JP2011214816A - 流動層乾燥装置及び流動層乾燥設備 - Google Patents
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【解決手段】高水分で、付着性、凝縮性の高い例えば褐炭のような粉粒体を乾燥させる流動層乾燥装置において、流動層乾燥装置102Aの入口部102aに、粉粒体の安息角以上90°以下の傾斜部130を設け、該傾斜部130の上部から、又は該傾斜部130に沿って褐炭101を供給するようにしている。これにより、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部130に沿って流動層111の底部側に移動し、底部側の分散板116から供給される流動化蒸気107a、107bにより、再度周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら流動化し、乾燥を開始させる。
【選択図】図3
Description
図1に示すように、本実施形態に係る流動層乾燥設備100は、供給ホッパ120から供給され、水分含量が高い被乾燥物である褐炭101を乾燥する流動層乾燥装置102と、流動層乾燥装置102内に設けられ、管状の内部に過熱蒸気(例えば150℃の蒸気)Aを供給して褐炭101中の水分を除去する伝熱部材(加熱手段)103と、前記伝熱部材103によって褐炭101が乾燥される際に発生する発生蒸気104を流動層乾燥装置102の外部に排出する発生蒸気ラインL1と、前記発生蒸気ラインL1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、発生蒸気ラインL1における集塵装置105の下流側に介装され、発生蒸気104の熱を回収する熱回収システム106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として流動層乾燥装置102内に供給する分岐ラインL2と、前記流動層乾燥装置102から抜き出された乾燥褐炭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。
なお、符号116は流動化ガスである流動化蒸気107を整流する分散板を図示する。
この固体成分115は、分離ラインL3を介して流動層乾燥装置102から抜き出された製品ラインL4において乾燥褐炭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。
また、過熱蒸気Aを伝熱部材103に供給して褐炭101を間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、褐炭101の流動層111を流動させる流動化蒸気107により褐炭101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。
本実施形態にかかる褐炭焚きボイラ150には、鉛直方向に設置された火炉151と、火炉151の火炉壁の下部に設置された燃焼装置152と、火炉151の出口に連結された煙道153と、煙道153に設けられた複数からなる過熱器154と、節炭器155と、煙道153の下流側に設けられた誘引通風機156と、煙突157と、が備えられている。
衝撃型粉砕機159は、供給された褐炭101を燃焼に適した大きさ(例えば、数μm〜数百μm)の微粉炭に粉砕するものであり、節炭器155の後流側の低温の燃焼ガス161の一部を導入して乾燥・粉砕するものである。この衝撃型粉砕機159には、前述した流動層乾燥設備100で予め乾燥した製品炭109を供給している。
高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで変換された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Gに伝達され、電力を生成する。
低圧タービンで仕事を終えた排気蒸気は、復水器166に送られ、復水器166で凝縮されて水に戻される。復水器166で凝縮された水は、給水ライン167を通って節炭器155に送られる。なお、給水ライン167には、図示しない復水ポンプ、脱気器、給水ポンプ給水加熱器等が備えられている。
図示しない褐炭バンカから供給された褐炭101は、流動層乾燥設備100で乾燥され、水分を除去し、その後、衝撃型粉砕機150により約1,000℃の燃焼ガス161で乾燥・粉砕され、燃焼に適した大きさの微粉炭に粉砕される。その後粉砕された微粉炭は、加圧された搬送空気と混合されて微粉炭混合気を形成され、給炭管を通って微粉炭バーナ158へ送られる。
一方、高圧タービンで膨張して仕事をした排気蒸気は、一次再熱器に、次いで二次再熱器に導入され、燃焼ガスによって再度過熱される。二次再熱器で過熱された過熱蒸気は中圧タービンに供給される。中圧タービンで膨張して仕事を行なった蒸気は低圧タービンに供給される。高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで蒸気の膨張によって生成された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Gに伝達され、電力を生成する。
一方、節炭器155を通過した燃焼ガスは、回転再生式熱交換器160にて空気管164を通過する二次空気に熱量を供給し、脱硫、脱硝、除塵等の浄化処理が施されて、煙突157から大気中に排出される。
衝撃型粉砕機163で必要とされる熱源に、従来のような高温(1,000℃)の燃焼ガスは不要となり、より低温(200〜300℃)の燃焼ガスで十分となるとともに、流動層乾燥装置102で発生した水蒸気から、潜熱を回収するシステムとすることにより、エネルギー効率を向上させることが可能となり、長期間に亙って安定して効率的な発電を行うことができる。
