JP2013167417A - Fluidized bed drying device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流動化蒸気により被乾燥物を流動させながら乾燥させる流動層乾燥装置に関するものである。 The present invention relates to a fluidized bed drying apparatus for drying a material to be dried by fluidizing steam.
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。 For example, a combined coal gasification power generation facility is a power generation facility that aims to further increase the efficiency and environmental performance compared to conventional coal-fired power generation by gasifying coal and combining it with combined cycle power generation. This coal gasification combined cycle power generation facility has a great merit that it can use coal with abundant resources, and it is known that the merit can be further increased by expanding the applicable coal types.
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。 Conventional coal gasification combined power generation facilities generally have a coal supply device, a drying device, a coal gasification furnace, a gas purification device, a gas turbine facility, a steam turbine facility, an exhaust heat recovery boiler, a gas purification device, and the like. ing. Therefore, the coal is dried and then pulverized, supplied to the coal gasifier as pulverized coal, and air is taken in. The coal gas is combusted and gasified in this coal gasifier, and the product gas (combustible) Gas) is produced. Then, the product gas is purified and then supplied to the gas turbine equipment to burn and generate high-temperature and high-pressure combustion gas to drive the turbine. The exhaust gas after driving the turbine recovers thermal energy by the exhaust heat recovery boiler, generates steam and supplies it to the steam turbine equipment, and drives the turbine. As a result, power generation is performed. On the other hand, the exhaust gas from which the thermal energy has been recovered is released into the atmosphere through a chimney after harmful substances are removed by the gas purification device.
ところで、このような石炭ガス化複合発電設備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)だけでなく、亜瀝青炭や褐炭のように比較的低い発熱量を有する低品位の石炭(低品位炭)がある。この低品位炭は、持ち込まれる水分量が多く、この水分により発電効率が低下してしまう。そのため、低品位炭の場合には、上述した乾燥装置により石炭を乾燥して水分を除去してから粉砕して石炭ガス化炉に供給する必要がある。 By the way, the coal used in such a coal gasification combined power generation facility is not only a high-grade coal (high-grade coal) having a high calorific value such as bituminous coal and anthracite, but also a comparison such as sub-bituminous coal and lignite. There is a low-grade coal (low-grade coal) with a low calorific value. This low-grade coal has a large amount of moisture to be brought in, and the power generation efficiency decreases due to this moisture. For this reason, in the case of low-grade coal, it is necessary to dry the coal with the above-described drying apparatus to remove moisture and then pulverize and supply the coal gasifier.
このような石炭を乾燥する乾燥装置としては、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載された熱交換器は、乾燥用熱媒の供給及び返還パイプを流動床の下部に配置し、その供給及び返還パイプの内部に返還用同心パイプを有する直立形熱交換チューブを形成したものである。
As a drying apparatus for drying such coal, there is one described in
流動層乾燥装置は、内部に流動化ガスを供給すると共に、流動層内に配置された伝熱管に加熱流体を供給することで、流動層内の原炭を加熱して乾燥している。この場合、伝熱管は、体積あたりの伝熱面積が増加するほど加熱効率が良くなり、原炭の乾燥性能が向上する。ところが、この伝熱管は、直線状をなす配管を曲げ加工してU字形状の配管として使用しており、加工機による曲げ加工の制約から、配管の最小曲率半径が決まっている。そのため、流動層内に密に伝熱管を配置することが困難となり、伝熱管における体積あたりの伝熱面積を増加させることで、原炭の乾燥性能を向上させることが困難なものとなっている。 The fluidized bed drying apparatus heats and dries the raw coal in the fluidized bed by supplying a fluidizing gas to the inside and supplying a heating fluid to a heat transfer tube disposed in the fluidized bed. In this case, the heat transfer tube has a higher heating efficiency as the heat transfer area per volume increases, and the drying performance of the raw coal is improved. However, in this heat transfer tube, a straight pipe is bent and used as a U-shaped pipe, and the minimum radius of curvature of the pipe is determined due to the restriction of bending by a processing machine. Therefore, it becomes difficult to arrange heat transfer tubes densely in the fluidized bed, and it is difficult to improve the drying performance of raw coal by increasing the heat transfer area per volume in the heat transfer tubes. .
本発明は、上述した課題を解決するものであり、流動層における体積あたりの伝熱管の伝熱面積を増加させることで湿潤燃料の乾燥性能を向上させることが可能な流動層乾燥装置を提供することを目的とする。 This invention solves the subject mentioned above, and provides the fluidized-bed drying apparatus which can improve the drying performance of wet fuel by increasing the heat-transfer area of the heat-transfer tube per volume in a fluidized bed. For the purpose.
