JP2014159935A - 燃料加工設備 - Google Patents

Abstract

【課題】湿潤燃料を効率よく燃料に加工することができる燃料加工設備を提供することにある。
【解決手段】燃料加工設備（２００）は、湿潤燃料を流動化ガスにより流動化させて乾燥させ、乾燥物を生成する流動層乾燥装置（１２）と、乾燥物を粉砕する粉砕機（１３）と、流動層乾燥装置（１２）で生成された乾燥物を粉砕機（１３）に搬送する搬送装置（２４８）と、乾燥物を露点温度以上に維持する温度維持機構（２５０）と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、湿潤燃料を乾燥させ、粉砕する燃料加工設備に関するものである。

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。

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。

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に記載された流動層乾燥設備は、流動化ガスを供給することで供給された被乾燥物を乾燥させる流動層乾燥装置と、乾燥後の被乾燥物を冷却空気により冷却する冷却手段を備えている。また、特許文献１に記載された流動層乾燥設備は、冷却の状態を検出し、必要に応じて乾燥後の被乾燥物に酸化抑制ガスを供給し酸化抑制雰囲気としている。

特開２０１１−２１４８０６号公報

特許文献１の設備のように、乾燥後の被乾燥物を冷却することで、被乾燥物を安定して保管、貯留することができる。また、必要に応じて、被乾燥物を酸化抑制雰囲気とすることで、被乾燥物が酸化し、燃料としての性能が低下することを抑制できる。

ここで、石炭ガス化複合発電設備等では、被乾燥物をより燃焼させやすくするため、乾燥した被乾燥物を粉砕機に投入して粉砕して、微粒化させる場合がある。このように、被乾燥物を乾燥させた後、粉砕機によって粉砕する設備では、熱の利用効率、設備構成の面で改善の余地がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、湿潤燃料を効率よく燃料に加工することができる燃料加工設備を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の燃料加工設備は、湿潤燃料を流動化ガスにより流動化させて乾燥させ、乾燥物を生成する流動層乾燥装置と、前記乾燥物を粉砕する粉砕機と、前記流動層乾燥装置で生成された前記乾燥物を前記粉砕機に搬送する搬送装置と、前記乾燥物を露点温度以上に維持する温度維持機構と、を有することを特徴とするものである。

従って、燃料加工設備では、湿潤燃料を流動層乾燥装置で乾燥して乾燥物とした後、乾燥物の温度を露点温度以上に維持しつつ、粉砕機まで搬送し粉砕することで、乾燥物を冷却、再加熱することなく、湿潤燃料を乾燥させ、粉砕させることができる。これにより、湿潤燃料を効率よく燃料に加工することができる。

本発明の燃料加工設備では、前記温度維持機構は、前記乾燥物を加熱する加熱機構を備えることを特徴としている。

従って、燃料加工設備では、乾燥物を加熱することで、乾燥物の温度を好適に露点以上に維持することができる。

本発明の燃料加工設備では、前記加熱機構は、前記搬送装置に加熱用ガスを供給し、前記乾燥物を加熱することを特徴としている。

従って、燃料加工設備では、加熱用ガスを用いることで、乾燥物の温度を好適に露点以上に維持することができる。

本発明の燃料加工設備では、前記温度維持機構は、前記搬送装置に供給する前記加熱用ガスを調整する調整機構と、前記搬送装置を通過した後の加熱用ガスの温度を検出する温度検出機構と、前記温度検出機構で検出した温度に基づいて、前記調整機構を制御し、供給する前記加熱用ガスを制御する制御部と、を有することを特徴としている。

