JP5881628B2 - Fluidized bed dryer - Google Patents
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Description
本発明は、流動化ガスにより湿潤燃料を流動させながら乾燥させる流動層乾燥装置に関するものである。 The present invention relates to a fluidized bed drying apparatus that dries a wet fuel while flowing it with a fluidizing gas.
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。 For example, a combined coal gasification power generation facility is a power generation facility that aims to further increase the efficiency and environmental performance compared to conventional coal-fired power generation by gasifying coal and combining it with combined cycle power generation. This coal gasification combined cycle power generation facility has a great merit that it can use coal with abundant resources, and it is known that the merit can be further increased by expanding the applicable coal types.
従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、乾燥装置、石炭ガス化炉、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラ、ガス浄化装置などを有している。従って、石炭が乾燥されてから粉砕され、石炭ガス化炉に対して、微粉炭として供給されると共に、空気が取り込まれ、この石炭ガス化炉で石炭が燃焼ガス化されて生成ガス(可燃性ガス)が生成される。そして、この生成ガスがガス精製されてからガスタービン設備に供給されることで燃焼して高温・高圧の燃焼ガスを生成し、タービンを駆動する。タービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収され、蒸気を生成して蒸気タービン設備に供給され、タービンを駆動する。これにより発電が行なわれる。一方、熱エネルギが回収された排気ガスは、ガス浄化装置で有害物質が除去された後、煙突を介して大気へ放出される。 Conventional coal gasification combined power generation facilities generally have a coal supply device, a drying device, a coal gasification furnace, a gas purification device, a gas turbine facility, a steam turbine facility, an exhaust heat recovery boiler, a gas purification device, and the like. ing. Therefore, the coal is dried and then pulverized, supplied to the coal gasifier as pulverized coal, and air is taken in. The coal gas is combusted and gasified in this coal gasifier, and the product gas (combustible) Gas) is produced. Then, the product gas is purified and then supplied to the gas turbine equipment to burn and generate high-temperature and high-pressure combustion gas to drive the turbine. The exhaust gas after driving the turbine recovers thermal energy by the exhaust heat recovery boiler, generates steam and supplies it to the steam turbine equipment, and drives the turbine. As a result, power generation is performed. On the other hand, the exhaust gas from which the thermal energy has been recovered is released into the atmosphere through a chimney after harmful substances are removed by the gas purification device.
このような石炭ガス化複合発電設備に用いられる石炭の乾燥装置としては、下記特許文献に記載されたものがある。特許文献1に記載された多室型流動層分級装置は、風室の上側に多孔板型ガス分散板を介して流動層を設け、この室を仕切板で乾燥室と分級室とに仕切り、仕切板の下側に連絡通路を形成し、風室に乾燥用熱風等としての役割と分級用気体としての役割を有する流動化ガスを供給可能とするものである。また、特許文献2に記載された流動層乾燥装置は、乾燥部を水平な多孔板により上部空間と下部空間に区画し、上部空間に垂直な複数の上部仕切りを所定間隔に配置し、下部空間に底で多孔板を貫通するように垂直な下部仕切りを配置し、上部仕切りと下部仕切りとの間に隔板で区画して異なる温度と流速のガスを供給するチャンネル空間を形成するものである。
As a coal drying apparatus used for such a coal gasification combined power generation facility, there are those described in the following patent documents. The multi-chamber fluidized bed classifying apparatus described in
上述した特許文献1に記載された従来の多室型流動層分級装置では、流動化した被処理物が流動層から連絡通路を通って流動層へ移動して分級されるが、この連絡通路の通路面積が狭いことからここで被処理物が堆積して閉塞してしまうおそれがある。また、上述した特許文献2に記載された従来の流動層乾燥装置では、隔板で区画したチャンネル空間に異なる温度と流速のガスを供給するようにしているが、例えば、乾燥対象物粒子が第1空間から第2空間へ移動するとき、流速の速い空間から流速の遅い空間へ移動するため、乾燥対象物粒子の流動が不十分となり、前述と同様に、ここで堆積して閉塞してしまうおそれがある。
In the conventional multi-chamber fluidized bed classifying apparatus described in
本発明は、上述した課題を解決するものであり、流動層間での湿潤燃料の移動不良を抑制することで乾燥効率の向上を可能とする流動層乾燥装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fluidized bed drying apparatus that can improve the drying efficiency by suppressing the poor movement of wet fuel between fluidized layers.
