(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料のガス化を行うガス化炉と、
前記ガス化炉を格納している圧力容器と、を備えたガス化炉装置において、
前記ガス化炉には、一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第１均圧管が接続され、
前記第１均圧管は、前記ガス化炉内に開口している一端の開口位置より前記圧力容器内に開口している他端の開口位置が低いことを特徴とするガス化炉装置。
【請求項２】
前記第１均圧管は、その前記他端が前記圧力容器内の底部近傍まで延在して開口し、その開口端は、前記圧力容器内の底部に向かって位置していることを特徴とする請求項１に記載のガス化炉装置。
【請求項３】
前記開口端は、前記底部に向かって漸次拡大する形状とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス化炉装置。
【請求項４】
前記圧力容器内部の底部には、気体を噴出するノズルが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガス化炉装置。
【請求項５】
前記ガス化炉には、開閉弁を有し一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第２均圧管が接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガス化炉装置。
【請求項６】
一端が前記圧力容器内に開口されるとともに、他端が前記ガス化炉内に開口している第３均圧管と、
該第３均圧管の中途位置に設けられ、前記圧力容器の外部に設置されている開閉弁と、
を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガス化炉装置。
【請求項７】
燃料のガス化を行うガス化炉と、
該ガス化炉を格納している圧力容器と、
一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第１均圧管と、
開閉弁を中途位置に有し一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第２均圧管と、を備えたガス化炉装置の運転方法において、
前記ガス化炉内と前記圧力容器内との差圧が許容差圧値を超えた場合には、前記開閉弁が開とされることを特徴とするガス化炉装置の運転方法。
【請求項８】
燃料をガス化するガス化炉と、
前記ガス化炉を格納している圧力容器と、
一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第１均圧管と、
一端が前記圧力容器内に開口されるとともに他端が前記ガス化炉内に開口している第３均圧管と、
該第３均圧管の中途位置に設けられ、前記圧力容器の外部に設置された開閉弁と、を備えたガス化炉装置の運転方法において、
前記ガス化炉内と前記圧力容器内との差圧が許容差圧値を超えた場合には、前記開閉弁が開とされることを特徴とするガス化炉装置の運転方法。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のガス化炉装置と、
前記ガス化炉装置で生成された生成ガスが燃焼される燃焼器と、
前記燃焼器により燃焼されて得られる燃焼ガスが導かれるガスタービンと、
前記ガスタービンによって駆動される発電機と、を備えたことを特徴とするガス化燃料発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化炉等のガス化炉装置、その運転方法およびこれを備えたガス化燃料発電設備に関し、特に、圧力容器とガス化炉との間の化炉壁差圧の変化を抑制する均圧管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガス化炉装置に備えられているガス化炉および熱交換器を格納している圧力容器には、窒素ガス等を充満させてガス化炉内の高圧状態を維持している。ガス化炉装置は、圧力容器保護のため、この圧力容器内の窒素ガス等の圧力とガス化炉内の圧力との差圧（以下「化炉壁差圧」という）を抑制する必要がある。
特許文献１には、ガス化炉装置の化炉壁差圧の変化を抑制するために圧力容器の窒素ガスをガス化炉出口部へと排出することについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７６６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、圧力変化や負荷変化が急激に生じた場合に、低圧力損失による化炉壁差圧を抑制することが難しいという問題があった。また、特許文献１に開示されている発明では、ガス化炉の下流に設けられている熱交換器から圧力容器へと生成ガスが流入した際に、熱交換器に設けられているフィルタに堆積物が付着し、差圧上昇を引き起こし、プラントの運転継続に支障をきたすという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガス化炉装置の圧力変化や負荷変化が急激に生じた場合における圧力容器とガス化炉との間の化炉壁差圧の変化を抑制することができるガス化炉装置、その運転方法およびこれを備えたガス化燃料発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のガス化炉装置、その運転方法およびこれを備えたガス化燃料発電設備は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるガス化炉装置は、燃料のガス化を行うガス化炉と、前記ガス化炉を格納している圧力容器と、を備えたガス化炉装置において、前記ガス化炉には、一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第１均圧管が接続され、前記第１均圧管は、前記ガス化炉内に開口している一端の開口位置より前記圧力容器内に開口している他端の開口位置が低いことを特徴とする。
