JP2013167378A - 流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥コストの削減を図ることができる流動層乾燥設備及び石炭を用いたガス化複合発電システムを提供する。
【解決手段】低品位の原炭１０１を循環流動させつつ予熱すると共に、原炭微粒と原炭粗粒とを分離する第１分離器５４Ａ及び原炭粗粒をバンカ本体内に戻すシールポット１２２を有する循環流動層原炭バンカ５０と、第１分離器５４Ａから分離された原炭微粒１０１Ａを抜き出す、原炭微粒抜き出しラインＬ₁₁と、原炭微粒抜き出しラインＬ₁₁に介装され排ガス５５と原炭微粒１０１Ａとを分離する第２分離器５４Ｂと、分離された原炭微粒１０１Ａを前記乾燥室に供給する原炭微粒供給ラインＬ₁₂と、シールポット１２２から原炭粗粒１０１Ｂを抜き出す原炭粗粒抜き出しラインＬ₁₃と、原炭粗粒１０１Ｂを粉砕する第１の粉砕機５６Ａと、粉砕した粉砕炭１０１Ｃを流動層乾燥装置１０２に供給する粉砕炭供給ラインＬ₁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石炭を用いた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）。

ところで、蒸気流動層乾燥で押出式（プラグフロー式）で乾燥を行う場合には、入口部分での水分負荷が最も高くなり、石炭の表面に水分が凝結して流動不良となる、という問題がある。
従来では石炭を乾燥する装置として、被乾燥物である石炭が流動不良とならないように、入口部の流動化ガスの供給量を調整している（特許文献２）。

特開平７−２７９６２１号公報 特開平６−２９９１７６号公報

しかしながら、入口部においては、石炭の水分濃度が高いため、流動化ガス量が過大となり、設備面、ランニングコストが嵩むという、問題がある。
この対策として入口部に乾燥炭を循環させて、入口部の水分負荷を低減する方法も提案されるが、循環のための付帯設備（例えばコンベア、ホッパ等）が大掛かりとなる、という問題がある。

また、石炭中に含まれる土砂等の異物があり、クラッシャおよび乾燥装置のトラブルが発生するという問題がある。
さらに、原炭の破砕に関して、原炭中には微粒が含有しており、原炭すべてをクラッシャで破砕した場合には、無駄な動力を消費する、という問題がある。

よって、石炭をガス化するガス化システムに高効率で供給することができ、低品位炭の乾燥を行うに際してコストの削減を図ることができる流動層乾燥設備の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、乾燥コストの削減を図ることができる流動層乾燥設備及び石炭を用いた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、低品位の原料炭を循環流動させつつ予熱すると共に、原炭微粒と原炭粗粒とを分離する第１分離器及び原炭粗粒をバンカ本体内に戻すシールポットを有する循環流動層原炭バンカと、前記循環流動層原炭バンカの第１分離器から分離された原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、前記原炭微粒抜き出しラインに介装され排ガスと原炭微粒とを分離する第２分離器と、分離された原炭微粒を前記乾燥室に供給する原炭微粒供給ラインと、前記シールポットから原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、前記原炭粗粒を粉砕する第１の粉砕機と、粉砕した粉砕炭を前記乾燥室に供給する粉砕炭供給ライン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、前記循環流動層原炭バンカを予熱する予熱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３の発明は、第１又は２の発明において、前記原炭バンカ本体内から排出される粗大粒子を粉砕する第２の粉砕機を有し、粉砕物を原炭粗粒抜き出しラインに供給し、原炭粗粒と合流させて前記第１粉砕機で粉砕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乃至第３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設備によれば、流動層乾燥装置に供給する湿潤原料の低品位炭を、循環流動層原炭バンカで循環流動化させることで、流動・循環する中で、磨砕によって徐々に微粒化させて、流動層乾燥装置に供給する粗粒の割合を減少させることができる。

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、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。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥設備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１００Ａは、乾燥室に流動化ガス（流動化蒸気）を供給することで乾燥室に供給された低品位炭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、低品位の原炭１０１を循環流動させつつ予熱すると共に、原炭微粒と原炭粗粒とを分離する第１分離器５４Ａ及び原炭粗粒をバンカ本体内に戻すシールポット１２２を有する循環流動層原炭バンカ５０と、前記循環流動層原炭バンカ５０の第１分離器５４Ａから分離された原炭微粒１０１Ａを抜き出す、原炭微粒抜き出しラインＬ₁₁と、原炭微粒抜き出しラインＬ₁₁に介装され排ガス５５と原炭微粒１０１Ａとを分離する第２分離器５６Ｂと、分離された原炭微粒１０１Ａを前記乾燥室に供給する原炭微粒供給ラインＬ₁₂と、前記シールポット１２２から原炭粗粒１０１Ｂを抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインＬ₁₃と、前記原炭粗粒１０１Ｂを粉砕する第１の粉砕機５６Ａと、粉砕した粉砕炭１０１Ｃを前記乾燥室に供給する粉砕炭供給ラインＬ₁とを具備するものである。

