(57)【要約】  【課題】スラグ排出系統を複数備えたガス化設備において、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出するスラグ排出装置及びスラグ排出方法を提供する。  【解決手段】本発明のスラグ排出装置は、スラグを含んだクエンチ水を複数の排出系統に分岐させる分岐部と、前記分岐部の上流に設けられるカット弁と、前記分岐部と前記カット弁の間に設けられ、前記カット弁が閉じられた状態で、配管パージ水を供給する配管と、前記分岐部の内部に設けられ、前記複数の排出系統のうち選択された排出系統へ前記クエンチ水を誘導し、前記配管パージ水が供給された後に、前記選択された排出系統から他の排出系統へ前記クエンチ水の誘導を切り替える切替部とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグを含んだクエンチ水を複数の排出系統に分岐させる分岐部と、
前記分岐部の上流に設けられるカット弁と、
前記分岐部と前記カット弁の間に設けられ、前記カット弁が閉じられた状態で、配管パージ水を供給する配管と、
前記分岐部の内部に設けられ、前記複数の排出系統のうち選択された排出系統へ前記クエンチ水を誘導し、前記配管パージ水が供給された後に、前記選択された排出系統から他の排出系統へ前記クエンチ水の誘導を切り替える切替部と
を備えることを特徴とするスラグ排出装置。
【請求項２】
前記複数の排出系統にそれぞれ設けられ、前記選択された排出系統へ前記クエンチ水が誘導されているときに、前記選択された排出系統では開いた状態となり、他の排出系統では閉じた状態となるシール弁と、
前記分岐部と前記シール弁の間に設けられ、前記シール弁が閉じられた排出系統に排出パージ水を供給する配管と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のスラグ排出装置。
【請求項３】
前記分岐部の内部であって前記切替部の下流に設けられ、前記切替部が前記クエンチ水の誘導を切り替える前に、切替部パージ水を供給する配管を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のスラグ排出装置。
【請求項４】
石炭をガス化し灰分を溶融スラグとするガス化部と、
前記ガス化部の下流に設けられ、前記クエンチ水を貯留するクエンチ部と、
前記スラグを破砕するクラッシャと、
前記複数の排出系統にそれぞれ設けられ、前記クラッシャにより破砕されたスラグを貯留する複数のスラグロックホッパと
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のスラグ排出装置。
【請求項５】
前記分岐部の内部における前記クエンチ水の流路の最小断面積が、前記分岐部へ前記クエンチ水を誘導する入口配管及び前記分岐部から前記クエンチ水を誘導する出口配管の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のスラグ排出装置。
【請求項６】
前記クエンチ水を誘導していない前記排出系統の圧力が、前記クエンチ水を誘導している前記排出系統の圧力よりも高くなるように、前記排出パージ水の供給が調整されることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１つに記載のスラグ排出装置。
【請求項７】
前記クエンチ水を誘導していない前記排出系統の圧力が、前記クエンチ水を誘導している前記排出系統の圧力よりも高くなるように、前記切替部パージ水の供給が調整されることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１つに記載のスラグ排出装置。
【請求項８】
前記切替部は、前記クエンチ水が接触する面に、耐摩耗性及び耐腐食性の材料を含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１つに記載のスラグ排出装置。
【請求項９】
スラグを含んだクエンチ水を複数の排出系統に分岐させる分岐部と、
前記分岐部の上流に設けられるカット弁とを備えるスラグ排出装置を用いるスラグ排出方法であって、
前記複数の排出系統のうち選択された排出系統へ前記クエンチ水を誘導し、
前記カット弁が閉じられた状態で、前記分岐部と前記カット弁の間に配管パージ水を供給し、