【０００７】
ガス化炉には、一端がガス化炉内に開口するとともに他端が圧力容器内に開口する第１均圧管が接続されている。そのため、ガス化炉と圧力容器との差圧を小さくすることができる。したがって、ガス化炉装置の運転の健全性を維持することできる。
また、第１均圧管の、圧力容器内に開口している一端は、ガス化炉内に開口している開口端よりも低い位置に設けられている。そのため、自然対流によって加熱されたガスが浮力によって誘起する流れを抑制し、ガス化炉から第１均圧管を経て圧力容器内へとガスが流出することを防止することができる。したがって、ガスに含まれている堆積物がガス化炉内から圧力容器内に排出されることを防止することができる。
【０００８】
さらに、本発明にかかるガス化炉装置によれば、前記第１均圧管は、その前記他端が前記圧力容器内の底部近傍まで延在して開口し、その開口端は、前記圧力容器内の底部に向かって位置していることを特徴とする。
【０００９】
ガス化炉に接続されている第１均圧管は、圧力容器内の底部近傍まで延在し、開口端が圧力容器内の底部に向かって位置している。したがって、圧力容器内の底部に堆積した堆積物をガス化炉内へと円滑に排出することができる。
なお、圧力容器の底部近傍とは、圧力容器内の底部に堆積した堆積物を吸い出すことができる位置をいう。
【００１２】
圧力容器内の底部近傍まで延在している第１均圧管の開口端は、圧力容器の底部に向かって漸次拡大している。そのため、圧力容器内の底部に堆積した堆積物を吸引しやすい。したがって、第１均圧管の開口端が底部に向かって漸次拡大していない場合と比較して、圧力容器内の底部に堆積した堆積物の吸引を促進することができる。
【００１３】
さらに、本発明にかかるガス化炉装置によれば、前記圧力容器内部の底部には、気体を噴出するノズルが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
圧力容器内部の底部には、ノズルが設けられ気体が噴出される。そのため、噴出された気体によって圧力容器内部の底部に堆積した堆積物が攪拌される。したがって、圧力容器内部の底部に堆積した堆積物が固着するのを防止することができるとともに、第１均圧管による堆積物の吸引を促進することができる。
【００１５】
さらに、本発明にかかるガス化炉装置によれば、前記ガス化炉には、開閉弁を有し一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第２均圧管が接続されていることを特徴とする。
【００１６】
ガス化炉には、開閉弁を有する第２均圧管が接続されている。そのため、開閉弁を有さない第１均圧管が堆積物によって閉塞し、ガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができない場合やガス化炉装置の圧力変化や負荷変化が急激に生じる緊急の場合であっても、開閉弁を操作することによってガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができる。したがって、ガス化炉装置の運転の健全性を維持することできる。
【００１７】
さらに、本発明にかかるガス化炉装置は、一端が前記圧力容器内に開口されるとともに他端が前記ガス化炉内に開口している第３均圧管と、該第３均圧管の中途位置に設けられ、前記圧力容器の外部に設置された開閉弁と、を備えていることを特徴とする。
【００１８】
ガス化炉には、一端が圧力容器内に開口されるとともに、他端がガス化炉内に開口している第３均圧管と、第３均圧管の中途位置に設けられ圧力容器の外部に設置された開閉弁とが設けられている。そのため、他の均圧管が堆積物によって閉塞しガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができない場合やガス化炉装置の圧力変化や負荷変化が急激に生じる緊急の場合であっても、開閉弁を操作することによってガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができる。したがって、ガス化炉装置の運転の健全性を維持することできる。
また、開閉弁が圧力容器の外側に設けられるので、圧力容器内に堆積した堆積物による開閉弁の腐食を防止することができる。
【００１９】
さらに、本発明にかかるガス化炉装置の運転方法は、燃料のガス化を行うガス化炉と、前記ガス化炉を格納している圧力容器と、一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第１均圧管と、開閉弁を中途位置に有し一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第２均圧管と、を備えたガス化炉装置の運転方法において、前記ガス化炉内と前記圧力容器内との差圧が許容差圧値を超えた場合には、前記開閉弁が開とされることを特徴とする。
【００２０】
開閉弁を開にすることによって、開閉弁を有していない第１均圧管によりガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができない場合や、ガス化炉装置の圧力変化や負荷変化が急激に生じる緊急の場合であっても、ガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができる。したがって、緊急時であってもガス化炉装置を健全に運転することができる。
