JP5748559B2 - Fluidized bed dryer - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a fluidized bed drying apparatus that dries wet fuel such as lignite while flowing.
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おり、乾燥室内に供給された流動化ガスは、被乾燥物から発生した蒸気と共に、乾燥室の上部に形成された排気口から排出される。 Conventionally, as such a fluidized bed drying apparatus, a fluidized dryer having a drying chamber which is a dispersible plate having a plurality of openings at the bottom and an air chamber located at the lower portion of the drying chamber is known. (For example, refer to Patent Document 1). This fluid dryer dries while flowing the material to be dried by supplying fluidizing gas (drying gas) from the wind chamber to the drying chamber through the dispersion plate, and the fluidization gas supplied to the drying chamber The gas is discharged from an exhaust port formed in the upper part of the drying chamber together with the vapor generated from the material to be dried.
ところで、従来のような流動層乾燥装置の構成において、流動化ガスの潜熱を回収して有効利用する場合、流動化ガスとしては、例えば、蒸気等の凝縮性ガスを用いることが好ましい。しかしながら、凝縮性ガスとして蒸気を用いる場合、蒸気の温度を100℃以上としなければならず、乾燥効率の向上を図ることは困難である。 By the way, in the structure of the fluidized bed drying apparatus as in the prior art, when recovering the latent heat of the fluidized gas and utilizing it effectively, it is preferable to use, for example, a condensable gas such as steam as the fluidized gas. However, when steam is used as the condensable gas, the steam temperature must be 100 ° C. or higher, and it is difficult to improve the drying efficiency.
そこで、本発明は、流動化ガスの潜熱を回収して有効利用可能とし、湿潤燃料の乾燥効率を向上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。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fluidized bed drying apparatus capable of recovering the latent heat of fluidized gas so that it can be used effectively and improving the drying efficiency of wet fuel.
本発明の流動層乾燥装置は、流動化ガスにより湿潤燃料を流動させることで、内部に流動層を形成する乾燥炉を備え、乾燥炉は、乾燥炉の内部を、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乾燥室の下流側に位置する第2乾燥室とに区分けする仕切り部と、乾燥炉の底部と仕切り部との間に設けられ、第1乾燥室から第2乾燥室へ向けて湿潤燃料を流通させる流通口と、を有し、流動化ガスは、非凝縮性ガスと凝縮性ガスとがあり、第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか一方に、流動化ガスとして非凝縮性ガスを流入させ、第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか他方に、流動化ガスとして凝縮性ガスを流入させることを特徴とする。 The fluidized bed drying apparatus of the present invention includes a drying furnace that forms a fluidized bed by flowing a wet fuel with a fluidized gas, and the drying furnace is disposed upstream of the inside of the drying furnace in the flow direction of the wet fuel. A first drying chamber provided between a first drying chamber located on the side and a second drying chamber located on the downstream side of the first drying chamber; and a bottom portion and a partitioning portion of the drying furnace. And a fluidizing port for flowing the wet fuel from the first drying chamber to the second drying chamber, and the fluidizing gas includes a non-condensable gas and a condensable gas, and is one of the first drying chamber and the second drying chamber. On the other hand, a non-condensable gas is allowed to flow as a fluidizing gas, and a condensable gas is allowed to flow as a fluidizing gas into one of the first drying chamber and the second drying chamber.
この構成によれば、第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか一方に、非凝縮性ガスを流入させることができる。なお、非凝縮性ガスとしては、例えば、窒素(N2)がある。非凝縮性ガスである窒素は、凝縮性ガスである蒸気のように100℃以上とする必要がなく、70℃〜100℃で湿潤燃料を乾燥させることができるため、湿潤燃料の乾燥効率を向上させることができる。一方で、第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか他方に、凝縮性ガスを流入させることができるため、凝縮性ガスの潜熱を回収して有効利用することが可能となる。 According to this configuration, the non-condensable gas can be allowed to flow into either the first drying chamber or the second drying chamber. As the non-condensable gases, for example, nitrogen (N 2). Nitrogen, which is a non-condensable gas, does not need to be 100 ° C. or higher unlike vapor, which is a condensable gas, and wet fuel can be dried at 70 ° C. to 100 ° C., improving the drying efficiency of wet fuel Can be made. On the other hand, since the condensable gas can flow into either one of the first drying chamber and the second drying chamber, the latent heat of the condensable gas can be recovered and effectively used.
