JP2013178031A - 流動層乾燥設備、ガス化複合発電システム、排水の処理方法及び活性炭吸着層の寿命判断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乾燥装置で発生する凝縮された排水の浄化を行う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】流動化ガスにより乾燥室に供給された湿潤原料１０１を流動させて乾燥させる流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置の前流側に設けられ、湿潤原料を微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに粉砕する粉砕機２３と、粉砕物から一部の粗粒１０１Ｂを分級し、微粒１０１Ａと分級されない粗粒１０１Ｄとの混合粒を流動層乾燥装置１０２に供給する分級手段１１０と、分級手段で分級された粗粒１０１Ｂと、混合粒に含まれた流動層乾燥装置１０２から排出される粗粒１０１Ｄとが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層２０１Ａを有する吸着容器２０２Ａが設置された排水処理槽２０３と、を具備してなり、流動層乾燥装置からの凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を、排水処理槽２０３に導入し、微生物処理した活性炭吸着層２０１Ａを通過させ、浄化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭等の炭素質燃料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、ガス化複合発電システム、排水の処理方法及び活性炭吸着層の寿命判断方法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、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、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）以外にも、褐炭や亜瀝青炭のような低品位炭にも適用可能である。

前記石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）に供給する石炭は、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る。
また、粗粒に含まれる褐炭以外の鉄等の異物が、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、ガス化複合発電システム、排水の処理方法及び活性炭吸着層の寿命判断方法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、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、前記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、粉砕物から一部の粗粒を分級し、微粒と分級されない粗粒との混合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、前記混合粒に含まれた前記流動層乾燥装置から排出される前記粗粒）とが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽と、を具備してなり、前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化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、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、乾燥炭を生成する流動層乾燥装置と、前記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、粉砕物から一部の粗粒を分級し、微粒と分級されない粗粒との混合粒を前記流動層乾燥装置に供給する分級手段と、前記流動層乾燥装置から供給される前記乾燥炭を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、前記ガス化ガスに同伴するチャーの一部を抜出し、該抜出したチャーが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽と、を具備してなり、前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化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の発明において、前記排水処理槽内に、前記流動層乾燥装置から排出される前記粗粒が投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器と、チャーが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器と、が連続して設置されてい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３のいずれか一つの発明において、前記排水処理槽の前流側に、オゾン処理槽又は濾過処理槽のいずれか一方又は両方を設置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、前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機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にある。

第６の発明は、第５の発明において、前記ガス化炉からのガス化ガスに同伴するチャーを回収するチャー回収装置と、前記チャー回収装置で回収されたチャーの一部を抜出す抜出し手段と、を具備することを特徴とするガス化複合発電システムにある。

第７の発明は、第５及び６において、浄化した前記凝縮水を冷却水や工業用水等の補給水として再利用することを特徴とするガス化複合発電システムにある。

第８の発明は、低品位炭等の湿潤原料を粗粒と微粒に粉砕する粉砕工程と、前記湿潤原料から一部の粗粒を分級する分級工程と、前記微粒と前記分級工程で分級されない粗粒との混合粒を流動層乾燥装置に供給する工程と、流動化ガスを供給し、前記混合粒を流動させて乾燥させる流動層乾燥工程と、前記混合粒に含まれた前記粗粒を、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽に投入する工程と、前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化する工程とを有することを特徴とする排水の処理方法にある。

第９の発明は、低品位炭等の湿潤原料を粗粒と微粒に粉砕する粉砕工程と、前記湿潤原料から一部の粗粒を分級する分級工程と、前記微粒と前記分級工程で分級されない粗粒との混合粒を流動層乾燥装置に供給する工程と、流動化ガスを供給し、前記混合粒を流動させて乾燥させ、乾燥炭を生成する乾燥炭流動層乾燥工程と、前記流動層乾燥装置から供給される前記乾燥炭を処理してガス化ガスに変換するガス化工程と、前記ガス化ガスに同伴するチャーの一部を抜出し、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽に該抜出したチャーを投入する工程と、前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化する工程とを有することを特徴とする排水の処理方法にある。

第１０の発明は、第１又は２に記載の流動層乾燥設備を用い、前記活性炭吸着層の前後の差圧を計測する差圧計を設け、所定時間経過後における前記差圧の変化を監視し、所定の圧力設定値に達した際に、前記活性炭処理層の寿命と判断することを特徴とする活性炭吸着層の寿命判断方法にある。