従って、燃料加工設備では、加熱用ガスを制御することで、効率よく乾燥物の温度を制御することができる。

本発明の燃料加工設備では、前記加熱用ガスは、窒素及び水蒸気の少なくとも一方を含むことを特徴としている。

従って、燃料加工設備では、搬送装置の経路上をイナート化することができ、乾燥物を安定して搬送することができる。

本発明の燃料加工設備では、前記温度維持機構は、前記乾燥物の温度の低下を抑制し、保温する保温機構を備えることを特徴としている。

従って、燃料加工設備では、乾燥物の温度の低下を抑制することができ、熱効率を高くすることができる。

本発明の燃料加工設備では、前記保温機構は、前記搬送装置の周囲に設置された断熱機構であることを特徴としている。

従って、燃料加工設備では、断熱することで、熱効率を高くすることができる。

本発明の燃料加工設備では、前記湿潤燃料は、低品位炭であり、前記粉砕機は、搬送された前記低品位炭を粉砕して微粉炭を生成することを特徴としている。

従って、燃料加工設備では、微粉炭を効率よく生成することができる。

本発明の燃料加工設備によれば、湿潤燃料を流動層乾燥装置で乾燥して乾燥物とした後、乾燥物の温度を露点温度以上に維持しつつ、粉砕機まで搬送し粉砕することで、乾燥物を冷却、再加熱することなく、湿潤燃料を乾燥させ、粉砕させることができる。これにより、湿潤燃料を効率よく燃料に加工することができる。

図１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。 図２は、本発明の一実施例に係る燃料加工設備が備える湿潤燃料の乾燥システムを表す概略構成図である。 図３は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略側面図である。 図４は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図である。 図５は、燃料加工設備の一例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る燃料加工設備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。

図１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。図２は、本発明の一実施例に係る燃料加工設備が備える湿潤燃料の乾燥システムを表す概略構成図である。図３は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略側面図である。図４は、本実施例の流動層乾燥装置を表す概略背面図である。

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。

本実施例において、図１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、搬送装置２４８、加熱機構（温度維持機構）２５０を有している。本実施形態での燃料加工設備２００は、流動層乾燥装置１２、微粉炭機（ミル）１３、搬送装置２４８、加熱機構（温度維持機構）２５０と主要な機構として備える。燃料加工設備２００は、給炭装置１１や、上述の各部の構成を含んでいてもよい。なお、本実施形態では、石炭として褐炭等の低品位炭を用いる場合として説明する。

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、原炭（石炭）を貯留可能であって、所定量の原炭を石炭供給機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から投下された原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、投下された原炭を所定の大きさの石炭に破砕することができる。

流動層乾燥装置１２は、給炭装置１１により投入された石炭（低品位炭、湿潤燃料）に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から排出された乾燥炭（乾燥物、乾燥燃料）は、搬送装置２４８により微粉砕機１３に供給される。また、搬送装置２４８には、加熱機構２５０が併設されている。加熱機構２５０は、搬送装置２４８で搬送する乾燥炭を加熱する。また、流動層乾燥装置１２は、取り出された排ガスから乾燥炭の粒子を分離するサイクロン３３が設けられ、排ガスから分離された乾燥炭の粒子が搬送装置２４８に供給され、乾燥炭が分離された排ガスは、流動層乾燥装置１２に流動化ガスとして戻される。

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、搬送装置２４８により搬送された乾燥炭が投下され、この乾燥炭を所定粒径以下の微粉炭とするものである。燃料加工設備２００の詳細な構成については、後述する。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、微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される。

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。

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に微粉炭供給ホッパ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。

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。

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。

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（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。

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。

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、石炭が石炭供給機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、加熱機構２５０により加熱されながら搬送装置２４８により搬送され、微粉炭機１３に供給される。微粉炭機１３に供給された乾燥炭は、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。

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。

ここで、本実施例の燃料加工設備２００の湿潤燃料の乾燥システムについて詳細に説明する。

本実施例の燃料加工設備２００は、図２に示すように、流動層乾燥装置１２と、サイクロン３３と、流動化ガス供給装置２０２と、加熱装置２０３とを有している。流動層乾燥装置１２は、流動化ガスを供給することで石炭（湿潤燃料）を流動化させて乾燥するものである。本実施例では、流動化ガスとして不活性ガス（例えば、窒素ガスなど）が適用される。

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３及び図４に示すように、乾燥容器１０１と、石炭投入口１０２と、乾燥炭排出口１０３と、流動化ガス供給部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。

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。この場合、乾燥容器１０１は、石炭供給機２２（図１参照）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。また、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。

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）と下部の風箱１１０とに区画されている。そして、乾燥容器１０１は、この底板１０１ａに風箱１１０を介して分散板１０９の上方に流動化ガスを供給する流動化ガス供給部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に流動化ガス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。

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、流動化ガス供給部１０４から風箱１１０及び分散板１０９を通して流動化ガス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が形成されると共に、この流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の上方にフリーボード部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が形成される。

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１１３とが設けられている。

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Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が石炭の流動方向に複数（本実施例では、３個）に分割され、各仕切板１１４，１１５により石炭の通過開口部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。そして、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Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３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。

