JP2015017741A

JP2015017741A - 流動層乾燥装置

Info

Publication number: JP2015017741A
Application number: JP2013144564A
Authority: JP
Inventors: 田村　雅人; Masahito Tamura; 雅人田村; 寛国貞; Hiroshi Kunisada; 修三渡邉; Shuzo Watanabe
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-29

Abstract

【課題】発電設備等のプラント効率の最大化を実現することが可能である流動層乾燥装置を提供する。
【解決手段】乾燥用蒸気ライン１を介してタービン抽気が導入される高温伝熱管２１を具備して、給炭部２から供給される低品位炭を流動化して成る流動層Ｓを高温伝熱管２１内を流れるタービン抽気で加熱する高温流動層容器２０と、高温流動層容器２０内の流動層Ｓを加熱することで生じる蒸発水蒸気が水蒸気排出ライン３２を介して導入される低温伝熱管４１を具備して、高温流動層容器２０から乾燥半ばの状態で供給される半乾燥低品位炭を流動化して成る流動層Ｓｈを低温伝熱管４１内を流れる蒸発水蒸気で加熱する低温流動層容器４０を備え、高温流動層容器２０には、高温流動層容器２０内に供給される低品位炭を流動化する流動化気体として、水蒸気排出ライン３２から分岐した流動化蒸気供給ライン３５を介して蒸発水蒸気が昇圧されて戻される。
【選択図】図１

Description

本発明は、水分を多く含む褐炭や亜瀝青炭等のいわゆる低品位炭を乾燥させるのに用いられる流動層乾燥装置に関するものである。

従来、上記した流動層乾燥装置としては、例えば、特許文献１に開示された流動層乾燥装置がある。

この流動層乾燥装置は、給炭部から供給される低品位炭を流動化気体により流動させることで、低品位炭の流動層を形成しつつ乾燥させる流動層容器を備えており、この流動層容器内に配置した伝熱管に高温の蒸気を流すことで、流動化気体とともに流動層を加熱するようになっている。

この場合、伝熱管に流す高温の蒸気には、低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気を回収したものが用いられ、この回収された蒸発水蒸気は、低品位炭を流動化するための流動化気体としても使用されるようになっている。

特開2012-225518号公報

上記した特許文献１に開示された流動層乾燥装置において、低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気をほとんど全量回収して、伝熱管に流す高温の蒸気及び低品位炭を流動化するための流動化気体の双方として使用するようにしているので、熱回収効率は極めて高いものとなっている。

しかしながら、このように蒸発水蒸気をほとんど全量回収する場合には、蒸発水蒸気を流動層容器に圧縮して戻すコンプレッサの動力を大きくする必要があることから、この流動層乾燥装置が用いられる発電設備等のプラント効率（例えば、発電設備の場合には、発電端と送電端との差）が大きいとは言えないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、発電設備等のプラント効率の最大化を実現することが可能である流動層乾燥装置を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、低品位炭を乾燥させる流動層乾燥装置であって、乾燥用蒸気ラインを介してタービン抽気が導入される主伝熱管を具備して、給炭部から供給される低品位炭を流動化して成る流動層を該主伝熱管内を流れる前記タービン抽気で加熱する主流動層容器と、前記主流動層容器内の前記低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気が水蒸気排出ラインを介して導入される副伝熱管を具備して、前記主流動層容器から乾燥半ばの状態で供給される半乾燥低品位炭を流動化して成る流動層を該副伝熱管内を流れる前記蒸発水蒸気で加熱する副流動層容器を備え、前記主流動層容器には、該主流動層容器内に供給される前記低品位炭を流動化する流動化気体として、前記水蒸気排出ラインから分岐した流動化蒸気供給ラインを介して前記蒸発水蒸気が昇圧されて戻される構成としたことを特徴としており、この流動層乾燥装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の請求項２に係る流動層乾燥装置では、前記主流動層容器内の前記低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気が、前記主流動層容器に前記流動化気体として戻されると共に、前記副流動層容器の前記副伝熱管に導入されるように構成しており、この際、蒸発水蒸気のうちの４０〜６０％の蒸発水蒸気を副伝熱管に導入することが望ましく、蒸発水蒸気のうちの約５０％の蒸発水蒸気を副伝熱管に導入することがより望ましい。

本発明の請求項３に係る流動層乾燥装置において、前記副流動層容器には、該副流動層容器内に貯留される前記半乾燥低品位炭を流動化する流動化気体として、圧縮空気が供給される構成としている。

