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技術 ガス化装置、ガス化複合発電設備、ガス化設備及び除煤方法

出願人 三菱日立パワーシステムズ株式会社
発明者 羽有健太伊藤克哉品田治柴田泰成北田昌司横濱克彦小山智規
出願日 2015年11月26日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2015-230929
公開日 2017年6月1日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2017-095635
状態 特許登録済
技術分野 固体物質からの合成ガス等の製造 熱交換管の清掃 廃棄物のガス化・溶融
主要キーワード 各噴射管 減圧期間 シール媒体 パージ窒素 圧力パージ 圧縮空気供給ライン 目標除 起動段階
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図面 (7)

課題

熱交換器に付着するを好適に除煤し、ガス化炉起動時における黒煙の発生を抑制することができるガス化装置等を提供する。

解決手段

ガス化装置は、炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、生成ガスが流通するガス化炉101と、ガス化炉101の内部に設けられ、生成ガスと熱交換する熱交換器102と、ガス化炉101への素含有固体燃料の供給が停止している期間に、ガス化炉101の内部にガス流れが存在する状態において、熱交換器102へ向けて、窒素噴射する除煤装置103と、を備える。

概要

背景

ガス化装置は、燃料としての石炭等の炭素含有固体燃料ガス化炉内に供給し、ガス化炉内において石炭等から可燃性生成ガスを生成している。ガス化炉内には、生成ガスを冷却するための熱交換器が設けられている。この熱交換器には、生成ガスに含まれるが付着する。

熱交換器に付着する煤を除煤するものとして、排ガス通路に設けられる排ガスエコノマイザー等の熱交換器の伝熱面に付着する煤が伝熱特性を低下させることから、この伝熱面に付着した煤を除煤する除煤装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の除煤装置は、空気または蒸気などの噴射媒体噴射する煤吹器を備えており、熱交換器に噴射媒体を噴射することで、熱交換器に付着した煤を除媒している。

また、ガス化装置に設けられる除煤装置として、定置式煤吹装置スーツブロワ)が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載の定置式煤吹装置は、噴射媒体としての蒸気を噴射する複数の噴射管を有しており、各噴射管は、蒸気を噴射しないとき、その管内がシール媒体で満たされている。

概要

熱交換器に付着する煤を好適に除煤し、ガス化炉の起動時における黒煙の発生を抑制することができるガス化装置等を提供する。ガス化装置は、炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、生成ガスが流通するガス化炉101と、ガス化炉101の内部に設けられ、生成ガスと熱交換する熱交換器102と、ガス化炉101への素含有固体燃料の供給が停止している期間に、ガス化炉101の内部にガス流れが存在する状態において、熱交換器102へ向けて、窒素を噴射する除煤装置103と、を備える。

目的

本発明は、ガス化炉の停止段階で、熱交換器に付着する煤を好適に除煤し、ガス化炉の起動段階で、煤の一部が飛散することを抑制することができるガス化装置、ガス化複合発電設備ガス化設備及び除煤方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、前記生成ガスが流通するガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部にガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガス噴射する除煤装置と、を備えることを特徴とするガス化装置

請求項2

前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間に、前記ガス化炉の内部にガス流れが存在することを特徴とする請求項1に記載のガス化装置。

請求項3

前記除煤装置には、前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統と、蒸気を供給する蒸気供給系統とが接続されており、前記除煤装置は、前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記熱交換器へ向けて、前記不活性ガスを噴射する一方で、前記ガス化炉へ前記炭素含有固体燃料を供給している期間に、前記熱交換器へ向けて、蒸気を噴射するように、前記不活性ガスと前記蒸気とを切り替え可能になっていることを特徴とする請求項1または2に記載のガス化装置。

請求項4

前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間が設けられ、前記除煤装置は、前記減圧期間において、前記不活性ガスを噴射することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のガス化装置。

請求項5

前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間と、前記減圧期間後、前記ガス化炉内の圧力を複数回繰り返し変動させる間欠圧力パージ期間とが設けられ、前記除煤装置は、前記減圧期間に加えて、前記間欠圧力パージ期間において、前記不活性ガスを噴射することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のガス化装置。

請求項6

前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、最下流側の前記熱交換器に比して、最上流側の前記熱交換器に対する前記不活性ガスの噴射圧力噴射流量噴射期間の少なくとも一つを増加させることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のガス化装置。

請求項7

前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を開始することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のガス化装置。

請求項8

前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を停止することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のガス化装置。

請求項9

前記除煤装置により除された煤の除煤量を検出する除煤量検出部を、さらに備え、前記除煤装置により除煤される目標除煤量が予め設定され、前記除煤装置は、前記除煤量検出部により検出された検出除煤量が前記目標除煤量となるように前記不活性ガスの噴射動作を実行することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のガス化装置。

請求項10

炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、請求項1から9のいずれか1項に記載のガス化装置と、前記ガス化装置で生成した前記生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出される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回転駆動する蒸気タービンと、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ることを特徴とするガス化複合発電設備

請求項11

炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、請求項1から9のいずれか1項に記載のガス化装置と、前記ガス化装置に接続され、前記ガス化装置から供給される前記生成ガスに含有するチャー回収するチャー回収装置と、を備えることを特徴とするガス化設備

請求項12

炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、前記生成ガスが流通するガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、を備えるガス化装置の除煤方法において、前記ガス化炉への炭素含有固体燃料の供給が停止し、前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間であって、前記ガス化装置が次回起動する前に、前記ガス化炉の内部にガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガスを噴射することを特徴とするガス化装置の除煤方法。