【００２１】
さらに、本発明にかかるガス化炉装置の運転方法は、燃料をガス化するガス化炉と、前記ガス化炉を格納している圧力容器と、一端が前記ガス化炉内に開口するとともに他端が前記圧力容器内に開口する第１均圧管と、一端が前記圧力容器内に開口されるとともに他端が前記ガス化炉内に開口している第３均圧管と、該第３均圧管の中途位置に設けられ、前記圧力容器の外部に設置された開閉弁と、を備えたガス化炉装置の運転方法において、前記ガス化炉内と前記圧力容器内との差圧が許容差圧値を超えた場合には、前記開閉弁が開とされることを特徴とする。
【００２２】
開閉弁を開にすることによって、開閉弁を有していない第１均圧管によりガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができない場合や、ガス化炉装置の圧力変化や負荷変化が急激に生じる緊急の場合であっても、ガス化炉と圧力容器との差圧の変化を抑制することができる。したがって、緊急時であってもガス化炉装置を健全に運転することができる。
【００２３】
さらに、本発明にかかるガス化燃料発電設備は、上記のいずれかに記載の前記ガス化炉装置と、該ガス化炉装置で生成された生成ガスが燃焼される燃焼器と、それにより燃焼されて得られる燃焼ガスが導かれるガスタービンと、それにより駆動される発電機と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
ガス化炉装置の運転の健全性を維持することが可能となるので、信頼性の高いガス化燃料発電設備とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、一端がガス化炉内に開口するとともに他端が圧力容器内に開口する均圧管によって、ガス化炉とその圧力容器との差圧を小さくすることができる。したがって、ガス化炉装置の運転の健全性を維持することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス化炉装置を備えたガス化燃料発電設備の概略構成図である。
【図２】図１に示したガス化炉装置の概略構成図である。
【図３】図２に示したガス化炉装置のガス化炉出口部のＡ部の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る図１に示したガス化炉装置のガス化炉出口部の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
以下、本発明に係るガス化炉装置の実施形態について図１から図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化炉装置を備えた石炭ガス化燃料発電設備の全体構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化炉出口構造を適用した石炭ガス化炉装置の全体構成図である。図３は、同じく、石炭ガス化炉装置の下流端の石炭ガス化炉出口部のＡ部を拡大して示す図である。
【００２８】
図１に示されているように、石炭を燃料とする石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ；Integrated Coal Gasification Combined Cycle）は、主として、石炭ガス化炉装置（ガス化炉装置）３と、ガスタービン５と、蒸気タービン設備７とを備えている。
石炭ガス化炉装置３の上流側には、石炭ガス化炉装置３へと微粉炭を供給する石炭供給設備１０が設けられている。この石炭供給設備１０は、原料炭を粉砕して数μｍ〜数百μｍの微粉炭とする粉砕機（図示せず）を備えており、この粉砕機によって粉砕された微粉炭が複数のホッパ１１，１１…に貯留されるようになっている。
【００２９】
各ホッパ１１に貯留された微粉炭は、一定流量ずつ空気分離装置１５から供給される窒素とともに石炭ガス化炉装置３へと搬送される。
石炭ガス化炉装置３は、下方から上方へとガスが流されるように形成された石炭ガス化炉本体と、ガス熱交換器を内蔵した水冷壁ダクトと、石炭ガス化炉出口部とを備えている。また、石炭ガス化炉装置３は、石炭ガス化炉本体（ガス化炉）と、ガス熱交換器と、石炭ガス化炉出口部とを収納している石炭ガス化炉圧力容器（図示せず）とを備えている。
【００３０】
石炭ガス化炉装置３には、下方から、コンバスタ１３及びリダクタ１４が設けられている。コンバスタ１３は、微粉炭及びチャーの一部分を燃焼させ、残りは熱分解により揮発分（一酸化炭素，水素，低級炭化水素）として放出させる部分である。コンバスタ１３には噴流床が採用されている。しかし、流動床式や固定床式であっても構わない。
【００３１】
コンバスタ１３及びリダクタ１４には、それぞれ、コンバスタバーナー１３ａ及びリダクタバーナー１４ａが設けられており、これらバーナー１３ａ，１４ａに対して石炭供給設備１０から微粉炭が供給される。
【００３２】
コンバスタバーナー１３ａには、空気昇圧機１７からの空気が、空気分離装置１５において分離された酸素とともに供給されるようになっている。このようにコンバスタバーナー１３ａには酸素濃度が調整された空気が供給されるようになっている。
【００３３】
リダクタ１４では、コンバスタ１３からの高温ガスによって微粉炭がガス化される。これにより、石炭から一酸化炭素や水素等の可燃性ガス（生成ガス）が生成される。石炭ガス化反応は、微粉炭及びチャー中の炭素が高温ガス中の二酸化炭素及び水分と反応して一酸化炭素や水素を生成する吸熱反応である。
