JP2013174420A - 流動層乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥効率の向上を可能とする流動層乾燥装置を提供する。
【解決手段】乾燥容器１０１の一端側に原炭を投入する原炭投入口１０２と、他端側から原炭が加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口１０３と、乾燥容器１０１の下部に流動化ガス１０４ａ〜１０４ｃを供給することで原炭と共に流動層を形成する流動化ガス供給部と、乾燥容器１０１の一端側における原炭投入口１０２より上方から流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出口１０５と、湿潤燃料の移動方向に乾燥容器１０１を分割して、乾燥室１１１ａ〜１１１ｃを形成し、各乾燥室内の各々に流動層Ｓ１〜Ｓ３の湿潤燃料を加熱する伝熱管１０６ａ〜１０６ｃとを備えてなり、仕切板１１３の底部側端部に、湿潤燃料の逆流防止部材である弾性板１２０Ａを設けてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流動化蒸気又は流動化ガス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。

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。

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及び２に記載されたものがある。この特許文献１に記載された流動乾燥方法及び流動層乾燥装置は、供給室に燃料供給口から水分を含む湿潤燃料を供給し、供給室及び乾燥分級室の分散板を通しての流動化ガスにより被流動物を流動させて乾燥及び微粉と粗粒に分級処理する際、供給室の流動層の層高を乾燥分級室の流動層の層高とは別に制御するものである。

また、特許文献２に記載された流動乾燥機及び乾燥方法は、装入シュート直下部のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速を、装入シュート直下部以外のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速よりも速くするようにしている。

特開２００８−１２８５２４号公報 特開２０１１−６９６０９号公報

上述したように低品位炭は、高品位炭に比べて水分量が多いことから、乾燥装置における流動化不良が発生し、乾燥不良が発生するおそれがある。特に、入口部に近い領域では、水分濃度が高く、粒子の分散性が良くないことから、伝熱管の近傍や底面部での流動化不良、付着、堆積を引き起こし、閉塞に至る可能性もある。そのため、投入する石炭の量を減少させる必要があり、処理量が減少してしまうという問題がある。

上述した特許文献１に記載された提案では、供給室の流動層の層高を乾燥分級室の流動層の層高とは別に制御することで、水分量の多い原料（原炭）を原料粒子の塊成化や装置への付着の発生を抑制しながら安定的に乾燥及び分級するものである。しかし、この技術では、供給室における流動層単位体積あたりの水分蒸発負荷が増加してしまい、原料を適正に乾燥するための熱量が不足してしまうという問題がある。

また、特許文献２に記載された提案では、熱源兼流動化ガスの流速を、装入シュート直下部以外のガス分散板下側から吹き込む熱源兼流動化ガスの流速よりも速くするようにしているが、例えば褐炭等の低品位炭は、水分含量が６０％以上と、高品位炭である石炭の水分量（９〜１３％）よりも多いので、流動化ガスを高速にするだけでは不十分であり、低品位炭の乾燥に対応した更なる対策が切望されている。

また、流動層は完全混合であり、流動層に供給された粒子は滞留時間分布をもって排出される。このような完全混合の装置においては供給された粒子が供給直後に排出される可能性がある。これを防止するために隔壁等の仕切板を入れて、粒子流れを完全混合方式からプラグフロー式に変更するようにしているが、このプラグフロー方式においても、隔壁下で粒子の逆混合が大きいと、完全混合となってしまう、という問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、乾燥効率の向上を可能とする流動層乾燥装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、中空形状をなす乾燥容器と、該乾燥容器の一端側に湿潤燃料を投入する湿潤燃料投入部と、前記乾燥容器の他端側から湿潤燃料が加熱乾燥した乾燥物を排出する乾燥物排出部と、前記乾燥容器の下部に流動化蒸気又は流動化ガス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又は流動化ガス供給部と、前記乾燥容器の上方から流動化蒸気又は流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、前記流動層の湿潤燃料の移動方向に仕切板を介して乾燥容器を分割して、少なくとも２以上の乾燥室を形成し、各乾燥室内の各々に伝熱管とを備えてなり、前記仕切板の底部側端部に、湿潤燃料の逆流防止部材を設けてなることを特徴とする流動層乾燥装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記逆流防止部材が、弾性体又は底に当接する側が矩形状の板であることを特徴とする流動層乾燥装置にある。

