JP2012202607A - 石炭火力発電設備及び石炭火力発電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石炭を事前乾燥する乾燥設備よりの乾燥排ガスから凝縮潜熱等を回収し、発電効率を向上させる。
【解決手段】ケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により間接加熱を行い石炭を乾燥する間接加熱乾燥機１と、石炭を燃焼して蒸気を発生する石炭燃焼ボイラ３と、ボイラ３よりの蒸気により動力を発生させる蒸気タービン６と、蒸気タービン６から抽気した抽気蒸気による石炭燃焼ボイラ３へのボイラ給水を余熱する石炭火力発電設備であって、抽気蒸気の一部を間接加熱乾燥機１の加熱蒸気として利用する系統と、蒸気タービン６の復水器５と、間接加熱乾燥機１からの乾燥排ガス径路に設けられた湿式スクラバーと、湿式スクラバーの循環水と復水器５の復水とを熱交換する熱回収熱交換器２２と、この熱回収熱交換器２２で乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水をボイラ給水の余熱として利用する構成である。
【選択図】図３

Description

本発明は、石炭を事前乾燥し、部粉砕し、石炭燃焼ボイラへ送り込み、蒸気タービンを駆動して発電を行う石炭火力発電設備及び石炭火力発電方法に関する。
特に、石炭を事前乾燥する乾燥設備よりの乾燥排ガスから凝縮潜熱等を回収するだけでなく、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化しないようにしたものである。
さらに詳細には、褐炭や亜瀝青炭のような低品位の石炭を利用して燃焼する際の発電効率の低下を抑制するのに好適なものである。

近年、石炭価格の高騰により、新規な石炭火力発電設備においては、高い水分を含有した高水分石炭を燃料として使用するように工夫されている。

また、既設の石炭火力発電設備においても、使用する石炭を従来より低品位（高水分）石炭に変更しようとする傾向がある。しかし、褐炭や亜瀝青炭のような低品位の石炭を燃焼させた場合、石炭の熱量の一部が石炭に含有されている水分の蒸発に使用され、その分だけボイラが発生する蒸気量が少なくなる結果、発電効率（発電量／石炭の熱量）が悪化する。

このため、石炭を事前乾燥するために乾燥設備を増設することが知られている。これは、ボイラで発生した高圧・高温蒸気の熱量を蒸気タービンにより動力として回収する際に、中圧あるいは低圧になった蒸気の一部を蒸気タービンから抽気して、この抽気蒸気の凝縮潜熱を加熱源としてこの乾燥設備で石炭を事前乾燥し、乾燥された石炭をボイラで燃焼することにより、発電効率の向上を図るものである。

しかし、石炭を乾燥設備で乾燥する際に発生する乾燥排ガスには抽気蒸気の凝縮潜熱が移行しており、そのまま放出すると有効な熱のロスになるだけでなく、中圧あるいは低圧になった蒸気の一部を蒸気タービンから抽気した場合、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が低下して、排気損失が増大しタービン効率が低下する。

特に、既設の石炭火力発電設備に炭種変更等で、蒸気タービンの抽気蒸気を加熱源として用いて石炭を事前乾燥するために乾燥設備を増設した場合、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく低下することがある。このように蒸気量が大きく低下したときには、タービン効率が低下し、石炭の事前乾燥による発電効率の十分な向上が期待できなくなる。

さらには、夜間などには電力需要が低下して、石炭火力発電設備を低負荷運転する必要があるが、この際には蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量がさらに低下する結果、振動等が発生して従来技術と比較して低負荷運転の範囲が狭くなる欠点もある。

特開平８−２９６８３５号公報 特開平６−６６１０７号公報

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、石炭を事前乾燥する乾燥設備よりの乾燥排ガスから凝縮潜熱等を回収するだけでなく、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化せず、発電効率の低下を抑制できる石炭火力発電設備及び石炭火力発電方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決した請求項１記載の発明は、
ケーシング内に加熱媒体通路を有し、そのケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により間接加熱を行い石炭を乾燥する間接加熱乾燥機と、
乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生する石炭燃焼ボイラと、
ボイラよりの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気による前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を余熱する石炭火力発電設備であって、
前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用する系統と、
前記蒸気タービンの復水器と、
前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス径路に設けられた熱回収手段と、
前記熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器の復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水の余熱として利用する系統と、
ことを特徴とする石炭火力発電設備である。