この場合、第1乾燥室に、非凝縮性ガスを流入させ、第2乾燥室に、凝縮性ガスを流入させることが好ましい。 In this case, it is preferable that the non-condensable gas is allowed to flow into the first drying chamber and the condensable gas is allowed to flow into the second drying chamber.
この構成によれば、上流側に位置する第1乾燥室の湿潤燃料は、下流側に位置する第2乾燥室の湿潤燃料に比して未乾燥状態であり、第1乾燥室に乾燥効率の高い非凝縮性ガスを流入させることで、湿潤燃料の乾燥を効率良く行うことが可能となる。 According to this configuration, the wet fuel in the first drying chamber located on the upstream side is undried compared to the wet fuel in the second drying chamber located on the downstream side, and the drying efficiency of the first drying chamber is reduced. By allowing a high non-condensable gas to flow in, the wet fuel can be efficiently dried.
この場合、凝縮性ガスが流入する第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか一方の圧力は、非凝縮性ガスが流入する第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか他方の圧力に比して高いことが好ましい。 In this case, the pressure of either the first drying chamber or the second drying chamber into which the condensable gas flows is higher than the pressure of the other of the first drying chamber or the second drying chamber into which the non-condensable gas flows. Therefore, it is preferable that it is high.
この構成によれば、非凝縮性ガスが、流通口を介して、凝縮性ガスが流入する第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか一方に流入することがない。これにより、凝縮性ガスが流入する第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか一方には、非凝縮性ガスが混入することを抑制することができるため、凝縮性ガスを効率良く回収することができる。 According to this configuration, the non-condensable gas does not flow into any one of the first drying chamber and the second drying chamber through which the condensable gas flows through the circulation port. Thereby, since it can suppress that non-condensable gas mixes in any one of the 1st drying chamber and the 2nd drying chamber into which condensable gas flows in, recovering condensable gas efficiently. Can do.
この場合、乾燥炉で乾燥した湿潤燃料を乾燥燃料として供給され、流動化ガスにより乾燥燃料を流動させることで内部に流動層を形成しながら、乾燥燃料を冷却する乾燥炉と一体に設けられた冷却容器をさらに備え、冷却容器は、その内部に第2乾燥室に連通する冷却室が設けられ、冷却室には、流動化ガスとして、非凝縮性ガスを流入させることが好ましい。 In this case, the wet fuel dried in the drying furnace is supplied as the dry fuel, and is provided integrally with the drying furnace that cools the dry fuel while forming the fluidized bed inside by flowing the dry fuel with the fluidized gas. A cooling vessel is further provided, and the cooling vessel is provided therein with a cooling chamber communicating with the second drying chamber, and a non-condensable gas is preferably introduced into the cooling chamber as a fluidizing gas.
この構成によれば、冷却容器を乾燥炉と一体に設けることができるため、乾燥炉と冷却容器とを別体に設ける場合に比して、構成を簡易なものとすることができる。 According to this configuration, since the cooling container can be provided integrally with the drying furnace, the configuration can be simplified as compared with the case where the drying furnace and the cooling container are provided separately.
この場合、冷却室に設けられ、冷却室において発生した排出ガスを排出させる第3ガス排出口をさらに備え、凝縮性ガスが流入する第2乾燥室の圧力は、非凝縮性ガスが流入する冷却室の圧力に比して高いことが好ましい。 In this case, it is further provided with a third gas discharge port provided in the cooling chamber for discharging the exhaust gas generated in the cooling chamber, and the pressure of the second drying chamber into which the condensable gas flows in is the cooling at which the non-condensable gas flows in. It is preferably higher than the pressure in the chamber.