図１に示すように、循環流動層原炭バンカ５０は、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられて、原料の低品位炭（原炭）１０１を、流動化ガス５２による循環流により予備乾燥するものである。

循環流動層原炭バンカ５０は、原炭中バンカを循環流動層方式とするものであり、バンカ本体５０ａに原炭１０１を投入すると、流動材と共に下部からの流動化ガス５２により、循環流動され、第１分離器５４Ａのサイクロンで、２ｍｍ以上の原炭粗粒１０１Ｂを回収し、スタンドパイプ１２１及びシールポット１２２を経由して再びバンカ本体５０ａ内の流動層へ戻すようにしている。
一方、第１分離器５４Ａのサイクロンで捕集しない２ｍｍ以下の原炭微粒１０１Ａは、第２分離器５４Ｂのサイクロンで排ガス５５が分離され、流動層乾燥装置１０２へ供給される。

この予備乾燥の際に、シールポット１２２から抜き出される原炭粗粒１０１Ｂは、原炭粗粒抜き出しラインＬ₁₃に介装された第１粉砕機５６Ａで粉砕され、粉砕炭１０１Ｃとして、粉砕炭供給ラインＬ₁を介して乾燥室に投入される。
また、第２分離器５４Ｂで分離された原炭微粒１０１Ａは、第１粉砕機５６Ａで粉砕された粉砕炭１０１Ｃを供給する粉砕炭供給ラインＬ_１に合流して、流動層乾燥装置１０２に供給するようにしている。

シールポット１２２は、循環流動層の循環を適正に保持するものであり、冷却排ガス１１３が供給され、原炭粗粒１０１Ｂの一部は、原炭粗粒抜き出しラインＬ₁₃に排出されると共に、循環粒子ライン１２３によりバンカ本体５０ａに送られ、循環流動層を形成するようにしている。

本実施例のように、循環流動層によって投入された原炭１０１の粗粒が流動・循環する際において、粗粒同士の磨砕によって徐々に微粒化が進行し、粗粒の割合を減少させることができる。
この微粒化された原炭微粒１０１Ａは、第１分離器５４Ａで分離することで、循原炭からの微粉を回収するようにしている。

ここで、バンカ本体５０ａ内の流動層に分散整流板５０ｂから供給される流動化ガスとしては、例えば窒素、空気又は乾燥炭冷却時の冷却機１１０での冷却排気ガス（例えば５０℃程度の窒素ガス等）１１３を利用している。

このように、本実施例は、循環流動層原炭バンカ５０を用いて、高速循環流動による予備粉砕を行うので、流動層乾燥装置１０２へは、微粒の割合が多くなり、流動層乾燥装置１０２での乾燥時間の短縮及び乾燥負荷の低減を図ることができる。

また、原炭中の粗大粒子１０１Ｘは、流動層の下部側に集中し、流動化される際に、大塊の異物として下部より抜き出される。
このバンカ本体５０ａの下部から抜き出された粗大粒子１０１Ｘは、選別機（図示せず）等で金属や土砂等を分離した後、第２粉砕機５６Ｂで粉砕される。この第２粉砕機５６Ｂで粉砕された粉砕物１０１Ｙは、原炭粗粒１０１Ｂを供給する原炭粗粒抜き出しラインＬ₁₃に供給され、原炭粗粒１０１Ｂと共に、第１粉砕機５６Ａで粉砕される。

本実施例では、循環流動層を構成するシールポット１２２で原炭粗粒１０１Ｂを分離すると共に、大塊の粗大粒子１０１Ｘが予め除去されるため、第１粉砕機５６Ａでのトラブル回避に繋がることとなる。

このように、本実施例によれば、循環流動層原炭バンカ５０内で循環流を促し、原炭１０１を構成する原炭微粒１０１Ａ、原炭粗粒１０１Ｂ、大塊の粗大粒子１０１Ｘに分類することで、原炭微粒１０１Ａはそのまま流動層乾燥装置１０２へ供給することで、第１粉砕機５６Ａの粉砕効率を向上させている。

また、大塊の粗大粒子１０１Ｘはバンカ本体５０ａの下部から系外に排出することで、原炭粗粒１０１Ｂだけをシールポット１２２から選択的に第１粉砕機５６Ａに供給することができるため、効率的な粉砕が可能となる。
よって、第１粉砕機５６Ａの粉砕容量の低減を図ると共に、動力低減を図ることができる。また、予め粗大粒子１０１Ｘを除去するので、第１粉砕機５６Ａにおける粉砕時のトラブルを回避することができる。