技術分野

0001

本発明は、石炭等の炭素含有固体燃料部分燃焼させてガス化することで生成ガスを生成するガス化装置ガス化複合発電設備ガス化設備及び除方法に関するものである。

背景技術

0002

ガス化装置は、燃料としての石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、ガス化炉内において石炭等から可燃性の生成ガスを生成している。ガス化炉内には、生成ガスを冷却するための熱交換器が設けられている。この熱交換器には、生成ガスに含まれる煤が付着する。

0003

熱交換器に付着する煤を除煤するものとして、排ガス通路に設けられる排ガスエコノマイザー等の熱交換器の伝熱面に付着する煤が伝熱特性を低下させることから、この伝熱面に付着した煤を除煤する除煤装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の除煤装置は、空気または蒸気などの噴射媒体噴射する煤吹器を備えており、熱交換器に噴射媒体を噴射することで、熱交換器に付着した煤を除媒している。

0004

また、ガス化装置に設けられる除煤装置として、定置式煤吹装置スーツブロワ)が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載の定置式煤吹装置は、噴射媒体としての蒸気を噴射する複数の噴射管を有しており、各噴射管は、蒸気を噴射しないとき、その管内がシール媒体で満たされている。

先行技術

0005

実開昭63−116737号公報
特開2005−3266号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、ガス化装置に設けられる除煤装置は、熱交換器に付着した煤を除媒する場合、ガス化炉内に燃料が供給される運転時において、熱交換器へ向けて蒸気が噴射される。しかしながら、ガス化炉の停止段階では、ガス化炉内への燃料の供給が停止されると、除煤装置に供給する蒸気を確保することが困難となることから、燃料供給停止後は、熱交換器に付着した煤を除煤することが困難となる。ここで、ガス化炉の起動段階では、ガス化炉内へ空気が通気され、ガス化炉が点火されて、チャー回収装置に通気するまでの起動時において、ガス化炉内の雰囲気は、グランドフレア設備へ向けて流通する。ガス化炉の起動時において、ガス化炉内に空気が通気されると、熱交換器に付着した煤の一部が飛散し、飛散した煤がグランドフレア設備に供給される。この場合、グランドフレア設備において黒煙が発生してしまう場合がある。

0007

そこで、本発明は、ガス化炉の停止段階で、熱交換器に付着する煤を好適に除煤し、ガス化炉の起動段階で、煤の一部が飛散することを抑制することができるガス化装置、ガス化複合発電設備、ガス化設備及び除煤方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明のガス化装置は、炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、前記生成ガスが流通するガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部にガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガスを噴射する除煤装置と、を備えることを特徴とする。

0009

また、本発明のガス化装置の除煤方法は、炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、前記生成ガスが流通するガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、を備えるガス化装置の除煤方法において、前記ガス化炉への炭素含有固体燃料の供給が停止し、前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間であって、前記ガス化装置が次回起動する前に、前記ガス化炉の内部にガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガスを噴射することを特徴とする。

0010

この構成によれば、ガス化炉への炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、除煤装置から熱交換器に不活性ガスを噴射することで、熱交換器に付着する煤を除煤することができる。このとき、蒸気を確保することが困難であっても、不活性ガスを用いることから、熱交換器の除媒を行うことが可能となる。よって、熱交換器に付着する煤を低減できることから、ガス化炉の起動段階で、煤の一部が飛散することを抑制できるので、煤がグランドフレア設備へ供給されることを抑制することができ、グランドフレア設備からの黒煙の発生を抑制することができる。なお、ガス化炉の内部にガス流れが存在する期間としては、ガス化炉の内部の圧力が低下する期間がある。

0011

また、前記除煤装置には、前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統と、蒸気を供給する蒸気供給系統とが接続されており、前記除煤装置は、前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記熱交換器へ向けて、前記不活性ガスを噴射する一方で、前記ガス化炉へ前記炭素含有固体燃料を供給している期間に、前記熱交換器へ向けて、蒸気を噴射するように、前記不活性ガスと前記蒸気とを切り替え可能になっていることが好ましい。

0012

この構成によれば、ガス化炉の運転中において、除煤装置から熱交換器に蒸気を噴射することで、熱交換器に付着する煤を除煤することができる。また、ガス化炉への燃料の供給停止後に、除煤装置から熱交換器に不活性ガスを噴射することで、熱交換器に付着する煤を除煤することができる。このように、除煤装置は、ガス化炉の運転状態に応じて、不活性ガスと蒸気とを切り替えることで、熱交換器に付着する煤を好適に除煤することができる。なお、除煤装置は、熱交換器に蒸気を噴射する蒸気噴射期間に比して、熱交換器に不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射期間が長くなっている。

0013

また、前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間が設けられ、前記除煤装置は、前記減圧期間において、前記不活性ガスを噴射することが好ましい。

0014

この構成によれば、減圧期間において、ガス化炉の内部が減圧されることで、ガス化炉内でガス流れが発生するため、除煤装置により除煤された煤は、発生したガス流れによって、ガス化炉外へ運ばれる。このため、除煤された煤が熱交換器へ再付着することを抑制することができる。

0015

また、前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間と、前記減圧期間後、前記ガス化炉内の圧力を複数回繰り返し変動させる間欠圧力パージ期間とが設けられ、前記除煤装置は、前記減圧期間に加えて、前記間欠圧力パージ期間において、前記不活性ガスを噴射することが好ましい。

0016

この構成によれば、間欠圧力パージ期間において、ガス化炉の内部の圧力は、上下に変動する。ガス化炉の内部の圧力が低下するとき、ガス化炉内でガス流れが発生するため、除煤装置により除煤された煤は、発生したガス流れによって、ガス化炉外へ運ばれる。このため、除煤された煤が熱交換器へ再付着することを抑制することができる。