【００３４】
石炭ガス化炉装置３の下流側には、上方から下方へと生成ガスが流れる複数のガス熱交換器が設置されており、リダクタ１４から導かれた生成ガスから顕熱を得て蒸気を発生させるようになっている。ガス熱交換器において発生した蒸気は、主として、蒸気タービン７ｂの駆動用蒸気として用いられる。
【００３５】
石炭ガス化炉圧力容器（圧力容器）には、窒素ガスが充満している。石炭ガス化炉本体内、ガス熱交換器内および石炭ガス化炉出口部内と、石炭ガス化炉圧力容器内の圧力とは、石炭ガス化炉圧力容器内の圧力の方が高く、それらの差圧（化炉壁差圧）は、数百ｍｍＨ２Ｏに維持されている。これにより、石炭ガス化炉本体を流れる生成ガスが石炭ガス化炉装置３の外部へと流れ出ないように気密性が保たれている。
【００３６】
ガス熱交換器を通過した生成ガスは、石炭ガス化炉出口からチャー回収装置２０へと導かれる。このチャー回収装置２０は、ポーラスフィルタを備えており、ポーラスフィルタを通過させることによって生成ガスに混在するチャーを捕捉して回収する。このように回収されたチャーは、空気分離装置１５において分離された窒素とともに石炭ガス化炉装置３のコンバスタバーナー１３ａへと返送されてリサイクルされる。チャー回収装置２０を通過した生成ガスは、配管２５よりガスタービン５の燃焼器５ａへと送られる。
【００３７】
チャー回収装置２０とガスタービン５の燃焼器５ａとの間を接続している配管２５には、分岐路２２が設けられており、この分岐路２２の下流には、開閉弁２３を介してグランドフレア２４が設けられている。グランドフレア２４は、ガスタービン５に導入しない生成ガスを完全燃焼し、無害なクリーンガスとして大気中に放出する設備である。
【００３８】
ガスタービン５は、燃焼器５ａと、排ガス（燃焼ガス）によって駆動されるガスタービン５ｂと、燃焼器５ａへと高圧空気を送り出すターボ圧縮機５ｃとを備えている。燃焼器５ａでは、配管２５によって導かれる生成ガスが燃焼させられる。ガスタービン５ｂとターボ圧縮機５ｃとは同一の回転軸５ｄによって接続されている。ターボ圧縮機５ｃにおいて圧縮された空気は、燃焼器５ａとは別に、空気昇圧機１７へも導かれるようになっている。ガスタービン５ｂを通過した排ガスは、排ガスボイラ２７へと導かれる。
【００３９】
蒸気タービン設備７の蒸気タービン７ｂは、ガスタービン５と同じ回転軸５ｄに接続されており、いわゆる一軸式のコンバインドシステムとなっている。蒸気タービン７ｂには、石炭ガス化炉装置３および排ガスボイラ２７から高圧蒸気が供給される。なお、一軸式のコンバインドシステムに限らず、別軸式のコンバインドシステムであっても構わない。
【００４０】
ガスタービン５ｂおよび蒸気タービン７ｂによって駆動される回転軸５ｄから電気を出力する発電機Ｇが、蒸気タービン７ｂを介してガスタービン５ｂの反対側に設けられている。なお、発電機Ｇの配置位置については、この位置に限られず、回転軸５ｄから電力が得られるようであればどの位置であっても構わない。
【００４１】
排ガスボイラ２７は、ガスタービン５ｂからの排ガスによって蒸気を発生するものである。この排ガスボイラ２７で発生された蒸気は、蒸気タービン７ｂに供給される。
【００４２】
図２には、石炭ガス化炉装置の全体構成図が示されている。
石炭ガス化炉装置３は、主に微粉炭（燃料）を燃焼させてガス化を行う石炭ガス化炉本体（ガス化炉）３２と、石炭ガス化炉本体３２において発生させた生成ガスの温度調節と生成ガスの顕熱を利用して蒸気発生とを行うガス熱交換器３３とから形成される。石炭ガス化炉本体３２は、内面を耐火材で覆われた水冷壁構造で形成され、石炭ガス化炉圧力容器（圧力容器）３４ａ内に配置される。一方、ガス熱交換器３３は、水冷壁構造の水冷壁ダクト３７内に複数内蔵されている。ガス熱交換器３３を内蔵している水冷壁ダクト３７の下流端には、石炭ガス化炉出口部３８が接続されている。水冷壁ダクト３７内に内蔵されているガス熱交換器３３と、石炭ガス化炉出口部３８とは、石炭ガス化炉圧力容器（圧力容器）３４ｂ内に配置されている。これらの石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂは、ガス連絡管３５を内包する連絡管圧力容器３６により、両石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂ内の圧力バランスを保つ構造によって連結されている。石炭ガス化炉本体３２、ガス熱交換器３３を内蔵している水冷壁ダクト３７および石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂとの間には、空間部（アニュラス）が設けられている。
【００４３】
石炭ガス化炉本体３２は、同図に示す位置では下方から上方へと生成ガスが流れるように形成されている。
ガス熱交換器３３は、石炭ガス化炉装置３の下流側に接続されて、上方から下方へと流れるガス温度の温度調整を行う。また、ガス熱交換器３３は、生成ガスから顕熱を得て蒸気を発生させるようになっている。
【００４４】
石炭ガス化炉出口部３８は、石炭ガス化炉装置３（図２参照）の下流端のガス熱交換器３３を内蔵している水冷壁ダクト３７の下方に接続されている。これにより、石炭ガス化炉出口部３８は、ガス熱交換器３３を介して、上流側の石炭ガス化炉本体３２と連通されている。そのため、石炭ガス化炉本体３２と、ガス熱交換器３３を内蔵した水冷壁ダクト３７と、石炭ガス化炉出口部３８との圧力は、ほぼ同じ圧力となっている。
【００４５】
