JP2013170770A - 流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および粉体燃料の供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体燃料を好適に分散させることが可能な流動層乾燥装置および粉体燃料の供給方法を提供する。
【解決手段】長さ方向、幅方向および高さ方向からなる長方形状の内部空間を有し、内部空間に投入された褐炭が流動化ガスにより流動することで、内部空間に流動層が形成される乾燥容器５と、乾燥容器５の長さ方向における一端側から褐炭を投入する褐炭投入部３１と、褐炭投入部３１から投入された褐炭を、乾燥容器５の内部空間の長さ方向に分散させる第１燃料分散部４３と、を備え、第１燃料分散部４３は、軸方向が幅方向となる第１回転軸５１と、第１回転軸５１の周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の第１分散翼５２と、第１回転軸５１を回転させる第１駆動装置２１と、第１回転軸５１の回転数を、所定の周期で変更させる制御装置６３と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、褐炭等の粉体燃料を流動させながら乾燥させる流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および粉体燃料の供給方法に関するものである。

従来、燃料供給管から供給された高含水残渣物を分散させて供給する燃料分散供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この燃料分散供給装置は、ロータと、ロータの円周上に等ピッチで固設された鋸歯形状のブレードとを有している。燃料分散供給装置は、ロータを回転させることで、燃料を分散させて供給している。また、ロータは、可変速度式となっており、燃料の種類よって回転数を可変させることで、放出到達距離を調整している。

特開平２−２１３６０９号公報

ここで、従来の燃料分散供給装置では、燃料の種類よってロータの回転数を可変させることから、所定の燃料が供給された場合、ロータの回転数は所定の回転数となる。つまり、従来の燃料分散供給装置では、鋸歯形状のブレードをロータにより所定の回転数で回転させることで、燃料を分散することができる。しかしながら、従来の燃料分散供給装置では、所定の回転数でロータを回転させているため、燃料分散の向上を図ることは困難である。

そこで、本発明は、粉体燃料を好適に分散させることが可能な流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および粉体燃料の供給方法を提供することを課題とする。

本発明の流動層乾燥装置は、鉛直方向に沿う高さ方向と高さ方向に直交する長さ方向と幅方向とからなる長方形状の内部空間を有し、内部空間に投入された粉体燃料が流動化ガスにより流動することで、内部空間に流動層が形成される乾燥容器と、乾燥容器の長さ方向における一端側から粉体燃料を投入する粉体燃料投入部と、粉体燃料投入部から投入された粉体燃料を、乾燥容器の内部空間の長さ方向に分散させる第１燃料分散部と、第１燃料分散部を制御する制御装置と、を備え、第１燃料分散部は、軸方向が幅方向となる第１回転軸と、第１回転軸の周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の第１分散翼と、第１回転軸を回転させる第１駆動装置と、を有し、制御装置は、第１駆動装置を制御して、第１回転軸の回転数を、所定の周期で変更させることを特徴とする。

この構成によれば、第１回転軸の回転数を、所定の周期で変更することができるため、例えば、第１分散翼の先端側が平坦であっても、粉体燃料を長さ方向に亘って分散させることができる。つまり、長さ方向の遠方側に粉体燃料を供給する場合は、制御装置により第１回転軸の回転数を高くし、一方で、長さ方向の近接側に粉体燃料を供給する場合は、制御装置により第１回転軸の回転数を低くする。そして、所定の周期で回転数を高回転と低回転との間で変化させることにより、長さ方向の遠方側から近接側に亘って、粉体燃料を分散させて供給することができる。

この場合、複数の第１分散翼は、少なくとも１つの第１分散翼と、他の第１分散翼との第１回転軸の径方向における長さが、互いに相違することが好ましい。

この構成によれば、第１回転軸が一回転する間においても、長さ方向に亘って粉体燃料を分散させることができるため、より粉体燃料を分散させることができる。

この場合、第１燃料分散部の幅方向の長さは、乾燥容器の内部空間の幅方向の略長さであり、粉体燃料投入部と乾燥容器との間に設けられ、粉体燃料投入部から投入された粉体燃料を、乾燥容器の内部空間の幅方向に分散させて、第１燃料分散部に供給する第２燃料分散部を、さらに備えたことが好ましい。

この構成によれば、第２燃料分散部により、第１燃料分散部へ供給する粉炭燃料を幅方向に分散させることができるため、第１燃料分散部の幅方向に均等に粉炭燃料を供給することができる。

この場合、第２燃料分散部は、粉体燃料投入部から乾燥容器へ向かって幅方向に広がる分散容器を有していることが好ましい。

この構成によれば、粉体燃料が分散容器を通過することで、第１燃料分散部の幅方向に均等に粉炭燃料を供給することができるため、簡易な構成とすることができる。

この場合、第２燃料分散部は、軸方向が長さ方向となる第２回転軸と、第２回転軸の周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の第２分散翼と、第２回転軸を回転させる第２駆動装置と、を有し、制御装置は、第２駆動装置を制御して、第２回転軸の回転数を、所定の周期で変更させることが好ましい。