請求項１に係る石炭火力発電設備によれば、蒸気タービンから抽気した蒸気を加熱源として乾燥設備が石炭を事前乾燥するが、この乾燥設備から排出される乾燥排ガスより熱回収熱交換器により熱回収してボイラへのボイラ給水を余熱する。この際、乾燥排ガスからの熱回収に際して熱回収量を調整することで、蒸気タービンの内の低圧（低温）部からの再生用抽気蒸気の量を削減または無くすことができる。

事前乾燥用に抽気する蒸気量は石炭の水分や処理量によって変動するものの、乾燥排ガスから熱回収する量を適切に調整することで、ボイラ給水を加熱するために低圧蒸気タービンから抽気した蒸気の量を調整できる。従って、低圧蒸気タービンから抽気する抽気蒸気量を低減あるいは無くすようにして、抽気蒸気量の変動を小さくすることで、蒸気タービンの最終段を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化することを防止できるので、低圧蒸気タービンの排気量が許容範囲内になる。

結果として、本発明の石炭火力発電設備によれば、蒸気タービンの抽気蒸気の凝縮潜熱を加熱源として石炭を事前乾燥する乾燥設備より排出される乾燥排ガスから凝縮潜熱等を回収できるだけでなく、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化しないことから、低圧蒸気タービンの効率を低下させることを防止できる。
乾燥排ガスの熱を回収するに際し、湿式スクラバーを使用すると、乾燥排ガスの顕熱及び石炭の水分が蒸発した蒸気の凝縮潜熱を循環水の移行でき、熱回収効率が高い。しかも、湿式スクラバーの出口排ガス温度を制御することにより、蒸気タービンの低圧（低温）部からの抽気蒸気の量を抑制する方向に制御することが容易となる。

請求項２記載の発明は、前記熱回収手段は、前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス径路に設けられた湿式スクラバーと、前記湿式スクラバーの循環水と前記復水器の復水とを熱交換する熱回収熱交換器とを有し、前記湿式スクラバーの循環水量を制御することで熱回収量を調整する熱回収量調整手段が構成されている請求項１記載の石炭火力発電設備。
乾燥排ガスのもっている熱を回収する場合、乾燥排ガス−復水のガス−液式のシェルアンドチューブ式熱交換器等を使用することも可能ではあるが、これとの比較では、湿式スクラバーの方が循環水−復水の液−液式熱交換器となり、より熱回収効率が格段と高い。しかも、その循環水量を制御することも容易であるので、熱回収量調整手段を容易に構成できる。

請求項２記載の発明は、前記熱回収手段は、前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス径路に設けられた湿式スクラバーと、前記湿式スクラバーの循環水と前記復水器の復水とを熱交換する熱回収熱交換器とを有し、前記湿式スクラバーの循環水量を制御することで熱回収量を調整する熱回収量調整手段が構成されている請求項１記載の石炭火力発電設備である。

請求項３の発明は、前記熱回収手段が、ヒートポンプ手段を含むものである請求項１記載の石炭火力発電設備である。

例えば、褐炭等の高水分の石炭を低水分となるまで乾燥設備で乾燥処理する場合において 乾燥排ガスの温度は、通常１００℃以下なので熱回収せて復水と熱交換しても復水の温度を１００℃以上に加熱することはできない。従って乾燥排ガスの熱量を十分回収できない結果となる。十分回収できない低温廃熱をヒートポンプ手段を使用して高温の熱源に変換すれば、さらに熱回収してボイラ給水を加熱することができる。

請求項４の発明は、前記湿式スクラバーが２段式とされ、第１段スクラバーの循環水に対応する第１熱回収熱交換器によって加熱したボイラ給水を受けて、第２段スクラバーの循環水に対応する第２熱回収熱交換器がボイラ給水をより高温に加熱し、前記第２熱回収熱交換器がヒートポンプの構成である請求項１または請求項２記載の石炭火力発電設備である。