石炭ガス化炉圧力容器３４ａと、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとは、連絡管圧力容器３６によって連通している。これら石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂには、随時窒素ガス供給され、充満している。石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂ内の圧力と、石炭ガス化炉本体３２、ガス熱交換器３を内蔵した水冷壁ダクト３７および石炭ガス化炉出口部３８内の圧力とは、石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂ内の圧力の方が高く、それらの差圧（化炉壁差圧）は、数百ｍｍＨ２Ｏに維持されている。これにより、石炭ガス化炉本体３２、ガス熱交換器３を内蔵した水冷壁ダクト３７および石炭ガス化炉出口部３８内を流れる生成ガスが石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂへと流れ出ないように気密性が保たれている。
【００４６】
図３には、図２に示した石炭ガス化炉装置の下流端である石炭ガス化炉出口部３８の拡大断面図が示されている。
石炭ガス化炉出口部３８は、その周壁に石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口している炉内均圧管（第１均圧管）４０と、緊急用均圧管（第２均圧管）４１とを備えている。炉内均圧管４０と、緊急用均圧管４１とは、例えば、各々１本設けられている。
【００４７】
石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの間には、空間部（アニュラス）が設けられている。石炭ガス化炉圧力容器３４ｂと、石炭ガス化炉出口部３８とは、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に随時供給されている窒素ガス(気体)により、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の圧力が石炭ガス化炉出口部３８内の圧力よりも数百ｍｍＨ２Ｏ高くなっている。これにより、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂと石炭ガス化炉出口部３８との化炉壁差圧は、数百ｍｍＨ２Ｏに維持され、石炭ガス化炉本体３２（図２参照）内を流れる生成ガスが石炭ガス化炉出口部３８から石炭ガス化炉装置３の外へと流れ出ないように気密性が保たれている。
【００４８】
石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部には、気体噴出部４３が設けられている。この気体噴出部４３には、ノズル（図示せず）が複数（例えば６個所）設けられている。ノズルは、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの上方に向かって窒素ガス（気体）を噴出している。この窒素ガスにより、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの底部に堆積したチャー（堆積物）が攪拌される。
【００４９】
炉内均圧管４０は、一端が石炭ガス化炉出口部３８内に開口し、他端が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口している。炉内均圧管４０は、石炭ガス化炉出口部３８の外壁から石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部近傍まで延在している。炉内均圧管４０の石炭ガス化炉出口部３８内に開口している一端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口している開口端よりも高い位置に設けられている。これにより、自然対流による加熱された生成ガスが浮力によって誘起する流れを抑制でき、石炭ガス化炉出口部３８内のチャーが石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に排出されない構造をしている。
【００５０】
石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部近傍にまで延在している炉内均圧管４０の開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に向かって位置している。その開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に向かって漸次拡大し円錐状（ラッパ状）となっている。
なお、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの底部近傍とは、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に堆積したチャーを吸い出すことができる位置をいう。
【００５１】
緊急用均圧管（第２均圧管）４１には、中途位置に開閉弁４２が設けられている。緊急用均圧管４１は、炉内均圧管４０と同様に一端が石炭ガス化炉出口部３８内に開口し、他端が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口している。緊急用均圧管４１は、石炭ガス化炉出口部３８の外壁から石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部近傍まで延在している。
【００５２】
