JP5634101B2

JP5634101B2 - 流動層乾燥設備

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Publication number: JP5634101B2
Application number: JP2010086220A
Authority: JP
Inventors: 有馬　謙一; 謙一有馬; 甘利　猛; 猛甘利; 弘実石井; 木下　正昭; 正昭木下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: JP2011214818A

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、被乾燥物の流動不良に対策を講じることのできる流動層乾燥設備に関する。

例えば、褐炭焚きボイラでは、水分含有量が多い褐炭を燃料として用いており、この褐炭の乾燥・粉砕に例えばビーター・ミル等の衝撃型粉砕機を使用している。このビーター・ミルを用いて粉砕する際に、褐炭焚きボイラからの例えば１，０００℃の高温燃焼ガスの一部を熱源としているため、ボイラ効率が低下するが、その対策として、低温の熱源を使用して、衝撃型粉砕機に投入する前に、予め褐炭を流動層乾燥装置により乾燥させるとともに、発生した水蒸気から、さらに潜熱を回収するシステムとすることにより、効率を向上させることが提案されている。

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）。

特開２００８−８９２４３号公報

ところで、褐炭等の水分含有量が高いものを乾燥する際に、流動層乾燥装置から発生する蒸気は飽和蒸気であるので、その有効利用のために、水蒸気タービンで発電を行ったり、コンプレッサーで圧縮・昇温し、乾燥熱源として再利用することが提案されているが、以下のような問題がある。
１）発生蒸気である乾燥排ガスには粉塵等が含まれるため、水蒸気タービンのブレード磨耗を起こすので、その捕集に、例えば電気集塵機等の集塵装置を用いるが、機器容量が大きく、低コスト化が課題となる。
２）また、下流側の水蒸気タービンやコンプレッサーなどの回転機器の磨耗防止のため、出口粉塵濃度を数ｍｇ／Ｎｍ³オーダーに抑えたいが、褐炭粒子は電気抵抗が大きく、荷電が不安定になるなどの理由により、捕集性の悪化が懸念される。
３）また、発生蒸気である乾燥排ガスは水分飽和である為、褐炭粒子の電気抵抗は低下することが予想されるが、電気抵抗が極端に小さくなると、電極での再飛散を起こし捕集性が悪化する、という問題がある。

そこで、流動層乾燥装置からの発生蒸気中に含まれる粉塵を効率よく捕集できる簡易な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の発生蒸気中に含まれる粉塵を効率よく捕集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、水分含量が高い被乾燥物を乾燥する流動層乾燥装置と、伝熱部材によって被乾燥物が乾燥される際に発生する水分飽和状態の発生蒸気を流動層乾燥装置の外部に排出する発生蒸気ラインと、前記発生蒸気ラインに介装され、発生蒸気中の粉塵を除去する電気集塵装置と、前記発生蒸気ラインにおける電気集塵装置の下流側に介装され、発生蒸気の熱を回収する熱回収システムと、前記電気集塵装置から粉塵が除去された発生蒸気の一部を分岐し、流動化蒸気として流動層乾燥装置内に供給する分岐ラインと、前記流動層乾燥装置から抜き出された被乾燥物を冷却する冷却器と、前記発生蒸気ライン及び電気集塵装置の周囲に敷設される過熱媒体供給配管とを備え、前記発生蒸気ラインにおける電気集塵装置と熱回収システムとの間に設けられ、集塵後の発生蒸気に飽和温度以上の水を供給し、発生蒸気に残存する粉塵を除去すると共に、前記電気集塵装置の電極表面に同伴水蒸気の一部が析出するまで、発生蒸気の温度を低下させつつ、集塵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、前記飽和温度以上の水の供給と粉塵の除去をスクラバにより行うことを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第３の発明は、第１の発明において、前記飽和温度以上の水の供給を噴霧装置で行うと共に、粉塵の除去をサイクロンにより行うことを特徴とする流動層乾燥設備にある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記発生蒸気ラインの電気集塵装置の前段側に、水分投入装置を設けてな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、発生蒸気中に残存する粉塵濃度を大幅に低減させることで、後流側に設置される熱回収システムでの圧縮機、タービン等の摩耗が低減されることとなる。