0017

また、前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、最下流側の前記熱交換器に比して、最上流側の前記熱交換器に対する前記不活性ガスの噴射圧力噴射流量、噴射期間の少なくとも一つを増加させることが好ましい。

0018

この構成によれば、生成ガスは、流通方向の上流側が下流側に比して高温になることから、熱交換器に付着する煤は、上流側の熱交換器において付着力が大きいものとなる。このため、ガス流れの上流側における熱交換器に対する除煤力を大きくすることで、上流側の熱交換器に付着した煤を、除煤装置により好適に除煤することができる。なお、除媒力は、不活性ガスの噴射圧力を高くしたり、不活性ガスの噴射量を多くしたり、不活性ガスの噴射期間を長くしたりすることで大きくさせる。

0019

また、前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を開始することが好ましい。

0020

この構成によれば、除煤装置により除煤した煤を、ガス流れの上流側から下流側へ向けて好適に流通させることができるため、ガス化炉外へ煤を好適に運ぶことができ、ガス化炉内における煤の残留を抑制することができる。

0021

また、前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を停止することが好ましい。

0022

この構成によれば、除煤装置により除煤した煤を、ガス流れの上流側から下流側へ向けて好適に流通させることができるため、ガス化炉外へ煤を好適に運ぶことができ、ガス化炉内における煤の残留を抑制することができる。

0023

また、前記除煤装置により除煤された煤の除煤量を検出する除煤量検出部を、さらに備え、前記除煤装置により除煤される目標除煤量が予め設定され、前記除煤装置は、前記除煤量検出部により検出された検出除煤量が前記目標除煤量となるように前記不活性ガスの噴射動作を実行することが好ましい。

0024

この構成によれば、除煤量検出部により検出された検出除煤量が目標除煤量となることで、熱交換器に付着した煤を適切に除煤したことを検出することができる。このため、不活性ガスの噴射量を、除煤するために必要十分な噴射量とすることができることから、不活性ガスの消費を抑制することができる。なお、噴射動作としては、例えば、不活性ガスの噴射圧力、不活性ガス噴射量、不活性ガスの噴射期間、及び不活性ガスの噴射時期等である。

0025

本発明のガス化複合発電設備は、炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、上記のガス化装置と、前記ガス化装置で生成した前記生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出される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回転駆動する蒸気タービンと、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ることを特徴とする。

0026

この構成によれば、ガス化装置の起動時において、煤の一部が飛散することを抑制することで黒煙の発生を抑制し、ガス化装置によって生成された生成ガスをガスタービンに供給して、ガスタービン及び蒸気タービンが回転駆動することによって、発電機による発電を行うことができる。

0027

本発明のガス化設備は、炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、上記のガス化装置と、前記ガス化装置に接続され、前記ガス化装置から供給される前記生成ガスに含有するチャー回収するチャー回収装置と、を備えることを特徴とする。

0028

この構成によれば、ガス化装置の起動時において、煤の一部が飛散することを抑制することで黒煙の発生を抑制でき、また、ガス化装置によって生成された生成ガスをチャー回収装置に供給して、チャー回収装置により生成ガスに含まれるチャーを回収することができる。

発明の効果

0029

本発明によれば、ガス化炉の停止段階で、熱交換器に付着する煤を好適に除煤するこができ、ガス化炉の起動段階で、煤の一部が飛散することを抑制することができる。

図面の簡単な説明

0030

図1は、実施形態1に係るガス化装置を適用した石炭ガス化複合発電設備概略構成図である。
図2は、実施形態1に係るガス化装置を表す概略構成図である。
図3は、実施形態1に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。
図4は、実施形態2に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。
図5は、実施形態3に係るガス化装置を表す概略構成図である。
図6は、実施形態4に係るガス化装置を表す概略構成図である。

実施例

0031

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者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。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

0032

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係るガス化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、実施形態1に係るガス化装置を表す概略構成図である。図3は、実施形態1に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。

0033

実施形態1に係るガス化装置14が適用される石炭ガス化複合発電設備(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)10は、空気を酸化剤として用いており、ガス化装置14において、燃料から生成ガスを生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備10は、ガス化装置14で生成した生成ガスを、ガス精製装置16で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン設備17に供給して発電を行っている。すなわち、実施形態1の石炭ガス化複合発電設備10は、空気燃焼方式(空気吹き)の発電設備となっている。ガス化装置14に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。

0034

石炭ガス化複合発電設備(ガス化複合発電設備)10は、図1に示すように、給炭装置11と、ガス化装置14と、チャー回収装置15と、ガス精製装置16と、ガスタービン設備17と、蒸気タービン設備18と、発電機19と、排熱回収ボイラ(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)20と、グランドフレア設備21とを有している。

0035

給炭装置11は、原炭としての炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭ミル(図示略)などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕された微粉炭を製造する。給炭装置11で製造された微粉炭は、後述する空気分離装置42から供給される搬送用イナートガスとしての窒素によってガス化装置14へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約5体積%以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約5%以下に制限されるものではない。

0036

ガス化装置14は、給炭装置11で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収装置15で回収されたチャー(石炭の未燃分)が戻されて再利用可能に供給されている。なお、少なくともガス化装置14とチャー回収装置15とを含む設備は、ガス化設備25として構成可能となっている。

