JP2011214809A

JP2011214809A - 低品位炭乾燥システム

Info

Publication number: JP2011214809A
Application number: JP2010086021A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakahara; 博之中拂; Norihiro Fukuda; 憲弘福田; Masaaki Kinoshita; 正昭木下; Hiromi Ishii; 弘実石井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: JP5473732B2

Abstract

【課題】低品位炭を乾燥させた際に発生する蒸気を回転機械に導入する際に当該回転機械のブレードの摩耗を集塵装置で抑制しつつ、集塵装置の目詰まりを防止すること。
【解決手段】過熱蒸気Ａの潜熱で間接的に低品位炭１０１を乾燥させる低品位炭乾燥装置１０２と、乾燥により低品位炭１０１から発生する発生蒸気１０４が導入される回転機械としての圧縮機１２０と、低品位炭乾燥装置１０２から圧縮機１２０に発生蒸気１０４が導入される間に設けられて発生蒸気１０４に含まれる微粒子を集塵する集塵装置１０５と、低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に発生蒸気１０４が導入される間に設けられて低品位炭１０１を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂとの間接的な熱交換により低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に至る以前の発生蒸気１０４を加熱する集塵前加熱器１２１とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、低品位炭乾燥装置により低品位炭を乾燥させた際に発生する蒸気を熱源として利用する低品位炭乾燥システムに関する。

例えば、石炭ガス化複合発電（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｏａｌＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅ：ＩＧＣＣ）システムは、石炭をガス化し、ガスタービンおよび蒸気タービンからなる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、さらなる高効率化・高環境性を目指した発電システムである。この石炭ガス化複合発電システムは、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。

ところが、褐炭や亜瀝青炭などの低品位炭は、持ち込まれる水分が多く、この水分により発電効率が低下する問題がある。このため、低品位炭を乾燥させて水分を除去する必要がある。

従来、例えば、特許文献１に記載の低品位炭乾燥システム（低品位炭を燃料とする発電方法）は、低品位炭から水分を除去する脱水改質プロセスが示されている。この脱水改質プロセスでは、蒸発分離した水分が蒸気の状態にあり、この蒸気をコンプレッサで圧縮することにより発生する蒸発潜熱を回収し、脱水改質プロセスで必要とされる熱源として再利用する。

特許第４１５３４４８号公報

しかし、低品位炭から放出された蒸気には、低品位炭に含まれる微粒子が混在しており、この蒸気がコンプレッサなどの回転機械に導入された場合、微粒子により回転機械のブレードの摩耗を引き起こすおそれがある。このため、回転機械に至る前の蒸気を集塵装置に通して微粒子を除去する必要があるが、集塵装置内で蒸気が凝縮するため凝縮水で微粒子により集塵装置が目詰まりするおそれがある。

本発明は、前記問題に鑑み、低品位炭を乾燥させた際に発生する蒸気を回転機械に導入する際に当該回転機械のブレードの摩耗を集塵装置で抑制しつつ、集塵装置の目詰まりを防止することのできる低品位炭乾燥システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の低品位炭乾燥システムは、過熱蒸気の潜熱で間接的に低品位炭を乾燥させる低品位炭乾燥装置と、乾燥により前記低品位炭から発生する発生蒸気が導入される回転機械と、前記低品位炭乾燥装置から前記回転機械に前記発生蒸気が導入される間に設けられて前記発生蒸気に含まれる微粒子を集塵する集塵装置と、前記低品位炭乾燥装置から前記集塵装置に前記発生蒸気が導入される間に設けられて前記低品位炭を乾燥させた前記過熱蒸気が凝縮した凝縮水との間接的な熱交換により前記低品位炭乾燥装置から前記集塵装置に至る以前の前記発生蒸気を加熱する集塵前加熱器と、を備えたことを特徴とする。