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２−１は、図１に示す流動層乾燥設備を適用した褐炭焚きボイラの一例を示す概略図である。図２−２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装置を示す概略図である。図４は、第２の形態の流動層乾燥装置を示す概略図である。図５−１は、第２の形態の流動層乾燥装置の集塵装置近傍を示す概略図である。図５−２は、図５−１のＸ−Ｘ矢視断面図である。図６は、第３の形態の流動層乾燥装置を示す概略図である。

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を整流する分散板を図示する。

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、褐炭焚きボイラに適用した一例を説明する。図２−１は、図１に示す流動層乾燥設備１００を適用した褐炭焚きボイラの一例を示す概略図である。
本実施形態にかかる褐炭焚きボイラ１５０には、鉛直方向に設置された火炉１５１と、火炉１５１の火炉壁の下部に設置された燃焼装置１５２と、火炉１５１の出口に連結された煙道１５３と、煙道１５３に設けられた複数からなる過熱器１５４と、節炭器１５５と、煙道１５３の下流側に設けられた誘引通風機１５６と、煙突１５７と、が備えられている。

燃焼装置１５２には、火炉壁に取り付けられた複数の微粉炭バーナ１５８と、微粉炭バーナ１５８に供給する微粉炭とする衝撃型粉砕機１５９と、微粉炭バーナ１５８に燃焼用空気として二次空気（空気）を供給する空気供給手段１６０と、が備えられている。
衝撃型粉砕機１５９は、供給された褐炭１０１を燃焼に適した大きさ（例えば、数μｍ〜数百μｍ）の微粉炭に粉砕するものであり、節炭器１５５の後流側の低温の燃焼ガス１６１の一部を導入して乾燥・粉砕するものである。この衝撃型粉砕機１５９には、前述した流動層乾燥設備１００で予め乾燥した製品炭１０９を供給している。

空気供給手段１６０には、空気を加圧して供給する押込通風機（空気供給装置）１６２と、火炉１５１外壁に設けられた風箱１６３と、押込通風機１６２と風箱１６３とを接続する空気管１６４とが備えられている。なお、回転再生式熱交換器１６０ａが空気管１６４と煙道１５３とにまたがって、二次空気（空気）と燃焼ガス１６１とを熱交換させるように設置されている。

褐炭焚きボイラ１５０で発生した蒸気はタービン設備１６５で活用される。タービン設備１６５には、複数のタービン（例えば高圧・中圧・低圧タービン）が備えられている。例えば高圧タービンは、過熱器１５４から導入された過熱蒸気を膨張させて回転エネルギーに変換させ、排気蒸気を一次再熱器へ供給するものである。中圧タービンは、一次再熱器および二次再熱器によって再度過熱された加熱蒸気が二次再熱器から導入され、それを膨張させて回転エネルギーに変換させるものである。低圧タービンは、中圧タービンの排気蒸気を導入して、それをさらに膨張させて回転エネルギーに変換するものである。
高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで変換された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Ｇに伝達され、電力を生成する。
低圧タービンで仕事を終えた排気蒸気は、復水器１６６に送られ、復水器１６６で凝縮されて水に戻される。復水器１６６で凝縮された水は、給水ライン１６７を通って節炭器１５５に送られる。なお、給水ライン１６７には、図示しない復水ポンプ、脱気器、給水ポンプ給水加熱器等が備えられている。

以上、説明した褐炭焚きボイラ１５０の運転について説明する。
図示しない褐炭バンカから供給された褐炭１０１は、流動層乾燥設備１００で乾燥され、水分を除去し、その後、衝撃型粉砕機１５９により約１，０００℃の燃焼ガス１６１で乾燥・粉砕され、燃焼に適した大きさの微粉炭に粉砕される。その後粉砕された微粉炭は、加圧された搬送空気と混合されて微粉炭混合気を形成され、給炭管を通って微粉炭バーナ１５８へ送られる。

一方、押込通風機１６２で加圧されて供給される二次空気は、回転再生式熱交換器１６０ａによって燃焼ガスから熱量を供給され、昇温されて空気管１６４を経て風箱１６３へ供給される。二次空気は風箱１６３から微粉炭バーナ１５８へ送られる。微粉炭バーナ１５８から火炉１５１内へ微粉炭混合気と二次空気とが供給され、着火されると火炉内に火炎が生じる。