0037

また、ガス化装置14には、ガスタービン設備17(圧縮機61)からの圧縮空気供給ライン41が接続されており、ガスタービン設備17で圧縮された圧縮空気がガス化装置14に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分離生成するものであり、第1窒素供給ライン43によって空気分離装置42とガス化装置14とが接続されている。そして、この第1窒素供給ライン43には、給炭装置11からの給炭ライン11aが接続されている。また、第1窒素供給ライン43から分岐する第2窒素供給ライン45もガス化装置14に接続されており、この第2窒素供給ライン45には、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、空気分離装置42は、酸素供給ライン47によって、圧縮空気供給ライン41と接続されている。そして、空気分離装置42によって分離された窒素は、第1窒素供給ライン43及び第2窒素供給ライン45を流通することで、石炭及びチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離装置42によって分離された酸素は、酸素供給ライン47及び圧縮空気供給ライン41を流通することで、ガス化装置14において酸化剤として利用される。

0038

ガス化装置14は、例えば、2段噴流床形式のガス化炉を有している。ガス化装置14は、内部に供給された石炭(微粉炭)を酸化剤(空気、酸素)により部分燃焼させてガス化させ可燃性ガスを生成する。なお、ガス化装置14は、微粉炭に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。なお、ガス化装置14は噴流床ガス化炉に限らず、流動床ガス化炉固定床ガス化炉としてもよい。そして、このガス化装置14には、チャー回収装置15に向けて可燃性ガスを供給するガス生成ライン49が接続されており、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に供給してもよい。

0039

このガス生成ライン49には、フレア供給ライン50が接続されており、フレア供給ライン50は、グランドフレア設備21に接続されている。グランドフレア設備21は、不要な可燃性ガスを燃焼させる設備であり、ガス化装置14の起動時において、ガス化装置14から排出される内部雰囲気ガスが供給される。そして、グランドフレア設備21は、ガス化装置14から供給される内部雰囲気ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させる。このように、ガス化装置14の起動時においては、ガス生成ライン49からフレア供給ライン50に切り替えられる一方で、ガス化装置14の運転時においては、フレア供給ライン50からガス生成ライン49に切り替えられる。すなわち、ガス化装置14の起動時において、ガス化装置14から排出される内部雰囲気ガスは、チャー回収装置15を経由することなくフレア供給ライン50へと供給される。

0040

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つまたは複数のポーラスフィルタサイクロンにより構成され、ガス化装置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。なお、集塵装置51と供給ホッパ52との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ52を接続するように構成してもよい。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。

0041

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、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分(H2Sなど)が含まれているため、このガス精製装置16では、アミン吸収液によって硫黄分を除去することで、硫黄分を最終的には石膏として回収し、有効利用する。

0042

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とは、回転軸64により連結されている。燃焼器62には、圧縮機61からの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からの燃料ガス供給ライン66が接続され、また、タービン63に向かって延びる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からガス化装置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させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン63へ向けて供給する。そして、タービン63は、供給された燃焼ガスにより回転軸64を回転駆動させることで発電機19を回転駆動させる。

0043

蒸気タービン設備18は、ガスタービン設備17の回転軸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が接続されており、給水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。そして、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。また、排熱回収ボイラ20で生成する蒸気には、ガス化炉101の熱交換器102で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を排熱回収ボイラ20で更に熱交換したもの含んでもよい。従って、蒸気タービン設備18では、排熱回収ボイラ20から供給された蒸気によりタービン69が回転駆動し、回転軸64を回転させることで発電機19を回転駆動させる。

0044

そして、排熱回収ボイラ20で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置74により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突75から大気へ放出される。

0045

ここで、実施形態1の石炭ガス化複合発電設備10の作動について説明する。

0046

実施形態1の石炭ガス化複合発電設備10において、給炭装置11に原炭(石炭)が供給されると、石炭は、給炭装置11において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭装置11で製造された微粉炭は、空気分離装置42から供給される窒素により第1窒素供給ライン43を流通してガス化装置14に供給される。また、後述するチャー回収装置15で回収されたチャーが、空気分離装置42から供給される窒素により第2窒素供給ライン45を流通してガス化装置14に供給される。更に、後述するガスタービン設備17から抽気された圧縮空気が昇圧機68で昇圧された後、空気分離装置42から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン41を通してガス化装置14に供給される。

0047

ガス化装置14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、可燃性ガス(生成ガス)を生成する。そして、この可燃性ガスは、ガス化装置14からガス生成ライン49を通って排出され、チャー回収装置15に送られる。

0048

このチャー回収装置15にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置51に供給されることで、可燃性ガスに含有する微粒のチャーが分離される。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。一方、可燃性ガスから分離した微粒チャーは、供給ホッパ52に堆積され、チャー戻しライン46を通ってガス化装置14に戻されてリサイクルされる。

0049

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は、ガス精製装置16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、圧縮機61から供給される圧縮空気と、ガス精製装置16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63を回転駆動することで、回転軸64を介して発電機19を回転駆動し、発電を行うことができる。

0050

そして、ガスタービン設備17におけるタービン63から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ20にて、給水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18に供給する。蒸気タービン設備18では、排熱回収ボイラ20から供給された蒸気によりタービン69を回転駆動することで、回転軸64を介して発電機19を回転駆動し、発電を行うことができる。

0051

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。

0052

次に、図1及び図2を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備10におけるガス化装置14について詳細に説明する。

0053

ガス化装置14は、図2に示すように、ガス化炉101と、熱交換器102と、除煤装置103と、窒素供給系統(不活性ガス供給系統)104と、制御装置105とを備えている。

0054

ガス化炉101は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した可燃性ガス(生成ガス)が鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉101は、圧力容器110と、圧力容器110の内部に設けられるガス化炉壁111とを有している。そして、ガス化炉101は、圧力容器110とガス化炉壁111との間の空間にアニュラス部115を形成している。また、ガス化炉101は、ガス化炉壁111の内部の空間において、鉛直方向の下方側(つまり、生成ガスの流通方向の上流側)から順に、コンバスタ部116、ディフューザ部117、リダクタ部118を形成している。

