JP2014159934A - Raw material supply device and method, and fluidized bed drying equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、湿潤原料が付着することを抑制しつつ、流動層乾燥装置に安定して湿潤原料を供給することができる原料供給装置、流動層乾燥設備および原料供給方法に関するものである。 The present invention relates to a raw material supply apparatus, a fluidized bed drying facility, and a raw material supply method capable of stably supplying a wet raw material to a fluidized bed drying apparatus while suppressing attachment of the wet raw material.
例えば、原料として石炭等の固体炭素質燃料をガス化する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、適用炭種も拡大できる事が知られている。 For example, a coal gasification combined cycle power generation facility that gasifies solid carbonaceous fuel such as coal as a raw material can be combined with combined cycle power generation to further increase efficiency and increase efficiency compared to conventional coal thermal power generation. It is a power generation facility aimed at environmental friendliness. This coal gasification combined power generation facility is also known to be able to use coal with abundant resources, and it is known that the applicable coal types can be expanded.
このような石炭ガス化複合発電設備は、例えば褐炭(湿潤原料)を燃料として用いた場合、ガス化炉内に持ち込まれる水分量が多く、この水分の蒸発潜熱のためガス化炉内温度が低下し発電効率が低下してしまう。高水分炭の利用のためには流動層乾燥装置を設け、この流動層乾燥装置により石炭を乾燥して水分を除去してから粉砕して石炭ガス化炉に供給する必要がある。 In such a coal gasification combined power generation facility, for example, when lignite (wet raw material) is used as a fuel, a large amount of water is brought into the gasification furnace, and the temperature inside the gasification furnace decreases due to the latent heat of vaporization of the water. However, power generation efficiency is reduced. In order to use high moisture coal, it is necessary to provide a fluidized bed dryer, dry the coal with this fluidized bed dryer to remove moisture, and then pulverize and supply it to the coal gasifier.
従来、このような褐炭等の被乾燥物を乾燥する流動層乾燥装置は、底部が多数の開孔を有する通気可能な分散板を有する乾燥室と、乾燥室下部に位置するチャンバ室とを備えている。すなわち、この流動層乾燥装置は、流動化ガス(乾燥用気体)を風箱から多孔板を介して乾燥室に供給することによって被乾燥物を流動させつつ乾燥させている(特許文献1)。 Conventionally, a fluidized bed drying apparatus for drying an object to be dried such as lignite has a drying chamber having a dispersible plate having a large number of openings at the bottom and a chamber chamber located at the lower portion of the drying chamber. ing. That is, in this fluidized bed drying apparatus, a fluidized gas (drying gas) is supplied from a wind box to a drying chamber through a perforated plate to dry the material to be dried while flowing (Patent Document 1).
流動層乾燥装置に褐炭を供給する装置としては、供給ホッパに貯留された褐炭をロータリーフィーダで搬送する装置がある。 As an apparatus for supplying lignite to a fluidized bed drying apparatus, there is an apparatus for conveying lignite stored in a supply hopper by a rotary feeder.
ところで、流動層乾燥装置に供給する材料は水分を多く含んだ湿潤原料である。そのため、流動層乾燥装置に湿潤原料を供給する供給装置に褐炭が付着する恐れがある。褐炭が付着すると、流動層乾燥装置への褐炭の供給が不安定になる。このように、供給装置への湿潤原料の付着を抑制する方法として、窒素等を供給する方法がある。しかしながら、窒素ガスを供給部に用いるための機構が必要となる。また、パージガスが流動層乾燥装置内に混入するため、流動層乾燥装置内の温度が低下する。 By the way, the material supplied to the fluidized bed drying apparatus is a wet raw material containing a lot of moisture. Therefore, there is a possibility that lignite adheres to the supply device that supplies the wet raw material to the fluidized bed drying device. When lignite adheres, the supply of lignite to the fluidized bed dryer becomes unstable. As described above, there is a method of supplying nitrogen or the like as a method of suppressing adhesion of the wet raw material to the supply device. However, a mechanism for using nitrogen gas in the supply unit is required. Further, since the purge gas is mixed in the fluidized bed drying device, the temperature in the fluidized bed drying device is lowered.
そこで、本発明は、湿潤原料が付着することを抑制しつつ、流動層乾燥装置に安定して湿潤原料を供給することができる原料供給装置、流動層乾燥設備および原料供給方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a raw material supply device, a fluidized bed drying facility, and a raw material supply method capable of stably supplying a wet raw material to a fluidized bed drying device while suppressing the attachment of the wet raw material. Let it be an issue.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、容器の上部に設けられ、前記容器の上部から粉体状の原料を鉛直方向下側に案内する原料供給管と、前記原料供給管の下端部側に、前記原料供給管から供給された前記原料を前記容器内に案内する下方向に漸次縮径した螺旋状案内板を有することを特徴とする原料供給装置にある。 A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is provided in an upper part of a container, and a raw material supply pipe for guiding a powdery raw material downward from the upper part of the container, and the raw material supply In the raw material supply apparatus, a spiral guide plate having a diameter gradually reduced in a downward direction for guiding the raw material supplied from the raw material supply pipe into the container is provided on a lower end side of the pipe.
第2の発明は、第1の発明において、前記原料供給管又は前記螺旋状案内板のいずれか一方又は両方を駆動する駆動装置を有することを特徴とする原料供給装置にある。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the raw material supply apparatus according to the first aspect, further comprising a drive device that drives either one or both of the raw material supply pipe and the spiral guide plate.