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、又はガス化炉からのチャーを用いて、活性炭吸着層を形成し、これにより流動層乾燥装置からの排水である凝縮水を浄化するので、別途独立した活性炭を用い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、分離された粗粒を受けて、微生物処理し、排水処理槽内へ設置する工程を示す概略図である。 図３は、劣化の度合いを監視する監視手段を設置した排水処理槽の概略図である。 図４は、差圧監視の一例を示す概略図である。 図５は、差圧監視の一例を示す概略図である。 図６は、実施例２に係る流動層乾燥設備の概略図である。 図７は、チャー回収装置のチャービンからチャーを抜出すチャー抜出し手段の一例を示す概略図である。 図８は、排水処理槽の他の一例を示す概略図である。 図９は、褐炭の粉砕粗粒と、チャーとの粒径分布と累積割合（％）の関係を示す図である。 図１０は、実施例１に係る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１０は、実施例１に係るガス化複合発電システムの概略構成図である。

図１０に示すように、本実施例に係るガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）１０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。本実施例では、ガス化炉１４に供給する石炭原料として湿潤原料の低品位炭を使用している。

本実施例において、図１０に示すように、ガス化複合発電システム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に係る流動層乾燥設備１２と、湿潤原料１０１を乾燥した乾燥炭１０１Ｃを供給してガス化しガス化ガス（可燃性ガス又は生成ガス）２００を生成するガス化炉１４と、ガス化ガス２００中のチャー１０１Ｆを回収するチャー回収装置１５と、チャー１０１Ｆを回収したガス化ガス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（ＧＴ）設備１７及び／又は前記蒸気タービン（ＳＴ）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、原炭供給機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を原炭供給機２２に投下することができる。原炭供給機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を所定の大きさの微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに破砕し、粉砕石炭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の微粒１０１Ａ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の微粒１０１Ａ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３２に貯留される。
また、流動層乾燥装置１０２の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発生蒸気１０４は、蒸気圧縮機１０６で圧縮されてから流動層乾燥装置１０２の伝熱部材１０３に乾燥用蒸気Ａとして供給するようにしている。

乾燥室本体内で乾燥され、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、一時乾燥炭バンカ３２に貯留され、その後給炭機３３により微粉炭機３４で微粉砕され、微粉炭バグフィルタ３５で微粉を除去した後、微粉炭供給ホッパ３６で貯留される。
なお、微粉度合いによっては、微粉炭機３４を省略するようにしてもよい。

ガス化炉１４は、微粉炭供給ホッパ３６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）１０１Ｆが戻されてリサイクル可能となっている。

即ち、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がガス化炉１４に接続され、この第１窒素供給ライン４３は微粒乾燥炭排出給ライン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１０１Ｃ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。

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１０１Ｃ、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、ガス化炉１４は、微粉炭中の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、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、このガス化炉１４は、チャー回収装置１５に向けてガス化ガス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、ガス化ガス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、５４とチャービン５２とチャー供給ホッパ５３とを有している。この場合、集塵装置５１、５４は、複数のバグフィルタやサイクロンにより構成され、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５５を通してガス精製装置１６に送られる。チャー供給ホッパ５３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、チャービン５２を介して貯留するものである。そして、チャー供給ホッパ５３からのチャー戻しライン４６が、搬送用の窒素（Ｎ₂）が供給される第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２１２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２１３との間で熱交換を行うことで、蒸気２１４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２１４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２１４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２１５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２１５は、煙突７５から大気へ放出される。

ここで、本実施例のガス化複合発電システム１０の作動について説明する。

本実施例のガス化複合発電システム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・分級された微粒１０１Ａは、流動層乾燥装置１０２により加熱乾燥され、この乾燥された乾燥炭１０１Ｃを微粒乾燥炭排出ライン１２３により抜出した後、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３２に貯留される。その後微粉炭機３４で微粉化し、微粉炭供給ホッパ３６に貯留される。

微粉炭供給ホッパ３６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微粒乾燥炭排出ライン１２３を通してガス化炉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を通してガス化炉１４に供給される。

