JP2013164182A - 流動層乾燥設備及びガス化複合発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥装置で発生する凝縮された排水の浄化と、原炭粗粒の微粒化を促進することができる流動層乾燥設備及びガス化複合発電システムを提供する。
【解決手段】乾燥室に流動化ガス１０７を供給することで乾燥室に供給された低品位炭等の湿潤原料１０１を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、低品位の湿潤原料１０１を微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに粉砕する粉砕機２３と、粉砕物を微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに分級し、微粒１０１Ａを前記流動層乾燥装置１０２に供給する分級手段１１０と、前記分級手段１１０で分級された粗粒１０１Ｂと、流動層乾燥装置から排出される粗粒１０１Ｄとが投入されると共に、前記流動層乾燥装置からの排水である凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を投入してスラリー１３１を形成するスラリー化槽１３０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭をガス化するガス化システムに適用できる流動層乾燥設備及びガス化複合発電システムに関するものである。

例えば、石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化し、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てさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、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。

従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、乾燥装置、石炭ガス化炉、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラ、ガス浄化装置などを有している。従って、石炭が乾燥されてから粉砕され、石炭ガス化炉に対して、微粉炭として供給されると共に、空気が取り込まれ、この石炭ガス化炉で石炭が燃焼ガス化されて生成ガス（可燃性ガス）が生成される。そして、この生成ガスがガス精製されてからガスタービン設備に供給されることで燃焼して高温・高圧の燃焼ガスを生成し、タービンを駆動する。タービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収され、蒸気を生成して蒸気タービン設備に供給され、タービンを駆動する。これにより発電が行なわれる。一方、熱エネルギが回収された排気ガスは、ガス浄化装置で有害物質が除去された後、煙突を介して大気へ放出される。

ところで、このような石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）にて使用する石炭は、瀝青炭や無煙炭のように高い発熱量を有する高品位の石炭（高品位炭）を用いている。

前記石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）に供給する石炭は、石炭ガス化炉内での反応性や気流搬送の観点より、微粉化する必要があり、微粉炭機として石炭ミルが用いられている。このため、原料として供給される石炭は、先ずクラッシャにより粗粉砕され、その後、乾燥機で乾燥された後、乾燥炭バンカで貯留される。次いで、石炭供給機により、石炭ミルに供給され、そこで粉砕・乾燥され、微粉炭とされ、その後、搬送ガスより搬送されて石炭ガス化炉に供給されている（特許文献１）。

特開平７−２７９６２１号公報

ところで、乾燥装置の乾燥の際に、水蒸気を用いて流動乾燥させる場合、褐炭等の湿潤原料（水分が６０％）から発生した発生蒸気の凝縮水や、乾燥装置からのドレイン水が多量に発生し、この水中には、例えば有機酸や有機体炭素成分（ＣＯＤ成分）等が溶存しており、その結果そのｐＨがｐＨ３程度と低くなるので、別途排水処理が必要となる。

また、乾燥装置に投入する原炭を粉砕する破砕機や乾燥装置からは粗粒が発生し、再び破砕機で粉砕する必要があり、再循環の搬送設備が別途必要となる。
また、粗粒に含まれる褐炭以外の鉄等の異物については、そのまま乾燥装置へ投入する場合には、装置系統内に滞留し、濃縮されることが懸念されており、その分離・除去の対策が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、乾燥装置で発生する凝縮された排水の浄化と、原炭粗粒の微粒化を促進することができる流動層乾燥設備及びガス化複合発電システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、乾燥室に流動化ガスを供給することで乾燥室に供給された低品位炭等の湿潤原料を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置と、流動層乾燥装置の前流側に設けられ、前記湿潤原料を微粒と粗粒とに粉砕する粉砕機と、粉砕物を微粒と粗粒とに分級し、微粒を前記流動層乾燥装置に供給する分級手段と、前記分級手段で分級された粗粒と、流動層乾燥装置から排出される粗粒とが投入されると共に、前記流動層乾燥装置からの排水を投入してスラリーを形成するスラリー化槽とを具備することを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記スラリー化槽から分離されたスラリーから微粒を分離する分離槽を具備することを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記分離槽に超音波発生手段を有することを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第４の発明は、第１の発明において、前記スラリー化槽と分離槽との間に、マイクロバブル発生装置を有することを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの流動層乾燥設備と、前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とする石炭を用いたガス化複合発電システムにある。