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記原料が湿潤原料であることを特徴とする原料供給装置にある。 A third invention is the raw material supply apparatus according to the first or second invention, wherein the raw material is a wet raw material.
第4の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明の前記原料供給装置と、前記原料供給装置によって供給された前記原料を乾燥可能な流動層乾燥装置と、を備えることを特徴とする流動層乾燥設備にある。 A fourth invention includes the raw material supply device according to any one of the first to third aspects, and a fluidized bed drying device capable of drying the raw material supplied by the raw material supply device. Located in fluidized bed drying facility.
第5の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明の前記原料供給装置を用い、供給される前記原料を鉛直方向下側に供給する前記原料供給管と、前記原料供給管より供給された前記原料を前記容器内に案内する下方向に漸次縮径した螺旋状の案内板により分散供給することを特徴とする原料供給方法にある。 A fifth invention uses the raw material supply device according to any one of the first to third inventions, and is supplied from the raw material supply pipe that supplies the supplied raw material downward in the vertical direction, and the raw material supply pipe. Further, the raw material supply method is characterized in that the raw material is distributedly supplied by a spiral guide plate having a diameter gradually reduced in a downward direction for guiding the raw material into the container.
本発明によれば、原料を供給する給炭管の下端部側に、螺旋状案内板を設けているので、流動層乾燥装置内部へ原料の供給がより均一分散化される。 According to the present invention, since the spiral guide plate is provided on the lower end side of the coal feed pipe for supplying the raw material, the supply of the raw material is more uniformly dispersed in the fluidized bed drying apparatus.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a fluidized bed drying apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
図1は、本発明の実施例1に係る流動層乾燥設備の概略図である。図10は、本実施例の石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a fluidized bed drying facility according to Example 1 of the present invention. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the coal gasification combined power generation facility of the present embodiment.
本実施例は原料として石炭等の固体炭素質燃料をガス化する石炭ガス化複合発電設備(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)であり、石炭ガス化複合発電設備は、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うものである。即ち、本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、一例として空気燃焼方式(空気吹き)の発電設備を示しているが、酸化剤として酸素の濃度の高いガスを用いる酸素吹き方式でもよい。 The present embodiment is an integrated coal gasification combined cycle (IGCC) that gasifies solid carbonaceous fuel such as coal as a raw material. The coal gasification combined cycle facility gasifies air as an oxidizing agent. An air combustion system for generating coal gas in a furnace is adopted, and coal gas after purification by a gas purification device is supplied as fuel gas to gas turbine equipment for power generation. That is, the coal gasification combined power generation facility of the present embodiment shows an air combustion type (air blowing) power generation facility as an example, but may be an oxygen blowing method using a gas having a high oxygen concentration as an oxidant.
本実施例において、図10に示すように、石炭ガス化複合発電設備10は、給炭装置11、流動層乾燥装置12、微粉炭機(ミル)13、石炭ガス化炉14、チャー回収装置15、ガス精製装置16、ガスタービン設備17、蒸気タービン設備18、発電機19、排熱回収ボイラ(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)20を有している。
In this embodiment, as shown in FIG. 10, the coal gasification combined
給炭装置11は、原炭バンカ21と、石炭供給機22と、クラッシャ23、供給ホッパ24及び供給管25とを有している。原炭バンカ21は、例えば水分含量の多い原炭(例えば石炭、褐炭等の湿潤原料)を貯留可能であって、所定量の原炭を石炭供給機22に投下することができる。石炭供給機22は、原炭バンカ21から投下された原炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ23に投下することができる。このクラッシャ23は、投下された石炭を所定の大きさに粉砕して粉体状の湿潤原料とすることができる。粉砕された粉体状の石炭は、供給ホッパ24及び供給管25を介して、所定量が流動層乾燥装置12に供給される。また、この原炭の粉体状とは、液体状でなく、また未破砕状態などのために数cm以上の大きな固体サイズでないものを示している。本実施形態での石炭は含水した湿潤状態であるために、破砕した原炭はある程度の塊となったものも含めて、粉体状と表記する。
The coal feeder 11 includes a
流動層乾燥装置12は、給炭装置11により投入された石炭に流動化蒸気(流動化ガス)を供給することで、この石炭を流動させながら加熱乾燥するものであり、湿潤状態で粉体状の石炭に含有される水分を除去することができる。そして、この流動層乾燥装置12は、取り出された乾燥炭を冷却する冷却器31が設けられ、乾燥炭が乾燥炭バンカ32に貯留される。また、流動層乾燥装置12は、取り出された蒸気から乾燥炭の粒子を分離するサイクロン33と電気集塵機34が設けられ、蒸気から分離された乾燥炭の粒子が乾燥炭バンカ32に貯留される。なお、電気集塵機34で乾燥炭が分離された蒸気は、圧縮機35で圧縮されてから流動層乾燥装置12に加熱用蒸気として供給される。
The fluidized
微粉炭機13は、石炭粉砕機であって、流動層乾燥装置12により乾燥された石炭(乾燥炭)を細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造するものである。即ち、微粉炭機13は、乾燥炭バンカ32に貯留された乾燥炭が石炭供給機36により投下され、この乾燥炭を所定粒径以下の微粉炭とするものである。そして、微粉炭機13で粉砕後の微粉炭は、バグフィルタ37a,37bにより搬送用ガスから分離され、供給ホッパ38a,38bに貯留される。
The pulverized