本発明に係る流動層乾燥装置において、主流動層容器内の低品位炭を流動化して成る流動層の加熱には、乾燥用蒸気ラインを介して主伝熱管に導入されるタービン抽気と、主流動層容器内の低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気のうちの流動化蒸気供給ラインを介して流動化気体として戻される蒸発水蒸気とが用いられるので、すなわち、タービン抽気と、蒸発水蒸気とが互いに分けて用いられるので、タービン抽気の供給元であるボイラ・タービン系統を循環する水が汚染されるような事態は生じない。

また、本発明に係る流動層乾燥装置において、主流動層容器には、この主流動層容器内の低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気のうちの一部を流動化気体として戻すようにしているので、すなわち、主流動層容器で生じた蒸発水蒸気の一部を回収することに止めるようにしているので、蒸発水蒸気を主流動層容器に圧縮して戻すコンプレッサの動力を大きくしなくても済むことから、この流動層乾燥装置が用いられる発電設備等のプラント効率の向上が図られることとなる。

この際、上記したように、主流動層容器内の流動層の加熱で生じる蒸発水蒸気のうちの４０〜６０％の蒸発水蒸気、望ましくは約５０％の蒸発水蒸気を副流動層容器の副伝熱管に導入するように成すと、プラント効率のより一層の向上が図られることとなる。

さらに、上記したように、副流動層容器に対して、この副流動層容器内に貯留される半乾燥低品位炭を流動化する流動化気体として圧縮空気を供給するように成すと、副流動層容器内の半乾燥低品位炭が必要以上に加熱されるようなことがなくなって、半乾燥低品位炭が自然発火するなどといった事態が生じることが回避されることとなる。

本発明に係る流動層乾燥装置では、この流動層乾燥装置が用いられる発電設備等のプラントにおいて、そのプラント効率の最大化を実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明に係る流動層乾燥装置の一実施形態を示す回路構成説明図である。図１における流動層乾燥装置による蒸気回収率とプラント効率との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る流動層乾燥装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る流動層乾燥装置の一実施形態を示している。

図１に示すように、この流動層乾燥装置１０は、低品位炭を乾燥させる流動層乾燥装置１０であって、乾燥用蒸気ライン１を介してタービン抽気が導入される高温伝熱管（主伝熱管）２１を具備した高温流動層容器（主流動層容器）２０を備えている。

この高温流動層容器２０には、給炭部２から供給される低品位炭を流動化して成る流動層Ｓが貯留されており、この流動層Ｓは、高温伝熱管２１内を流れる高温のタービン抽気で加熱されるようになっている。タービン抽気は、高温伝熱管２１内を流れた後、送水ライン３を介して図示しないコンデンサ又は熱回収器に送給される。

また、この流動層乾燥装置１０は、高温流動層容器２０内の流動層Ｓの加熱で生じる蒸発水蒸気が水蒸気排出ライン３２を介して導入される低温伝熱管（副伝熱管）４１を具備した低温流動層容器（副流動層容器）４０を備えており、水蒸気排出ライン３２上には、脱塵フィルタ３１及び昇圧ブロワ３３が配置されている。

この低温流動層容器４０には、高温流動層容器２０から給炭管３４を介して乾燥半ばの状態で供給される半乾燥低品位炭を流動化して成る流動層Ｓｈが貯留されており、この流動層Ｓｈは、低温伝熱管４１内を流れる比較的低温の蒸発水蒸気で加熱されるようになっている。

この低温流動層容器４０において、半乾燥低品位炭の流動層Ｓｈを加熱することで生じる蒸気は、排気ライン４を介して大気に排出され、低温伝熱管４１内を流れた蒸発水蒸気は、排水ライン５を介して排水処理される。

そして、低温流動層容器４０で加熱されて乾燥した乾燥炭は、排出管６を介して冷却器７に向けて排出される。

この場合、高温流動層容器２０には、この高温流動層容器２０内の低品位炭を流動化する流動化気体として、水蒸気排出ライン３２から分岐点３２ａで別れた流動化蒸気供給ライン３５を介して蒸発水蒸気が戻されるようになっており、この蒸発水蒸気は、蒸気ブロワ３６で昇圧されて戻されるようになっている。

この実施形態において、高温流動層容器２０内の流動層Ｓを加熱することで生じる蒸発水蒸気のうちの４０〜６０％、望ましくは約５０％の蒸発水蒸気を低温流動層容器４０の低温伝熱管４１に導入するようにしている。