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。

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。

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により風箱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、風箱１１０は、２個の区画板１１８，１１９により３個の風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに区画され、この３個の風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに対応するように３個の流動化ガス供給部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃが設けられている。流動層乾燥装置１２は、各乾燥室１１１，１１２，１１３に対して流動化ガスを供給するガス供給ライン１２１が設けられており、このガス供給ライン１２１から分岐した３個の分岐ライン１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃがそれぞれ風箱１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ（流動化ガス供給部１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）に連結されている。

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Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３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。

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されている。伝熱管１０６，１０７，１０８は、過熱蒸気Ｓｔ１が供給されている。伝熱管１０６，１０７，１０８は、内部を流れる過熱蒸気Ｓｔ１により各流動層Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で流動化ガスにより流動している石炭を加熱して乾燥することができる。伝熱管１０６，１０７，１０８を通過した過熱蒸気Ｓｔ１は、石炭と熱交換した後、蒸気Ｓｔ２として排出される。また、伝熱管１０６，１０７，１０８を通過した過熱蒸気Ｓｔ１は、液化した状態で排出されるようにしてもよい。伝熱管１０６，１０７，１０８は、鉛直方向上側の端部から過熱蒸気Ｓｔ１が供給され、鉛直方向下側の端部から蒸気Ｓｔ２が排出される。この場合、伝熱管１０６，１０７，１０８は、供給される過熱蒸気Ｓｔ１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。伝熱管１０６，１０７，１０８の配置構成については後述する。

従って、第１乾燥室１１１に供給された石炭は、ここで流動化ガス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。

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。

次に、サイクロン３３は、流動層乾燥装置１２のガス排出口１０５から排出された排ガス（流動化ガス及び発生蒸気）から乾燥炭の微粒子を分離するものである。そのため、流動層乾燥装置１２のガス排出口１０５からこのサイクロン３３の上部に向けて排ガス供給ライン２１１が設けられている。そして、サイクロン３３は、微粒子が除去された排ガスを下部から排出する排出管２１２が設けられている。この排出管２１２は、サイクロン３３内の中央部に鉛直方向に沿って配置され、上端部の排出口がサイクロン３３の上部で、且つ、水平方向の中央側に配置され、下端部が水平方向に屈曲してサイクロン３３の下部から外方に突出している。そして、排出管２１２は、下端部が配管２１３を介して煙突２１４に連結されている。また、サイクロン３３は、排ガスから分離した微粒子を搬送装置２４８に供給する。

流動化ガス供給装置２０２は、サイクロン３３により微粒子が除去された排気ガスを流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給するものである。この流動化ガス供給装置２０２は、配管２１３とガス供給ライン１２１を連結する流動化ガス戻しライン２１６と、この流動化ガス戻しライン２１６に設けられた循環ブロワ２１７とを有している。また、流動化ガス供給装置２０２は、流動層乾燥装置１２に供給する流動化ガスを加熱する加熱装置２０３が設けられている。この加熱装置２０３は、流動化ガス戻しライン２１６における循環ブロワ２１７より流動化ガスの流れ方向の下流側に設けられている。加熱装置２０３は、例えば、燃焼バーナ、熱交換器などである。

ここで、本実施例の燃料加工設備２００の湿潤燃料の乾燥処理における作動について説明する。

燃料加工設備２００の流動層乾燥装置１２では、図３に示すように、石炭投入口１０２から乾燥容器１０１に石炭が供給されると共に、流動化ガス供給部１０４から分散板１０９を通して流動化ガス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、流動化ガスにより流動層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。

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、流動化ガス供給部１０４ａから分散板１０９を通して流動化ガスが供給されると共に、伝熱管１０６から熱を受けることで、流動層Ｓ１で流動しながら乾燥される。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、流動化ガス供給部１０４ｂから分散板１０９を通して流動化ガスが供給されると共に、伝熱管１０７から熱を受けることで、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の通過開口部１１７を通って第３乾燥室１１３に流動する。この第３乾燥室１１３では、流動化ガス供給部１０４ｃから分散板１０９を通して流動化ガスが供給されると共に、伝熱管１０８から熱を受けることで、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、供給される流動化ガスにより流動し、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。

その後、石炭が乾燥された乾燥炭は、乾燥炭排出口１０３から搬送装置２４８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、流動化ガスと共に上昇し、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。