このようにして火炉１５１内の下部に火炎を生じさせると、燃焼ガスが火炉１５１内を下から上に流れ、煙道１５３に排出される。この時、給水ポンプから供給された水は、節炭器１５５によって予熱された後、水壁管に供給される。水壁管に供給された水は、水壁管を下から上に流れる間に燃焼ガスによって加熱されて過熱蒸気となり、過熱器１５４に送り込まれる。さらに、一次過熱器に送られた過熱蒸気は、次いで二次過熱器、三次過熱器および四次過熱器に順次導入され、燃焼ガス１６１によって過熱される。四次過熱器で生成された過熱蒸気はタービン設備１６５の高圧タービンに供給される。
一方、高圧タービンで膨張して仕事をした排気蒸気は、一次再熱器に、次いで二次再熱器に導入され、燃焼ガスによって再度過熱される。二次再熱器で過熱された過熱蒸気は中圧タービンに供給される。中圧タービンで膨張して仕事を行なった蒸気は低圧タービンに供給される。高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンで蒸気の膨張によって生成された回転エネルギーは、軸によって接続されている発電機Ｇに伝達され、電力を生成する。

低圧タービンで仕事を終えた排気蒸気は、復水器１６６に送られ、復水器１６６で凝縮されて水に戻される。復水器１６６で凝縮された水は、給水ライン１６７を通って給水ポンプによって節炭器１５５に送られる。
一方、節炭器１５５を通過した燃焼ガスは、回転再生式熱交換器１６０ａにて空気管１６４を通過する二次空気に熱量を供給し、脱硫、脱硝、除塵等の浄化処理が施されて、煙突１５７から大気中に排出される。

この褐炭焚きボイラ１５０によれば、高い水分を有する褐炭１０１を用いて燃焼させる場合においても、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、衝撃型粉砕機１５９で必要とされる熱源に、従来のような高温（１，０００℃）の燃焼ガスは不要となり、より低温（２００〜３００℃）の燃焼ガスで十分となるとともに、流動層乾燥装置１０２で発生した水蒸気から、潜熱を回収するシステムとすることにより、エネルギー効率を向上させることが可能となり、長期間に亙って安定して効率的な発電を行うことができる。

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２−２は、図１に示す流動層乾燥設備１００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２−２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。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の形態の流動層乾燥装置について図３を参照して説明する。図３は、第１の形態の流動層乾燥装置を示す概略図である。
これらの図面に示すように、本実施形態の流動層乾燥設備１００Ａは、水分含量が高い被乾燥物である褐炭１０１を乾燥する流動層乾燥装置１０２と、伝熱部材１０３によって被乾燥物（褐炭）１０１が乾燥される際に発生する水分飽和状態の発生蒸気（水分飽和蒸気）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電気集塵装置１０５と、発生蒸気ラインＬ_１における電気集塵装置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である蒸気タービン１４５と、前記電気集塵装置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物（乾燥褐炭）を冷却する冷却器１１０と、前記発生蒸気ラインＬ_１における電気集塵装置１０５と蒸気タービン１４５との間に設けられ、集塵後の発生蒸気１０４に飽和温度以上の熱水１４２を供給する熱水噴霧装置１４０と、噴霧された水に残存する粉塵を捕集して除去する捕集装置１４１とを具備するものである。

本発明では、電気集塵装置１０５で浄化された発生蒸気１０４中に僅かに残存する粉塵（例えば２０ｍｇ／Ｎｍ³）を、ダクト内の圧力に相当する飽和温度以上の熱水１４２を噴霧し、噴霧された水に捕集された粉塵を捕集装置１４１で捕集することで、約５ｍｇ／Ｎｍ³以下とすることができ、後流側に設置される熱回収システムで用いる蒸気タービン１４５のタービンブレード等の摩耗を大幅に低減させることができる。