ガス化炉１４では、供給された乾燥炭１０１Ｃ及びチャー１０１Ｆが圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、乾燥炭１０１Ｃ及びチャー１０１Ｆがガス化することで、一酸化炭素を主成分とするガス化ガス（可燃性ガス）２００を生成することができる。そして、このガス化ガス２００は、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、ガス化ガス２００は、まず、集塵装置５１に供給されることで、ここでガス化ガス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５５を通してガス精製装置１６に送られる。一方、ガス化ガス２００から分離した微粒のチャー１０１Ｆは、チャー供給ホッパ５３に堆積され、チャー戻しライン４６を通してガス化炉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２１２を生成し、この燃焼ガス２１２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２１３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２１４を生成し、この生成した蒸気２１４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２１４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２１５の有害物質が除去され、浄化された排ガス２１５Ａが煙突７５から大気へ放出される。

以下、上述したガス化複合発電システム１０における流動層乾燥設備１２について詳細に説明する。

図１に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１２Ａは、流動化ガス１０７を供給することで乾燥室１０２ａ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、前記流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、前記湿潤原料１０１を微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに粉砕する粉砕機２３と、粉砕物から一部の粗粒１０１Ｂを分級し、微粒１０１Ａと分級されない粗粒１０１Ｄとの混合粒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、前記混合粒に含まれた前記流動層乾燥装置１０２から排出される前記粗粒１０１Ｄとが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層２０１Ａを有する吸着容器２０２Ａが設置された排水処理槽２０３と、を具備してなり、前記流動層乾燥装置１０２からの凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を、前記排水処理槽２０３に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層２０１Ａを通過させ、浄化して、浄化水２０４とするものである。図１中、符号Ｆはフリーボード、Ｓは流動層、１０８は流動化ガスを供給する風箱を図示する。

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、乾燥室本体の下部の風箱１０８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。
そして、内部で乾燥された乾燥炭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、吸着容器２０２Ａ内に供給している（※１）。

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１０９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。本実施例では、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４の一部を、蒸気供給ラインＬ₁₃に介装された例えば圧縮機を備えた潜熱回収設備１０６で圧縮し、乾燥用蒸気Ａとして、伝熱部材１０３内に供給している。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。なお、乾燥用蒸気（過熱蒸気）Ａの一部は外部から補うようにしてもよい。

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、吸着容器２０２Ａへ供給している。

図２は、分離された粗粒を受けて、微生物処理し、排水処理槽内へ設置する工程を示す概略図である。
図２に示すように、吸着容器２０２Ａ内に、所定量の粗粒（※１）１０１Ｂ、１０１Ｄを充填する。
次いで、微生物２２０を用いて微生物処理を施し、吸着容器２０２Ａ内で活性炭吸着層２０１Ａを形成する。なお、吸着容器２０２Ａの底部は通水可能なようにメッシュ２０２ａとしている。
また、微生物を繁殖させるために、下水処理・排水処理の活性汚泥を利用するようにしてもよい。

微生物処理により形成された活性炭吸着層２０１Ａが充填された吸着容器２０２Ａは、第１の排水処理槽２０３Ａ内の通路に形成した架台２０３ｂに、開口部２０３ａを経由して設置する。

この微生物処理は、予め微生物を繁殖させた活性炭吸着層２０１Ａを形成する設備をプラント内に常設し、第１の排水処理槽２０３Ａの活性炭吸着層２０１Ａの交換時期が来た際には、カートリッジとして活性炭吸着層２０１Ａを有する吸着容器２０２Ａを取出し、例えばクレーン等の重機を用いて第１の排水処理槽２０３Ａ内へ設置するようにしている。

そして、微生物処理がなされた活性炭吸着層２０１Ａを有する吸着容器２０２Ａは、第１の排水処理槽２０３Ａ内の排水流路の一部に設置されることとなる。

そして、この第１の排水処理槽２０３Ａ内に、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を被処理水として供給して、活性炭吸着層２０１Ａを通過させることで、凝縮水側に含まれていた有機酸成分（例えばギ酸、酢酸等）や微粒を粗粒側へ移行し、この生物処理された粗粒１０１Ｂ，１０１Ｄ内に吸着させるようにしている。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。

この第１の排水処理槽２０３Ａを通過した浄化水２０４は、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、例えば一般の冷却水や工業用水等の補給水としてそのまま利用することができる。

この凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂から有機酸等を吸着除去した活性炭吸着層２０１Ａは、所定時間使用すると、劣化するので、交換するようにしている。

図３は、劣化の度合いを監視する監視手段を設置した排水処理槽の概略図である。
図３に示すように、活性炭吸着層２０１Ａの前後の差圧を計測する差圧計２０５を設けている。そして、所定時間経過における差圧の変化を監視し、設定値に達した際に、活性炭吸着層２０１Ａの寿命と判断して、交換するようにしている。
図４は、この差圧監視の一例を示す概略図である。
図４に示すように、排水処理を行っている際に、所定時間毎に差圧を差圧計２０５により監視し、設定値近傍に近づいた際に、寿命（目安）と判断して、新しい活性炭吸着層を有する吸着容器２０２Ａと交換するようにしている。なお、設定値としては、運転が困難となる値を予め求めておくようにしている。

また、差圧計測方法以外として、処理水のｐＨの変動により劣化を判断することもできる。
図３に示すように、第１の排水処理槽２０３Ａからの浄化水２０４の排出ライン２０６に浄化水２０４のｐＨを計測するｐＨ計２０７を設けている。そして、所定時間経過におけるｐＨの変化を監視し、設定値に達した際に、活性炭吸着層２０１Ａの寿命と判断して、交換するようにしている。

図５は、この差圧監視の一例を示す概略図である。
図５に示すように、排水処理を行っている際に、所定時間毎にｐＨをｐＨ計２０７により監視し、設定値のｐＨ下限値（例えばｐＨ６．５）の近傍に近づいた際に、寿命（目安）と判断して、新しい活性炭吸着層を有する吸着容器２０２Ａと交換するようにしている。なお、図５中のｐＨの基準は一例であり、これに限定されるものではない。

このように、活性炭吸着層２０１Ａの寿命判断は、活性炭吸着層の差圧及び排水中ｐＨの計測値のいずれか一方又は両方に基づいて寿命（カートリッジ交換時期）を判断する。
ここで、差圧計２０５を用いて判断する場合、被処理水中の微粒が活性炭吸着層に堆積していくことで徐々に差圧が上昇するので、運転継続が困難と判断できる差圧に到達する前にカートリッジ交換が必要となる。

また、ｐＨ計２０７を用いて判断する場合、活性炭の吸着効果が弱まると、ｐＨが低くなり（凝縮水側に戻る）、環境規定範囲を逸脱してしまうので、その前にカートリッジ交換が必要となる。

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及び流動層乾燥装置１０２からの粗粒１０１Ｄは、吸着容器２０２Ａ内に所定量充填し、微生物処理を施して、活性炭吸着層２０１Ａとする。

この活性炭吸着層２０１Ａが形成された吸着容器２０２Ａは、カートリッジ形式として、第１の排水処理槽２０３Ａ内に設置し、凝縮水の排水処理を行う。
そして、凝縮水が活性炭吸着槽２０１Ａを通過する際に、凝縮水側に含まれていた有機酸成分や微粒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しか導入せず、乾燥が不十分となる粒径が大きな粗粒は導入されないので、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、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を浄化する活性炭吸着層２０１Ａを形成し、第１の排水処理槽２０３Ａ内に設置することで、凝縮水側から有機酸等が粗粒側へ移行し、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂の浄化を効率よく行うことができる。

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。
また、外部からの生物活性炭処理向けの専用の活性炭の購入が不要となるので、排水処理コストの大幅な低減を図ることができる。
また、浄化水２０４は、冷却水等の補給水として再利用することができ、別途供給する補給水の使用量及び使用コストの低減を図ることができ、システム効率が向上する。

また、前記排水処理槽２０３の前流側に、例えばオゾン処理槽又は濾過処理槽のいずれか一方又は両方の前処理手段を設置することで、排水処理槽２０３に導入する以前において、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を浄化するようにしてもよい。