上記の目的を達成するための本発明の流動層乾燥装置は、中空形状をなすと共に一端側に湿潤燃料投入部が設けられて他端側に乾燥物排出部が設けられる乾燥容器と、前記乾燥容器を湿潤燃料の流動方向に分割して複数の分割乾燥室を形成すると共に湿潤燃料の通過開口部が形成される仕切部材と、前記複数の分割乾燥室の下方から湿潤燃料の流動方向における上流側ほど高い空塔速度となる流動化ガスを供給可能な風室を有してこの風室が前記複数の分割乾燥室の下方で且つ湿潤燃料の流動方向における下流側にずれて配置される流動化ガス供給装置と、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the fluidized bed drying apparatus of the present invention comprises a drying container having a hollow shape, a wet fuel input part provided on one end side and a dry matter discharge part provided on the other end side, and the drying A partition member in which the container is divided in the flow direction of the wet fuel to form a plurality of divided drying chambers and a passage opening for the wet fuel is formed, and an upstream in the flow direction of the wet fuel from the lower side of the plurality of divided dry chambers A flow chamber having a wind chamber capable of supplying a fluidized gas having a higher superficial velocity toward the side, and the wind chamber being disposed below the plurality of divided drying chambers and downstream in the flow direction of the wet fuel And a gasification gas supply device.
従って、上流側の分割乾燥室ほど高い空塔速度となるように流動化ガスを供給する風室を分割乾燥室の下方で且つ湿潤燃料の流動方向における下流側にずらして配置することから、上流側の分割乾燥室の湿潤燃料が通過開口部を通って下流側の分割乾燥室へ移動するとき、空塔速度が変化しないため、この通過開口部での湿潤燃料の滞留が抑制され、通過開口部における湿潤燃料の通過不良を防止し、湿潤燃料の乾燥効率を向上することができる。 Accordingly, the wind chamber for supplying the fluidized gas is shifted below the split drying chamber and downstream in the flow direction of the wet fuel so that the upstream split drying chamber has a higher superficial velocity. When the wet fuel in the side split drying chamber moves to the downstream side split drying chamber through the passage opening, the superficial velocity does not change, so the retention of wet fuel in this passage opening is suppressed, and the passage opening It is possible to prevent the wet fuel from passing through the portion and improve the drying efficiency of the wet fuel.
本発明の流動層乾燥装置では、前記乾燥容器は、複数の貫通孔を有する分散板が水平をなして配置されることで上部の前記分割乾燥室と下部の前記風室とに区画され、前記風室は、区画部材により湿潤燃料の流動方向に分割して複数の分割風室が形成され、前記区画部材は、前記仕切部材より湿潤燃料の流動方向の下流側にずれて配置されることを特徴としている。 In the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the drying container is partitioned into the upper divided drying chamber and the lower air chamber by disposing a plurality of through holes in a horizontal manner, and The wind chamber is divided by the partition member in the wet fuel flow direction to form a plurality of split wind chambers, and the partition member is arranged so as to be shifted downstream from the partition member in the wet fuel flow direction. It is a feature.
従って、風室を区画部材により分割して複数の分割風室を形成し、この区画部材を仕切部材より湿潤燃料の流動方向の下流側に配置することから、簡単な構成で、上流側の分割乾燥室の湿潤燃料が通過開口部を通って下流側の分割乾燥室へ移動するときに空塔速度が変化しないようにすることができ、通過開口部での湿潤燃料の滞留を抑制することができると共に、構造の簡素化を可能とすることができる。 Accordingly, the air chamber is divided by the partition member to form a plurality of divided air chambers, and the partition member is arranged downstream of the partition member in the flow direction of the wet fuel. It is possible to prevent the superficial velocity from changing when the wet fuel in the drying chamber moves through the passage opening to the divided drying chamber on the downstream side, and suppress the retention of the wet fuel in the passage opening. In addition, the structure can be simplified.