この構成によれば、分散容器を設置する空間が確保できない場合でも、第２燃料分散部により第１燃料分散部の幅方向に均等に粉炭燃料を供給することができる。

この場合、複数の第２分散翼は、少なくとも１つの第２分散翼と、他の第２分散翼との第２回転軸の径方向における長さが、互いに相違することが好ましい。

この構成によれば、第２回転軸が一回転する間において、幅方向に亘って粉体燃料を分散させることができるため、より粉体燃料を分散させることができる。

この場合、制御装置は、粉体燃料の比重に応じて、所定の周期を変更することが好ましい。

この構成によれば、第１回転軸および第２回転軸の回転数を、粉体燃料の比重に応じた所定の周期とすることができるため、様々な種類の粉体燃料を好適に分散させて供給することが可能となる。なお、粉体燃料の比重は、粉体燃料の種類、含水率等によって変化する。

本発明のガス化複合発電設備は、上記の流動層乾燥装置と、流動層乾燥装置から供給された乾燥後の湿潤燃料を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービンと、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と、ガスタービンおよび蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、流動層乾燥装置において好適に分散させ乾燥させた湿潤燃料をガス化炉に供給することができる。

本発明の粉体燃料の供給方法は、鉛直方向に沿う高さ方向と高さ方向に直交する長さ方向と幅方向とからなる長方形状の内部空間を有した乾燥容器に、粉体燃料を供給する粉体燃料の供給方法であって、乾燥容器には、軸方向が幅方向となる第１回転軸と、第１回転軸の周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の第１分散翼と、第１回転軸を回転させる第１駆動装置とを有する第１燃料分散部が設けられ、制御装置により第１駆動装置を制御して、第１回転軸の回転数を所定の周期で変更させながら、第１燃料分散部へ向けて粉体燃料を投入することを特徴とする。

この構成によれば、第１回転軸の回転数を、所定の周期で変更することができるため、例えば、第１分散翼の先端側が平坦であっても、粉体燃料を長さ方向に亘って分散させることができる。つまり、長さ方向の遠方側に粉体燃料を供給する場合は、制御装置により第１回転軸の回転数を高くし、一方で、長さ方向の近接側に粉体燃料を供給する場合は、制御装置により第１回転軸の回転数を低くする。そして、所定の周期で回転数を高回転と低回転との間で変化させることにより、長さ方向の遠方側から近接側に亘って、粉体燃料を分散させて供給することができる。

本発明の流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および粉体燃料の供給方法によれば、粉体燃料を好適に分散させることができる。

図１は、実施例１に係る流動層乾燥装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 図２は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した斜視図である。 図３は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した側面視の断面図である。 図４は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した正面視の断面図である。 図５は、実施例１に係る流動層乾燥装置の第１回転軸および第２回転軸の回転数の周期を表したグラフである。 図６は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した側面視の断面図である。 図７は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した正面視の断面図である。 図８は、変形例１に係る分散翼を模式的に表した概略構成図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および粉体燃料の供給方法について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１に係る流動層乾燥装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。実施例１の流動層乾燥装置１が適用された石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）１００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。すなわち、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００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粉体燃料として褐炭を使用している。

なお、実施例１では、粉体燃料として褐炭を適用したが、亜瀝青炭等を含む低品位炭や、スラッジ等の泥炭を適用してもよく、また、高品位炭であっても適用可能である。また、粉体燃料として、褐炭等の石炭に限らず、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減量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。

実施例１において、図１に示すように、石炭ガス化複合発電設備１００は、給炭装置１１１、流動層乾燥装置１、微粉炭機１１３、石炭ガス化炉１１４、チャー回収装置１１５、ガス精製装置１１６、ガスタービン設備１１７、蒸気タービン設備１１８、発電機１１９、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１２０を有している。

給炭装置１１１は、原炭バンカ１２１と、石炭供給機１２２と、クラッシャ１２３とを有している。原炭バンカ１２１は、褐炭を貯留可能であって、所定量の褐炭を石炭供給機１２２に投下する。石炭供給機１２２は、原炭バンカ１２１から投下された褐炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ１２３に投下する。このクラッシャ１２３は、投下された褐炭を細かく破砕して細粒化する。

詳細は後述するが、流動層乾燥装置１は、給炭装置１１１から投入された褐炭を流動化ガスにより流動させながら乾燥させることで、褐炭が含有する水分を除去するものである。この流動層乾燥装置１には、排出された乾燥済の褐炭（乾燥炭）を冷却する冷却器１３１が接続されている。冷却器１３１には、冷却済の乾燥炭を貯留する乾燥炭バンカ１３２が接続されている。また、流動層乾燥装置１には、外部へ排出される排出ガスから乾燥炭の粒子を分離する集塵装置１３９として乾燥炭サイクロン１３３と乾燥炭電気集塵機１３４が接続されている。乾燥炭サイクロン１３３および乾燥炭電気集塵機１３４において排出ガスから分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。なお、乾燥炭電気集塵機１３４で乾燥炭が分離された排出ガスは、蒸気圧縮機１３５で圧縮されてから各種熱源として利用される。