この構成によれば、冷却室に流入する非凝縮性ガスが、凝縮性ガスが流入する第2乾燥室に流入することがない。これにより、凝縮性ガスが流入する第2乾燥室には、非凝縮性ガスが混入することを抑制することができるため、凝縮性ガスを効率良く回収することができる。 According to this configuration, the non-condensable gas flowing into the cooling chamber does not flow into the second drying chamber into which the condensable gas flows. Thereby, since it can suppress that noncondensable gas mixes in the 2nd drying chamber into which condensable gas flows in, condensable gas can be collect | recovered efficiently.
この場合、第1乾燥室、第2乾燥室および冷却室は、その床面積比が、「第1乾燥室:第2乾燥室:冷却室=27〜45%:63〜45%:10%」となっていることが好ましい。 In this case, the floor area ratio of the first drying chamber, the second drying chamber, and the cooling chamber is “first drying chamber: second drying chamber: cooling chamber = 27 to 45%: 63 to 45%: 10%”. It is preferable that
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、また、冷却室において流動する湿潤燃料を冷却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、また、冷却室における湿潤燃料の冷却を好適に行うことができる。 According to this configuration, the wet fuel flowing in the first drying chamber and the second drying chamber can be dried according to the floor area ratio, and the wet fuel flowing in the cooling chamber can be cooled. Thereby, the wet fuel can be suitably dried in the first drying chamber and the second drying chamber, and the wet fuel can be suitably cooled in the cooling chamber.
本発明の流動層乾燥装置によれば、第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか一方に、非凝縮性ガスを流入させ、第1乾燥室および第2乾燥室のいずれか他方に、凝縮性ガスを流入させることができるため、流動化ガスの潜熱を回収して有効利用可能とし、湿潤燃料の乾燥効率を向上させることができる。 According to the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the non-condensable gas is allowed to flow into one of the first drying chamber and the second drying chamber, and the condensation is performed on either one of the first drying chamber and the second drying chamber. Therefore, the latent heat of the fluidized gas can be recovered and used effectively, and the drying efficiency of the wet fuel can be improved.
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。 Hereinafter, a fluidized bed drying apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following examples. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a combined coal gasification combined power generation facility to which a fluidized bed drying apparatus according to the present embodiment is applied. An integrated coal gasification combined cycle (IGCC) 100 to which the fluidized bed drying apparatus 1 of the present embodiment is applied employs an air combustion system that generates coal gas in a gasification furnace using air as an oxidant. The coal gas refined by the gas purifier is supplied as fuel gas to the gas turbine equipment for power generation. That is, the coal gasification combined
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。 In this example, lignite was applied as a wet raw material, but low-grade coal including subbituminous coal, peat such as sludge, etc. may be applied as long as the moisture content is high. Even charcoal is applicable. In addition, the wet raw material is not limited to coal such as lignite, but may be biomass used as organic resources derived from renewable organisms. For example, thinned wood, waste wood, driftwood, grass, waste, It is also possible to use sludge, tires, and recycled fuel (pellets and chips) made from these raw materials.