この低品位炭乾燥システムによれば、発生蒸気に含まれる微粒子を集塵装置により除去することで回転機械のブレードが摩耗する事態を抑制することができる。しかも、集塵装置に至る以前の発生蒸気を集塵前加熱器により加熱することで集塵装置での発生蒸気の凝縮を防ぐので、凝縮水による集塵装置での微粒子の付着を防ぎ集塵装置の目詰まりを防止することができる。しかも、集塵前加熱器は、低品位炭を乾燥させる過熱蒸気が凝縮した高温の凝縮水により発生蒸気を間接的に加熱するものであるから、本低品位炭乾燥システムで用いる熱を有効に利用することができる。

また、本発明の低品位炭乾燥システムでは、前記集塵前加熱器は、前記発生蒸気を通過させるケーシングと、前記ケーシング内に設けられて前記凝縮水が供給される管状の伝熱部材と、前記ケーシング内にて前記伝熱部材の外部に洗浄水を噴霧する水噴霧ノズルとを備えることを特徴とする。

この低品位炭乾燥システムによれば、伝熱部材に付着する微粒子を水噴霧ノズルから噴霧する洗浄水により洗浄することで伝熱部材における熱伝達効率を維持することができる。

また、本発明の低品位炭乾燥システムでは、前記集塵装置から前記回転機械に前記発生蒸気が導入される間に設けられて前記低品位炭を乾燥させた前記過熱蒸気が凝縮した凝縮水との間接的な熱交換により前記集塵装置から前記回転機械に至る以前の前記発生蒸気を加熱する集塵後加熱器をさらに備えたことを特徴とする。

この低品位炭乾燥システムによれば、集塵装置から回転機械に至る以前の発生蒸気を集塵後加熱器により加熱することで、発生蒸気の凝縮を防いで回転機械で利用する熱効率を向上させることができる。しかも、集塵後加熱器は、低品位炭を乾燥させる過熱蒸気が凝縮した高温の凝縮水により発生蒸気を間接的に加熱するものであるから、本低品位炭乾燥システムで用いる熱を有効に利用することができる。

また、本発明の低品位炭乾燥システムでは、前記回転機械は、乾燥により前記低品位炭から発生する前記発生蒸気を圧縮して高温高圧の過熱蒸気とする圧縮機であることを特徴とする。

この低品位炭乾燥システムによれば、低品位炭を乾燥させた際に発生する発生蒸気を圧縮機に導入して圧縮し低品位炭を乾燥させる熱源として有効利用することができる。しかも、発生蒸気を集塵前加熱器（および集塵後加熱器）により加熱することで発生蒸気の凝縮を防いで圧縮機での圧縮効率を向上させることができる。

また、本発明の低品位炭乾燥システムでは、前記回転機械は、乾燥により前記低品位炭から発生する前記発生蒸気を用いて運転される蒸気タービンであることを特徴とする。

この低品位炭乾燥システムによれば、低品位炭を乾燥させた際に発生する発生蒸気により蒸気タービンを運転することから、低品位炭を乾燥させた発生蒸気を、蒸気タービンの運転に有効利用することができる。しかも、発生蒸気を集塵前加熱器（および集塵後加熱器）により加熱することで発生蒸気の凝縮を防いで蒸気タービンでの発電効率を向上させることができる。

本発明によれば、低品位炭を乾燥させた際に発生する蒸気を回転機械に導入する際に当該回転機械のブレードの摩耗を集塵装置で抑制しつつ、集塵装置の目詰まりを防止することができる。

図１は、低品位炭乾燥システムの一例を示す概略図である。図２は、図１に示す低品位炭乾燥システムを適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る低品位炭乾燥システムの概略図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る低品位炭乾燥システムの他の例の概略図である。図５は、本発明の実施の形態２に係る低品位炭乾燥システムの概略図である。図６は、本発明の実施の形態２に係る低品位炭乾燥システムの他の例の概略図である。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態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、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、低品位炭乾燥システムの一例を示す概略図である。

