JP5535730B2

JP5535730B2 - 流動層乾燥設備

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Publication number: JP5535730B2
Application number: JP2010086018A
Authority: JP
Inventors: 忠八五島; 康二大浦; 謙一有馬; 鳥居　　功
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: JP2011214806A

Description

本発明は、流動化ガスにより被乾燥物を流動させつつ乾燥させる流動層乾燥装置に関し、特に、流動層乾燥装置から排出された高温の被乾燥物の冷却を効率よく行うことのできる流動層乾燥設備に関する。

例えば、石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べ、さらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。ところが、褐炭や亜瀝青炭等の低品位炭は、持ち込まれる水分が多く、この水分により発電効率が低下する問題がある。このため、低品位炭を乾燥させて水分を除去する必要がある。

従来、このような石炭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である乾燥室と、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又は２）。

ところで、被乾燥物である褐炭や亜瀝青炭などの低品位石炭は、水分含有量が高いため発熱量が低く、このため、乾燥処理を行い、その後、低温まで冷却され、保管、輸送、利用が行われている。前記流動層乾燥装置における乾燥処理により１００℃以上に加熱された低品位石炭は、冷却器により５０℃程度以下に冷却される。

ここで、冷却器としては一般的に流動層が使用されることが多いが、作動流体、作動温度は乾燥プラントのシステムによって異なる。

従来においては、例えば３００℃に高温処理された石炭を５０℃程度まで冷却する方法が提案されるが、第一の冷却手段の冷却では冷却ガスとして水噴霧した燃焼排ガスを使用している。但し、水は完全には蒸発させずに水滴として燃焼排ガス中に含有させ、冷却工程にて潜熱蒸発を行い冷却効率の向上を図っている。一方、第二の冷却手段では冷却ガスとして常温の空気が使用されている（特許文献３）。

特開平０４−１３０８６号公報特開平０６−２９９１７６号公報特開昭６２−１１５０９０号公報

ところで、従来技術においては、１５０℃以下の冷却工程では冷却ガスとして空気が使用されているが、供給空気のアンバランスなどにより、均一な冷却が行われないと、部分的に石炭が酸化昇温し、自然発火などの重大トラブルが発生する、という問題がある。
冷却空気として酸素濃度の低い燃焼排ガスを使用する場合には、大量の排ガスが必要になり設備コストが高くなる、という問題がある。

そこで、このような対策を講ずることなく、流動層乾燥装置から排出された高温の被乾燥物の冷却を効率よく行うことのできる対策を施すことが切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、流動層乾燥装置から排出された高温の被乾燥物の冷却を効率よく行うことのできる流動層乾燥設備を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、流動層乾燥装置に流動化ガスを供給することで前記流動層乾燥装置に供給された被乾燥物を流動させて乾燥させる流動層乾燥設備において、前記乾燥後の被乾燥物を冷却空気により冷却する冷却手段に設けられ、内部温度を検知する温度計又は内部ガス濃度を検知するガス濃度計の何れか一方又は両方の検知手段と、前記検知手段により入力された温度情報又はガス濃度情報が設定値よりも大きい場合、前記被乾燥物の冷却不良を検知し、冷却不良改善対策として前記冷却空気に酸化抑制ガスを添加する制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記酸化抑制ガスの添加制御をしても前記冷却不良が改善されない場合、冷却不良改善対策として冷却物の払出、又は低温被乾燥物の供給のいずれかの制御を行うことを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記冷却手段を、前記検知手段が設けられ、前記流動層乾燥装置から排出された被乾燥物を冷却する第１の冷却手段と、前記第１の冷却手段で冷却された前記被乾燥物を冷却する第２の冷却手段とに分割してなることを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記冷却手段から排出する排気ガスラインに、ライン内部温度を検知する温度計又はライン内部ガス濃度を検知するガス濃度計の何れか一方又は両方の検知手段を有することを特徴とする流動層乾燥設備にある。