微粉炭機１１３は、流動層乾燥装置１により乾燥された褐炭（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。すなわち、微粉炭機１１３は、乾燥炭バンカ１３２に貯留された乾燥炭が石炭供給機１３６により投下されると、この乾燥炭を所定粒径以下の微粉炭とする。そして、微粉炭機１１３で粉砕後の微粉炭は、微粉炭バグフィルタ１３７ａ，１３７ｂにより搬送用ガスから分離され、微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される。

石炭ガス化炉１１４は、微粉炭機１１３で処理された微粉炭が供給されると共に、チャー回収装置１１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）が供給される。

石炭ガス化炉１１４は、ガスタービン設備１１７（圧縮機１６１）から圧縮空気供給ライン１４１が接続されており、このガスタービン設備１１７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１４２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１４３が石炭ガス化炉１１４に接続され、この第１窒素供給ライン１４３に微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂからの給炭ライン１４４ａ，１４４ｂが接続されている。また、第２窒素供給ライン１４５も石炭ガス化炉１１４に接続され、この第２窒素供給ライン１４５にチャー回収装置１１５からのチャー戻しライン１４６が接続されている。更に、酸素供給ライン１４７は、圧縮空気供給ライン１４１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。

石炭ガス化炉１１４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１１４は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置１４８が設けられている。この場合、石炭ガス化炉１１４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１１４は、チャー回収装置１１５に向けて可燃性ガスのガス生成ライン１４９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１４９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１１５に供給するとよい。

チャー回収装置１１５は、集塵装置１５１と供給ホッパ１５２とを有している。この場合、集塵装置１５１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１１４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１５３を通してガス精製装置１１６に送られる。供給ホッパ１５２は、集塵装置１５１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１５１と供給ホッパ１５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ１５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ１５２からのチャー戻しライン１４６が第２窒素供給ライン１４５に接続されている。

ガス精製装置１１６は、チャー回収装置１１５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１１６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１１７に供給する。なお、このガス精製装置１１６では、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ_２Ｓ）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。

ガスタービン設備１１７は、圧縮機１６１、燃焼器１６２、タービン１６３を有しており、圧縮機１６１とタービン１６３は、回転軸１６４により連結されている。燃焼器１６２は、圧縮機１６１から圧縮空気供給ライン１６５が接続されると共に、ガス精製装置１１６から燃料ガス供給ライン１６６が接続され、タービン１６３に燃焼ガス供給ライン１６７が接続されている。また、ガスタービン設備１１７は、圧縮機１６１から石炭ガス化炉１１４に延びる圧縮空気供給ライン１４１が設けられており、圧縮空気供給ライン１４１に昇圧機１６８が介設されている。従って、燃焼器１６２では、圧縮機１６１から供給された圧縮空気とガス精製装置１１６から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン１６３にて、発生した燃焼ガスにより回転軸１６４を回転することで発電機１１９を駆動することができる。

蒸気タービン設備１１８は、ガスタービン設備１１７における回転軸１６４に連結されるタービン１６９を有しており、発電機１１９は、この回転軸１６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ１２０は、ガスタービン設備１１７（タービン１６３）からの排ガスライン１７０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１２０は、蒸気タービン設備１１８のタービン１６９との間に蒸気供給ライン１７１が設けられると共に、蒸気回収ライン１７２が設けられ、蒸気回収ライン１７２に復水器１７３が設けられている。従って、蒸気タービン設備１１８では、排熱回収ボイラ１２０から供給された蒸気によりタービン１６９が駆動し、回転軸１６４を回転することで発電機１１９を駆動することができる。

そして、排熱回収ボイラ１２０で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置１７４により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突１７５から大気へ放出される。

ここで、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００の作動について説明する。

実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００において、給炭装置１１１にて、原炭（褐炭）が原炭バンカ１２１に貯留されており、この原炭バンカ１２１の褐炭が石炭供給機１２２によりクラッシャ１２３に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された褐炭は、流動層乾燥装置１により加熱乾燥された後、冷却器１３１により冷却され、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１から排出された排出ガスは、乾燥炭サイクロン１３３および乾燥炭電気集塵機１３４により乾燥炭の粒子が分離され、蒸気圧縮機１３５で圧縮された後、各種熱源として利用される。一方、蒸気から分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。