図１に示すように、低品位炭乾燥システム１００は、水分含量が高い褐炭等の低品位炭１０１を乾燥する低品位炭乾燥装置１０２と、低品位炭乾燥装置１０２内に設けられ、管状の内部に過熱蒸気（例えば１５０℃蒸気）Ａを供給して低品位炭１０１中の水分を除去する伝熱部材１０３と、前記伝熱部材１０３によって低品位炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４を低品位炭乾燥装置１０２の外部に排出する発生蒸気ラインＬ_１と、前記発生蒸気ラインＬ_１に介装され、発生蒸気１０４中の粉塵を除去する集塵装置１０５と、前記集塵装置１０５から粉塵が除去された発生蒸気１０４の一部を分岐し、流動化蒸気１０７として低品位炭乾燥装置１０２内に供給する分岐ラインＬ_２と、前記低品位炭乾燥装置１０２から抜き出された乾燥炭１０８を冷却して製品炭１０９とする冷却器１１０とを備えるものである。

低品位炭乾燥システム１００において、低品位炭１０１は、図示しない供給手段により低品位炭乾燥装置１０２内に投入され、低品位炭乾燥装置１０２内に別に導入される流動化蒸気１０７により流動されて流動床１１１を形成する。上述した伝熱部材１０３は、この流動床１１１内に配置されている。伝熱部材１０３内には、１５０℃の過熱蒸気Ａが供給され、その高温の過熱蒸気Ａの潜熱を利用して低品位炭１０１を間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された過熱蒸気Ａは、例えば１５０℃の凝縮水Ｂとして低品位炭乾燥装置１０２の外部に排出されている。

すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３内面では、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、低品位炭１０１の乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の過熱蒸気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。

伝熱部材１０３によって低品位炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４は、低品位炭乾燥装置１０２内において、流動床１１１の上部空間に形成されるフリーボード部Ｆから発生蒸気ラインＬ_１により低品位炭乾燥装置１０２の外部に排出される。この発生蒸気１０４は、低品位炭１０１が乾燥し微粉化したものが含まれているので、サイクロンや電気集塵機等の集塵装置１０５により集塵して固体成分１１５として分離する。この固体成分１１５は、低品位炭乾燥装置１０２から抜き出された乾燥炭１０８に混合し、冷却器１１０で冷却し、製品炭１０９としている。この製品炭１０９は、例えばボイラ、ガス化炉等の原料として利用に供される。

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℃の蒸気として低品位炭乾燥システム１００の外部に排出されている。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、分岐ラインＬ_２に介装された循環ファン１１４により低品位炭乾燥装置１０２内に送られて、低品位炭１０１の流動床１１１を流動させる流動化蒸気１０７として利用される。なお、流動床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。

なお、上述した低品位炭乾燥装置１０２により乾燥する被乾燥物として低品位炭１０１を例示したが、水分含量の高いものであれば低品位炭１０１以外の被乾燥物を乾燥対象としてもよい。

上述した低品位炭乾燥装置１０２で乾燥した製品炭１０９を用い、石炭ガス化複合発電（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｏａｌＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅ：ＩＧＣＣ）システムに適用した一例を説明する。図２は、図１に示す低品位炭乾燥システムを適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。

図２に示すように、石炭ガス化複合発電システム２００は、石炭（低品位炭乾燥システム１００で乾燥された製品炭１０９）がミル２１０粉砕された微粉炭２０１ａを処理してガス化ガス２０２に変換する石炭ガス化炉２０３と、前記ガス化ガス２０２を燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）２０４と、前記ガスタービン２０４からのタービン排ガス２０５を導入する排熱回収ボイラ（ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙＳｔｅａｍＧｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０６で生成した蒸気２０７により運転される蒸気タービン（ＳＴ）２０８と、前記ガスタービン２０４および／または前記蒸気タービン２０８と連結された発電機（Ｇ）２０９とを備えるものである。