流動層乾燥装置１２のガス排出口１０５から排出された排ガス（流動化ガス及び発生蒸気）は、排ガス供給ライン２１１を通してサイクロン３３に供給される。このサイクロン３３に供給された排ガスは、内部を旋回することで、石炭の微粒子が外周部側に分離される。微粒子が除去された排ガスは、冷却水により冷却されると共に蒸気が凝縮され、不活性ガスが排出管２１２に吸い込まれ、この排出管２１２から配管２１３を介して煙突２１４で処理される。分離された微粒子は、搬送装置２４８に供給される。

ここで、サイクロン３３から排出管２１２を通して配管２１３に排出された排ガスは、一部が流動化ガス供給装置２０２により流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給される。即ち、循環ブロワ２１７が作動することで、配管２１３に排出された排ガスの一部は、流動化ガス戻しライン２１６に吸引され、加熱装置２０３により所定温度まで加熱された後にガス供給ライン１２１に送られ、流動化ガスとして流動層乾燥装置１２に供給される。

次に、図１及び図５を用いて、燃料加工設備２００による石炭（湿潤燃料）の乾燥後の処理について説明する。図５は、燃料加工設備の一例を示す説明図である。燃料加工設備２００は、上述したようにまた図５に示すように流動層乾燥装置１２と、微粉炭機１３と、搬送装置２４８と、加熱機構２５０と、を含む。燃料加工設備２００は、上述したように流動層乾燥装置１２で乾燥した乾燥炭を搬送装置２４８で微粉炭機１３に搬送する。微粉炭機１３としては、乾燥炭（乾燥物）を粉砕する種々の粉砕機を用いることができる。図５では、縦型ミルを示したが、ケージミルも用いることができる。また、微粉炭機１３は、乾燥炭が連続供給され、連続処理を行う粉砕機となる。また、搬送装置２４８で搬送される乾燥炭は、加熱機構２５０で加熱されつつ搬送される。

ここで、流動層乾燥装置１２の乾燥炭排出口１０３は、配管２５１と接続されており、配管２５１には、バルブ２５２が設けられている。乾燥炭排出口１０３から排出された乾燥炭は、配管２５１及びバルブ２５２を通り、搬送装置２４８に供給される。バルブ２５２は、開度を調整することができる制御弁である。燃料加工設備２００は、バルブ２５２の開度及び開閉を制御することで、流動層乾燥装置１２から搬送装置２４８に供給する乾燥炭の量を制御する。

搬送装置２４８は、配管２５１及びバルブ２５２を通過して流動層乾燥装置１２から供給された乾燥炭を搬送する。本実施形態の搬送装置２４８は、配管２５１の直下と微粉炭機１３の投入口の直上とを繋げた領域に配置されたベルトコンベアである。搬送装置２４８は、乾燥炭がベルトの上に搬送され、駆動源によりベルトを所定の方向に移動させることで、乾燥炭を微粉炭機１３まで搬送する。なお、搬送装置２４８は、ベルトコンベアに限定されず、乾燥炭を搬送する種々の機構を用いることができる。搬送装置２４８としては、例えばスクリューを回転させて乾燥炭を搬送するスクリューフィーダや、配管内に空気流を形成し、空気の力で乾燥炭を搬送する気流搬送装置を用いることができる。

加熱機構２５０は、搬送装置２４８で搬送する乾燥炭を加熱する機構であり、断熱部２６２と、加熱用ガス供給部２６４と、温度検出部２６６と、制御部２６８と、を有する。断熱部２６２は、搬送装置２４８の外周を覆うケーシングである。断熱部２６２は、断熱材等を含んで形成されており、搬送装置２４８の周囲の熱が、断熱部２６２の外に排出されることを抑制する。断熱部２６２は、搬送装置２４８の雰囲気を保温することができ、搬送装置２４８で搬送する乾燥炭を保温することができればよいが、配管２５１から搬送装置２４８に乾燥炭が供給される領域及び搬送装置２４８から微粉炭機１３に乾燥炭が供給される領域以外は、密閉した状態とすることが好ましい。