ここで、噴霧する水として飽和温度以上の熱水１４２を供給するのは、ダクト内の水蒸気が加熱され、ダクト中での凝縮を抑制させるためである。また、ダクト内において、飽和水がフラッシュして水蒸気となり、後流側で回収される熱量も増加するので好ましい。
前記熱水１４２としては、流動層乾燥装置１０２の乾燥で用いた１５０℃の過熱蒸気Ａの１５０℃凝縮水Ｂを用いるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、熱水噴霧装置１４０と、例えばサイクロン等の捕集装置１４１とを別々に設置し、前記飽和温度以上の水の供給を噴霧装置で行うと共に、粉塵の除去を例えばサイクロン等の捕集装置１４１により行うようにしているが、本発明はこれに限定されず、例えば両者を一体型としたスクラバを用いるようにしてもよい。
スクラバの種類は限定されるものではなく、ルーバー式、ベンチュリー式等の種々の形態の公知のスクラバを用いることができる。

この結果、発生蒸気１０４中に残存する粉塵濃度を大幅に低減させることで、後流側に設置される熱回収システムでの圧縮機、タービン等の摩耗が低減されることとなる。

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の形態の流動層乾燥装置について図４を参照して説明する。図４は、第２の形態の流動層乾燥装置を示す概略図であり、図５−１は、第２の形態の流動層乾燥装置の集塵装置近傍を示す概略図であり、図５−２は、図５−１のＸ−Ｘ矢視断面図である。
これらの図面に示すように、本実施形態の流動層乾燥設備１００Ｂは、第１の実施形態の流動層乾燥設備１００Ａにおいて、さらに、前記発生蒸気ラインＬ₁及び電気集塵装置１０５の周囲に敷設される過熱媒体供給配管（蒸気トレース）１３０を備え、前記電気集塵装置１０５の電極表面に同伴水蒸気の一部が析出するまで発生蒸気１０４の温度を低下させつつ、集塵を行うものである。

発生蒸気１０４の温度を低下させることにより、第１の実施形態の効果に加え、発生蒸気ラインＬ₁の配管１３２内の発生蒸気１０４の凝縮が生じ、電気集塵装置１０５内の温度が若干下がり、粉塵が発生した凝縮水の核に取り込まれ、電気集塵装置１０５における集塵効率が向上することとなる。

ここで、発生蒸気の温度低下を過度に行うと、後流側の熱回収システムである例えば蒸気タービン１４５での水蒸気量が減るので、調整する。なお、図３中、符号１４６は凝縮器である。
この調整は、過熱媒体供給配管（蒸気トレース）１３０内に供給する過熱媒体１３１の供給及び停止により行う。
すなわち、水蒸気量が減ると、蒸気タービン１４５の発電効率が低下するので、過熱媒体供給配管（蒸気トレース）１３０内に供給する過熱媒体１３１の供給を開始して、発生蒸気１０４中の凝縮を抑制する。
なお、図４中、蒸気トレース１３０は破線で示しており、具体的には図５−１に示すように、発生蒸気ラインＬ₁の配管の表面に過熱媒体供給チューブ等を敷設するようにしている。

このように、電気集塵装置１０５内の電極表面に同伴水蒸気が析出する程度まで発生蒸気１０４の温度を下げる制御を行うようにして、集塵効率を向上させている。
本褐炭乾燥プロセスにおいては、流動層乾燥装置１０２からの発生蒸気１０４が飽和水蒸気であるため、幾分温度を低下させることで、電極へ容易に水分を析出させることが可能となる。

ここで、電極温度の調整は、電気集塵装置１０５への入口ガス温度を低下させることで行うようにしている。
発生蒸気１０４のガス温度は約１０５〜１１０℃であるため、若干の温度低下によって、容易に凝縮が起こるが、過度の蒸気の凝縮は発電効率の低下を招くため、流動層乾燥装置１０２から電気集塵装置１０５への配管は、その過度の温度低下を防ぐため、図４−２に示すように、発生蒸気ラインＬ₁の配管１３２の周囲に保温材１３３を設けて保温を行っており、その放熱分を補うための過熱を過熱媒体１３１により、図示しない制御装置で制御するようにしている。

発生蒸気１０４を過熱する過熱媒体１３１としては、流動層乾燥装置１０２の伝熱部材１０３内に供給する１５０℃の過熱蒸気Ａや、その潜熱を用いて乾燥後に凝縮する１５０℃の凝縮水Ｂを利用することで、外部からの供給を抑制するように、図示しない制御装置で制御している。
電極表面への水分凝縮調整は、この過熱の度合い（蒸気量など）の調節で行うようにすればよい。