次に、原炭微粒１０１Ａが投入される流動層乾燥装置１０２について説明する。
流動層乾燥装置１０２の乾燥室の上方に設けたガス排出ラインＬ₄には、発生蒸気１０４中の粉塵を除去するサイクロン等の集塵装置１０５と、集塵装置１０５の下流側に介装され、発生蒸気１０４の熱を回収する潜熱回収システム１０６Ａが設けられている。

流動層乾燥装置１０２の本体は、整流板１１６の細孔より導入される流動化蒸気１０７により流動されて流動層１１１を形成する。

伝熱部材１０３は、この流動層１１１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の潜熱を利用して粉砕炭１０１Ｃ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Ｂとして流動層乾燥装置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、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａが凝縮して凝縮水（水分）Ｂになるので、この際に放熱される凝縮潜熱を、粉砕石炭１０１Ｃ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。

伝熱部材１０３によって粉砕炭１０１Ｃが乾燥される際に発生する発生蒸気１０４は、流動層乾燥装置１０２内において、流動層１１１の上部空間に形成されるフリーボードＦからガス排出ラインＬ₄により流動層乾燥装置１０２の外部に排出される。この発生蒸気１０４は、乾燥し微粉化したものが含まれているので、例えば集塵装置１０５により集塵して乾燥微粉１１５として分離する。
この乾燥微粉１１５は、第１粉砕機５６Ａからの粉砕炭１０１Ｃと合流され、流動層乾燥装置１０２に投入される。

流動層乾燥装置１０２から乾燥炭排出ラインＬ₂より抜き出される乾燥炭１０１Ｄは、冷却機１１０で冷却され、冷却乾燥炭１０１Ｅは、石炭ガス化炉１４(後述する図３参照)に供給される。なお、乾燥微粉１１５は粉砕炭１０１Ｃに合流するようにしてもよい。
冷却機１１０には窒素又は空気等の冷却化ガス１１２により、乾燥炭１０１Ｄを冷却している。

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℃の蒸気であるので、一部は流動化蒸気１０７として利用されている。また余剰の発生蒸気１０４は、潜熱回収システム１０６Ａで熱回収された後、水処理部１３５で処理され、冷却水１０８として冷却機１１０の冷却に用いられている。なお、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば、熱交換器や蒸気タービン等に適用してその熱を有効利用するようにしてもよい。

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、流動化ガス供給ラインＬ₃に介装された例えば循環ファン１１４により流動層乾燥装置１０２内に送られて、粉砕炭１０１Ｃの流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７として利用される。なお、本実施例では、流動層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に供給して低品位炭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、低品位炭１０１Ａの流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７により低品位炭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での乾燥の前段階において、原炭流動層バンカ５０で流動化ガス５２により原炭１０１を流動化させることにより、原炭微粒１０１Ａと原炭粗粒１０１Ｂとを分離すると共に、バンカ本体５０ａ内で流動化ガスにより予備乾燥された原炭粗粒１０１Ｂは、第１粉砕機５６Ａにより粉砕されるようにしているので、流動層乾燥装置１０２に供給された粉砕炭１０１Ｃの乾燥を効率的に行うことができる。

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２に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１００Ｂでは、循環流動層原炭バンカ５０のバンカ本体５０ａ内を予熱する予熱手段を有するものである。

本実施例の流動層乾燥装置１０２で発生した発生蒸気１０４は、圧縮機を備えた潜熱回収システム１０６Ｂにより加圧蒸気として、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａを得ている。
この乾燥用蒸気Ａは、流動層乾燥装置１０２で乾燥に利用された後、例えば１５０℃の凝縮水Ｂとして外部に排出されている。本実施例では、この熱を持った凝縮水Ｂを用いて、循環流動層原炭バンカ５０の予熱をしている。

本実施例では、バンカ本体５０ａ内に予熱手段である層内配管１４０を設けると共に、スタンドパイプ１２１に沿ってトレース配管１４１を設置している。そして、層内配管１４０及びトレース配管１４１の中に、流動層乾燥装置１２０から排出される凝縮水Ｂを通水することで、原炭１０１を所定温度まで予熱するようにしている。

これにより、循環流動層原炭バンカ５０の内部で予備加熱がなされつつ粉砕することとなり、流動層乾燥装置１０２での廃熱を有効利用して原炭の予熱をすると共に、この予熱による予備乾燥が進行することで、実施例１よりも循環流動層内での粉砕化が進行することとなる。
なお、循環流動層原炭バンカ５０の内部で予備加熱に用いられた凝縮水Ｃは、乾燥炭１０１Ｄを冷却する冷却機１１０での冷却水として用いるようにしている。なお、冷却機１１０から排出される凝縮水Ｄは別途排水処理される。