石炭ガス化炉14は、微粉炭機13で処理された微粉炭が供給可能であると共に、チャー回収装置15で回収されたチャー(石炭の未燃分)が戻されてリサイクル可能となっている。
The coal gasification furnace 14 can supply pulverized coal processed by the pulverized
即ち、石炭ガス化炉14は、ガスタービン設備17(圧縮機61)から圧縮空気供給ライン41が接続されており、このガスタービン設備17で圧縮された圧縮空気が供給可能となっている。空気分離装置42は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第1窒素供給ライン43が石炭ガス化炉14に接続され、この第1窒素供給ライン43に微粉炭供給ホッパ38a,38bからの給炭ライン44a,44bが接続されている。また、第2窒素供給ライン45も石炭ガス化炉14に接続され、この第2窒素供給ライン45にチャー回収装置15からのチャー戻しライン46が接続されている。更に、酸素供給ライン47は、圧縮空気供給ライン41に接続されている。この場合、窒素は、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用され、酸素は、酸化剤として利用される。
That is, the coal gasification furnace 14 is connected to the compressed
石炭ガス化炉14は、例えば、噴流床形式のガス化炉であって、内部に供給された石炭、チャー、空気(酸素)、またはガス化剤としての水蒸気を燃焼・ガス化すると共に、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス(生成ガス、石炭ガス)が発生し、この可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応が起こる。なお、石炭ガス化炉14は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置48が設けられている。この場合、石炭ガス化炉14は噴流床ガス化炉に限らず、流動床ガス化炉や固定床ガス化炉としてもよい。そして、この石炭ガス化炉14は、チャー回収装置15に向けて可燃性ガスのガス生成ライン49が設けられており、チャーを含む可燃性ガスが排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン49にガス冷却器を設けることで、可燃性ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収装置15に供給するとよい。
The coal gasification furnace 14 is, for example, a spouted bed type gasification furnace, which combusts and gasifies coal, char, air (oxygen) supplied therein or water vapor as a gasifying agent, and produces carbon dioxide. A combustible gas (product gas, coal gas) containing carbon as a main component is generated, and a gasification reaction takes place using this combustible gas as a gasifying agent. The coal gasification furnace 14 is provided with a foreign
チャー回収装置15は、集塵装置51と供給ホッパ52とを有している。この場合、集塵装置51は、1つまたは複数のバグフィルタやサイクロンにより構成され、石炭ガス化炉14で生成された可燃性ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された可燃性ガスは、ガス排出ライン53を通してガス精製装置16に送られる。供給ホッパ52は、集塵装置51で可燃性ガスから分離されたチャーを貯留するものである。そして、供給ホッパ52からのチャー戻しライン46が第2窒素供給ライン45に接続されている。
The
ガス精製装置16は、チャー回収装置15によりチャーが分離された可燃性ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製装置16は、可燃性ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン設備17に供給する。なお、このガス精製装置16では、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分(H2S)が含まれているため、アミン吸収液によって除去することで、硫黄分を最終的には石膏として回収し、有効利用する。
The gas purification device 16 performs gas purification by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds from the combustible gas from which the char has been separated by the
ガスタービン設備17は、圧縮機61、燃焼器62、タービン63を有しており、圧縮機61とタービン63は、回転軸64により連結されている。燃焼器62は、圧縮機61から圧縮空気供給ライン65が接続されると共に、ガス精製装置16から燃料ガス供給ライン66が接続され、タービン63に燃焼ガス供給ライン67が接続されている。また、ガスタービン設備17は、圧縮機61から石炭ガス化炉14に延びる圧縮空気供給ライン41が設けられており、中途部に昇圧機68が設けられている。従って、燃焼器62では、圧縮機61から供給された圧縮空気とガス精製装置16から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン63にて、発生した燃焼ガスにより回転軸64を回転することで発電機19を駆動することができる。
The
蒸気タービン設備18は、ガスタービン設備17における回転軸64に連結されるタービン69を有しており、発電機19は、この回転軸64の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ20は、ガスタービン設備17(タービン63)からの排ガスライン70に設けられており、空気と高温の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ20は、蒸気タービン設備18のタービン69との間に蒸気供給ライン71が設けられると共に、蒸気回収ライン72が設けられ、蒸気回収ライン72に復水器73が設けられている。そして、排熱回収ボイラ20にガス浄化装置74及び煙突75が連結されている。
The
このように構成された本実施例の石炭ガス化複合発電設備10では、給炭装置11にて、原炭が石炭供給機22によりクラッシャ23に投下されて破砕され、この粉砕された石炭は、流動層乾燥装置12により加熱乾燥された後、冷却器31により冷却され、乾燥炭バンカ32に貯留される。乾燥炭バンカ32の乾燥炭は、微粉炭機13で粉砕されて微粉炭が製造され、微粉炭供給ホッパ38a,38bに貯留される。この微粉炭供給ホッパ38a,38bに貯留される微粉炭は、石炭ガス化炉14に供給され、圧縮空気により燃焼してガス化することで、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス(石炭ガス)が生成される。そして、この可燃性ガスは、チャー回収装置15によりチャーが分離されてガス精製装置16に送られる。
In the combined coal gasification combined
ガス精製装置16にて、可燃性ガスは、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。ガスタービン設備17では、圧縮機61が圧縮空気を生成して燃焼器62に供給すると、この燃焼器62は、この圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼することで燃焼ガスを生成し、タービン63を駆動して発電機19による発電を行う。そして、ガスタービン設備17から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ20で蒸気を生成し、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、この蒸気によりタービン69を駆動して発電機19により発電を行う。その後、ガス浄化装置74では、排熱回収ボイラ20から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排ガスが煙突75から大気へ放出される。
In the gas purification device 16, the combustible gas is purified by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds to produce fuel gas. In the
ここで、本実施例に係る流動層乾燥設備について詳細に説明する。図1は、本実施例に係る流動層乾燥設備の概略図である。 Here, the fluidized bed drying facility according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 1 is a schematic diagram of a fluidized bed drying facility according to the present embodiment.