本発明によれば、乾燥装置内を仕切る仕切板の底部側端部に、湿潤燃料の逆流防止部材を設けてなるので、粒子の移動方向後流側の乾燥室から上流側の乾燥室への逆流が防止され、逆混合を防止することができる。

図１は、本発明の実施例１に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図である。 図２−１は、実施例１の仕切板の斜視図である。 図２−２は、図２−１の仕切板の側面図である。 図２−３は、実施例１の他の仕切板の側面図である。 図３は、本発明の実施例２に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図である。 図４は、湿潤燃料の乾燥時間の経過と、蒸発速度との関係図である。 図５は、湿潤燃料の流動層排出粒子の流動層内滞留時間を示す図である。 図６は、流動層内に形成した仕切り部屋数と出口乾燥炭中の水分含有量との関係図である。 図７は、流動層の入口部からの位置（乾燥室出口）と、出口乾燥炭中の水分含有量との関係図である。 図８は、実施例１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。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図、図８は、実施例１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。

実施例１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。

実施例１において、図８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。

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。

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。

微粉炭機１３は、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで、実施例１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１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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

流動層乾燥装置１２は、図１に示すように、乾燥容器１０１と、原炭投入口（湿潤燃料投入部）１０２と、乾燥炭排出口（乾燥物排出部）１０３と、流動化蒸気又は流動化ガス（以下「流動化ガス」という）１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを供給する流動化ガス供給部（図示せず）と、ガス排出口（ガス排出部）１０５と、伝熱管（加熱部）１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとを有している。

乾燥容器１０１は、中空箱型形状をなしており、一端側に原炭（湿潤燃料）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、該乾燥容器１０１の内部で押し出し形式（プラグフロー）により原炭を乾燥している。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。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１０８が設けられることで、風箱１０９が区画されている。そして、乾燥容器１０１は、この底板１０１ａ側の風箱１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃを介して分散板１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃの上方に流動化ガス（過熱蒸気）１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを供給する流動化ガス供給部が設けられている。更に、乾燥容器１０１は、乾燥炭排出口１０３側の天井板１０１ｂに流動化ガス１０４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。

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、流動化ガス供給部から風箱１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ及び分散板１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃを通して流動化ガス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが供給されることで、この分散板１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃの上方に所定厚さの流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３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。

そして、本実施例の乾燥容器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１１１ａと、原炭の流動方向の下流側に順次設けられた第２乾燥室１１１ｂ及び第３乾燥室１１１ｃとで構成され、分散板１０８Ａ上に第１乾燥室１１１ａ、分散板１０８Ｂ上に第２乾燥室１１１ｂ、及び分散板１０８Ｃ上に第３乾燥室１１１ｃとこれらを仕切る仕切板１１３が設けられている。

この仕切板１１３は、分散板１０８の上面から所定間隔を持って設置され、仕切板１１３の一部に原炭が通過する開口部（流通口）を形成するようにしている。なお、開口部１１３ａの形状及び開口大きさは、原炭の湿潤状態により、適宜変更又は変更可能となるようにしてもよい。また仕切板１１３の上端部が流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３より上方に延出するように位置しており、流動された原炭が仕切板１１３の上を越えて下流側に流入しないようにしている。

第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃは、この仕切板１１３の上方で連通されている。この場合、第１乾燥室１１１ａ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（予備乾燥）を行う領域となっており、第２乾燥室１１１ｂは、フリーボード部Ｆ２と流動層Ｓ２が形成され、乾燥（中期乾燥）を行う領域となっている。第３乾燥室１１１ｃ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（仕上乾燥）を行う領域となっている。

この場合、風箱１０９は、第１乾燥室１１１ａ〜第３乾燥室１１１ｃに対応した風箱１０９ａ〜１０９ｃに区画され、風箱１０９ａ〜１０９ｃに対応して流動化ガス供給部が設けられている。そして、図示しない流量調整弁の開度を調整することで、風箱１０９ａ〜１０９ｃ内に供給する流動化ガス１０４ａ〜１０４ｃのガス量を調整することができる。