本発明によれば、流動層乾燥装置から排出された高温の被乾燥物の冷却を効率よく行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る流動層乾燥装置を適用した流動層乾燥設備の一例を示す概略図である。図２は、図１に示す流動層乾燥設備を適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。図３は、第１の形態の流動層乾燥設備を示す概略図である。図４は、第１の形態の冷却の操作フロー図である。図５は、第２の形態の流動層乾燥装置を示す概略図である。図６は、褐炭の昇温特性を示す図である。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る流動層乾燥装置を適用した流動層乾燥設備の一例を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態に係る流動層乾燥設備１００は、供給ホッパ１２０から供給され、水分含量が高い被乾燥物である褐炭１０１を乾燥する乾燥室を形成する流動層乾燥装置１０２と、流動層乾燥装置１０２内に設けられ、管状の内部に過熱蒸気（例えば１５０℃の蒸気）Ａを供給して褐炭１０１中の水分を除去する伝熱部材（加熱手段）１０３と、前記伝熱部材１０３によって褐炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４を流動層乾燥装置１０２の外部に排出する発生蒸気ラインＬ_１と、前記発生蒸気ラインＬ_１に介装され、発生蒸気１０４中の粉塵を除去する集塵装置１０５と、発生蒸気ラインＬ_１における集塵装置１０５の下流側に介装され、発生蒸気１０４の熱を回収する熱回収システム１０６と、前記集塵装置１０５から粉塵が除去された発生蒸気１０４の一部を分岐し、流動化蒸気１０７として流動層乾燥装置１０２内に供給する分岐ラインＬ_２と、前記流動層乾燥装置１０２から抜き出された乾燥褐炭１０８を冷却して製品炭１０９とする冷却器１１０とを備えるものである。
なお、符号１１６は流動化ガスである流動化蒸気１０７を整流する整流板を図示する。

流動層乾燥設備１００において、褐炭１０１は、供給ホッパ１２０により供給ラインＬ₀を介して流動層乾燥装置１０２内に投入され、流動層乾燥装置１０２内に別に導入される流動化蒸気１０７により流動されて流動層１１１を形成する。

上述した伝熱部材１０３は、この流動層１１１内に配置されている。伝熱部材１０３内には、１５０℃の過熱蒸気Ａが供給され、その高温の過熱蒸気Ａの潜熱を利用して褐炭１０１を間接的に乾燥させるようにしている。乾燥に利用された過熱蒸気Ａは、例えば１５０℃の凝縮水Ｂとして流動層乾燥装置１０２の外部に排出されている。

すなわち、加熱手段である伝熱部材１０３内面では、過熱蒸気Ａが凝縮して液体（水分）になるので、この際に放熱される凝縮潜熱を、褐炭１０１の乾燥の加熱に有効利用している。なお、高温の過熱蒸気Ａ以外としては、相変化を伴う熱媒であれば何れでも良く、例えばフロンやペンタンやアンモニア等を例示することができる。また、伝熱部材１０３として熱媒体を用いる以外に電気ヒータを設置してもよい。

伝熱部材１０３によって褐炭１０１が乾燥される際に発生する発生蒸気１０４は、流動層乾燥装置１０２内において、流動層１１１の上部空間に形成されるフリーボード部Ｆから発生蒸気ラインＬ_１により流動層乾燥装置１０２の外部に排出される。この発生蒸気１０４は、褐炭１０１が乾燥し微粉化したものが含まれているので、サイクロンや電気集塵機等の集塵装置１０５により集塵して固体成分１１５として分離する。
この固体成分１１５は、分離ラインＬ₃を介して流動層乾燥装置１０２から抜き出された製品ラインＬ₄において乾燥褐炭１０８に混合し、冷却器１１０で冷却し、製品炭１０９としている。この製品炭１０９は、例えばボイラ、ガス化炉等の原料として利用に供される。

一方、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば１０５〜１１０℃の蒸気であるので、熱回収システム１０６で熱回収された後、水処理部１１２で処理され、排水１１３として流動層乾燥設備１００の外部に排出されている。なお、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４は、例えば、熱交換器や蒸気タービン等に適用してその熱を有効利用するようにしてもよい。

