JP5851884B2 - 流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、褐炭等の湿潤燃料を流動させながら乾燥させる流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および乾燥方法に関するものである。

従来、褐炭等の低品位炭を、ホッパから乾燥容器へ向けて供給し、乾燥容器内に供給された低品位炭をスチーム（水蒸気）により流動させて乾燥する低品位炭乾燥方法および装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この低品位炭乾燥装置では、乾燥容器から排出されたスチームを部分凝縮器に供給することで、スチームの潜熱を回収している。

特開昭６１−２５００９６号公報

ところで、褐炭等の湿潤燃料を流動化蒸気（水蒸気）により流動させながら乾燥する流動層乾燥装置では、流動層乾燥装置から排出された蒸気を再圧縮して利用する場合がある。ここで、流動層乾燥装置では、特に乾燥対象物が粉体の場合、熱交換（乾燥）によって、窒素を含む空気等の非凝縮性ガスの混入を排除することが困難である。このため、再圧縮された蒸気には、非凝縮性ガスが混入する。再圧縮された蒸気は、例えば、湿潤燃料の加熱に利用され、湿潤燃料との間で熱交換が行われる。この場合、再圧縮された蒸気は、湿潤燃料との間で熱交換が行われることで、蒸気のクオリティ（蒸気の全量に対する気相の蒸気の割合）が低下する。蒸気のクオリティが低下すると、蒸気の全量に対する液相の蒸気（すなわち凝縮水）の割合が増大することから、低クオリティとなった蒸気は、気相中に含まれる非凝縮性ガスの割合が増加する。これにより、低クオリティとなった蒸気は、気相中に含まれる非凝縮性ガスの割合が増加することで、蒸気温度が低下してしまう。このため、蒸気温度が低下した低クオリティの蒸気は、有効に活用されず、潜熱の回収効率の向上を図ることが困難であった。

そこで、本発明は、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い蒸気を有効に活用することで、蒸気の潜熱の回収効率の向上を図ることが可能な流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および乾燥方法を提供することを課題とする。

本発明の流動層乾燥装置は、供給された湿潤燃料が流動化蒸気により流動することで、内部に流動層が形成される乾燥炉と、乾燥炉内に設けられ、供給された湿潤燃料を加熱する伝熱部材と、乾燥炉から排出される蒸気を圧縮し、圧縮した蒸気を伝熱部材に供給する圧縮機と、を備え、伝熱部材は、湿潤燃料の流動方向の下流側から上流側へ向けて、圧縮機から供給された蒸気を流通させることを特徴とする。

この場合、伝熱部材の流動方向の上流側を流通する蒸気は、伝熱部材の流動方向の下流側を流通する蒸気に比して、気相中の非凝縮性ガスの割合が多いことが好ましい。

この構成によれば、流動方向の上流側の湿潤燃料を、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い蒸気で予熱することができ、また、流動方向の下流側の湿潤燃料を、気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない蒸気で加熱することができる。このとき、上流側の湿潤燃料の温度は、下流側の湿潤燃料の温度に比して低いため、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い蒸気を用いた場合であっても、湿潤燃料の温度と蒸気温度との温度差を好適に確保することができる。これにより、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い蒸気により湿潤燃料を好適に予熱することができるため、蒸気を有効に活用することができ、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

この場合、乾燥炉は、湿潤燃料の流動方向の上流側に設けられる予熱域と、予熱域の下流側に設けられる乾燥域とを有し、予熱域は、乾燥域に比して乾燥炉内の湿潤燃料の温度が低くなっており、伝熱部材は、予熱域に設けられた上流側伝熱部材と、乾燥域に設けられた下流側伝熱部材とを有し、圧縮機から供給された蒸気が、下流側伝熱部材を流通した後、上流側伝熱部材を流通するように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、乾燥炉内の湿潤燃料の温度が低い予熱域に上流側伝熱部材を設け、乾燥炉内の湿潤燃料の温度が高い乾燥域に下流側伝熱部材を設け、圧縮機から供給された蒸気を、下流側伝熱部材に流通させた後、上流側伝熱部材に流通させることができる。このため、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い蒸気により、予熱域の湿潤燃料を予熱することができる。

この場合、下流側伝熱部材から流入した蒸気を気液分離して、気相の蒸気を上流側伝熱部材に供給する一方で、液相の蒸気を凝縮水として排出する気液分離装置を、さらに備えたことが好ましい。

この構成によれば、気液分離装置により下流側伝熱部材を流通した液相の蒸気を凝縮水として排出することで、上流側伝熱部材に供給される蒸気の気相の割合を増加させることができる。つまり、気液分離装置により、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気を、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い高クオリティの蒸気とすることができる。これにより、上流側伝熱部材には、液相の蒸気の流入を抑制することができるため、上流側伝熱部材の内側における液膜の形成を抑制でき、熱伝達率の向上を図ることができる。

この場合、乾燥炉は、湿潤燃料の流動方向の上流側に設けられる予熱域と、予熱域の下流側に設けられる乾燥域とを有し、予熱域は、乾燥域に比して乾燥炉内の湿潤燃料の温度が低くなっており、伝熱部材は、予熱域から乾燥域に亘って設けられていることが好ましい。

この構成によれば、乾燥炉内の湿潤燃料の温度の低い予熱域から乾燥炉内の湿潤燃料の温度の高い乾燥域に亘って伝熱部材を設けることができるため、高クオリティから低クオリティとなる蒸気を、予熱域へ向けて流通させることができる。このため、低クオリティの蒸気により、予熱域の湿潤燃料を予熱することができる。

この場合、湿潤燃料を供給する燃料供給装置の内部に設けられ、湿潤燃料を予熱する予熱用伝熱部材をさらに備え、予熱用伝熱部材は、圧縮機から供給された蒸気が、伝熱部材を流通した後、流通するように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、燃料供給装置内の湿潤燃料を、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気で予熱することができる。このため、予熱された湿潤燃料を流動層乾燥装置へ供給することができるため、流動層乾燥装置の供給側（すなわち、湿潤燃料の流動方向の上流側）において蒸気の再凝縮を抑制することができ、凝縮水による湿潤燃料の凝集を抑制し、流動化不良を抑制することができる。