この石炭ガス化複合発電システム２００は、ミル２１０で粉砕された微粉炭２０１ａを石炭ガス化炉２０３でガス化し、生成ガスであるガス化ガス２０２を得る。このガス化ガス２０２は、サイクロン２１１およびガス精製装置２１２で除塵およびガス精製された後、発電手段であるガスタービン２０４の燃焼器２１３に供給され、ここで燃焼して高温高圧の燃焼ガス２１４を生成する。そして、この燃焼ガス２１４によってガスタービン２０４を駆動する。このガスタービン２０４は、発電機２０９と連結されており、ガスタービン２０４が駆動することによって発電機２０９が電力を発生する。ガスタービン２０４を駆動した後のタービン排ガス２０５は、まだ約５００〜６００℃の温度を持っているため、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６へ送られ、ここで熱エネルギーが回収される。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６では、タービン排ガス２０５の熱エネルギーによって蒸気２０７が生成され、この蒸気２０７によって蒸気タービン２０８を駆動する。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６で熱エネルギーが回収された排ガス２１５は、ガス浄化装置２１６で排ガス２１５中のＮＯｘおよびＳＯｘ分が除去された後、煙突２１７を介して大気中へ放出される。なお、図中、符号２１８は復水器、２１９は空気、２２０は圧縮機、２２１は空気を窒素（Ｎ_２）と酸素（Ｏ_２）とに分離する空気分離装置（ＡＳＵ）を各々図示する。

この石炭ガス化複合発電システム２００によれば、高い水分を有する低品位炭１０１を用いてガス化する場合においても、効率的な低品位炭乾燥装置１０２により低品位炭１０１を乾燥しているので、ガス化効率が向上し、長期間に亙って安定して発電を行うことができる。

また、石炭ガス化複合発電システム２００においては、ガスタービンおよび蒸気タービンの組み合わせによって、従来４０％程度であった石炭焚発電プラントの効率を約４６％まで向上させることができる。このプラント効率の向上によって、ＣＯ_２の排出量は従来の石炭焚ボイラに対して約１３％削減できる。

なお、本実施の形態に係る低品位炭乾燥システム１００で乾燥した製品炭１０９を用いた発電システムとしては、上述した石炭ガス化複合発電システム２００に限らない。例えば、図には明示しないが、低品位炭乾燥システム１００で乾燥した製品炭１０９をボイラ火炉に供給し、当該ボイラ火炉で発生した蒸気で蒸気タービンを駆動して発電機により出力を得る褐炭炊ボイラによる発電システムであってもよい。

［実施の形態１］
図３は、本実施の形態に係る低品位炭乾燥システムの概略図である。図３に示すように、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００は、集塵装置１０５により集塵された後の約１０５〜１１０℃の発生蒸気１０４を、昇圧することで高温高圧の過熱蒸気（例えば１５０℃蒸気）Ａとし、この過熱蒸気Ａを低品位炭乾燥装置１０２の伝熱部材１０３に供給して低品位炭１０１の乾燥に利用している。

具体的に、低品位炭１０１を乾燥することで発生した約１０５〜１１０℃の発生蒸気１０４は、発生蒸気ラインＬ_１により低品位炭乾燥装置１０２の外部に排出され、集塵装置１０５により発生蒸気１０４に含まれる微粒子が集塵される。集塵装置１０５を経た発生蒸気１０４は、回転機械としての圧縮機１２０に供給され、例えば１５０℃に昇圧されて伝熱部材１０３に供給される過熱蒸気Ａとなる。

また、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００は、低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に集塵前加熱器１２１が設けられている。集塵前加熱器１２１は、発生蒸気１０４を通過させるケーシング１２１ａ内に、管状の伝熱部材１２１ｂが設けられている。伝熱部材１２１ｂ内には、低品位炭を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂ（例えば１５０℃凝縮水）が供給される。これにより、高温の凝縮水Ｂの潜熱を利用して発生蒸気１０４を間接的に加熱させる。

このように、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００は、過熱蒸気Ａの潜熱で間接的に低品位炭１０１を乾燥させる低品位炭乾燥装置１０２と、乾燥により低品位炭１０１から発生する発生蒸気１０４が導入される回転機械としての圧縮機１２０と、低品位炭乾燥装置１０２から圧縮機１２０に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に設けられて発生蒸気１０４に含まれる微粒子を集塵する集塵装置１０５と、低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に設けられて低品位炭１０１を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂとの間接的な熱交換により低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に至る以前の発生蒸気１０４を加熱する集塵前加熱器１２１とを備える。