上記の目的を達成するための本発明の流動層乾燥装置は、一端側の湿潤燃料投入部から湿潤燃料を投入可能であると共に他端側の乾燥物排出部から湿潤燃料が加熱乾燥された乾燥物を排出可能な中空形状をなす乾燥容器と、前記乾燥容器に流動化蒸気を供給することで湿潤燃料と共に流動層を形成する流動化蒸気供給部と、伝熱管の内部に加熱媒体を流通させることで前記流動層の湿潤燃料を加熱する加熱部と、を備え、前記伝熱管は、2つの直線部の各端部が湾曲部で連結されてなり、前記加熱部は、複数の前記伝熱管が交差すると共に前記湾曲部が長手方向にずれて配置される、ことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the fluidized bed drying apparatus according to the present invention is capable of supplying wet fuel from the wet fuel supply section on one end side and drying the wet fuel heated and dried from the dry matter discharge section on the other end side. A drying container having a hollow shape capable of discharging an object, a fluidized steam supply unit that forms a fluidized bed with wet fuel by supplying fluidized steam to the drying container, and a heating medium to circulate inside the heat transfer tube A heating section that heats the wet fuel in the fluidized bed, and the heat transfer tube is formed by connecting ends of two straight portions with curved portions, and the heating section includes a plurality of the heat transfer tubes. Are intersected and the curved portions are arranged shifted in the longitudinal direction.
従って、複数の伝熱管が交差すると共に湾曲部が長手方向にずれて配置されて加熱部が構成されることで、伝熱管における湾曲部の曲率半径を一定とし、流動層内に複数の伝熱管を効率良く配置することが可能となり、流動層における体積あたりの伝熱管の伝熱面積を増加させることで、湿潤燃料の乾燥性能を向上させることができる。 Therefore, the plurality of heat transfer tubes intersect with each other and the curved portions are arranged to be displaced in the longitudinal direction so that the heating unit is configured, so that the curvature radius of the curved portion in the heat transfer tubes is constant, and the plurality of heat transfer tubes are in the fluidized bed. Can be arranged efficiently, and the drying performance of the wet fuel can be improved by increasing the heat transfer area of the heat transfer tube per volume in the fluidized bed.
本発明の流動層乾燥装置では、前記伝熱管は、複数の前記直線部と複数の前記湾曲部を有し、1つの前記直線部の各端部に連結された各湾曲部が所定の角度をもって屈曲配置されることを特徴としている。 In the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the heat transfer tube has a plurality of the straight portions and a plurality of the curved portions, and each curved portion connected to each end of the one straight portion has a predetermined angle. It is characterized by being bent.
従って、伝熱管における各湾曲部を屈曲配置することで、伝熱管における湾曲部の曲率半径を減少させることなく、流動層内に複数の伝熱管を効率良く配置することができる。 Therefore, a plurality of heat transfer tubes can be efficiently arranged in the fluidized bed without reducing the radius of curvature of the bends in the heat transfer tubes by bending and arranging the respective bent portions in the heat transfer tubes.
本発明の流動層乾燥装置では、前記加熱部は、前記伝熱管における複数の前記湾曲部がジグザグ形状をなして配置されることを特徴としている。 In the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the heating unit is characterized in that the plurality of curved portions in the heat transfer tube are arranged in a zigzag shape.
従って、複数の伝熱管との干渉を抑制しながら、限られた流動層内のスペースを効率的に利用し、複数の伝熱管を効率良く配置することができる。 Therefore, it is possible to efficiently use the limited space in the fluidized bed and efficiently arrange the plurality of heat transfer tubes while suppressing interference with the plurality of heat transfer tubes.
本発明の流動層乾燥装置では、前記加熱部は、前記各伝熱管の前記各湾曲部におけるジグザグ方向に逆方向となるように、複数の前記伝熱管が組み合わされて配置されることを特徴としている。 In the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the heating unit is arranged by combining a plurality of the heat transfer tubes so as to be opposite to the zigzag direction in the curved portions of the heat transfer tubes. Yes.
従って、複数の伝熱管との干渉を抑制しながら、効率良く組み合わせることで、複数の伝熱管を効率良く配置することができる。 Therefore, a plurality of heat transfer tubes can be efficiently arranged by combining them efficiently while suppressing interference with the plurality of heat transfer tubes.
本発明の流動層乾燥装置では、前記伝熱管は、端部がヘッダに連結されることを特徴としている。 In the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the heat transfer tube has an end connected to a header.
従って、伝熱管に対する加熱媒体の供給と排出を同方向のヘッダから行うことで、構造の簡素化を可能とすることができる。 Therefore, the structure can be simplified by supplying and discharging the heating medium to and from the heat transfer tube from the header in the same direction.
本発明の流動層乾燥装置によれば、伝熱管の内部に加熱媒体を流通させることで流動層の湿潤燃料を加熱する加熱部を設け、伝熱管を、2つの直線部の各端部が湾曲部で連結されて構成し、加熱部を、複数の伝熱管が交差すると共に湾曲部が長手方向にずれて配置されることで構成したので、伝熱管における湾曲部の曲率半径を一定とし、流動層内に複数の伝熱管を効率良く配置することが可能となり、流動層における体積あたりの伝熱管の伝熱面積を増加させることで、湿潤燃料の乾燥性能を向上させることができる。 According to the fluidized bed drying apparatus of the present invention, a heating unit that heats the wet fuel in the fluidized bed is provided by circulating a heating medium inside the heat transfer tube, and each end of the two straight portions is curved. The heating unit is configured by arranging a plurality of heat transfer tubes intersecting and the curved portion being displaced in the longitudinal direction, so that the curvature radius of the curved portion in the heat transfer tube is constant, and the flow A plurality of heat transfer tubes can be efficiently arranged in the bed, and the drying performance of the wet fuel can be improved by increasing the heat transfer area of the heat transfer tubes per volume in the fluidized bed.