この場合、乾燥炉内に設けられ、乾燥炉から排出される蒸気を加熱する蒸気加熱用伝熱部材をさらに備え、蒸気加熱用伝熱部材は、圧縮機から供給された蒸気が、伝熱部材を流通した後、流通するように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、乾燥炉から排出される蒸気を、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気で加熱することができる。このため、加熱された蒸気を圧縮機により圧縮することができるため、再圧縮された蒸気を好適に昇温させることができる。また、乾燥炉から排出される蒸気を加熱することで、乾燥炉と圧縮機とを接続する配管内での蒸気の凝縮を防止し、配管内への飛散粒子の付着、閉塞および圧縮機への水滴混入を防止することが可能となる。

この場合、保温対象物に設けられた保温用伝熱部材をさらに備え、保温用伝熱部材は、圧縮機から供給された蒸気が、伝熱部材を流通した後、流通するように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、保温対象物を、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気によって保温することができるため、保温対象物からの放熱を抑制することができる。なお、保温対象物としては、乾燥炉と圧縮機とを接続する配管、または乾燥炉の壁面等である。

本発明のガス化複合発電設備は、上記の流動層乾燥装置と、流動層乾燥装置から供給された乾燥後の湿潤燃料を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービンと、ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービンと、ガスタービンおよび蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、流動層乾燥装置において蒸気の潜熱の回収効率の向上を図ることができるため、潜熱を有効活用し、蒸気タービンに連結された発電機の発電効率を向上させることができる。

本発明の乾燥方法は、乾燥炉内に供給された湿潤燃料を流動化蒸気により流動させながら、乾燥炉内に設けられた伝熱部材により湿潤燃料を加熱することで、湿潤燃料を乾燥させる乾燥方法であって、伝熱部材は、湿潤燃料の流動方向の上流側に設けられる上流側伝熱部材と、上流側伝熱部材の下流側に設けられる下流側伝熱部材とを有し、湿潤燃料の乾燥時に発生した蒸気を乾燥炉から排出させる蒸気排出工程と、蒸気排出工程において排出された蒸気を圧縮する蒸気圧縮工程と、蒸気圧縮工程において圧縮した蒸気を、下流側伝熱部材に供給する下流側蒸気供給工程と、下流側蒸気供給工程において下流側伝熱部材から流出した蒸気を気液分離し、液相となった蒸気を凝縮水として排出する一方で、気相となった蒸気を上流側伝熱部材に供給する気液分離工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気が流通する上流側伝熱部材により、流動方向の上流側の湿潤燃料を予熱することができ、また、気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない高クオリティの蒸気が流通する下流側伝熱部材により、流動方向の下流側の湿潤燃料を加熱することができる。このとき、上流側の湿潤燃料の温度は、下流側の湿潤燃料の温度に比して低いため、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気を用いた場合であっても、湿潤燃料の温度と蒸気温度との温度差を好適に確保することができる。これにより、低クオリティの蒸気により湿潤燃料を好適に予熱することができるため、低クオリティの蒸気を有効に活用することができ、低クオリティの蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。また、気液分離工程において、下流側伝熱部材を流通した液相の蒸気を凝縮水として排出することで、上流側伝熱部材に供給される蒸気の気相の割合を増加させることができる。これにより、上流側伝熱部材には、液相の蒸気の流入を抑制することができるため、上流側伝熱部材の内側における液膜の形成を抑制でき、熱伝達率の向上を図ることができる。

本発明の流動層乾燥装置、ガス化複合発電設備および乾燥方法によれば、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気を有効に活用することができるため、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

図１は、実施例１に係る流動層乾燥装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 図２は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。 図３は、実施例１に係る流動層乾燥装置における乾燥用蒸気のクオリティに関するグラフである。 図４は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。 図５は、実施例３に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。 図６は、実施例４に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。 図７は、実施例５に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。 図８は、実施例６に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る流動層乾燥装置および乾燥方法について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例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、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１に係る流動層乾燥装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。実施例１の流動層乾燥装置１が適用された石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）１００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っている。すなわち、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。この場合、ガス化炉に供給する湿潤燃料として褐炭を使用している。

なお、実施例１では、湿潤燃料として褐炭を適用したが、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、湿潤燃料として、褐炭等の石炭に限らず、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）などを使用することも可能である。

実施例１において、図１に示すように、石炭ガス化複合発電設備１００は、給炭装置１１１、流動層乾燥装置１、微粉炭機１１３、石炭ガス化炉１１４、チャー回収装置１１５、ガス精製装置１１６、ガスタービン設備１１７、蒸気タービン設備１１８、発電機１１９、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１２０を有している。

給炭装置１１１は、原炭バンカ１２１と、石炭供給機１２２と、クラッシャ１２３とを有している。原炭バンカ１２１は、褐炭を貯留可能であって、所定量の褐炭を石炭供給機１２２に投下する。石炭供給機１２２は、原炭バンカ１２１から投下された褐炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ１２３に投下する。このクラッシャ１２３は、投下された褐炭を細かく破砕して細粒化する。

詳細は後述するが、流動層乾燥装置１は、給炭装置１１１から投入された褐炭を水蒸気等の流動化ガスにより流動させると共に、伝熱管３３により加熱乾燥することで、褐炭が含有する水分を除去するものである。この流動層乾燥装置１には、排出された乾燥済の褐炭（乾燥炭）を冷却する冷却器１３１が接続されている。冷却器１３１には、冷却済の乾燥炭を貯留する乾燥炭バンカ１３２が接続されている。また、流動層乾燥装置１には、外部へ排出される排出ガスから乾燥炭の粒子を分離する集塵装置１３９として乾燥炭サイクロン１３３と乾燥炭電気集塵機１３４が接続されている。乾燥炭サイクロン１３３および乾燥炭電気集塵機１３４において排出ガスから分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。なお、乾燥炭電気集塵機１３４で乾燥炭が分離された排出ガスは、蒸気圧縮機１３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１の伝熱管３３に熱媒として供給される。

微粉炭機１１３は、流動層乾燥装置１により乾燥された褐炭（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。すなわち、微粉炭機１１３は、乾燥炭バンカ１３２に貯留された乾燥炭が石炭供給機１３６により投下されると、この乾燥炭を所定粒径以下の微粉炭とする。そして、微粉炭機１１３で粉砕後の微粉炭は、微粉炭バグフィルタ１３７ａ，１３７ｂにより搬送用ガスから分離され、微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される。

石炭ガス化炉１１４は、微粉炭機１１３で処理された微粉炭が供給されると共に、チャー回収装置１１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）が供給される。

