JP2013203760A - Dehydration system of low-grade coal and power plant using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低品位炭(亜瀝青炭、褐炭あるいは亜炭)を化学的に脱水するシステム及びその脱水システムを用いた発電プラントに関する。 The present invention relates to a system for chemically dehydrating low-grade coal (subbituminous coal, lignite or lignite) and a power plant using the dehydration system.
低品位炭の脱水方法として、低品位炭に含有されている水分を水蒸気もしくは高温ガスにより蒸発させて低品位炭から脱水する方法(蒸発法)、水分を蒸発させることなく液体の状態を維持したまま低品位炭から脱水する方法(非蒸発法)がある。非蒸発法では水の蒸発潜熱に相当する熱が不要となるので、非蒸発法の方が蒸発法より必要なエネルギが少なくて済む。 Low-grade coal is dehydrated by evaporating the water contained in the low-grade coal with water vapor or high-temperature gas to dehydrate from the low-grade coal (evaporation method), maintaining the liquid state without evaporating moisture There is a method (non-evaporation method) of dewatering from low-grade coal. The non-evaporation method does not require heat corresponding to the latent heat of vaporization of water, so the non-evaporation method requires less energy than the evaporation method.
蒸発法の代表例としては、蒸気流動層方式、バンド流動層方式並びにロータリーチューブ方式がある。一方、非蒸発法の代表例としては、フライスナープロセス、Mechanical Thermal Dewatering(MTE)法並びに溶剤置換法がある。 Typical examples of the evaporation method include a steam fluidized bed method, a band fluidized bed method, and a rotary tube method. On the other hand, typical examples of the non-evaporation method include a miller process, a mechanical thermal dewatering (MTE) method, and a solvent replacement method.
また、溶剤置換法に関しては、例えば特許文献1に記載の技術が公知である。特許文献1に記載の溶剤置換法は、脱水剤を使用する化学的脱水法である。脱水剤として、25℃、1気圧(即ち、常温、常圧)において気体である物質、例えば、ジメチルエーテル(以下、「DME」と略記する)が利用される。当該脱水剤を加圧して液化物とし、当該液化物と低品位炭とを向流接触させて低品位炭に含有された水分が脱水される。当該液化物を減圧により気体へ相変化させ、当該気体と水が分離される。当該気体は、系内で循環されて、再び脱水に利用される。系内には圧縮機(1段目)と同軸で連結された膨張機が設置されている。膨張機が外界に対して行う仕事は回収され、気体となった脱水剤を加圧するために圧縮機の動力の一部として利用されている。なお、特許文献1では、圧縮機(1段目)だけでは当該気体の加圧が不十分なため、圧縮機(1段目)の下流側に圧縮機(2段目)が設置されている。 Regarding the solvent replacement method, for example, the technique described in Patent Document 1 is known. The solvent replacement method described in Patent Document 1 is a chemical dehydration method using a dehydrating agent. As the dehydrating agent, a substance that is a gas at 25 ° C. and 1 atm (that is, normal temperature and normal pressure), for example, dimethyl ether (hereinafter abbreviated as “DME”) is used. The dehydrating agent is pressurized to form a liquefied product, and the liquefied product and the low-grade coal are brought into countercurrent contact to dehydrate the moisture contained in the low-grade coal. The liquefied product is phase-changed to gas by decompression, and the gas and water are separated. The gas is circulated in the system and used again for dehydration. An expander that is coaxially connected to the compressor (first stage) is installed in the system. The work that the expander performs on the outside environment is recovered and used as part of the compressor power to pressurize the dehydrating agent that has become a gas. In Patent Document 1, the compressor (second stage) is installed on the downstream side of the compressor (first stage) because the pressure of the gas is insufficient only with the compressor (first stage). .
従来技術のように化学的脱水法だけで低品位炭から所定の水分を脱水する場合、脱水量に応じた脱水剤が必要となる。即ち、目標とする脱水量が多ければ使用する脱水剤量も多くなる。例えば、液化DMEは極性物質なので非極性物質と比較すれば水の溶解度が大きいが、それでも水の液化DMEへの溶解度は約0.07wt%である。低品位炭から水1kgを脱水するのに必要なDME量は1/0.07=14.3kgとなる。DMEは循環させて再利用可能であるが、DMEの使用量に応じてイニシャルコストが高くなり、圧縮機の所要動力は大きくなるといった課題がある。 When a predetermined amount of water is dehydrated from low-grade coal only by chemical dehydration as in the prior art, a dehydrating agent corresponding to the amount of dehydration is required. That is, if the target dehydration amount is large, the amount of dehydrating agent to be used increases. For example, since liquefied DME is a polar substance, the solubility of water is larger than that of a nonpolar substance, but the solubility of water in liquefied DME is still about 0.07 wt%. The amount of DME required to dehydrate 1 kg of water from low-grade coal is 1 / 0.07 = 14.3 kg. DME can be circulated and reused, but there is a problem that the initial cost increases according to the amount of DME used and the required power of the compressor increases.
また、従来技術では、膨張機、複数台の圧縮機、脱水剤を液化させる凝縮器と気化させる蒸発器を接続させた熱交換器が必要となり、システムを構成する機器が多く、イニシャルコストが高くなるといった課題もある。 In addition, the prior art requires an expander, multiple compressors, a heat exchanger that connects a condenser that liquefies the dehydrating agent and an evaporator that vaporizes it, and there are many devices that make up the system, resulting in high initial costs. There is also a problem of becoming.
また、低品位炭を燃料とする発電プラントにおいては、低品位炭を脱水するシステムを用いた燃料前処理が行われるが、この燃料前処理に化学的脱水法を用いた場合も、上記と同様の課題がある。さらに、発電プラントにおいては、エネルギの有効利用及びプラント全体の熱効率の向上が恒久の課題である。 In addition, in a power plant using low-grade coal as fuel, fuel pretreatment is performed using a system that dehydrates low-grade coal. The same applies to the case where chemical dehydration is used for this fuel pretreatment. There is a problem. Further, in power plants, effective utilization of energy and improvement of the thermal efficiency of the entire plant are permanent issues.
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その第1の目的は、脱水剤の使用量を抑えることのできる低品位炭の脱水システム及びそれを用いた発電プラントを提供することにある。さらに、第2の目的は、低品位炭の脱水システムを簡素な構成かつ低コストで提供することにある。また、第3の目的は、低品位炭の脱水システムを用いた発電プラントにおいて、エネルギの有効利用を図ると共に、熱効率を向上させることにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object of the present invention is to provide a low-grade coal dehydration system capable of suppressing the amount of dehydrating agent used and a power plant using the same. There is to do. Furthermore, the second object is to provide a low-grade coal dewatering system with a simple configuration and low cost. In addition, the third object is to improve the thermal efficiency of the power plant using the low-grade coal dehydration system while making effective use of energy.
上記目的を達成するために、本発明は、第1〜第7の手段から成る低品位炭の脱水システムと、第8〜第16の手段からなる発電プラントを開示する。 In order to achieve the above object, the present invention discloses a low-grade coal dewatering system comprising first to seventh means and a power plant comprising eighth to sixteenth means.
まず、上記目的を達成するために、本発明の第1の手段は、低品位炭に常温・常圧で気体である有機化合物(以下、「脱水剤」という)の液化物を接触させ、低品位炭に含有された水分を前記脱水剤に溶解させて水と前記脱水剤との混合物を得ることによって低品位炭を脱水し、前記混合物を気体状態の前記脱水剤と水とに気水分離させて前記気体状態の脱水剤を回収し、回収された前記気体状態の脱水剤を加圧、冷却、または加圧と冷却の併用の何れかの方法により液化させ、液化した前記脱水剤を再利用して低品位炭を脱水する化学的脱水システムと、前記化学的脱水システムの上流側に設けられ、低品位炭中に含まれるバルク水の全部または一部を機械的に脱水すると共に、脱水された低品位炭を前記化学的脱水システムへ供給する機械的脱水システムと、を備えた低品位炭の脱水システムである。 First, in order to achieve the above object, the first means of the present invention is to bring a low-grade coal into contact with a liquefied product of an organic compound (hereinafter referred to as “dehydrating agent”) that is gaseous at normal temperature and pressure. The low-grade coal is dehydrated by dissolving the water contained in the grade coal in the dehydrating agent to obtain a mixture of water and the dehydrating agent, and the mixture is separated into the dehydrating agent and water in a gaseous state. The gaseous dehydrating agent is recovered, and the recovered gaseous dehydrating agent is liquefied by any one of pressurization, cooling, or a combination of pressurization and cooling, and the liquefied dehydrating agent is recycled. A chemical dehydration system that dehydrates low-grade coal by using it, and is installed upstream of the chemical dehydration system, and mechanically dehydrates all or part of the bulk water contained in the low-grade coal and dehydrates it. For supplying the treated low-grade coal to the chemical dehydration system Dehydration and systems, a low rank coal dewatering system with a.
この第1の手段によれば、機械的脱水システムにより脱水された低品位炭を化学的脱水システムにて脱水するので、脱水剤の使用量と低減することができる。また、第1の手段によれば、脱水剤の使用量を低減できることから、脱水システムを駆動するための動力を抑えることができる。 According to the first means, since the low-grade coal dehydrated by the mechanical dehydration system is dehydrated by the chemical dehydration system, the amount of the dehydrating agent used can be reduced. Moreover, according to the first means, since the amount of the dehydrating agent used can be reduced, the power for driving the dehydrating system can be suppressed.
本発明の第2の手段は、前記第1の手段において、前記化学的脱水システムは、低品位炭と前記脱水剤の液化物とを接触させて脱水する化学的脱水装置と、前記化学的脱水装置にて生成された前記混合物のうち前記脱水剤を気化させる脱水剤気化手段を有する気水分離装置と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を回収して貯留するレシーバタンクと、前記レシーバタンクに貯留されている気体状態の脱水剤を加圧する圧縮機と、前記圧縮機にて加圧された脱水剤を冷却して液化する冷却器と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を前記レシーバタンクまで搬送するブロワと、前記気水分離装置にて前記混合物から分離された水を系外へ排出するポンプと、を備えることを特徴としている。この第2の手段によれば、脱水システムの構成を簡素化でき、低コストを実現できる。 According to a second means of the present invention, in the first means, the chemical dehydration system includes a chemical dehydration apparatus that dehydrates the low-grade coal and the liquefied product of the dehydrating agent in contact with each other, and the chemical dehydration system. An air-water separation device having a dehydrating agent vaporization means for vaporizing the dehydrating agent in the mixture generated by the device; a receiver tank for collecting and storing the dehydrating agent vaporized by the air-water separating device; A compressor that pressurizes a gaseous dehydrating agent stored in the receiver tank, a cooler that cools and liquefies the dehydrating agent pressurized by the compressor, and is vaporized by the steam separator. A blower for transporting the dehydrating agent to the receiver tank, and a pump for discharging water separated from the mixture by the steam separator to the outside of the system. According to this second means, the configuration of the dehydration system can be simplified and low cost can be realized.
本発明の第3の手段は、前記第2の手段において、前記化学的脱水システムの入口と出口に其々設けられた圧力仕切弁と、前記レシーバタンクと前記圧縮機の吸込口との間に設けられた圧力制御弁と、前記化学的脱水システムにおける液体状態の前記脱水剤が流れる経路と前記化学的脱水システムにおける気体状態の前記脱水剤が流れる経路とに其々に設けられ、前記脱水剤の圧力を計測する圧力計測手段と、前記圧力計測手段による計測に基づいて前記圧力仕切弁の開閉動作の切り換え並びに前記圧力制御弁の開度の調整を行う制御装置と、をさらに備えたことを特徴としている。 According to a third means of the present invention, in the second means, between the pressure gate valves respectively provided at the inlet and the outlet of the chemical dehydration system, and between the receiver tank and the suction port of the compressor. A pressure control valve provided; a path through which the liquid dehydrating agent flows in the chemical dehydration system; and a path through which the gaseous dehydrating agent flows in the chemical dehydration system. Pressure measuring means for measuring the pressure of the pressure, and a control device for switching the opening / closing operation of the pressure gate valve and adjusting the opening of the pressure control valve based on the measurement by the pressure measuring means. It is a feature.