以下、本発明の第1の態様の流動層乾燥装置について図3を参照して説明する。
図3に示すように、本実施態様の流動層乾燥装置102Aは、高水分で、付着性、凝縮性の高い例えば褐炭101のような粉粒体を乾燥させる流動層乾燥装置において、流動層乾燥装置102Aの入口部102aの供給口側の底部側壁面に、傾斜角度(θ)が粉粒体の安息角以上90°以下、より好適には60〜80°程度の傾斜部130を形成している。
そして、この傾斜部130の上部から、又は該傾斜部103に沿って褐炭101を供給するようにしている。
また、本実施形態では、図1に示したような伝熱部材を省略しているが、伝熱部材を設けることなく、直接乾燥する流動化乾燥装置においても適用できることはいうまでもない。
本発明の第2の態様の流動層乾燥装置について図4を参照して説明する。
図4に示すように、本実施例の第2の態様の流動層乾燥装置102Bについて図4を参照して説明する。図4に示すように、流動層乾燥装置102Bの入口部102a側の傾斜部130において、流動層111内に横方向に撹拌用ガス131を噴出させる供給ノズル132を設けている。
この供給ノズル132の位置は、流動層111の底部に近い箇所に設置するのが流動化を促進するので、好ましい。
本発明の第3の態様の流動層乾燥装置について図5を参照して説明する。
図5に示すように、本実施例の第3の態様の流動層乾燥装置102Cについて図5を参照して説明する。図5に示すように、流動層乾燥装置102Cにおいて、流動層111内に上下に隙間132a、132bを有する隔壁133を設け、被乾燥物の導入・流動層域Xと後流側の乾燥流動層域Yとを分離するようにしている。なお、本実施形態では、隙間部を上下に設けているが、後流側の乾燥炭を被乾燥物の導入部に移動して混合させることを容易にするために、少なくとも隔壁の下部に隙間を設けるのが望ましい。
この結果、流動層乾燥装置102Cの入口部102aにおいて、供給された褐炭101は、周囲の乾燥が進んだ粉粒体と混合しながら、傾斜部130に沿って流動層111の底部側に移動し、既に乾燥が進んだ乾燥褐炭と確実に混合された後に、隔壁133の上下の隙間132a、132bを通過して後流側の乾燥流動層域Y側に移動させ、乾燥のための流動化を十分にするようにしている。これにより、褐炭の乾燥が良好に進行することとなり、乾燥効率の更なる向上を図ることができる。
101 褐炭
102、102A〜102C 流動層乾燥装置
103 伝熱部材
104 発生蒸気
105 集塵装置
106 熱回収システム
107、107a、107b 流動化蒸気
108 乾燥褐炭
109 製品炭
110 冷却器
111 流動層
112 水処理部
113 排水
114 循環ファン
115 固体成分
116 分散板
130 傾斜部
131 撹拌用ガス
132 供給ノズル
133 隔壁
150 褐炭焚きボイラ
151 火炉
152 燃焼装置
153 煙道
154 過熱器
159 衝撃型粉砕機
165 タービン設備
200 石炭ガス化複合発電システム
201 石炭
201a 微粉炭
202 ガス化ガス
203 石炭ガス化炉
204 ガスタービン(GT)
205 タービン排ガス
206 排熱回収ボイラ(HRSG)
207 蒸気
208 蒸気タービン(ST)
209 発電機(G)
210 ミル
211 サイクロン
212 ガス精製装置
213 燃焼器
214 燃焼ガス
215 排ガス
217 煙突
218 復水器
219 空気
220 圧縮機
221 空気分離装置(ASU)
A 過熱蒸気
B 凝縮水
F フリーボード部
Claims (6)
- 乾燥室に流動化ガスを供給することで前記乾燥室に供給された被乾燥物を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置において、
前記被乾燥物の供給口側の底部側壁面を傾斜部とすると共に、該傾斜部の上方から又は傾斜部に沿って被乾燥物を供給すると共に、
前記傾斜部以外の領域に流動化ガスを底部側から供給し、被乾燥物の導入・流動層を形成することを特徴とする流動層乾燥装置。 - 請求項1において、
前記傾斜部の傾斜角度は、被乾燥物粒子の安息角以上90°以下とすることを特徴とする流動層乾燥装置。 - 請求項1又は2において、
前記傾斜部に撹拌用ガスを供給する供給ノズルを設けることを特徴とする流動層乾燥装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記流動層乾燥装置内に隙間を有する隔壁を設け、被乾燥物の導入・流動層域と後流側の乾燥流動層域とを分離してなることを特徴とする流動層乾燥装置。 - 請求項4において、
前記導入・流動層域の流動化ガス量を乾燥流動層域のガス量と較べて大きくしてなることを特徴とする流動層乾燥装置。 - 水分含量が高い被乾燥物を乾燥する請求項1乃至5のいずれか一つの流動層乾燥装置と、
前記流動層乾燥装置内に設けられ、管状又は板状の内部に過熱蒸気を供給して被乾燥物中の水分を除去する伝熱部材と、
前記伝熱部材によって被乾燥物が乾燥される際に発生する発生蒸気を流動層乾燥装置の外部に排出する発生蒸気ラインと、
前記発生蒸気ラインに介装され、発生蒸気中の粉塵を除去する集塵装置と、
発生蒸気ラインにおける集塵装置の下流側に介装され、発生蒸気の熱を回収する熱回収システムと、
前記集塵装置から粉塵が除去された発生蒸気の一部を分岐し、流動化蒸気として流動層乾燥装置内に供給する分岐ラインと、
前記流動層乾燥装置から抜き出された被乾燥物を冷却する冷却器とを備えることを特徴とする流動層乾燥設備。
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