本発明の流動層乾燥装置によれば、流動層乾燥装置には、分級装置により所定の粒径以下の微粒しか導入されないので、乾燥効率が向上する。また、分級された粗粒及び流動層乾燥装置から排出される粗粒は、スラリー化槽に供給され、ここで乾燥装置からの排水である凝縮水と接触・攪拌してスラリーを形成する。このスラリー形成の際に、凝縮水側から有機酸等が粗粒側へ移行され、凝縮水が浄化される。この結果、別途独立した排水処理設備を設置することを省略することができる。

図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。 図２は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。 図３は、石炭を用いたガス化複合発電システムの概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、実施例１に係る流動層乾燥設備の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１２Ａは、乾燥室に流動化ガス（又は流動化蒸気）１０７を供給することで乾燥室に供給された低品位炭等の湿潤原料１０１を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、低品位の原料炭を微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに粉砕する粉砕機２３と、粉砕物を微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに分級し、微粒１０１Ａを前記流動層乾燥装置１０２に供給する分級手段１１０と、前記分級手段１１０で分級された粗粒１０１Ｂと、流動層乾燥装置１０２から排出される粗粒１０１Ｄとが投入されると共に、前記流動層乾燥装置１０２からの排水（凝縮水Ｂ₁，Ｂ₂）を投入して混合物であるスラリー１３１を形成する攪拌機１３２を有するスラリー化槽１３０とを具備するものである。図１中、符号Ｆはフリーボード、Ｓは流動層を図示する。

流動層乾燥装置１０２は、分級手段１１０で分級された微粒１０１Ａは微粒供給ラインＬ₁を介して投入され、乾燥室本体の下部に供給される流動化ガス１０７と共に流動層Ｓが形成されており、流動層Ｓ内に挿入される伝熱部材１０３により、微粒１０１Ａを乾燥するようにしている。
この乾燥された乾燥炭１０１Ｃは、乾燥炭排出ラインＬ₁₁から外部に排出されている。

粉砕炭を分級する分級手段１１０としては、例えば風力分級、篩分級等の公知の粉体分級手段を用いることができる。
本実施例では、微粒１０１Ａとは例えば２ｍｍ以下のものをいい、２ｍｍ以上の異物を含む粗粒１０１Ｂは、粗粒供給ラインＬ₂及び合流ラインＬ₁₆を介してスラリー化槽１３０に供給されている。

本実施例では、流動層Ｓを形成する流動化蒸気１０７は、流動層乾燥装置１０２から排出され、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４の一部を、流動化ガス供給ラインＬ₁₂に介装された例えば循環ファン(図示せず)により乾燥室本体内に送られたものを用いている。なお、本実施例では、流動層Ｓ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。

伝熱部材１０３は、この流動層Ｓ内に配置されている。伝熱部材１０３内には、例えば１５０℃の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａが供給され、その高温の乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａの潜熱を利用して湿潤状態の微粒１０１Ａを間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａは、例えば１５０℃の凝縮水Ｂ₁として乾燥室本体の外部に排出されている。
本実施例では、乾燥用蒸気Ａは、発生蒸気１０４の一部を圧縮して潜熱を回収する圧縮機を備えた潜熱回収設備１０６により得ている。

すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３内面では、乾燥用蒸気（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、湿潤状態の微粒１０１Ａの乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の乾燥用蒸気（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。また、伝熱部材として熱媒体を用いる以外に電気ヒータを設置してもよい。

なお、上述した伝熱部材１０３として、本実施例はチューブ形状の伝熱部材を例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば板状の伝熱部材を用いるようにしてもよい。
また、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａを伝熱部材１０３に供給して湿潤状態の微粒１０１Ａを間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、湿潤状態の微粒１０１Ａの流動層Ｓを流動させる流動化蒸気１０７により湿潤状態の微粒１０１Ａ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。