低品位炭からの水分が脱水される場合、脱水剤は液体状態で存在させ、低品位炭から脱水された水分と脱水剤とを分離させる場合、脱水剤は気体状態で存在させる必要がある。したがって、化学的脱水システムでは、脱水剤は液体状態もしくは気体状態の何れかの状態で存在することになる。脱水剤の存在状態は運転圧力に大きく依存するが、本発明の第3の手段によれば、制御装置が圧力計測手段による計測に基づいて、圧力仕切弁の開閉動作の切り換えと圧力制御弁の開度の調整を行うように制御しているから、化学的脱水システムで脱水剤を液体状態もしくは気体状態に維持することができる。 When the water from the low-grade coal is dehydrated, the dehydrating agent needs to be present in a liquid state, and when the water dehydrated from the low-grade coal is separated from the dehydrating agent, the dehydrating agent needs to be present in the gaseous state. Thus, in a chemical dehydration system, the dehydrating agent will exist in either a liquid state or a gaseous state. Although the presence state of the dehydrating agent greatly depends on the operating pressure, according to the third means of the present invention, the control device switches the opening / closing operation of the pressure gate valve and the pressure control valve based on the measurement by the pressure measuring means. Since the opening degree is controlled to be adjusted, the dehydrating agent can be maintained in a liquid state or a gas state by a chemical dehydration system.
このとき、水との親和性の観点から当該脱水剤には極性を有する有機化合物を使用するのが好ましい。例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ジメチルエーテル(DME)、エチルメチルエーテル等を利用することができる。また、脱水剤として、これらの有機化合物を単一もしく複数組み合わせて利用しても良い。 At this time, it is preferable to use a polar organic compound for the dehydrating agent from the viewpoint of affinity with water. For example, formaldehyde, acetaldehyde, dimethyl ether (DME), ethyl methyl ether, or the like can be used. Further, these organic compounds may be used singly or in combination as a dehydrating agent.
本発明の第4の手段は、前記第2の手段において、前記化学的脱水装置は、低品位炭を搬送するベルトコンベア部と、搬送中の低品位炭へ前記脱水剤の液化物を噴霧する噴霧部と、前記混合物を貯留する貯留部と、を有することを特徴としている。 According to a fourth means of the present invention, in the second means, the chemical dehydration apparatus sprays the liquefied product of the dehydrating agent onto the belt conveyor unit for conveying the low-grade coal and the low-grade coal being conveyed. It has the spraying part and the storage part which stores the said mixture, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の第5の手段は、前記第2の手段において、前記脱水剤気化手段は、加熱により前記脱水剤を気化させることを特徴としている。 According to a fifth means of the present invention, in the second means, the dehydrating agent vaporizing means vaporizes the dehydrating agent by heating.
本発明の第6の手段は、前記第1の手段または前記第2の手段において、前記機械的脱水システムは、出口がテーパ状に形成され、内部に低品位炭を搬送するスクリューフィーダが設けられた機械的脱水装置を有することを特徴としている。この第6の手段によれば、機械的脱水装置の出口がテーパ状となっているので、低品位炭を出口部で加圧し、水切り(脱水)することができる。 According to a sixth means of the present invention, in the first means or the second means, the mechanical dehydration system is provided with a screw feeder that has a tapered outlet and conveys low-grade coal therein. And a mechanical dehydrator. According to the sixth means, since the outlet of the mechanical dehydrator is tapered, the low-grade coal can be pressurized at the outlet and drained (dehydrated).
本発明の第7の手段は、前記第2の手段において、前記気水分離装置にて分離された水に含まれる前記脱水剤を脱気する脱気塔と、前記脱気塔にて脱気された脱水剤を前記レシーバタンクに戻す経路と、をさらに備えたことを特徴としている。この第7の手段によれば、脱水剤の回収量を増加させることができる。 According to a seventh means of the present invention, in the second means, a deaeration tower for degassing the dehydrating agent contained in the water separated by the steam separator, and a deaeration in the deaeration tower And a path for returning the dehydrating agent returned to the receiver tank. According to the seventh means, the recovered amount of the dehydrating agent can be increased.
次に、上記第1〜第7の手段に係る本発明の作用について説明する。
25℃、1気圧において気体である物質を加圧により液化し、低品位炭の脱水剤として利用する場合において、脱水剤に要求される条件は、水との親和力が大きいこと、環境負荷物質(重金属、硫黄及びハロゲン等)を未含有であること、可燃性の有機化合物(ボイラで燃焼可能)であること、物性値(比熱、密度及び飽和蒸気圧等)が既知であること、低毒性であること、安価であること等である。例えば、DMEは、これら要求条件を満たす脱水剤の1つである。脱水剤としてDMEを用いた場合、DMEの沸点は−25℃なので、常温において脱水した水とDMEとの混合物を減圧すれば、DMEは容易(蒸発潜熱相当のエネルギが不要)に気化して水と分離する。
Next, the operation of the present invention according to the first to seventh means will be described.
When a substance that is a gas at 25 ° C. and 1 atm is liquefied by pressurization and used as a dehydrating agent for low-grade coal, the conditions required for the dehydrating agent are high affinity with water, environmentally hazardous substances ( It contains no heavy metals, sulfur, halogens, etc., is a flammable organic compound (can be burned in a boiler), has known physical properties (specific heat, density, saturated vapor pressure, etc.), has low toxicity That is, it is cheap. For example, DME is one of the dehydrating agents that satisfies these requirements. When DME is used as a dehydrating agent, the boiling point of DME is −25 ° C. Therefore, if the mixture of dehydrated water and DME is depressurized at normal temperature, the DME is easily vaporized (no energy equivalent to latent heat of vaporization is required) to be evaporated. And separate.
図1に、低品位炭の水分含有割合並びに低品位炭中の水分存在割合の一例を示す。低品位炭の産地にもよるが、本例では、低品位炭の水分含有割合を60wt%とする。低品位炭の全水分含量の内、60%が低品位炭表面に物理吸着している付着水、比較的大きなクラック内に保持されている水、いわゆるバルク水として存在、30%が細孔水として存在、10%が低品位炭の含酸素官能基(カルボキシル基、水酸基等)と水素結合している化学結合水として存在する。バルク水、細孔水を脱水すれば、低品位炭でも高品位炭並の水分含有割合となる。 FIG. 1 shows an example of the moisture content ratio of low-grade coal and the moisture content ratio in low-grade coal. Although depending on the production area of the low-grade coal, in this example, the moisture content of the low-grade coal is 60 wt%. Of the total water content of low-grade coal, 60% is physically adsorbed on the surface of low-grade coal, water is retained in relatively large cracks, so-called bulk water, and 30% is pore water. 10% exists as chemically bonded water that is hydrogen-bonded to oxygen-containing functional groups (carboxyl group, hydroxyl group, etc.) of low-grade coal. If bulk water and pore water are dehydrated, the moisture content will be the same as that of high-grade coal even for low-grade coal.
低品位炭に含有される水の脱水の容易さは、バルク水→細孔水→結合水の順であり、この順に脱水される。化学的脱水システムと比較して機械的脱水システムでの細孔水、結合水の脱水には時間がかかる。そこで、機械的脱水システムでは比較的容易に脱水可能なバルク水の一部を脱水する。目標とする脱水量にもよるが、機械的脱水システムによる脱水の後、化学的脱水システムにおいて脱水剤を用いて残りのバルク水及び細孔水を脱水する。これにより脱水剤の量を低減させることができる。 The ease of dewatering of the water contained in the low-grade coal is in the order of bulk water → pore water → bonded water, and dewatered in this order. Compared with a chemical dehydration system, it takes time to dehydrate pore water and bound water in a mechanical dehydration system. Therefore, a part of bulk water that can be dehydrated relatively easily is dehydrated in the mechanical dehydration system. Depending on the target dehydration amount, after the dehydration by the mechanical dehydration system, the remaining bulk water and pore water are dehydrated by using a dehydrating agent in the chemical dehydration system. Thereby, the quantity of a dehydrating agent can be reduced.
図2に従来技術による脱水のイメージと本発明による脱水のイメージを示す。従来技術による脱水では、低品位炭の表面がバルク水に覆われているので、まず、バルク水と脱水剤(例えばDME)とを接触させた後、バルク水の一部を脱水剤へ溶解・脱水した後、フレッシュな脱水剤と細孔内の水とを接触させて、細孔内の水の一部を脱水剤へ溶解・脱水した脱水という2段階の脱水が生じている。一方、本発明による脱水では、機械的脱水装置によりバルク水の半分程度を脱水すれば、低品位炭の表面の一部が現れて細孔と脱水剤との接触が容易となる。バルク水と細孔内の水との同時脱水(1段階の脱水)ができるので、従来技術と比較して、化学的脱水システムでの低品位炭の脱水効率が向上する。 FIG. 2 shows an image of dehydration according to the prior art and an image of dehydration according to the present invention. In conventional dehydration, the surface of low-grade coal is covered with bulk water. First, after contacting the bulk water with a dehydrating agent (for example, DME), part of the bulk water is dissolved in the dehydrating agent. After the dehydration, a two-stage dehydration is generated, in which a fresh dehydrating agent is brought into contact with the water in the pores, and a part of the water in the pores is dissolved and dehydrated in the dehydrating agent. On the other hand, in the dehydration according to the present invention, when about half of the bulk water is dehydrated by a mechanical dehydrator, a part of the surface of the low-grade coal appears and the pores and the dehydrating agent can be easily contacted. Since simultaneous dehydration (one-stage dehydration) of the bulk water and the water in the pores can be performed, the dewatering efficiency of the low-grade coal in the chemical dehydration system is improved as compared with the prior art.
低品位炭の細孔内で水と置換された脱水剤は、細孔における表面張力の作用により雰囲気が常温・常圧となっても気化し難いので、脱水後の低品位炭は細孔内に脱水剤を含有することになる。低品位炭に付着した脱水剤(例えばDMEの場合、発熱量:14143kcal/kg)の分だけ低品位炭の発熱量が増加することになる。 The dehydrating agent substituted with water in the pores of the low-grade coal is difficult to vaporize even if the atmosphere is at room temperature and normal pressure due to the surface tension in the pores. Will contain a dehydrating agent. The calorific value of the low-grade coal increases by the amount of the dehydrating agent adhering to the low-grade coal (for example, in the case of DME, the calorific value: 14143 kcal / kg).
次に、上記目的を達成するために、本発明の第8の手段は、ボイラから排出された燃焼排ガスを、脱硝装置、エアーヒータ、集塵装置、脱硫装置の順に流す排ガス系統と、前記ボイラが生成する蒸気によって蒸気タービンを駆動し、前記蒸気タービンを駆動した後に復水器へ蒸気を供給する蒸気系統と、前記復水器によって復水された水を前記ボイラに供給する給水系統と、低品位炭を脱水処理して前記ボイラに燃料として供給する低品位炭の脱水システムと、を備えた発電プラントであって、前記低品位炭の脱水システムは、低品位炭に常温・常圧で気体である有機化合物(以下、「脱水剤」という)の液化物を接触させ、低品位炭に含有された水分を前記脱水剤に溶解させて水と前記脱水剤との混合物を得ることによって低品位炭を脱水し、前記混合物を気体状態の前記脱水剤と水とに気水分離させて前記気体状態の脱水剤を回収し、回収された前記気体状態の脱水剤を加圧、冷却、または加圧と冷却の併用の何れかの方法により液化させ、液化した前記脱水剤を再利用して低品位炭を脱水する化学的脱水システムと、前記化学的脱水システムの上流側に設けられ、低品位炭中に含まれるバルク水の全部または一部を機械的に脱水すると共に、脱水された低品位炭を前記化学的脱水システムへ供給する機械的脱水システムと、を備えたことを特徴としている。 Next, in order to achieve the above object, the eighth means of the present invention includes an exhaust gas system for flowing combustion exhaust gas discharged from a boiler in the order of a denitration device, an air heater, a dust collector, and a desulfurization device, and the boiler. A steam turbine that drives a steam turbine with the steam generated by the steam, supplies steam to the condenser after driving the steam turbine, and a water supply system that supplies water condensed by the condenser to the boiler, A low-grade coal dehydration system that dehydrates low-grade coal and supplies it to the boiler as a fuel, wherein the low-grade coal dehydration system is a low-grade coal dehydrated at room temperature and normal pressure. By contacting a liquefied product of a gaseous organic compound (hereinafter referred to as “dehydrating agent”), water contained in the low-grade coal is dissolved in the dehydrating agent to obtain a mixture of water and the dehydrating agent. Dehydrated carbon , Separating the mixture into a gaseous dehydrating agent and water to recover the gaseous dehydrating agent, and pressurizing, cooling, or pressurizing and cooling the recovered gaseous dehydrating agent. A chemical dehydration system that liquefies by any of the methods in combination and reuses the liquefied dehydrating agent to dehydrate low-grade coal, and is provided upstream of the chemical dehydration system and is included in the low-grade coal And a mechanical dehydration system that mechanically dehydrates all or a part of the bulk water and supplies the dehydrated low-grade coal to the chemical dehydration system.