本発明の流動層乾燥装置では、前記乾燥容器は、前記仕切部材により3個以上の前記分割乾燥室が形成され、湿潤燃料の流動方向の最上流側に位置する前記仕切部材に対して前記区画部材が前記仕切部材より湿潤燃料の流動方向の下流側に配置されることを特徴としている。 In the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the drying container has three or more divided drying chambers formed by the partition member, and the partition with respect to the partition member positioned on the most upstream side in the flow direction of the wet fuel. The member is arranged downstream of the partition member in the flow direction of the wet fuel.
従って、複数の分割乾燥室として、湿潤燃料の初期乾燥を行う予熱乾燥領域と、湿潤燃料の中期乾燥を行う定率乾燥領域と、湿潤燃料の後期乾燥を行う減率乾燥領域とすることが可能となり、湿潤燃料を効率的に乾燥することができ、また、最上流側の仕切部材に対して区画部材を下流側に配置することで、少なくとも初期乾燥状態にある湿潤燃料の滞留を防止することができる。 Therefore, it is possible to provide a plurality of divided drying chambers as a preheating drying region where initial drying of wet fuel is performed, a constant rate drying region where intermediate drying of wet fuel is performed, and a reduction rate drying region where late drying of wet fuel is performed. The wet fuel can be efficiently dried, and the partition member is arranged on the downstream side with respect to the partition member on the most upstream side, so that at least the retention of the wet fuel in the initial dry state can be prevented. it can.
本発明の流動層乾燥装置によれば、乾燥容器を湿潤燃料の流動方向に分割すると共に湿潤燃料の通過開口部が形成される仕切部材と、風室を湿潤燃料の流動方向に分割すると共に仕切部材より湿潤燃料の流動方向の下流側に配置される区画部材と、湿潤燃料の流動方向における上流側の分割乾燥室ほど高い空塔速度となるように各分割風室に流動化ガスを供給する流動化ガス供給装置とを設けるので、湿潤燃料が通過開口部を通るときの空塔速度が変化しないため、この通過開口部での湿潤燃料の滞留が抑制され、通過開口部における湿潤燃料の通過不良を防止し、湿潤燃料の乾燥効率を向上することができる。 According to the fluidized bed drying apparatus of the present invention, the drying container is divided in the flow direction of the wet fuel and the partition member in which the passage opening of the wet fuel is formed, and the wind chamber is divided and divided in the flow direction of the wet fuel. Fluidizing gas is supplied to each divided wind chamber so that the partition member disposed downstream of the member in the flow direction of the wet fuel and the divided drying chamber on the upstream side in the flow direction of the wet fuel have a higher superficial velocity. Since the superficial velocity when the wet fuel passes through the passage opening does not change, the retention of the wet fuel at the passage opening is suppressed, and the wet fuel passes through the passage opening. Defects can be prevented and the drying efficiency of wet fuel can be improved.
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、本発明の一実施例に係る流動層乾燥装置を表す概略側面図、図2は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図、図3は、本実施例の流動層乾燥装置が適用された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 side view showing a fluidized bed drying apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic rear view showing a fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, and FIG. 3 is a fluidized bed of the present embodiment. It is a schematic block diagram of the coal gasification combined cycle facility to which the drying apparatus was applied.
本実施例の石炭ガス化複合発電設備(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)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、空気燃焼方式(空気吹き)の発電設備である。 The coal gasification combined power generation facility (IGCC: Integrated Coal Gasification Combined Cycle) of the present embodiment adopts an air combustion method in which coal gas is generated in a gasification furnace using air as an oxidizer and is purified by a gas purification device. Coal gas is supplied as fuel gas to a gas turbine facility for power generation. That is, the combined coal gasification combined power generation facility of this embodiment is a power generation facility of an air combustion system (air blowing).