石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部近傍にまで延在している緊急用均圧管４１の開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に向かって位置している。その開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に向かって漸次拡大し円錐状（ラッパ状）となっている。
【００５３】
緊急用均圧管４１に設けられている開閉弁４２は、石炭ガス化炉装置３が通常運転時には閉となっており、差圧検出手段（図示せず）により検出された化炉壁差圧信号の情報に基づいて自動的に開とされる。
なお、緊急時とは、開閉弁４２を有さない炉内均圧管４０内にチャーが堆積して炉内均圧管４０が閉塞し化炉壁差圧の変化を抑制できない場合や、石炭ガス化炉装置３（図２参照）の圧力や負荷が急激に変化した場合等をいう。
【００５４】
次に、石炭ガス化装置の運転方法について図２および図３に基づいて説明する。
石炭ガス化炉本体３２で生成された生成ガスは、石炭ガス化炉装置３の下流側に接続されているガス熱交換器３３へと導かれる。ガス熱交換器３３に導かれた生成ガスは、ガス熱交換器３３において熱交換され石炭ガス化炉出口部３８へと導かれる。石炭ガス化炉装置３が通常運転時には、石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂ内の圧力は、石炭ガス化炉本体３２、ガス熱交換器３３を内蔵した水冷壁ダクト３７、石炭ガス化炉出口部３８内に比べて数百ｍｍＨ２Ｏ高くなっている。しかし、圧力変動等により石炭ガス化炉本体３２、ガス熱交換器３３を内蔵した水冷壁ダクト３７、石炭ガス化炉出口部３８を通過する生成ガスの圧力が石炭ガス化炉圧力容器３４ａ、３４ｂ内の圧力よりも高くなった場合には、生成ガスが炉内均圧管４０（図３参照）から石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内へと流出する。石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に流出した生成ガスには、チャーが含まれている。そのため、炉内均圧管４０（図３参照）から石炭ガス化炉圧力容器３４ｂへと流出した生成ガス中のチャーは、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に堆積する。
【００５５】
図３に示すように、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの底部に堆積したチャーは、気体噴出部４３に設けられているノズルから噴出された窒素ガス(気体)により攪拌される。攪拌されたチャーは、石炭ガス化炉装置３（図２参照）が通常運転時には、石炭ガス化炉出口部３８内の圧力よりも石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の圧力が高いため、炉内均圧管４０の開口端から吸いこまれ石炭ガス化炉出口部３８へと排出される。
【００５６】
炉内均圧管４０の開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの底部に向かって漸次拡大したラッパ形状を有しているため、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの底部に堆積したチャーが吸い込みやすくなっている。
【００５７】
炉内均圧管４０内にチャーが堆積して炉内均圧管４０が閉塞した場合や、石炭ガス化炉装置３（図２参照）の圧力変化や負荷変化が急激に生じて化炉壁差圧が許容差圧値を超えた緊急時には、差圧検出手段により検出された化炉壁差圧信号の情報に基づいて緊急均圧管４１に設けられている開閉弁４２が開に自動制御される。開閉弁４２を開にすることにより、緊急均圧管４１を介して化炉壁差圧を許容差圧値内にすることができる。
【００５８】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化炉装置３によれば、以下の作用効果を奏する。
石炭ガス化炉本体３２の一部に設けられている石炭ガス化炉出口部３８には、一端が石炭ガス化炉出口部３８内に開口するとともに、他端が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口する炉内均圧管４０が接続されている。そのため、石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの化炉壁差圧（差圧）を小さくすることができる。したがって、石炭ガス化炉装置３の運転の健全性を維持することできる。
【００５９】
石炭ガス化炉出口部３８に接続されている炉内均圧管４０は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部近傍まで延在し、開口端が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に向かって位置している。したがって、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に堆積したチャーを円滑に石炭ガス化炉出口部３８へと排出することができる。
【００６０】
炉内均圧管４０の石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口している開口端は、石炭ガス化炉下部３８内に開口している一端よりも低い位置に設けられている。そのため、自然対流によって加熱された生成ガスが浮力によって誘起する流れを抑制、石炭ガス化炉下部３８から炉内均圧管４０を経て石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内へと生成ガスが流出することを防止することができる。したがって、生成ガスに含まれているチャーが石炭ガス化炉下部３８内から石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に排出されることを防止することができる。
