎に行うバッチ処理でも良いし、乾燥がより進行する下部の褐炭１を順次排出しつつ上部から新しい褐炭１を供給する連続処理でも良い。
【００４２】
２） 温度計測器１５が計測する温度のデータに基づき褐炭１の乾燥処理の終了時点を判定する。この場合には、所定のパラメータを利用して排気ガスの温度と褐炭１の乾燥の程度との相関関係である乾燥特性のデータを予め制御手段１７に記憶させておく必要がある。すなわち、少なくとも攪拌手段４による褐炭１の攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした排気ガスの温度と褐炭１の乾燥の程度との関係を予め検出しておく。かくして、排気ガスが所定の温度になるまで褐炭１を昇温させることにより所定の乾燥処理を行うことができる。このように、排気ガスの温度の管理によっても褐炭１の乾燥状態を把握することはできるが、例えば褐炭１の種類毎等、所定の条件毎に予め前述の如き褐炭の乾燥特性を用意する必要があるため、排気ガスの湿度を管理する場合に較べ手間がかかる。このため、あくまで補助的な乾燥特定手段としての意義を有するに止まる。
【００４３】
３） モータ３の駆動を制御して攪拌装置４の攪拌速度を制御する。
【００４４】
４） 流量調整弁１０の開度を調整し、供給管路８を介して容器２内に吹き込む供給空気の量を制御する。このとき、流量調整弁１１は閉状態となるように制御する。
【００４５】
５） 温度計測器１４が検出する容器２内の温度が所定値を超えた場合、流量調整弁１１を開き、供給管路８を介して容器２内に窒素を吹き込むことで自然発熱を強制停止させる。この場合の容器２内の温度の所定値は褐炭１がその酸化反応により自然発熱を超えて発火、燃焼へと進行するのを未然に防止し得る温度を設定しておく。このとき、流量調整弁１０は閉状態となるように制御する。
【００４６】
かかる本形態によれば、褐炭１を投入した容器２内で褐炭１を攪拌しつつ空気を供給しているので、褐炭１は空気中の酸素との化学反応により自然発熱する。かかる自然発熱による熱により褐炭１の乾燥が進む。ここで、容器２内から排出される排気ガス中の湿度を計測しているので、この湿度を介して褐炭１の乾燥の程度を把握することができる。この結果、褐炭１と酸素との化学反応により発生する自然発熱の熱を利用して別途熱エネルギを供給することなく良好に褐炭１の所定の乾燥を行なわせることができる。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、排気管路１２にはガス濃度計測器２１も配設されている。ガス濃度計測器２１は排気管路１２を流通する排気ガス中の特定のガスの濃度を計測してそのデータを制御手段２７に送出する。ここで、特定のガスとしては褐炭１と空気との化学反応により生成され、褐炭１の乾燥の程度の進行とともに濃度が増大するＣＯやＣＯ２が好適である。ただ、この場合も所定のパラメータを利用して排気ガス中の特定のガスの濃度と褐炭１の乾燥の程度との相関関係である乾燥特性のデータを予め制御手段２７に記憶させておく必要がある。すなわち、少なくとも攪拌手段４による褐炭１の攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした排気ガスの温度と褐炭１の乾燥の程度との関係を予め検出しておく。かくして、排気ガス中の特定のガスの濃度が所定の濃度になるまで褐炭１を昇温させることにより所定の乾燥処理を行うことができる。このように、排気ガス中の特定のガスの濃度の管理によっても褐炭１の乾燥状態を把握することはできるが、排気ガスの温度を管理する場合と同様に、予め褐炭１の乾燥特性を用意する必要があるため、排気ガスの湿度を管理する場合に較べ手間がかかる。このため、あくまで補助的な乾燥特定手段としての意義を有するに止まる。
【００４８】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、本形態は、図１に示す実施の形態にバイパス管路３１およびＧ／Ｇ熱交換３２を追加したものである。バイパス管路３１は排気管路１２から分岐されてＧ／Ｇ熱交換３２に至り、再度排気管路１２に戻る排気ガスの流路を形成している。ここで、Ｇ／Ｇ熱交換３２は供給管路１２に配設してある。したがって、容器２内で自然発熱している褐炭に加熱されて温度が上昇している排気ガスの熱エネルギをＧ／Ｇ熱交換３２で供給空気との間の熱交換により回収することができる。この結果、容器２内に吹き込まれる供給空気の温度を上昇させることができ、その分褐炭１の乾燥処理を促進させることができる。
【００４９】
なお、本形態では排気ガスの一部をバイパス管路３１に流通させるようにしたが、排気ガスの全部をＧ／Ｇ熱交換３２で熱交換させるように構成しても構わない。
【００５０】
＜第４の実施の形態＞
図４は本発明の第４の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、本形態は、図１に示す実施の形態における加熱手段１３をヒートポンプ４１で置換したものである。すなわち、加熱部４１Ｂのタンクは容器２の周囲を取り囲むように形成されており、その内部には水やオイル等の熱媒が充填してある。かかる熱媒はヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体で加熱される。一方、ヒートポンプ４１の冷熱部４１Ｃは供給管路８の途中に介在させてあり、供給管路８を介して容器２内に吹き込まれる供給空気の除湿を行うように構成してある。すなわち、前記供給空気がヒートポンプ本体４１Ａから供給される冷却媒体と冷熱部４１Ｃのタンク内で熱交換することにより冷却・除湿される。除湿の結果生成されるドレインはタンク外に排出するようになっている。