本実施例において、図3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. 3, 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とを有している。原炭バンカ21は、石炭を貯留可能であって、所定量の石炭を石炭供給機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から投下された石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破砕することができる。
The
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、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に流動化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、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 cycle
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、本実施例の流動層乾燥装置12について詳細に説明する。
Here, the fluidized
流動層乾燥装置12は、プラグフロー式の乾燥装置であって、図1及び図2に示すように、乾燥容器101と、石炭投入口(湿潤燃料投入部)102と、乾燥炭排出口(乾燥物排出部)103と、流動化蒸気供給部104(104a,104b,104c)と、ガス排出口105と、伝熱管106,107,108とを有している。
The fluidized
乾燥容器101は、中空箱型形状をなしており、一端側に石炭を投入する石炭投入口102が形成される一方、他端側の下部に石炭を加熱乾燥した乾燥炭を排出する乾燥炭排出口103が形成されている。この場合、石炭投入口102や乾燥炭排出口103を乾燥容器101の端部に1つずつ設けたが、複数であってもよい。また、乾燥容器101は、石炭供給機22(図3参照)により石炭投入口102から内部への石炭供給量を調整することができる。更に、乾燥容器101は、乾燥炭排出口103に設けられた図示しないロータリバルブの回転数を調整することで、石炭排出量を調整することができる。
The drying
また、乾燥容器101は、下部に底板101aから所定距離をあけて複数の貫通孔を有する分散板109が設けられることで、上部の乾燥室(111,112,113)と下部の風室110とに区画されている。そして、乾燥容器101は、この底板101aに風室110を介して分散板109の上方に流動化蒸気を供給する流動化蒸気供給部104(104a,104b,104c)が設けられている。更に、乾燥容器101は、乾燥炭排出口103側の天井板101bに流動化蒸気及び発生蒸気を排出するガス排出口105が形成されている。
Further, the drying
この乾燥容器101は、石炭投入口102から石炭が供給されると共に、流動化蒸気供給部104から風室110及び分散板109を通して流動化蒸気が供給されることで、この分散板109の上方に所定厚さの流動層Sが形成されると共に、この流動層Sの上方にフリーボード部Fが形成される。
The drying
そして、乾燥容器101は、内部が石炭の流動方向の上流側に設けられた第1乾燥室(分割乾燥室)111と、この第1乾燥室111より下流側に設けられた第2乾燥室(分割乾燥室)112と、石炭の流動方向の最も下流側に設けられた第3乾燥室(分割乾燥室)113とが設けられている。
The drying
詳細に説明すると、乾燥容器101は、複数(本実施例では、2個)の仕切板(仕切部材)114,115により流動層Sが石炭の流動方向に複数(本実施例では、3個)に分割されている。そして、乾燥容器101は、各仕切板114,115により下部に石炭の通過開口部116,117が形成されている。この各仕切板114,115は、石炭の流動方向に直交する鉛直方向に沿って配置されると共に、石炭の流動方向に所定間隔で配置されており、左右の端部が乾燥容器101の内壁面に取付けられている。各仕切板114,115は、下端部が分散板109と所定隙間をもって位置し、上端部が流動層Sより上方に延出するように位置している。即ち、各仕切板114,115と分散板109との間に、所定の高さと幅(開口面積)を有する通過開口部116,117が確保されており、この通過開口部116,117は、ほぼ同じ開口面積に設定されている。
More specifically, the drying
このように乾燥容器101は、各仕切板114,115が設けられることで、第1乾燥室111と第2乾燥室112と第3乾燥室113に区画され、各乾燥室111,112,113は、この仕切板114,115の上方で連通されている。この場合、第1乾燥室111は、フリーボード部F1と流動層S1が形成され、石炭の初期乾燥を行う領域(予熱乾燥領域)となっている。第2乾燥室112は、フリーボード部F2と流動層S2が形成され、石炭の中期乾燥を行う領域(定率乾燥領域)となっている。第3乾燥室113は、フリーボード部F3と流動層S3が形成され、石炭の後期乾燥を行う領域(減率乾燥領域)となっている。
As described above, the drying