本実施例では、流動層乾燥装置１０２から分離された粗粒１０１Ｄを、粗粒排出ラインＬ₁₅及び合流ラインＬ₁₆を介してスラリー化槽１３０へ供給されている。

このスラリー化槽１３０には、さらに伝熱部材１０３からの凝縮水Ｂ₁と、発生蒸気１０４の内、余剰分の発生蒸気を冷却器１０８で冷却して凝縮した凝縮水Ｂ₂が導入（※１）されている。そして、粗粒１０１Ｂ、１０１Ｄと凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂とが、攪拌機１３２の攪拌によりスラリー１３１が形成されている。

この際、粉砕機２３や流動層乾燥装置１０２から抜き出した粗粒１０１Ｂ、１０１Ｄと排水である凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂とをスラリー状態で積極的に攪拌・接触させているので、凝縮水側に含まれていた有機酸成分（例えばギ酸、酢酸等）が粗粒側に移行し、この粗粒に吸着される。この結果、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂から有機酸等が除去されることとなる。

この得られたスラリー１３１はスラリー排出ラインＬ₁₇から外部に抜き出され、その後図示しない水分除去手段を用いて水分を分離するようにしている。この分離された水分中には有機酸や有機体炭素成分（ＣＯＤ成分）が含まれないので、一般の冷却水としてそのまま利用することができる。

水分を分離する手段としては、公知の浮上分離手段やベルトプレス等の水分除去手段を用いることができる。

また、スラリー化槽１３０の上部からは比重の小さな木屑等の異物１０１Ｘを浮上分離させると共に、その底部からは比重の大きな石、砂等の異物１０１Ｙを分離するようにしている。

これにより、粉砕機２３で粉砕された湿潤原料１０１の粉砕物は、分級手段１１０で微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに分級され、分級された微粒１０１Ａは流動層乾燥装置１０２内に形成された流動層Ｓ内に挿入される伝熱部材１０３により、乾燥がなされ、乾燥炭１０１Ｃとして排出される。
また、分級された粗粒１０１Ｂは、粗粒供給ラインＬ₂及び合流ラインＬ₁₆を介してスラリー化槽１３０に供給される。また流動層乾燥装置１０２に持ち込まれた異物を含む粗粒１０１Ｄも粗粒排出ラインＬ₁₅及び合流ラインＬ₁₆を介してスラリー化槽１３０へ供給される。

そして、湿潤原炭（水分６０％）の微粒１０１Ａを乾燥させる際に発生した凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂もスラリー化槽１３０へ供給される。
これらの供給された粗粒１０１Ｂ、１０１Ｄと凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂とが、攪拌機１３２の攪拌によりスラリー１３１が形成され、このスラリー化する際に、凝縮水側に含まれていた有機酸成分が粗粒側に移行し、この粗粒に吸着される。この結果、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂から有機酸等が除去されることとなる。

この結果、本実施例では、流動層乾燥装置１０２には、所定の粒径以下の微粒１０１Ａしか導入されないので、乾燥効率が向上する。
また、分級された粗粒１０１Ｂ及び流動層乾燥装置１０２から排出される粗粒１０１Ｄは、スラリー化槽１３０に供給され、ここで凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂と接触・攪拌してスラリー１３１を形成する際に、凝縮水側から有機酸等が粗粒側へ移行され、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂が浄化されることとなる。
この結果、別途独立した排水処理設備を設置することが省略されることとなる。

図２は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図２に示すように、実施例２の流動層乾燥設備１２Ｂは、実施例１の流動層乾燥設備１２Ａのスラリー化槽１３０から分離されたスラリー１３１から微粒１０１Ｅを取り除く分離槽１４０を設けている。
この分離槽１４０には、スラリー１３１がスラリー排出ラインＬ₁₇を介して導入されている。

分離槽１４０の側壁には超音波発生手段１４５が設けられており、分離槽１４０内部で粗粒の微粒化１４５ａを促進し、微細化された微粒は分離槽１４０の表面側に上昇し、この結果、その上層側を微粒層１４２が形成されている。