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。 Exemplary embodiments of a fluidized bed drying apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
図1は、本発明の一実施例に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図、図2は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図、図3は、本実施例の流動層乾燥装置における伝熱管の正面図、図4は、本実施例の流動層乾燥装置における伝熱管の側面図、図5は、本実施例の流動層乾燥装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic side view showing a fluidized bed drying apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic rear view showing a fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, and FIG. 3 is a fluidized bed of the present embodiment. FIG. 4 is a side view of the heat transfer tube in the fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, and FIG. 5 is a coal gasification combined power generation facility to which the fluidized bed drying apparatus of the present embodiment is applied. FIG.
本実施例の石炭ガス化複合発電設備(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)は、空気を酸化剤として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。この場合、ガス化炉に供給する湿潤燃料として低品位炭を使用している。 The coal gasification combined power generation facility (IGCC: Integrated Coal Gasification Combined Cycle) of the present embodiment adopts an air combustion method in which coal gas is generated in a gasification furnace using air as an oxidizer and is purified by a gas purification device. Coal gas is supplied as fuel gas to gas turbine equipment to generate electricity. That is, the combined coal gasification combined power generation facility of this embodiment is a power generation facility of an air combustion system (air blowing). In this case, low-grade coal is used as the wet fuel supplied to the gasifier.
本実施例において、図5に示すように、石炭ガス化複合発電設備10は、給炭装置11、流動層乾燥装置12、微粉炭機(ミル)13、石炭ガス化炉14、チャー回収装置15、ガス精製装置16、ガスタービン設備17、蒸気タービン設備18、発電機19、排熱回収ボイラ(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)20を有している。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the coal gasification combined
給炭装置11は、原炭バンカ21と、石炭供給機22と、クラッシャ23とを有している。原炭バンカ21は、低品位炭を貯留可能であって、所定量の低品位炭を石炭供給機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から投下された低品位炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ23に投下することができる。このクラッシャ23は、投下された低品位炭を所定の大きさに破砕することができる。
The coal feeder 11 includes a
流動層乾燥装置12は、給炭装置11により投入された低品位炭に対して乾燥用蒸気(過熱蒸気)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、低品位炭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12は、下部から取り出された乾燥済の低品位炭を冷却する冷却器31が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭が乾燥炭バンカ32に貯留される。また、流動層乾燥装置12は、上部から取り出された蒸気から乾燥炭の粒子を分離する乾燥炭サイクロン33と乾燥炭電気集塵機34が設けられ、蒸気から分離された乾燥炭の粒子が乾燥炭バンカ32に貯留される。なお、乾燥炭電気集塵機34で乾燥炭が分離された蒸気は、蒸気圧縮機35で圧縮されてから流動層乾燥装置12に乾燥用蒸気として供給される。
The fluidized
微粉炭機13は、石炭粉砕機であって、流動層乾燥装置12により乾燥された低品位炭(乾燥炭)を細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造するものである。即ち、微粉炭機13は、乾燥炭バンカ32に貯留された乾燥炭が石炭供給機36により投下され、この乾燥炭を所定粒径以下の低品位炭、つまり、微粉炭とするものである。そして、微粉炭機13で粉砕後の微粉炭は、微粉炭バグフィルタ37a,37bにより搬送用ガスから分離され、微粉炭供給ホッパ38a,38bに貯留される。
The pulverized
石炭ガス化炉14は、微粉炭機13で処理された微粉炭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)が戻されてリサイクル可能となっている。
The coal gasification furnace 14 can supply pulverized coal processed by the pulverized
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、大気中の空気から窒素と酸素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に微粉炭供給ホッパ38a,38bからの給炭ライン44a,44bが接続されている。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からのチャー戻しライン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、窒素は、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用され、酸素は、酸化剤として利用される。