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。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the coal gasification combined
給炭装置111は、原炭バンカ(燃料バンカ)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。
The
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。また、この流動層乾燥装置1は、乾燥済の褐炭(乾燥炭)を冷却している。流動層乾燥装置1から排出された乾燥冷却済の乾燥炭は、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(排出ガス)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、後述する排熱回収ボイラ120に供給されたり、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たりする。
The fluidized bed drying apparatus 1 supplies drying steam such as superheated steam to the lignite charged by the
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。
The pulverized
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。
The coal gasifier 114 is supplied with pulverized coal processed by the pulverized
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。
The coal gasification furnace 114 is connected to a compressed
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、微粉炭に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。
The coal gasification furnace 114 is, for example, a spouted bed type gasification furnace, which combusts and gasifies coal, char, air (oxygen) supplied therein, or water vapor as a gasifying agent, and produces carbon dioxide. A combustible gas (product gas, coal gas) containing carbon as a main component is generated, and a gasification reaction takes place using this combustible gas as a gasifying agent. The coal gasification furnace 114 is provided with a foreign
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。
The
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。
The gas purification device 116 performs gas purification by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds from the combustible gas from which the char has been separated by the
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。
The
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。
The
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。
The exhaust gas from which heat has been recovered by the exhaust
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。
Here, the operation of the coal gasification combined
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る。乾燥炭が分離された蒸気は、排熱回収ボイラ120へ供給されたり、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たりする。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。
In the coal gasification combined
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。
The dry coal stored in the
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。
In the coal gasification furnace 114, the supplied pulverized coal and char are combusted by compressed air (oxygen), and the pulverized coal and char are gasified, so that combustible gas (coal gas) mainly containing carbon dioxide is obtained. Can be generated. This combustible gas is discharged from the coal gasifier 114 through the
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。
In the
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。
The combustible gas from which the char has been separated by the
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。
The exhaust gas discharged from the
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。
Thereafter, in the
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。