石炭ガス化炉１１４は、ガスタービン設備１１７（圧縮機１６１）から圧縮空気供給ライン１４１が接続されており、このガスタービン設備１１７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１４２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１４３が石炭ガス化炉１１４に接続され、この第１窒素供給ライン１４３に微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂからの給炭ライン１４４ａ，１４４ｂが接続されている。また、第２窒素供給ライン１４５も石炭ガス化炉１１４に接続され、この第２窒素供給ライン１４５にチャー回収装置１１５からのチャー戻しライン１４６が接続されている。更に、酸素供給ライン１４７は、圧縮空気供給ライン１４１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。

石炭ガス化炉１１４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、酸化剤（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１１４は、微粉炭の混入した異物を除去する異物除去装置１４８が設けられている。この場合、石炭ガス化炉１１４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１１４は、チャー回収装置１１５に向けて可燃性ガスのガス生成ライン１４９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１４９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１１５に供給するとよい。

チャー回収装置１１５は、集塵装置１５１と供給ホッパ１５２とを有している。この場合、集塵装置１５１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１１４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１５３を通してガス精製装置１１６に送られる。供給ホッパ１５２は、集塵装置１５１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。なお、集塵装置１５１と供給ホッパ１５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ１５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ１５２からのチャー戻しライン１４６が第２窒素供給ライン１４５に接続されている。

ガス精製装置１１６は、チャー回収装置１１５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１１６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１１７に供給する。なお、このガス精製装置１１６では、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ_２Ｓ）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。

ガスタービン設備１１７は、圧縮機１６１、燃焼器１６２、タービン１６３を有しており、圧縮機１６１とタービン１６３は、回転軸１６４により連結されている。燃焼器１６２は、圧縮機１６１から圧縮空気供給ライン１６５が接続されると共に、ガス精製装置１１６から燃料ガス供給ライン１６６が接続され、タービン１６３に燃焼ガス供給ライン１６７が接続されている。また、ガスタービン設備１１７は、圧縮機１６１から石炭ガス化炉１１４に延びる圧縮空気供給ライン１４１が設けられており、圧縮空気供給ライン１４１に昇圧機１６８が介設されている。従って、燃焼器１６２では、圧縮機１６１から供給された圧縮空気とガス精製装置１１６から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン１６３にて、発生した燃焼ガスにより回転軸１６４を回転することで発電機１１９を駆動することができる。

蒸気タービン設備１１８は、ガスタービン設備１１７における回転軸１６４に連結されるタービン１６９を有しており、発電機１１９は、この回転軸１６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ１２０は、ガスタービン設備１１７（タービン１６３）からの排ガスライン１７０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１２０は、蒸気タービン設備１１８のタービン１６９との間に蒸気供給ライン１７１が設けられると共に、蒸気回収ライン１７２が設けられ、蒸気回収ライン１７２に復水器１７３が設けられている。従って、蒸気タービン設備１１８では、排熱回収ボイラ１２０から供給された蒸気によりタービン１６９が駆動し、回転軸１６４を回転することで発電機１１９を駆動することができる。

そして、排熱回収ボイラ１２０で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置１７４により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突１７５から大気へ放出される。

ここで、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００の作動について説明する。

実施例１の石炭ガス化複合発電設備１００において、給炭装置１１１にて、原炭（褐炭）が原炭バンカ１２１に貯留されており、この原炭バンカ１２１の褐炭が石炭供給機１２２によりクラッシャ１２３に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された褐炭は、流動層乾燥装置１により加熱乾燥された後、冷却器１３１により冷却され、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１から排出された排出ガスは、乾燥炭サイクロン１３３および乾燥炭電気集塵機１３４により乾燥炭の粒子が分離され、蒸気圧縮機１３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１の伝熱管３３に熱媒として戻される。一方、蒸気から分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ１３２に貯留される。

乾燥炭バンカ１３２に貯留される乾燥炭は、石炭供給機１３６により微粉炭機１１３に投入され、ここで、細かい粒子状に粉砕されて微粉炭が製造され、微粉炭バグフィルタ１３７ａ，１３７ｂを介して微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される。この微粉炭供給ホッパ１３８ａ，１３８ｂに貯留される微粉炭は、空気分離装置１４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン１４３を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。また、後述するチャー回収装置１１５で回収されたチャーが、空気分離装置１４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン１４５を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１１７から抽気された圧縮空気が昇圧機１６８で昇圧された後、空気分離装置１４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン１４１を通して石炭ガス化炉１１４に供給される。

石炭ガス化炉１１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）を生成することができる。そして、この可燃性ガスは、石炭ガス化炉１１４からガス生成ライン１４９を通して排出され、チャー回収装置１１５に送られる。

このチャー回収装置１１５にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置１５１に供給され、集塵装置１５１は、可燃性ガスに含まれるチャーを分離する。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１５３を通してガス精製装置１１６に送られる。一方、可燃性ガスから分離した微粒チャーは、供給ホッパ１５２に堆積され、チャー戻しライン１４６を通して石炭ガス化炉１１４に戻されてリサイクルされる。

チャー回収装置１１５によりチャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製装置１１６にて、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。そして、ガスタービン設備１１７では、圧縮機１６１が圧縮空気を生成して燃焼器１６２に供給すると、この燃焼器１６２は、圧縮機１６１から供給される圧縮空気と、ガス精製装置１１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスによりタービン１６３を駆動することで、回転軸１６４を介して発電機１１９を駆動し、発電を行うことができる。

そして、ガスタービン設備１１７におけるタービン１６３から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ１２０にて、空気と熱交換を行うことで蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン設備１１８に供給する。蒸気タービン設備１１８では、排熱回収ボイラ１２０から供給された蒸気によりタービン１６９を駆動することで、回転軸１６４を介して発電機１１９を駆動し、発電を行うことができる。

その後、ガス浄化装置１７４では、排熱回収ボイラ１２０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１７５から大気へ放出される。

以下、上述した石炭ガス化複合発電設備１００における流動層乾燥装置１について詳細に説明する。図２は、実施例１に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。実施例１の流動層乾燥装置１は、給炭装置１１１により投入された褐炭を、流動化ガスにより流動させながら、加熱乾燥させるものである。

図２に示すように、流動層乾燥装置１は、内部に褐炭が供給される乾燥炉５と、乾燥炉５の内部に設けられたガス分散板６と、を備えている。乾燥炉５は、長方体の箱状に形成されている。ガス分散板６は、乾燥炉５内部の空間を、鉛直方向下方側（図示下側）に位置する風室１１と、鉛直方向上方側（図示上側）に位置する乾燥室１２とに区分けしている。ガス分散板６には、多数の貫通孔が形成され、風室１１には、流動化蒸気（水蒸気）が導入される。