たとえば、乾燥排ガスの第１段スクラバー出口の温度が６５℃程度まで冷却し乾燥排ガスの顕熱及び凝縮潜熱を第１段スクラバーの循環水に移行させ第１段スクラバーの循環水と復水を熱交換して復水を加熱する。この時点での復水の温度は乾燥排ガスの温度以下になる。
第１段スクラバー出口の乾燥排ガスを第２段スクラバーに通し、たとえば、乾燥排ガスの第２段スクラバー出口の温度が３０℃程度まで冷却し乾燥排ガスの顕熱及び凝縮潜熱を第２段スクラバーの循環水に移行させる。しかし第２段スクラバーの循環水温度は最大６５℃なのでこのままでは、復水の加熱はできない。ここで、第２段スクラバーの循環水を加熱源とするヒートポンプを導入すると高温の液（たとえば１２０℃）が回収され復水をさらに加熱することができる。
このことによって、乾燥のために抽気された熱量の大部分を回収して復水の加熱に利用することができる。

請求項５記載の発明は、ボイラ燃焼排ガスを前記間接加熱乾燥機のケーシング内へのキャリアガスとして送入するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の石炭火力発電設備である。

間接加熱乾燥機のケーシング内へのキャリアガスとして ボイラ燃焼排ガスを送入するようにすると、ボイラの排ガスの顕熱及びボイラ排ガスに含まれる水蒸気の凝縮潜熱も回収でき、乾燥のために抽気された熱量以上の熱量が回収され復水が加熱できるので、省エネルギーとなるばかりでなく、乾燥用の抽気蒸気量以上の再生用低圧（低温）蒸気量の削減が可能となり、低負荷運転の操作範囲が拡大する利点がある。

請求項６記載の発明は、ケーシング内に加熱媒体通路を有し、そのケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により石炭を間接加熱して乾燥する間接加熱乾燥機と、
乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生する石炭燃焼ボイラと、
ボイラよりの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、を有し、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気による前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を余熱する石炭火力発電設備にあって、
前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用し、前記蒸気タービンの排気を復水器により復水し、
前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス径路に熱回収手段を設け、この熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器の復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水の余熱として利用することを特徴とする石炭火力発電方法である。

請求項７記載の発明は、ボイラ燃焼排ガスを前記間接加熱乾燥機のケーシング内にキャリアガスとして送入するようにするとともに、乾燥排ガスの露点を８０℃〜９５℃の範囲とする請求項５記載の石炭火力発電方法である。

本発明によれば、石炭を事前乾燥する乾燥設備よりの乾燥排ガスから凝縮潜熱等を回収するだけでなく、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化せず、発電効率の低下を抑制できるものとなる。

本発明の第１の実施の形態に適用されるスチームチューブドライヤの一部破断した斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る再生方式の石炭火力発電設備を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態に係る再生方式の石炭火力発電設備を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態の要部拡大図である。 蒸気タービンの最終段の蒸気量と排気損失の関係を表すグラフを示す図である。 熱回収後の乾燥排ガス温度とタービンの最終段落を流れる蒸気量の事前乾燥設備無しの時との比との関係を表すグラフを示す図である。

本発明に係る石炭火力発電設備及び石炭火力発電方法の第１の実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。まず、本実施の形態を説明するに先立って、理解を深めるために本発明の実施の形態に適用される乾燥設備として好適に使用できる間接加熱回転乾燥機としてのスチームチューブドライヤの例について、図１に基づき予め説明する。

図１に示すこのスチームチューブドライヤ１は、軸心周りに回転自在とされる回転筒３０内において、両端板間に軸心と並行に複数の加熱管３１が配管されていて、回転継手５０に取付けられた熱媒体入口管５１を通して、外部より送り込まれた抽気蒸気Ｓ７がこれらの加熱管３１に加熱蒸気として供給され、各加熱管３１に流通された後、熱媒体出口管５２を介してこの加熱蒸気のドレインＤが排出されるようになっている。

そして、被処理物を回転筒３０内に装入するためにスクリュー等を有した図示しない装入装置がこのスチームチューブドライヤ１には備えられている。この装入装置の挿入口５３より回転筒３０内にその一端側から投入された被処理物である例えば水分を含有した石炭ＷＣや有機物などを、加熱蒸気により加熱した加熱管３１と接触させて乾燥させるようなる。これとともに回転筒３０が下り勾配をもって設置されていることで、排出口５４方向に順次円滑に移動させて、回転筒３０の他端側からこの被処理物を連続的に排出させるようになっている。