図６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６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で使用した粗粒の代わりに、図１０で示すチャー回収設備１５から分離されたチャー１０１Ｆの一部を利用するものである（※２）。
図６に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備１２Ｂは、流動化ガス１０７を供給することで乾燥室１０２ａ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、乾燥炭１０１Ｃを生成する流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２の前流側に設けられ、前記湿潤原料１０１を微粒１０１Ａと粗粒１０１Ｂとに粉砕する粉砕機２３と、粉砕物から一部の粗粒１０１Ｂを分級し、微粒１０１Ａと分級されない粗粒１０１Ｄとの混合粒を前記流動層乾燥装置１０２に供給する分級手段１１０と、前記流動層乾燥装置１０２から供給される前記乾燥炭１０１Ｃを処理してガス化ガス２００に変換するガス化炉１４と、前記ガス化ガス２００に同伴するチャーの一部を抜出し、該抜出したチャー１０１Ｆが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層２０１Ｂを有する吸着容器２０２Ｂが設置された排水処理槽２０３と、を具備してなり、前記流動層乾燥装置１０２からの凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を、前記排水処理槽２０３に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層２０１Ｂを通過させ、浄化して、浄化水２０４とするものである。

図７は、チャー回収装置のチャービンからチャーを抜出すチャー抜出し手段の一例を示す概略図である。
図７に示すように、チャービン５２の底部に設けたチャー抜出しライン２３０と、チャー抜出しライン２３０に介装された抜出し手段である抜出しホッパ２３１と、抜出しホッパ２３１の底部側に設けられた回収室２３２とを具備するものである。図７中、Ｖ₁及びＶ₂は抜出し弁を示す。
図７に示すように、本実施例のチャー抜出し手段は、チャービン５２の底部よりチャー１０１Ｆの一部を抜出し、抜出しホッパ２３１内に設置したフィルタ２３３でチャー１０１Ｆとガス２３４とを分離する。その後、抜出しホッパ２３１から抜出し弁Ｖ₂を操作して、常圧状態でチャー１０１Ｆを回収室２３２内の吸着容器２０２Ｂ内に回収する。なお、ガス２３４は、別途フレア手段にて燃焼処理するようにしている。
なお、別途抜出しホッパ２３１を設けず、既存のＩＧＣＣプラント内のチャー異物除去手段を流用するようにしてもよい。

抜出されたチャー１０１Ｆは、前述した粗粒１０１Ｂ、１０１Ｄと同様にして、微生物処理を施し、活性炭吸着層２０１Ｂを形成し、第２の排水処理槽２０３Ｂとする。

そして、第２の排水処理槽２０３Ｂ内に、凝縮水Ｂ₁、Ｂ₂を処理水として供給して、活性炭吸着層２０１Ｂを通過させることで、凝縮水側に含まれていた有機酸成分（例えばギ酸、酢酸等）や微粒を粗粒側へ移行し、この微生物処理されたチャー１０１Ｆ内に吸着させるようにしている。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。

この第２の排水処理槽２０３Ｂを通過し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、浄化水２０４として例えば一般の冷却水等の補給水としてそのまま利用することができる。

図８は、排水処理槽の他の一例を示す概略図である。
図８に示すように、第３の排水処理槽２０３Ｃは、粗粒１０１Ｂ、１０１Ｄからなる活性炭吸着層２０１Ａの吸着容器２０２Ａと、チャー１０１Ｆからなる活性炭吸着層２０１Ｂの吸着容器２０２Ｂとを排水処理通路内に連続して設置するようにしている。

図９は、褐炭の粉砕粗粒と、チャーとの粒径分布と累積割合（％）の関係を示す図である。
図９に示すように、チャー１０１Ｆと褐炭粗粒１０１Ｂ，１０１Ｄとの粒径分布は、チャーが粒径８０〜１２０μｍの範囲であるのに対し、粗粒は、粒径分布の幅が広い。
よって、このような粗砕褐炭及びチャーの粒径差（粗砕褐炭＞チャー）を利用して、より吸着効率を増加させるために多段式の排水処理槽を構成している。

本実施例の第３の排水処理槽２０３Ｃは、活性炭吸着層２０１Ａとして、上流側では褐炭層により比較的粗い粒子を吸着し、ここで吸着し切れなかった微粒子は下流側のチャー層による活性炭吸着層２０２Ｂで吸着させるようにしている。
これにより、吸着負荷も低減することができ、排水処理槽の寿命の向上を図ることができる。

ここで、排水処理槽で使用した活性炭吸着層は、粗粒の場合は、再度粉砕機２３または流動層乾燥装置１０２に供給して流動層乾燥装置１０２で乾燥させ、ガス化炉に供給するようにしてもよい。
また、チャーは、流動層乾燥装置１０２で乾燥させて、ガス化炉に供給するようにしてもよい。