この場合、各乾燥室111,112,113は、床面積がほぼ同様となるように設定されているが、石炭の含水量などに応じて最適な比率に設定してもよく、例えば、第2乾燥室112の床面積を最大に設定することが望ましい。即ち、第1乾燥室111は、投入される石炭の含水率が高いことから、所定の含水率まで石炭の乾燥速度が上昇する予熱乾燥領域である。石炭の乾燥速度は、所定の乾燥速度まで上昇して一定となることから、第2乾燥室112は、石炭の乾燥速度が一定となる定率乾燥領域である。石炭の乾燥速度は、石炭の含水率が所定の含水率(限界含水率)になると、加工することから、第3乾燥室113は、石炭の乾燥速度が減少する減率乾燥領域である。従って、定率乾燥領域である第2乾燥室112の容積を最大にすることで、乾燥効率が向上する。
In this case, each of the drying
また、乾燥容器101は、3つの乾燥室111,112,113に対応するように、複数(本実施例では、2個)の区画板(区画部材)118,119により風室110が石炭の流動方向に複数(本実施例では、3個)に区画されている。即ち、風室110は、2個の区画板118,119により3個の風室110a,110b,110cに区画され、この3個の風室110a,110b,110cに対応するように3個の流動化蒸気供給部104a,104b,104cが設けられている。
In addition, the drying
この各区画板118,119は、石炭の流動方向に直交する鉛直方向に沿って配置されると共に、石炭の流動方向に所定間隔で配置されており、左右の端部が乾燥容器101の内壁面に取付けられている。このように乾燥容器101は、各区画板118,119が設けられることで、第1風室(分割風室)101aと第2風室(分割風室)110bと第3風室(分割風室)110cに区画されている。また、この各区画板118,119は、各仕切板114,115の下方に配置されている。そして、各区画板118,119は、各仕切板114,115より石炭の流動方向の下流側に配置されている。即ち、区画板118は、仕切板114より下流側に所定距離L1だけずれて配置され、区画板119は、仕切板115より下流側に所定距離L2だけずれて配置されている。そのため、第1風室101aが第1乾燥室111と第2乾燥室112の一部に対応しており、第2風室110bが第2乾燥室112と第3乾燥室113の一部に対応している。
The
流動層乾燥装置12は、各乾燥室111,112,113に対して流動化蒸気を供給する蒸気供給ライン121が設けられており、この蒸気供給ライン121から分岐した3個の分岐ライン121a,121b,121cがそれぞれ風室110a,110b,110c(流動化蒸気供給部104a,104b,104c)に連結されている。そして、この分岐ライン121a,121b,121cは、流量調整弁122a,122b,122cがそれぞれ設けられている。そのため、この流量調整弁122a,122b,122cの開度を調整することで、各風室110a,110b,110cに供給する流動化蒸気量を調整することができる。そして、各風室110a,110b,110cに供給する流動化蒸気量を調整することで、分散板109の貫通穴を通して各乾燥室111,112,113に供給する流動化蒸気量を調整し、各乾燥室111,112,113での空塔速度を調整することができる。本実施例では、石炭の流動方向における上流側の乾燥室ほど高い空塔速度となるように、つまり、第1乾燥室111、第2乾燥室112、第3乾燥室113の順に空塔速度が低下するように設定されている。
The fluidized
なお、本発明の流動化ガス供給装置は、流動化蒸気供給部104(104a,104b,104c)、分散板109、区画板118,119、蒸気供給ライン121、分岐ライン121a,121b,121c、流量調整弁122a,122b,122cなどにより構成されている。
The fluidized gas supply device of the present invention includes a fluidized steam supply unit 104 (104a, 104b, 104c), a
この乾燥容器101は、その室内において、供給された石炭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、流動層Sにおいて、石炭が流動方向に拡散しないように、この石炭を流動方向に押し出す流れである。
The drying
また、乾燥容器101は、各乾燥室111,112,113にて、外部から乾燥容器101を貫通して各流動層S1,S2,S3内を循環する複数の伝熱管106,107,108が配置されている。この伝熱管106,107,108は、各流動層S1,S2,S3内に埋設されるように位置し、内部を流れる流動化蒸気により各流動層S1,S2,S3の石炭を加熱して乾燥することができる。この場合、伝熱管106,107,108は、供給される過熱蒸気の圧力を変更することで、その温度を調整することができる。
Further, the drying
従って、第1乾燥室111に供給された石炭は、ここで流動化蒸気により流動されると共に、伝熱管106により加熱されることで乾燥される。そして、第1乾燥室111で初期乾燥された石炭は、仕切板114の下部の通過開口部116を通って第2乾燥室112に移動され、ここで、伝熱管107により加熱されることで中期乾燥される。そして、第2乾燥室112で中期乾燥された石炭は、仕切板115の下部の通過開口部117を通って第3乾燥室113に移動され、ここで、伝熱管108により加熱されることで後期乾燥される。
Therefore, the coal supplied to the
これにより、各乾燥室111,112,113の流動層S1,S2,S3を形成する石炭は、この流動層S1,S2,S3間を上流側から通過開口部116,117を通って順に移動することで、押し出し流れとすることができ、流動方向に拡散させることなく乾燥される。