本実施例に係る流動層乾燥設備100は、被乾燥物である原炭として、湿潤原料の1つである水分含量が高い例えば褐炭等の湿潤原料130等を供給・乾燥するものである。図1に示すように、本実施例に係る流動層乾燥設備100は、図示しないホッパ等を介して投入される湿潤原料130等を供給する湿潤原料供給装置101(原料供給装置)と、供給された湿潤原料130を乾燥させる流動層乾燥装置102と、流動層乾燥装置102から排出される発生蒸気103中の粉塵を除去する集塵装置104と、流動層乾燥装置102から排出された乾燥炭131を冷却して製品炭132とする冷却器105と、集塵装置104の下流側に介装され、発生蒸気103の熱を回収する熱回収システム111と、熱回収システム111で熱を回収された発生蒸気103を処理して排水113として排出する水処理部112と、集塵装置104から排出された発生蒸気103の一部を循環させ流動化蒸気106として流動層乾燥装置102に供給する循環装置107とを備える。
The fluidized bed drying facility 100 according to the present embodiment supplies and dries a wet
ここで、図1に示すように、本実施例の流動層乾燥装置102は、プラグフロー式の乾燥装置であって、複数の仕切板109A、109Bにより分割され、湿潤原料の供給側から排出側へ向かう流動方向の上流側(一端側)に設けられた第1の乾燥室102Aと、この第1乾燥室より下流側(他端側)に設けられた第2乾燥室102Bと、湿潤原料の流動方向の最も下流側に設けられた第3乾燥室102Cより構成される乾燥室(容器)を備え、第1乾燥室102A側から湿潤原料130が供給され、第3乾燥室102Cの端部から乾燥炭131を排出するようにしている。
Here, as shown in FIG. 1, the fluidized
この流動層乾燥室102A〜102C内においては、供給された湿潤原料130が押し出し流れとなるようにプラグフロー方式として構成されている。この押し出し流れとは、形成される流動層Sにおいて、湿潤原料が流動方向に拡散しないように、この湿潤原料が乾燥炭とされ排出される排出側へ向かう流動方向に押し出す流れである。
本実施例では、仕切板109A、109Bを介して、流動の乾燥層室を3室としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
The fluidized bed drying chambers 102A to 102C are configured as a plug flow system so that the supplied wet
In the present embodiment, three fluidized drying layer chambers are provided via the
また、流動層乾燥設備100は、各部を接続する配管として、湿潤原料130を乾燥させる際に発生する発生蒸気103を流動層乾燥装置102の外部に排出し、集塵装置104に案内する発生蒸気ラインL1と、集塵装置104から粉塵が除去された発生蒸気103の一部を分岐し、流動化蒸気(流動化ガス)106として流動層乾燥装置102内に供給する流動化蒸気供給ラインL2と、集塵装置104で集塵された乾燥炭133を流動層乾燥装置102内から乾燥炭131が排出される配管に供給する分離ラインL3と、乾燥炭131および乾燥炭133を冷却器105で冷却して生成した製品炭132を排出する製品ラインL4と、備える。
なお、流動化蒸気106は、流動層乾燥装置102の風箱108a、分散板108bを介して流動層乾燥室102A〜102C内の流動層Sに導入されている。
Further, the fluidized bed drying equipment 100 serves as a pipe connecting the respective parts, and the generated
The
湿潤原料供給装置101は、乾燥室の一端側である第1乾燥室102Aの上部に設けられ、貯留している湿潤原料130を流動層乾燥装置102内部に供給する。なお、湿潤原料供給装置101については後述する。
The wet raw
流動層乾燥装置102は、湿潤原料供給装置101から供給される湿潤原料130と流動化蒸気106とで流動層Sを形成し、湿潤原料130を湿潤原料が乾燥炭とされ排出される排出側へ向かう流動方向に移動させつつ、加熱手段で加熱することで乾燥させ乾燥炭131とする。また、流動層乾燥装置102は、流動化蒸気106と乾燥時に生じる蒸気とが混合され発生蒸気103となる。流動層乾燥装置102は、内部に設けられた加熱手段としての伝熱部材120と、伝熱部材120に過熱蒸気(高温ガス)Aを供給可能な過熱蒸気供給装置(高温ガス供給手段)121と、を備える。
The fluidized
集塵装置104は、サイクロンや、ポーラスフィルタ、電気集塵機等であり、発生蒸気103中に含まれる粉塵(乾燥炭)を分離する。ここで、発生蒸気103は、湿潤原料130が乾燥し微粉化した乾燥炭133を含んでいる。集塵装置104は、発生蒸気103に含まれている微粉化した乾燥炭133を集塵して分離する。集塵装置104は、分離した乾燥炭133を、分離ラインL3に供給する。分離ラインL3に供給された乾燥炭133は、通過して流動層乾燥装置102から抜き出された乾燥褐炭131に合流して混合される。
The dust collector 104 is a cyclone, a porous filter, an electric dust collector, or the like, and separates dust (dry coal) contained in the generated
冷却器105は、流動層乾燥装置102から排出された乾燥褐炭131に乾燥炭133が混合された乾燥した乾燥炭131を冷却する。冷却器105は、冷却した乾燥炭131を製品炭132として製品ラインL4から排出する。この製品炭132は、上述したように、石炭ガス化炉14に供給される。
The cooler 105 cools the dried