0055

圧力容器110は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口121が形成される一方、下端部(底部)にスラグホッパ122が形成されている。ガス化炉壁111は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器110の内面と対向して設けられている。そして、ガス化炉壁111は、図示しない支持部材により圧力容器110内面に連結されている。

0056

ガス化炉壁111は、図示しない伝熱管フィンとが溶接等によって相互に接合されることで形成されている。このガス化炉壁111は、その上端部が、圧力容器110のガス排出口121に接続され、その下端部が圧力容器110の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器110の底部に形成されるスラグホッパ122には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁111の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁111の内外封止している。

0057

アニュラス部115は、圧力容器110の内側とガス化炉壁111の外側に形成された空間であり、空気分離装置42で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部115は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部115の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉101内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁111の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁111の内部(コンバスタ部116、ディフューザ部117及びリダクタ部118)と外部(アニュラス部115)とを均圧にしている。

0058

コンバスタ部116は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部116におけるガス化炉壁111には、複数のバーナ126からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部116で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部117を通過してリダクタ部118に流入する。

0059

リダクタ部118は、ガス化反応に必要な高温状態に維持され、コンバスタ部116からの燃焼ガスに微粉炭を供給して、微粉炭を揮発分一酸化炭素水素、低級炭化水素等)へと熱分解してガス化することで可燃性ガスを生成する空間となっている。リダクタ部118におけるガス化炉壁111には、複数のバーナ127からなる燃焼装置が配置されている。

0060

ここで、上述した実施形態1のガス化装置14のガス化炉101の作動について説明する。

0061

ガス化装置14のガス化炉101では、リダクタ部118のバーナ127により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部116のバーナ126により微粉炭及びチャーと圧縮空気(酸素)が投入されて点火される。すると、コンバスタ部116では、微粉炭とチャーの一部燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部116では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁111へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ122内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部116で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部117を通ってリダクタ部118に上昇する。このリダクタ部118では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気場において微粉炭を揮発分(一酸化炭素、水素、低級炭化水素等)へと熱分解してガス化反応が行われ、可燃性ガス(生成ガス)が生成される。ガス化した可燃性ガス(生成ガス)は、鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。

0062

熱交換器(SGC:Syngas Cooler)102は、ガス化炉壁111の内部に設けられると共に、リダクタ部118のバーナ127の鉛直方向の上方側に設けられている。熱交換器102は、ガス化炉壁111の鉛直方向の下方側(生成ガスの流通方向の上流側)から順に、蒸発器エバポレータ)131、過熱器スーパーヒータ)132、節炭器エコノマイザ)134が配置されている。これらの熱交換器102は、リダクタ部118において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。なお、蒸発器(エバポレータ)131、過熱器(スーパーヒータ)132、節炭器(エコノマイザ)134は、図に記載されたその数量を限定するものではない。

0063

除煤装置103は、ガス化炉101の内部に設けられ、熱交換器102へ向けて不活性ガスとしての窒素を噴射するものである。除煤装置103は、蒸発器(エバポレータ)131、過熱器(スーパーヒータ)132、節炭器(エコノマイザ)134へ向けて、窒素をそれぞれ供給する複数の窒素供給管141と、各窒素供給管141に設けられる複数の流量調整弁142とを有する。

0064

複数の窒素供給管141は、各熱交換器131,132,134に対して、生成ガスの流通方向の下流側、すなわち、鉛直方向の上方側に配置されている。このため、実施形態1では、各熱交換器131,132,134の数に応じて、図2では3本設けられている。各窒素供給管141には、噴射孔貫通形成されており、噴射孔は、熱交換器102の隣接する各熱交換器131,132,134へ向けて、窒素を噴射可能に形成されている。各窒素供給管141の噴射孔は、ガス化炉101を運転中の除煤装置として設置している定置式煤吹装置(スーツブロワ、図示せず)と類似した形状を用いて、蒸気の代わりに窒素を供給するものでも良い。

0065

複数の流量調整弁142は、窒素供給管141を流通する窒素の供給量を調整可能となっており、制御装置105に接続されている。制御装置105は、各流量調整弁142を制御することにより、除煤装置103の窒素の噴射動作を制御する。

0066

窒素供給系統104は、空気分離装置42において分離された窒素を、除煤装置103へ向けて供給する系統である。窒素供給系統104は、除煤装置103へ供給する窒素の供給量を調整可能な流量調整弁145が設けられている。また、窒素供給系統104は、流量調整弁145の下流側において複数に分岐し、複数の窒素供給管141にそれぞれ接続されている。流量調整弁145は、制御装置105に接続されており、制御装置105は、流量調整弁145を制御することにより、除煤装置103への窒素の供給量を調整している。

0067

制御装置105は、流量調整弁142,145を制御することで、除煤装置103の窒素の噴射動作を制御しており、予め設定された噴射時期に、熱交換器102の各熱交換器131,132,134へ向けて窒素を噴射させている。具体的に、図3を参照して、制御装置105により制御される除煤装置103の噴射動作について説明する。

0068

図3は、その横軸が時間となっている。また、図3は、その縦軸が、上から順に、ガス化炉101内の圧力、ガス化炉101内に供給されるパージ窒素供給タイミング、熱交換器(SGC)102付近の代表箇所でのガス流速、除煤装置103からの窒素の噴射流量(窒素ブロー流量)となっている。

0069

実施形態1において、ガス化炉の停止段階では、除煤装置103による窒素の噴射は、ガス化炉101への微粉炭の供給停止後に実行されている。先ず、除煤装置103の噴射動作に先立ち、ガス化装置14の燃料供給停止後の状態変化について、時間(T1)から時間(T3)への経過に対応して説明する。

