(57)【要約】【課題】石炭ガス化システムにおいて，シフト反応用の蒸気の外部導入量を削減する方法を提供する。【解決手段】本発明によるガス化システムは，炭素を含む燃料と酸素を含むガスとを反応させてガス化し，生成したガスに水を噴霧して冷却し，冷却した生成ガスに含まれる固体微粒子を除去し，固体微粒子が除去された生成ガスをアンモニア分解触媒と接触させて生成ガスに含まれるアンモニアをＮ2とＨ2に分解し，さらにシフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換するという特徴を有する。【選択図】図１
2014015499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素を含む燃料をガス化する方法において，炭素を含む燃料と酸素を含むガスとを反応させてガス化し，生成したガスに水を噴霧して冷却し，冷却した生成ガスに含まれる固体微粒子を除去し，固体微粒子が除去された生成ガスをアンモニア分解触媒と接触させて生成ガスに含まれるアンモニアをＮ2とＨ2に分解し，さらにシフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換することを特徴とする石炭ガス化方法。
【請求項２】
請求項１において，生成したガスに水を噴霧して冷却する工程において，冷却後の生成ガス温度が，生成ガスに含まれる固体微粒子を除去するフィルタの耐熱温度以下で，かつ，アンモニア分解触媒の作動温度以上になるように噴霧する水の量を制御することを特徴とする石炭ガス化方法。
【請求項３】
請求項１において，生成したガスに水を噴霧して冷却する工程において，噴霧した水を確実に蒸発させるために，水を多段に噴霧することを特徴とする石炭ガス化方法。
【請求項４】
請求項１において、前記シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換した後に、生成ガスに含まれるハロゲン化合物を除去することを特徴とする石炭ガス化方法。
【請求項５】
請求項１において、前記シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換する前に、生成ガスに含まれるハロゲン化合物を除去することを特徴とする石炭ガス化方法。
【請求項６】
請求項５において，ハロゲン化合物を除去する工程の出口における生成ガスの温度が１９０℃以上になるように，ハロゲン化合物除去工程を運用することを特徴とする石炭ガス化方法。
【請求項７】
請求項５において，ハロゲン化合物を除去する工程の出口における生成ガスの温度が１２０℃以上になるように，ハロゲン化合物除去工程を運用し、その後、前記シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換するために、水蒸気を追加することを特徴とする石炭ガス化方法。
【請求項８】
請求項１において、シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換した後、ＣＯ2を分離・回収する石炭ガス化方法。
【請求項９】
請求項１記載のＣＯ2回収型石炭ガス化方法による生成ガスを用いて、ガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスから得られた蒸気で蒸気タービンを駆動して発電する石炭ガス化複合発電方法。
【請求項１０】
炭素を含む燃料と酸素を含むガスとを反応させてガス化するガス化炉と，生成したガスに水を噴霧して冷却する水噴霧装置と，冷却した生成ガスに含まれる固体微粒子を除去する脱塵フィルタと，前記固体微粒子が除去された生成ガスをアンモニア分解触媒と接触させて生成ガスに含まれるアンモニアをＮ2とＨ2に分解するアンモニア分解反応器と，前記アンモニアを分解した生成ガスをシフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換するシフト反応器とを有する石炭ガス化システム。
【請求項１１】
請求項１０において，冷却後の生成ガス温度が，生成ガスに含まれる固体微粒子を除去するフィルタの耐熱温度以下で，かつ，アンモニア分解触媒の作動温度以上になるように前記水噴霧装置で噴霧する水の量を制御する制御装置を有することを特徴とする石炭ガス化システム。
【請求項１２】