乾燥炭バンカ１３２に貯留される乾燥炭は、石炭供給機１３６により微粉炭機１１３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１３７ａ，１３７ｂを介して微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される。この微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される微粉炭は、空気分離装置１４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン１４３を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。また、後述するチャー回収装置１１５で回収されたチャーが、空気分離装置１４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン１４５を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１１７から抽気された圧縮空気が昇圧機１６８で昇圧された後、空気分離装置１４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン１４１を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。

石炭ガス化炉１１４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１１４からガス生成ライン１４９を通して排出され、チャー回収装置１１５に送られる。

このチャー回収装置１１５にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置１５１に供給され、集塵装置１５１は、可燃性ガスに含まれるチャーを分離する。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１５３を通してガス精製装置１１６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１５２に堆積され、チャー戻しライン１４６を通して石炭ガス化炉１１４に戻されてリサイクルされる。

チャー回収装置１１５によりチャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製装置１１６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１１７では、圧縮機１６１が圧縮空気を生成して燃焼器１６２に供給すると、この燃焼器１６２は、圧縮機１６１から供給される圧縮空気と、ガス精製装置１１６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１６３を駆動することで、回転軸１６４を介して発電機１１９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１１７におけるタービン１６３から排出された排ガスは、排熱回収ボイラ１２０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１１８に供給する。蒸気タービン設備１１８では、排熱回収ボイラ１２０から供給された蒸気によりタービン１６９を駆動することで、回転軸１６４を介して発電機１１９を駆動し、発電を行うことができる。

その後、ガス浄化装置１７４では、排熱回収ボイラ１２０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１７５から大気へ放出される。

以下、上述した石炭ガス化複合発電設備１００における流動層乾燥装置１について詳細に説明する。図２は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した斜視図である。図３は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した側面視の断面図である。図４は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した正面視の断面図である。実施例１の流動層乾燥装置１は、給炭装置１１１により投入された褐炭を、流動化ガスにより流動させながら、加熱乾燥させるものである。

図２ないし図４に示すように、流動層乾燥装置１は、内部に褐炭が供給される乾燥容器５と、乾燥容器５の内部に設けられたガス分散板６と、を備えている。乾燥容器５は、長方体の箱状に形成されている。すなわち、乾燥容器５は、長さ方向、幅方向および高さ方向からなる長方形状の内部空間を有している。ガス分散板６は、乾燥容器５の内部空間を、鉛直方向下方側（図示下側）に位置する風室１１と、鉛直方向上方側（図示上側）に位置する乾燥室１２とに区分けしている。ガス分散板６には、多数の貫通孔が形成され、風室１１には、流動化ガスが導入される。

乾燥容器５の乾燥室１２には、褐炭を投入する褐炭投入部（粉体燃料投入部）３１と、褐炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口３４と、流動化ガスおよび乾燥時に発生する発生蒸気を排出するガス排出口３５とが設けられている。

詳細は後述するが、褐炭投入部３１は、乾燥室１２の長さ方向における一端側（図示左側）の上部に形成されている。褐炭投入部３１には、給炭装置１１１が接続されており、給炭装置１１１から供給された褐炭が、乾燥室１２に供給される。

乾燥炭排出口３４は、乾燥室１２の長さ方向における他端側（図示右側）の下部に形成されている。乾燥炭排出口３４からは、乾燥室１２において乾燥された褐炭が、乾燥炭として排出され、排出された乾燥炭は上記した冷却器１３１へ向けて供給される。

ガス排出口３５は、乾燥室１２の長さ方向における他端側の上部に形成されている。ガス排出口３５は、褐炭の乾燥時において、乾燥室１２に供給された流動化ガスと共に、褐炭が加熱されることによって発生する発生蒸気を排出している。なお、ガス排出口３５から排出された流動化蒸気および発生蒸気は、上記した集塵装置１３９へ向けて供給された後、蒸気圧縮機１３５に供給される。

従って、褐炭投入部３１を介して乾燥室１２に供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化ガスにより流動することで、乾燥室１２内の全域に亘って流動層３を形成すると共に、流動層３の上方にフリーボード部Ｆを形成する。乾燥室１２に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥室１２の一端側から他端側へ向かう方向となる。投入された褐炭は、流動方向に沿って流動しながら乾燥されることで、褐炭に含まれる水分が発生蒸気となって、流動化ガスと共にガス排出口３５から排出される。水分が除去され、乾燥室１２の他端側まで流動した褐炭は、乾燥炭として、乾燥炭排出口３４から排出される。

次に、図２ないし図４を参照して、褐炭投入部３１について説明する。褐炭投入部３１は、乾燥室１２に連通する褐炭投入室４１と、褐炭投入室４１に接続された褐炭投入通路４２を有している。また、褐炭投入室４１には、褐炭を乾燥容器５の内部空間の長さ方向に分散させる第１燃料分散部４３と、褐炭を乾燥容器５の内部空間の幅方向に分散させる第２燃料分散部４４とが設けられている。