Hereinafter, the fluidized bed drying apparatus 1 in the coal gasification combined
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、乾燥後の褐炭が供給される冷却容器7と、乾燥炉5および冷却容器7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および冷却容器7は一体に設けられており、乾燥炉5の内部と冷却容器7の内部とは連通している。ガス分散板6は、乾燥炉5および冷却容器7の内部空間を、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および冷却室13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、流動化ガスが導入される。なお、流動化ガスとしては、非凝縮性ガスである窒素や、凝縮性ガスである蒸気がある。
The fluidized bed drying apparatus 1 includes a drying
乾燥炉5に褐炭が供給されると、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の一端側(図示左側)から他端側(図示右側)へ向かう方向(図2の左右方向)となっている。同様に、冷却容器7に乾燥後の褐炭が供給されると、供給された褐炭は、流動化ガスにより流動することで、冷却容器7内に流動層3を形成する。冷却容器7に形成される流動層3は、その流動方向が、冷却容器7の一端側(図示左側)から他端側(図示右側)へ向かう方向(図2の左右方向)となっている。なお、乾燥炉5は、冷却容器7に対し、流動方向の上流側に位置し、冷却容器7は、乾燥炉5に対し、流動方向の下流側に位置している。
When lignite is supplied to the drying
チャンバ室11は、流動方向の上流側の第1チャンバ室14と、第1チャンバ室14の下流側の第2チャンバ室15と、第2チャンバ室15の下流側の第3チャンバ室16とに区分けする複数(2つ)のチャンバ室隔壁17を有している。第1チャンバ室14には、加熱された非凝縮性ガスである加熱窒素(N2)が供給され、その温度は、例えば、70℃〜100℃となっている。第2チャンバ室15には、凝縮性ガスである過熱蒸気等の乾燥用蒸気が供給され、その温度は、例えば、110℃〜150℃となっている。第3チャンバ室16には、冷却された非凝縮性ガスである冷却窒素(N2)が供給され、その温度は、例えば、20℃程度となっている。
The
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22とに区分けする乾燥室隔壁(仕切り部)25を有している。乾燥室隔壁25は、ガス分散板6との間に隙間を形成して設けられ、この隙間が第1乾燥室21から第2乾燥室22へ向けて褐炭を流通させる流通口28となっている。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。
The drying
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、第1乾燥室21において発生した排出ガスを排出させる第1ガス排出ポート34と、が設けられている。
The
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。
The
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。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、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。
The
第1ガス排出ポート34は、第1乾燥室21の上面に形成された第1ガス排出口38に接続されている。この第1ガス排出ポート34は、第1乾燥室21に流入した加熱窒素および褐炭の乾燥により発生した発生蒸気を排出ガスとして、第1乾燥室21の外部に排出している。
The first
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加熱窒素により流動することで、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、第1フリーボード部F1が形成される。流動層3となった褐炭は、加熱窒素および伝熱管33に加熱されることで初期乾燥が行われる。
Therefore, when lignite is supplied from the
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。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。
Thereby, the brown coal which forms the
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、第2乾燥室22において発生した排出ガスが排出される第2ガス排出ポート42と、複数の仕切り板43とが設けられている。
The
第2ガス排出ポート42は、第2乾燥室22の上面に形成された第2ガス排出口44に接続されている。この第2ガス排出ポート42は、第2乾燥室22に流入した過熱蒸気および褐炭の乾燥により発生した発生蒸気を排出ガスとして、第2乾燥室22の外部に排出している。なお、第2ガス排出ポート42から排出された排出ガスは、上記の乾燥炭サイクロン133へ向けて供給される。このため、第2ガス排出口44から排出される排出ガスは、乾燥炭サイクロン133および乾燥炭電気集塵機134において褐炭が分離された後、褐炭分離後の排出ガス(過熱蒸気)の一部は、排熱回収ボイラ120で潜熱が回収される。
The second
複数の仕切り板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。この各仕切り板43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。このため、複数の仕切り板43は、第2乾燥室22を複数の乾燥分室45に分割しており、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。また、各仕切り板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。
The some
従って、流通口28を介して、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、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。また、形成された流動層3の上方には、第2フリーボード部F2が形成される。流動層3となった褐炭は、流動化ガスによって乾燥される。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板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。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。
Accordingly, when the initially dried lignite is supplied from the