この第8の手段によれば、機械的脱水システムにより脱水された低品位炭を化学的脱水システムにて脱水するので、脱水剤の使用量と低減することができる。また、第8の手段によれば、脱水剤の使用量を低減できることから、脱水システムを駆動するための動力を抑えることができる。 According to the eighth means, since the low-grade coal dehydrated by the mechanical dehydration system is dehydrated by the chemical dehydration system, the amount of the dehydrating agent used can be reduced. According to the eighth means, since the amount of the dehydrating agent used can be reduced, the power for driving the dehydrating system can be suppressed.
本発明の第9の手段は、前記第8の手段において、前記化学的脱水システムは、低品位炭と前記脱水剤の液化物とを接触させて脱水する化学的脱水装置と、前記化学的脱水装置にて生成された前記混合物のうち前記脱水剤を気化させる熱交換器を有する気水分離装置と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を回収して貯留するレシーバタンクと、前記レシーバタンクに貯留されている気体状態の脱水剤を加圧する圧縮機と、前記圧縮機にて加圧された脱水剤を冷却して液化する冷却器と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を前記レシーバタンクまで搬送するブロワと、前記気水分離装置にて前記混合物から分離された水を系外へ排出するポンプと、を備えることを特徴としている。この第9の手段によれば、発電プラントの構成を簡素化でき、低コストを実現できる。 According to a ninth means of the present invention, in the eighth means, the chemical dehydration system comprises a chemical dehydration apparatus for dehydrating by bringing low-grade coal and a liquefied product of the dehydrating agent into contact with each other, and the chemical dehydration system. An air-water separator having a heat exchanger for vaporizing the dehydrating agent in the mixture produced by the apparatus; a receiver tank for collecting and storing the dehydrating agent vaporized by the air-water separator; and A compressor that pressurizes a dehydrating agent in a gas state stored in a receiver tank, a cooler that cools and liquefies the dehydrating agent pressurized by the compressor, and vaporized by the steam separator A blower that conveys the dehydrating agent to the receiver tank, and a pump that discharges water separated from the mixture by the steam separator to the outside of the system. According to the ninth means, the configuration of the power plant can be simplified and low cost can be realized.
本発明の第10の手段は、前記第9の手段において、前記エアーヒータの出口から抽気した前記燃焼排ガスを、前記熱交換器を介して前記集塵装置へと流す経路を設けたことを特徴としている。この第10の手段によれば、ボイラからの燃焼排ガスの熱源を、脱水剤を水から分離するためのエネルギとして有効利用できるから、発電プラントの熱効率向上に繋がる。 A tenth means of the present invention is characterized in that, in the ninth means, a path is provided for flowing the combustion exhaust gas extracted from the outlet of the air heater to the dust collector via the heat exchanger. It is said. According to the tenth means, the heat source of the combustion exhaust gas from the boiler can be effectively used as energy for separating the dehydrating agent from the water, leading to an improvement in the thermal efficiency of the power plant.
本発明の第11の手段は、前記第9の手段において、前記集塵装置の出口から抽気した前記燃焼排ガスを、前記熱交換器を介して前記脱硫装置へと流す経路を設けたことを特徴としている。この第11の手段によれば、ボイラからの燃焼排ガスの熱源を、脱水剤を水から分離するためのエネルギとして有効利用できるから、発電プラントの熱効率向上に繋がる。 The eleventh means of the present invention is characterized in that, in the ninth means, a path is provided for flowing the combustion exhaust gas extracted from the outlet of the dust collector to the desulfurization device via the heat exchanger. It is said. According to the eleventh means, the heat source of the combustion exhaust gas from the boiler can be effectively used as energy for separating the dehydrating agent from the water, leading to an improvement in the thermal efficiency of the power plant.
本発明の第12の手段は、前記第10の手段または第11の手段において、前記排ガス系統にガスガスヒータを設けたことを特徴としている。 A twelfth means of the present invention is characterized in that, in the tenth means or the eleventh means, a gas gas heater is provided in the exhaust gas system.
本発明の第13の手段は、前記第9の手段において、前記復水器にて蒸気と熱交換して蒸発潜熱を得た熱媒体を前記熱交換器へと導いた後、再び前記復水器へと戻す経路を設けたことを特徴としている。この第13の手段によれば、復水器の蒸気の熱源を、脱水剤を水から分離するためのエネルギとして有効利用できるから、発電プラントの熱効率向上に繋がる。 According to a thirteenth means of the present invention, in the ninth means, after the heat medium having obtained the latent heat of vaporization by exchanging heat with steam in the condenser is guided to the heat exchanger, the condensate is again formed. It is characterized by providing a route to return to the vessel. According to the thirteenth means, the heat source of the steam of the condenser can be effectively used as energy for separating the dehydrating agent from the water, which leads to an improvement in the thermal efficiency of the power plant.
本発明の第14の手段は、前記第13の手段において、前記熱媒体として、水または空気が用いられることを特徴としている。 The fourteenth means of the present invention is characterized in that, in the thirteenth means, water or air is used as the heat medium.
本発明の第15の手段は、前記第9の手段において、前記給水系統に、前記蒸気タービンから抽気した蒸気を前記熱交換器へと導き、当該熱交換器で前記脱水剤との熱交換により前記蒸気を凝縮水として回収し、当該凝縮水を前記ボイラへ供給する経路を設けたことを特徴としている。この第15の手段によれば、蒸気タービンから抽気した蒸気の熱源を、脱水剤を水から分離するためのエネルギとして有効利用できるから、発電プラントの熱効率向上に繋がる。 According to a fifteenth means of the present invention, in the ninth means, the steam extracted from the steam turbine is guided to the water supply system to the heat exchanger, and heat exchange with the dehydrating agent is performed in the heat exchanger. The steam is recovered as condensed water, and a path for supplying the condensed water to the boiler is provided. According to the fifteenth means, the heat source of the steam extracted from the steam turbine can be effectively used as energy for separating the dehydrating agent from the water, leading to an improvement in the thermal efficiency of the power plant.
本発明の第16の手段は、前記第9の手段において、前記気水分離装置にて分離された水に含まれる前記脱水剤を脱気する脱気塔と、前記脱気塔にて脱気された脱水剤を前記レシーバタンクに戻す経路と、をさらに備えたことを特徴としている。この第16の手段によれば、脱水剤の回収量を増加させることができる。 According to a sixteenth means of the present invention, in the ninth means, a deaeration tower for degassing the dehydrating agent contained in the water separated by the steam separator, and a deaeration in the deaeration tower And a path for returning the dehydrating agent returned to the receiver tank. According to the sixteenth means, the recovery amount of the dehydrating agent can be increased.
本発明に係る低品位炭の脱水システムによれば、機械的脱水システムにより脱水された低品位炭を化学的脱水システムにて脱水するので、脱水剤の使用量と低減することができる。また、脱水剤の使用量の低減に伴い、圧縮機の動力も低減できる。また、本発明に係る発電プラントによれば、未利用の熱源を、水と脱水剤との混合物を気水分離するためのエネルギとして有効利用でき、発電プラントの熱効率向上に繋がる。さらに、上記従来の技術と比較して、膨張機が不要となるうえ、圧縮機の員数低減並びに気化熱回収設備が不要となるのでシステムの簡素化及び低コスト化が可能となる。 According to the low-grade coal dehydration system of the present invention, the low-grade coal dehydrated by the mechanical dehydration system is dehydrated by the chemical dehydration system, so that the amount of dehydrating agent used can be reduced. Further, as the amount of the dehydrating agent is reduced, the power of the compressor can be reduced. Moreover, according to the power plant according to the present invention, an unused heat source can be effectively used as energy for separating the mixture of water and a dehydrating agent into air and water, leading to an improvement in the thermal efficiency of the power plant. Further, as compared with the above-described conventional technology, an expander is not required, and the number of compressors and a vaporization heat recovery facility are not required. Therefore, the system can be simplified and the cost can be reduced.
「低品位炭の脱水システムの第1実施例(SYS1)」
本発明の内容を下記に記載の実施例にて詳細に説明するが、本発明が本実施例にて制限されるものではない。まず、本発明に係る低品位炭の脱水システムの第1実施例について、図3〜図5を参照しながら説明する。第1実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS1は、低品位炭の流れの上流側から低品位炭供給部A、機械的脱水システムB、化学的脱水システムC、低品位炭貯留部Dの順に配管で接続して構成されている。また、この脱水システムを構成する各種装置、弁等の作動は制御装置70によって制御されている。なお、この第1実施例では、脱水剤としてジメチルエーテル(DME)が用いられている。
"First embodiment of low-grade coal dewatering system (SYS1)"
The contents of the present invention will be described in detail in the following examples, but the present invention is not limited to these examples. First, a first embodiment of a low-grade coal dehydration system according to the present invention will be described with reference to FIGS. The low-grade coal dehydration system SYS1 according to the first embodiment includes a low-grade coal supply unit A, a mechanical dehydration system B, a chemical dehydration system C, and a low-grade coal storage unit D from the upstream side of the low-grade coal flow. They are connected by piping in order. Further, the operations of various devices, valves, etc. constituting this dehydrating system are controlled by a control device 70. In the first embodiment, dimethyl ether (DME) is used as the dehydrating agent.
低品位炭供給部Aは、低品位炭を貯留する低品位炭供給ホッパ11と、この低品位炭供給ホッパ11の入口と接続された低品位炭供給配管31と、低品位炭供給ホッパ11の出口と接続された連絡配管32と、低品位炭供給配管31に設けられた低品位炭供給弁22と、連絡配管32に設けられたロータリーバルブ21とを備えている。脱水前の低品位炭1は、低品位炭供給配管31から低品位炭供給ホッパ11へ供給されて貯留される。そして、低品位炭供給ホッパ11に貯留された低品位炭は、ロータリーバルブ21により切り出された後、機械的脱水システムBへと供給される。 The low-grade coal supply unit A includes a low-grade coal supply hopper 11 that stores low-grade coal, a low-grade coal supply pipe 31 connected to the inlet of the low-grade coal supply hopper 11, and a low-grade coal supply hopper 11. A communication pipe 32 connected to the outlet, a low-grade coal supply valve 22 provided in the low-grade coal supply pipe 31, and a rotary valve 21 provided in the communication pipe 32 are provided. The low-grade coal 1 before dehydration is supplied from the low-grade coal supply pipe 31 to the low-grade coal supply hopper 11 and stored. The low-grade coal stored in the low-grade coal supply hopper 11 is cut out by the rotary valve 21 and then supplied to the mechanical dehydration system B.