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、原炭である低品位炭１０１を事前に予備乾燥する原炭流動層バンカ５０を備えた流動層乾燥装置１０２からなる流動層乾燥設備１００Ａ（１００Ｂ）と、冷却乾燥炭（乾燥炭）１０１Ｅ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１０１Ｆ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、原炭流動層バンカ５０と、粉砕機５６とを有している。原炭バンカ（図示しない）は、石炭（低品位炭）１０１を貯留可能であって、所定量の石炭１０１を原炭流動層バンカ５０に投下することができる。原炭流動層バンカ５０で乾燥された原炭粗粒１０１Ｂは、粉砕機５６により所定の大きさに破砕し、粉砕炭１０１Ｃとしている。

流動層乾燥装置１０２は、実施例１又は２の装置を用いており、原炭流動層バンカ５０で予備乾燥と分級をした後、供給された粉砕石炭１０１Ｃ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、石炭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１０２Ａ（１０２Ｂ）は、外部に取り出された乾燥済の乾燥炭１０１Ｄを冷却する冷却機１１０が設けられ、乾燥冷却済の冷却乾燥炭１０１Ｅが乾燥炭バンカ３４に貯留される。また、流動層乾燥装置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流動層乾燥装置１０２に乾燥用蒸気として供給するようにしてもよい。

流動層乾燥装置１０２で乾燥され、ついで冷却機１１０で冷却された乾燥冷却済の乾燥炭１０１Ｅは、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から供給される微粒の乾燥炭１０１Ｅ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）１０１Ｆ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１０１Ｆ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１０１Ｅやチャー１０１Ｆ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１０１Ｅ、チャー１０１Ｆ、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１０１Ｆ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１０１Ｆを分離することができる。そして、チャー１０１Ｆ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１０１Ｆ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、チャー供給ホッパ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１０１Ｆ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１０１Ｆ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１０１Ｆ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、原炭である石炭１０１が原炭流動層バンカ５０で原炭微粒１０１Ａと原炭粗粒１０１Ｂとに分離する。分離された原炭粗粒１０１Ｂが粉砕機５６に供給され、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１０１Ｃは、流動層乾燥装置１０２により加熱乾燥され、この乾燥炭１０１Ｄを乾燥炭排出ライン１２３より抜き出した後、冷却機１１０により冷却されて冷却済の微粒の乾燥炭１０１Ｅとされ、乾燥炭バンカ３４に貯留される。

乾燥炭バンカ３４に貯留された冷却済みの乾燥炭１０１Ｅ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１０１Ｆ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１０１Ｅ及びチャー１０１Ｆが圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、乾燥炭１０１Ｅびチャー１０１Ｆ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１０１Ｆが分離される。そして、チャー１０１Ｆ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１０１Ｆ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１０１Ｆ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から排出された高温の排ガス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
５０ 循環流動層原炭バンカ
５４Ａ 第１分離器
５４Ｂ 第２分離器
５６Ａ 第１粉砕機
５６Ｂ 第２粉砕機
１００Ａ、１００Ｂ 流動層乾燥設備
１０１ 原料炭（低品位炭）
１０１Ａ 原炭微粒
１０１Ｂ 原炭粗粒
１０１Ｃ 粉砕炭
１０１Ｘ 粗大粒子
１０２ 流動層乾燥装置
１０３ 伝熱部材（加熱手段）
１０４ 発生蒸気
１１０ 冷却機
Ａ 乾燥用蒸気（過熱蒸気）
Ｂ 凝縮水

Claims (4)

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、低品位の原料炭を循環流動させつつ予熱すると共に、原炭微粒と原炭粗粒とを分離する第１分離器及び原炭粗粒をバンカ本体内に戻すシールポットを有する循環流動層原炭バンカと、
   前記循環流動層原炭バンカの第１分離器から分離された原炭微粒を抜き出す、原炭微粒抜き出しラインと、
   前記原炭微粒抜き出しラインに介装され排ガスと原炭微粒とを分離する第２分離器と、
   分離された原炭微粒を前記乾燥室に供給する原炭微粒供給ラインと、
   前記シールポットから原炭粗粒を抜き出す、原炭粗粒抜き出しラインと、
   前記原炭粗粒を粉砕する第１の粉砕機と、
   粉砕した粉砕炭を前記乾燥室に供給する粉砕炭供給ライン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、
   前記循環流動層原炭バンカを予熱する予熱手段を有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、
   前記原炭バンカ本体内から排出される粗大粒子を粉砕する第２の粉砕機を有し、粉砕物を原炭粗粒抜き出しラインに供給し、原炭粗粒と合流させて前記第１粉砕機で粉砕することを特徴とする流動層乾燥設備。
4. 請求項１乃至３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。

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