【００５１】
かかる本形態によれば、加熱部４１Ｂに図１の加熱手段１３と同様の機能を持たせることができるばかりでなく、冷熱部４１Ｃで供給空気の除湿を行うことができるので、その分容器２内には、乾燥空気を吹き込むことができる。これにより効率的な褐炭１の乾燥に寄与させることができる。
【００５２】
＜第５の実施の形態＞
図５は本発明の第５の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１および図４と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、本形態は、図４に示す実施の形態におけるヒートポンプ４１の構造を変更したものである。すなわち、本形態に係るヒートポンプ５１の加熱部５１Ｂにはヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体が容器２内の褐炭１を加熱するだけでなく、供給管路８において冷熱部４１Ｃの下流側に配設されている熱交換器５２の熱源として機能するように構成してある。すなわち、ヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体は加熱部５１Ｂのみならず熱交換器５２との間も循環するようになっている。
【００５３】
かかる本形態によれば、冷熱部４１Ｃで除湿されることにより乾燥はされるが、温度が低下する供給空気を熱交換器５２においてヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体と熱交換させることで加熱することができ、第４の実施の形態の場合よりもより高温の乾燥空気を容器２内に吹き込むことが可能になる。この結果、さらに効率的な褐炭１の乾燥に寄与させることができる。
【００５４】
なお、上記各実施の形態では容器２が縦置き型で、攪拌装置４が垂直軸回りに回転するものとしたがこれに限るものではない。容器を横置き型とし、攪拌装置が水平軸回りに回転するように構成しても良い。この場合には、褐炭は水平方向の一方側から容器内に供給するとともに他方側から排出させる。また、空気は、排出側から供給側に流れるように供給する。
【００５５】
また、第３の実施の形態に示すバイパス管路３１およびＧ／Ｇ熱交換器３２を第２、第４、第５の実施の形態と組み合わせることも可能であり、組み合わせた場合には、第３の実施の形態と同様の作用・効果も得ることができる。同様に第２の実施の形態と、第４、第５の実施の形態と組み合わせることもでき、組み合わせた場合には、第４、第５の実施の形態と同様の作用・効果も得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は褐炭を燃料として利用する、例えば火力発電を行う産業分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 褐炭
２ 容器
４ 攪拌装置
５ 褐炭供給手段
６ 乾燥褐炭排出手段
７ 空気供給手段
８ 供給管路
９ 窒素供給手段
１２ 排気管路
１３ 加熱手段
１４，１５ 温度計測器
１６ 湿度計測器
１７，２７，３７，４７，５７ 制御手段
２１ ガス濃度計測器
３１ バイパス管路
３２ Ｇ／Ｇ熱交換器
４１ ヒートポンプ
４１Ａ ヒートポンプ本体
４１Ｂ，５１Ｂ 加熱部
４１Ｃ 冷熱部
５２ 熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は褐炭の乾燥方法および乾燥システムに関し、特に褐炭の自然発熱を利用してその乾燥を行う場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
褐炭は多量の水分を含んでいるため、そのままの状態でボイラの燃料として利用できる程度の粒径にまで粉砕して燃焼させたとしても、ボイラ火炉内で燃焼する燃焼ガスの水分による熱損失（潜熱）が増加し、プラント全体の熱効率が低下してしまうという問題がある。このため、褐炭は含水量が約２０質量％を超える亜瀝青炭とともに低品位炭として分類されている。
【０００３】
一方、褐炭は、高品位炭とされる瀝青炭と同等の埋蔵量をもち、低硫黄分のものが多く安価であるため、資源の有効利用の観点からも、これを乾燥させることにより発電プラントの燃料として利用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示する発電プランは、燃料となる低品位炭を効率的に乾燥させることによって、プラント全体の熱効率を向上させることを目的とするもので、ボイラの燃料として利用できる程度の粒径にまで粉砕した低品位炭を乾燥システムで乾燥させている。ここで、乾燥システムは当該発電プラントの排熱を利用して暖めた空気を熱源としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、上記特許文献１に開示されるように、従来技術に係る低品位炭の乾燥には乾燥のための熱エネルギを別途供給する必要があった。したがって、かかる熱エネルギが無駄に消費されることになり、さらなる改善の余地がある。一方、褐炭の場合には、空気中の