機械的脱水システムBは、低品位炭を機械的に脱水する機械的脱水装置12を有している。機械的脱水装置12は、連絡配管32を介して低品位炭供給ホッパ11と接続されていると共に、連絡配管33を介して、後述する化学的脱水装置13と接続されている。機械的脱水装置12は、略円筒形状の胴体部12aの内部に、低品位炭を搬送するスクリューコンベア12cが設けられた構成である。なお、スクリューコンベア12cはモータで駆動される。また、胴体部12aの出口12bがテーパ状に形成されている。さらに、胴体部12aには排水配管36が接続され、この排水配管36には、排水弁23が設けられている。 The mechanical dehydration system B has a mechanical dehydration device 12 that mechanically dehydrates low-grade coal. The mechanical dehydrator 12 is connected to the low-grade coal supply hopper 11 via a communication pipe 32 and is connected to a chemical dehydrator 13 described later via a communication pipe 33. The mechanical dehydrator 12 has a configuration in which a screw conveyor 12c that conveys low-grade coal is provided inside a substantially cylindrical body 12a. The screw conveyor 12c is driven by a motor. Moreover, the exit 12b of the trunk | drum 12a is formed in the taper shape. Further, a drain pipe 36 is connected to the body portion 12a, and a drain valve 23 is provided in the drain pipe 36.
低品位炭供給ホッパ11から供給された低品位炭は、機械的脱水装置12のスクリューコンベア12cの回転によって機械的に圧力がかけられながら、テーパ状の出口12bへと搬送される。この圧力によって、低品位炭に含まれるバルク水の全部または一部が脱水される。そして、脱水された低品位炭は、化学的脱水装置13へと送り出される。このとき、脱水された水3aは、排水配管36を介して機械的脱水システムBの系外へと排水される。なお、排水弁23が開かない限り、脱水された水3aは機械的脱水装置12内に水封状態に維持されている。 The low-grade coal supplied from the low-grade coal supply hopper 11 is conveyed to the tapered outlet 12b while being mechanically pressurized by the rotation of the screw conveyor 12c of the mechanical dehydrator 12. This pressure dehydrates all or part of the bulk water contained in the low-grade coal. Then, the dehydrated low-grade coal is sent to the chemical dehydrator 13. At this time, the dehydrated water 3 a is drained out of the mechanical dehydration system B through the drain pipe 36. As long as the drain valve 23 is not opened, the dewatered water 3a is maintained in a water-sealed state in the mechanical dehydrator 12.
化学的脱水システムCは、低品位炭とDMEの液化物とを接触させて脱水する化学的脱水装置13と、化学的脱水装置13にて生成された水とDMEの混合物のうちDMEを気化させる気水分離装置14と、気水分離装置14にて気化されたDMEを回収して貯留するレシーバタンク16と、レシーバタンク16に貯留されている気体状態のDMEを加圧する圧縮機17と、圧縮機17にて加圧されたDMEを冷却して液化する冷却器10と、気水分離装置14にて気化されたDMEをレシーバタンク16まで搬送するブロワ20と、気水分離装置14にて水とDMEの混合物から分離された水を系外へ排出する排水ポンプ60と、を備えている。 The chemical dehydration system C is configured to vaporize DME out of a mixture of water and DME generated by the chemical dehydration apparatus 13 and a chemical dehydration apparatus 13 that dehydrates low-grade coal and DME liquefied material in contact with each other. A steam / water separator 14, a receiver tank 16 that collects and stores the DME vaporized in the steam / water separator 14, a compressor 17 that pressurizes the gaseous DME stored in the receiver tank 16, and a compression The cooler 10 that cools and liquefies the DME pressurized by the machine 17, the blower 20 that transports the DME vaporized by the steam separator 14 to the receiver tank 16, and water by the steam separator 14. And a drainage pump 60 for discharging water separated from the mixture of DME to the outside of the system.
さらに、化学的脱水システムCは、その入口に設けられた化学的脱水装置入口弁(圧力仕切弁)50と、その出口に設けられた低品位炭排出弁(圧力仕切弁)26と、レシーバタンク16と圧縮機17の吸込口17aとの間に設けられた圧縮機入口弁(圧力制御弁)27と、液体状態のDMEが流れる経路にある化学的脱水装置13に設けられた圧力発信機(圧力計測手段)65と、気体状態のDMEが流れるレシーバタンク16(気体状態のDMEが流れる経路)に設けられた圧力発信機(圧力計測手段)66と、を備えている。なお、化学的脱水装置入口弁50及び低品位炭排出弁26の開閉動作の切り換え、並びに圧縮機入口弁27の開度の調整は、制御装置70が圧力発信機65,66からの入力信号に基づいて行っている。 Furthermore, the chemical dehydration system C includes a chemical dehydrator inlet valve (pressure gate valve) 50 provided at the inlet, a low-grade coal discharge valve (pressure gate valve) 26 provided at the outlet, and a receiver tank. 16 and a pressure transmitter (provided in the chemical dehydrator 13 in the path through which the DME in the liquid state flows) 27 provided between the compressor 17 and the suction port 17a of the compressor 17 Pressure measuring means) 65 and a pressure transmitter (pressure measuring means) 66 provided in a receiver tank 16 (a path through which the gaseous DME flows) through which the gaseous DME flows. Note that the control device 70 uses input signals from the pressure transmitters 65 and 66 to switch the opening and closing operations of the chemical dehydrator inlet valve 50 and the low-grade coal discharge valve 26 and to adjust the opening of the compressor inlet valve 27. Based on.
化学的脱水装置13は、図4に示すように、液化DMEを低品位炭へ噴霧して低品位炭の水分を化学的に脱水するスプレイノズル(噴霧部)13aと、モータによって駆動され、低品位炭を化学的脱水装置13の入口から出口へ搬送するベルトコンベア(ベルトコンベア部)13bと、低品位炭から脱水された水を含有する液化DME(以下、「水含有液化DME」と言う)を回収する液化DMEタンク(貯留部)13cとから構成される。化学的脱水装置13に供給された低品位炭は、ベルトコンベア13bによって搬送される過程でスプレイノズル13aから噴霧されたDMEにより水分が脱水される。化学的脱水装置13によって脱水された低品位炭は、ベルトコンベア13bによって化学的脱水装置13の出口へと運ばれ、連絡配管34を介して低品位炭貯留部Dへ供給される。一方、水含有液化DMEは、液化DMEタンク13cに貯留された後、液化DME回収配管38に設置したポンプ19を利用して気水分離装置14へ供給される。なお、化学的脱水装置13の水封状態を維持するため、液化DME回収配管38にはDME回収弁25が設置されている。また、気水分離装置14で気化したDMEが化学的脱水装置13に逆流するのを防止するために、液化DME回収配管38には逆止弁28が設けられている。 As shown in FIG. 4, the chemical dehydrator 13 is driven by a spray nozzle (spraying unit) 13 a that sprays liquefied DME onto low-grade coal to chemically dehydrate the moisture of the low-grade coal, and is driven by a motor. A belt conveyor (belt conveyor unit) 13b that conveys high-grade coal from the inlet to the outlet of the chemical dehydrator 13, and a liquefied DME containing water dehydrated from the low-grade coal (hereinafter referred to as "water-containing liquefied DME") And a liquefied DME tank (reservoir) 13c. The low-grade coal supplied to the chemical dehydrator 13 is dehydrated by DME sprayed from the spray nozzle 13a in the process of being conveyed by the belt conveyor 13b. The low-grade coal dehydrated by the chemical dehydrator 13 is conveyed to the outlet of the chemical dehydrator 13 by the belt conveyor 13b, and is supplied to the low-grade coal reservoir D via the communication pipe 34. On the other hand, the water-containing liquefied DME is stored in the liquefied DME tank 13 c and then supplied to the steam-water separator 14 using the pump 19 installed in the liquefied DME recovery pipe 38. In order to maintain the water sealing state of the chemical dehydrator 13, the liquefied DME recovery pipe 38 is provided with a DME recovery valve 25. In addition, a check valve 28 is provided in the liquefied DME recovery pipe 38 in order to prevent the DME vaporized by the steam separator 14 from flowing back to the chemical dehydrator 13.
気水分離装置14は、脱水剤気化手段としての熱交換器18、水含有液化DMEを気体状態のDMEと水に分離する気水分離部14aと、水含有液化DMEから分離された水を貯留する水タンク部14bとから構成されていて、その内部圧力は、化学的脱水装置13の内部圧力より低くなるように圧縮機入口弁27で調節されている。熱交換器18は燃焼排ガス配管42と連結されており、ボイラ(図示せず)から排出された燃焼排ガス5aが供給される。水3bは、ポンプ60を駆動することにより、水タンク部から排水配管37を介して系外へ排出される。なお、気水分離装置14の水封状態を維持するため、排水配管37には排水弁24が設置されている。 The steam-water separator 14 stores a heat exchanger 18 as a dehydrating agent vaporization means, a steam-water separator 14a that separates the water-containing liquefied DME into gaseous DME and water, and water separated from the water-containing liquefied DME. The internal pressure of the water tank 14b is adjusted by the compressor inlet valve 27 so as to be lower than the internal pressure of the chemical dehydrator 13. The heat exchanger 18 is connected to the combustion exhaust gas pipe 42, and is supplied with the combustion exhaust gas 5a discharged from a boiler (not shown). The water 3b is discharged out of the system through the drainage pipe 37 by driving the pump 60. In addition, in order to maintain the water seal state of the steam separator 14, a drain valve 24 is installed in the drain pipe 37.
水含有液化DMEから分離された気体状態のDMEは、DME回収配管39に設置したブロワ20を利用してレシーバタンク16へ供給され、当該レシーバタンク16内に貯留される。気体状態のDMEは、DME供給配管41に設置した圧縮機17により再加圧されて液化DMEとなる。この液化DMEは、冷却器10で所定の温度に調整された後、化学的脱水装置13へと供給され、スプレイノズル13aから低品位炭へ噴霧される。 The gaseous DME separated from the water-containing liquefied DME is supplied to the receiver tank 16 using the blower 20 installed in the DME recovery pipe 39 and stored in the receiver tank 16. The DME in the gaseous state is re-pressurized by the compressor 17 installed in the DME supply pipe 41 to become liquefied DME. The liquefied DME is adjusted to a predetermined temperature by the cooler 10 and then supplied to the chemical dehydrator 13 and sprayed from the spray nozzle 13a onto the low-grade coal.
なお、一部のDMEは系内で循環されずに低品位炭(脱水後)2に付着して系外へ排出される。そのため、第1実施例では、系外へ排出されたDME量に応じて、補給用のDME4がレシーバタンク16と連結されているDME補給配管40を介して補給されるようになっている。 Part of the DME is not circulated in the system but is attached to the low-grade coal (after dehydration) 2 and discharged out of the system. For this reason, in the first embodiment, DME 4 for replenishment is replenished via the DME replenishment pipe 40 connected to the receiver tank 16 according to the amount of DME discharged to the outside of the system.
低品位炭貯留部Dは、連絡配管34を介して化学的脱水装置13と接続され、化学的脱水装置13にて脱水された低品位炭を貯留する低品位炭回収ホッパ15と、貯留された低品位炭を図外のボイラに供給するための低品位炭排出配管35と、を備えて構成されている。 The low-grade coal storage unit D is connected to the chemical dehydrator 13 via the communication pipe 34, and the low-grade coal recovery hopper 15 that stores the low-grade coal dehydrated by the chemical dehydrator 13 is stored. A low-grade coal discharge pipe 35 for supplying low-grade coal to a boiler (not shown).
制御装置70は、低品位炭供給部A、機械的脱水システムB、化学的脱水システムC、及び低品位炭貯留部Dの各機器と電気的に接続されていて、以下に示す操作条件となるように、低品位炭の脱水システム全体の運転を制御している。 The control device 70 is electrically connected to each device of the low-grade coal supply unit A, the mechanical dehydration system B, the chemical dehydration system C, and the low-grade coal storage unit D, and has the following operating conditions. Thus, the operation of the entire low-grade coal dewatering system is controlled.