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。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、冷却室13に供給される。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。
Thereby, the brown coal which forms the
冷却室13は、供給された乾燥後の褐炭を、流動方向に沿って流動させながら冷却している。第2乾燥室22と冷却室13との間には、これらを区分けする冷却室隔壁48が設けられている。冷却室隔壁48は、ガス分散板6との間に隙間を形成して設けられ、この隙間が第2乾燥室22から冷却室13へ向けて褐炭を流通させる流通口49となっている。この冷却室13には、褐炭を排出する排出ポート41と、褐炭を冷却する冷却管51と、冷却室13において発生した排出ガスを排出させる第3ガス排出ポート52と、が設けられている。
The cooling
排出ポート41は、褐炭の流動方向の下流側における冷却室13の底部に形成されており、褐炭を冷却室13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、冷却室13において冷却された褐炭が、乾燥炭として排出され、排出された乾燥炭は上記した乾燥炭バンカ132へ向けて供給される。
The
冷却管51は、流動層3の内部に設けられている。冷却管51は、その内部に冷却水が供給され、流動層3の褐炭を冷却している。よって、冷却管51に冷却水が供給されると、冷却管51は、褐炭を除熱することにより、冷却室13内の褐炭を冷却する。この後、冷却に利用された冷却水は、冷却室13の外部に排出される。
The cooling
第3ガス排出ポート52は、冷却室13の上面に形成された第3ガス排出口53に接続されている。この第3ガス排出ポート52は、冷却室13に流入した冷却窒素を排出ガスとして、冷却室13の外部に排出している。
The third
従って、流通口49を介して、第2乾燥室22から後期乾燥された褐炭が供給されると、供給された褐炭は、冷却室13に供給される。冷却室13に供給された褐炭は、ガス分散板6を介して供給される冷却窒素により流動することで、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、第3フリーボード部F3が形成される。流動層3となった褐炭は、冷却窒素により除熱されることで冷却が行われる。冷却後の褐炭は、乾燥炭として、排出ポート41から乾燥炭バンカ132へ向けて排出される。
Therefore, when the lignite that has been dried late is supplied from the
このとき、第1乾燥室21、第2乾燥室22および冷却室13は、その床面積比が、すなわち、各室21,22,13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:冷却室=27〜45%:63〜45%:10%」となっている。
At this time, the
ここで、流動化ガスとして過熱蒸気が供給された第2乾燥室22の圧力は、流動化ガスとして窒素が供給された第1乾燥室21の圧力および冷却室13の圧力に比して高くなっている。このため、ガス分散板6を介して第2乾燥室22に流入した過熱蒸気は、その一部が、流通口28を介して第1乾燥室21に流入し易くなる。一方で、ガス分散板6を介して第1乾燥室21に流入した加熱窒素は、その一部が、流通口28を介して第2乾燥室22に流入しようとするが、第2乾燥室22の圧力が高いために流入し難くなる。
Here, the pressure in the
同様に、ガス分散板6を介して第2乾燥室22に流入した過熱蒸気は、その一部が、流通口49を介して冷却室13に流入し易くなる。一方で、ガス分散板6を介して冷却室13に流入した冷却窒素は、その一部が、流通口49を介して第2乾燥室22に流入しようとするが、第2乾燥室22の圧力が高いために流入し難くなる。
Similarly, a part of the superheated steam that has flowed into the
以上のように、本実施例の構成によれば、第1乾燥室21に、非凝縮性ガスである加熱窒素を流入させることができる。これにより、70℃〜100℃の加熱窒素で褐炭を初期乾燥させることができるため、褐炭の乾燥効率を向上させることができる。一方で、第2乾燥室22に、凝縮性ガスである過熱蒸気を流入させることができる。これにより、110℃〜150℃の過熱蒸気で褐炭を後期乾燥させることができるため、凝縮性ガスの潜熱を回収して有効利用することが可能となる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, heated nitrogen that is a non-condensable gas can be caused to flow into the
また、本実施例の構成によれば、第1乾燥室21に、加熱窒素を流入させ、第2乾燥室22に、過熱蒸気を流入させることができる。このため、水分含有率の高い第1乾燥室21の褐炭に対しては、非凝縮性ガスを供給して、褐炭を効率良く乾燥させることができる。また、初期乾燥後の水分含有率が低下した第2乾燥室22の褐炭に対しては、凝縮性ガスを供給して、褐炭を乾燥させつつ、凝縮性ガスの潜熱を回収することができる。
Further, according to the configuration of the present embodiment, heated nitrogen can be flowed into the
また、本実施例の構成によれば、第2乾燥室22の圧力を、第1乾燥室21および冷却室13の圧力に比して高くすることができる。これにより、第2乾燥室22に非凝縮性ガスが混入することを抑制することができるため、凝縮性ガスの潜熱を効率良く回収することができる。
Further, according to the configuration of the present embodiment, the pressure of the
また、本実施例の構成によれば、乾燥炉5と冷却容器7とを一体に設けることができるため、乾燥炉と冷却容器とを別体に設ける場合に比して、構成を簡易なものとすることができる。
Further, according to the configuration of the present embodiment, the drying
なお、本実施例では、第3ガス排出口53から排出ガスとして冷却窒素が排出されるが、排出された冷却窒素を加熱窒素として第1チャンバ室14に供給してもよい。この構成によれば、冷却窒素は、乾燥後の褐炭の除熱時において加熱されるため、加熱された冷却窒素を加熱窒素として用いることで、乾燥効率をさらに向上させることができる。
In this embodiment, cooling nitrogen is discharged as exhaust gas from the third
また、本実施例では、第1ガス排出口38から排出ガスとして加熱窒素および発生蒸気が排出されるが、排出された発生蒸気を凝縮して、冷却管51に供給される冷却水として用いてもよい。この構成によれば、第1乾燥室21において褐炭から発生した発生蒸気を有効利用できるため、冷却効率の向上を期待できる。