【００６１】
石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部近傍まで延在している炉内均圧管４０の開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの底部に向かって漸次拡大している。そのため、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に堆積したチャーを吸引しやすい。したがって、炉内均圧管４０の開口端が漸次拡大していない場合と比較して、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に堆積したチャーの吸引を促進することができる。
【００６２】
石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内部の底部には、気体噴出部４３に設けられたノズルから窒素ガス（気体）が噴出される。そのため、噴出された窒素ガス（気体）によって石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内部の底部に堆積したチャーは攪拌される。したがって、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内部の底部に堆積したチャーが固着するのを防止することができるとともに、炉内均圧管４０によるチャーの吸引を促進することができる。
【００６３】
石炭ガス化炉出口部３８には、開閉弁４２を有する緊急均圧管（第２均圧管）４１が接続されている。そのため、開閉弁４２を有さない炉内均圧管４０がチャーによって閉塞し、石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの化炉壁差圧の変化を抑制することができない場合や、石炭ガス化炉装置３の圧力変化や負荷変化が急激に生じた緊急の場合であっても、開閉弁４２を操作することによって石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの化炉壁差圧の変化を抑制することができる。したがって、石炭ガス化炉装置３の運転の健全性を維持することできる。
【００６４】
開閉弁４２を開にすることによって、開閉弁４２を有していない炉内均圧管４０により、石炭ガス化炉装置３の圧力変化や負荷変化が急激に生じた緊急の場合であっても、石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの化炉壁差圧の変化を抑制することができる。したがって、緊急時であっても石炭ガス化炉装置３を健全に運転することができる。
【００６５】
石炭ガス化炉装置３の運転の健全性を維持することが可能となるので、信頼性の高い石炭ガス化複合発電設備１とすることができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内部の底部に備えられている気体噴出部４３のノズルの向きは、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの上方を向いているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、チャーを攪拌できれば石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの底部向きでも横向きであっても良い。
また、本実施形態では、炉内均圧管４０と緊急用均圧管４１とを各々１本ずつとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、化炉壁差圧の変化に対して許容差圧値内に抑制をできる本数であれば良い。
【００６７】
また、本実施形態では、石炭ガス化炉出口部３８の側壁に炉内均圧管４０と緊急用均圧管４１とが接続されるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、石炭ガス化装置３の下流端近傍のガス熱交換器３３を内蔵した水冷壁ダクト３７等に接続するとしても良い。
また、本実施形態では、化炉壁差圧を、石炭ガス化炉出口部３８と石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの差圧として説明したが、石炭ガス化炉下部３８と連通しているガス熱交換器３３や石炭ガス化炉本体３２と、石炭ガス化炉圧力容器３４ａ，３４ｂとの差圧としても良い。
【００６８】
また、本実施形態では、燃料として微粉炭を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、重質油などであっても良い。
また、本実施形態において、石炭ガス化装置３を備えた石炭ガス化複合発電設備１を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガス化炉において燃料をガス化して、そのガス化された生成ガスを燃焼する燃焼器５ｄを有するガスタービン５ｃを用いて発電を行う設備であれば良い。