第1実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS1の操作条件について、図5を用いて述べる。化学的脱水装置13の操作条件は、圧力0.78MPaA、温度30℃である。この圧力下でのDMEの沸点は35℃なので、化学的脱水装置13では、DMEは液体として存在する。気水分離装置14では減圧されるが、燃焼排ガスの顕熱を投入するので、気水分離装置14内の温度は維持される。よって、気水分離装置14の操作条件は、圧力0.55MPaA、温度30℃である。この圧力下でのDMEの沸点は22℃なので、気水分離装置14では、DMEは気体として存在する。したがって、この条件では脱水された水は液体として存在するので、水とDMEとの分離が可能となる。 The operating conditions of the low-grade coal dewatering system SYS1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The operating conditions of the chemical dehydrator 13 are a pressure of 0.78 MPaA and a temperature of 30 ° C. Since the boiling point of DME under this pressure is 35 ° C., DME exists as a liquid in the chemical dehydrator 13. Although the pressure is reduced in the steam / water separator 14, since the sensible heat of the combustion exhaust gas is input, the temperature in the steam / water separator 14 is maintained. Therefore, the operating conditions of the steam separator 14 are a pressure of 0.55 MPaA and a temperature of 30 ° C. Since the boiling point of DME under this pressure is 22 ° C., DME exists as a gas in the steam separator 14. Therefore, under this condition, the dehydrated water exists as a liquid, so that water and DME can be separated.
分離した気体状態のDMEは、圧縮機17で再加圧されて、圧力0.78MPaA、温度38℃となる。この圧力下ではDMEの沸点は35℃なので、圧縮機17で加圧されたDMEは、気体として存在する。当該気体状態のDMEは、圧縮機17の下流側に設置された冷却器10により冷却されて液体状態のDMEとなる。当該状態での操作条件は、圧力0.78MPaA、温度30℃であり、化学的脱水装置13と同じ操作条件である。再び液体状態となったDMEは、低品位炭の脱水に利用される。 The separated gaseous DME is re-pressurized by the compressor 17 to a pressure of 0.78 MPaA and a temperature of 38 ° C. Since the boiling point of DME is 35 ° C. under this pressure, DME pressurized by the compressor 17 exists as a gas. The gaseous DME is cooled by the cooler 10 installed on the downstream side of the compressor 17 to become a liquid DME. The operating conditions in this state are a pressure of 0.78 MPaA and a temperature of 30 ° C., which are the same operating conditions as the chemical dehydrator 13. The DME that has become liquid again is used for dehydration of low-grade coal.
(実験例1)
次に、第1実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS1の効果を検証するために、以下の脱水試験を実施した。脱水試験に用いた低品位炭は、豪州産の褐炭(以下、「AY炭」と言う)である。表1にAY炭の分析値(但し、固定炭素及び燃料比は計算値)を示す。AY炭の含水率は60%以上、石炭化が進行していないので燃料比は1以下である。
Next, in order to verify the effect of the low-grade coal dehydration system SYS1 according to the first example, the following dehydration test was performed. The low-grade coal used in the dehydration test is Australian brown coal (hereinafter referred to as “AY coal”). Table 1 shows analysis values of AY charcoal (however, fixed carbon and fuel ratio are calculated values). The moisture content of AY coal is 60% or more, and the fuel ratio is 1 or less because coalization is not progressing.
脱水試験は、まず、機械的脱水法によりバルク水の半分の水分量(脱水量0.30kg/生褐炭中の水分量1kg)を脱水し、次に、化学的脱水法により褐炭の含水率が10%となるまで脱水するという手順で行った。この試験で得られた結果を、実験例1として表2に示す。 In the dehydration test, the water content of half of the bulk water (dehydrated amount 0.30 kg / water content in raw lignite 1 kg) was first dehydrated by mechanical dehydration method, and then the moisture content of lignite coal was determined by chemical dehydration method. The procedure was to dehydrate until 10%. The results obtained in this test are shown in Table 2 as Experimental Example 1.
(比較例1)
また、脱水効果を比較するために、特許文献1に記載の化学的脱水法に基づいた脱水システムを使用して低品位炭の脱水試験を実施した。なお、特許文献1では膨張機が使用されているが、比較例1の試験では、膨張機の代わりに圧力調節弁を使用した。そのため、特許文献1と比較例1では、装置構成は若干異なるが、圧力調節弁により系内の圧力を制御することにより、系内の圧力・温度条件に影響しないようにした。比較例1の試験に用いた低品位炭はAY炭で、化学的脱水法により褐炭の含水率が10%となるまで脱水した。この試験で得られた結果を、比較例1として表2に示す。
(Comparative Example 1)
Moreover, in order to compare the dehydration effect, the dehydration test of the low grade coal was implemented using the dehydration system based on the chemical dehydration method of patent document 1. FIG. In addition, although the expander is used in patent document 1, in the test of the comparative example 1, the pressure control valve was used instead of the expander. Therefore, although the apparatus configuration is slightly different between Patent Document 1 and Comparative Example 1, the pressure and temperature conditions in the system are not affected by controlling the pressure in the system by the pressure control valve. The low-grade coal used in the test of Comparative Example 1 was AY coal, which was dehydrated by chemical dehydration until the moisture content of the lignite was 10%. The results obtained in this test are shown in Table 2 as Comparative Example 1.
(比較例2)
また、脱水効果を比較するために、流動層脱水装置を用いて低品位炭の脱水試験を実施した。流動化ガスとして、流動層脱水装置下部のウインドボックスへ130℃の空気を供給した。当該空気は低品位炭脱水の熱源も兼ねた。空気の加熱並び供給には、熱風発生器を使用した。流動層脱水装置はバッチ式の装置とした。放熱防止のため、流動層脱水装置の周囲をロックウールにて断熱施工、熱風発生器と流動層脱水装置との間の配管をヒートトレースした。充填した石炭重量と供給した高温空気量との比は、約0.1(kg/kg)であった。比較例2の試験に用いた低品位炭はAY炭で、蒸発法により褐炭の含水率が10%となるまで脱水した。この試験で得られた結果を、比較例2として表2に示す。
(Comparative Example 2)
Moreover, in order to compare the dehydration effect, a dehydration test of low-grade coal was conducted using a fluidized bed dehydrator. As fluidizing gas, 130 ° C. air was supplied to the wind box at the bottom of the fluidized bed dehydrator. The air also served as a heat source for low-grade coal dehydration. A hot air generator was used for heating and supplying air. The fluidized bed dewatering device was a batch type device. In order to prevent heat dissipation, the surroundings of the fluidized bed dewatering device were insulated with rock wool, and the piping between the hot air generator and the fluidized bed dewatering device was heat traced. The ratio between the weight of the packed coal and the amount of hot air supplied was about 0.1 (kg / kg). The low-grade coal used in the test of Comparative Example 2 was AY coal, which was dehydrated by an evaporation method until the moisture content of the lignite became 10%. The results obtained in this test are shown in Table 2 as Comparative Example 2.
なお、上記した脱水試験において、石炭の発熱量の計測に際しては、JIS M 8814「石炭類及びコークス類−ボンブ熱量計による総発熱量の測定方法及び真発熱量の計算方法」に基づいた熱研式ボンベ型熱量計を使用した。
比較例2では、褐炭中の水分の脱水に伴って発熱量が増加した。実験例1及び比較例1における脱水後褐炭の発熱量の値は、比較例2における脱水後褐炭の発熱量の値より、さらに大きな値となっている。これは、実験例1及び比較例1における脱水後褐炭では、細孔中へDMEが入り込んでいるため、この分のDMEの発熱量が加算されたためである。循環使用したDME量は、実験例1では5.2kg/kg−脱水量、比較例1では7.6kg/kg−脱水量であり、実験例1の方が比較例1に比べて大幅な低減となった。本試験結果から、第1実施例に係る低品位炭の脱水システムが、脱水剤の使用量を従来に比べて大幅に低減できることを実証することができた。 In Comparative Example 2, the calorific value increased with the dehydration of moisture in the lignite. The value of the calorific value of the dehydrated lignite in Experimental Example 1 and Comparative Example 1 is larger than the value of the calorific value of the dehydrated lignite in Comparative Example 2. This is because in the lignite after dehydration in Experimental Example 1 and Comparative Example 1, DME has entered the pores, and the amount of heat generated by this amount of DME is added. The amount of DME used in circulation was 5.2 kg / kg-dehydrated amount in Experimental Example 1 and 7.6 kg / kg-dehydrated amount in Comparative Example 1, and the amount of Experimental Example 1 was significantly reduced compared to Comparative Example 1. It became. From this test result, it was possible to demonstrate that the low-grade coal dehydration system according to the first example can significantly reduce the amount of dehydrating agent used compared to the conventional one.
以上説明したように、第1実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS1によれば、機械的脱水システムBにより脱水された低品位炭を化学的脱水システムCにて脱水するので、脱水剤の使用量と低減することができる。また、脱水剤の使用量の低減に伴い、圧縮機17の動力も低減できる。さらに、第1実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS1は、膨張機や気化熱回収設備等が不要となるうえ、圧縮機17は1機で十分であるため、システムの簡素化及び低コスト化が可能となる。 As described above, according to the low-grade coal dehydration system SYS1 according to the first embodiment, the low-grade coal dehydrated by the mechanical dehydration system B is dehydrated by the chemical dehydration system C. The amount used can be reduced. Moreover, the power of the compressor 17 can also be reduced with a reduction in the amount of the dehydrating agent used. Furthermore, the low-grade coal dehydration system SYS1 according to the first embodiment does not require an expander, a vaporization heat recovery facility, or the like, and the compressor 17 is sufficient, so that the system can be simplified and the cost can be reduced. Can be realized.
「低品位炭の脱水システムの第2実施例(SYS2)」
次に、本発明に係る低品位炭の脱水システムの第2実施例について、図6を参照しながら説明する。第2実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS2は、気水分離装置14にて分離された水に含まれるDMEを脱気する脱気システムEをさらに備えた点が第1実施例と相違する。そのため、以下の説明では、この相違点を中心に説明を行うこととし、第1実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS1と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略することにする。
"Second example of low-grade coal dewatering system (SYS2)"
Next, a second embodiment of the low-grade coal dehydration system according to the present invention will be described with reference to FIG. The low-grade coal dewatering system SYS2 according to the second embodiment is different from the first embodiment in that it further includes a degassing system E for degassing DME contained in the water separated by the steam separator 14. To do. Therefore, in the following description, this difference will be mainly described, and the same components as those of the low-grade coal dewatering system SYS1 according to the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. To do.
図6に示すように、脱気システムEは、排水配管37を介して気水分離装置14と接続される脱気塔8と、この脱気塔8とレシーバタンク16とを繋ぐジメチルエーテル回収配管44と、脱気塔8で分離された水を系外へ排出する排水配管47と、熱交換器48とを備えている。ジメチルエーテル回収配管44にはジメチルエーテル回収弁49が設置されている。また、熱交換器48には燃焼排ガス配管45が接続されていて、この燃焼排ガス配管45内をボイラ(図示せず)から排出された燃焼排ガス5bが流れることにより、脱気塔8内へ熱が供給される。 As shown in FIG. 6, the deaeration system E includes a deaeration tower 8 connected to the air / water separator 14 via a drain pipe 37 and a dimethyl ether recovery pipe 44 connecting the deaeration tower 8 and the receiver tank 16. And a drain pipe 47 for discharging the water separated by the deaeration tower 8 out of the system, and a heat exchanger 48. A dimethyl ether recovery valve 49 is installed in the dimethyl ether recovery pipe 44. Further, a flue gas pipe 45 is connected to the heat exchanger 48, and the flue gas 5b discharged from the boiler (not shown) flows through the flue gas pipe 45, whereby heat is introduced into the deaeration tower 8. Is supplied.