熱回収システム111は、発生蒸気103の熱を熱交換等で回収するシステムである。熱回収システム111は、この発生蒸気103に対して熱回収を行う。水処理部112は、熱回収システム111で熱回収された発生蒸気103を処理する処理装置である。水処理部112は、熱回収システム111で熱回収された発生蒸気103を処理し、排水113として流動層乾燥設備100の外部に排出する。
The heat recovery system 111 is a system that recovers the heat of the generated
また、循環装置107は流動化蒸気供給ラインL2に介装されており、流動化蒸気供給ラインL2を流れる流動化蒸気を所定方向に送る。具体的には、流動化蒸気供給ラインL2を流れる集塵された後の発生蒸気103の一部を流動層乾燥装置102内に送る。なお、流動層乾燥装置102内に送られる発生蒸気103は、湿潤原料130の流動層を流動させる流動化蒸気106として利用される。なお、本実施形態の流動層乾燥設備100は、流動層を流動化させる流動化ガスとして、発生蒸気103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、あるいは窒素、その他不活性ガスもしくはこれらの混合ガスまたはこれらと蒸気との混合ガスを用いてもよい。
Further, the circulating
また、本実施形態の流動層乾燥設備100は、集塵装置104により集塵した後の発生蒸気103の一部を熱回収システム111で利用し、残りの部分を流動化蒸気106として利用したが、これに限定されない。この流動層乾燥設備100は、集塵装置104により集塵した後の発生蒸気103を例えば、熱交換器や蒸気タービン等で処理してその熱を有効利用するようにしてもよい。
In addition, the fluidized bed drying facility 100 of the present embodiment uses a part of the generated
次に、図2及び図3を用いて、湿潤原料供給装置(以下「原料供給装置」ともいう。)101について説明する。図2は、本実施例に係る湿潤原料供給装置の概略構成を示す模式図である。図3は、実施例1に係る螺旋状案内板の概略構成を示す斜視図である。図4は、実施例1に係る螺旋状案内板の概略構成を示す上面図である。 Next, a wet raw material supply apparatus (hereinafter also referred to as “raw material supply apparatus”) 101 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the wet raw material supply apparatus according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the spiral guide plate according to the first embodiment. FIG. 4 is a top view illustrating a schematic configuration of the spiral guide plate according to the first embodiment.
図2に示すように、本発明の原料供給装置101は、流動層乾燥装置102に乾燥対象の湿潤原料130を供給する湿潤原料供給装置であって、乾燥室の一端側である第1乾燥室102Aの上部に設けられ、前記湿潤原料130を鉛直方向下側に供給する給炭管(原料供給管)151と、前記給炭管151の下端部側に、湿潤原料を流動層乾燥室の第1乾燥室102Aの内部へ案内する螺旋状案内板152を設けている。
As shown in FIG. 2, the raw
螺旋状案内板152は、乾燥室の一端側である第1乾燥室102Aの上部の天板102aに固定して設けられ、給炭管151の出口151dから一定の落下距離をおいた箇所から開始する、下方向に漸次縮径した螺旋シュート(例えば本実施例では第1螺旋シュート152a〜第4螺旋シュート152d)を連続して形成している。なお、螺旋シュートの巻き数は、本実施例に限定されるものではなく、乾燥装置の大きさや供給する湿潤原料により適宜変更するようにしてもよい。
これにより、第1螺旋シュート152a〜第4螺旋シュート152d上を落下する湿潤原料130は、最終端に到達したものは、例えば3回転してから自然落下することとなる。なお、それ以外の湿潤原料は、第1螺旋シュート152a〜第4螺旋シュート152dの縁から自然に落下することとなる。
The
As a result, the wet
そこで、給炭管151の出口から所定の距離を持って、第1螺旋シュート152aに落下するように、螺旋状案内板152を設置するための逆円錐台形状の中空の筒部153が設けられている。
Therefore, an inverted frustoconical hollow
螺旋状案内板152は、図4に示すように、給炭管151側の上方からみた場合、最初に落下する第1螺旋シュート152aより下方向に連続する第2螺旋シュート152bは、その径が第1螺旋シュート152aに比べ縮径されており、それが複数階層(本実施例では4層)形成されている。よって、最終端の第4螺旋シュート152dの開口155は第1螺旋シュート152a〜第3螺旋シュート152cに比べ小さいものとなっている。
As shown in FIG. 4, when the
ここで、螺旋状案内板152の上方からみた場合、巻貝の渦のように、下方側に位置する螺旋シュートが覗けるようになっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、この第1螺旋シュート152a〜第4螺旋シュート152dの縮径の程度は、湿潤原料の供給量と付着程度により適宜変更され、第1螺旋シュート152a〜第4螺旋シュート152dの縮径割合を小さくして、重なるようにし、開口155が大きなその中心部分が中抜き状態となるようにしてもよい。