褐炭投入室４１は、長方形の箱状に形成され、乾燥室１２の長さ方向における一端側の上部に設けられると共に、乾燥室１２の幅方向に延在して設けられている。この褐炭投入室４１には、褐炭が一時的に貯留され、貯留された褐炭が第１燃料分散部４３によって褐炭投入室４１から乾燥室１２へ供給される。

褐炭投入通路４２は、褐炭投入室４１の幅方向における一端側（図示前側）の上部に設けられている。褐炭投入通路４２は、給炭装置１１１から供給された褐炭を褐炭投入室４１へ案内している。

第１燃料分散部４３は、幅方向を軸方向とする第１回転軸５１と、第１回転軸５１に設けられた複数の第１分散翼５２と、を有し、第１回転軸５１には、第１駆動装置２１が接続されている。また、第１駆動装置２１は、制御装置６３によって制御される。このため、制御装置６３は、第１駆動装置２１を制御することで、第１回転軸５１の回転を制御することができる。なお、制御装置６３は、石炭ガス化複合発電設備１００に設けられ制御盤であってもよいし、流動層乾燥装置１に設けられる制御盤であってもよく、限定されない。

第１回転軸５１は、褐炭投入室４１の下方側、すなわち褐炭投入室４１と乾燥室１２との間に設けられ、乾燥室１２の全幅に亘って配置されている。第１回転軸５１は、その回転方向が、下方側において長さ方向の一端側から他端側へ向かう方向となっており、且つ、上方側において長さ方向の他端側から一端側へ向かう方向となっている。つまり、第１回転軸５１は、その回転方向が図２および図３において反時計回りとなっている。第１回転軸５１は、第１駆動装置２１に接続され、制御装置６３によって回転数が制御される。

複数の第１分散翼５２は、第１回転軸５１の周方向に所定の間隔を空けて設けられている。各第１分散翼５２は、平板状となっており、第１回転軸５１の軸方向（幅方向）に延在して設けられている。このため、各第１分散翼５２は、第１回転軸５１の径方向において、その基端側から先端側までの長さが、幅方向に亘って同じ長さとなっている。すなわち、各第１分散翼５２は、その先端側が軸方向において平坦となっている。また、複数の第１分散翼５２は、第１回転軸５１の径方向における長さをそれぞれ同じ長さとしている。なお、実施例１では、各第１分散翼５２を平板状としたが、この形状に限定されず、例えば、櫛歯形状であってもよい。

そして、第１燃料分散部４３は、第１回転軸５１および複数の第１分散翼５２が褐炭投入室４１と乾燥室１２との間に位置することで、褐炭の乾燥室１２への投入を規制し、褐炭投入室４１に褐炭を一時的に貯留させる。また、第１燃料分散部４３は、第１駆動装置２１により第１回転軸５１を回転させることで、複数の第１分散翼５２が、貯留された褐炭を捕捉し、捕捉した褐炭を、第１回転軸５１の下方側において長さ方向の一端側から他端側へ向けて乾燥室１２に投入する。

第２燃料分散部４４は、長さ方向を軸方向とする第２回転軸６１と、第２回転軸６１に設けられた複数の第２分散翼６２と、を有し、第２回転軸６１には、第２駆動装置５３が接続されている。また、第２駆動装置５３は、制御装置６３によって制御される。このため、制御装置６３は、第２駆動装置５３を制御することで、第２回転軸６１の回転を制御することができる。

第２回転軸６１は、褐炭投入室４１の幅方向の一端側における内部に設けられている。すなわち、第２回転軸６１は、褐炭投入通路４２の直下に設けられると共に、第１燃料分散部４３の直上に設けられている。第２回転軸６１は、その回転方向が、下方側において幅方向の一端側（図示前側）から他端側（図示奥側）へ向かう方向となっており、且つ、上方側において幅方向の他端側から一端側へ向かう方向となっている。つまり、第２回転軸６１は、その回転方向が図４において反時計回りとなっている。第２回転軸６１は、上記の第２駆動装置５３に接続され、制御装置６３によって回転数が制御される。

複数の第２分散翼６２は、第２回転軸６１の周方向に所定の間隔を空けて設けられている。各第２分散翼６２は、平板状となっており、第２回転軸６１の軸方向（長さ方向）に延在して設けられている。このため、各第２分散翼６２は、第２回転軸６１の径方向において、その基端側から先端側までの長さが、幅方向に亘って同じ長さとなっている。また、複数の第２分散翼６２は、第２回転軸６１の径方向における長さをそれぞれ同じ長さとしている。なお、実施例１では、各第２分散翼６２を平板状としたが、第１分散翼５２と同様に、この形状に限定されず、例えば、櫛歯形状であってもよい。