0070

ガス化装置14は、ガス化炉101内への微粉炭の供給を停止する(T1)と、ガス化炉101の内部に残留する生成ガスをガス排出口121から排出することで、ガス化炉101の内部の圧力を減圧する。このとき、燃料供給停止(T1)後の熱交換器102周りのガス流速は、ガス化炉101内に高い圧力で残留された生成ガスがほぼ一定量で流れてゆくので、ほぼ一定の流速となる。この後、ガス化炉101内の圧力が低下してゆくと、ガス排出口121へ向かう生成ガスの流動が遅くなることで熱交換器102周りのガス流速も低下し、ガス化炉101の内部圧力大気圧相対圧力がゼロ)に近づくと、熱交換器102周りのガス流速は、ゼロに近づく。このように、燃料供給停止T1から、内部圧力が大気圧(相対圧力がゼロ)となる(T2)までの期間が、減圧期間P1となる。ここで、ガス化炉101内の圧力は大気圧(相対圧力がゼロ)までは長い時間を要するので、時間T2での内部圧力は大気圧(相対圧力がゼロ)よりも少し高い所定の圧力として管理してもよい。

0071

ガス化装置14は、減圧期間P1の後、ガス化炉101の内部に残留する生成ガスをパージするために、ガス化炉101内の圧力の昇圧と減圧を繰り返し変動させている。なお、パージ窒素は、バーナ126,127において搬送用ガスとして用いられる窒素などを利用している。具体的に、ガス化炉101内には、パージ窒素が供給され、パージ窒素の供給と停止とを複数回(実施形態1では3回)繰り返し行っている。このため、減圧期間P1後のガス化炉101内の圧力は、上下に繰り返し変動する。よって、減圧期間P1の後にパージ窒素が供給されると、ガス化炉101内の圧力が上昇し、この後、パージ窒素の供給が停止された後に、ガス化炉101内のガスが排出口121から排出する減圧が行われ、ガス化炉101内の圧力が低下する。減圧期間P1の後の熱交換器102付近の代表箇所でのガス流速は、パージ窒素が供給・停止の後に減圧される際に、熱交換器102周りのガス流速が大きくなる。このパージ窒素の供給と停止とを繰り返した後、ガス化炉101の内部の圧力が大気圧(相対圧力がゼロ)になると、熱交換器102付近の代表箇所でのガス流速はゼロとなる。このように、減圧期間P1の後(T2)から、ガス化炉101内の内部圧力が再びゼロとなる(T3)までの期間が、間欠圧力パージ期間P2となる。

0072

そして、実施形態1では、除煤装置103による窒素の噴射は、減圧期間P1において実行されている。つまり、制御装置105は、ガス化装置14への微粉炭の供給停止後、減圧期間P1になったと判定すると、流量調整弁145を開弁して、窒素供給系統104からの窒素の供給を実行すると共に、複数の流量調整弁142を適宜開弁して、複数の窒素供給管141から熱交換器102の各熱交換器131,132,134へ向けて窒素を噴射する。

0073

ここで、制御装置105により制御される除煤装置103の噴射動作について説明する。生成ガスは、熱交換器102の各熱交換器131,132,134で熱交換されることで順次冷却されるので、生成ガスの流通方向の上流側が下流側に比して高温になり、熱交換器102に付着する煤は、温度が高い上流側の熱交換器102において付着力が大きくなる傾向がある。このため、実施形態1において、除煤装置103は、各熱交換器131,132,134へ窒素を噴射する場合、窒素による除媒力を、最下流側の熱交換器102に比して、最上流側の熱交換器102を高くしている。なお、下流側の熱交換器102に比して、順次に上流側の熱交換器102を高くしていると更に好ましい。つまり、除煤装置103は、蒸発器131に対する窒素の除媒力を最も高くしており、節炭器134に対する窒素の除媒力を最も低くしている。なお、除媒力は、窒素の噴射圧力を高くしたり、窒素の噴射流量を多くしたり、窒素の噴射期間を長くしたりすることで大きくさせることが可能である。実施形態1では、窒素の噴射流量を大きくすることで、除媒力を大きくしている。

0074

また、実施形態1において、除煤装置103は、熱交換器102の中でも、生成ガス流れの上流側の熱交換器102から順に、窒素の噴射を行っている。つまり、除煤装置103は、蒸発器131への窒素の噴射を開始した後、蒸発器131への窒素の噴射を停止する。この後、除煤装置103は、過熱器132への窒素の噴射を開始した後、過熱器132への窒素の噴射を停止する。次に、除煤装置103は、節炭器134への窒素の噴射を開始した後、節炭器134への窒素の噴射を停止する。このように、除煤装置103は、生成ガス流れの上流側の熱交換器102から順に、窒素の噴射を開始すると共に、上流側の熱交換器102から順に、窒素の噴射を停止している。各熱交換器102への窒素の噴射により、生成ガス流れの上流側の熱交換器102に付着した煤が除煤され、煤は発生した生成ガス流れの上流側から下流に向かう方向のガス流れによって、ガス化炉101外へ運ぶことができる。よって、除煤された煤が熱交換器102の中でも下流側の熱交換器102へ再付着することがあっても、順次に下流側の熱交換器102に窒素の噴射が行なわれるので、各熱交換器102へと煤が再付着して残留することが抑制され、窒素の噴射を効果的に進めることができる。

0075

なお、除煤装置103による噴射動作は、上記に限定されず、複数の窒素供給管141から噴射される窒素を、全て同時に吹いてもよいし、一部同時に吹いてもよい。また、除煤装置103は、複数の窒素供給管141から噴射される窒素の噴射時期が一部重なるように吹いてもよい。