As a result, the coal forming the fluidized beds S1, S2, and S3 of the drying
ここで、本実施例の流動層乾燥装置12の全体の作動について説明する。
Here, the entire operation of the fluidized
流動層乾燥装置12において、乾燥容器101に対して、石炭投入口102から石炭が供給されると共に、流動化蒸気供給部104から分散板109を通して流動化蒸気が供給されることで、この分散板109の上方に所定厚さの流動層S1,S2,S3が形成される。石炭は、流動化蒸気により流動層S1,S2,S3を乾燥炭排出口103側に移動し、このとき、伝熱管106,107,108から熱を受けることで加熱されて乾燥される。
In the fluidized
即ち、石炭投入口102から石炭が供給されると、まず、第1乾燥室111では、流動化蒸気供給部104aから第1風室110aに流動化蒸気が供給され、この流動化蒸気が分散板109の各貫通穴を通して第1乾燥室111に供給される。そのため、石炭は、この流動化蒸気と伝熱管106からの熱を受けることで、流動層S1で流動しながら乾燥される。
That is, when coal is supplied from the
次に、第1乾燥室111で初期乾燥が終了した石炭は、仕切板114の下方の通過開口部116を通って第2乾燥室112に流動する。この第2乾燥室112では、流動化蒸気供給部104bから第2風室110bに流動化蒸気が供給され、この流動化蒸気が分散板109の各貫通穴を通して第2乾燥室112に供給される。そのため、石炭は、この流動化蒸気と伝熱管107からの熱を受けることで、流動層S2で流動しながら乾燥される。そして、第2乾燥室112で中期乾燥が終了した石炭は、仕切板115の下方の通過開口部117を通って第3乾燥室113に流動する。
Next, the coal that has been initially dried in the
この第3乾燥室113では、流動化蒸気供給部104cから第3風室110cに流動化蒸気が供給され、この流動化蒸気が分散板109の各貫通穴を通して第3乾燥室113に供給される。そのため、石炭は、この流動化蒸気と伝熱管108からの熱を受けることで、流動層S3で流動しながら乾燥される。このように石炭は、流動層S1,S2,S3にて、伝熱管106,107,108により加熱されながら、供給される流動化蒸気により流動し、押し出し流れとなって流動方向に拡散することなく乾燥される。
In the
上述した石炭の乾燥工程で、第1乾燥室111では、第1風室110aから分散板109を通して流動層S1に高速の流動化蒸気が噴出されることで、石炭は流動層S1で流動しながら乾燥する。そして、第1乾燥室111で初期乾燥された石炭は、通過開口部116を通して第2乾燥室112に流動する。この第1乾燥室111の石炭が通過開口部116から第2乾燥室112に流動するとき、第1風室110aが第2乾燥室112の下部まで延長されていることから、第1乾燥室111の石炭が完全に第2乾燥室112に流動するまでの間、高速の空塔速度で流動することとなる。そのため、乾燥途中にある石炭は、通過開口部116でその流動速度が低下することはなく、流動層S1から通過開口部116を通して流動層S2に適正に移動することとなり、この通過開口部116での石炭の滞留が抑制され、通過開口部116における石炭の通過不良が防止される。
In the coal drying process described above, in the
その後、通過開口部116を通過して第2乾燥室112(流動層S2)に移動した石炭は、第1風室110aの上方から第2風室110bの上方に流動するが、ここは第2乾燥室112の広い空間であることから、空塔速度が高速から中速に低下しても、石炭が滞留することなく適正に流動することができる。
After that, the coal that has passed through the
また、第2乾燥室112では、第2風室110bから分散板109を通して流動層S2に中速の流動化蒸気が噴出されることで、石炭は流動層S2で流動しながら乾燥する。そして、第2乾燥室112で中期乾燥された石炭は、通過開口部117を通して第3乾燥室113に流動する。この第2乾燥室112の石炭が通過開口部117から第3乾燥室113に流動するとき、第2風室110bが第3乾燥室113の下部まで延長されていることから、第2乾燥室112の石炭が完全に第3乾燥室113に流動するまでの間、中速の空塔速度で流動することとなる。そのため、乾燥途中にある石炭は、通過開口部117でその流動速度が低下することはなく、流動層S2から通過開口部117を通して流動層S3に適正に移動することとなり、この通過開口部117での石炭の滞留が抑制され、通過開口部117における石炭の通過不良が防止される。
Further, in the
その後、通過開口部117を通過して第3乾燥室113(流動層S3)に移動した石炭は、第2風室110bの上方から第3風室110cの上方に流動するが、ここは第3乾燥室113の広い空間であることから、空塔速度が高速から中速に低下しても、石炭が滞留することなく適正に流動することができる。
Thereafter, the coal that has passed through the
そして、石炭が乾燥された乾燥炭は、乾燥炭排出口103から外部に排出され、流動層Sで石炭が加熱乾燥されることで発生した蒸気は、流動化蒸気と共に上昇し、乾燥炭排出口103側に流れ、ガス排出口105から外部に排出される。
Then, the dry coal from which the coal has been dried is discharged to the outside through the dry