また、集塵装置１０５により集塵された後の発生蒸気１０４の一部は、分岐ラインＬ_２に介装された循環ファン１１４により流動層乾燥装置１０２内に送られて、褐炭１０１の流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７として利用される。なお、流動層１１１を流動化させる流動化媒体としては、発生蒸気１０４の一部を再利用しているが、これに限定されず、例えば窒素、二酸化炭素またはこれらのガスを含む低酸素濃度の空気を用いてもよい。

なお、上述した流動層乾燥装置１０２は、伝熱部材１０３として、本実施例はチューブ形状の伝熱部材を例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば板状の伝熱部材を用いるようにしてもよい。
また、過熱蒸気Ａを伝熱部材１０３に供給して褐炭１０１を間接的に乾燥させる構成を説明したが、これに限らず、褐炭１０１の流動層１１１を流動させる流動化蒸気１０７により褐炭１０１を直接乾燥させる構成、さらに加熱用の流動化ガスを供給して乾燥させる構成としてもよい。

なお、被乾燥物として褐炭１０１を例示したが、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、スラッジ等の被乾燥物を乾燥対象としてもよい。

図１に示す流動層乾燥装置１０２で乾燥した製品炭１０９を用い、石炭ガス化複合発電（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｏａｌＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅ：ＩＧＣＣ）システムに適用した一例を説明する。図２は、図１に示す流動層乾燥設備１００Ａを適用した石炭ガス化複合発電システムの一例を示す概略図である。

図２に示すように、石炭ガス化複合発電システム２００は、燃料である製品炭（乾燥褐炭）１０９がミル２１０により粉砕された微粉炭２０１ａを処理してガス化ガス２０２に変換する石炭ガス化炉２０３と、前記ガス化ガス２０２を燃料として運転されるガスタービン（ＧＴ）２０４と、前記ガスタービン２０４からのタービン排ガス２０５を導入する排熱回収ボイラ（ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙＳｔｅａｍＧｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０６で生成した蒸気２０７により運転される蒸気タービン（ＳＴ）２０８と、前記ガスタービン２０４および／または前記蒸気タービン２０８と連結された発電機（Ｇ）２０９とを備えるものである。

この石炭ガス化複合発電システム２００は、ミル２１０で粉砕された微粉炭２０１ａを石炭ガス化炉２０３でガス化し、生成ガスであるガス化ガス２０２を得る。このガス化ガス２０２は、サイクロン２１１およびガス精製装置２１２で除塵およびガス精製された後、発電手段であるガスタービン２０４の燃焼器２１３に供給され、ここで燃焼して高温・高圧の燃焼ガス２１４を生成する。そして、この燃焼ガス２１４によってガスタービン２０４を駆動する。このガスタービン２０４は、発電機２０９と連結されており、ガスタービン２０４が駆動することによって発電機２０９が電力を発生する。ガスタービン２０４を駆動した後のタービン排ガス２０５は、まだ約５００〜６００℃の温度を持っているため、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６へ送られ、ここで熱エネルギーが回収される。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６では、タービン排ガス２０５の熱エネルギーによって蒸気２０７が生成され、この蒸気２０７によって蒸気タービン２０８を駆動する。この排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０６で熱エネルギーが回収された排ガス２１５は、ガス浄化装置２１６で排ガス２１５中のＮＯｘおよびＳＯｘ分が除去された後、煙突２１７を介して大気中へ放出される。なお、図中、符号２１８は復水器、２１９は空気、２２０は圧縮機、２２１は空気を窒素（Ｎ_２）と酸素（Ｏ_２）とに分離する空気分離装置（ＡＳＵ）を各々図示する。

この石炭ガス化複合発電システム２００によれば、高い水分を有する褐炭１０１を用いてガス化する場合においても、効率的な流動層乾燥装置１０２により褐炭１０１を乾燥しているので、ガス化効率が向上し、長期間に亙って安定して発電を行うことができる。