酸素との化学反応により自然発熱する性質がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、褐炭の自然発熱性を利用して外部から熱エネルギを供給することなく褐炭の乾燥を行う褐炭の乾燥方法および乾燥システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させ、前記容器内から排出される排気ガスの湿度が所定値になるまで前記自然発熱に伴う熱により前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【０００８】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの湿度を手掛りとして褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスが所定の温度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【００１０】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの温度を手掛りとして褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様は、乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスが所定の濃度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【００１２】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を手掛りとして褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥方法において、前記所定の湿度、温度または濃度になった時点で前記容器内から乾燥した褐炭を排出するとともに、新たな褐炭を供給することを特徴とする褐炭の乾燥方法にある。
【００１４】
本態様によれば、褐炭の乾燥処理を連続的に行うことができる。
【００１５】
本発明の第５の態様は、乾燥対象である褐炭が投入される容器と、前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、前記容器内から排出される排気ガスの湿度を計測する湿度計測手段と、前記湿度計測手段が計測した湿度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００１６】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの湿度を手掛りとして攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度等の制御により褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１７】
本発明の第６の態様は、乾燥対象である褐炭が投入される容器と、前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測する温度計測手段と、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスの温度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００１８】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガスの温度を手掛りとして攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度等の制御により褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００１９】
本発明の第７の態様は、乾燥対象である褐炭が投入される容器と、前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測する濃度計測手段と、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスの濃度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２０】
本態様によれば、褐炭を投入して乾燥させる容器から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を手掛りとして攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度等の制御により褐炭をその自然発熱の熱を利用して良好に乾燥させることができる。
【００２１】
本発明の第８の態様は、第５〜第７の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記容器内の褐炭を加熱する加熱手段を有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２２】
本態様によれば、自然発熱のトリガーを提供して所望の発熱を円滑に開始させることができる。同時に、褐炭の自然発熱により発生した容器内の熱が外部に逃げるのを防止して所定の乾燥処理を効率よく行わせることができる。
【００２３】
本発明の第９の態様は、第８の態様に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記加熱手段はヒートポンプの加熱部で形成するとともに、前記ヒートポンプの冷熱部は前記空気供給手段と前記容器との間の空気供給系に配設されて前記容器に供給される空気を冷却して除湿するように構成したことを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２４】