このように本実施例の流動層乾燥装置にあっては、中空形状をなすと共に一端側に石炭投入口102が設けられて他端側に乾燥炭排出口103が設けられる乾燥容器101と、複数の貫通孔が設けられて乾燥容器101内に水平をなして配置されることで上部の乾燥室と下部の風室110とを区画する分散板109と、乾燥室を石炭の流動方向に分割して複数の乾燥室111,112,113を形成すると共に石炭の通過開口部116,117が形成される仕切板114,115と、風室110を石炭の流動方向に分割して複数の風室110a,110b,110cを形成すると共に仕切板114,115より石炭の流動方向の下流側に配置される区画板118,119と、石炭の流動方向における上流側の乾燥室111,112,113ほど高い空塔速度となるように風室110a,110b,110cに流動化蒸気を供給する流動化蒸気供給装置とを設けている。
As described above, in the fluidized bed drying apparatus of the present embodiment, a drying
従って、例えば、上流側の第1乾燥室111の石炭が通過開口部116を通って下流側の第2乾燥室112へ移動するとき、空塔速度が変化しないため、この通過開口部116での石炭の滞留が抑制され、通過開口部116における石炭の通過不良を防止し、石炭の乾燥効率を向上することができる。なお、上流側の第2乾燥室112の石炭が通過開口部117を通って下流側の第3乾燥室113へ移動するときも同様に、通過開口部117における石炭の通過不良を防止し、石炭の乾燥効率を向上することができる。
Therefore, for example, when the coal in the upstream
この場合、区画板118,119により複数の風室110a,110b,110cを形成し、この区画板118,119を仕切板114,115より石炭の流動方向の下流側に配置することから、簡単な構成で、上流側の乾燥室111,112の石炭が通過開口部116,117を通って下流側の乾燥室112,113へ移動するときに空塔速度が変化しないようにすることができ、通過開口部116,117での石炭の滞留を抑制することができると共に、構造の簡素化を可能とすることができる。
In this case, a plurality of
なお、本実施例では、仕切板114,115と区画板118,119を同数としたが、仕切板114,115と区画板118だけとし、区画板119をなくしてもよい。
In this embodiment, the number of the
また、上述した実施例では、仕切板114の下流側に所定距離L1だけずれて区画板118を配置し、仕切板115の下流側に所定距離L2だけずれて区画板119を配置したが、この所定距離L1,L2は、浸潤燃料(石炭)の形態(粒径や含水率など)、通過開口部116,117の開口面積などにより設定すればよいものである。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施例では、本発明の流動化ガス供給装置として、区画板118,119や流量調整弁122a,122b,122cなどを設け、この流量調整弁122a,122b,122cにより各風室110a,110b,110cへの流動化蒸気の供給量を調整することで、各乾燥室111,112,113での空塔速度を変更するようにしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、各乾燥室111,112,113の下方に対応して分散板109の貫通穴の開口面積が異なる3個の風室を構成し、石炭の流動方向の上流側ほど乾燥室111,112,113の空塔速度が高くなるように、上流側の風室ほど開口面積を大きく設定する。この場合、区画板や分岐ライン、流量調整弁が不要となる。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施例では、乾燥容器101内を3つの乾燥室111,112,113に区画したが、2つの乾燥室または4つ以上の乾燥室としてもよい。また、乾燥容器101の形状、石炭投入口102、乾燥炭排出口103、流動化蒸気供給部104、ガス排出口105、伝熱管106,107,108の各構成や配置は、各実施例に限定されるものではなく、流動層乾燥装置12の設置場所や用途などに応じて適宜変更が可能である。
In the above-described embodiment, the inside of the drying
また、上述した実施例では、湿潤燃料として低品位炭を使用したが、高品位炭であっても適用可能であり、また、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。 In the above-described embodiments, low-grade coal is used as the wet fuel, but even high-grade coal can be applied, and is not limited to coal, and can be used as a renewable organic organic resource. For example, it is also possible to use thinned wood, waste wood, driftwood, grass, waste, sludge, tires, and recycled fuel (pellets or chips) using these as raw materials.