図２−１は、実施例１の仕切板の斜視図である。
図２−２は、図２−１の仕切板の側面図である。
図２−３は、実施例１の他の仕切板の側面図である。
図２−１及び図２−２に示すように、第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１ｂ及び第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃとを各々仕切る仕切板１１３、１１３の底部側端部１１３ａに、湿潤燃料の逆流防止部材である弾性板１２０Ａを設けている。

この弾性板１２０Ａを設置することで、粒子移動方向の後流側の第２乾燥室１１１ｂから、上流側の第１乾燥室１１１ａへの逆流が防止され、逆混合を防止することができる。

この結果、２つの乾燥室に跨っての完全混合が防止され、第１乾燥室１１１ａ及び第２乾燥室１１１ｂでの混合を独立して行うことができる。
この弾性板１２０Ａは、仕切板１１３の下に形成される開口の高さよりも、長いゴム等の弾力性のある板である。

第２乾燥室１１１ｂから第１乾燥室１１１ａへの逆流が発生して、逆混合するのは、流動層下部での気泡上昇時に間欠的に発生する。したがって、間欠的な逆流を防止することで逆混合を抑制することができる。

この弾性板１２０Ａである逆流防止部材は、第１乾燥室１１１ａから第２乾燥室１１１ｂへの移行は許容するが、その逆流を防止する部材であれば、いずれでも良い。
なお、本実施例では、第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１ｂ及び第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃとを各々仕切る仕切板１１３、１１３の両方に弾性板１２０Ａを設置しているが、第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１ｂとを仕切る仕切板の端部のみに設置するようにしてもよい。

図２−３に他の逆流防止部材を例示する。
図２−３に示すように、仕切板１１３の底部側端部１１３ａに、底部側が矩形構造（Ｌ字状）の可動式板１２０Ｂを設置している。底部側が矩形構造（Ｌ字状）の可動式板１２０Ｂはヒンジ（図示せず）を介して仕切板１１３の底部側端部１１３ａに可動自在に設置されており、このＬ字状の先端は流れ方向に向いている。これにより、第１乾燥室１１１ａから第２乾燥室１１１ｂへの移行は許容するが、その逆流を防止している。
この可動式板１２０Ｂを設置することでも、第２乾燥室１１１ｂから第１乾燥室１１１ａへの逆流を抑制するようにしている。

なお、本実施例では、流動化ガス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの流速は同じとしているが、これに限定されず、その投入する湿潤燃料の水分量に応じて、各乾燥室１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃへの流速を異なるようにしてもよい。

ここで、本実施例では、第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃの床面積比を均一としているが、これに限定されず、これらの比率を適宜変更するようにしてもよい。
これは、原炭の処理量に応じて最適な比率が設定されるものであり、例えば原炭の処理量が多い場合には、第１乾燥室１１１ａを広くすることが好ましく、適宜設定される。

ここで、実施例１の流動層乾燥装置１２の全体の作動について説明する。

流動層乾燥装置１２において、図１及び図２−１〜図２−３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、流動化ガス供給部から分散板１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃを通して、例えば過熱水蒸気の流動化ガス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが供給されることで、この分散板１０８Ａ〜１０８Ｃの上方に所定厚さの流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が形成される。湿潤燃料の原炭は、流動化ガス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにより流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を乾燥炭排出口１０３側に圧密状態で徐々に移動し、このとき、伝熱管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから熱を受けることで加熱されて乾燥される。

この場合、原炭は、原炭投入口１０２から乾燥炭排出口１０３まで移動する間に、伝熱管１０６ａ〜１０６ｃからの熱や流動化ガス１０４ａ〜１０４ｃにより加熱乾燥されるが、原炭投入口１０２から投入された直後の原炭は、水分濃度が高く、適正な乾燥が困難となるおそれがある。また、第２乾燥室から第１乾燥室への逆流混合が発生し、適正な乾燥が困難となるおそれがある。
しかし、本実施例では、第１乾燥室１１１ａ〜第３乾燥室１１１ｃを仕切る仕切板１１３、１１３の底部側端部１１３ａに、湿潤燃料の逆流防止部材である弾性板１２０Ａを設けている。そのため、逆流混合が防止され、第１乾燥室１１１ａ内での乾燥、第２乾燥室内での乾燥及び第３乾燥室内での独立した乾燥が良好になされる。