なお、あまり開口155量が大きいと、湿潤原料がそのまま落下する量が増大するので、設計時に適宜変更するようにすればよい。
Here, when viewed from above the
If the amount of the
給炭管151から鉛直方向に落下する湿潤原料130は、先ず螺旋状案内板152の第1螺旋シュート152aに落下する。そして、第1螺旋シュート152aの縁部から一部が落下すると共に、その残部はそのまま下方向に位置する第2螺旋案内シュート152b側に送られる。これにより、縁から落下する湿潤原料130は、同心円状に均一に分散供給されることとなる。
The wet
また、螺旋状案内板152の傾斜角は、供給する原料である粉体の安息角(安息角:α)以上とするのが好ましい。また、第1螺旋シュート152aから第2螺旋シュート152bまでの傾斜角度をその後の螺旋シュートに比べややきつくし、滑り易いようにし、その後の螺旋シュートを安息角以上でなだらかな角度となるようにしてもよい。
The inclination angle of the
これに対し、滑りやすい原料を供給する場合には、角度をなだらかにして、落下速度を制御するようにしてもよい。 On the other hand, when a slippery raw material is supplied, the falling speed may be controlled with a gentle angle.
本実施例のような湿潤原料供給装置101によれば、湿潤原料130が給炭管151を介して鉛直軸方向に投入される場合、その落下の際、螺旋状案内板152に同心円状に分散落下されることにより、流動層乾燥室の第1乾燥室102A内への均一な分散供給が実現される。
According to the wet raw
この結果、第1乾燥室102Aへの湿潤原料投入負荷が高い場合でも、均一な分散供給がなされるので、安定した流動性を確保することができることとなる。 As a result, even when the wet raw material charging load to the first drying chamber 102A is high, uniform distributed supply is performed, so that stable fluidity can be ensured.
本実施例では、原料として湿潤原料を適用したが、水分含量の高いものであれば、亜瀝青炭等を含む低品位炭や、スラッジ等の泥炭を適用してもよく、また、高品位炭であっても適用可能である。また湿潤原料として、褐炭等の石炭に限定されるものではなく、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料(ペレットやチップ)などを用いることができる。 In this example, a wet raw material was applied as a raw material. However, if the water content is high, low-grade coal including subbituminous coal or the like, peat such as sludge may be applied, and high-grade coal may be used. Even if it exists, it is applicable. Further, the wet raw material is not limited to coal such as lignite, but may be biomass used as an organic resource derived from renewable organisms, for example, thinned wood, waste wood, driftwood, grass, Waste, sludge, tires, and recycled fuel (pellets and chips) made from these can be used.
次に、実施例2に係る湿潤原料供給装置について説明する。なお、実施例1に係る湿潤原料供給装置の構成と同一部材には、同一符号を付してその説明は省略する。
図5は、本実施例に係る湿潤原料供給装置の概略構成を示す模式図である。図6は、本実施例に係る原料供給装置の給炭管の支持構造を示す模式図である。図7は、実施例2に係る他の湿潤原料供給装置の概略構成を示す模式図である。
実施例1においては、給炭管151と螺旋状案内板152とを固定としているが、本実施例では、給炭管151側を駆動装置160により回動可能としている。
Next, the wet raw material supply apparatus according to the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the structure of the wet raw material supply apparatus which concerns on Example 1, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the wet raw material supply apparatus according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic diagram showing a support structure of a coal supply pipe of the raw material supply apparatus according to the present embodiment. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of another wet raw material supply apparatus according to the second embodiment.