なお、図１の第１の排水処理槽２０３Ａの粗粒１０１Ｂ，１０Ｄから形成される活性炭吸着２０１Ａ内に、チャーを所定割合で混合し、混合層とするようにしてもよい。

１０ ガス化複合発電システム
１１ 低品位炭供給設備
１４ 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 乾燥炭
１０１Ｄ 粗粒
１０１Ｆ チャー
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
２０１Ａ、２０１Ｂ 活性炭吸着層
２０２Ａ、２０２Ｂ 吸着容器
２０３Ａ〜Ｃ 第１〜第３の排水処理槽
２０４ 浄化水
Ａ 乾燥用蒸気（過熱蒸気）
Ｂ₁、Ｂ₂ 凝縮水

Claims (10)

1. 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、
   前記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、
   粉砕物から一部の粗粒を分級し、微粒と分級されない粗粒との混合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、前記混合粒に含まれた前記流動層乾燥装置から排出される前記粗粒）とが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽と、を具備してなり、
   前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化することを特徴とする流動層乾燥設備。
2. 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、乾燥炭を生成する流動層乾燥装置と、
   前記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、
   粉砕物から一部の粗粒を分級し、微粒と分級されない粗粒との混合粒を前記流動層乾燥装置に供給する分級手段と、
   前記流動層乾燥装置から供給される前記乾燥炭を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、
   前記ガス化ガスに同伴するチャーの一部を抜出し、該抜出したチャーが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽と、を具備してなり、
   前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化することを特徴とする流動層乾燥設備。
3. 請求項１において、
   前記排水処理槽内に、前記流動層乾燥装置から排出される前記粗粒が投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器と、
   チャーが投入され、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器と、が連続して設置されていることを特徴とする流動層乾燥設備。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
   前記排水処理槽の前流側に、オゾン処理槽又は濾過処理槽のいずれか一方又は両方を設置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、
   前記ガスタービン及び／又は前記蒸気タービンと連結された発電機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。
6. 請求項５において、
   前記ガス化炉からのガス化ガスに同伴するチャーを回収するチャー回収装置と、
   前記チャー回収装置で回収されたチャーの一部を抜出す抜出し手段と、を具備することを特徴とするガス化複合発電システム。
7. 請求項５及び６において、
   浄化した前記凝縮水を冷却水や工業用水等の補給水として再利用することを特徴とするガス化複合発電システム。
8. 低品位炭等の湿潤原料を粗粒と微粒に粉砕する粉砕工程と、
   前記湿潤原料から一部の粗粒を分級する分級工程と、前記微粒と前記分級工程で分級されない粗粒との混合粒を流動層乾燥装置に供給する工程と、
   流動化ガスを供給し、前記混合粒を流動させて乾燥させる流動層乾燥工程と、
   前記混合粒に含まれた前記粗粒を、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽に投入する工程と、
   前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化する工程とを有することを特徴とする排水の処理方法。
9. 低品位炭等の湿潤原料を粗粒と微粒に粉砕する粉砕工程と、
   前記湿潤原料から一部の粗粒を分級する分級工程と、
   前記微粒と前記分級工程で分級されない粗粒との混合粒を流動層乾燥装置に供給する工程と、
   流動化ガスを供給し、前記混合粒を流動させて乾燥させ、乾燥炭を生成する乾燥炭流動層乾燥工程と、
   前記流動層乾燥装置から供給される前記乾燥炭を処理してガス化ガスに変換するガス化工程と、
   前記ガス化ガスに同伴するチャーの一部を抜出し、微生物処理してなる活性炭吸着層を有する吸着容器が設置された排水処理槽に該抜出したチャーを投入する工程と、
   前記流動層乾燥装置からの凝縮水を、前記排水処理槽に導入し、前記微生物処理した活性炭吸着層を通過させ、浄化する工程とを有することを特徴とする排水の処理方法。
10. 請求項１又は２に記載の流動層乾燥設備を用い、
    前記活性炭吸着層の前後の差圧を計測する差圧計を設け、所定時間経過後における前記差圧の変化を監視し、所定の圧力設定値に達した際に、前記活性炭処理層の寿命と判断することを特徴とする活性炭吸着層の寿命判断方法。

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