第１乾燥室１１１ａで初期乾燥が終了した原炭は、仕切板１１３の開口部にて逆流混合されることなく、押し流され、第２乾燥室１１１ｂに徐々に流動する。この第２乾燥室１１１ｂでは、原炭が流動化ガス１０４ｂにより流動層Ｓ２を流動し、流動層Ｓ２にて、伝熱管１０６ｂにより加熱されながら、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。

その後、原炭が乾燥された乾燥炭は、仕切板１１３の開口部にて逆流混合されることなく押し流され、第３乾燥室１１１ｃに徐々に流動する。この第３乾燥室１１１ｃでは、原炭が流動化ガス１０４ｃにより流動層Ｓ３を流動し、流動層Ｓ３にて、伝熱管１０６ｃにより加熱されながら、仕上げ乾燥がなされる。
その後、乾燥炭は乾燥炭排出口１０３から外部に排出され、流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で原炭が加熱乾燥されることで発生した蒸気は、流動化ガスと共に上昇し、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。

このように実施例１の流動層乾燥装置にあっては、中空形状をなす乾燥容器１０１と、乾燥容器１０１の一端側に原炭を投入する原炭投入口１０２と、乾燥容器１０１の他端側から原炭が加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口１０３と、乾燥容器１０１の下部に流動化ガス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを供給することで原炭と共に流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を形成する流動化ガス供給部と、乾燥容器１０１の一端側における原炭投入口１０２より上方から流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出口１０５と、前記流動層の湿潤燃料の移動方向に乾燥容器１０１を分割して、少なくとも２以上（本実施例では３つ）の乾燥室１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを形成し、各乾燥室内の各々に流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の湿潤燃料を加熱する２以上の伝熱管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとを備えてなり、仕切板１１３の底部側端部１１３ａに、湿潤燃料の逆流防止部材である弾性板１２０Ａを設けてなるものである。

従って、原炭投入口１０２から原炭が乾燥容器１０１内に投入されると共に、流動化ガス供給部から流動化ガス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが乾燥容器１０１の下部から分散板１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃを通して供給されると、原炭が流動化ガス１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにより流動することで流動層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が形成され、この流動層の原炭が流動化ガスにより移動するとき、伝熱管１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃにより加熱されることで乾燥して乾燥炭となり、この乾燥炭が乾燥炭排出口１０３から外部に排出される一方、流動化ガスと原炭が乾燥することで発生した蒸気がガス排出口１０５から外部に排出される。

このとき、原炭投入部１０２から投入された投入直後の原炭は、第１乾燥室１１１ａ〜第３乾燥室１１１ｃを仕切る仕切板１１３、１１３の底部側端部１１３ａに、湿潤燃料の逆流防止部材である弾性板１２０Ａを設けているので、逆流混合が防止され、第１乾燥室１１１ａ内での乾燥、第２乾燥室１１１ｂ内での乾燥及び第３乾燥室１１１ｃ内での独立した乾燥が良好になされる。
これにより、単位体積あたりの乾燥効率向上により乾燥装置のコンパクト化と安定運転が可能となる。

本実施例では、原炭を乾燥する流動層を押し出し（プラグフロー）方式としているが、本願発明はこれに限定されず、流動層内で完全混合する完全混合方式にも適用することができる。また、初期乾燥を完全混合方式とし、仕上乾燥を押し出し（プラグフロー）方式とするようにしてもよい。

図３は、本発明の実施例２に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図である。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。

実施例２の流動層乾燥装置において、図３に示すように、乾燥容器１０１を構成する第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃを仕切る仕切板１１３の上端１１３ｂを天井近傍まで近接させると共に、各第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃ毎にガス排出口１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを設けている。
これにより、流動層Ｓ１〜Ｓ３からスプラッシュした粒子の飛び出し、落下が他の乾燥室に行くことを抑制するようにしている。

これは、フリーボードＦ１〜Ｆ３内に飛び出した粒子は、乾燥がほぼ完了しており、それ以降乾燥室内に落下したとしても、それ以上乾燥を必要とするものでもない。
よって、このような粒子は外部に排出させることで、乾燥効率の向上を図ることができる。