That is, the coal gasification furnace 14 is connected to the compressed
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、内部に供給された石炭、チャー、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、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス(生成ガス、石炭ガス)が発生し、この可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応が起こる。なお、石炭ガス化炉14は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置48が設けられている。この場合、石炭ガス化炉14は噴流床ガス化炉に限らず、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のガス生成ライン49が設けられており、チャーを含む可燃性ガスが排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン49にガス冷却器を設けることで、可燃性ガス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。
The coal gasification furnace 14 is, for example, a spouted bed type gasification furnace, which combusts and gasifies coal, char, air (oxygen) supplied therein or water vapor as a gasifying agent, and produces carbon dioxide. A combustible gas (product gas, coal gas) containing carbon as a main component is generated, and a gasification reaction takes place using this combustible gas as a gasifying agent. The coal gasification furnace 14 is provided with a foreign
チャー回収装置15は、集塵装置51と供給ホッパ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に含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された可燃性ガスは、ガス排出ライン53を通してガス精製装置16に送られる。供給ホッパ52は、集塵装置51で可燃性ガスから分離されたチャー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。
The
ガス精製装置16は、チャー回収装置15によりチャーが分離された可燃性ガスに対して、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、可燃性ガスを精製して燃料ガスを製造し、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、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分(H2S)が含まれているため、アミン吸収液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。
The gas purification device 16 performs gas purification by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds from the combustible gas from which the char has been separated by the
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とガス精製装置16から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン63にて、発生した燃焼ガスにより回転軸64を回転することで発電機19を駆動することができる。
The
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、空気と高温の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気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。
The
そして、排熱回収ボイラ20で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置74により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突75から大気へ放出される。
The exhaust gas from which heat has been recovered by the exhaust
ここで、本実施例の石炭ガス化複合発電設備10の作動について説明する。
Here, the action | operation of the coal gasification combined cycle
本実施例の石炭ガス化複合発電設備10において、給炭装置11にて、原炭(低品位炭)が原炭バンカ21に貯留されており、この原炭バンカ21の低品位炭が石炭供給機22によりクラッシャ23に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された低品位炭は、流動層乾燥装置12により加熱乾燥された後、冷却器31により冷却され、乾燥炭バンカ32に貯留される。また、流動層乾燥装置12の上部から取り出された蒸気は、乾燥炭サイクロン33及び乾燥炭電気集塵機34により乾燥炭の粒子が分離され、蒸気圧縮機35で圧縮されてから流動層乾燥装置12に乾燥用蒸気として戻される。一方、蒸気から分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ32に貯留される。
In the coal gasification combined
乾燥炭バンカ32に貯留される乾燥炭は、石炭供給機36により微粉炭機13に投入され、ここで、細かい粒子状に粉砕されて微粉炭が製造され、微粉炭バグフィルタ37a,37bを介して微粉炭供給ホッパ38a,38bに貯留される。この微粉炭供給ホッパ38a,38bに貯留される微粉炭は、空気分離装置42から供給される窒素により第1窒素供給ライン43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が、空気分離装置42から供給される窒素により第2窒素供給ライン45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。
The dry coal stored in the