そして、水とDMEとの混合物が、熱交換器48を介して燃焼排ガス5bから吸熱することで、DMEが気化され、水とDMEが分離される。気化されたDMEは、ジメチルエーテル回収弁49を開けることにより、ジメチルエーテル回収配管44を流れてレシーバタンク16へ回収される。一方、混合物から分離された水3cは、排水配管47から系外へと排水される。なお、排水配管47には、脱気塔8の水封状態を維持するため、排水弁46が設置されている。 Then, the mixture of water and DME absorbs heat from the combustion exhaust gas 5b through the heat exchanger 48, whereby DME is vaporized and water and DME are separated. The vaporized DME is collected in the receiver tank 16 through the dimethyl ether collection pipe 44 by opening the dimethyl ether collection valve 49. On the other hand, the water 3c separated from the mixture is drained from the drainage pipe 47 to the outside of the system. A drain valve 46 is installed in the drain pipe 47 in order to maintain the water sealing state of the deaeration tower 8.
このように、第2実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS2では、この脱気システムEを設けることにより、DMEの回収率を高めることができる。また、圧縮機17の負荷も低減することができる。これについて詳しく説明すると、気水分離装置14で回収できるDMEは雰囲気の圧力(飽和蒸気圧)によって決まる。回収率を高めるために雰囲気の圧力を下げれば圧縮機17の圧縮仕事が増えるため、圧縮機17の負荷が大きくなる。それに対して、第2実施例のように気水分離装置14の下流側に脱気塔8を設置すれば、圧縮機17の負荷を大きくせず、DMEの回収率を高めることができる。 Thus, in the low-grade coal dehydration system SYS2 according to the second embodiment, the DME recovery rate can be increased by providing the degassing system E. Moreover, the load of the compressor 17 can also be reduced. Explaining this in detail, the DME that can be recovered by the steam separator 14 is determined by the atmospheric pressure (saturated vapor pressure). If the pressure of the atmosphere is lowered in order to increase the recovery rate, the compression work of the compressor 17 increases, so the load on the compressor 17 increases. On the other hand, if the deaeration tower 8 is installed on the downstream side of the steam separator 14 as in the second embodiment, the load on the compressor 17 is not increased and the DME recovery rate can be increased.
「発電プラントの第1実施例(PP1)」
続いて、本発明に係る発電プラントの第1実施例について、図7を参照しながら説明する。本発明の第1実施例に係る発電プラントPP1は、ボイラ102から排出された燃焼排ガスが流れる排ガス系統100aと、ボイラ102が生成する蒸気が流れる蒸気系統100bと、復水器109によって復水された水が流れる給水系統100cと、ボイラの燃料となる低品位炭を脱水する脱水システムSYS1と、低品位炭の脱水システムSYS1にて脱水された低品位炭を粉砕する粉砕装置101と、を備えている。
“First Example of Power Plant (PP1)”
Next, a first embodiment of the power plant according to the present invention will be described with reference to FIG. The power plant PP1 according to the first embodiment of the present invention is condensed by an exhaust gas system 100a through which combustion exhaust gas discharged from the boiler 102 flows, a steam system 100b through which steam generated by the boiler 102 flows, and a condenser 109. A dewatering system SYS1 for dewatering low-grade coal as fuel for the boiler, and a pulverizer 101 for crushing low-grade coal dehydrated by the low-grade coal dehydration system SYS1. ing.
排ガス系統100aは、ボイラ102で低品位炭を燃焼した際に発生した燃焼排ガスを煙突(図示せず)へと導くための系統であり、ボイラ102と脱硝装置103とを燃焼排ガス配管121aで接続し、脱硝装置103とエアーヒータ(A/H)104とを燃焼排ガス配管121bで接続し、エアーヒータ104と乾式電気集塵機(DESP)105とを燃焼排ガス配管121cで接続し、乾式電気集塵機105と湿式脱硫装置(WFGD)106とを燃焼排ガス配管121dで接続し、湿式脱硫装置106に燃焼排ガス配管121eを接続して構成されている。ボイラ102から排出された燃焼排ガスは、脱硝装置103、エアーヒータ104、乾式電気集塵機105、湿式脱硫装置106の順に流れる過程で、燃焼排ガスに含まれる環境規制物質が規制値以下まで除去される。そして、処理済の燃焼排ガス130が煙突から外部に排出される。 The exhaust gas system 100a is a system for guiding combustion exhaust gas generated when low-grade coal is burned in the boiler 102 to a chimney (not shown), and the boiler 102 and the denitration device 103 are connected by a combustion exhaust gas pipe 121a. The denitration device 103 and the air heater (A / H) 104 are connected by a combustion exhaust gas pipe 121b, the air heater 104 and a dry electrostatic precipitator (DESP) 105 are connected by a combustion exhaust gas pipe 121c, and the dry electric dust collector 105 A wet desulfurization apparatus (WFGD) 106 is connected by a combustion exhaust gas pipe 121d, and a combustion exhaust gas pipe 121e is connected to the wet desulfurization apparatus 106. In the course of the combustion exhaust gas discharged from the boiler 102 flowing in the order of the denitration device 103, the air heater 104, the dry electrostatic precipitator 105, and the wet desulfurization device 106, the environmentally regulated substances contained in the combustion exhaust gas are removed to a regulation value or less. And the processed combustion exhaust gas 130 is discharged | emitted from a chimney outside.
蒸気系統100bは、ボイラ102で生成された蒸気が流れる系統であり、蒸気タービン107と復水器109とを備える。ボイラ102で生成された蒸気は、水蒸気配管124によって蒸気タービン107まで導かれ、その蒸気によって蒸気タービン107が駆動される。蒸気タービン107が駆動することで、発電機108が回転して発電する。そして、蒸気タービン107から排出された蒸気は、復水するために復水器109に供給される。 The steam system 100 b is a system through which steam generated by the boiler 102 flows, and includes a steam turbine 107 and a condenser 109. The steam generated in the boiler 102 is guided to the steam turbine 107 through the steam pipe 124, and the steam turbine 107 is driven by the steam. When the steam turbine 107 is driven, the generator 108 rotates to generate power. The steam discharged from the steam turbine 107 is supplied to the condenser 109 for condensing.
給水系統100cは、復水器109によって復水された水をボイラ102に供給するための系統であり、復水器109とボイラ102とを復水配管125で接続して構成される。なお、復水器109へは、冷却水配管126,127を介して冷却水131が供給される。 The water supply system 100 c is a system for supplying the water condensed by the condenser 109 to the boiler 102, and is configured by connecting the condenser 109 and the boiler 102 with a condensate pipe 125. Note that the cooling water 131 is supplied to the condenser 109 via the cooling water pipes 126 and 127.
また、ボイラ102と低品位炭の脱水システムSYS1との間には粉砕装置101が設けられており、脱水処理された低品位炭は、この粉砕装置101にて細かく粉砕された後、低品位炭供給配管120を経由してボイラ102に供給される。なお、発電プラントPP1で用いられている低品位炭の脱水システムSYS1は、前述した第1実施例に係る低品位炭の脱水システムSYS1と同じものである。そのため、同一の構成には同じ符号を付して、ここでの説明は省略する。 A pulverization apparatus 101 is provided between the boiler 102 and the low-grade coal dewatering system SYS1, and the low-grade coal subjected to the dehydration process is finely crushed by the pulverization apparatus 101 and then the low-grade coal. It is supplied to the boiler 102 via the supply pipe 120. The low-grade coal dehydration system SYS1 used in the power plant PP1 is the same as the low-grade coal dehydration system SYS1 according to the first embodiment described above. For this reason, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
さらに、第1実施例に係る発電プラントPP1では、エアーヒータ104と乾式電気集塵機105との間の燃焼排ガス配管121cと、低品位炭の脱水システムSYS1の気水分離装置14に組み込まれた熱交換器18とを配管で接続して、エアーヒータ104の出口から抽気した燃焼排ガスが、熱交換器18を介して乾式電気集塵機105へ流れる経路を設けている。これにより、気水分離装置14に取り込まれた水含有液化DMEは、熱交換器18を流れる燃焼排ガスの熱によって気化し、水と分離されることになる。 Further, in the power plant PP1 according to the first embodiment, the heat exchange incorporated in the flue gas piping 121c between the air heater 104 and the dry electrostatic precipitator 105 and the steam separator 14 of the low-grade coal dehydration system SYS1. The exhaust gas exhausted from the outlet of the air heater 104 is connected to the vessel 18 by piping, and a path is provided for the combustion exhaust gas to flow to the dry electrostatic precipitator 105 via the heat exchanger 18. As a result, the water-containing liquefied DME taken into the steam / water separator 14 is vaporized by the heat of the combustion exhaust gas flowing through the heat exchanger 18 and separated from water.
このように構成された発電プラントPP1によれば、脱水剤の使用量を低減でき、圧縮機17の動力も低減できるから、発電プラントPP1の消費電力を低減できる。さらに、ボイラ102から排出された燃焼排ガスの熱を利用して水含有液化DMEからDMEを気化させることができるから、エネルギの有効利用が図られ、発電プラントPP1の熱効率が向上する。 According to the power plant PP1 configured in this way, the amount of dehydrating agent used can be reduced, and the power of the compressor 17 can also be reduced, so that the power consumption of the power plant PP1 can be reduced. Furthermore, since the DME can be vaporized from the water-containing liquefied DME using the heat of the combustion exhaust gas discharged from the boiler 102, energy is effectively used, and the thermal efficiency of the power plant PP1 is improved.
なお、発電プラントPP1は、排ガス系統100aにガスガスヒータを設けることもできる。この場合、図8に示すように、エアーヒータ104と乾式電気集塵機105の間に高温側ガスガスヒータ(GGH)132aを設け、湿式脱硫装置106の下流側に低温側ガスガスヒータ(GGH)132bを設ける。このようにすると、発電プラントPP1の白煙対策も可能となる。 In addition, the power plant PP1 can also provide a gas gas heater in the exhaust gas system 100a. In this case, as shown in FIG. 8, a high temperature side gas gas heater (GGH) 132a is provided between the air heater 104 and the dry electrostatic precipitator 105, and a low temperature side gas gas heater (GGH) 132b is provided downstream of the wet desulfurization apparatus 106. . In this way, it is possible to take measures against white smoke in the power plant PP1.
「発電プラントの第2実施例(PP2)」
次に、本発明に係る発電プラントの第2実施例について、図9を参照しながら説明するが、本発明の第2実施例に係る発電プラントPP2は、第1実施例に係る発電プラントPP1と比べて、排ガス系統100aと気水分離装置14の熱交換器18とを接続する経路が相違する以外は同じ構成である。そのため、以下の説明では、この相違点を中心に説明を行うこととし、発電プラントPP1と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略することにする。
“Second Example of Power Plant (PP2)”
Next, a second embodiment of the power plant according to the present invention will be described with reference to FIG. 9. The power plant PP2 according to the second embodiment of the present invention is the same as the power plant PP1 according to the first embodiment. In comparison, the configuration is the same except that the path connecting the exhaust gas system 100a and the heat exchanger 18 of the steam separator 14 is different. Therefore, in the following description, this difference will be mainly described, and the same components as those of the power plant PP1 will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
第2実施例に係る発電プラントPP2では、乾式電気集塵機105と湿式脱硫装置106の間の燃焼排ガス配管121dと、低品位炭の脱水システムSYS1の気水分離装置14に組み込まれた熱交換器18とを配管で接続して、乾式電気集塵機105の出口から抽気した燃焼排ガスが、熱交換器18を介して湿式脱硫装置106へ流れる経路を設けている。これにより、気水分離装置14に取り込まれた水含有液化DMEは、熱交換器18を流れる燃焼排ガスの熱によって気化し、水と分離されることになる。 In the power plant PP2 according to the second embodiment, the heat exchanger 18 incorporated in the flue gas piping 121d between the dry electrostatic precipitator 105 and the wet desulfurization device 106 and the steam separator 14 of the low-grade coal dehydration system SYS1. Are connected by a pipe, and the exhaust gas extracted from the outlet of the dry electrostatic precipitator 105 flows through the heat exchanger 18 to the wet desulfurization device 106. As a result, the water-containing liquefied DME taken into the steam / water separator 14 is vaporized by the heat of the combustion exhaust gas flowing through the heat exchanger 18 and separated from water.