また、上述した実施例では、乾燥容器101内に流動化蒸気を供給するものとして説明したが、流動化蒸気として空気などを適用してもよい。また、仕切板114,115における鉛直方向の中間部に通過開口部116,117を設けたが、仕切板114,115における鉛直方向の下部に通過開口部116,117を設けてもよく、通過開口部116,117の位置に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the fluidized steam is supplied into the drying
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
101 乾燥容器
102 石炭投入口
103 乾燥炭排出口
104,104a,104b,104c 流動化蒸気供給部(流動化ガス供給装置)
105 ガス排出口
106,107,108 伝熱管
110 風室(流動化ガス供給装置)
110a 第1風室(分割風室)
110b 第2風室(分割風室)
110c 第3風室(分割風室)
111 第1乾燥室(分割乾燥室)
112 第2乾燥室(分割乾燥室)
113 第3乾燥室(分割乾燥室)
114,115 仕切板(仕切部材)
116,117 通過開口部
118,119 区画板(区画部材、流動化ガス供給装置)
121 蒸気供給ライン(流動化ガス供給装置)
121a,121b,121c 分岐ライン(流動化ガス供給装置)
122a,122b,122c 流量調整弁(流動化ガス供給装置)
F,F1,F2,F3 フリーボード部
S,S1,S2,S3 流動層
DESCRIPTION OF
105
110a First wind chamber (split wind chamber)
110b Second wind chamber (split wind chamber)
110c 3rd wind chamber (split wind chamber)
111 First drying chamber (split drying chamber)
112 Second drying chamber (split drying chamber)
113 Third drying chamber (split drying chamber)
114, 115 Partition plate (partition member)
116,117 Passing opening 118,119 Partition plate (compartment member, fluidized gas supply device)
121 Steam supply line (fluidized gas supply device)
121a, 121b, 121c Branch line (fluidized gas supply device)
122a, 122b, 122c Flow rate adjusting valve (fluidized gas supply device)
F, F1, F2, F3 Free board part S, S1, S2, S3 Fluidized bed
Claims (3)
前記乾燥容器を湿潤燃料の流動方向に分割して複数の分割乾燥室を形成すると共に湿潤燃料の通過開口部が形成される仕切部材と、
前記複数の分割乾燥室の下方から湿潤燃料の流動方向における上流側ほど高い空塔速度となる流動化ガスを供給可能な風室を有してこの風室が前記複数の分割乾燥室の下方で且つ湿潤燃料の流動方向における下流側にずれて配置される流動化ガス供給装置と、
を有することを特徴とする流動層乾燥装置。 A drying container having a hollow shape and provided with a wet fuel input part on one end side and a dry matter discharge part on the other end side;
A partition member in which the drying container is divided in the flow direction of the wet fuel to form a plurality of divided drying chambers and a wet fuel passage opening is formed;
A wind chamber capable of supplying a fluidizing gas having a higher superficial velocity toward the upstream side in the flow direction of the wet fuel from below the plurality of divided drying chambers, and the wind chamber is below the plurality of divided drying chambers. And a fluidizing gas supply device arranged to be shifted downstream in the flow direction of the wet fuel;
A fluidized bed drying apparatus comprising:
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