請求項１０において，噴霧した水を確実に蒸発させるために，前記水噴霧装置で水を多段に噴霧することを特徴とする石炭ガス化システム。
【請求項１３】
請求項１０において、前記シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換した後に、生成ガスに含まれるハロゲン化合物を除去するハロゲン除去塔を有することを特徴とする石炭ガス化システム。
【請求項１４】
請求項１０において、前記シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換する前に、生成ガスに含まれるハロゲン化合物を除去するハロゲン除去塔を有することを特徴とする石炭ガス化システム。
【請求項１５】
請求項１４において，前記ハロゲン除去塔は、ハロゲン化合物を除去する工程の出口における生成ガスの温度が１９０℃以上になるように，ハロゲン化合物除去工程を運用することを特徴とする石炭ガス化システム。
【請求項１６】
請求項１４において，前記ハロゲン除去塔は、ハロゲン化合物を除去する工程の出口における生成ガスの温度が１２０℃以上になるように，ハロゲン化合物除去工程を運用し、前記ハロゲン除去塔出口から前記シフト反応器までのいずれかに、前記シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換するために、水蒸気を追加する装置を有することを特徴とする石炭ガス化システム。
【請求項１７】
請求項１０において、シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換した後、ＣＯ2を分離・回収する石炭ガス化システム。
【請求項１８】
請求項１０記載の石炭ガス化システムにより生成された生成ガスを用いて、ガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスから得られた蒸気で蒸気タービンを駆動して発電する石炭ガス化複合発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素を含む燃料のガス化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化現象の一因として二酸化炭素による温室効果が指摘され、大量の化石燃料を使用する火力発電所を中心に、高効率に二酸化炭素を回収するシステムが精力的に研究されている。従来の火力発電よりも高い送電端効率が得られる石炭ガス化複合発電（Integrated Coal Gasification Combined Cycle、以下ＩＧＣＣ）に二酸化炭素回収システムを組合せた二酸化炭素回収型ＩＧＣＣは、二酸化炭素排出量を大幅に削減できる可能性のあるシステムとして注目されている。二酸化炭素回収型ＩＧＣＣでは、石炭をガス化し、生成ガス中に含まれる一酸化炭素をシフト触媒に導入し、水蒸気と反応させ（１）式に示すシフト反応により水素と二酸化炭素に転換し、そこから二酸化炭素を分離・回収する。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2                  （１）
【０００３】
特許文献１では、COシフト反応の温度が少なくとも430℃以上と高く、COに対して大過剰に蒸気を添加しないと高いCO2回収率が得られない（0004、0028、0029段落など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平8-151582
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の二酸化炭素回収型ＩＧＣＣでは，二酸化炭素を回収する分だけ蒸気タービンへ供給する水蒸気量が減り発電効率が低下するという課題があった。また，発電システム以外の場合には，ユーティリティ蒸気の使用量が減るという課題があった。
【０００６】
本発明は、シフト反応に使用する蒸気量を削減あるいはゼロにすることにより、少ないロスで石炭を含む燃料をガス化する方法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】
【０００７】
本発明によるガス化システムは、以下のような特徴を有する。
【０００８】