石炭ガス化炉14では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気(酸素)により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス(石炭ガス)を生成することができる。そして、この可燃性ガスは、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。
In the coal gasification furnace 14, the supplied pulverized coal and char are combusted by compressed air (oxygen), and the pulverized coal and char are gasified to generate combustible gas (coal gas) mainly composed of carbon dioxide. Can be generated. The combustible gas is discharged from the coal gasifier 14 through the
このチャー回収装置15にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置51に供給されることで、ここで可燃性ガスからこのガスに含有するチャーが分離される。そして、チャーが分離された可燃性ガスは、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、可燃性ガスから分離した微粒チャーは、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。
In the
チャー回収装置15によりチャーが分離された可燃性ガスは、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と、ガス精製装置16から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスによりタービン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。
The combustible gas from which the char has been separated by the
そして、ガスタービン設備17におけるタービン63から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ20にて、空気と熱交換を行うことで蒸気を生成し、この生成した蒸気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。
The exhaust gas discharged from the
その後、ガス浄化装置74では、排熱回収ボイラ20から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排ガスが煙突75から大気へ放出される。
Thereafter, in the
以下、上述した石炭ガス化複合発電設備10における流動層乾燥装置12について詳細に説明する。
Hereinafter, the fluidized
流動層乾燥装置12は、プラグフロー式の乾燥装置であって、図1及び図2に示すように、乾燥容器101と、原炭投入口102と、乾燥炭排出口103と、流動化蒸気供給部104(104a,104b,104c)と、ガス排出口105と、伝熱管(加熱部)106,107,108とを有している。
The fluidized
乾燥容器101は、中空箱型形状をなしており、一端側に原炭を投入する原炭投入口102が形成される一方、他端側の下部に原炭を加熱乾燥した乾燥物を排出する乾燥炭排出口103が形成されている。この場合、原炭投入口102や乾燥炭排出口103を乾燥容器101の端部に1つずつ設けたが、複数であってもよい。この場合、乾燥容器101は、石炭供給機22(図5参照)により原炭投入口102から内部への原炭供給量を調整することができる。また、乾燥容器101は、乾燥炭排出口103に設けられた図示しないロータリバルブの回転数を調整することで、原炭排出量を調整することができる。
The drying
また、乾燥容器101は、下部に底板101aから所定距離をあけて複数の開口を有する分散板109が設けられることで、風箱110が区画されている。そして、乾燥容器101は、この底板101aに風箱110を介して分散板109の上方に流動化蒸気(過熱蒸気)を供給する流動化蒸気供給部104(104a,104b,104c)が設けられている。更に、乾燥容器101は、乾燥炭排出口103側の天井板101bに流動化蒸気及び発生蒸気を排出するガス排出口105が形成されている。
Further, the drying
この乾燥容器101は、原炭投入口102から原炭が供給されると共に、流動化蒸気供給部104から風箱110及び分散板109を通して流動化蒸気が供給されることで、この分散板109の上方に所定厚さの流動層Sが形成されると共に、この流動層Sの上方にフリーボード部Fが形成される。
The drying
そして、乾燥容器101は、内部が原炭の流動方向の上流側に設けられた第1乾燥室111と、この第1乾燥室111より下流側に設けられた第2乾燥室112と、原炭の流動方向の最も下流側に設けられた第3乾燥室113とで構成されている。
The drying
詳細に説明すると、乾燥容器101は、複数(本実施例では、2個)の仕切板114,115により流動層Sが原炭の流動方向に複数に分割され、各仕切板114,115により原炭の通過開口部116,117が形成されている。この各仕切板114,115は、原炭の流動方向に直交する鉛直方向に沿って配置されると共に、原炭の流動方向に所定間隔で配置されており、左右の端部が乾燥容器101の内壁面に取付けられている。そして、各仕切板114,115は、下端部が分散板109と所定隙間をもって位置し、上端部が流動層Sより上方に延出するように位置している。即ち、各仕切板114,115と分散板109との間に、所定の高さと幅(開口面積)を有する通過開口部116,117が確保されており、この通過開口部116,117は、ほぼ同じ開口面積に設定されている。
More specifically, in the drying
このように乾燥容器101は、各仕切板114,115が設けられることで、第1乾燥室111と第2乾燥室112と第3乾燥室113に区画され、各乾燥室111,112,113は、この仕切板114,115の上方で連通されている。この場合、第1乾燥室111は、フリーボード部F1と流動層S1が形成され、原炭の初期乾燥を行う領域(予熱乾燥領域)となっている。第2乾燥室112は、フリーボード部F2と流動層S2が形成され、原炭の中期乾燥を行う領域(定率乾燥領域)となっている。第3乾燥室113は、フリーボード部F3と流動層S3が形成され、原炭の後期乾燥を行う領域(減率乾燥領域)となっている。
As described above, the drying
この場合、各乾燥室111,112,113は、床面積がほぼ同様となるように設定されているが、原炭の含水量などに応じて最適な比率に設定してもよく、例えば、第2乾燥室112の床面積を最大に設定することが望ましい。即ち、第1乾燥室111は、投入される原炭の含水率が高いことから、所定の含水率まで原炭の乾燥速度が上昇する予熱乾燥領域である。原炭の乾燥速度は、所定の乾燥速度まで上昇して一定となることから、第2乾燥室112は、原炭の乾燥速度が一定となる定率乾燥領域である。原炭の乾燥速度は、原炭の含水率が所定の含水率(限界含水率)になると、加工することから、第3乾燥室113は、原炭の乾燥速度が減少する減率乾燥領域である。従って、定率乾燥領域である第2乾燥室112の容積を最大にすることで、乾燥効率が向上する。
In this case, each of the drying