この微粒層１４２が形成された分離槽１４０の開口側には、微粒掻き取り装置１５０が設置されている。この微粒掻き取り装置１５０は、浮遊する微粒層１４２にその一部が浸漬する無端ベルト１５０ａと、この無端ベルト１５０ａに設けられたスクレーパ１５０ｂと、ベルトを回転させる回転手段１５０ｃとから構成されており、ベルトを回転させることで、スクレーパ１５０ｂにより微粒層１４２の一部を掻き取り、払い出しシュート１４１から外部の捕集容器１５１に微粒１０１Ｅを捕集するようにしている。

この捕集された微粒１０１Ｅは、捕集容器１５１から排出ラインＬ₁₈を介して脱水装置１５２へ運ばれ、ここで脱水された後、脱水物排出ラインＬ₁₉を介して乾燥装置１５３へ運ばれ、ここで乾燥される。乾燥された微粒は、後述する乾燥炭バンカ３４へ搬送される。

本実施例では、分離槽１４０には、２つの第１隔壁１４３ａ、第２隔壁１４３ｂが設けられており、第１隔壁１４３ａと分離槽１４０の側壁とでスラリー１３１の上昇通路を形成し、超音波発生手段１４５による微細化の促進領域を形成している。

なお、本実施例では、スラリー化槽１３０と分離槽１４０との間のスラリー排出ラインＬ₁₇に、マイクロバブル発生装置１４８が介装されており、搬送するスラリー１３１中に微細な泡を導入させ、分離槽１４０内での浮上分離を促進するようにしているが、マイクロバブル発生装置１４８は必要に応じて設置するようにすればよい。

微粒層１４２のみかけ密度は、約０．７５ｇ／ｃｍ³〜０．９５ｇ／ｃｍ³程度、好適には０．８ｇ／ｃｍ³程度とするのが好ましい。

なお、本実施例では、分離槽１４０の後流側に、水位調整器１４６を設け、分離水１４７として排出ラインＬ₂₀を介して外部へ分離すると共に、分離槽１４０の水位を調整している。

また、分離槽１４０内に設置された第１隔壁１４３ａ、第２隔壁１４３ｂの間は沈降物１６０が堆積するので、この沈降物１６０を排出ラインＬ₂₁を介して外部に抜き出し、固液分離手段１６１で固液分離させ、固体分は異物１０１Ｙとしてスラリー化槽１３０からの異物１０１Ｙへ合流させ、別途処分される。
また分離水１４７は、水位調整器１４６からの分離水１４７へ合流され、冷却水等に用いるようにしている。

本実施例では、スラリー化槽１３０に粗粒１０１Ｂ、粗粒１０１Ｄを導入すると共に、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を導入して、攪拌機１３２で攪拌・混合することでスラリー１３１を形成し、この形成したスラリー１３１から木屑等の異物１０１Ｘや石、砂等の異物１０１Ｙを分離すると共に、凝縮水の浄化を行うようにしている。
本実施例では、さらにスラリー化槽１３０の後段側に設置した分離槽１４０にスラリー１３１を導入し、ここでスラリー１３１中の粗粒１０１Ｂ，１０１Ｄを微粒化させると共に、微粒化した微粒１０１Ｅを浮上分離させている。そして、上層に分離した微粒層１４２から微粒１０１Ｅのみを微粒掻き取り装置１５０のスクレーパ１５０ｂで掻き取り、微粒１０１Ｅのみをスラリー１３１から分離している。

分離槽１４０で分離された分離水１４７は、有機酸等が除去され、浄化されているので、系内の冷却水として再利用することができる。
この結果、本発明のようなスラリー化槽１３０及び分離槽１４０からなる排水処理手段を設置することで、粉砕機２３で粉砕した粉砕物中の粗粒１０１Ｂや湿潤原料１０１を乾燥する乾燥装置で発生する粗粒１０１Ｄを微粒化するとともに、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂に含まれる有機酸等を除去して浄化することとなる。
そして、スラリー１３１中の微粒を浮上分離させて、微粒１０１Ｅとして回収することができる。
この結果、破砕機や乾燥装置からの粗粒は、再び破砕機で粉砕する必要が無くなり、再循環の搬送設備を別途設置する必要が無くなる。