図１に示されるように、回転筒３０は基台３６の上に設置され、回転筒３０の軸心と並行に相互に間隔を置いて配された２組の支承ローラ３５，３５によって、タイヤ３４を介して支承されている。回転筒３０の下り勾配および直径に合わせて２組の支承ローラ３５，３５間の幅およびそれらの長手方向傾斜角度が選択される。

一方、回転筒３０を回転させるために、回転筒３０の周囲には、従動ギア４０が設けられており、これに駆動ギア４３が噛合し、原動機４１の回転力が減速機４２を介して伝達され、回転筒３０の軸心回りに回転するようになっている。さらに、回転筒３０の内部には、キャリアガス入口６１からキャリアガスＣＧが導入され、これらキャリアガスＣＧは被処理物である石炭や有機物に含有される水分が蒸発した蒸気を同伴してキャリアガス排出口６２より乾燥排ガスＤＥＧとして排出される。

なお、上記スチームチューブドライヤ１の全体構成は一例であり、本発明は上記構成により限定されるものではない。

図２は、本実施の形態が適用される再生方式の石炭火力発電設備を示す概略図である。
この図２に示すように、スチームチューブドライヤ１から排出される乾燥された乾燥炭ＤＣが微粉砕機２に投入されるようになっている。微粉砕機２で粉砕されて粉砕された微粉乾燥炭ＤＣは、石炭燃焼ボイラ３に投入される。

このスチームチューブドライヤ１に低品位（高水分）の石炭ＷＣが供給されると、後述の第１蒸気タービン６の抽気蒸気が加熱源とされ、スチームチューブドライヤ１において石炭ＷＣの予備乾燥が行われ、乾燥炭ＤＣとして取得される。
この乾燥操作に伴って、スチームチューブドライヤ１の他端側から乾燥排ガスＤＥＧが排出あれる。この乾燥炭ＤＣが必要に応じて微粉砕機２で乾燥されながら微粉砕された後、微粉砕機２から排ガスＥＧ２が微粉砕物を同伴してボイラ３に供給され、図示しないバーナーで燃焼される。

このボイラ３には、第１熱交換部３Ａから第３熱交換部３Ｃまでの３つの熱交換器が備えられている。この内の第２熱交換部３Ｂには、ボイラ３から発生した熱媒体である蒸気が送り込まれて再加熱され、この再加熱された過熱蒸気Ｓ１が第１蒸気タービン６の高圧蒸気タービン７に供給されて、この高圧蒸気タービン７が駆動されるようになっている。この高圧蒸気タービン７は低圧蒸気タービン８に連結されているだけでなく、発電機６Ａに繋がっていて、高圧蒸気タービン７と低圧蒸気タービン８とが連動して駆動回転することで、熱量が回収されて第１蒸気タービン６の発電機６Ａが電力を発生する。

この際、高圧蒸気タービン７からは蒸気が抽気され、この蒸気の一部は、抽気蒸気Ｓ２、Ｓ３となって給水管路１２においてボイラ３へのボイラ給水Ｄ２を加熱するが、残りの抽気蒸気Ｓ４はボイラ３の第１熱交換部３Ａに戻り、再加熱されて再過熱蒸気Ｓ４となり、低圧蒸気タービン８に供給されて、駆動力とされる。また、この低圧蒸気タービン８から抽気された抽気蒸気Ｓ６の一部は、給水管路１２でボイラ給水Ｄ２を同じく加熱する。

他方、この第１蒸気タービン６の低圧蒸気タービン８から抽気された他の抽気蒸気Ｓ７は、スチームチューブドライヤ１の加熱源とされると共に、低圧蒸気タービンである第２蒸気タービン９に送り込まれてこの第２蒸気タービン９に付属している発電機９Ａで電力を発生する。この後、この第２蒸気タービン９からの一部の抽気蒸気Ｓ８、Ｓ９は、スチームチューブドライヤ１から排出されるドレインＤと合流してから給水管路１２に供給されると共に、給水管路１２に直接供給されて、ボイラ給水Ｄ２を同じく加熱する。この第２蒸気タービン９からの他の抽気蒸気Ｓ１０は、海水を冷却水として熱交換する復水器５に送り込まれるようになっていて、この復水器５により抽気蒸気Ｓ１０が復水されてボイラ給水Ｄ１となる。