この低品位炭乾燥システム１００によれば、発生蒸気１０４に含まれる微粒子を集塵装置１０５により除去することで圧縮機１２０のブレードが摩耗する事態を抑制することが可能になる。しかも、集塵装置１０５に至る以前の発生蒸気１０４を集塵前加熱器１２１により加熱することで集塵装置１０５において発生蒸気１０４の凝縮を防ぐので、凝縮水による集塵装置１０５での微粒子の付着を防ぎ集塵装置１０５の目詰まりを防止することが可能になる。しかも、集塵前加熱器１２１は、低品位炭１０１を乾燥させる過熱蒸気Ａが凝縮した高温の凝縮水Ｂにより発生蒸気１０４を間接的に加熱するものであるから、本低品位炭乾燥システム１００で用いる熱を有効に利用することが可能になる。

また、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００では、集塵前加熱器１２１は、ケーシング１２１ａ内にて伝熱部材１２１ｂの外部に洗浄水Ｓを噴霧する水噴霧ノズル１２１ｃを備えている。

この低品位炭乾燥システム１００によれば、伝熱部材１２１ｂに付着する微粒子を水噴霧ノズル１２１ｃから噴霧する洗浄水Ｓにより洗浄することで伝熱部材１２１ｂにおける熱伝達効率を維持することが可能になる。

図４は、本実施の形態に係る低品位炭乾燥システムの他の例の概略図である。図４に示すように、低品位炭乾燥システム１００は、図３に示す低品位炭乾燥システム１００において、集塵装置１０５から回転機械としての圧縮機１２０に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に集塵後加熱器１２２がさらに設けられている。集塵後加熱器１２２は、発生蒸気１０４を通過させるケーシング１２２ａ内に、管状の伝熱部材１２２ｂが設けられている。伝熱部材１２２ｂ内には、低品位炭を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂ（例えば１５０℃凝縮水）が供給される。これにより、高温の凝縮水Ｂの潜熱を利用して発生蒸気１０４を間接的に加熱させる。

すなわち、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００では、集塵装置１０５から回転機械としての圧縮機１２０に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に設けられて低品位炭１０１を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂとの間接的な熱交換により集塵装置１０５から圧縮機１２０に至る以前の発生蒸気１０４を加熱する集塵後加熱器１２２をさらに備える。

この低品位炭乾燥システム１００によれば、集塵装置１０５から圧縮機１２０に至る以前の発生蒸気１０４を集塵後加熱器１２２により加熱することで、発生蒸気１０４の凝縮を防いで圧縮機１２０での圧縮効率を向上させることが可能になる。しかも、集塵後加熱器１２２は、低品位炭１０１を乾燥させる過熱蒸気Ａが凝縮した高温の凝縮水Ｂにより発生蒸気１０４を間接的に加熱するものであるから、本低品位炭乾燥システム１００で用いる熱を有効に利用することが可能になる。

なお、上述したように、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００では、回転機械として、乾燥により低品位炭１０１から発生する発生蒸気１０４を圧縮して高温高圧の過熱蒸気Ａとする圧縮機１２０が適用されている。

この低品位炭乾燥システム１００によれば、低品位炭１０１を乾燥させた際に発生する発生蒸気１０４を圧縮機１２０に導入して圧縮し低品位炭１０１を乾燥させる熱源として有効利用することが可能である。しかも、発生蒸気１０４を集塵前加熱器１２１（および集塵後加熱器１２２）により加熱することで発生蒸気１０４の凝縮を防いで圧縮機１２０での圧縮効率を向上させることが可能になる。

［実施の形態２］
図５は、本実施の形態に係る低品位炭乾燥システムの概略図である。図５に示すように、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００は、集塵装置１０５により集塵された後の約１０５〜１１０℃の発生蒸気１０４を、上述した石炭ガス化複合発電システム２００において蒸気タービン（ＳＴ）２０８とは別の蒸気タービン（ＳＴ）１２３に供給して発電に有効利用している。

具体的に、低品位炭１０１を乾燥することで発生した約１０５〜１１０℃の発生蒸気１０４は、発生蒸気ラインＬ_１により低品位炭乾燥装置１０２の外部に排出され、集塵装置１０５により発生蒸気１０４に含まれる微粒子が集塵される。集塵装置１０５を経た発生蒸気１０４は、回転機械としての蒸気タービン１２３に供給される。