In the first embodiment, the
また、本実施例の湿潤原料供給装置101は、湿潤原料130を鉛直軸方向に投入する筒状の給炭管151の下部内面側に設けられ、その内周壁面151aに付着した湿潤原料130を掻き取るスクレーパ157を設けている。そして、該スクレーパ157により掻き取られた湿潤原料130を、落下させ螺旋状案内板152を介して第1乾燥室102Aの内部へ分散・投入するようにしている。
Further, the wet raw
ここで、給炭管151の下端部は、図6に示すように、天板102aの開口部102b近傍に沿って周設したベアリング等の摺動手段102cを介して、回動自在に支持されている。
Here, as shown in FIG. 6, the lower end portion of the
本実施例では、給炭管151が駆動装置160の駆動により給炭管151の中心軸を基点として回転可能とされ、その回転の際、スクレーパ157と内周壁面151aとが摺接することで、スクレーパ157での内周壁面151aに付着した湿潤原料130の掻き取りを確実としている。なお、駆動装置160は図示しない支持手段により固定されている。
In the present embodiment, the
ここで、スクレーパ157は、図6に示すように、流動層乾燥装置102の天板102aに支持部材154を介して、支持・固定されている。
また、給炭管151の回転の際、給炭管151内部からのガスリークを防止するために、蒸気を内部に導入する蒸気シール手段156が、給炭管151の下端部を覆うように設けられている。そして、蒸気シール手段156において、外部から蒸気155を導入することにより、内部からのガスリークの防止を図っている。
この導入する蒸気は、例えば150℃程度の蒸気とすることで、給炭管151の内部に導入された際には、給炭管151及びスクレーパ157が温められるため、給炭される湿潤原料130が給炭管151の内周壁面151a、スクレーパ157に付着することを抑制できると共に、湿潤原料130の加熱乾燥にも寄与することとしている。
Here, as shown in FIG. 6, the
Further, in order to prevent gas leakage from the inside of the
The steam to be introduced is, for example, about 150 ° C., and when introduced into the
本実施例のような湿潤原料供給装置101によれば、湿潤原料130が給炭管151を介して鉛直方向下側に投入される際、給炭管151の内部において付着・閉塞等が発生した場合であっても、駆動装置160の駆動により給炭管151が回転されることで、湿潤原料130が給炭管151の内部に付着・閉塞されることが抑制され、また、スクレーパ157により内周壁面151aに付着した湿潤原料130を掻き取り除去される。これにより、湿潤原料130の付着・閉塞が抑制され、その後螺旋状案内板152により、流動層乾燥室の第1乾燥室102A内への均一な分散供給が実現される。
According to the wet raw
この結果、第1乾燥室102Aへの湿潤原料投入負荷が高い場合でも、均一な分散供給がなされるので、安定した流動性を確保することができることとなる。 As a result, even when the wet raw material charging load to the first drying chamber 102A is high, uniform distributed supply is performed, so that stable fluidity can be ensured.
ここで、本実施形態においてスクレーパ157は、給炭管151の下部内面側に設けられているがこれに限ることはなく、例えば湿潤原料130の付着性の程度に応じて、給炭管151の中心部方向又は上方部方向に各々延設するようにしてもよい。このようにすることで、給炭管151の中心部方向又は上部方向の内周壁面151aに付着した湿潤原料130の掻き取りを行うことが可能となる。
Here, in the present embodiment, the
また、スクレーパ157の材料としては、例えばステンレス鋼を用いているが、例えば樹脂材料等を用いて、付着した湿潤原料130の掻き取りの際に、撓むことによる逃がし作用を発揮させるようにして、ロックを防止するようにしてもよい。
As the material of the
給炭管151の駆動装置160による回転は、その回転数が例えば5rpmから数10rpm程度のゆっくりした回転とするのが、安定供給から好ましい。
The rotation of the
以上説明したように、本実施例の原料供給装置101を用いることにより、プラグフロー方式の流動層乾燥装置102において、第1乾燥室102Aへの湿潤原料130の投入の流動性の確保を図るために、湿潤原料130の均一分散投入することが可能となる。
As described above, by using the raw
また、スクレーパ157を設置する代わりに、図7に示すように、給炭管151の内部に、スクリュー手段159をさらに設けるようにしてもよい。スクリュー手段を設けることにより、給炭管151内部の閉塞を抑制することができる。
また、スクレーパ157を設置せずに、スクリュー手段159のみを給炭管151の内部に単独で設置するようにしてもよい。
Further, instead of installing the
Alternatively, only the screw means 159 may be installed alone in the
次に、実施例3に係る湿潤原料供給装置について説明する。なお、実施例1又は2に係る湿潤原料供給装置の構成と同一部材には、同一符号を付してその説明は省略する。
図8は、本実施例に係る湿潤原料供給装置の概略構成を示す模式図である。
実施例2においては、給炭管151が駆動装置160により回転可能としたが、本実施では、螺旋状案内板152側を駆動装置161により回転するようにしている。
Next, a wet raw material supply apparatus according to Example 3 will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the structure of the wet raw material supply apparatus which concerns on Example 1 or 2, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the wet raw material supply apparatus according to the present embodiment.