0076

以上のように、実施形態1によれば、ガス化炉101の停止期間におけるガス化炉101への微粉炭の供給停止後に、除煤装置103から熱交換器102に窒素を噴射することで、熱交換器102に付着する煤を除煤することができる。このとき、蒸気を確保することが困難であっても、窒素を用いることから、熱交換器102の除媒を行うことが可能となる。よって、熱交換器102に付着する煤を低減できることから、ガス化炉101の次回の起動時において煤の一部が飛散することを抑制でき、煤がグランドフレア設備21へ供給されることを抑制することができるため、グランドフレア設備21からの黒煙の発生を抑制することができる。

0077

また、実施形態1によれば、減圧期間P1において、ガス化炉101の内部が減圧されることで、ガス化炉101内でガス流れが発生する。このため、減圧期間P1に除煤装置103から窒素を噴射することで、除煤装置103により除煤された煤を、発生したガス排気の流れによって、ガス化炉101外へ運ぶことができる。

0078

また、実施形態1によれば、ガス流れの上流側における熱交換器102に対する除煤力を大きくすることで、生成ガス流れの方向の上流側の熱交換器102に付着した煤を、除煤装置103により好適に除煤することができる。

0079

また、実施形態1によれば、除煤装置103による窒素の噴射を、生成ガス流れの方向の上流側の熱交換器102から順に実行することで、除煤装置103により除煤した煤を、ガス流れの上流側から下流側へ向けて好適に流通させることができる。このため、除煤された煤が熱交換器102へ再付着することを抑制することができて、ガス化炉101外へ煤を好適に運ぶことができ、ガス化炉101内における煤の残留を抑制することができる。

0080

また、実施形態1によれば、ガス化装置14の起動時において、煤の一部が飛散することを抑制することで、煤がグランドフレア設備21へ供給されることを抑制することができる。このため、グランドフレア設備21における煤の燃焼で発生する黒煙の発生を抑制し、ガス化装置14によって生成された生成ガスをガスタービン設備17に供給して、タービン63及び蒸気タービン設備18のタービン69が回転駆動することによって、発電機19による発電を行うことができる。

0081

[実施形態2]
次に、図4を参照して、実施形態2に係るガス化装置14について説明する。なお、実施形態2では、重複した記載を避けるべく、実施形態1と異なる部分について説明し、実施形態1と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図4は、実施形態2に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。

0082

実施形態1において、除煤装置103は、減圧期間P1において窒素を噴射したが、実施形態2において、除煤装置103は、減圧期間P1及び間欠圧力パージ期間P2においても窒素を噴射している。なお、減圧期間P1における窒素の噴射は、実施形態1と同様であるため、説明を省略する。

0083

除煤装置103は、間欠圧力パージ期間P2において窒素を噴射する場合、ガス化炉101内の圧力が低下するときに、換言すれば、ガス化炉101内のガスが排気されてガス流速が大きくなるときに、窒素を噴射している。ここで、間欠圧力パージ期間P2では、パージ窒素の供給と停止とを複数回繰り返し行っていることから、除煤装置103による窒素の噴射も、繰り返し回数に応じた回数だけ実行される。

0084

そして、実施形態2における除煤装置103の噴射動作は、実施形態1と同様に、窒素による除媒力を、生成ガス流れの方向の下流側の熱交換器102に比して、上流側の熱交換器102を高くしている。また、除煤装置103は、生成ガス流れの方向の上流側の熱交換器102から順に、窒素の噴射を行っている。なお、間欠圧力パージ期間P2においてガス化炉101内の圧力が低下する期間は、減圧期間P1に比して短いことから、各熱交換器131,132,134への窒素の噴射期間は、減圧期間P1に比して間欠圧力パージ期間P2の方が短くなっている。

0085

以上のように、実施形態2によれば、間欠圧力パージ期間P2において、ガス化炉101の内の圧力が低下するとき、ガス化炉101内でガスが排気されるガス流れが発生する。このため、間欠圧力パージ期間P2においても、除煤装置103から窒素を噴射することで、除煤装置103により除煤された煤を、発生したガス排気の流れによって、ガス化炉101外へ運ぶことができる。よって、除煤された煤が熱交換器102へ再付着することを抑制することができる。

0086

[実施形態3]
次に、図5を参照して、実施形態3に係るガス化装置14について説明する。なお、実施形態3でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1及び2と異なる部分について説明し、実施形態1及び2と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図5は、実施形態3に係るガス化装置を表す概略構成図である。

0087

図5に示すように、実施形態3のガス化装置14の除煤装置200には、窒素供給系統104の他、蒸気供給系統201が接続されている。そして、除煤装置200は、窒素と蒸気とを切り替えて、各熱交換器102へ向けて噴射可能となっている。除煤装置200は、各窒素供給管141の噴射孔は、ガス化炉101を運転中の除煤装置として設置している定置式煤吹装置(スーツブロワ)を用いても良い。除煤装置200はガス化炉101を運転中に断続的に蒸気を噴射して、熱交換器102の隣接する各熱交換器131,132,134へ噴射して伝熱管表面などに堆積した燃焼灰を除去するもので、蒸気の代わりに窒素に切り替えて供給する。

0088

蒸気供給系統201は、熱交換器102で生成された蒸気を、除煤装置200へ向けて供給する系統となっている。蒸気供給系統201は、除煤装置200へ供給する蒸気の供給量を調整可能な流量調整弁202が設けられている。この蒸気供給系統201は、窒素供給系統104に合流して設けられることで、複数の窒素供給管141にそれぞれ接続されている。このため、蒸気が噴射可能とした各熱交換器102へ向けて噴射する噴射孔を複数の窒素供給管141と共有することで、蒸気と窒素とを切り替えて噴射可能となる。流量調整弁202は、制御装置105に接続されており、制御装置105は、流量調整弁202を制御することにより、除煤装置200への蒸気の供給量を調整し、流量調整弁145を制御することにより、除煤装置200への窒素の供給量を調整している。