図４は、湿潤燃料の乾燥時間の経過と、蒸発速度との関係図である。
図５は、湿潤燃料の流動層排出粒子の流動層内滞留時間を示す図である。
図６は、流動層内に形成した仕切り部屋数と出口乾燥炭中の水分含有量との関係図である。
図７は、流動層の入口部からの位置（乾燥室出口）と、出口乾燥炭中の水分含有量との関係図である。

図４に示すように、褐炭等の湿潤原料は、乾燥当初は乾燥速度が速いものの、途中から乾燥速度が低下し、ある程度経過すると乾燥速度が低下した状態となる。この乾燥状態を予熱乾燥、定率乾燥、減率乾燥という。
ここで、予熱乾燥期間とは、原料温度が飽和蒸気温度以下で原料温度が上昇している期間をいう。第１乾燥室１１１ａがここに相当する。
また、定率乾燥期間とは、蒸発速度が一定値を持ち、原料温度が一定温度（飽和蒸気温度）を維持する期間をいう。第２乾燥室１１１ｂがここに相当する。
また、減率乾燥期間とは、蒸発速度が減少し始め、原料温度が飽和蒸気温度から上昇する期間をいう。第３乾燥室１１１ｃがここに相当する。

図５は、流動層からの排出粒子と、流動層内滞留時間との関係を図示し、乾燥装置内に仕切りを設け乾燥室を４部屋とした場合と、仕切りが無い１部屋との排出粒子の排出頻度を比較している。
部屋を分けたほうが、滞留時間の中間部分での排出粒子が多くなっている。

図６は、仕切りの部屋が多い方が、乾燥炭の水分含有量が低くなっているが、目標が１０重量％程度であれば、３部屋か４部屋で良いこととなる。

実際に、図１に示す乾燥装置の原料投入口１０２からの位置（第１乾燥室１１１ａ出口、第２乾燥室１１１ｂ出口、第３乾燥室１１１ｃ出口）における抜き出し乾燥炭中の水分含有量を計測すると、図７に示すように、投入した湿潤原料の水分含有量が６０重量％の場合、第１乾燥室１１１ａ出口における抜き出し乾燥炭では４５重量％であった。第２乾燥室１１１ｂ出口における抜き出し乾燥炭では２６重量％であった。また、第３乾燥室１１１ｃ出口における抜き出し乾燥炭では１５重量％であった。

よって、本実施例のように、乾燥容器１０１を構成する第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃを仕切る仕切板１１３の上端１１３ｂを天井近傍まで近接させると共に、各第１乾燥室１１１ａと第２乾燥室１１１ｂと第３乾燥室１１１ｃ毎にガス排出口１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを設け、流動層Ｓ１〜Ｓ３からスプラッシュした粒子を積極的に外部へ排出することで、落下物の他の乾燥室へ混入することを抑制すると共に、既に乾燥したものを外部へ排出しているので、乾燥効率の向上を図ることができる。

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（湿潤燃料投入部）
１０３ 乾燥炭排出口（乾燥物排出部）
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ 流動化ガス
１０５、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ ガス排出口（ガス排出部）
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ 伝熱管（加熱部）
１１１ａ 第１乾燥室
１１１ｂ 第２乾燥室
１１１ｃ 第３乾燥室
１１３ 仕切板
１２０Ａ 弾性板
１２０Ｂ 可動式板
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ フリーボード部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 流動層

Claims (2)

1. 中空形状をなす乾燥容器と、
   該乾燥容器の一端側に湿潤燃料を投入する湿潤燃料投入部と、
   前記乾燥容器の他端側から湿潤燃料が加熱乾燥した乾燥物を排出する乾燥物排出部と、
   前記乾燥容器の下部に流動化蒸気又は流動化ガス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又は流動化ガス供給部と、
   前記乾燥容器の上方から流動化蒸気又は流動化ガス及び発生蒸気を排出するガス排出部と、
   前記流動層の湿潤燃料の移動方向に仕切板を介して乾燥容器を分割して、少なくとも２以上の乾燥室を形成し、各乾燥室内の各々に伝熱管とを備えてなり、
   前記仕切板の底部側端部に、湿潤燃料の逆流防止部材を設けてなることを特徴とする流動層乾燥装置。
2. 請求項１において、
   前記逆流防止部材が、弾性体又は底に当接する側が矩形状の板であることを特徴とする流動層乾燥装置。
   

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