加熱用ガス供給部２６４は、ガス供給源２７０と、供給管２７２と、流量調整弁２７４とを有する。加熱用ガス供給部２６４は、断熱部２６２の内部に加熱用ガスを供給し、断熱部２６２の内部の搬送装置２４８で搬送される乾燥炭を加熱する。ガス供給源２７０は、加熱用ガスを貯留し、供給管２７２に供給する。ガス供給源２７０は、供給する加熱用ガスの温度を調整する機能を備える。温度を調整する機能としては、加熱用ガスを加熱するヒータ及び冷却するクーラの少なくとも一方、または、温度の異なる複数の加熱用ガスの混合割合を調整する機能等がある。ここで、加熱用ガスとしては、窒素及び水蒸気が例示される。ここで、加熱用ガスとしては、窒素及び水蒸気等のイナートガスを用いることが好ましい。加熱用ガスとしてイナートガスを用いることで、乾燥炭の搬送時に乾燥炭が燃焼しにくい雰囲気にすることができる。なお、ガス供給源２７０は、乾燥用蒸気や、ガスタービンの排ガスを加熱用ガスとして供給してもよい。供給管２７２は、ガス供給源２７０と断熱部２６２とを接続する配管であり、流量調整弁２７４が設けられている。流量調整弁２７４は、開度を調整可能な制御弁であり、開度を調整することで、配管２７２を流れる加熱用ガスの流量を調整する。

温度検出部２６６は、搬送装置２４８の搬送方向の端部、つまり、微粉炭機１３側の端部の断熱部２６２内の温度を検出する。温度検出部２６６は、検出した温度を制御部２６８に送る。なお温度検出部２６６の配置位置は、特に限定されない。

制御部２６８は、加熱用ガス供給部２６４の動作を制御する演算処理機能を備えている。また、制御部２６８は、乾燥物の露点の情報を取得し記憶している。制御部２６８は、温度検出部２６６の検出結果に基づいて、加熱用ガスの供給を制御する。具体的には、制御部２６８は、ガス供給源２７０及び流量調整弁２７４の少なくとも一方を制御し、ガス供給源２７０から供給する加熱用ガスの温度及び搬送装置２４８に供給する供給量の少なくとも一方を制御する。制御部２６８は、加熱用ガス供給部２６４の動作を制御することで、搬送装置２４８で搬送される乾燥炭の温度を露点以上に維持する。

燃料加工設備２００は、以上のような構成であり、加熱機構２５０により、搬送装置２４８で搬送する乾燥炭を露点以上の温度に維持しつつ、流動層乾燥装置１２から微粉炭機１３に搬送することで、流動層乾燥装置１２から排出された乾燥炭を所定温度以上のまま微粉炭機１３まで搬送することができる。

これにより、燃料加工設備２００は、流動層乾燥装置１２から排出された乾燥炭（被乾燥物）を冷却することなく、また、乾燥炭を貯留するためのバンカ（ビン）を設けることなく、微粉炭機１３に供給することができるため、冷却装置等が不要となり、装置構成を簡単にすることができる。また、乾燥炭を貯留しないことで、バンカを窒素などでイナート雰囲気する必要がなくなり、バンカ内での燃焼を検知するためのセンサ（温度センサ、ＣＯ濃度センサ）などを設置し、状態を監視する必要がなくなる。この点においても装置構成を簡単にすることができる。

また、燃料加工設備２００は、バルブ２５２を用いて、流動層乾燥装置１２からの乾燥炭の排出量を調整することで、流動層乾燥装置１２をバッファとして用いることができ、バンカを設けなくとも微粉炭機１３への乾燥炭の供給量を調整することができる。なお、流動層乾燥装置１２からの乾燥炭の排出量を調整する機構は、バルブ２５２に限定されず種々の機構を用いることができる。

また、燃料加工設備２００は、乾燥炭を冷却すること、粉砕する前に所定の温度を加熱することが不要となるため、熱損失を低減することができ、熱を効率よく利用することができる。燃料加工設備２００は、流動層乾燥装置１２から排出された乾燥炭を貯留せずに、そのまま搬送装置２４８で搬送して微粉炭機１３に供給するため、乾燥炭の温度を維持しても、流動層乾燥装置１２と微粉炭機１３との間にある乾燥炭を安全な状態で搬送することができる。

また、燃料加熱設備２００は、加熱機構２５０により乾燥炭を加熱することで、乾燥炭を露点温以上に維持することで、結露により、搬送装置２４８内に乾燥炭が付着したり、閉塞の原因になったりすることを抑制できる。