本態様によれば、上記第８の態様の作用・効果に加え、湿度が低下した乾燥空気を容器内に供給することができるので、その分効率的な褐炭の乾燥に寄与させることができる。
【００２５】
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記加熱部を前記冷熱部と前記容器との間の前記空気供給系にも配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２６】
本態様によれば、上記第８の態様の作用・効果に加え、湿度が低下した乾燥空気をさらに加熱して容器内に供給することができるので、さらに効率的な褐炭の乾燥に寄与させることができる。
【００２７】
本発明の第１１の態様によれば、第５〜第１０の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記容器から排出された排ガスと前記空気供給系を介して前記容器内に供給される空気との間で熱交換させるための熱交換器を前記空気供給系に配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００２８】
本態様によれば、容器内で褐炭の自然発熱により発生した熱を吸収した排気ガスが有する熱エネルギを熱交換を介して供給空気に与えることができる。この結果、供給空気が加熱され、効率的な褐炭の乾燥に寄与させることができる。
【００２９】
本発明の第１２の態様によれば、第５〜第１１の態様の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、前記容器内へ窒素を供給する窒素供給手段を、さらに有することを特徴とする褐炭の乾燥システムにある。
【００３０】
本態様によれば、容器内に窒素を供給することで褐炭の酸化反応を抑制することができる。この結果、褐炭の発火、燃焼を未然に防止して、安全かつ良好な所定の乾燥処理を行わせることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させ、前記容器内から排出される排気ガス中の湿度、排気ガスの温度または排気ガス中の特定のガスの濃度である物理量を計測し、各物理量に基づき褐炭の乾燥の程度を特定することができる。この結果、褐炭と酸素との化学反応により発生する自然発熱の熱を利用して別途熱エネルギを供給することなく良好に褐炭の乾燥を行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る褐炭の乾燥システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック線図である。同図に示すように、褐炭１を乾燥するための容器２は、本形態の場合、図中垂直方向の軸を有する筒状の部材で密閉空間を形成してなる。かかる容器２にはその底部にメッシュ状の底板２Ａが設けてあり、底板２Ａ上に載置された褐炭１が攪拌装置４により攪拌される。攪拌装置４は容器２の中心軸に沿う垂直な回転軸４Ａと、回転軸４Ａの途中から水平方向に突出させて設けた複数のブレード４Ｂとを有しており、モータ３を駆動源として回転軸４Ａが回転されることによりブレード４Ｂで褐炭１を攪拌するようになっている。褐炭１は褐炭供給手段５を介して容器２内にその上部から投入されるようになっている。一方、所定の乾燥処理を終えた褐炭１は乾燥褐炭排出手段６を介して容器２の下部から排出されるようになっている。
【００３５】
空気供給手段７は褐炭１と酸化反応を起こさせるための空気を供給管路８および底板２Ａを介して容器２内の褐炭１に吹き込むようになっている。この空気供給手段７はコンプレッサやブロア等で好適に形成することができる。供給管路８には窒素供給手段９も接続されており、場合によっては容器２内の褐炭１に窒素ガスを吹き込むことができるように構成してある。窒素ガスを吹き込むのは、褐炭１の酸化反応を強制的に停止させる場合であるが、この点に関しては後に詳述する。ここで、流量調整弁１０、１１は空気供給手段７および窒素供給手段９に対応させて容器２内に至る管路の途中に配設してあり、通常は流量調整弁１０が開状態となり、供給管路８を介した空気が容器２内に供給される。一方、所定の緊急時には流量調整弁１１が開状態となり、供給管路８を介した窒素が容器２内に供給される。
【００３６】
ここで、容器２内には、攪拌されている褐炭１と空気との酸化反応によりを褐炭１が自然発熱するように供給量および温度等を調整した空気が供給される。褐炭１と反応して加熱された空気は、褐炭１と空気との酸化反応で生成されるガスとともに排気ガスとして排気管路１２を介して外部に排出される。
【００３７】
加熱手段１３は容器２の外周面を取り囲むように配設されており、容器２内の褐炭１を加熱するようになっている。かかる加熱手段１３は褐炭１の自然発熱を円滑に開始させるトリガーとして機能させると同時に、自然発熱により発生した容器２内の熱が外部に逃げるのを防止する断熱部として機能させるためのものである。すなわち、自然発熱反応は容器２内の褐炭１の温度を環境温度（室温）よりも若干高くすることにより、より容易に生起される。そこで、本形態では、加熱手段１３による加熱で容器２内の褐炭１の温度を環境温度よりも若干高温にすることで自然発熱による温度上昇の立ち上がりを円滑に行わせるとともに、一旦自然発熱反応が開始された後は自然発熱により発生した熱が褐炭１の乾燥に使用されることなく無駄に環境に放出されるのを防止している。ただ、加熱手段１３は、原理的には必ずしも必要ではない。加熱手段１３により加熱しない場合でも容器２内に供給する空気量や空気温度等を調整することで充分自然発熱反応を生起させることはできるからである。