In the second embodiment, the
本実施例では、給炭管151の外周に配設した外筒171の下端部側に、連結部172を介して螺旋状案内板152が垂下され、外筒171を駆動装置161で駆動させることで、スクレーパ157と螺旋状案内板152側とを駆動するようにしている。
なお、外筒171の下端部は、図6と同様に、天板102aの開口部102b近傍に沿って周設したベアリング等の摺動手段102cを介して、回動自在に支持されている。
In the present embodiment, the
In addition, the lower end part of the
すなわち、外筒171の下端部側に連結された連結部172によってスクレーパ157の下端部と螺旋状案内板152の筒部153の上端部とが連結部172により連結固定されており、外筒171を駆動装置161で回転駆動させることで、螺旋状案内板152を駆動するようにしている。
That is, the lower end portion of the
ここで、給炭管151は、流動層乾燥装置102の天板102aに支持部材156を介して、支持・固定されている。
Here, the
また、給炭管151の回転の際、内部からのガスリークを防止するために、蒸気を内部に導入する蒸気シール手段が、駆動装置161の回転軸が支持部材156を貫通させるための貫通口から外部より蒸気155を導入し、ガスシールを図っている。
Further, in order to prevent gas leakage from the inside during rotation of the
そして、駆動装置161の駆動により、外筒171を時計回又は反時計回に回転させ、これに伴い螺旋状案内板152を回転させるようにしている。これにより、給炭管151の内部において、スクレーパ157と内周壁面151aとが摺接することで、スクレーパ157での内周壁面151aに付着した湿潤原料130の掻き取りを確実とし、その後螺旋状案内板152による案内が確実となり、流動層乾燥装置102内部へ湿潤原料130を螺旋状案内板152により供給する際、その均一分散が可能となる。
Then, by driving the
次に、実施例4の係る湿潤原料供給装置について説明する。なお、実施例1乃至3に係る湿潤原料供給装置の構成と同一部材には、同一符号を付してその説明は省略する。
図9は、本実施例に係る湿潤原料供給装置の概略構成を示す模式図である。なお、本実施例では、駆動装置160、161及びシール手段156については、実施例2及び実施例3の構成と同様であるので、図示を省略し、簡略化したものとしている。
実施例2及び3においては、給炭管151側か螺旋状案内板152側のいずれか一方が駆動装置160、161により回転するようにしているが、本実施例では、両者を相対回転させるようにしている。
Next, the wet raw material supply apparatus according to Example 4 will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the structure of the wet raw material supply apparatus which concerns on Example 1 thru | or 3, and the description is abbreviate | omitted.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the wet raw material supply apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the driving
In the second and third embodiments, either the
本実施例では、給炭管151側を時計回りに回転させた場合、螺旋状案内板152側を反時計周りに回転させるために、給炭管151と外筒171とを相対回転させることで、給炭管151側とスクレーパ157と螺旋状案内板152と側とを互いに逆回転させて、湿潤原料130の掻き取りをより確実としている。また、給炭管151側を反時計回りに回転させた場合は、スクレーパ157及び螺旋状案内板152側を時計周りに回転させるようにする。
In the present embodiment, when the
これにより、給炭管151の内部において、スクレーパ157内周壁面151aとが摺接することで、スクレーパ157での内周壁面151aに付着した湿潤原料130の掻き取りを実施例2又は実施例3よりもより確実とし、その後流動層乾燥装置102内部へ湿潤原料130を螺旋状案内板152により供給する際、その均一分散が可能となる。
Thereby, scraping of the wet
ここで、実施例1乃至4の湿潤原料供給装置の性能評価について、検討する。
表1はこれらの評価の結果を示す。
Here, the performance evaluation of the wet raw material supply apparatuses of Examples 1 to 4 will be examined.
Table 1 shows the results of these evaluations.
実施例3の原料供給装置では、均一分散効果については、実施例2よりも優位性が更に発揮されるが、シール性及び補機動力が劣ることが判明した。
実施例4の原料供給装置では、均一分散効果については、実施例3よりも優位性が更に発揮されるが、シール性及び補機動力については、実施例3よりもやや劣ることが判明した。
In the raw material supply apparatus of Example 3, it was found that the uniform dispersion effect is further superior to that of Example 2, but the sealing performance and auxiliary power are inferior.
In the raw material supply apparatus of Example 4, superiority was further exhibited over Example 3 with respect to the uniform dispersion effect, but it was found that sealing performance and auxiliary power were slightly inferior to Example 3.
11 給炭装置
12 流動層乾燥装置
13 微粉炭機
14 石炭ガス化炉
15 チャー回収装置
16 ガス精製装置
17 ガスタービン設備
18 蒸気タービン設備
19 発電機
20 排熱回収ボイラ
100 流動層乾燥設備
101 湿潤原料供給装置(原料供給装置)
102 流動層乾燥装置
130 湿潤原料
151 給炭管(原料供給管)
152 螺旋状案内板
152a〜152d 第1〜第4の螺旋シュート
157 スクレーパ
160、161 駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
102
152
Claims (5)
前記原料供給管の下端部側に、前記原料供給管から供給された前記原料を前記容器内に案内する下方向に漸次縮径した螺旋状案内板を有することを特徴とする原料供給装置。 A raw material supply pipe which is provided at the upper part of the container and guides the powdery raw material downward in the vertical direction from the upper part of the container;
A raw material supply apparatus having a spiral guide plate having a diameter gradually reduced in a downward direction for guiding the raw material supplied from the raw material supply pipe into the container on a lower end portion side of the raw material supply pipe.
前記原料供給管又は前記螺旋状案内板のいずれか一方又は両方を駆動する駆動装置を有することを特徴とする原料供給装置。 In claim 1,
A raw material supply apparatus having a drive device for driving either one or both of the raw material supply pipe and the spiral guide plate.
前記原料が湿潤原料であることを特徴とする原料供給装置。 In claim 1 or 2,
The raw material supply apparatus, wherein the raw material is a wet raw material.
前記原料供給装置によって供給された前記原料を乾燥可能な流動層乾燥装置と、を備えることを特徴とする流動層乾燥設備。 The raw material supply device according to any one of claims 1 to 3,
A fluidized bed drying apparatus comprising: a fluidized bed drying device capable of drying the raw material supplied by the raw material supply device.
供給される前記原料を鉛直方向下側に供給する前記原料供給管と、
前記原料供給管より供給された前記原料を前記容器内に案内する下方向に漸次縮径した螺旋状の案内板により分散供給することを特徴とする原料供給方法。 Using the raw material supply device according to any one of claims 1 to 3,
The raw material supply pipe for supplying the raw material to be supplied vertically downward;
A raw material supply method, wherein the raw material supplied from the raw material supply pipe is distributedly supplied by a spiral guide plate having a diameter gradually reduced in a downward direction for guiding the raw material into the container.
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