炭素を含む燃料と酸素を含むガスとを反応させてガス化し，生成したガスに水を噴霧して冷却し，冷却した生成ガスに含まれる固体微粒子を除去し，固体微粒子が除去された生成ガスをアンモニア分解触媒と接触させて生成ガスに含まれるアンモニアをＮ2とＨ2に分解し，さらにシフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換するという特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるガス化システムでは，ガス化炉および生成したガスを冷却すると同時に生成ガスの加湿ができるため，発電用の蒸気をシフト反応に使用する必要がなく，発電システムの場合には従来よりも送電端効率を向上することができる。また，発電システム以外の場合には，ユーティリティ蒸気の使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１によるＣＯ2回収型ガス化システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２によるＣＯ2回収型ガス化システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例３によるＣＯ2回収型ガス化システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例４によるＣＯ2回収型ガス化システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例５によるＣＯ2回収型ガス化システムを用いた発電プラントまたは蒸気利用プラントの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。各説明は一例であり、それらに限定されない。
【００１２】
本発明によるＣＯ2回収型ガス化システムの概要は、次の通りである。炭素を含む燃料と酸素を含むガスとを反応させてガス化し，生成したガスに水を噴霧して冷却すると同時に生成ガスを加湿する。冷却・加湿された生成ガスは，固体微粒子を除去した後，アンモニア分解触媒と接触させて生成ガスに含まれるアンモニアをＮ2とＨ2に分解し，さらにシフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換する。このＣＯをＣＯ2とＨ2に転換するＣＯシフト工程の前段もしくは後段で，生成ガスに含まれるハロゲン化合物を除去する。その後，生成ガスからＨ2Ｓ，ＣＯ2を個別あるいは同時に分離する。
【００１３】
本発明によれば，生成ガスの冷却に使用した水が蒸気となり生成ガス中に含まれたままシフト触媒に到達するので，従来のように発電用の水蒸気をシフト反応に使用する必要がなく，蒸気タービンの出力低下を抑制できる。
【００１４】
本発明で対象となる生成ガスは、石炭や石油ピッチや重油などの炭素を含む燃料を部分酸化したときに発生するＣＯ、Ｈ2、ＣＨ4、ＣＯ2等を主に含むガスである。
【００１５】
以下に本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
本発明によるＣＯ2回収型ガス化システムの実施例を，図１を用いて説明する。実施例１は，本発明によるＣＯ2回収型ガス化システムの基本的な構成を，石炭のガス化に適用した例である。図１は，本実施例でのＣＯ2回収型ガス化システムの構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように，本実施例でのＣＯ2回収型ガス化システムは，主に，ガス化炉２０，脱塵フィルタ２１，アンモニア分解反応器２２，シフト反応器２４ａおよび２４ｂ，水洗塔２８，脱硫塔２９，ＣＯ2吸収塔３０，ガスタービン３１から構成されている。
【００１８】
ガス化炉２０で石炭１と酸素２を高温で反応させて発生した生成ガス４は，ガス化炉２０の上段の水噴霧装置５０にて噴霧された水３により冷却され，脱塵フィルタ２１で固体微粒子が除去された後，アンモニア分解反応器２２に導入される。アンモニア分解反応器２２には，Ｒｕ担持ＳｉＯ2触媒，Ｎｉ担持ＳｉＯ2触媒，Ｆｅ触媒等が充填されており，この触媒により（２）式の反応が促進される。アンモニア分解反応器の温度レベルは約３００〜８００℃の範囲で，充填された触媒の活性化に適した温度に設定される。
２ＮＨ3→Ｎ2＋Ｈ2                        （２）