そして、第２燃料分散部４４は、第２回転軸６１および複数の第２分散翼６２が、褐炭投入通路４２の直下に位置し、第２駆動装置５３により第２回転軸６１を回転させることで、複数の第２分散翼６２が、褐炭投入通路４２から褐炭が投入された褐炭を捕捉し、捕捉した褐炭を、第２回転軸６１の下方側において幅方向の一端側から他端側へ向けて褐炭投入室４１に投入する。

次に、図５を参照して、制御装置６３について説明する。図５は、実施例１に係る流動層乾燥装置の第１回転軸および第２回転軸の回転数の周期を表したグラフである。制御装置６３は、第１駆動装置２１および第２駆動装置５３に接続され、第１回転軸５１および第２回転軸６１の回転数をそれぞれ制御する。具体的に、制御装置６３は、第１回転軸５１および第２回転軸６１の回転数を周期的に変更する。

所定の周期は、例えば、図５の正弦曲線Ｌ１となっており、制御装置６３は、この正弦曲線Ｌ１に従って第１回転軸５１および第２回転軸６１の回転数を変更する。正弦曲線Ｌ１は、回転数が速い回転数と遅い回転数との間で連続的に変化する曲線となっている。これにより、第１燃料分散部４３は、その第１回転軸５１の回転数が、また、第２燃料分散部４４は、その第２回転軸６１の回転数が、遅い回転数と速い回転数との間で連続的に変化する。ここで、第１燃料分散部４３は、第１回転軸５１の回転数が遅い状態で褐炭を乾燥室１２に供給すると、褐炭に付与される速度が遅くなるため、褐炭は、長さ方向の一端側、すなわち第１燃料分散部４３の近接側に落下する。一方で、第１燃料分散部４３は、第１回転軸５１の回転数が速い状態で褐炭を乾燥室１２に供給すると、褐炭に付与される速度が速くなるため、褐炭は、長さ方向の他端側、すなわち第１燃料分散部４３の遠方側に落下する。同様に、第２燃料分散部４４は、第２回転軸６１の回転数が遅い状態で褐炭を褐炭投入室４１に供給すると、褐炭に付与される速度が遅くなるため、褐炭は、幅方向の一端側、すなわち第２燃料分散部４４の近接側に落下する。一方で、第２燃料分散部４４は、第２回転軸６１の回転数が速い状態で褐炭を褐炭投入室４１に供給すると、褐炭に付与される速度が速くなるため、褐炭は、幅方向の他端側、すなわち第２燃料分散部４４の遠方側に落下する。

従って、第１燃料分散部４３は、制御装置６３により第１回転軸５１の回転数が正弦曲線Ｌ１に従って変更されると、長さ方向の一端側と他端側との間で連続的に褐炭を投入する。これにより、第１燃料分散部４３は、乾燥室１２の長さ方向に褐炭を分散して投入することができる。

また、第２燃料分散部４４は、第１燃料分散部４３と同様に、制御装置６３により第２回転軸６１の回転数が正弦曲線Ｌ１に従って変更されると、幅方向の一端側と他端側との間で連続的に褐炭を投入する。これにより、第２燃料分散部４４は、褐炭投入室４１の幅方向に褐炭を分散させることができ、幅方向に分散された褐炭が、第１燃料分散部４３に長さ方向に分散されることで、長方形となる箱状の乾燥室１２の内部空間に均一に褐炭を供給することができる。

以上のように、実施例１の構成によれば、第１回転軸５１の回転数を、所定の周期で変更することができるため、第１分散翼５２の先端側が平坦であっても、乾燥室１２の長さ方向の近接側と遠方側との間に亘って褐炭を分散させることができる。また同様に、第２回転軸６１の回転数を、所定の周期で変更することができるため、第２分散翼６２の先端側が平坦であっても、褐炭投入室４１の幅方向の近接側と遠方側との間に亘って褐炭を分散させることができる。

なお、実施例１において、制御装置６３は、図５の正弦曲線Ｌ１に従って第１回転軸５１および第２回転軸６１の回転数を周期的に変更したが、図５の曲線Ｌ２に従って第１回転軸５１の回転数を周期的に変更してもよい。ここで、曲線Ｌ２は、第１回転軸５１および第２回転軸６１の回転数が速い回転数と遅い回転数との間で連続的に変化する曲線となっており、速い回転数の時間が遅い回転数の時間に比して長くなっている。