また、石炭ガス化複合発電システム２００においては、ガスタービンおよび蒸気タービンの組み合わせによって、従来４０％程度であった石炭焚発電プラントの効率を約４６％まで向上させることができる。このプラント効率の向上によって、ＣＯ_２の排出量は従来の石炭焚ボイラに対して約１３％削減できる。

なお、本実施の形態に係る流動層乾燥設備１００で乾燥した製品炭１０９を用いた発電システムとしては、上述した石炭ガス化複合発電システム２００に限らない。例えば、図には明示しないが、流動層乾燥設備１００で乾燥した製品炭１０９をボイラ火炉に供給し、当該ボイラ火炉で発生した蒸気で蒸気タービンを駆動して発電機により出力を得る褐炭炊ボイラによる発電システムであってもよい。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の形態の流動層乾燥設備について図３を参照して説明する。
なお、本実施形態例では、１５０℃以下の褐炭冷却を例に説明するが、処理物の種類、温度レベルに関係なく、本発明は適用可能である。
図３に示すように、本実施形態の流動層乾燥設備１００Ａは、流動層乾燥装置１０２に流動化ガスである流動化蒸気１０７を供給することで前記流動層乾燥装置１０２に供給された被乾燥物である褐炭１０１を流動させて乾燥させる流動層乾燥システムにおいて、前記乾燥後の乾燥褐炭（高温：１１０℃）１０８Ｈを冷却空気１３１により冷却する冷却器１１０に設けられ、内部温度を検知する温度計１４１又は内部ガス濃度を検知するガス濃度計１４２の何れか一方又は両方の検知手段と、前記検知手段により入力された温度情報又はガス濃度情報が設定値よりも大きい場合、前記被乾燥物の冷却不良を検知し、冷却不良改善対策として前記冷却空気１３１に酸化抑制ガス１３２を添加する制御を行う図示しない制御手段とを備えている。

図３に示すように、冷却器１１０は、乾燥後の高温の乾燥褐炭（例えば１１０℃程度）１０８Ｈを冷却する流動層式のものを用いており、流動化並びに冷却媒体である冷却空気１３１を冷却空気供給手段１３４により、供給されている。冷却器１１０からの粉塵は排気ガスラインＬ₅に介装された集塵装置１３５により除去されている。

本実施形態では、冷却器１１０に、その内部の温度を計測する温度計１４１と、その内部のガス濃度状態を計測するガス濃度計１４２とがそれぞれ設けられている以外に、排気ラインＬ₅にもそのラインの内部の温度を計測する温度計１４１と、ガス濃度を計測するガス濃度計１４２とがそれぞれ設けられている。

温度計１４１は、冷却器１１０の内部の乾燥褐炭の冷却状態を監視するものであり、通常は、冷却器１１０に供給された乾燥褐炭（１１０℃）が冷却空気により５０℃程度まで冷却される状態を監視している。また、排ガスの排気ラインＬ₅に設けられた温度計１４１では、排ガス温度が適正か否かを監視している。
また、ガス濃度計１４２は、冷却器１１０の内部の乾燥褐炭の冷却状態が正常か否かを監視するものであり、通常は、一定のガス濃度状態を監視している。また、排ガスの排気ラインＬ₅に設けられたガス濃度計１４２では、排出される排ガス濃度が一定であるかを監視している。

ここで、ガス濃度は、褐炭の酸化が加速すると、例えばＣ＋Ｏ₂＝ＣＯ₂ 又はＣ＋（１／２）Ｏ₂＝ＣＯよりＣＯ₂やＣＯガスの発生が顕著となるので、この成分量を計測している。なお、温度計１４１によって温度分布を計測するにはばらつきがあるので、ガス濃度計１４２により冷却器１１０等の内部の状態を監視するのが好ましい。