【００１９】
生成ガス４は次に，熱交換器２３に導入され，当該システムで最終的に得られるＨ2を主成分とする精製ガス８との熱交換により約２００℃まで冷却されて，シフト反応器２４ａに導入される。（１）式に示したシフト反応は発熱反応であり，シフト反応器２４aの出口での生成ガス４の温度は約４００〜５００℃に上昇するため，蒸気発生器２５に導入されて約２００℃に冷却される。生成ガス４はさらにシフト反応器２４ｂに導入され，ここでも出口温度は上昇する。シフト反応器２４ａおよび２４ｂには例えばＨ2Ｓ存在下でシフト反応を促進することのできるモリブデン系の触媒が充填されている。シフト反応器２４ａおよび２４ｂでは，（３）式の反応も進行しており，ＣＯＳがＨ2Ｓに変換される。
ＣＯＳ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2Ｓ＋ＣＯ2              （３）
【００２０】
生成ガス４は，冷却器２６ａおよび２６ｂを通過することにより約４０℃まで冷却され，気液分離器２７にて凝縮水７が分離されて水洗塔２８に導入される。ハロゲン除去塔である水洗塔２８では，主に生成ガス４に含まれるハロゲン化合物とＨ2Ｓの一部が除去される。生成ガス４は，さらに，脱硫塔２９において残りのＨ2Ｓの大部分が除去され，最後にＣＯ2吸収塔３０においてＣＯ2が除去され精製ガス８が得られる。
【００２１】
一方，熱交換器２３に導入された精製ガス８は，アンモニア分解反応器２２を通過した生成ガス４により加熱された後，ガスタービン３１に導入される。
【００２２】
冷却器２６ｂの冷媒としては，ＣＯ2吸収塔３０から抜き出されたＣＯ2を吸収した後の吸収液９を用いることができる。冷却器２６ｂではシフト反応に供しなかった水蒸気が凝縮するため潜熱が発生する。吸収液９は，生成ガス４の顕熱と水蒸気の凝縮潜熱で加熱され，吸収されていたＣＯ2の脱離が促進され，吸収液が再生される。
【００２３】
ところで，生成ガス４を２７０℃付近まで冷却すると，生成ガスに含まれる塩素とアンモニアが反応して固体状の塩化アンモニウムとなり，触媒上やフィルタ上に析出するという問題が生じていた。アンモニアは水への溶解度が高いため，生成ガスを約４０℃に冷却して凝縮水を分離することにより生成ガス中のアンモニア濃度を下げていた。そのため従来のシステムでは，ガス化炉で生成ガスを加湿したとしても，アンモニアを除去する工程を通過した後の生成ガスにはほとんど水分は含まれていなかった。その結果，シフト反応用の蒸気は，必要量の全量をＣＯシフト工程で添加しなければならなかった。しかし本実施例によれば，水分を含んだ生成ガスからアンモニアのみを除去できるため，新たにシフト反応用に添加する蒸気量はゼロもしくは僅かでよい。その上，触媒を用いることでほぼ完全にアンモニアを分解するため，塩化アンモニウムの析出を考慮する必要がない。そのため，シフト反応器を２７０℃以下の低温で運用することができる。その結果，理論上シフト反応に必要な水蒸気量が少なくなるという効果が得られる。その結果，生成ガスを冷却するために噴霧した水だけで所定量のＣＯシフト性能が得られるようになる。
【００２４】
また，従来システムにおいて，シフト反応用の水蒸気として用いていた発電用蒸気は，蒸気タービンを保護する観点から純度の高い水から発生させていた。しかしシフト反応で反応に供されなかった蒸気を復水させたとしても，Ｈ2ＳやＨＣｌ等の水溶性物質が溶解しているため，排水として処理せざるを得なかった。そのため，シフト反応用としての抽気は蒸気タービンの出力低下のみならず，ボイラ補給水量の増加による運転費増大という問題にも通じていた。生成ガスに噴霧する水は，ボイラ補給水よりも純度の低いもので良いため，本実施例により運転費削減という副次的効果を得ることもできる。
【００２５】
上述したように、炭素を含む燃料をガス化する方法において，炭素を含む燃料と酸素を含むガスとを反応させてガス化し，生成したガスに水を噴霧して冷却し，冷却した生成ガスに含まれる固体微粒子を除去し，固体微粒子が除去された生成ガスをアンモニア分解触媒と接触させて生成ガスに含まれるアンモニアをＮ2とＨ2に分解し，さらにシフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換する石炭ガス化方法により、ガス化炉および生成したガスを冷却すると同時に生成ガスの加湿ができるため，発電用の蒸気をシフト反応に使用する必要がなく，発電システムの場合には従来よりも送電端効率を向上することができ，また，発電システム以外の場合には，ユーティリティ蒸気の使用量を削減することができる。