乾燥炉５の乾燥室１２は、その内部が予熱域１２ａと乾燥域１２ｂとに分けられている。予熱域１２ａは、乾燥室１２内の一端側（図示左側）に設けられ、乾燥域１２ｂは、乾燥室１２の他端側（図示右側）に設けられており、予熱域１２ａは、乾燥域１２ｂに比して小さい領域となっている。予熱域１２ａは、乾燥室１２内に投入された褐炭を予熱する領域であり、乾燥域１２ｂは、乾燥室１２内に投入された褐炭を乾燥する領域である。ここで、乾燥室１２には、風室１１を介して流動化蒸気が導入され、乾燥域１２ｂでは、褐炭を乾燥させることから、乾燥域１２ｂにおける乾燥室１２内の湿潤燃料の温度は、雰囲気の露点温度に等しく、１００℃前後となる。一方で、予熱域１２ａでは、褐炭を予熱すればよいため、予熱域１２ａにおける乾燥室１２内の湿潤燃料の温度は、１００℃よりも小さくなっている。

乾燥炉５の乾燥室１２には、褐炭を投入する褐炭投入口３１と、褐炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口３４と、流動化蒸気および乾燥時に発生する発生蒸気を排出する蒸気排出口３５と、褐炭を加熱する伝熱管（伝熱部材）３３とが設けられている。

褐炭投入口３１は、乾燥室１２の予熱域１２ａにおける一端側（図示左側）の上部に形成されている。褐炭投入口３１には、給炭装置１１１が接続されており、給炭装置１１１から供給された褐炭が、乾燥室１２の予熱域１２ａに供給される。

乾燥炭排出口３４は、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける他端側（図示右側）の下部に形成されている。乾燥炭排出口３４からは、乾燥室１２において乾燥された褐炭が、乾燥炭として排出され、排出された乾燥炭は上記した冷却器１３１へ向けて供給される。

蒸気排出口３５は、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける他端側の上部に形成されている。蒸気排出口３５は、褐炭の乾燥時において、乾燥室１２に供給された流動化蒸気と共に、褐炭が加熱されることによって発生する発生蒸気を排出している。なお、蒸気排出口３５から排出された流動化蒸気および発生蒸気は、上記した集塵装置１３９へ向けて供給された後、蒸気圧縮機１３５に供給される。

伝熱管３３は、予熱域１２ａに設けられた上流側伝熱管（上流側伝熱部材）３３ａと、乾燥域１２ｂに設けられた下流側伝熱管（下流側伝熱部材）３３ｂとを有している。上流側伝熱管３３ａおよび下流側伝熱管３３ｂは、それぞれパネル状に構成されており、流動する褐炭の内部に設けられている。伝熱管３３には、蒸気圧縮機１３５の流出側が接続されており、管内に蒸気圧縮機１３５で圧縮された蒸気が乾燥用蒸気として供給される。具体的に、蒸気圧縮機１３５の流出側には、下流側伝熱管３３ｂの流入側が接続され、下流側伝熱管３３ｂの流出側には、上流側伝熱管３３ａの流入側が接続されている。

このため、蒸気圧縮機１３５から乾燥用蒸気が供給されると、供給された乾燥用蒸気は、下流側伝熱管３３ｂに流入する。下流側伝熱管３３ｂは、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、褐炭を加熱し、これにより、流動層３の褐炭中の水分を除去することで、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける褐炭を乾燥させる。この後、下流側伝熱管３３ｂを流通した乾燥用蒸気は、上流側伝熱管３３ａに流入する。上流側伝熱管３３ａは、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、乾燥室１２の予熱域１２ａにおける褐炭を予熱する。この後、予熱に利用された乾燥用蒸気は、乾燥室１２の外部に排出される。

また、上流側伝熱管３３ａと下流側伝熱管３３ｂとの間には、気液分離器４１が設けられ、気液分離器４１は、上流側伝熱管３３ａおよび下流側伝熱管３３ｂが接続されている。気液分離器４１は、乾燥炉５の外部に設けられている。このため、気液分離器４１に接続される、下流側伝熱管３３ｂの流出側の一部および上流側伝熱管３３ａの流入側の一部が乾燥炉５の外部に配置される。気液分離器４１には、下流側伝熱管３３ｂから乾燥用蒸気が流入する。気液分離器４１は、下流側伝熱管３３ｂから流入する乾燥用蒸気を液相と気相とに分離し、気相となった乾燥用蒸気を上流側伝熱管３３ａに供給する一方で、液相となった乾燥用蒸気を凝縮水として排出する。

従って、褐炭投入口３１を介して乾燥室１２の予熱域１２ａに供給された褐炭は、ガス分散板６を介して供給される流動化蒸気により流動することで、乾燥室１２内の全域に亘って流動層３を形成すると共に、流動層３の上方にフリーボード部Ｆを形成する。乾燥室１２に形成される流動層３は、その流動方向が、乾燥室１２の一端側から他端側へ向かう方向となる。予熱域１２ａに投入された褐炭は、上流側伝熱管３３ａにより予熱されることで昇温される。昇温された褐炭は、流動方向に沿って流動することで、乾燥域１２ｂに投入される。乾燥域１２ｂに投入された褐炭は、下流側伝熱管３３ｂにより加熱されることで、褐炭に含まれる水分が発生蒸気となって、流動化蒸気と共に蒸気排出口３５から排出される（蒸気排出工程）。蒸気排出口３５から排出された蒸気は、集塵装置１３９で微粉炭が集塵された後、蒸気圧縮機１３５に供給され、蒸気圧縮機１３５によって圧縮されることで昇温される（蒸気圧縮工程）。圧縮された蒸気は、乾燥用蒸気として下流側伝熱管３３ｂに供給され、下流側伝熱管３３ｂ内を流通する（下流側蒸気供給工程）。この後、下流側伝熱管３３ｂ内を流通した乾燥用蒸気は、気液分離器４１に流入する。気液分離器４１は、乾燥用蒸気を液相と気相とに気液分離し、液相となった蒸気を凝縮水として排出する一方で、気相となった乾燥用蒸気を上流側伝熱管３３ａに供給する（気液分離工程）。そして、上流側伝熱管３３ａに供給された乾燥用蒸気は、上流側伝熱管３３ａ内を流通した後、乾燥炉５の外部へ排出される。よって、伝熱管３３は、褐炭の流動方向の下流側から上流側へ向けて、乾燥用蒸気を流通させる。