ここで、流動層乾燥装置１０２から排出される乾燥褐炭は高温の乾燥褐炭（例えば１１０℃）１０８Ｈであり、流動層式の冷却器１１０で５０℃以下に冷却されている。
この冷却器１１０では、流動層の流動化媒体として常温の空気を使用し、この空気で褐炭の冷却を行うようにしている。
ここで、流動層乾燥装置１０２から排出される高温の乾燥褐炭１０８Ｈの温度にばらつきがあり、一部に高温の褐炭があったり、冷却器１１０の流動層内で流動化に不均一があったり、さらには滞留領域が発生したりすると、当該乾燥褐炭１０８Ｈの酸化発熱が進行し、褐炭温度が上昇し自然発火に至るおそれがある。
そこで、本実施形態では、自然発火の兆候が現れたときの変化（温度、ガス濃度）を検知して、発熱速度の低減策（冷却不良改善対策）を行うことで、通常運転を継続するようにしている。

この冷却不良改善対策としては、対策１）の酸化抑制ガス１３２の供給対策、対策２）の内部の高温化した褐炭を払い出す対策、対策３）の新たな低温褐炭を供給する対策が選定される。
１）対策１）は、冷却器１１０（排気ラインＬ₅）内での温度上昇あるいはガス濃度変化（自然発火の兆候）を検知して、不活性ガス等の酸化抑制ガス１３２を注入し、冷却空気１３１中の酸素濃度を低下させ、引き続き冷却を継続させるものである。
２）対策２）は、冷却器１１０（排気ラインＬ₅）内での温度上昇あるいはガス濃度（自然発火の兆候）を検知して、冷却器１１０内のすべての褐炭あるいは部分的に高温化した褐炭を排出し、新たな褐炭の冷却を継続させるものである。
３）対策３）は、冷却器１１０（排気ラインＬ₅）内での温度上昇あるいはガス濃度（自然発火の兆候）を検知して、冷却処理済の低温褐炭１０８Ｌを供給し、冷却器１１０内温度を低下させ、引き続き冷却を継続させるものである。

自然発火による酸化昇温速度は、周囲の酸素濃度と処理物温度の関数であり、これらの因子の応答性は比較的高いので、酸化抑制ガス１３２の注入や低温褐炭１０８Ｌの供給を行うようにして、酸素濃度を低下させるか、処理物の温度を低下させることで、昇温速度を低下させ、かつ、冷却を継続することで、自然発火を防止できる。

制御手段は、マイコン等で構成されている。制御手段は、ＲＡＭやＲＯＭ等から構成されてプログラムやデータが格納される記憶部（図示せず）が設けられている。記憶部に格納されるデータは、冷却器１１０内の温度上昇やガス濃度変化が確認されると、乾燥褐炭１０８Ｈの冷却不良（自然発火の兆候を含む）を検知する。また、制御手段は、ガス供給手段１５１、褐炭払出手段１５２、および低温褐炭供給手段１５３が接続されている。この制御手段は、温度計１４１又はガス濃度計１４２からの入力に基づき、記憶部に格納されたプログラムやデータに従って、ガス供給手段１５１、褐炭払出手段１５２、および低温褐炭供給手段１５３を制御する。

制御手段による流動層乾燥装置１０２の冷却制御について説明する。図４は、流動層乾燥装置の冷却操作のフローチャートである。

まず、制御手段は、温度計１４１又はガス濃度計１４２からの温度（Ｔ：Ｔ₁、Ｔ₂）、ガス濃度（Ｘ：Ｘ₁、Ｘ₂）を検出する（ステップＳＴ１）。
次に、１）検出した温度Ｔが設定値よりも大きい場合、２）検出したガス濃度Ｘが設定値よりも大きい場合、３）温度上昇ｄＴ／ｄｔが設定値よりも大きい場合、又は４）ガス濃度上昇ｄＸ／ｄｔが設定値よりも大きい場合のいずれか一つに該当すると判断した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、制御手段は、冷却器１１０における乾燥褐炭の冷却不良を検知し、自然発火の兆候ありと判断する（ステップＳＴ３）。
一方、上記いずれにも該当しないと判断した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、本制御を終了し、引き続き、監視を行いつつ冷却を継続する。

ステップＳＴ３での判断に基づき、冷却不良改善対策を講じるため、制御手段により、対策１）の冷却空気１３１に対して、酸化抑制ガス１３２を添加する制御をガス供給手段１５１に対して行う（ステップＳＴ４）。