従って、第１燃料分散部４３は、制御装置６３により第１回転軸５１の回転数が曲線Ｌ２に従って変更されると、長さ方向の一端側と他端側との間で連続的に褐炭を投入する。このとき、速い回転数の時間が遅い回転数の時間に比して長くなっているため、第１燃料分散部４３は、長さ方向の一端側（近接側）に比して他端側（遠方側）へ向けて褐炭を多く供給する。これにより、第１燃料分散部４３は、褐炭が乾燥室１２の近接側に落下し易い場合、乾燥室１２の遠方側により多くの褐炭を供給することができるため、乾燥室１２の長さ方向に褐炭を分散して投入することができる。同様に、第２燃料分散部４４は、制御装置６３により第２回転軸６１の回転数が曲線Ｌ２に従って変更されると、幅方向の一端側と他端側との間で連続的に褐炭を投入する。このとき、速い回転数の時間が遅い回転数の時間に比して長くなっているため、第２燃料分散部４４は、幅方向の一端側（近接側）に比して他端側（遠方側）へ向けて褐炭を多く供給する。これにより、第２燃料分散部４４は、褐炭が褐炭投入室４１の近接側に落下し易い場合、褐炭投入室４１の遠方側により多くの褐炭を供給することができるため、褐炭投入室４１の幅方向に褐炭を分散して投入することができる。

また、実施例１では、所定の周期として、正弦曲線Ｌ１および曲線Ｌ２を例示したが、この構成に限定されない。すなわち、所定の周期は、投入される褐炭の比重に応じて、変化させてもよい。ここで、褐炭の比重は、褐炭の種類、褐炭の含水率等によって変化する。このため、第１燃料分散部４３および第２燃料分散部４４は、褐炭の比重に応じた所定の周期に基づいて、制御装置６３により第１回転軸５１および第２回転軸６１の回転数を変更することで、様々な種類の褐炭を長さ方向に好適に分散させて供給することが可能となる。

次に、図６および図７を参照して、実施例２に係る流動層乾燥装置２００について説明する。図６は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した側面視の断面図である。図７は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した正面視の断面図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、第２燃料分散部４４を、第２回転軸６１および複数の第２分散翼６２を用いて構成したが、実施例２に係る流動層乾燥装置２００では、第２燃料分散部２０５を、分散容器として機能する褐炭投入室２０６を用いて構成している。以下、実施例２に係る流動層乾燥装置２００について説明する。

図７に示すように、実施例２に係る流動層乾燥装置２００において、褐炭投入室２０６は、高さ方向の上方側から下方側へ向けて幅方向に広がる台形の箱状に形成されており、幅方向の中央における高さが最も高くなる頂部２０６ａとなっている。この褐炭投入室２０６は、乾燥室１２の長さ方向における一端側の上部に設けられると共に、乾燥室１２の幅方向に延在して設けられている。褐炭投入室２０６の頂部２０６ａには、褐炭投入通路４２が接続されることで連通し、褐炭投入室２０６の底部２０６ｂには、乾燥室１２が接続されることで連通する。このため、実施例２では、図６に示すように、実施例１の第２回転軸６１および複数の第２分散翼６２を設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。

従って、褐炭投入通路４２から褐炭が投入されると、投入された褐炭は、褐炭投入室２０６を通過することで、褐炭投入通路４２を中心として幅方向に広がりながら積み重なる。これにより、第２燃料分散部２０５は、褐炭投入室２０６の幅方向に褐炭を分散させることができ、幅方向に分散された褐炭が、第１燃料分散部４３に長さ方向に分散されることで、長方形となる箱状の乾燥室１２の内部空間に均一に褐炭を供給することができる。

以上のように、実施例２の構成においても、褐炭が褐炭投入室２０６を通過することで、褐炭を幅方向に分散させることができ、また、実施例１の第２回転軸６１および複数の第２分散翼６２を設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。

なお、実施例１および実施例２において、複数の第１分散翼５２および複数の第２分散翼６２は、第１回転軸５１および第２回転軸６１の径方向における長さを同じ長さとしたが、図８の変形例１に示す構成であってもよい。図８は、変形例１に係る分散翼を模式的に表した概略構成図である。図８に示すように複数の第１分散翼５２は、第１回転軸５１の径方向における長さが相違する。つまり、複数の第１分散翼５２のうち、１つの第１分散翼５２の径方向における長さは、他の第１分散翼５２の径方向における長さに比して長く形成されたり、短く形成されたりする。なお、複数の第１分散翼５２は、第１回転軸５１の下方側を順に通過する際、径方向における長さが段階的に短くなるように、または径方向に長さが段階的に長くなるように、周方向に所定の間隔を空けて設けてもよい。同様に、複数の第２分散翼６２は、第２回転軸６１の径方向における長さが相違する。なお、複数の第２分散翼６２は、複数の第１分散翼５２と同様であるため、説明を省略する。