次に、図３を参照して、流動層乾燥装置１の伝熱管３３に流通する乾燥用蒸気のクオリティについて説明する。図３は、実施例１に係る流動層乾燥装置における乾燥用蒸気のクオリティに関するグラフである。図３に示すグラフは、その横軸が乾燥用蒸気のクオリティであり、その縦軸が乾燥用蒸気の温度である。なお、クオリティとは、蒸気の全量に対する気相の蒸気の割合であり、クオリティが低ければ低いほど、気相の蒸気の割合が少なく、液相の蒸気の割合が多くなる。よって、伝熱管３３に供給される乾燥用蒸気は、下流側伝熱管３３ｂを流通した後、上流側伝熱管３３ａを流通することから、クオリティが高い乾燥用蒸気が下流側伝熱管３３ｂの流入側となり、クオリティが低い乾燥用蒸気が上流側伝熱管３３ａの流出側となる。

図３のグラフは、乾燥炉５内の雰囲気に含まれる非凝縮性ガスの混入率が、５ｗｔ％の場合を示している。このとき、乾燥炉５内の雰囲気の圧力は、０．１ＭＰａとなっている。また、乾燥炉５内の乾燥域１２ｂにおける褐炭の温度Ｔ１は、乾燥炉５内の露点温度に等しく、１００℃前後となる。

また、図３において、乾燥炉５から排出された蒸気は、蒸気圧縮機１３５により再圧縮されて伝熱管３３に供給されることから、伝熱管３３を流通する乾燥用蒸気に含まれる非凝縮性ガスの混入率は、５ｗｔ％となっている。このとき、乾燥用蒸気が流通する伝熱管３３内の圧力は、０．４９ＭＰａとなっている。

図３に示すように、流動層乾燥装置１では、乾燥用蒸気に非凝縮性ガスが混入していることから、乾燥用蒸気のクオリティが低下すると、乾燥用蒸気の気相中における蒸気の割合が少なくなることから、乾燥用蒸気の気相中における非凝縮性ガスの割合がより多くなる。このため、乾燥用蒸気のクオリティが０．２よりも小さくなると、乾燥用蒸気の温度Ｔ２が急低下するため、低クオリティの乾燥用蒸気から、潜熱を回収し難くなる。

乾燥域１２ｂでは、乾燥炉５内の褐炭の温度Ｔ１が１００℃前後であるため、下流側伝熱管３３ｂに供給される乾燥用蒸気の温度Ｔ２は１００℃以上とする必要があり、褐炭の温度Ｔ１と乾燥用蒸気（下流側伝熱管３３ｂ）の温度Ｔ２との温度差が、所定の温度差ΔＴ１となる。一方、予熱域１２ａでは、主として褐炭の予熱が行われるため、上流側伝熱管３３ａに供給される乾燥用蒸気の温度Ｔ２が、褐炭の温度Ｔ３よりも高ければよい。このため、予熱域１２ａにおける褐炭の温度Ｔ３と乾燥用蒸気の温度Ｔ２との温度差は、所定の温度差ΔＴ２となる。このとき、所定の温度差ΔＴ２は、所定の温度差ΔＴ１よりも高くなる。これにより、上流側伝熱管３３ａは、乾燥域１２ｂに比して蒸気温度Ｔ２が低くなるものの、所定の温度差ΔＴ２を確保できるため、予熱域１２ａにおいて褐炭を適切に予熱できる。また、下流側伝熱管３３ｂは、予熱域１２ａに比して蒸気温度Ｔ２を高くできる。これにより、下流側伝熱管３３ｂは、所定の温度差ΔＴ１を確保しつつ、乾燥域１２ｂにおいて褐炭を適切に加熱乾燥できる。

以上のように、実施例１の構成によれば、予熱域１２ａを流動する褐炭を、乾燥域１２ｂに比して気相中の非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気で予熱することができる。一方で、乾燥域１２ｂを流動する褐炭を、予熱域１２ａに比して気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない乾燥用蒸気で加熱乾燥することができる。このとき、予熱域１２ａでは、褐炭の温度Ｔ３と乾燥用蒸気の温度Ｔ２との温度差ΔＴ２を好適に確保することができる。これにより、気相中の非凝縮性ガスの割合が多いために、乾燥用蒸気の温度が低下しても、褐炭を好適に予熱することができるため、蒸気を有効に活用することができ、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

また、実施例１の構成によれば、気液分離器４１により下流側伝熱管３３ｂを流通した液相の乾燥用蒸気を凝縮水として排出することで、上流側伝熱管３３ａに供給される乾燥用蒸気の気相の割合を増加させることができる。つまり、気液分離器４１により、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い低クオリティの蒸気を、気相中の非凝縮性ガスの割合が多い高クオリティの蒸気とすることができる。これにより、上流側伝熱管３３ａには、液相の蒸気（凝縮水）の流入を抑制することができるため、上流側伝熱管３３ａの内側における液膜の形成を抑制でき、熱伝達率の向上を図ることができる。なお、実施例１では、気液分離器４１を設けたが、気液分離器４１を省略した構成にしてもよい。

次に、図４を参照して、実施例２に係る流動層乾燥装置２００について説明する。図４は、実施例２に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１は、伝熱管３３を、上流側伝熱管３３ａと下流側伝熱管３３ｂとに分けて構成したが、実施例２に係る流動層乾燥装置２００では、伝熱管２０１が予熱域１２ａおよび乾燥域１２ｂの全域に亘って設けられている。以下、実施例２に係る流動層乾燥装置２００について説明する。

図４に示すように、実施例２の流動層乾燥装置２００において、乾燥炉５の乾燥室１２は、その内部が予熱域１２ａと乾燥域１２ｂとに分けられている。この乾燥炉５を挟んで、流動方向の両側には、一対の蒸気チャンバ室２０２ａ，２０２ｂが設けられ、一対の蒸気チャンバ室２０２ａ，２０２ｂの間に伝熱管２０１が複数掛け渡されている。このため、複数の伝熱管２０１は、予熱域１２ａおよび乾燥域１２ｂの全域に亘って配置される。