酸化抑制ガス１３２の供給により、冷却不良が改善したか否かを、ステップＳＴ１及びステップＳＴ２と同様に判断し（ステップＳＴ５）、冷却不良を検知せず、改善したと判断したら（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、冷却正常であると判断し、本制御を終了し、引き続き、監視を行いつつ冷却を継続する。

一方、冷却不良が解消しない場合には（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、対策２）の冷却物の払出の制御か、対策３）の低温褐炭１０８Ｌの供給の制御かの選択を行う（ステップＳＴ６）。
この選択は、温度状況及び／又はガス濃度状況を鑑みて判断する。

選択の結果、例えば対策２）の乾燥褐炭１０８Ｈの払出の制御を選択した場合には、制御手段は褐炭払出手段１５２に指令を送り、冷却器１１０から内部の冷却物（乾燥褐炭１０８Ｈ）を強制的に外部に排出する（ステップＳＴ７）。
また、選択の結果、例えば対策３）の低温褐炭１０８Ｌの供給の制御を選択した場合には、制御手段は低温褐炭供給手段１５３に指令を送り、冷却器１１０内に低温褐炭供給手段１５３から低温褐炭１０８Ｌを強制的に投入し、冷却器１１０内部の温度を冷却する（ステップＳＴ８）。
これにより、冷却不良が改善したことを確認したら、本制御を終了し、引き続き、監視を行いつつ冷却を継続する。

この流動層乾燥設備１００Ａによれば、冷却器１１０内での冷却不良であるか否かを常に監視し、仮に冷却不良となった場合においても、冷却不良改善対策を迅速に講じることで、流動層乾燥装置１０２からの乾燥褐炭１０８Ｈを異常なく冷却することが可能になる。

また、本実施形態では、図１に示したような伝熱部材を省略しているが、伝熱部材を設けることなく、直接乾燥する流動層乾燥装置においても適用できることはいうまでもない。

［第２の実施形態］
本実施例の第２の形態の流動層乾燥設備１００Ｂについて図５を参照して説明する。図５に示すように、本実施形態の流動層乾燥設備１００Ｂは、図３に示す流動層乾燥設備１００Ａにおいて、前記冷却手段を被乾燥物の温度に応じて複数の冷却手段に分割（本実施形態では２段）してなり、流動層乾燥装置１０２に近い側の高温冷却器１１０Ａと低温冷却器１１０Ｂとを設けている。
そして、高温冷却器１１０Ａ側に、酸化抑制ガス１３２を供給するガス供給手段１５１を設け、第１の実施形態と同様に操作するようにしている。

すなわち、流動層乾燥装置１０２から排出された高温状態の乾燥褐炭１０８Ｈは、高温冷却器１１０Ａで第１次冷却がなされる。
この際、冷却不良が発生した場合には、第１の実施形態と同様にして、冷却不良を改善する。なお、制御操作は、第１の実施形態と同一であるので、その説明は省略する。
次いで、高温冷却器１１０Ａで冷却がなされた乾燥褐炭（中温：例えば８０℃）１０８Ｍは、低温冷却器１１０Ｂに送られ、ここで仕上げ冷却され、５０℃以下に冷却がなされる。

このように、本実施形態の流動層乾燥設備１００Ｂにおいては、乾燥褐炭１０８Ｈの冷却手段を２段以上に分割し、高温側の高温冷却器１１０Ａ側において自然発火防止対策を行うようにしている。
自然発火対策を行う冷却器の数は、各冷却器の温度レベルによって異なるが、処理物の酸化発熱速度式（１）によって、都度設計により決定され、複数段としてもよい。
Ｑ＝Ｃ₁（Ｏ₂）ⁿ ＥＸＰ（−Ｃ₂／Ｔ）…（１）
ここで、Ｃ₁、Ｃ₂、ｎは処理物によって決まる係数であり、Ｏ₂は酸素濃度、Ｔ:処理物の温度である。