また、ボイラ３の第３熱交換部３Ａに外部から空気が送り込まれて加熱された後、ボイラ３Ａ内に送り込まれて乾燥炭ＤＣの燃焼を助けるが、このボイラ３から排出された排ガスは、一部がスチームチューブドライヤ１のキャリアガスＣＧとされると共にボイラ燃焼排ガスＥＧ２とされて微粉砕機２に送り込まれ、残りの排ガスＥＧ１が外部に排出されるようになっている。なお、本実施の形態では、乾燥排ガスＤＥＧの露点が８０℃から９５℃の範囲となるように、ボイラ３から排出された排ガスをスチームチューブドライヤ１のキャリアガスＣＧとして供給しているが、乾燥排ガスＤＥＧの露点がこの温度範囲となるような、空気、窒素等の不活性ガスを用いてもよい。

この一方、復水器５は、熱回収手段に繋がっており、特に図３及び図４に示すように、熱回収手段としての湿式スクラバー１１に繋がっている。スチームチューブドライヤ１において石炭ＷＣの水分が蒸発するのに伴い、排出される乾燥排ガスＤＥＧがこのスクラバー１１に通される。このスクラバー１１では循環水により所定の温度まで冷却され、逆に、乾燥排ガスＤＥＧの顕熱及び、石炭ＷＣの水分が蒸発した蒸気の凝縮潜熱は、循環水に一旦移行し、この後、移行した熱量は、復水器５で復水されてスクラバー１１に送り込まれたボイラ給水Ｄ１と熱交換し、このボイラ給水Ｄ１がボイラ給水Ｄ２となる。このようにして、スクラバー１１が、スチームチューブドライヤ１からの乾燥排ガスＤＥＧと熱交換されて、乾燥排ガスＤＥＧのもっている熱を回収する。
熱回収手段として湿式スクラバー１１を使用する場合、図４から判るように、熱回収量調整手段としては、主に循環水量を調節する循環ポンプに担当させることができる。
なお、熱回収手段としては、湿式スクラバー１１に限定されることなく、たとえば前述のように、シェルアンドチューブ式熱交換器などを使用することもできる。

さらに、このスクラバー１１は給水管路１２を介してボイラ３に繋がっていて、ボイラ給水Ｄ２がボイラ３に送り込まれるようになり、この途中にある脱気装置１０で脱気される。この際、蒸気タービン７、８、９から排出された蒸気の一部とされる抽気蒸気Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９が、この給水管路１２の途中に投入されて、ボイラ給水Ｄ２を加熱する。すなわち、蒸気タービン７、８、９の各所からは蒸気が抽気されて、ボイラ給水Ｄ２が所定の温度になるように加熱される。

次に、本実施の形態に係る石炭火力発電設備及び石炭火力発電方法の作用を以下に説明する。
本実施の形態の石炭火力発電設備によれば、蒸気タービン６，９から抽気した蒸気を利用してボイラ３へのボイラ給水Ｄ２を加熱する再生方式が採用されている。但し、本実施の形態では、蒸気タービン６から抽気した抽気蒸気Ｓ７を加熱源としてスチームチューブドライヤ１が石炭ＷＣを事前乾燥し、この後、このスチームチューブドライヤ１から排出される乾燥排ガスＤＥＧより熱交換器であるスクラバー１１が熱回収して、ボイラ３へのボイラ給水Ｄ１を加熱する。

この際、乾燥排ガスＤＥＧからの熱回収に際してスクラバー１１が熱回収量を調整することで、蒸気タービン６，９の内の低圧・低温部である低圧蒸気タービン８，９からの抽気蒸気Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９の量が削減される。

事前乾燥用に抽気する蒸気量は、石炭ＷＣの水分量や処理量によって変動するものの、乾燥排ガスＤＥＧからスクラバー１１が熱回収する量を適切に調整して変化させることで、ボイラ給水Ｄ１を加熱するために低圧蒸気タービン８，９から抽気した蒸気の温度を調整できる。この結果として、低圧蒸気タービン８，９から抽気する抽気蒸気量を低減あるいは無くすようにして、抽気蒸気量の変動を小さくすることで、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化せず、低圧蒸気タービン８，９の排気量が許容範囲内になる。