【００３８】
一方、本形態の如く加熱手段１３を設けた場合には、褐炭１の自然発熱反応のトリガーを提供して所望の発熱を円滑に開始させることができると同時に、褐炭１の自然発熱反応により発生した容器２内の熱が外部に逃げるのを防止して所定の乾燥処理を効率よく行わせることができるという効果はある。なお、加熱手段１３は例えば電気ヒータ等で好適に形成し得る。
【００３９】
温度計測器１４は容器２内で攪拌されつつ空気が供給されることにより発熱している褐炭１の温度を計測するもので、容器２内の褐炭１の温度を代表するような位置の温度を計測するように設置してある。温度計測器１４は熱電対温度計で好適に形成し得る。また、計測したデータは制御手段１７に送出される。
【００４０】
温度計測器１５、湿度計測器１６は排気管路１２を流通する排気ガスの温度、湿度を計測する。計測した温度、湿度のデータは制御手段１７に送出される。
【００４１】
制御手段１７は次の各制御を行う。
１） 湿度計測器１６が計測する湿度のデータに基づき褐炭１の乾燥処理の終了時点を判定する。すなわち、排気管路１２を流通する排気ガスの湿度が所定の閾値を超えて低下した時点で自然発熱による褐炭１の所定の乾燥処理が終了したと判断し、必要な所定の制御を行う。例えば、乾燥褐炭排出手段６を制御して乾燥処理が終了した容器２内の褐炭１を排出させるとともに、褐炭供給手段５を介して乾燥対象となる褐炭１を容器２内に供給するように制御する。ここで、褐炭１の供給・排出は容器２内に投入された一定量の褐炭１の乾燥処理が終了する毎に行うバッチ処理でも良いし、乾燥がより進行する下部の褐炭１を順次排出しつつ上部から新しい褐炭１を供給する連続処理でも良い。
【００４２】
２） 温度計測器１５が計測する温度のデータに基づき褐炭１の乾燥処理の終了時点を判定する。この場合には、所定のパラメータを利用して排気ガスの温度と褐炭１の乾燥の程度との相関関係である乾燥特性のデータを予め制御手段１７に記憶させておく必要がある。すなわち、少なくとも攪拌手段４による褐炭１の攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした排気ガスの温度と褐炭１の乾燥の程度との関係を予め検出しておく。かくして、排気ガスが所定の温度になるまで褐炭１を昇温させることにより所定の乾燥処理を行うことができる。このように、排気ガスの温度の管理によっても褐炭１の乾燥状態を把握することはできるが、例えば褐炭１の種類毎等、所定の条件毎に予め前述の如き褐炭の乾燥特性を用意する必要があるため、排気ガスの湿度を管理する場合に較べ手間がかかる。このため、あくまで補助的な乾燥特定手段としての意義を有するに止まる。
【００４３】
３） モータ３の駆動を制御して攪拌装置４の攪拌速度を制御する。
【００４４】
４） 流量調整弁１０の開度を調整し、供給管路８を介して容器２内に吹き込む供給空気の量を制御する。このとき、流量調整弁１１は閉状態となるように制御する。
【００４５】
５） 温度計測器１４が検出する容器２内の温度が所定値を超えた場合、流量調整弁１１を開き、供給管路８を介して容器２内に窒素を吹き込むことで自然発熱を強制停止させる。この場合の容器２内の温度の所定値は褐炭１がその酸化反応により自然発熱を超えて発火、燃焼へと進行するのを未然に防止し得る温度を設定しておく。このとき、流量調整弁１０は閉状態となるように制御する。
【００４６】
かかる本形態によれば、褐炭１を投入した容器２内で褐炭１を攪拌しつつ空気を供給しているので、褐炭１は空気中の酸素との化学反応により自然発熱する。かかる自然発熱による熱により褐炭１の乾燥が進む。ここで、容器２内から排出される排気ガス中の湿度を計測しているので、この湿度を介して褐炭１の乾燥の程度を把握することができる。この結果、褐炭１と酸素との化学反応により発生する自然発熱の熱を利用して別途熱エネルギを供給することなく良好に褐炭１の所定の乾燥を行なわせることができる。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、排気管路１２にはガス濃度計測器２１も配設されている。ガス濃度計測器２１は排気管路１２を流通する排気ガス中の特定のガスの濃度を計測してそのデータを制御手段２７に送出する。ここで、特定のガスとしては褐炭１と空気との化学反応により生成され、褐炭１の乾燥の程度の進行とともに濃度が増大するＣＯやＣＯ２が好適である。ただ、この場合も所定のパラメータを利用して排気ガス中の特定のガスの濃度と褐炭１の乾燥の程度との相関関係である乾燥特性のデータを予め制御手段２７に記憶させておく必要がある。すなわち、少なくとも攪拌手段４による褐炭１の攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした排気ガスの温度と褐炭１の乾燥の程度との関係を予め検出しておく。かくして、排気ガス中の特定のガスの濃度が所定の濃度になるまで褐炭１を昇温させることにより所定の乾燥処理を行うことができる。このように、排気ガス中の特定のガスの濃度の管理によっても褐炭１の乾燥状態を把握することはできるが、排気ガスの温度を管理する場合と同様に、予め褐炭１の乾燥特性を用意する必要があるため、排気ガスの湿度を管理する場合に較べ手間がかかる。このため、あくまで補助的な乾燥特定手段としての意義を有するに止まる。