この発電プラントPP2によっても、ボイラ102から排出された燃焼排ガスの熱を利用して水含有液化DMEからDMEを気化させることができるから、エネルギの有効利用が図られ、発電プラントPP2の熱効率が向上する。 This power plant PP2 can also vaporize DME from the water-containing liquefied DME using the heat of the combustion exhaust gas discharged from the boiler 102, so that the energy can be used effectively and the thermal efficiency of the power plant PP2 is improved. To do.
なお、発電プラントPP2は、排ガス系統100aにガスガスヒータを設けることもできる。この場合、図10に示すように、エアーヒータ104と乾式電気集塵機105の間に高温側ガスガスヒータ132aを設け、湿式脱硫装置106の下流側に低温側ガスガスヒータ132bを設ける。このようにすると、発電プラントPP2の白煙対策も可能となる。 The power plant PP2 can also be provided with a gas gas heater in the exhaust gas system 100a. In this case, as shown in FIG. 10, a high temperature side gas gas heater 132a is provided between the air heater 104 and the dry electrostatic precipitator 105, and a low temperature side gas gas heater 132b is provided downstream of the wet desulfurization apparatus 106. In this way, it is possible to take measures against white smoke in the power plant PP2.
「発電プラントの第3実施例(PP3)」
次に、本発明に係る発電プラントの第3実施例について、図11を参照しながら説明する。本発明の第3実施例に係る発電プラントPP3は、復水器109を流れる冷却水を気水分離装置14の熱交換器18に導く構成である点が特徴である。そのため、以下の説明では、この特徴点を中心に説明を行うこととし、発電プラントPP1,PP2と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略することにする。
"Third embodiment of power plant (PP3)"
Next, a third embodiment of the power plant according to the present invention will be described with reference to FIG. The power plant PP3 according to the third embodiment of the present invention is characterized in that the cooling water flowing through the condenser 109 is guided to the heat exchanger 18 of the steam separator 14. Therefore, in the following description, the description will be focused on this feature point, and the same components as those of the power plants PP1 and PP2 will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
第3実施例に係る発電プラントPP3では、復水器109の出口に設けられた冷却水配管127と、低品位炭の脱水システムSYS1の気水分離装置14に組み込まれた熱交換器18とを配管で接続して、復水器109で吸熱した冷却水が、熱交換器18を流れて冷却水配管127へと戻る経路を設けている。復水器109を流れる冷却水は、復水器109にて蒸気と熱交換して蒸発潜熱を得る。蒸発潜熱を得た冷却水を熱交換器18に流すと、気水分離装置14に取り込まれた水含有液化DMEは、蒸発潜熱によって気化し、水と分離される。 In the power plant PP3 according to the third embodiment, the cooling water pipe 127 provided at the outlet of the condenser 109 and the heat exchanger 18 incorporated in the steam separator 14 of the low-grade coal dehydration system SYS1 are provided. The cooling water connected by piping and having absorbed heat by the condenser 109 flows through the heat exchanger 18 and returns to the cooling water piping 127. The cooling water flowing through the condenser 109 exchanges heat with steam in the condenser 109 to obtain latent heat of evaporation. When the cooling water having obtained latent heat of vaporization is passed through the heat exchanger 18, the water-containing liquefied DME taken into the steam-water separator 14 is vaporized by the latent heat of vaporization and separated from water.
このように、発電プラントPP3によれば、復水器109を流れる冷却水の蒸発潜熱を利用して水含有液化DMEからDMEを気化させることができるから、エネルギの有効利用が図られ、発電プラントPP3の熱効率が向上する。 Thus, according to the power generation plant PP3, DME can be vaporized from the water-containing liquefied DME using the latent heat of vaporization of the cooling water flowing through the condenser 109, so that energy can be effectively used, and the power plant The thermal efficiency of PP3 is improved.
なお、発電プラントPP3は、熱交換器18を流れる熱媒体として冷却水を用いているが、冷却水以外にも、例えば空気を用いても良い。 In addition, although the power plant PP3 uses cooling water as a heat medium flowing through the heat exchanger 18, for example, air may be used in addition to the cooling water.
「発電プラントの第4実施例(PP4)」
次に、本発明に係る発電プラントの第4実施例について、図12を参照しながら説明する。本発明の第4実施例に係る発電プラントPP4は、蒸気タービン107から抽気した蒸気を気水分離装置14の熱交換器18に導く構成である点が特徴である。そのため、以下の説明では、この特徴点を中心に説明を行うこととし、発電プラントPP1,PP2,PP3と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略することにする。
"Fourth embodiment of power plant (PP4)"
Next, a fourth embodiment of the power plant according to the present invention will be described with reference to FIG. The power plant PP4 according to the fourth embodiment of the present invention is characterized in that the steam extracted from the steam turbine 107 is guided to the heat exchanger 18 of the steam separator 14. For this reason, in the following description, the description will focus on this characteristic point, and the same components as those of the power plants PP1, PP2, PP3 will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
第4実施例に係る発電プラントPP4では、蒸気タービン107と、低品位炭の脱水システムSYS1の気水分離装置14に組み込まれた熱交換器18とをタービン抽気抜出し配管135で接続し、熱交換器18と復水配管125とをタービン抽気凝縮水戻り配管136と接続して、蒸気タービン107から抽気された蒸気が熱交換器18へ流れた後に復水配管125へと戻る経路を設けている。この経路を流れる蒸気は、熱交換器18にて気水分離装置14に取り込まれた水含有液化DMEと熱交換して凝縮水となる。この凝縮水は、復水配管125へと戻され、ボイラ102へと供給される。一方、気水分離装置14に取り込まれた水含有液化DMEは、熱交換器18で蒸気から吸熱して気化する。 In the power plant PP4 according to the fourth embodiment, the steam turbine 107 and the heat exchanger 18 incorporated in the steam separator 14 of the low-grade coal dehydration system SYS1 are connected by a turbine extraction pipe 135 to perform heat exchange. The condenser 18 and the condensate pipe 125 are connected to the turbine bleed condensate return pipe 136 so that the steam extracted from the steam turbine 107 flows into the heat exchanger 18 and then returns to the condensate pipe 125. . Steam flowing through this path exchanges heat with the water-containing liquefied DME taken into the steam separator 14 by the heat exchanger 18 to become condensed water. This condensed water is returned to the condensate pipe 125 and supplied to the boiler 102. On the other hand, the water-containing liquefied DME taken into the steam separator 14 is absorbed by the heat exchanger 18 and vaporized.
なお、詳しくは図示しないが、蒸気タービン107は、低圧タービン、中圧タービン、及び高圧タービンを備えており、発電プラントPP4では、低圧タービンまたは中圧タービンから抽気した蒸気を熱交換器18へ導くようにしている。また、ボイラ102には節炭器(図示せず)が設けられており、熱交換器18で水含有液化DMEと熱交換した蒸気は、凝縮水となって節炭器へと供給される。 Although not shown in detail, the steam turbine 107 includes a low pressure turbine, an intermediate pressure turbine, and a high pressure turbine. In the power plant PP4, the steam extracted from the low pressure turbine or the intermediate pressure turbine is guided to the heat exchanger 18. I am doing so. Further, the boiler 102 is provided with a economizer (not shown), and the steam exchanged with the water-containing liquefied DME by the heat exchanger 18 is supplied to the economizer as condensed water.
このように、発電プラントPP4によれば、蒸気タービン107から抽気された蒸気の熱を利用して水含有液化DMEからDMEを気化させることができるから、エネルギの有効利用が図られ、発電プラントPP4の熱効率が向上する。 As described above, according to the power generation plant PP4, DME can be vaporized from the water-containing liquefied DME using the heat of the steam extracted from the steam turbine 107, so that energy can be effectively used, and the power generation plant PP4. The thermal efficiency of is improved.
「発電プラントの第5実施例(PP5)」
第5実施例に係る発電プラントPP5は、図13に示すように、発電プラントPP1の構成のうち低品位炭の脱水システムSYS1の代わりに、脱気塔8を有する低品位炭の脱水システムSYS2を適用している。この構成により、DMEの回収率を高めることができる。
"Fifth embodiment of power plant (PP5)"
As shown in FIG. 13, the power plant PP5 according to the fifth embodiment includes a low-grade coal dewatering system SYS2 having a deaeration tower 8 instead of the low-grade coal dewatering system SYS1 in the configuration of the power plant PP1. Applicable. With this configuration, the recovery rate of DME can be increased.
なお、これ以外にも、発電プラントPP2〜4において、低品位炭の脱水システムSYS1に代えて、前述した実施例2に係る低品位炭の脱水システムSYS2を適用することができる。これにより、DMEの回収率を高めることができる。 In addition to this, in the power plants PP2-4, the low-grade coal dewatering system SYS2 according to the above-described second embodiment can be applied instead of the low-grade coal dewatering system SYS1. Thereby, the recovery rate of DME can be increased.