また、風箱110は、3つの乾燥室111,112,113に対応するように、仕切部材118,119により3つの風箱110a,110b,110cに区画され、この3つの風箱110a,110b,110cに対応するように3つの流動化蒸気供給部104a,104b,104cが設けられている。即ち、各仕切部材118,119は、各仕切板114,115の下方に配置されている。そして、流動化蒸気供給部104a,104b,104cは、図示しない流動化蒸気供給管が連結されており、この流動化蒸気供給管に設けられ流量調整弁の開度を調整することで、風箱110a,110b,110cに供給する流動化蒸気量を調整することができる。
The
即ち、乾燥容器101は、その室内において、供給された原炭が押し出し流れとなるようにプラグフロー方式として構成されている。この押し出し流れとは、流動層Sにおいて、原炭が流動方向に拡散しないように、この原炭を流動方向に押し出す流れである。
That is, the drying
また、乾燥容器101は、各乾燥室111,112,113にて、外部から乾燥容器101を貫通して各流動層S1,S2,S3内を循環する複数の伝熱管106,107,108が配置されている。この伝熱管106,107,108は、各流動層S1,S2,S3内に埋設されるように位置し、内部を流れる流動化蒸気(過熱蒸気)により各流動層S1,S2,S3の原炭を加熱して乾燥することができる。この場合、伝熱管106,107,108は、供給される過熱蒸気の圧力を変更することで、その温度を調整することができる。
Further, the drying
従って、第1乾燥室111に供給された原炭は、ここで流動化蒸気により流動されると共に、伝熱管106により加熱されることで乾燥される。そして、第1乾燥室111で初期乾燥された原炭は、仕切板114の下部の通過開口部116を通って第2乾燥室112に移動され、ここで、伝熱管107により加熱されることで中期乾燥される。そして、第2乾燥室112で中期乾燥された原炭は、仕切板115の下部の通過開口部117を通って第3乾燥室113に移動され、ここで、伝熱管108により加熱されることで後期乾燥される。
Therefore, the raw coal supplied to the
これにより、各乾燥室111,112,113の流動層S1,S2,S3を形成する原炭は、この流動層S1,S2,S3間を上流側から通過開口部116,117を通って順に移動することで、押し出し流れとすることができ、流動方向に拡散させることなく乾燥される。
Thereby, the raw coal forming the fluidized beds S1, S2, and S3 of the drying
ところで、本実施例の流動層乾燥装置12は、乾燥容器101内に流動化蒸気を供給する流動化蒸気供給部104が設けられると共に、流動化蒸気を流動する流動層S1,S2,S3に伝熱管106,107,108が配置されており、原炭は、流動化蒸気供給部104から供給される流動化蒸気により流動されると共に加熱され、また、伝熱管106,107,108内を流れる配流動化蒸気により加熱される。この場合、伝熱管106,107,108は、体積あたりの伝熱面積が増加するほど加熱効率が良くなり、原炭の乾燥性能が向上する。ところが、この伝熱管106,107,108は、直線部分と湾曲部分が交互に位置するように屈曲加工された形状となっており、加工機による曲げ加工の制約から、湾曲部分の最小曲率半径が決まっている。そのため、流動層S1,S2,S3内に密に伝熱管106,107,108を配置することが困難となり、伝熱管における体積あたりの伝熱面積を増加させることが困難である。
By the way, in the fluidized
そこで、本実施例では、図3及び図4に示すように、伝熱管106(106a,106b)を、2つの直線部の各端部を湾曲部で連結されて構成し、複数の伝熱管106(106a,106b)を交差すると共に湾曲部を長手方向にずれて配置している。なお、図示しないが、伝熱管107,108も同様の構成となっている。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the heat transfer tubes 106 (106 a, 106 b) are configured by connecting the ends of the two straight portions with curved portions, and a plurality of
即ち、伝熱管106は、第1伝熱管106aと第2伝熱管106bから構成される。第1伝熱管106aは、6つの直線部121a,121b,121c,121d,121e,121fと、5つの湾曲部122a,122b,122c,122d,122eとから構成されている。そして、直線部121a,121bの各端部が湾曲部122aにより連結され、直線部121b,121cの各端部が湾曲部122bにより連結され、直線部121c,121dの各端部が湾曲部122cにより連結され、直線部121d,121eの各端部が湾曲部122dにより連結され、直線部121e,121fの各端部が湾曲部122eにより連結されている。
That is, the
そして、第1伝熱管106aは、5つの湾曲部122a,122b,122c,122d,122eが所定の角度αをもって屈曲配置されている。即ち、第1伝熱管106aは、側面から見て(図4)湾曲部122aと湾曲部122bが所定の角度αで屈曲し、湾曲部122bと湾曲部122cが所定の角度αで屈曲し、湾曲部122cと湾曲部122dが所定の角度αで屈曲し、湾曲部122dと湾曲部122eが所定の角度αで屈曲している。この場合、各湾曲部122a,122b,122c,122d,122eは、隣接するもの同士の屈曲方向が逆となり、全体としてジグザグ形状をなして配置されている。
In the first
また、第2伝熱管106bは、第1伝熱管106aとほぼ同様に、6つの直線部123a,123b,123c,123d,123e,123fと、5つの湾曲部124a,124b,124c,124d,124eとから構成されている。そして、直線部123a,123bの各端部が湾曲部124aにより連結され、直線部123b,123cの各端部が湾曲部124bにより連結され、直線部123c,123dの各端部が湾曲部124cにより連結され、直線部123d,123eの各端部が湾曲部124dにより連結され、直線部123e,123fの各端部が湾曲部124eにより連結されている。
Further, the second
そして、第2伝熱管106bは、5つの湾曲部124a,124b,124c,124d,124eが所定の角度βをもって屈曲配置されている。即ち、第1伝熱管106aは、側面から見て(図4)湾曲部124aと湾曲部124bが所定の角度βで屈曲し、湾曲部124bと湾曲部124cが所定の角度βで屈曲し、湾曲部124cと湾曲部124dが所定の角度βで屈曲し、湾曲部124dと湾曲部124eが所定の角度βで屈曲している。この場合、各湾曲部124a,124b,124c,124d,124eは、隣接するもの同士の屈曲方向が逆となり、全体としてジグザグ形状をなして配置されている。
In the second
また、第1伝熱管106aと第2伝熱管106bは、湾曲部122a,122b,122c,122d,122eの屈曲方向と、湾曲部124a,124b,124c,124d,124eの屈曲方向とが逆方向となるようなジグザグ形状であり、伝熱管106a,106b同士が組み合わされて配置されている。
Further, the first