以上より、本実施の形態の石炭火力発電設備によれば、蒸気タービン６の抽気蒸気Ｓ７の凝縮潜熱を加熱源として石炭ＷＣをスチームチューブドライヤ１が事前乾燥するが、このスチームチューブドライヤ１より排出される乾燥排ガスＤＥＧから凝縮潜熱等を回収することができる。このことから、単位発電量当たりの石炭消費量やＣＯ₂排出量を削減することが可能となるのに伴い、例えば石炭火力発電所等の石炭火力発電設備においてより効率的な発電が出来るようになる。さらに、乾燥排ガスＤＥＧから凝縮潜熱等を回収できるだけでなく、蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量が設計値に対して大きく変化しないことから、低圧蒸気タービン８，９の効率を低下させることが無い。

他方、本実施の形態では、空気、窒素等の不活性ガス或いはボイラ燃焼排ガスの内から選ばれたボイラ燃焼排ガスをスチームチューブドライヤ１にキャリヤガスＣＧとして供給して、乾燥排ガスＤＥＧの露点を８０℃から９５℃の範囲としている。

ここで、スチームチューブドライヤ１の乾燥排ガスＤＥＧの露点は高いほど乾燥排ガス量が低減し、乾燥排ガス処理設備がコンパクトになると同時に乾燥排ガスＤＥＧから回収できる熱量も増大するが、スチームチューブドライヤ１内の石炭温度と加熱用蒸気温度との温度差が小さくなり、スチームチューブドライヤ１の乾燥能力が低下する。このため、これら回収熱量と乾燥能力との関係から、乾燥する石炭ＷＣの水分や量にもよるが、乾燥排ガスＤＥＧの露点は８０℃〜９５℃が好適である。

また、スチームチューブドライヤ１のキャリヤガスＣＧとして、本実施の形態のようにボイラ排ガスを利用すれば、ボイラ排ガスの顕熱及びボイラ排ガスに含まれる水蒸気の凝縮潜熱も回収でき、省エネルギーになるばかりでなく、乾燥用の抽気蒸気量以上の再生用低圧（低温）蒸気量の削減が可能となり、低負荷運転の操作範囲の拡大にもなる。

次に、本発明に係る石炭火力発電設備及び石炭火力発電方法の第２の実施の形態を、図３及び図４を参照しつつ説明する。なお、第１の実施の形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
第１の実施の形態ではスクラバー１１が熱交換器とされていたが、本実施の形態では、図３及び図４に示すように、熱交換器として２段式のスクラバー２１が用いられている。この内の第１段スクラバー２１Ａには間接型熱交換器２２が配置されて、この間接型熱交換器２２が第１段スクラバー２１Ａの循環水Ｗとの間で、ボイラ給水Ｄ１を加熱するようになっている。

また、図４に示すように、第２段スクラバー２１Ｂには蒸発器２４、圧縮機２５及び凝縮器２６等からなるヒートポンプ手段であるヒートポンプユニット２７が配置されていて、第１段スクラバー２１Ａの間接型熱交換器２２から送られてくるボイラ給水Ｄ１が循環水Ｗとの間でさらに加熱されて、最終的にボイラ給水Ｄ２になる。

このように２段階でボイラ給水Ｄ２を加熱する構成を有することで、本実施の形態によれば乾燥排ガスＤＥＧから効率よく熱回収してボイラ給水Ｄ２を最適に加熱できるだけでなく、スクラバー１１が熱回収する際の熱回収量を容易に調整でき、低圧蒸気タービン８，９からの抽気蒸気の量が削減される。この際、ヒートポンプユニット２７を使用して第２段スクラバー循環液から回収した熱を昇温した後にボイラ給水Ｄ２を加熱するので、熱量をより有効に熱回収できる。

次に、蒸気タービンの最終段の蒸気量と排気損失の関係を図５に基づき説明する。
設計点Ｐの近傍では排気損失が少ないが、蒸気量が設計点Ｐより増加した場合でも、減少した場合でも、排気損失が増大し、タービン効率が低下し発電効率が低下する。この結果として、蒸気タービンからの抽気蒸気量の変動を小さくして蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量を設計値に対して大きく変化させなければ、蒸気タービンの効率が良くなることが理解できる。

次に、熱回収後の乾燥排ガス温度と上記実施の形態における蒸気タービンの最終段落を流れる蒸気量の事前乾燥設備無しの時との比との関係を図６に基づき説明する。
発電量を一定として、水分６５％の石炭を１０％まで蒸気タービンの抽気蒸気を加熱源として乾燥させた場合、この図に示すグラフより、熱回収後の乾燥排ガスの温度が上昇するのに伴いこの比が低下し、約７０℃を境に１００％以下となる。