また、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００は、低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に集塵前加熱器１２１が設けられている。集塵前加熱器１２１は、発生蒸気１０４を通過させるケーシング１２１ａ内に、管状の伝熱部材１２１ｂが設けられている。伝熱部材１２１ｂ内には、低品位炭を乾燥させた過熱蒸気Ａ（例えば、上述した石炭ガス化複合発電システム２００の蒸気タービン２０８から抽気した蒸気）が凝縮した凝縮水Ｂ（例えば１５０℃凝縮水）が供給される。これにより、高温の凝縮水Ｂの潜熱を利用して発生蒸気１０４を間接的に加熱させる。

このように、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００は、過熱蒸気Ａの潜熱で間接的に低品位炭１０１を乾燥させる低品位炭乾燥装置１０２と、乾燥により低品位炭１０１から発生する発生蒸気１０４が導入される回転機械としての蒸気タービン１２３と、低品位炭乾燥装置１０２から蒸気タービン１２３に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に設けられて発生蒸気１０４に含まれる微粒子を集塵する集塵装置１０５と、低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に設けられて低品位炭１０１を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂとの間接的な熱交換により低品位炭乾燥装置１０２から集塵装置１０５に至る以前の発生蒸気１０４を加熱する集塵前加熱器１２１とを備える。

この低品位炭乾燥システム１００によれば、発生蒸気１０４に含まれる微粒子を集塵装置１０５により除去することで蒸気タービン１２３のブレードが摩耗する事態を抑制することが可能になる。しかも、集塵装置１０５に至る以前の発生蒸気１０４を集塵前加熱器１２１により加熱することで集塵装置１０５において発生蒸気１０４の凝縮を防ぐので、凝縮水による集塵装置１０５での微粒子の付着を防ぎ集塵装置１０５の目詰まりを防止することが可能になる。しかも、集塵前加熱器１２１は、低品位炭１０１を乾燥させる過熱蒸気Ａが凝縮した高温の凝縮水Ｂにより発生蒸気１０４を間接的に加熱するものであるから、本低品位炭乾燥システム１００で用いる熱を有効に利用することが可能になる。

図６は、本実施の形態に係る低品位炭乾燥システムの他の例の概略図である。図６に示すように、低品位炭乾燥システム１００は、図５に示す低品位炭乾燥システム１００において、集塵装置１０５から回転機械としての蒸気タービン１２３に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に集塵後加熱器１２２がさらに設けられている。集塵後加熱器１２２は、発生蒸気１０４を通過させるケーシング１２２ａ内に、管状の伝熱部材１２２ｂが設けられている。伝熱部材１２２ｂ内には、低品位炭を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂ（例えば１５０℃凝縮水）が供給される。これにより、高温の凝縮水Ｂの潜熱を利用して発生蒸気１０４を間接的に加熱させる。

すなわち、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００では、集塵装置１０５から回転機械としての蒸気タービン１２３に発生蒸気１０４が導入される間の発生蒸気ラインＬ_１に設けられて低品位炭１０１を乾燥させた過熱蒸気Ａが凝縮した凝縮水Ｂとの間接的な熱交換により集塵装置１０５から蒸気タービン１２３に至る以前の発生蒸気１０４を加熱する集塵後加熱器１２２をさらに備える。

この低品位炭乾燥システム１００によれば、集塵装置１０５から蒸気タービン１２３に至る以前の発生蒸気１０４を集塵後加熱器１２２により加熱することで、発生蒸気１０４の凝縮を防いで蒸気タービン１２３での発電効率を向上させることが可能になる。しかも、集塵後加熱器１２２は、低品位炭１０１を乾燥させる過熱蒸気Ａが凝縮した高温の凝縮水Ｂにより発生蒸気１０４を間接的に加熱するものであるから、本低品位炭乾燥システム１００で用いる熱を有効に利用することが可能になる。

なお、上述したように、本実施の形態の低品位炭乾燥システム１００では、回転機械として、乾燥により低品位炭１０１から発生する発生蒸気１０４を用いて運転される蒸気タービン１２３が適用されている。