【００２６】
また、上述したように、炭素を含む燃料と酸素を含むガスとを反応させてガス化するガス化炉(20)と，生成したガスに水を噴霧して冷却する水噴霧装置(50)と，冷却した生成ガスに含まれる固体微粒子を除去する脱塵フィルタ(21)と，前記固体微粒子が除去された生成ガスをアンモニア分解触媒と接触させて生成ガスに含まれるアンモニアをＮ2とＨ2に分解するアンモニア分解反応器(22)と，前記アンモニアを分解した生成ガスをシフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換するシフト反応器(24)とを有する石炭ガス化システムにより、ガス化炉および生成したガスを冷却すると同時に生成ガスの加湿ができるため，発電用の蒸気をシフト反応に使用する必要がなく，発電システムの場合には従来よりも送電端効率を向上することができ，また，発電システム以外の場合には，ユーティリティ蒸気の使用量を削減することができる。
【００２７】
尚、蒸気発生器２５に導入された生成ガス４は約２００℃に冷却される際に、熱交換する冷媒は、温水を流入させて蒸気６を発生させる。ＣＯシフトの下流に熱交換器を設置し、ＣＯシフト出口ガスの熱を回収してシフト反応用蒸気を発生させる熱源として利用することで、外部からの蒸気供給量を低減することができる。以下の実施例でも同様である。
【００２８】
また、上述した冷却器２６ａおよび２６ｂを通過した生成ガス４が約４０℃まで冷却される際に、熱交換する冷媒は、温水５であり、この温水５を蒸気発生器２５に流入する温水として利用するなどにより、ＣＯシフト出口ガスの熱を回収してシフト反応用蒸気を発生させる熱源として利用することで、外部からの蒸気供給量を低減することができる。以下の実施例でも同様である。
【００２９】
また、上述した蒸気発生器２５、冷却器２６ａおよび２６ｂなどの例は一例であり、他の利用形態をとしてもよい。以下の実施例でも同様である。
【００３０】
また、上述した例では、ＣＯ2回収型ガス化システムとして、ＣＯ2吸収塔３０でＣＯ2を分離・回収することまで記載したが、ガス化したガスの利用用途によっては、シフト反応器２４でＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換したガスを利用したり、冷却器２６，気液分離器２７，水洗塔２８，脱硫塔２９のいずれか、又はそれらの組合せを利用してガスを分離・回収処理しても良い。以下の実施例でも同様である。
【実施例２】
【００３１】
本発明による第二の実施例を図２を用いて説明する。実施例２は実施例１と同様に，本発明によるＣＯ2回収型ガス化システムを石炭のガス化プロセスに適用した例であるが，以下の点が異なる。すなわち，ハロゲン化合物の除去をアンモニア分解とシフト反応の間で行う。
【００３２】
図２は，本実施例でのＣＯ2回収型ガス化システムの構成を示すブロック図である。図２において，図１と同一の符号は，図１と同一または共通する要素を示す。本実施例のＣＯ2回収型ガス化システムの主な構成機器は実施例１と同じであるが，ハロゲンを除去する工程が乾式のハロゲン除去塔であるハロゲン吸着塔３２となり，シフト反応器２４ａの前段に設置されている点が異なる。
【００３３】
本実施例でのＣＯ2回収型ガス化システムの運用方法は，実施例１と同様であり，以下は相違点のみを説明する。
【００３４】
アンモニア分解反応器２２で，含有していたアンモニアがＮ2とＨ2に分解された後の生成ガス４は，冷却器２３で所定の温度に冷却された後，ハロゲン吸着材が充填されたハロゲン除去塔３２に導入され，ＣｌやＦなどのハロゲンを含む化合物はここで除去される。ハロゲン吸着塔３２の運用温度が２００℃よりも高い場合には，生成ガスを２００℃まで冷却した後にシフト反応器２４ａに導入する。
【００３５】
この様に本実施例では，シフト反応器の前段でハロゲン化合物を除去するため，シフト触媒の長寿命化が図れ，運転費を低減できるという効果がある。さらに，シフト反応器より後流にはハロゲン化合物が流入しないため，機器の材料腐食リスクが低減するため，安価な材料を選択でき，設備費を低減できるという効果もある。