複数の伝熱管２０１は、一端部（図示左側）が蒸気チャンバ室２０２ａに接続され、他端部（図示右側）が蒸気チャンバ室２０２ｂに接続されている。一対の蒸気チャンバ室２０２ａ，２０２ｂは、その一方の蒸気チャンバ室２０２ａが、乾燥炉の一端側（図示左側）の外側に設けられ、その他方の蒸気チャンバ室２０２ｂが、乾燥炉の他端側（図示右側）の外側に設けられている。このため、複数の伝熱管２０１は、乾燥炉５を流動方向に貫通して配置されている。また、他方の蒸気チャンバ室２０２ｂには、蒸気圧縮機１３５が接続されており、蒸気圧縮機１３５で圧縮された蒸気が乾燥用蒸気として流入する。

従って、蒸気圧縮機１３５から乾燥用蒸気が供給されると、供給された乾燥用蒸気は、他方の蒸気チャンバ室２０２ｂに流入する。他方の蒸気チャンバ室２０２ｂに流入した乾燥用蒸気は、接続された複数の伝熱管２０１に供給される。複数の伝熱管２０１に供給された乾燥用蒸気は、乾燥域１２ｂを流通する。乾燥域１２ｂを流通する乾燥用蒸気は、潜熱を利用して、褐炭を加熱し、これにより、流動層３の褐炭中の水分を除去することで、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける褐炭を乾燥させる。この後、乾燥用蒸気は、予熱域１２ａを流通する。予熱域１２ａを流通する乾燥用蒸気は、潜熱を利用して、褐炭を予熱する。

以上のように、実施例２の構成によれば、予熱域１２ａを流動する褐炭を、乾燥域１２ｂに比して気相中の非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気で予熱することができる。一方で、乾燥域１２ｂを流動する褐炭を、予熱域１２ａに比して気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない乾燥用蒸気で加熱乾燥することができる。これにより、乾燥用蒸気の温度が低下しても、温度差ΔＴ２を確保できるため、褐炭を好適に予熱することができ、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

次に、図５を参照して、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０について説明する。図５は、実施例３に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、乾燥室１２の予熱域１２ａにおいて褐炭を予熱したが、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０では、給炭装置（燃料供給装置）１１１の原炭バンカ１２１において褐炭を予熱している。以下、実施例３に係る流動層乾燥装置２１０について説明する。

図５に示すように、実施例３の流動層乾燥装置２１０において、乾燥炉５の乾燥室１２は、その内部が乾燥域１２ｂとなっている。このため、褐炭投入口３１は、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける一端側（図示左側）の上部に形成されている。

伝熱管３３は、パネル状に構成されており、乾燥域１２ｂにおいて流動する褐炭の内部に設けられている。伝熱管３３には、蒸気圧縮機１３５の流出側が接続されており、管内に蒸気圧縮機１３５で圧縮された蒸気が乾燥用蒸気として供給される。この伝熱管３３は、褐炭の流動方向の下流側から上流側へ向けて、乾燥用蒸気を流通させる。

また、原炭バンカ１２１には、予熱用伝熱管（予熱用伝熱部材）２１１が設けられている。予熱用伝熱管２１１は、伝熱管３３と同様に、パネル状に構成されており、原炭バンカ１２１の内部に設けられている。予熱用伝熱管２１１には、伝熱管３３の流出側が接続されており、管内に伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気が供給される。

また、伝熱管３３と予熱用伝熱管２１１との間には、気液分離器４１が設けられ、気液分離器４１には、伝熱管３３と予熱用伝熱管２１１とが接続される。なお、気液分離器４１は、実施例３においても、実施例１および２とほぼ同様の構成であるため説明を省略する。

従って、蒸気圧縮機１３５から乾燥用蒸気が供給されると、供給された乾燥用蒸気は、伝熱管３３に流入する。伝熱管３３は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、褐炭を加熱し、これにより、流動層３の褐炭中の水分を除去することで、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける褐炭を乾燥させる。この後、伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気は、予熱用伝熱管２１１に流入する。予熱用伝熱管２１１は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、原炭バンカ１２１の内部に貯留された褐炭を予熱する。この後、予熱に利用された乾燥用蒸気は、原炭バンカ１２１の外部に排出される。

以上のように、実施例３の構成によれば、原炭バンカ１２１の内部に貯留された褐炭を、伝熱管３３に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気で予熱することができる。一方で、乾燥域１２ｂを流動する褐炭を、原炭バンカ１２１の内部での予熱に使われる乾燥用蒸気に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない乾燥用蒸気で加熱乾燥することができる。これにより、乾燥用蒸気の温度が低下しても、流動層乾燥装置２１０への投入前の褐炭との間で、温度差ΔＴ２を確保できるため、褐炭を好適に予熱することができ、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

なお、実施例３では、原炭バンカ１２１に貯留された褐炭を予熱したが、クラッシャ１２３と流動層乾燥装置１との間に燃料貯留ホッパを別途設け、燃料貯留ホッパの内部に予熱用伝熱管２１１を設けた構成としてもよい。

次に、図６を参照して、実施例４に係る流動層乾燥装置２２０について説明する。図６は、実施例４に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、気相中の非凝縮性ガスの割合が多くなった乾燥用蒸気を、褐炭の予熱に用いたが、実施例４に係る流動層乾燥装置２２０では、気相中の非凝縮性ガスの割合が多くなった乾燥用蒸気を、蒸気排出口３５から排出される蒸気の加熱に用いている。以下、実施例４に係る流動層乾燥装置２２０について説明する。

図６に示すように、実施例４の流動層乾燥装置２２０において、乾燥炉５の乾燥室１２は、その内部が乾燥域１２ｂとなっている。このため、褐炭投入口３１は、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける一端側（図示左側）の上部に形成されている。

伝熱管３３は、パネル状に構成されており、乾燥域１２ｂにおいて流動する褐炭の内部に設けられている。伝熱管３３には、蒸気圧縮機１３５の流出側が接続されており、管内に蒸気圧縮機１３５で圧縮された蒸気が乾燥用蒸気として供給される。この伝熱管３３は、褐炭の流動方向の下流側から上流側へ向けて、乾燥用蒸気を流通させる。

また、乾燥室１２には、蒸気加熱用伝熱管（蒸気加熱用伝熱部材）２２１が設けられている。蒸気加熱用伝熱管２２１は、伝熱管３３と同様に、パネル状に構成されており、乾燥室１２の蒸気排出口３５の近傍に設けられている。蒸気加熱用伝熱管２２１には、伝熱管３３の流出側が接続されており、管内に伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気が供給される。