この場合、湾曲部122a,124aは、直線部121a,121b,123a,123bの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部122b,124bは、直線部121b,121c,123b,123cの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部122c,124cは、直線部121c,121d,123c,123dの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部122d,124dは、直線部121d,121e,123d,123eの長手方向にずれて交差するように配置され、湾曲部122e,124eは、直線部121e,121f,123e,123fの長手方向にずれて交差するように配置されている。
In this case, the
また、第1伝熱管106a及び第2伝熱管106bは、端部がヘッダ125,126に連結されている。即ち、第1伝熱管106aは、直線部121aの端部が供給用ヘッダ125に連結され、直線部121fの端部が排出用ヘッダ126に連結されている。また、第2伝熱管106bは、直線部123aの端部が供給用ヘッダ125に連結され、直線部123fの端部が排出用ヘッダ126に連結されている。
Further, the end portions of the first
なお、第1伝熱管106aと第2伝熱管106bは、湾曲部124a,124b,124c,124d,124eに対して、湾曲部124a,124b,124c,124d,124eがヘッダ125,126側にずれて配置されていることから、両者の全長はほぼ同様となっている。
The first
また、第1伝熱管106aにおける各湾曲部122a,122b,122c,122d,122eの屈曲角度αと、第2伝熱管106bにおける各湾曲部124a,124b,124c,124d,124eの屈曲角度βとは、同じ角度であることが望ましいが、異なる角度であってもよい。
Further, the bending angle α of each bending
そして、本実施例では、第1伝熱管106aと第2伝熱管106bからなる伝熱管106を複数並べて、図2に示すように、乾燥容器101の側部から流動層S1内に挿入して配置している。この場合、各ヘッド125,126が乾燥容器101の側部に固定されることとなり、メンテナンスを考慮して着脱自在としてもよい。
In this embodiment, a plurality of
なお、本実施例では、伝熱管106を第1伝熱管106aと第2伝熱管106bから構成し、この2つの伝熱管106a,106bを交差すると共に湾曲部を長手方向にずらして配置したが、3つ以上の伝熱管を交差すると共に湾曲部を長手方向にずらして配置してもよい。また、直線部や湾曲部の数や長さ、湾曲部の屈曲角度なども流動層Sの大きさなどを考慮して設定すればよいものである。
In this embodiment, the
ここで、本実施例の流動層乾燥装置12の全体の作動について説明する。
Here, the entire operation of the fluidized
流動層乾燥装置12において、図1及び図2に示すように、乾燥容器101に対して、原炭投入口102から原炭が供給されると共に、流動化蒸気供給部104から分散板109を通して流動化蒸気が供給されることで、この分散板109の上方に所定厚さの流動層S1,S2,S3が形成される。原炭は、流動化蒸気により流動層S1,S2,S3を乾燥炭排出口103側に移動し、このとき、伝熱管106,107,108から熱を受けることで加熱されて乾燥される。
In the fluidized
即ち、原炭投入口102から原炭が供給されると、まず、第1乾燥室111では、流動化蒸気供給部104aから分散板109を通して流動化蒸気が供給されると共に、伝熱管106から熱を受けることで、流動層S1で流動しながら乾燥される。次に、第1乾燥室111で初期乾燥が終了した原炭は、仕切板114の通過開口部116を通って第2乾燥室112に流動する。この第2乾燥室112では、流動化蒸気供給部104bから分散板109を通して流動化蒸気が供給されると共に、伝熱管107から熱を受けることで、流動層S2で流動しながら乾燥される。そして、第2乾燥室112で中期乾燥が終了した原炭は、仕切板115の通過開口部117を通って第3乾燥室113に流動する。この第3乾燥室113では、流動化蒸気供給部104cから分散板109を通して流動化蒸気が供給されると共に、伝熱管108から熱を受けることで、流動層S3で流動しながら乾燥される。このように原炭は、流動層S1,S2,S3にて、伝熱管106,107,108により加熱されながら、供給される流動化蒸気により流動し、押し出し流れとなって流動方向に拡散することなく乾燥される。
That is, when raw coal is supplied from the
このとき、各乾燥室111,112,113の各流動層S1,S2,S3では、各伝熱管106,107,108内を流動化蒸気が流動することで、この流動化蒸気の熱が伝熱管106,107,108を介して原炭に伝達され、この原炭が加熱乾燥される。この場合、伝熱管106,107,108は、2つの伝熱管が交差して配置されていることから、体積あたりの伝熱面積が増加して加熱効率が良くなり、原炭の乾燥性能が向上する。
At this time, in each of the fluidized beds S1, S2, and S3 of the drying
その後、原炭が乾燥された乾燥炭は、乾燥炭排出口103から外部に排出され、流動層Sで原炭が加熱乾燥されることで発生した蒸気は、流動化蒸気と共に上昇し、乾燥炭排出口103側に流れ、ガス排出口105から外部に排出される。
Thereafter, the dry coal from which the raw coal has been dried is discharged to the outside through the dry
このように本実施例の流動層乾燥装置にあっては、原炭投入口102と乾燥炭排出口103を有する乾燥容器101と、乾燥容器101の下部に流動化蒸気を供給することで原炭と共に流動層Sを形成する流動化蒸気供給部104と、内部に流動化蒸気を流通させることで流動層Sの原炭を加熱する伝熱管106,107,108とを設け、伝熱管106,107,108は、直線部121a,121b,121c,121d,121e,121f,123a,123b,123c,123d,123e,123fの各端部が湾曲部122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124eで連結されてなり、複数の伝熱管106a,106bが交差すると共に長手方向にずれて配置されている。
As described above, in the fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, the raw coal is obtained by supplying fluidized steam to the drying
従って、複数の伝熱管106a,106bが交差すると共に湾曲部122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124eが長手方向にずれて配置されることで、伝熱管106a,106bにおける湾曲部122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124eの曲率半径を一定とし、流動層S1,S2,S3内に複数の伝熱管106,107,108を効率良く配置することが可能となり、流動層S1,S2,S3における体積あたりの伝熱管106,107,108の伝熱面積を増加させることで、原炭の乾燥性能を向上させることができる。
Therefore, the plurality of