図３は、実施例３に係る石炭を用いたガス化複合発電システムの概略構成図である。

実施例３の石炭を用いたガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）は、空気を酸化剤として石炭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。即ち、本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。本実施例では、石炭ガス化炉１４に供給する石炭原料として低品位炭を使用している。

実施例３において、図３に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、原料炭である湿潤原料１０１を供給する低品位炭供給設備１１と、湿潤原料１０１を乾燥する実施例１及び実施例２に係る流動層乾燥装置１０２と、乾燥低品位炭（乾燥炭）１０１Ｃを供給してガス化し可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を生成する石炭ガス化炉１４と、ガス化ガスである可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００中のチャーＦを回収するチャー回収装置１５と、可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００Ａを精製するガス精製装置１６と、精製された燃料ガス２００Ｂを燃焼させてタービンを駆動するガスタービン設備１７と、前記ガスタービン設備１７からのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラ（Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０で生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）設備１８と、前記ガスタービン設備１７及び／又は前記蒸気タービン設備１８と連結された発電機（Ｇ）１９とを具備している。

本実施例に係る低品位炭供給設備１１は、原炭バンカ２１と、石炭供給機２２と、粉砕機２３とを有している。原炭バンカ２１は、湿潤原料（低品位炭）１０１を貯留可能であって、所定量の湿潤原料１０１を石炭供給機２２に投下することができる。石炭供給機２２は、原炭バンカ２１から投下された湿潤原料１０１を例えばコンベアなどにより搬送し、粉砕機２３に投下することができる。この粉砕機２３は、投下された湿潤原料１０１を所定の大きさに破砕し、粉砕石炭１０１とすることができる。

流動層乾燥装置１０２は、実施例１又は２の装置を用い、低品位炭供給設備１１により投入された湿潤原料１０１に対して乾燥用蒸気（例えば１５０℃程度の過熱蒸気）Ａを供給することで、この低品位炭を流動させながら加熱乾燥するものであり、湿潤原料１０１が含有する水分を除去することができる。そして、この流動層乾燥装置１０２は、外部に取り出された乾燥済の乾燥炭１０１Ｃを冷却する冷却器３１が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｃが乾燥炭バンカ３４に貯留される。また、乾燥室本体１０２は、上部から取り出された発生蒸気１０４に同伴される乾燥炭の粒子を分離する乾燥炭サイクロン等の集塵装置１０５が設けられ、発生蒸気１０４から微粒の乾燥炭の粒子を分離している。なお、サイクロン等の集塵装置１０５で乾燥炭が分離された蒸気は、蒸気圧縮機で圧縮されてから乾燥室本体１０２に乾燥用蒸気として供給するようにしてもよい。

乾燥室本体１０２で乾燥され、ついで冷却器３１で冷却された乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｃは、微粒乾燥炭排出ライン１２３を介して、その後、バグフィルタ３２、ビンシステム３３を介して、一時乾燥炭バンカ３４に貯留される。

石炭ガス化炉１４は、乾燥炭バンカ３４から供給される乾燥炭１０１Ｃが供給可能であると共に、チャー回収装置１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）１０１Ｃが戻されてリサイクル可能となっている。

即ち、石炭ガス化炉１４は、ガスタービン設備１７（圧縮機６１）から圧縮空気供給ライン４１が接続されており、このガスタービン設備１７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４２は、大気中の空気４０から窒素（Ｎ₂）と酸素（Ｏ₂）を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３が石炭ガス化炉１４に接続され、この第１窒素供給ライン４３は乾燥炭供給ライン１２３に接続されている。また、第２窒素供給ライン４５も石炭ガス化炉１４に接続され、この第２窒素供給ライン４５にチャー回収装置１５から回収されたチャーＦを戻すチャー戻しライン４６が接続されている。更に、酸素供給ライン４７は、圧縮空気供給ライン４１に接続されている。この場合、窒素（Ｎ₂）は、乾燥炭１０１ＣやチャーＦの搬送用ガスとして利用され、酸素（Ｏ₂）は、酸化剤として利用される。