0089

ガス化炉101を運転中において、制御装置105は、流量調整弁202及び流量調整弁142を制御することで、除煤装置200の蒸気の噴射動作を制御しており、予め設定された噴射時期に、熱交換器102の隣接する各熱交換器131,132,134へ向けて蒸気を噴射させている。具体的に、制御装置105は、ガス化炉101への微粉炭の供給時に、熱交換器102へ向けて、定期的に蒸気を噴射している。このように、除煤装置200は、ガス化炉101への微粉炭の供給時に、各熱交換器131,132,134へ向けて蒸気を噴射することで、各熱交換器131,132,134に付着する煤を除煤する。一方で、除煤装置200は、ガス化炉101への微粉炭の供給停止後に、蒸気から窒素へ切り替えて、各熱交換器131,132,134へ向けて窒素を噴射することで、各熱交換器131,132,134に付着する煤を除煤する。

0090

このように、除煤装置200は、ガス化装置14の運転中における蒸気による除煤と、ガス化装置14の停止後における窒素による除煤とを兼ねた構成とすることができる。なお、除煤装置200は、熱交換器102に蒸気を噴射する蒸気の噴射期間に比して、熱交換器102に窒素を噴射する窒素の噴射期間を長くして、窒素による除煤能力の低下を抑制してもよい。

0091

以上のように、実施形態3によれば、ガス化炉101の運転中であるガス化炉101への微粉炭の供給中において、除煤装置200から熱交換器102に蒸気を噴射することで、熱交換器102に付着する煤を除煤することができる。また、ガス化炉101への微粉炭の供給停止後に、同一の除煤装置200から熱交換器102に窒素を噴射することで、熱交換器102に付着する煤を除煤することができる。このように、除煤装置200は、ガス化炉101の運転状態に応じて、噴射する窒素と蒸気とを切り替えることで、熱交換器102に付着する煤を好適に除煤することができる。

0092

[実施形態4]
次に、図6を参照して、実施形態4に係るガス化装置14について説明する。なお、実施形態4でも、重複した記載を避けるべく、実施形態1から3と異なる部分について説明し、実施形態1から3と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図6は、実施形態4に係るガス化装置を表す概略構成図である。

0093

図6に示すように、実施形態4のガス化装置14の除煤装置210は、除煤量検出センサ(除煤量検出部)211に基づいて、窒素の噴射動作を実行している。除煤量検出センサ211は、熱交換器102から除煤された煤の除煤量を検出するものであり、例えば、チャー回収装置15の供給ホッパ52に取り付けられる。この除煤量検出センサ211は、例えば、ロードセル等の重量計またはγ線レベル計等が用いられる。除煤量検出センサ211は、制御装置105に接続されている。制御装置105は、除煤装置210による窒素の噴射期間と、噴射期間に対応付けられる目標除煤量とを関連付けたデータベースを記憶しており、除煤量検出センサ211により検出された検出除煤量が目標除煤量となるように、窒素の噴射動作を制御している。

0094

なお、制御装置105は、検出除煤量が目標除煤量よりも少ない場合、検出除煤量が目標除煤量となるように、窒素の噴射動作を制御する。具体的に、制御装置105は、窒素の噴射圧力、窒素の噴射量、窒素の噴射期間、及び窒素の噴射時期等を適宜変更する。例えば、制御装置105は、減圧期間P1だけでなく、間欠圧力パージ期間P2においても窒素の噴射動作を実行したり、あるいは、除煤装置210の除媒力を増加させたりする。

0095

このように、実施形態4によれば、除煤量検出センサ211により検出された検出除煤量が目標除煤量となることで、熱交換器102に付着した煤を適切に除煤したことを検出することができる。このため、窒素の噴射量を、除煤するために必要十分な噴射量とすることができることから、窒素の消費を抑制することができる。

0096

なお、本実施形態ではタワー型ガス化炉について説明してきたが、各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、ガス化炉はクロスオーバー型ガス化炉でも同様に実施が可能である。

0097

10石炭ガス化複合発電設備(ガス化複合発電設備)
11給炭装置
11a給炭ライン
14ガス化装置
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
21グランドフレア設備
41圧縮空気供給ライン
42空気分離装置
43 第1窒素供給ライン
45 第2窒素供給ライン
46チャー戻しライン
47酸素供給ライン
48異物除去装置
49ガス生成ライン
50フレア供給ライン
51集塵装置
52供給ホッパ
53ガス排出ライン
61圧縮機
62燃焼器
63タービン
64回転軸
65 圧縮空気供給ライン
66燃料ガス供給ライン
67燃焼ガス供給ライン
68昇圧機
69 タービン
70排ガスライン
71蒸気供給ライン
72蒸気回収ライン
74ガス浄化装置
75煙突
101ガス化炉
102熱交換器
103除煤装置
104窒素供給系統
105制御装置
110圧力容器
111 ガス化炉壁
115アニュラス部
116コンバスタ部
117ディフューザ部
118リダクタ部
121ガス排出口
122スラグホッパ
126バーナ
127 バーナ
131蒸発器
132過熱器
134節炭器
141窒素供給管
142流量調整弁
145 流量調整弁
200 除煤装置(実施形態3)
201蒸気供給系統
202 流量調整弁
210 除煤装置(実施形態4)
211 除煤量検出センサ
P1減圧期間
P2間欠圧力パージ期間

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