なお、低圧蒸気タービンの抽気蒸気量の測定は、抽気蒸気が排気される排気ラインに流量計を設置し、この流量計で測定しても良いし、復水器５で復水した水量でも良い。また、乾燥排ガスＤＥＧから熱回収量を調整する方法は特に限定されないが、例えば上記実施の形態のように乾燥排ガスＤＥＧをスクラバー１１、２１に通し、循環水を循環させて乾燥排ガスＤＥＧの顕熱及び乾燥蒸気の凝縮潜熱を循環水に移行させるのが好ましく、該循環水とボイラ給水Ｄ１とを間接熱交換する場合は、間接型熱交換器２２に通すボイラ給水Ｄ１の量で、スクラバー２１の出口排ガス温度を制御する方法等がある。
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明は、石炭火力発電設備に適用可能となる。

１ スチームチューブドライヤ（間接加熱型乾燥機）
３ ボイラ
５ 復水器
６ 第１蒸気タービン
７ 高圧蒸気タービン
８ 低圧蒸気タービン
９ 第２蒸気タービン（低圧蒸気タービン）
１１ スクラバー（熱交換器）
１２ 給水管路
２１ スクラバー（熱交換器）
２２ 間接型熱交換器
２７ ヒートポンプユニット（ヒートポンプ手段）

Claims (7)

1. ケーシング内に加熱媒体通路を有し、そのケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により間接加熱を行い石炭を乾燥する間接加熱乾燥機と、
   乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生する石炭燃焼ボイラと、
   ボイラよりの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、
   前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気による前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を余熱する石炭火力発電設備であって、
   前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用する系統と、
   前記蒸気タービンの復水器と、
   前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス径路に設けられた熱回収手段と、
   前記熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器の復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
   前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水の余熱として利用する系統と、
   ことを特徴とする石炭火力発電設備。
2. 前記熱回収手段は、前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス径路に設けられた湿式スクラバーと、前記湿式スクラバーの循環水と前記復水器の復水とを熱交換する熱回収熱交換器とを有し、前記湿式スクラバーの循環水量を制御することで熱回収量を調整する熱回収量調整手段が構成されている請求項１記載の石炭火力発電設備。
3. 前記熱回収手段が、ヒートポンプ手段を含むものである請求項１記載の石炭火力発電設備。
4. 前記湿式スクラバーが２段式とされ、
   第１段スクラバーの循環水に対応する第１熱回収熱交換器によって加熱したボイラ給水を受けて、第２段スクラバーの循環水に対応する第２熱回収熱交換器がボイラ給水をより高温に加熱し、前記第２熱回収熱交換器がヒートポンプの構成である請求項１〜３のいずれか１項に記載の石炭火力発電設備。
5. ボイラ燃焼排ガスを前記間接加熱乾燥機のケーシング内へのキャリアガスとして送入するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の石炭火力発電設備。
6. ケーシング内に加熱媒体通路を有し、そのケーシング内に装入する石炭を加熱媒体通路に送り込む蒸気により石炭を間接加熱して乾燥する間接加熱乾燥機と、
   乾燥石炭を燃焼して蒸気を発生する石炭燃焼ボイラと、
   ボイラよりの蒸気により動力を発生させる蒸気タービンと、を有し、
   前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気による前記石炭燃焼ボイラへのボイラ給水を余熱する石炭火力発電設備にあって、
   前記抽気蒸気の一部を前記間接加熱乾燥機の加熱蒸気として利用し、前記蒸気タービンの排気を復水器により復水し、
   前記間接加熱乾燥機からの乾燥排ガス径路に熱回収手段を設け、この熱回収手段は、前記乾燥排ガスのもっている熱を前記復水器の復水に移行させるとともにその熱回収量を調整する熱回収量調整手段を有し、
   前記熱回収手段により乾燥排ガスのもっている熱を回収した復水を前記ボイラ給水の余熱として利用することを特徴とする石炭火力発電方法。
7. ボイラ燃焼排ガスを前記間接加熱乾燥機のケーシング内にキャリアガスとして送入するようにするとともに、乾燥排ガスの露点を８０℃〜９５℃の範囲とする請求項５記載の石炭火力発電方法。

Images