【００３６】
本実施例では乾式のハロゲン除去塔を用いたが，水洗塔などの湿式でも良い。その場合，ハロゲン除去塔出口のガス温度が１９０℃以上となるように運用することで，生成ガスにはシフト反応に必要な水蒸気が飽和水蒸気量で保持することができる。
【００３７】
また、ハロゲン除去塔出口から前記シフト反応器までのいずれかに、前記シフト触媒と接触させて生成ガスに含まれるＣＯの一部をＣＯ2とＨ2に転換するために、水蒸気を追加する装置を設けて、シフト反応器２４へ外部から水蒸気（水蒸気６など）を入れることにより、ハロゲン除去塔出口のガス温度を１２０℃以上としても良い。
【実施例３】
【００３８】
本発明によるＣＯ2回収型石炭ガス化システムの第三の実施例を，図３を用いて説明する。実施例３では，実施例１および２と同様の構成のＣＯ2回収型石炭ガス化システムにおける生成ガスへの水噴霧の運転制御方法の例について説明する。
【００３９】
図３は，本実施例でのＣＯ2回収型石炭ガス化システムのガス化炉２０と脱塵フィルタ２１と，噴霧水量の制御に必要な機器を示すブロック図である。図３において，図１と同一の符号は，図１と同一または共通する要素を示す。
【００４０】
生成ガス４の流路には，ガス化炉２０と脱塵フィルタ２１の間に冷却器４５，温度計４１を設置する。さらに，脱塵フィルタ２１の出口にはガス分析計４３を設置する。また，ガス化炉に噴霧する水の流路には流量調節弁４２ａ，４２ｂおよび流量計４４ａ，４４ｂを設置する。温度計４１およびガス分析計４３の計測値に基づき流量調節弁４２ａ，４２ｂおよび４２ｄの開度を調節する制御器４０を設置する。
【００４１】
まずガス分析計４３では，脱塵後の生成ガス４のＣＯおよび水分の濃度を計測し，その計測値は制御器４０に入力される。制御器４０には，入力されたＣＯ濃度に対して水分濃度を加味した上でシフト反応に必要な水の噴霧量を計算する計算式が入っている。この計算式は事前の試験や理論式などから予め設定される。制御器４０には流量計４４ａおよび４４ｂの出力が入力されるようになっており，その入力値が計算式により求められた水流量に一致するように流量調節弁４２ａおよび４２ｂの開度が出力され，水の噴霧量が自動的に調節される。またそれと同時に，温度計４１で計測された冷却器４５の出口における生成ガスの温度も制御器４０に入力される。制御器４０には，あらかじめ目標温度が設定されており，その設定温度に近づくように，冷却器４５の冷却媒体の流量が流量調節弁４２ｄによって調節される。
【００４２】
また，本実施例ではガス化炉２０に水を噴霧するノズルを多段に備えており，各ノズルに適切な比率で水が分配され噴霧されるようになっている。これにより，噴霧された水が確実に気化し，シフト反応に必要な量の蒸気を含んだ生成ガスが得られる。また，水の蒸発遅れによりガス化炉下段への水滴の落下と，それに伴う石炭の凝集を防止することができる。
【００４３】
以上のようにして，シフト用蒸気量を自動的に制御すると同時に，脱塵フィルタへ流入する生成ガスの温度を自動的に制御することができる。
【００４４】
尚、上述した目標温度とするための流量制御と、水を気化する確実性を高めるための多段のノズルによる水の噴霧は別々に独立して実施することができる。
【実施例４】
【００４５】
本発明によるＣＯ2回収型石炭ガス化システムの第四の実施例を，図４を用いて説明する。実施例４では，実施例１および２と同様の構成のＣＯ2回収型石炭ガス化システムに対して，生成ガスへの水噴霧の運転制御方法の第二の例について説明する。
【００４６】
図４は，本実施例でのＣＯ2回収型石炭ガス化システムのガス化炉２０と脱塵フィルタ２１と，噴霧水量の制御に必要な機器を示すブロック図である。図４において，図３と同一の符号は，図４と同一または共通する要素を示す。
【００４７】
本実施例におけるガス化炉２０の上部は，水冷管を内蔵した熱回収部２０ａを備えている。
【００４８】