これにより、本発明では発生蒸気１０４である乾燥排ガス温度の低下により電極表面温度が露点以下となり水分が一部析出し、これにより、濡れた電極及び、電気集塵装置１０５の内壁に粉塵が効率的に補足されることとなる。

［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態の流動層乾燥装置について図６を参照して説明する。
図６に示すように、本実施形態の流動層乾燥設備１００Ｃは、第１の実施形態の流動層乾燥設備１００Ｂにおいて、さらに、発生蒸気ラインＬ₁の電気集塵装置１０５の前段側に、水分投入装置１３５を設けている。

前記水分投入装置１３５により、低温の水を発生蒸気１０４中に噴霧することで、発生蒸気１０４中の水蒸気を凝縮させている。
この結果、発生蒸気１０４中に浮遊する粉塵が核となり、その周囲に水蒸気が凝縮し、これに粉塵が付着し、粉塵の粒径が増加することとなる。
この際、冷たい微粒水滴を噴霧することで、急激な冷却により粉塵が核となり凝縮現象が増長され、集塵効率が向上することとなる。

また、褐炭等においては、粒子比抵抗が小さいために一旦集塵電極に捕集されても、抵抗が小さいために再飛散（ジャンピング）を起こすとされるが、粉塵が微小液滴凝縮の核となり、粒径が増大すること、あるいは粉塵表面の濡れによって、捕集性が改善されるので、これを防止することができる。
また、水分投入装置１３５からの噴霧水の供給によって濡れた電極及び、集塵機内壁に、粉塵が効率よく補足されるので、水分投入により集塵効率の向上を図ることができる。

一方、粒子比抵抗が大きな場合においては、電気集塵装置１０５内で形成されるダスト層が絶縁破壊し、荷電状態が不安定化するし、集塵性能が低下する、逆電離といわれる問題があるが、このような場合に対しても粒子表面の濡れによって、表面伝導が増加する為、逆電離が発生せずに、安定した集塵が可能となる。

このように、本発明によれば、発生蒸気１０４中に残存する粉塵濃度を大幅に低減させることで、後流側に設置される熱回収システム１０６での圧縮機、タービン等の摩耗が低減されることとなる。

以上のように、本発明に係る流動層乾燥設備は、発生蒸気中に含まれる粉塵を効率よく捕集できる対策を実施することに適している。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ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
１３０過熱媒体供給配管（蒸気トレース）
１３１過熱媒体
１３２配管
１３３保温材
１３５水分投入装置
１４０熱水噴霧装置
１４１捕集装置
１４２熱水
１５０褐炭焚きボイラ
１５１火炉
１５２燃焼装置
１５３煙道
１５４過熱器
１５９衝撃型粉砕機
１６５タービン設備
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

水分含量が高い被乾燥物を乾燥する流動層乾燥装置と、
伝熱部材によって被乾燥物が乾燥される際に発生する水分飽和状態の発生蒸気を流動層乾燥装置の外部に排出する発生蒸気ラインと、
前記発生蒸気ラインに介装され、発生蒸気中の粉塵を除去する電気集塵装置と、
前記発生蒸気ラインにおける電気集塵装置の下流側に介装され、発生蒸気の熱を回収する熱回収システムと、
前記電気集塵装置から粉塵が除去された発生蒸気の一部を分岐し、流動化蒸気として流動層乾燥装置内に供給する分岐ラインと、
前記流動層乾燥装置から抜き出された被乾燥物を冷却する冷却器と、
前記発生蒸気ライン及び電気集塵装置の周囲に敷設される過熱媒体供給配管とを備え、
前記発生蒸気ラインにおける電気集塵装置と熱回収システムとの間に、集塵後の発生蒸気に飽和温度以上の水を供給し、発生蒸気に残存する粉塵を除去すると共に、
前記電気集塵装置の電極表面に同伴水蒸気の一部が析出するまで、発生蒸気の温度を低下させつつ、集塵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、
前記飽和温度以上の水の供給と粉塵の除去をスクラバにより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、
前記飽和温度以上の水の供給を噴霧装置で行うと共に、粉塵の除去をサイクロンにより行うことを特徴とする流動層乾燥設備。
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記発生蒸気ラインの電気集塵装置の前段側に、水分投入装置を設けてなることを特徴とする流動層乾燥設備。