以上のように、変形例１の構成によれば、複数の第１分散翼５２および複数の第２分散翼６２は、径方向における長さが相違するため、複数の第１分散翼５２および複数の第２分散翼６２に補足された褐炭は、複数の第１分散翼５２および複数の第２分散翼６２から離れる際、離れるタイミングが異なる。つまり、径方向に長い分散翼５２，６２であれば、離れるタイミングが径方向に短い分散翼５２，６２に比して遅くなるため、乾燥室１２の長さ方向における遠方側に投入される。一方で、径方向に短い分散翼５２，６２であれば、離れるタイミングが径方向に長い分散翼５２，６２に比して早くなるため、乾燥室１２の長さ方向における近接側に投入される。これにより、第１燃料分散部４３および第２燃料分散部４４は、回転軸５１，６１が一回転する間において、長さ方向および幅方向に亘って褐炭を分散させて投入することができる。なお、複数の第１分散翼５２および複数の第２分散翼６２は、径方向における長さを全て相違させる必要はなく、少なくとも１つの第１分散翼５２および第２分散翼６２と、他の第１分散翼５２および第２分散翼６２とが相違すればよい。つまり、他の第１分散翼５２および第２分散翼６２が、径方向において、同じ長さであってもよい。

１ 流動層乾燥装置
３ 流動層
５ 乾燥容器
６ ガス分散板
１１ 風室
１２ 乾燥室
２１ 第１駆動装置
３１ 褐炭投入口
３４ 乾燥炭排出口
３５ ガス排出口
４１ 褐炭投入室
４２ 褐炭投入通路
４３ 第１燃料分散部
４４ 第２燃料分散部
５１ 第１回転軸
５２ 第１分散翼
５３ 第２駆動装置
６１ 第２回転軸
６２ 第２分散翼
６３ 制御装置
２００ 流動層乾燥装置（実施例２）
２０５ 第２燃料分散部（実施例２）
２０６ 褐炭投入室（実施例２）
Ｆ フリーボード部
Ｌ１ 正弦曲線
Ｌ２ 曲線

Claims (9)

1. 鉛直方向に沿う高さ方向と前記高さ方向に直交する長さ方向と幅方向とからなる長方形状の内部空間を有し、前記内部空間に投入された粉体燃料が流動化ガスにより流動することで、前記内部空間に流動層が形成される乾燥容器と、
   前記乾燥容器の前記長さ方向における一端側から前記粉体燃料を投入する粉体燃料投入部と、
   前記粉体燃料投入部から投入された前記粉体燃料を、前記乾燥容器の前記内部空間の前記長さ方向に分散させる第１燃料分散部と、
   前記第１燃料分散部を制御する制御装置と、を備え、
   前記第１燃料分散部は、
   軸方向が幅方向となる第１回転軸と、
   前記第１回転軸の周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の第１分散翼と、
   前記第１回転軸を回転させる第１駆動装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記第１駆動装置を制御して、前記第１回転軸の回転数を、所定の周期で変更させることを特徴とする流動層乾燥装置。
2. 前記複数の第１分散翼は、少なくとも１つの前記第１分散翼と、他の前記第１分散翼との前記第１回転軸の径方向における長さが、互いに相違することを特徴とする請求項１に記載の流動層乾燥装置。
3. 前記第１燃料分散部の前記幅方向の長さは、前記乾燥容器の前記内部空間の前記幅方向の略長さであり、
   前記粉体燃料投入部と前記乾燥容器との間に設けられ、前記粉体燃料投入部から投入された前記粉体燃料を、前記乾燥容器の前記内部空間の前記幅方向に分散させて、前記第１燃料分散部に供給する第２燃料分散部を、さらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の流動層乾燥装置。
4. 前記第２燃料分散部は、前記粉体燃料投入部から前記乾燥容器へ向かって幅方向に広がる分散容器を有していることを特徴とする請求項３に記載の流動層乾燥装置。
5. 前記第２燃料分散部は、
   軸方向が長さ方向となる第２回転軸と、
   前記第２回転軸の周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の第２分散翼と、
   前記第２回転軸を回転させる第２駆動装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記第２駆動装置を制御して、前記第２回転軸の回転数を、所定の周期で変更させることを特徴とする請求項３に記載の流動層乾燥装置。
6. 前記複数の第２分散翼は、少なくとも１つの前記第２分散翼と、他の前記第２分散翼との前記第２回転軸の径方向における長さが、互いに相違することを特徴とする請求項５に記載の流動層乾燥装置。
7. 前記制御装置は、前記粉体燃料の比重に応じて、前記所定の周期を変更することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置と、
   前記流動層乾燥装置から供給された乾燥後の前記湿潤燃料を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、
   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と、
   前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とするガス化複合発電設備。
9. 鉛直方向に沿う高さ方向と前記高さ方向に直交する長さ方向と幅方向とからなる長方形状の内部空間を有した乾燥容器に、粉体燃料を供給する粉体燃料の供給方法であって、
   前記乾燥容器には、軸方向が幅方向となる第１回転軸と、前記第１回転軸の周方向に所定の間隔を空けて設けられた複数の第１分散翼と、前記第１回転軸を回転させる第１駆動装置とを有する第１燃料分散部が設けられ、
   制御装置により前記第１駆動装置を制御して、前記第１回転軸の回転数を所定の周期で変更させながら、前記第１燃料分散部へ向けて前記粉体燃料を投入することを特徴とする粉体燃料の供給方法。

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