精製ガスを化学合成の原料として用いる場合，シフト反応後の生成ガス中のＣＯとＨ2比率を所定の比率にする必要がある。実施例３と同様に，脱塵フィルタ２１の出口において，ガス分析計４３で計測されたＣＯ，Ｈ2および水分濃度は制御器４０に入力される。制御器４０には，所定のＣＯ／Ｈ2比を得るためにシフト反応必要な水の噴霧量を計算する計算式が入っている。この計算式は事前の試験や理論式などから予め設定される。制御器４０には流量計４４ａおよび４４ｂの出力が入力されるようになっており，その入力値が計算式により求められた水流量に一致するように流量調節弁４２ａおよび４２ｂの開度が出力され，水の噴霧量が自動的に調節される。またそれと同時に，温度計４１で計測された生成ガスの温度も制御器４０に入力される。制御器４０には，あらかじめ目標温度が設定されており，その設定温度に近づくように，熱回収部２０ａに導入される冷却水５０の流量が流量調節弁４２ｃによって調節される。
【００４９】
本実施例によれば，水噴霧量が少なくガス化炉上部の温度レベルが高い場合でも，熱回収部２０ａを備えることによりガス化炉上部の内壁が冷却されるため，炉壁の損傷を抑制することができる。
【実施例５】
【００５０】
図５は、ＣＯ2回収型ガス化システムを用いた発電プラントまたは蒸気利用プラントの説明図である。上述した実施例１〜４のいずれかを適用したＣＯ2回収型ガス化システム100と、ＣＯ2回収型ガス化システム100による生成ガスを用いて発電する発電プラント200がある。発電プラント200の例として、石炭火力発電プラントがある。また、発電プラント200の例として、ガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスから得られた蒸気で蒸気タービンを駆動して発電するコンバインドサイクル発電プラントがある。実施例１などに記載のＣＯ2回収型石炭ガス化方法による生成ガスを用いて、ガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスから得られた蒸気で蒸気タービンを駆動して発電する二酸化炭素回収型石炭ガス化複合発電方法により、水分を含んだ生成ガスから水分を残したままアンモニアを除去することで，新たにシフト反応用に添加する蒸気量はゼロもしくは僅かでよくシフト反応に必要な水蒸気量が少なくなり、発電用の蒸気をシフト反応に使用する必要がなく，又は使用を削減でき、従来よりも送電端効率を向上することができるという効果が得られる。
【００５１】
また、上述した実施例１〜４のいずれかを適用したＣＯ2回収型ガス化システム100と、生成ガスを利用したり、プラント内で蒸気を生成して利用する蒸気利用プラント300がある。蒸気利用プラント300の例として、化学製品製造プラントがあり、化学製品製造のためのＣＯ、Ｈ2を製造する石炭ガス化プラントにも実施例１〜４などの石炭ガス化プラントを適用できる。また、他の蒸気利用プラント300の例として、水素還元製鉄プラントがあり、水素還元製鉄のためのＨ２を製造する石炭ガス化プラントにも実施例１〜４などの石炭ガス化プラントを適用できる。これらの例も同様に、水分を含んだ生成ガスから水分を残したままアンモニアを除去することで，新たにシフト反応用に添加する蒸気量はゼロもしくは僅かでよくシフト反応に必要な水蒸気量が少なくなり、プラント内で利用する蒸気をシフト反応に使用する必要がなく，又は削減でき、若しくはプラント内の蒸気とは関係なく別途シフト反応に必要な蒸気を生成する必要がなく、又は削減でき、従来よりも蒸気利用効率を向上することができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００５２】
１  石炭
２  酸素
３  水
４  生成ガス
５  温水
６  蒸気
７  凝縮水
８  精製ガス
９  吸収液
２０  ガス化炉
２０ａ  熱回収部
２１  脱塵フィルタ
２２  アンモニア分解反応器
２３  熱交換器
２４ａ，２４ｂ  シフト反応器
２５  蒸気発生器
２６ａ，２６ｂ  冷却器
２７  気液分離器
２８  水洗塔
２９  脱硫塔
３０  ＣＯ2吸収塔
３１  ガスタービン
３２  ハロゲン吸着塔
４０  制御器
４１  温度計
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ  流量調節弁
４３  ガス分析計
４４ａ，４４ｂ  流量計
４５  冷却器
５０  水噴霧装置
100  ガス化システム
200  発電プラント
300  蒸気利用プラント
【図１】
2014015499.tif 000003
【図２】
2014015499.tif 000004
【図３】
2014015499.tif 000005
【図４】
2014015499.tif 000006
【図５】
2014015499.tif 000007