さらに、この流動層乾燥装置１０において、低温流動層容器４０には、この低温流動層容器４０内に貯留される半乾燥低品位炭を流動化する流動化気体として、空気供給ライン３７を介して空気が供給されるようになっており、この空気は、コンプレッサ３８により圧縮されて供給されるようになっている。

上記したように、この実施形態に係る流動層乾燥装置１０において、高温流動層容器２０内の低品位炭を流動化して成る流動層Ｓの加熱には、乾燥用蒸気ライン１を介して高温伝熱管２１に導入されるタービン抽気と、高温流動層容器２０内の低品位炭の流動層Ｓを加熱して生じる蒸発水蒸気のうちの流動化蒸気供給ライン３５を介して流動化気体として戻される蒸発水蒸気とが用いられるので、すなわち、タービン抽気と、蒸発水蒸気とが互いに分けて用いられるので、タービン抽気の供給元であるボイラ・タービン系統を循環する水が汚染されるような事態は生じない。

また、この実施形態に係る流動層乾燥装置１０において、高温流動層容器２０には、この高温流動層容器２０内の低品位炭の流動層Ｓを加熱することで生じる蒸発水蒸気のうちの一部を流動化気体として戻すようにしているので、すなわち、高温流動層容器２０で生じた蒸発水蒸気の一部を回収することに止めるようにしているので、蒸発水蒸気を高温流動層容器２０に圧縮して戻す蒸気ブロワ（コンプレッサ）３６の動力を大きくしなくても済むことから、この流動層乾燥装置１０が用いられる発電設備等のプラント効率の向上が図られることとなる。

そして、この実施形態に係る流動層乾燥装置１０では、高温流動層容器２０内の流動層Ｓの加熱で生じる蒸発水蒸気のうちの４０〜６０％の蒸発水蒸気を低温流動層容器４０の低温伝熱管４１に導入するようにしているので、図２に示すように、プラント効率のより一層の向上が図られることとなり、この際、高温流動層容器２０内の流動層Ｓの加熱で生じる蒸発水蒸気のうちの約５０％の蒸発水蒸気を低温流動層容器４０の低温伝熱管４１に導入するように成すと、プラント効率の最大化が図られることとなる。

さらに、この実施形態に係る流動層乾燥装置１０では、低温流動層容器４０に対して、この低温流動層容器４０内に貯留される半乾燥低品位炭を流動化する流動化気体として圧縮空気を供給するようにしているので、低温流動層容器４０内の半乾燥低品位炭が必要以上に加熱されるようなことがなくなり、その結果、半乾燥低品位炭が自然発火するなどといった事態が生じることが回避されることとなる。

本発明に係る流動層乾燥装置の構成は、上記した実施形態に係る流動層乾燥装置１０の構成に限定されるものではない。

１乾燥用蒸気ライン
２給炭部
１０流動層乾燥装置
２０高温流動層容器（主流動層容器）
２１高温伝熱管（主伝熱管）
３２水蒸気排出ライン
３５流動化蒸気供給ライン
４０低温流動層容器（副流動層容器）
４１低温伝熱管（副伝熱管）
Ｓ，Ｓｈ流動層

Claims

低品位炭を乾燥させる流動層乾燥装置であって、
乾燥用蒸気ラインを介してタービン抽気が導入される主伝熱管を具備して、給炭部から供給される低品位炭を流動化して成る流動層を該主伝熱管内を流れる前記タービン抽気で加熱する主流動層容器と、
前記主流動層容器内の前記低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気が水蒸気排出ラインを介して導入される副伝熱管を具備して、前記主流動層容器から乾燥半ばの状態で供給される半乾燥低品位炭を流動化して成る流動層を該副伝熱管内を流れる前記蒸発水蒸気で加熱する副流動層容器を備え、
前記主流動層容器には、該主流動層容器内に供給される前記低品位炭を流動化する流動化気体として、前記水蒸気排出ラインから分岐した流動化蒸気供給ラインを介して前記蒸発水蒸気が昇圧されて戻される
ことを特徴とする流動層乾燥装置。
前記主流動層容器内の前記低品位炭の流動層を加熱することで生じる蒸発水蒸気のうちの４０〜６０％の蒸発水蒸気を前記副流動層容器の前記副伝熱管に導入する請求項１に記載の流動層乾燥装置。
前記副流動層容器には、該副流動層容器内に貯留される前記半乾燥低品位炭を流動化する流動化気体として、圧縮空気が供給される請求項１又は２に記載の流動層乾燥装置。