石炭ガス化炉１４は、例えば、噴流床形式のガス化炉であって、内部に供給された乾燥炭１０１Ａ、チャーＦ、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、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）２００を発生させ、この可燃性ガス２００をガス化剤としてガス化反応を生じさせている。なお、石炭ガス化炉１４は、微粉炭の混入した溶融スラグ等の異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。
本例では、石炭ガス化炉１４として噴流床ガス化炉を例示しているが、本発明は、これに限定されず、例えば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１４は、チャー回収装置１５に向けて可燃性ガス２００のガス生成ライン４９が設けられており、チャーＦを含む可燃性ガス２００が排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にガス冷却器を別途を設けることで、可燃性ガス２００を所定温度まで冷却してからチャー回収装置１５に供給するとよい。

チャー回収装置１５は、集塵装置５１とチャー供給ホッパ５２とを有している。この場合、集塵装置５１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１４で生成された可燃性ガス２００に含有するチャーＦを分離することができる。そして、チャーＦが分離された可燃性ガス２００Ａは、ガス排出ライン５３を通してガス精製装置１６に送られる。チャー供給ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガス２００から分離されたチャーＦを貯留するものである。なお、集塵装置５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数のチャー供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。

ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャーＦが分離された可燃性ガス２００Ａ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１６は、チャーＦが分離された可燃性ガス２００Ａを精製して燃料ガス２００Ｂを製造し、これをガスタービン設備１７に供給する。なお、このガス精製装置１６では、チャーＦが分離された可燃性ガス２００Ａ中にはまだ硫黄分（Ｈ_２Ｓ）が含まれているため、例えばアミン吸収液等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。

ガスタービン設備１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を有しており、圧縮機６１とタービン６３は、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２は、圧縮機６１から圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製装置１６から燃料ガス供給ライン６６が接続され、タービン６３に燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン設備１７は、圧縮機６１から石炭ガス化炉１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気４０Ａとガス精製装置１６から供給された燃料ガス２００Ｂとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガス２０２により回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。

蒸気タービン設備１８は、ガスタービン設備１７における回転軸６４に連結されるタービン６９を有しており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン設備１７（タービン６３）からの排ガスライン７０に設けられており、空気４０と高温の排ガス２０３との間で熱交換を行うことで、蒸気２０４を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン設備１８のタービン６９との間に蒸気２０４を供給する蒸気供給ライン７１が設けられると共に、蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。従って、蒸気タービン設備１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気２０４によりタービン６９が駆動し、回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。

そして、排熱回収ボイラ２０で熱が回収された排ガス２０５は、ガス浄化装置７４により有害物質を除去され、浄化された排ガス２０５Ａは、煙突７５から大気へ放出される。

ここで、実施例３の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。

実施例３の石炭ガス化複合発電設備１０において、低品位炭供給設備１１にて、原炭である湿潤原料１０１が原炭バンカ２１に貯留されており、この原炭バンカ２１の湿潤原料１０１が石炭供給機２２により粉砕機２３に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された粉砕石炭１０１は、流動層乾燥装置１００により加熱乾燥され、この乾燥炭１０１Ｃを微粒乾燥炭排出ライン１２３を介して抜き出した後、冷却器３１により冷却されて冷却済の微粒の乾燥炭１０１Ｃとされ、乾燥炭バンカ３４に貯留される。

乾燥炭バンカ３４に貯留された微粒の乾燥炭１０１Ｃは、空気分離装置４２から供給される窒素により乾燥炭排出ライン１２３を通して石炭ガス化炉１４に供給される。また、後述するチャー回収装置１５で回収されたチャーＦが、空気分離装置４２から供給される窒素によりチャー戻しライン４６を通して石炭ガス化炉１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１７から抽気された圧縮空気３７が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離装置４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通して石炭ガス化炉１４に供給される。