【００４８】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、本形態は、図１に示す実施の形態にバイパス管路３１およびＧ／Ｇ熱交換３２を追加したものである。バイパス管路３１は排気管路１２から分岐されてＧ／Ｇ熱交換３２に至り、再度排気管路１２に戻る排気ガスの流路を形成している。ここで、Ｇ／Ｇ熱交換３２は供給管路１２に配設してある。したがって、容器２内で自然発熱している褐炭に加熱されて温度が上昇している排気ガスの熱エネルギをＧ／Ｇ熱交換３２で供給空気との間の熱交換により回収することができる。この結果、容器２内に吹き込まれる供給空気の温度を上昇させることができ、その分褐炭１の乾燥処理を促進させることができる。
【００４９】
なお、本形態では排気ガスの一部をバイパス管路３１に流通させるようにしたが、排気ガスの全部をＧ／Ｇ熱交換３２で熱交換させるように構成しても構わない。
【００５０】
＜第４の実施の形態＞
図４は本発明の第４の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、本形態は、図１に示す実施の形態における加熱手段１３をヒートポンプ４１で置換したものである。すなわち、加熱部４１Ｂのタンクは容器２の周囲を取り囲むように形成されており、その内部には水やオイル等の熱媒が充填してある。かかる熱媒はヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体で加熱される。一方、ヒートポンプ４１の冷熱部４１Ｃは供給管路８の途中に介在させてあり、供給管路８を介して容器２内に吹き込まれる供給空気の除湿を行うように構成してある。すなわち、前記供給空気がヒートポンプ本体４１Ａから供給される冷却媒体と冷熱部４１Ｃのタンク内で熱交換することにより冷却・除湿される。除湿の結果生成されるドレインはタンク外に排出するようになっている。
【００５１】
かかる本形態によれば、加熱部４１Ｂに図１の加熱手段１３と同様の機能を持たせることができるばかりでなく、冷熱部４１Ｃで供給空気の除湿を行うことができるので、その分容器２内には、乾燥空気を吹き込むことができる。これにより効率的な褐炭１の乾燥に寄与させることができる。
【００５２】
＜第５の実施の形態＞
図５は本発明の第５の実施の形態を示すブロック線図である。同図中、図１および図４と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。同図に示すように、本形態は、図４に示す実施の形態におけるヒートポンプ４１の構造を変更したものである。すなわち、本形態に係るヒートポンプ５１の加熱部５１Ｂにはヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体が容器２内の褐炭１を加熱するだけでなく、供給管路８において冷熱部４１Ｃの下流側に配設されている熱交換器５２の熱源として機能するように構成してある。すなわち、ヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体は加熱部５１Ｂのみならず熱交換器５２との間も循環するようになっている。
【００５３】
かかる本形態によれば、冷熱部４１Ｃで除湿されることにより乾燥はされるが、温度が低下する供給空気を熱交換器５２においてヒートポンプ本体４１Ａから供給される加熱媒体と熱交換させることで加熱することができ、第４の実施の形態の場合よりもより高温の乾燥空気を容器２内に吹き込むことが可能になる。この結果、さらに効率的な褐炭１の乾燥に寄与させることができる。
【００５４】
なお、上記各実施の形態では容器２が縦置き型で、攪拌装置４が垂直軸回りに回転するものとしたがこれに限るものではない。容器を横置き型とし、攪拌装置が水平軸回りに回転するように構成しても良い。この場合には、褐炭は水平方向の一方側から容器内に供給するとともに他方側から排出させる。また、空気は、排出側から供給側に流れるように供給する。
【００５５】
また、第３の実施の形態に示すバイパス管路３１およびＧ／Ｇ熱交換器３２を第２、第４、第５の実施の形態と組み合わせることも可能であり、組み合わせた場合には、第３の実施の形態と同様の作用・効果も得ることができる。同様に第２の実施の形態と、第４、第５の実施の形態と組み合わせることもでき、組み合わせた場合には、第４、第５の実施の形態と同様の作用・効果も得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は褐炭を燃料として利用する、例えば火力発電を行う産業分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 褐炭
２ 容器
４ 攪拌装置
５ 褐炭供給手段
６ 乾燥褐炭排出手段
７ 空気供給手段
８ 供給管路
９ 窒素供給手段
１２ 排気管路
１３ 加熱手段
１４，１５ 温度計測器
１６ 湿度計測器
１７，２７，３７，４７，５７ 制御手段
２１ ガス濃度計測器
３１ バイパス管路
３２ Ｇ／Ｇ熱交換器
４１ ヒートポンプ
４１Ａ ヒートポンプ本体
４１Ｂ，５１Ｂ 加熱部
４１Ｃ 冷熱部
５２ 熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させ、前記容器内から排出される排気ガスの湿度が所定値になるまで前記自然発熱に伴う熱により前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項２】
乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスが所定の温度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項３】
乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスが所定の濃度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一つに記載する褐炭の乾燥方法において、
前記所定の湿度、温度または濃度になった時点で前記容器内から乾燥した褐炭を排出するとともに、新たな褐炭を供給することを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項５】
乾燥対象である褐炭が投入される容器と、
前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、
前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、
前記容器内から排出される排気ガスの湿度を計測する湿度計測手段と、
前記湿度計測手段が計測した湿度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項６】
乾燥対象である褐炭が投入される容器と、
前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、
前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、
前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測する温度計測手段と、
少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスの温度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項７】
乾燥対象である褐炭が投入される容器と、
前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、
前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、
前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測する濃度計測手段と、
少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスの濃度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項８】
請求項５〜請求項７の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記容器内の褐炭を加熱する加熱手段を有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項９】
請求項８に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記加熱手段はヒートポンプの加熱部で形成するとともに、前記ヒートポンプの冷熱部は前記空気供給手段と前記容器との間の空気供給系に配設されて前記容器に供給される空気を冷却して除湿するように構成したことを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項１０】
請求項９に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記加熱部を前記冷熱部と前記容器との間の前記空気供給系にも配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項１１】
請求項５〜請求項１０の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記容器から排出された排ガスと前記空気供給系を介して前記容器内に供給される空気との間で熱交換させるための熱交換器を前記空気供給系に配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項１２】
請求項５〜請求項１１の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記容器内へ窒素を供給する窒素供給手段を、さらに有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項１】
乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させ、前記容器内から排出される排気ガスの湿度が所定値になるまで前記自然発熱に伴う熱により前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項２】
乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスが所定の温度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項３】