また、本実施例の流動層乾燥装置では、伝熱管106a,106bは、湾曲部122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124eが所定の角度をもって屈曲配置されている。従って、伝熱管106a,106bにおける湾曲部122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124eの曲率半径を減少させることなく、流動層S内に複数の伝熱管106,107,108を効率良く配置することができる。
Further, in the fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, the
また、本実施例の流動層乾燥装置では、伝熱管106a,106bにおける複数の湾曲部122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124eをジグザグ形状に配置している。そして、各伝熱管106a,106bの各湾曲部122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124eにおけるジグザグ方向が逆方向となるように組み合わせて配置している。従って、複数の伝熱管106a,106bとの干渉を抑制しながら、限られた流動層S内のスペースを効率的に利用し、適正に組み合わせることで、複数の伝熱管106a,106bを効率良く配置することができる。
In the fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, the plurality of
また、本実施例の流動層乾燥装置では、伝熱管106a,106bの端部をヘッダ125,126に連結している。従って、伝熱管106a,106bに対する流動化蒸気の供給と排出を同方向から行うことで、構造の簡素化を可能とすることができる。
Further, in the fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, the end portions of the
なお、上述した実施例では、乾燥容器101内を3つの乾燥室111,112,113に区画したが、2つの乾燥室または4つ以上の乾燥室としてもよい。また、乾燥容器101の形状、原炭投入口102、乾燥炭排出口103、流動化蒸気供給部104、ガス排出口105、伝熱管106,107,108の各構成や配置は、各実施例に限定されるものではなく、流動層乾燥装置12の設置場所や用途などに応じて適宜変更が可能である。
In the embodiment described above, the inside of the drying
また、上述した実施例では、湿潤燃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。 In the above-described embodiments, low-grade coal is used as the wet fuel, but even high-grade coal can be applied, and is not limited to coal, and can be used as a renewable organic organic resource. For example, it is also possible to use thinned wood, waste wood, driftwood, grass, waste, sludge, tires, and recycled fuel (pellets or chips) using these as raw materials.
また、上述した実施例では、乾燥容器101内に流動化蒸気を供給するものとして説明したが、流動化蒸気として空気などを適用してもよい。また、仕切板114,115における鉛直方向の中間部に通過開口部116,117を設けたが、仕切板114,115における鉛直方向の下部に通過開口部116,117を設けてもよく、通過開口部116,117の位置に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the fluidized steam is supplied into the drying
11 給炭装置
12 流動層乾燥装置
13 微粉炭機
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
101 乾燥容器
102 原炭投入口
103 乾燥炭排出口
104 流動化蒸気供給部
105 ガス排出口
106,107,108 伝熱管(加熱部)
111 第1乾燥室
112 第2乾燥室
113 第3乾燥室
114,115 仕切板
116,117 通過開口部
106a 第1伝熱管
106b 第2伝熱管
121a,121b,121c,121d,121e,121f,123a,123b,123c,123d,123e,123f 直線部
122a,122b,122c,122d,122e,124a,124b,124c,124d,124e 湾曲部
125,126 ヘッダ
F,F1,F2,F3 フリーボード部
S,S1,S2,S3 流動層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
111
Claims (5)
前記乾燥容器に流動化蒸気を供給することで湿潤燃料と共に流動層を形成する流動化蒸気供給部と、
伝熱管の内部に加熱媒体を流通させることで前記流動層の湿潤燃料を加熱する加熱部と、
を備え、
前記伝熱管は、2つの直線部の各端部が湾曲部で連結されてなり、前記加熱部は、複数の前記伝熱管が交差すると共に前記湾曲部が長手方向にずれて配置される、
ことを特徴とする流動層乾燥装置。 A drying container having a hollow shape capable of discharging wet fuel from the wet fuel charging portion on one end side and discharging dry matter obtained by heating and drying the wet fuel from the dry matter discharging portion on the other end side;
A fluidized steam supply unit that forms a fluidized bed with wet fuel by supplying fluidized steam to the drying vessel;
A heating unit for heating the wet fuel in the fluidized bed by circulating a heating medium inside the heat transfer tube;
With
In the heat transfer tube, each end of two straight portions is connected by a curved portion, and the heating portion is arranged such that a plurality of the heat transfer tubes intersect and the curved portion is shifted in the longitudinal direction.
A fluidized bed drying apparatus.
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