In the present embodiment, heated nitrogen and generated steam are discharged as exhaust gas from the first
1 流動層乾燥装置
3 流動層
5 乾燥炉
6 ガス分散板
7 冷却容器
11 チャンバ室
12 乾燥室
13 冷却室
14 第1チャンバ室
15 第2チャンバ室
16 第3チャンバ室
17 チャンバ室隔壁
21 第1乾燥室
22 第2乾燥室
25 乾燥室隔壁
28 流通口
31 供給ポート
33 伝熱管
34 第1ガス排出ポート
38 第1ガス排出口
41 排出ポート
42 第2ガス排出ポート
43 仕切り板
44 第2ガス排出口
45 乾燥分室
46 流通口
48 冷却室隔壁
49 流通口
51 冷却管
52 第3ガス排出ポート
53 第3ガス排出口
F1 第1フリーボード部
F2 第2フリーボード部
F3 第3フリーボード部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluidized
Claims (4)
前記乾燥炉は、
前記乾燥炉の内部を、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乾燥室の下流側に位置する第2乾燥室とに区分けする仕切り部と、
前記乾燥炉の底部と前記仕切り部との間に設けられ、前記第1乾燥室から前記第2乾燥室へ向けて前記湿潤燃料を流通させる流通口と、を有し、
前記流動化ガスは、非凝縮性ガスと凝縮性ガスとがあり、
前記第1乾燥室に、前記流動化ガスとして前記非凝縮性ガスを流入させることで、前記湿潤燃料を初期乾燥させ、前記第2乾燥室に、前記流動化ガスとして前記凝縮性ガスを流入させることで、前記湿潤燃料を後期乾燥させており、
前記第1乾燥室における前記湿潤燃料の初期乾燥時及び前記第2乾燥室における前記湿潤燃料の後期乾燥時において、前記凝縮性ガスが流入する前記第2乾燥室の圧力は、前記非凝縮性ガスが流入する前記第1乾燥室の圧力に比して高いことを特徴とする流動層乾燥装置。 Provided with a drying furnace that forms a fluidized bed inside by flowing wet fuel with fluidized gas,
The drying furnace
A partition section that divides the inside of the drying furnace into a first drying chamber located on the upstream side in the flow direction of the wet fuel and a second drying chamber located on the downstream side of the first drying chamber;
A circulation port provided between the bottom of the drying furnace and the partition, and through which the wet fuel flows from the first drying chamber to the second drying chamber,
The fluidizing gas includes a non-condensable gas and a condensable gas,
The first drying chamber, said at Rukoto allowed to flow into the non-condensable gas as the fluidizing gas, the wet fuel is initially dry, the second drying chamber, flowing the condensable gas as the fluidizing gas in Rukoto it is, and the wet fuel by late dried,
Wherein during the initial drying of the wet fuel in the first drying chamber and during later drying the wet fuel in the second drying chamber, pressure force before the condensable gas flows Symbol second drying chamber, the non A fluidized bed drying apparatus characterized by being higher than the pressure in the first drying chamber into which condensable gas flows.
前記冷却容器は、その内部に前記第2乾燥室に連通する冷却室が設けられ、
前記冷却室には、前記流動化ガスとして、前記非凝縮性ガスを流入させることを特徴とする請求項1に記載の流動層乾燥装置。 The wet fuel dried in the drying furnace is supplied as a dry fuel, and is provided integrally with the drying furnace that cools the dry fuel while forming a fluidized bed inside by flowing the dry fuel with the fluidized gas. A cooling container provided,
The cooling container is provided with a cooling chamber communicating with the second drying chamber in the interior thereof.
Wherein the cooling chamber, said as a fluidizing gas, the fluidized bed dryer according to claim 1, characterized in that for flowing the non-condensable gases.
前記凝縮性ガスが流入する前記第2乾燥室の圧力は、前記非凝縮性ガスが流入する前記冷却室の圧力に比して高いことを特徴とする請求項2に記載の流動層乾燥装置。 A third gas discharge port provided in the cooling chamber and configured to discharge exhaust gas generated in the cooling chamber;
The fluidized bed drying apparatus according to claim 2 , wherein the pressure of the second drying chamber into which the condensable gas flows is higher than the pressure of the cooling chamber into which the non-condensable gas flows.
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