また、伝熱管３３と蒸気加熱用伝熱管２２１との間には、気液分離器４１が設けられ、気液分離器４１には、伝熱管３３と蒸気加熱用伝熱管２２１とが接続される。なお、気液分離器４１は、実施例１とほぼ同様の構成であり、伝熱管３３から乾燥用蒸気が流入する。気液分離器４１は、伝熱管３３から流入する乾燥用蒸気を液相と気相とに分離し、気相となった乾燥用蒸気を蒸気加熱用伝熱管２２１に供給する一方で、液相となった乾燥用蒸気を凝縮水として排出する。

従って、蒸気圧縮機１３５から乾燥用蒸気が供給されると、供給された乾燥用蒸気は、伝熱管３３に流入する。伝熱管３３は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、褐炭を加熱し、これにより、流動層３の褐炭中の水分を除去することで、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける褐炭を乾燥させる。この後、伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気は、蒸気加熱用伝熱管２２１に流入する。蒸気加熱用伝熱管２２１は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、蒸気排出口３５から排出される排出蒸気を加熱する。この後、排出蒸気の加熱に利用された乾燥用蒸気は、乾燥室１２の外部に排出される。

以上のように、実施例４の構成によれば、蒸気排出口３５から排出される排出蒸気を、伝熱管３３に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気で加熱することができる。一方で、乾燥域１２ｂを流動する褐炭を、蒸気排出口３５から排出される排出蒸気の加熱に使われる乾燥用蒸気に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない乾燥用蒸気で加熱乾燥することができる。これにより、非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気を、排出蒸気の加熱に活用することができるため、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

次に、図７を参照して、実施例５に係る流動層乾燥装置２３０について説明する。図７は、実施例５に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。なお、実施例５でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る流動層乾燥装置１では、気相中の非凝縮性ガスの割合が多くなった乾燥用蒸気を、褐炭の予熱に用いたが、実施例５に係る流動層乾燥装置２３０では、気相中の非凝縮性ガスの割合が多くなった乾燥用蒸気を、保温対象物の保温に用いている。以下、実施例５に係る流動層乾燥装置２３０について説明する。

図７に示すように、実施例５の流動層乾燥装置２３０において、乾燥炉５の乾燥室１２は、その内部が乾燥域１２ｂとなっている。このため、褐炭投入口３１は、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける一端側（図示左側）の上部に形成されている。

伝熱管３３は、パネル状に構成されており、乾燥域１２ｂにおいて流動する褐炭の内部に設けられている。伝熱管３３には、蒸気圧縮機１３５の流出側が接続されており、管内に蒸気圧縮機１３５で圧縮された蒸気が乾燥用蒸気として供給される。この伝熱管３３は、褐炭の流動方向の下流側から上流側へ向けて、乾燥用蒸気を流通させる。

また、蒸気排出口３５と蒸気圧縮機１３５とを接続する配管２３２には、蒸気トレース管（保温用伝熱部材）２３１が設けられている。蒸気トレース管２３１は、配管２３２の外周に対し螺旋状に巻きつけて設けられており、配管２３２を保温可能となっている。つまり、実施例５において、保温対象物は配管２３２となっている。蒸気トレース管２３１には、伝熱管３３の流出側が接続されており、管内に伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気が供給される。

また、伝熱管３３と蒸気トレース管２３１との間には、気液分離器４１が設けられ、気液分離器４１には、伝熱管３３と蒸気トレース管２３１とが接続される。なお、気液分離器４１は、実施例５においても、実施例１および２とほぼ同様の構成であるため説明を省略する。

従って、蒸気圧縮機１３５から乾燥用蒸気が供給されると、供給された乾燥用蒸気は、伝熱管３３に流入する。伝熱管３３は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、褐炭を加熱し、これにより、流動層３の褐炭中の水分を除去することで、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける褐炭を乾燥させる。この後、伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気は、蒸気トレース管２３１に流入する。蒸気トレース管２３１は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、配管２３２を保温する。この後、保温に利用された乾燥用蒸気は、流動層乾燥装置２３０の外部に排出される。

以上のように、実施例５の構成によれば、保温対象物となる配管２３２を、伝熱管３３に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気で保温することができる。一方で、乾燥域１２ｂを流動する褐炭を、保温対象物となる配管２３２の保温に使われる乾燥用蒸気に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない乾燥用蒸気で加熱乾燥することができる。これにより、非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気を、配管２３２の保温に活用することができるため、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

次に、図８を参照して、実施例６に係る流動層乾燥装置２４０について説明する。図８は、実施例６に係る流動層乾燥装置を模式的に表した概略構成図である。なお、実施例６でも、重複した記載を避けるべく、実施例５と異なる部分について説明すると共に、実施例５と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例５に係る流動層乾燥装置２３０では、保温対象物が配管２３２であったが、実施例６に係る流動層乾燥装置２４０では、保温対象物が乾燥炉５となっている。以下、実施例６に係る流動層乾燥装置２４０について説明する。

図８に示すように、実施例６の流動層乾燥装置２４０において、乾燥炉５の壁面には、蒸気トレース管（保温用伝熱部材）２４１が設けられている。蒸気トレース管２４１は、乾燥炉５の壁面に沿って周囲を取り囲むように設けられている。つまり、実施例６において、保温対象物は乾燥炉５となっている。なお、図８では、乾燥炉５の壁面の一部に蒸気トレース管２４１が設けられた構成を図示している。蒸気トレース管２４１には、伝熱管３３の流出側が接続されており、管内に伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気が供給される。

また、伝熱管３３と蒸気トレース管２４１との間には、気液分離器４１が設けられ、気液分離器４１には、伝熱管３３と蒸気トレース管２４１とが接続される。なお、気液分離器４１は、実施例６においても、実施例１および２とほぼ同様の構成であるため説明を省略する。

従って、蒸気圧縮機１３５から乾燥用蒸気が供給されると、供給された乾燥用蒸気は、伝熱管３３に流入する。伝熱管３３は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、褐炭を加熱し、これにより、流動層３の褐炭中の水分を除去することで、乾燥室１２の乾燥域１２ｂにおける褐炭を乾燥させる。この後、伝熱管３３を流通した乾燥用蒸気は、蒸気トレース管２４１に流入する。蒸気トレース管２４１は、管内に乾燥用蒸気が供給されると、乾燥用蒸気の潜熱を利用して、乾燥炉５を保温する。この後、保温に利用された乾燥用蒸気は、流動層乾燥装置２４０の外部に排出される。