この低品位炭乾燥システム１００によれば、低品位炭１０１を乾燥させた際に発生する発生蒸気１０４により蒸気タービン１２３を運転することから、低品位炭１０１を乾燥させた発生蒸気１０４を、蒸気タービン１２３の運転に有効利用することが可能になる。しかも、発生蒸気１０４を集塵前加熱器１２１（および集塵後加熱器１２２）により加熱することで発生蒸気１０４の凝縮を防いで蒸気タービン１２３での発電効率を向上させることが可能になる。

なお、上述した実施の形態１および実施の形態２の低品位炭乾燥システム１００では、低品位炭乾燥装置１０２は、伝熱部材１０３として管状のもので説明したが、過熱蒸気Ａが内部に供給されるものであればよく、例えば板状のものであってもよい。

また、上述した実施の形態１および実施の形態２の低品位炭乾燥システム１００では、低品位炭乾燥装置１０２は、流動化蒸気１０７が低品位炭乾燥装置１０２内に導入されて低品位炭１０１を流動させる形態の、いわゆる流動層乾燥装置を一例として説明したが、これに限らない。例えば、スクリューフィーダを用いて低品位炭１０１を攪拌させつつ搬送することで低品位炭１０１を流動させる形態であってもよい。

以上のように、本発明に係る低品位炭乾燥システムは、低品位炭を乾燥させた際に発生する蒸気を回転機械に導入する際に当該回転機械のブレードの摩耗を集塵装置で抑制しつつ、集塵装置の目詰まりを防止することに適している。

１００低品位炭乾燥システム
１０１低品位炭
１０２低品位炭乾燥装置
１０３伝熱部材
１０４発生蒸気
１０５集塵装置
１０７流動化蒸気
１０８乾燥炭
１０９製品炭
１１０冷却器
１１１流動床
１１４循環ファン
１１５固体成分
１２０圧縮機
１２１集塵前加熱器
１２１ａケーシング
１２１ｂ伝熱部材
１２１ｃ水噴霧ノズル
１２２集塵後加熱器
１２２ａケーシング
１２２ｂ伝熱部材
１２３蒸気タービン
２００石炭ガス化複合発電システム
Ａ過熱蒸気
Ｂ凝縮水
Ｆフリーボード部
Ｌ_１発生蒸気ライン
Ｌ_２分岐ライン
Ｓ洗浄水

Claims

過熱蒸気の潜熱で間接的に低品位炭を乾燥させる低品位炭乾燥装置と、
乾燥により前記低品位炭から発生する発生蒸気が導入される回転機械と、
前記低品位炭乾燥装置から前記回転機械に前記発生蒸気が導入される間に設けられて前記発生蒸気に含まれる微粒子を集塵する集塵装置と、
前記低品位炭乾燥装置から前記集塵装置に前記発生蒸気が導入される間に設けられて前記低品位炭を乾燥させた前記過熱蒸気が凝縮した凝縮水との間接的な熱交換により前記低品位炭乾燥装置から前記集塵装置に至る以前の前記発生蒸気を加熱する集塵前加熱器と、
を備えたことを特徴とする低品位炭乾燥システム。
前記集塵前加熱器は、前記発生蒸気を通過させるケーシングと、前記ケーシング内に設けられて前記凝縮水が供給される管状の伝熱部材と、前記ケーシング内にて前記伝熱部材の外部に洗浄水を噴霧する水噴霧ノズルとを備えることを特徴とする請求項１に記載の低品位炭乾燥システム。
前記集塵装置から前記回転機械に前記発生蒸気が導入される間に設けられて前記低品位炭を乾燥させた前記過熱蒸気が凝縮した凝縮水との間接的な熱交換により前記集塵装置から前記回転機械に至る以前の前記発生蒸気を加熱する集塵後加熱器をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の低品位炭乾燥システム。
前記回転機械は、乾燥により前記低品位炭から発生する前記発生蒸気を圧縮して高温高圧の過熱蒸気とする圧縮機であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の低品位炭乾燥システム。
前記回転機械は、乾燥により前記低品位炭から発生する前記発生蒸気を用いて運転される蒸気タービンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の低品位炭乾燥システム。