また、燃料加熱設備２００は、搬送装置２４８の雰囲気をイナート化することが好ましい。これにより、搬送時に乾燥炭が燃焼されることを抑制することができる。ここで、燃料加熱設備２００は、加熱用ガスとしてイナートガスを用いることで、搬送装置２４８の雰囲気をイナート化することができる。

なお、本実施形態では、加熱機構２５０を用い、乾燥炭を加熱用ガスで加熱することで、乾燥炭を所定以上の温度に維持したが、これに限定されない。加熱機構２５０は、加熱用ガスの供給以外の機構で乾燥炭を加熱してもよい。例えば、電気ヒータ、加熱用の伝熱管（蒸気トレース）を用いて、加熱してもよい。

また、燃料加工設備２００は、搬送装置２４８で搬送している乾燥炭を所定の温度、具体的には露点温度以上に維持することができればよい。燃料加工設備２００は、加熱機構２５０が温度維持機構の機能を備えていればよく、乾燥炭の温度を露点温度以上に維持することができれば、加熱しなくてもよい。例えば、温度維持機構は、搬送装置２４８で搬送する乾燥炭の温度低下を抑制する、つまり保温する保温機構を備えていればよい。保温機構としては、加熱機構２５０の断熱部２６２を用いることができる。

また、燃料加工設備２００は、温度検出部２６６の検出結果に基づいて、制御部２６８による制御を実行することで、乾燥炭の温度を安定して制御することができ、加熱する場合も加熱量をより少なくすることができる。なお、燃料加工設備２００は、効率が低くなる場合があるが加熱機構（温度維持機構）２５０による加熱量を制御しなくてもよい。

本実施形態は、微粉炭機１３で粉砕した微粉炭を微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留したがこれに限定されず、直接石炭ガス化炉に供給してもよい。

なお、上述した実施例では、流動層乾燥装置１２にて、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、流動化ガス供給部１０４、ガス排出口１０５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。即ち、本発明の燃料加工設備２００は、流動層乾燥装置１２の形態に依存するものではない。

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。

また、上述した実施例では、乾燥容器１０１内に流動化ガスを供給するものとして説明したが、流動化ガスとして不活性ガス以外に空気などを適用してもよい。

１１ 給炭装置
１２ 流動層乾燥装置
１３ 微粉炭機（ミル）
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
３３ サイクロン
１０１ 乾燥容器
１０４ 流動化ガス供給部
１０５ ガス排出口
１０６，１０７，１０８ 伝熱管
２００ 燃料加工設備
２０２ 流動化ガス供給装置
２０３ 加熱装置
２１１ 排ガス供給ライン
２１２ 排出管
２４８ 搬送装置
２５０ 加熱機構（温度維持機構）
２５２ バルブ
２６２ 断熱部
２６４ 加熱用ガス供給部
２６６ 温度検出部
２６８ 制御部
２７０ ガス供給源
２７２ 供給管
２７４ 流量調整弁
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 流動層

Claims (8)

1. 湿潤燃料を流動化ガスにより流動化させて乾燥させ、乾燥物を生成する流動層乾燥装置と、
   前記乾燥物を粉砕する粉砕機と、
   前記流動層乾燥装置で生成された前記乾燥物を前記粉砕機に搬送する搬送装置と、
   前記乾燥物を露点温度以上に維持する温度維持機構と、を有することを特徴とする燃料加工設備。
2. 前記温度維持機構は、前記乾燥物を加熱する加熱機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料加工設備。
3. 前記加熱機構は、前記搬送装置に加熱用ガスを供給し、前記乾燥物を加熱することを特徴とする請求項２に記載の燃料加工設備。
4. 前記温度維持機構は、前記搬送装置に供給する前記加熱用ガスを調整する調整機構と、
   前記搬送装置を通過した後の加熱用ガスの温度を検出する温度検出機構と、
   前記温度検出機構で検出した温度に基づいて、前記調整機構を制御し、供給する前記加熱用ガスを制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項３に記載の燃料加工設備。
5. 前記加熱用ガスは、窒素及び水蒸気の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の燃料加工設備。
6. 前記温度維持機構は、前記乾燥物の温度の低下を抑制し、保温する保温機構を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料加工設備。
7. 前記保温機構は、前記搬送装置の周囲に設置された断熱機構であることを特徴とする請求項６に記載の燃料加工設備。
8. 前記湿潤燃料は、低品位炭であり、
   前記粉砕機は、搬送された前記低品位炭を粉砕して微粉炭を生成することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の燃料加工設備。

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