【００６９】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図４に基づいて説明する。本実施形態の石炭ガス化複合発電設備および石炭ガス化炉装置の構成および運転方法は、緊急均圧管の構成が第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および運転方法については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
図４に示すように炉内均圧管４０は、石炭ガス化炉出口部３８の１側面に、例えば１本設けられている。また、緊急均圧管（第３均圧管）４４は、石炭ガス化炉出口部３８の１側面に、例えば１本設けられている。
緊急均圧管（第３均圧管）４４は、一端が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口し、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの外側下方から石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの外側上方に向かって延在している。また、緊急均圧管４４は、他端が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの外側から内側へと貫通し、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内部を経て、石炭ガス化炉出口部３８に開口している。
【００７１】
石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの外側を上方に延在している緊急均圧管４４の中途位置には、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの外側上方に設置されている開閉弁４２が設けられている。石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部近傍にまで延在している緊急用均圧管４４の開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に向かって位置している。その開口端は、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内の底部に向かって漸次拡大し円錐状（ラッパ状）となっている。
【００７２】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化炉装置３によれば、以下の作用効果を奏する。
石炭ガス化炉本体３２に連通している石炭ガス化炉出口部３８には、一端が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に開口されるとともに、他端が石炭ガス化炉出口部３８内に開口している緊急均圧管４４と、緊急均圧管４４の中途位置に設けられ石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの外部に設置されている開閉弁４２とが設けられている。そのため、炉内均圧管４０（他の均圧管）がチャーによって閉塞し、石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの化炉壁差圧の変化を抑制することができない場合や、石炭ガス化炉装置３の圧力変化や負荷変化が急激に生じた緊急の場合であっても、開閉弁４２を操作することによって石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの化炉壁差圧の変化を抑制することができる。したがって、石炭ガス化炉装置３の運転の健全性を維持することができる。
【００７３】
また、開閉弁４２が石炭ガス化炉圧力容器３４ｂの外側に設けられているので、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂ内に堆積したチャーによる開閉弁４２の腐食を防止することができる。
【００７４】
開閉弁４２を開にすることによって、開閉弁４２を有していない炉内均圧管４０により、石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの炉内差圧の変化を抑制することができない場合や、石炭ガス化炉装置３の圧力変化や負荷変化が急激に生じた緊急の場合であっても、石炭ガス化炉出口部３８と、石炭ガス化炉圧力容器３４ｂとの化炉壁差圧の変化を抑制することができる。したがって、緊急時であっても石炭ガス化炉装置３を健全に運転することができる。
【００７５】
なお、本実施形態において開閉弁４２は、化炉壁差圧信号の情報に基づいて自動的に開にされるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、化炉壁差圧信号の情報に基づいて人為的に開としても良い。
また、本実施形態では、炉内均圧管４０と緊急用均圧管４４とを各々１本ずつとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、化炉壁差圧の変化に対して許容差圧値内に抑制をできる本数であれば良い。
【符号の説明】
【００７６】
１  石炭ガス化複合発電設備（ガス化燃料発電設備）
３  石炭ガス化炉装置（ガス化炉装置）
３２  石炭ガス化炉本体（ガス化炉）
３３  ガス熱交換器
３４ｂ  石炭ガス化炉圧力容器（圧力容器）
４０  炉内均圧管（第１均圧管）
【図１】
0005582752.tif 000002
【図２】
0005582752.tif 000003
【図３】
0005582752.tif 000004
【図４】
0005582752.tif 000005