1:低品位炭(脱水前)、2:低品位炭(脱水後)、3a〜c:水、4:ジメチルエーテル(DME)、5a,5b:燃焼排ガス、6:冷却水、8:脱気塔、9:電動機、10:冷却器、11:低品位炭供給ホッパ、12:機械的脱水装置、12a:胴体部、12b:出口、12c:スクリューコンベア(スクリューフィーダ)、13:化学的脱水装置、14:気水分離装置、15:低品位炭回収ホッパ、16:レシーバタンク、17:圧縮機、17a、圧縮機の吸込口、18:熱交換器(脱水剤気化手段)、19:ポンプ、20:ブロワ、21:ロータリーバルブ、22:低品位炭供給弁、23,24:排水弁、25:ジメチルエーテル回収弁、26:低品位炭排出弁(圧力仕切弁)、27:圧縮機入口弁(圧力制御弁)、28:逆止弁、31:低品位炭供給配管、32〜34:連絡配管、35:低品位炭排出配管、36,37:排水配管、38:液化ジメチルエーテル回収配管、39:ジメチルエーテル回収配管、40:ジメチルエーテル補給配管、41:ジメチルエーテル供給配管、42:燃焼排ガス配管、43:冷却水配管、44:ジメチルエーテル回収配管、45:燃焼排ガス配管、46:排水弁、47:排水配管、48:熱交換器、49:ジメチルエーテル回収弁、50:化学的脱水装置入口弁(圧力仕切弁)、60:ポンプ、65:圧力発信機(圧力計測手段)、66:圧力発信機(圧力計測手段)、70:制御装置
101:粉砕装置、102:ボイラ、103:湿式脱硝装置(脱硝装置)、104:エアーヒータ、105:乾式電気集塵機(集塵装置)、106:湿式脱硫装置(脱硫装置)、107:蒸気タービン、108:発電機、109:復水器、120:低品位炭供給配管、121a〜e:燃焼排ガス配管、122:燃焼排ガス抜出し配管、123:燃焼排ガス戻り配管、124:水蒸気配管、125:復水配管、126,127:冷却水配管、130:燃焼排ガス(処理済)、131:冷却水、132a:ガスガスヒータ(高温側)、132b:ガスガスヒータ(低温側)、133:復水器熱交換媒体抜出し配管、134:復水器熱交換媒体戻り配管、135:タービン抽気抜出し配管、136:タービン抽気凝縮水戻り配管、SYS1,2:低品位炭の脱水システム、PP1〜5:発電プラント
1: low-grade coal (before dehydration), 2: low-grade coal (after dehydration), 3a to c: water, 4: dimethyl ether (DME), 5a, 5b: combustion exhaust gas, 6: cooling water, 8: deaeration tower , 9: electric motor, 10: cooler, 11: low-grade coal supply hopper, 12: mechanical dehydrator, 12a: fuselage, 12b: outlet, 12c: screw conveyor (screw feeder), 13: chemical dehydrator 14: Steam separator, 15: Low-grade coal recovery hopper, 16: Receiver tank, 17: Compressor, 17a, compressor inlet, 18: Heat exchanger (dehydrating agent vaporization means), 19: Pump, 20 : Blower, 21: Rotary valve, 22: Low grade coal supply valve, 23, 24: Drain valve, 25: Dimethyl ether recovery valve, 26: Low grade coal discharge valve (pressure gate valve), 27: Compressor inlet valve (pressure) Control valve), 28: check valve, 1: low-grade coal supply piping, 32-34: communication piping, 35: low-grade coal discharge piping, 36, 37: drainage piping, 38: liquefied dimethyl ether recovery piping, 39: dimethyl ether recovery piping, 40: dimethyl ether supply piping, 41 : Dimethyl ether supply pipe, 42: combustion exhaust pipe, 43: cooling water pipe, 44: dimethyl ether recovery pipe, 45: combustion exhaust pipe, 46: drain valve, 47: drain pipe, 48: heat exchanger, 49: dimethyl ether recovery valve 50: Chemical dehydrator inlet valve (pressure gate valve), 60: pump, 65: pressure transmitter (pressure measuring means), 66: pressure transmitter (pressure measuring means), 70: control device 101: grinding device, 102: Boiler, 103: Wet denitration device (denitration device), 104: Air heater, 105: Dry type electric dust collector (dust collection device), 106: 107: steam turbine, 108: generator, 109: condenser, 120: low-grade coal supply piping, 121a to e: combustion exhaust gas piping, 122: combustion exhaust gas extraction piping, 123: combustion Exhaust gas return pipe, 124: steam pipe, 125: condensate pipe, 126, 127: cooling water pipe, 130: combustion exhaust gas (treated), 131: cooling water, 132a: gas gas heater (high temperature side), 132b: gas gas heater (Low-temperature side) 133: Condenser heat exchange medium extraction piping, 134: Condenser heat exchange medium return piping, 135: Turbine extraction piping, 136: Turbine extraction condensate return piping, SYS1, 2: Low-grade coal Dehydration system, PP1-5: Power plant
Claims (16)
前記化学的脱水システムは、低品位炭と前記脱水剤の液化物とを接触させて脱水する化学的脱水装置と、前記化学的脱水装置にて生成された前記混合物のうち前記脱水剤を気化させる脱水剤気化手段を有する気水分離装置と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を回収して貯留するレシーバタンクと、前記レシーバタンクに貯留されている気体状態の脱水剤を加圧する圧縮機と、前記圧縮機にて加圧された脱水剤を冷却して液化する冷却器と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を前記レシーバタンクまで搬送するブロワと、前記気水分離装置にて前記混合物から分離された水を系外へ排出するポンプと、を備えることを特徴とする低品位炭の脱水システム。 In the description of claim 1,
The chemical dehydration system is configured to vaporize the dehydrating agent in the chemical dehydration apparatus that contacts and dehydrates low-grade coal and the liquefied product of the dehydrating agent, and the mixture generated by the chemical dehydrating apparatus. An air / water separator having a dehydrating agent vaporization means, a receiver tank for collecting and storing the dehydrating agent vaporized by the air / water separating device, and pressurizing the gaseous dehydrating agent stored in the receiver tank A compressor, a cooler that cools and liquefies the dehydrating agent pressurized by the compressor, a blower that conveys the dehydrating agent vaporized by the steam separator to the receiver tank, and the steam A low-grade coal dehydration system comprising: a pump for discharging water separated from the mixture by a separation device to the outside of the system.
前記化学的脱水システムの入口と出口に其々設けられた圧力仕切弁と、前記レシーバタンクと前記圧縮機の吸込口との間に設けられた圧力制御弁と、前記化学的脱水システムにおける液体状態の前記脱水剤が流れる経路と前記化学的脱水システムにおける気体状態の前記脱水剤が流れる経路とに其々に設けられ、前記脱水剤の圧力を計測する圧力計測手段と、前記圧力計測手段による計測に基づいて前記圧力仕切弁の開閉動作の切り換え並びに前記圧力制御弁の開度の調整を行う制御装置と、をさらに備えたことを特徴とする低品位炭の脱水システム。 In the description of claim 2,
A pressure gate valve provided respectively at an inlet and an outlet of the chemical dehydration system; a pressure control valve provided between the receiver tank and a suction port of the compressor; and a liquid state in the chemical dehydration system A pressure measuring means for measuring the pressure of the dehydrating agent, and a measurement by the pressure measuring means, which are respectively provided in a path through which the dehydrating agent flows and a path through which the dehydrating agent in the gaseous state flows in the chemical dehydration system. And a control device for switching the opening / closing operation of the pressure gate valve and adjusting the opening degree of the pressure control valve based on the above.
前記化学的脱水装置は、低品位炭を搬送するベルトコンベア部と、搬送中の低品位炭へ前記脱水剤の液化物を噴霧する噴霧部と、前記混合物を貯留する貯留部と、を有することを特徴とする低品位炭の脱水システム。 In the description of claim 2,
The chemical dehydration apparatus includes a belt conveyor unit that conveys low-grade coal, a spray unit that sprays a liquefied product of the dehydrating agent onto the low-grade coal being conveyed, and a storage unit that stores the mixture. A low-grade coal dehydration system characterized by
前記脱水剤気化手段は、加熱により前記脱水剤を気化させることを特徴とする低品位炭の脱水システム。 In the description of claim 2,
The dehydrating system for low-grade coal, wherein the dehydrating agent vaporizing means vaporizes the dehydrating agent by heating.
前記機械的脱水システムは、出口がテーパ状に形成され、内部に低品位炭を搬送するスクリューフィーダが設けられた機械的脱水装置を有することを特徴とする低品位炭の脱水システム。 In the description of claim 1 or 2,
The mechanical dehydration system includes a mechanical dehydration apparatus having a tapered outlet and a screw feeder that transports low-grade coal therein.
前記気水分離装置にて分離された水に含まれる前記脱水剤を脱気する脱気塔と、前記脱気塔にて脱気された脱水剤を前記レシーバタンクに戻す経路と、をさらに備えたことを特徴とする低品位炭の脱水システム。 In the description of claim 2,
A degassing tower for degassing the dehydrating agent contained in the water separated by the steam separator, and a path for returning the dehydrating agent degassed by the degassing tower to the receiver tank. This is a low-grade coal dehydration system.
前記低品位炭の脱水システムは、低品位炭に常温・常圧で気体である有機化合物(以下、「脱水剤」という)の液化物を接触させ、低品位炭に含有された水分を前記脱水剤に溶解させて水と前記脱水剤との混合物を得ることによって低品位炭を脱水し、前記混合物を気体状態の前記脱水剤と水とに気水分離させて前記気体状態の脱水剤を回収し、回収された前記気体状態の脱水剤を加圧、冷却、または加圧と冷却の併用の何れかの方法により液化させ、液化した前記脱水剤を再利用して低品位炭を脱水する化学的脱水システムと、前記化学的脱水システムの上流側に設けられ、低品位炭中に含まれるバルク水の全部または一部を機械的に脱水すると共に、脱水された低品位炭を前記化学的脱水システムへ供給する機械的脱水システムと、を備えたことを特徴とする発電プラント。 A flue gas exhausted from the boiler flows in the order of a denitration device, an air heater, a dust collector, and a desulfurization device, and a steam turbine is driven by steam generated by the boiler, and then condensate after driving the steam turbine. A steam system for supplying steam to the steam generator, a water supply system for supplying the water condensed by the condenser to the boiler, and dewatering the low-grade coal supplied to the boiler by dehydrating the low-grade coal A power plant comprising a system,
The low-grade coal dehydration system contacts low-grade coal with a liquefied product of an organic compound (hereinafter referred to as “dehydrating agent”) that is gaseous at normal temperature and normal pressure, and dehydrates the moisture contained in the low-grade coal. The low-grade coal is dehydrated by dissolving in an agent to obtain a mixture of water and the dehydrating agent, and the mixture is separated into the gas dehydrating agent and water to recover the gaseous dehydrating agent. Then, the recovered dehydrating agent in the gaseous state is liquefied by any method of pressurization, cooling, or a combination of pressurization and cooling, and the liquefied dehydrant is reused to dehydrate low-grade coal. A mechanical dehydration system and an upstream side of the chemical dehydration system, mechanically dehydrating all or part of the bulk water contained in the low-grade coal, and dehydrating the low-grade coal A mechanical dehydration system that supplies the system Power plant, characterized in that was.
前記化学的脱水システムは、低品位炭と前記脱水剤の液化物とを接触させて脱水する化学的脱水装置と、前記化学的脱水装置にて生成された前記混合物のうち前記脱水剤を気化させる熱交換器を有する気水分離装置と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を回収して貯留するレシーバタンクと、前記レシーバタンクに貯留されている気体状態の脱水剤を加圧する圧縮機と、前記圧縮機にて加圧された脱水剤を冷却して液化する冷却器と、前記気水分離装置にて気化された脱水剤を前記レシーバタンクまで搬送するブロワと、前記気水分離装置にて前記混合物から分離された水を系外へ排出するポンプと、を備えることを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 8,
The chemical dehydration system is configured to vaporize the dehydrating agent in the chemical dehydration apparatus that contacts and dehydrates low-grade coal and the liquefied product of the dehydrating agent, and the mixture generated by the chemical dehydrating apparatus. A steam separator having a heat exchanger, a receiver tank for collecting and storing the dehydrating agent vaporized in the steam separating apparatus, and a compression for pressurizing the gaseous dehydrating agent stored in the receiver tank , A cooler that cools and liquefies the dehydrating agent pressurized by the compressor, a blower that conveys the dehydrating agent vaporized by the steam separator to the receiver tank, and the steam separator A power plant comprising: a pump for discharging water separated from the mixture by an apparatus to the outside of the system.
前記エアーヒータの出口から抽気した前記燃焼排ガスを、前記熱交換器を介して前記集塵装置へと流す経路を設けたことを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 9,
A power plant comprising a path for flowing the combustion exhaust gas extracted from an outlet of the air heater to the dust collector through the heat exchanger.
前記集塵装置の出口から抽気した前記燃焼排ガスを、前記熱交換器を介して前記脱硫装置へと流す経路を設けたことを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 9,
A power plant comprising a path for flowing the combustion exhaust gas extracted from an outlet of the dust collector to the desulfurization device via the heat exchanger.
前記排ガス系統にガスガスヒータを設けたことを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 10 or 11,
A power plant comprising a gas gas heater in the exhaust gas system.
前記復水器にて蒸気と熱交換して蒸発潜熱を得た熱媒体を前記熱交換器へと導いた後、再び前記復水器へと戻す経路を設けたことを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 9,
A power plant comprising: a heat medium that has exchanged heat with steam in the condenser to obtain latent heat of evaporation, the heat medium being guided to the heat exchanger, and then returned to the condenser again.
前記熱媒体として、水または空気が用いられることを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 13,
Water or air is used as the heat medium.
前記給水系統に、前記蒸気タービンから抽気した蒸気を前記熱交換器へと導き、当該熱交換器で前記脱水剤との熱交換により前記蒸気を凝縮水として回収し、当該凝縮水を前記ボイラへ供給する経路を設けたことを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 9,
The steam extracted from the steam turbine is guided to the heat exchanger to the water supply system, and the steam is recovered as condensed water by heat exchange with the dehydrating agent in the heat exchanger, and the condensed water is supplied to the boiler. A power plant having a supply path.
前記気水分離装置にて分離された水に含まれる前記脱水剤を脱気する脱気塔と、前記脱気塔にて脱気された脱水剤を前記レシーバタンクに戻す経路と、をさらに備えたことを特徴とする発電プラント。 In the description of claim 9,
A degassing tower for degassing the dehydrating agent contained in the water separated by the steam separator, and a path for returning the dehydrating agent degassed by the degassing tower to the receiver tank. A power plant characterized by that.
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WO2016117100A1 (en) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 株式会社日立製作所 | Liquid solid separating device |
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