以上のように、実施例６の構成によれば、保温対象物となる乾燥炉５を、伝熱管３３に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気で保温することができる。一方で、乾燥域１２ｂを流動する褐炭を、保温対象物となる乾燥炉５の保温に使われる乾燥用蒸気に比して気相中の非凝縮性ガスの割合が少ない乾燥用蒸気で加熱乾燥することができる。これにより、非凝縮性ガスの割合が多い乾燥用蒸気を、乾燥炉５の保温に活用することができるため、蒸気の潜熱を効率よく回収することができる。

なお、実施例５および実施例６では、保温対象物として、配管２３２または乾燥炉５の壁面を適用したが、この構成に限定されない。すなわち、実施例５および実施例６を組み合わせた構成でもよく、また、保温対象物として、配管２３２または乾燥炉５以外の部材であってもよい。

また、実施例３ないし６では、乾燥室１２を乾燥域１２ｂだけで構成したが、実施例１および実施例２と同様に、乾燥室１２を予熱域１２ａと乾燥域１２ｂとに分けて構成してもよい。

１ 流動層乾燥装置
３ 流動層
５ 乾燥炉
６ ガス分散板
１１ 風室
１２ 乾燥室
１２ａ 予熱域
１２ｂ 乾燥域
３１ 褐炭投入口
３３ 伝熱管
３３ａ 上流側伝熱管
３３ｂ 下流側伝熱管
３４ 乾燥炭排出口
３５ 蒸気排出口
４１ 気液分離器
２００ 流動層乾燥装置（実施例２）
２０１ 伝熱管
２０２ａ，２０２ｂ 蒸気チャンバ室
２１０ 流動層乾燥装置（実施例３）
２１１ 予熱用伝熱管
２２０ 流動層乾燥装置（実施例４）
２２１ 蒸気加熱用伝熱管
２３０ 流動層乾燥装置（実施例５）
２３１ 蒸気トレース管
２３２ 配管
２４０ 流動層乾燥装置（実施例６）
２４１ 蒸気トレース管
Ｆ フリーボード部

Claims (9)

1. 供給された湿潤燃料が流動化蒸気により流動することで、内部に流動層が形成される乾燥炉と、
   前記乾燥炉内に設けられ、供給された前記湿潤燃料を加熱する伝熱部材と、
   前記乾燥炉から排出される蒸気を圧縮し、圧縮した蒸気を前記伝熱部材に供給する圧縮機と、
   前記乾燥炉内に設けられ、前記乾燥炉から排出される前記蒸気を加熱する蒸気加熱用伝熱部材と、を備え、
   前記伝熱部材は、前記湿潤燃料の流動方向の下流側から上流側へ向けて、前記圧縮機から供給された蒸気を流通させ、
   前記蒸気加熱用伝熱部材は、前記圧縮機から供給された蒸気が、前記伝熱部材を流通した後、流通するように設けられていることを特徴とする流動層乾燥装置。
2. 前記伝熱部材の流動方向の上流側を流通する蒸気は、前記伝熱部材の流動方向の下流側を流通する蒸気に比して、気相中の非凝縮性ガスの割合が多いことを特徴とする請求項１に記載の流動層乾燥装置。
3. 前記乾燥炉は、前記湿潤燃料の流動方向の上流側に設けられる予熱域と、前記予熱域の下流側に設けられる乾燥域とを有し、前記予熱域は、前記乾燥域に比して前記乾燥炉内の前記湿潤燃料の温度が低くなっており、
   前記伝熱部材は、前記予熱域に設けられた上流側伝熱部材と、前記乾燥域に設けられた下流側伝熱部材とを有し、前記圧縮機から供給された蒸気が、前記下流側伝熱部材を流通した後、前記上流側伝熱部材を流通するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層乾燥装置。
4. 前記下流側伝熱部材から流入した蒸気を気液分離して、気相の蒸気を前記上流側伝熱部材に供給する一方で、液相の蒸気を凝縮水として排出する気液分離装置を、さらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の流動層乾燥装置。
5. 前記乾燥炉は、前記湿潤燃料の流動方向の上流側に設けられる予熱域と、前記予熱域の下流側に設けられる乾燥域とを有し、前記予熱域は、前記乾燥域に比して前記乾燥炉内の前記湿潤燃料の温度が低くなっており、
   前記伝熱部材は、前記予熱域から前記乾燥域に亘って設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層乾燥装置。
6. 前記湿潤燃料を供給する燃料供給装置の内部に設けられ、前記湿潤燃料を予熱する予熱用伝熱部材をさらに備え、
   前記予熱用伝熱部材は、前記圧縮機から供給された蒸気が、前記伝熱部材を流通した後、流通するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
7. 保温対象物に設けられた保温用伝熱部材をさらに備え、
   前記保温用伝熱部材は、前記圧縮機から供給された蒸気が、前記伝熱部材を流通した後、流通するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の流動層乾燥装置と、
   前記流動層乾燥装置から供給された乾燥後の前記湿潤燃料を処理してガス化ガスに変換するガス化炉と、
   前記ガス化ガスを燃料として運転されるガスタービンと、
   前記ガスタービンからのタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービンと、
   前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とするガス化複合発電設備。
9. 乾燥炉内に供給された湿潤燃料を流動化蒸気により流動させながら、前記乾燥炉内に設けられた伝熱部材により前記湿潤燃料を加熱することで、前記湿潤燃料を乾燥させる乾燥方法であって、
   前記乾燥炉内には、前記乾燥炉から排出される前記蒸気を加熱する蒸気加熱用伝熱部材が設けられ、
   前記伝熱部材は、前記湿潤燃料の流動方向の上流側に設けられる上流側伝熱部材と、前記上流側伝熱部材の下流側に設けられる下流側伝熱部材とを有し、
   前記湿潤燃料の乾燥時に発生した蒸気を前記乾燥炉から排出させる蒸気排出工程と、
   前記蒸気排出工程において排出された蒸気を圧縮する蒸気圧縮工程と、
   前記蒸気圧縮工程において圧縮した蒸気を、前記下流側伝熱部材に供給する下流側蒸気供給工程と、
   前記下流側蒸気供給工程において前記下流側伝熱部材から流出した蒸気を気液分離し、液相となった蒸気を凝縮水として排出する一方で、気相となった蒸気を前記上流側伝熱部材に供給する気液分離工程と、を備え、
   前記上流側伝熱部材を流通した後の蒸気は、前記蒸気加熱用伝熱部材に供給されることを特徴とする乾燥方法。

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