乾燥対象である褐炭を投入した容器内で前記褐炭を攪拌しつつ空気を供給して前記褐炭を自然発熱させるとともに、前記自然発熱に伴う前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測し、少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスが所定の濃度になるまで昇温させて前記褐炭を乾燥させることを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一つに記載する褐炭の乾燥方法において、
前記所定の湿度、温度または濃度になった時点で前記容器内から乾燥した褐炭を排出するとともに、新たな褐炭を供給することを特徴とする褐炭の乾燥方法。
【請求項５】
乾燥対象である褐炭が投入される容器と、
前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、
前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、
前記容器内から排出される排気ガスの湿度を計測する湿度計測手段と、
前記湿度計測手段が計測した湿度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項６】
乾燥対象である褐炭が投入される容器と、
前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、
前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、
前記容器内から排出される排気ガスの温度を計測する温度計測手段と、
少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記排気ガスの温度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記排気ガスの温度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項７】
乾燥対象である褐炭が投入される容器と、
前記容器内に投入された褐炭を攪拌する攪拌手段と、
前記容器内に空気を供給する空気供給手段と、
前記容器内から排出される排気ガス中の特定のガスの濃度を計測する濃度計測手段と、
少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または供給空気の温度の何れか一つをパラメータとした前記特定のガスの濃度と前記褐炭の乾燥の程度との関係を表す乾燥特性に基づき前記特定のガスの濃度が所定値になるまで前記攪拌手段または前記空気の供給系を介して少なくとも前記攪拌速度、空気供給量または空気の温度の何れか一つを制御する制御手段とを有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項８】
請求項５〜請求項７の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記容器内の褐炭を加熱する加熱手段を有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項９】
請求項８に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記加熱手段はヒートポンプの加熱部で形成するとともに、前記ヒートポンプの冷熱部は前記空気供給手段と前記容器との間の空気供給系に配設されて前記容器に供給される空気を冷却して除湿するように構成したことを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項１０】
請求項９に記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記加熱部を前記冷熱部と前記容器との間の前記空気供給系にも配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項１１】
請求項５〜請求項１０の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記容器から排出された排ガスと前記空気供給系を介して前記容器内に供給される空気との間で熱交換させるための熱交換器を前記空気供給系に配設したことを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【請求項１２】
請求項５〜請求項１１の何れか一つに記載する褐炭の乾燥システムにおいて、
前記容器内へ窒素を供給する窒素供給手段を、さらに有することを特徴とする褐炭の乾燥システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１４５２８１（Ｐ２０１２−１４５２８１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３８４（Ｐ２０１１−４３８４）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１７３８０９）一般財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１７３８０９）一般財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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