ここで冷却器の温度は、褐炭の場合に、例えば約８０℃を基準としている。これは、図６に示す褐炭の昇温特性図のように、８０℃を超えると温度上昇が顕著になるからである。なお、本発明では、８０℃を基準としているが、石炭の種類や産地に応じて、この温度の閾値を変更するようにしてもよい。

自然発火の兆候が現れたときの変化（温度、ガス濃度）を検知して、発熱速度の低減策あるいは内部の高温化した褐炭を排出し新たな褐炭を供給することで、通常運転を継続する。

酸化発熱量は温度の依存性が強いので、高温で、かつ、周囲に十分な酸素があり、冷却が不十分な環境が整うと、酸化発熱量が周囲への放熱量よりも大きくなり、褐炭温度は急激に上昇する。褐炭の酸化が加速すると、ＣＯやＣＯ₂ガスの発生が顕著となる。

本実施形態のように、冷却器を温度レベルによって複数化することで、上記現象の検知が容易になり、より精度の高い制御が可能となる。

高温褐炭１０８Ｈを対象とした高温冷却器１１０Ａのみに対策を講じることで、酸化抑制ガス１３２のガス供給量の低減と設備・システムの簡素化とコストダウンを図ることができる。

以上のように、本発明に係る流動層乾燥装置は、乾燥褐炭冷却器内での自然発火の兆候を検知して、褐炭の温度上昇を抑制することのできる対策を実施することに適している。

１００Ａ、１００Ｂ流動層乾燥設備
１０１褐炭
１０２流動層乾燥装置
１０３伝熱部材
１０４発生蒸気
１０５集塵装置
１０６熱回収システム
１０７流動化蒸気
１０８乾燥褐炭
１０９製品炭
１１０冷却器
１１１流動層
１１２水処理部
１１３排水
１１４循環ファン
１１５固体成分
１１６整流板
１３１冷却空気
１３２酸化抑制ガス
１４１温度計
１４２ガス濃度計
１５１ガス供給手段
１５２褐炭払出手段
１５３低温褐炭供給手段
２００石炭ガス化複合発電システム
２０１ａ微粉炭
２０２ガス化ガス
２０３石炭ガス化炉
２０４ガスタービン（ＧＴ）
２０５タービン排ガス
２０６排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
２０７蒸気
２０８蒸気タービン（ＳＴ）
２０９発電機（Ｇ）
２１０ミル
２１１サイクロン
２１２ガス精製装置
２１３燃焼器
２１４燃焼ガス
２１５排ガス
２１７煙突
２１８復水器
２１９空気
２２０圧縮機
２２１空気分離装置（ＡＳＵ）
Ａ過熱蒸気
Ｂ凝縮水
Ｆフリーボード部

Claims

流動層乾燥装置に流動化ガスを供給することで前記流動層乾燥装置に供給された被乾燥物を流動させて乾燥させる流動層乾燥設備において、
前記乾燥後の被乾燥物を冷却空気により冷却する冷却手段に設けられ、内部温度を検知する温度計又は内部ガス濃度を検知するガス濃度計の何れか一方又は両方の検知手段と、
前記検知手段により入力された温度情報又はガス濃度情報が設定値よりも大きい場合、前記被乾燥物の冷却不良を検知し、冷却不良改善対策として前記冷却空気に酸化抑制ガスを添加する制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記酸化抑制ガスの添加制御をしても前記冷却不良が改善されない場合、冷却不良改善対策として冷却物の払出、又は低温被乾燥物の供給のいずれかの制御を行うことを特徴とする流動層乾燥設備。
請求項１において、
前記冷却手段を、前記検知手段が設けられ、前記流動層乾燥装置から排出された被乾燥物を冷却する第１の冷却手段と、前記第１の冷却手段で冷却された前記被乾燥物を冷却する第２の冷却手段とに分割してなることを特徴とする流動層乾燥設備。
請求項１又は２において、
前記冷却手段から排出する排気ガスラインに、ライン内部温度を検知する温度計又はライン内部ガス濃度を検知するガス濃度計の何れか一方又は両方の検知手段を有することを特徴とする流動層乾燥設備。