石炭ガス化炉１４では、供給された乾燥炭１０１Ｃ及びチャーＦが圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、乾燥炭１０１Ｃ及びチャーＦがガス化することで、一酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）２００を生成することができる。そして、この可燃性ガス２００は、石炭ガス化炉１４からガス生成ライン４９を通して排出され、チャー回収装置１５に送られる。

このチャー回収装置１５にて、可燃性ガス２００は、まず、集塵装置５１に供給されることで、ここで可燃性ガス２００に含有するチャーＦが分離される。そして、チャーＦが分離された可燃性ガス２００Ａは、ガス排出ライン５３を通してガス精製装置１６に送られる。一方、可燃性ガス２００から分離した微粒のチャーＦは、チャー供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通して石炭ガス化炉１４に戻されてリサイクルされる。

チャー回収装置１５によりチャーＦが分離された可燃性ガス２００Ａは、ガス精製装置１６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２００Ｂが製造される。そして、ガスタービン設備１７では、圧縮機６１が圧縮空気４０Ａを生成して燃焼器６２に供給すると、この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気４０Ａと、ガス精製装置１６から供給される燃料ガス２００Ｂとを混合し、燃焼することで燃焼ガス２０２を生成し、この燃焼ガス２０２によりタービン６３を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。

そして、ガスタービン設備１７におけるタービン６３から排出された排ガス２０３は、排熱回収ボイラ２０にて、空気４０と熱交換を行うことで蒸気２０４を生成し、この生成した蒸気２０４を蒸気タービン設備１８に供給する。蒸気タービン設備１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気２０４によりタービン６９を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。

その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排ガス２０５の有害物質が除去され、浄化された排ガス２０５Ａが煙突７５から大気へ放出される。

なお、本実施例では、石炭原料として低品位炭を使用したが、高品位炭であっても適用可能であり、また、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。

１０ 石炭ガス化複合発電設備
１１ 低品位炭供給設備
１４ 石炭ガス化炉
１５ チャー回収装置
１６ ガス精製装置
１７ ガスタービン設備
１８ 蒸気タービン設備
１９ 発電機
２０ 排熱回収ボイラ
２３ 粉砕機
３１ 冷却器
１０１ 湿潤原料
１０１Ａ 微粒
１０１Ｂ 粗粒
１０１Ｃ 乾燥低品位炭（乾燥炭）
１０１Ｄ 粗粒
１０１Ｅ 微粒
１０２ 流動層乾燥装置
１０３ 伝熱部材（加熱手段）
１０４ 発生蒸気
１１０ 分級手段
１３０ スラリー化槽
１４０ 分離槽
Ａ 乾燥用蒸気（過熱蒸気）
Ｂ₁、Ｂ₂ 凝縮水

Claims (5)

1. 乾燥室に流動化ガスを供給することで乾燥室に供給された低品位炭等の湿潤原料を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置と、
   流動層乾燥装置の前流側に設けられ、前記湿潤原料を微粒と粗粒とに粉砕する粉砕機と、
   粉砕物を微粒と粗粒とに分級し、微粒を前記流動層乾燥装置に供給する分級手段と、
   前記分級手段で分級された粗粒と、流動層乾燥装置から排出される粗粒とが投入されると共に、前記流動層乾燥装置からの排水を投入してスラリーを形成するスラリー化槽とを具備することを特徴とする流動層乾燥設備。
2. 請求項１において、
   前記スラリー化槽から分離されたスラリーから微粒を分離する分離槽を具備することを特徴とする流動層乾燥設備。
3. 請求項１又は２において、
   前記分離槽に超音波発生手段を有することを特徴とする流動層乾燥設備。
4. 請求項１において、
   前記スラリー化槽と分離槽との間に、マイクロバブル発生装置を有することを特徴とする流動層乾燥設備。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つの流動層乾燥設備と、
   前記流動層乾燥装置から供給される乾燥炭を処理してガス化ガスに変換する石炭ガス化炉と、
   前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）と、
   前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン（ＳＴ）と、
   前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機（Ｇ）とを具備することを特徴とするガス化複合発電システム。

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