前記配管パージ水が供給された後に、前記選択された排出系統から他の排出系統へ前記クエンチ水の誘導を切り替えることを特徴とするスラグ排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉固体炭素燃料をガス化するガス化設備に用いられるスラグ排出装置及びスラグ排出方法に関し、特に、ガス化炉で生じた水砕スラグを複数の排出系統で連続的に系外へ排出させるためのスラグ排出装置及びスラグ排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に従来の石炭ガス化炉の一例を示す（例えば、特許文献１参照）。ガス化炉１０には、ガス化用微粉炭バーナ１１及びチャーバーナ１２が設置され、微粉炭及びチャーなどの微粉燃料を高温雰囲気でガス化し、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ２）を主成分とする生成ガス１６として取り出す。微粉炭中の灰は、ガス化炉１０で溶かされ、溶融スラグとしてガス化炉１０の側面を流れ、スラグタップ２００から落下してクエンチ部１３のクエンチ水１４へ流入する。溶融スラグは、クエンチ水１４中で急冷・固化され、その時に発生する熱応力で破砕される。この操作を「水砕」といい、水砕されたスラグは、径が数ミリメートルの粒であり、水砕スラグと言われる。
【０００３】
水砕スラグは、クエンチ水１４と共にガス化炉１０から抜き出され、クラッシャ１５で粒径を整えられて、ガス化設備から排出される。なお、図示はしていないが、ガス化炉１０の後流には熱回収ボイラ、サイクロン、チャーフィルタ及びガス精製設備などが備わっており、熱回収、脱塵、及び脱硫などの処理の後に、生成ガス１６は、発電設備の燃料として使用される。生成ガス１６中のチャーはサイクロン及びチャーフィルタで捕集され、再度チャーバーナ１２によりガス化炉１０へ投入される。
【０００４】
図７に示すガス化炉１０ではクラッシャ１５を出た後で２つの流路に分岐され、水砕スラグを２系統で系外へ排出するようになっている。通常、水砕スラグの形状は粒状である。この場合、水砕スラグは、クエンチ水に同伴し、排出配管内で留まらずに流され排出される。一方、石炭性状、ガス化炉の運用条件、及びクエンチ部での水砕条件によっては、クエンチ部に落下した溶融スラグの全てが粉々にならず、長さ５〜１０ｍｍの真直ぐな棒状あるいは弧の形状となる、いわゆる糸状スラグが発生する場合がある。この場合、スラグ排出配管内（特に、配管の分岐部）において、糸状スラグが引っかかり、絡まることで、排出配管の詰まりを起こす。
【０００５】
図８にスラグ排出配管分岐部に糸状スラグが詰まる様子の模式図を示す。図８（ａ）に示すように、クラッシャ１５を通過した水砕スラグを含むクエンチ水８が、２系統（スラグロックホッパ１７−Ａ、１７−Ｂ）に分岐して排出される。排出配管３１の配管分岐部の角に、まず糸状スラグ３０の１本が引っかかる。引っかかった糸状スラグ３０を起点に、図８（ｂ）に示すように、クエンチ部から排出された糸状スラグ３０が絡み始める。絡み合った糸状スラグ３０は簡単には解けず、図８（ｃ）に示すように、排出配管３１を塞ぎ、糸状スラグ３０と共に、水砕スラグ３２が排出配管３１に詰まってしまうことになる。このように、排出配管３１内でスラグの詰まりが発生すると、ガス化炉１０からのスラグの排出ができなくなることから、ガス化運転の中止を余儀なくされる。
【０００６】
そこで、他の従来技術では水砕スラグの安定排出のため、特許文献１に示す排出方法では、スラグの排出系統を分岐し、スラグロックホッパの前後にカット弁及びシール弁をそれぞれ設けたロックホッパシステムを採用しており、スラグを２系統に分けて排出する方式を採用している。図７に示すように、クラッシャ１５を通過した水砕スラグは、水供給弁２１を開けて供給される冷却水２０と共に流され、スラグが排出配管内で止まらずに連続的に流れるよう流動化されて、スラグロックホッパ１７に溜められる。水供給弁２１から供給される冷却水２０は、各系統の排出分岐部の下流に位置している。スラグロックホッパ１７が満杯になると、スラグロックホッパ１７の上流のカット弁２２及びシール弁２３を閉じ、スラグロックホッパ１７の下流のカット弁２４及びシール弁２５を開けて、下流のスラグ分離槽１８へ排出される。これらの操作が、Ａ系統及びＢ系統の２系統で交互に繰り返され、スラグ分離槽１８に溜まったスラグは、コンベアなどによりスラグバンカ１９へ排出され、ガス化設備系外へ搬出される。
【０００７】
なお、ガス化炉１０の内部圧力が常圧より高い場合は、スラグロックホッパ１７からスラグを排出する前に圧力を下げる脱圧操作をする必要があるが、図７では脱圧操作をする系統を省略している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２６５４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
溶融スラグは、図７に示すクエンチ部１３に落下して、クエンチ水１４内で熱衝撃により破砕されて粉々になる。ただし、石炭性状やガス化設備の運用条件によってはクエンチ水１４内で全てが粉々にならず、糸状スラグ３０が発生する場合がある。このような糸状スラグ３０は互いに絡み合いやすい性質を持つ。スラグ排出系統の分岐部では進路が変わるため、進行方向への流速が低下する。したがって、図８に示すように、糸状スラグ３０が分岐部に留まり易くなり、クラッシャ１５をすり抜けた糸状スラグ３０が、分岐部に一片でも留まると、そこを起点に糸状スラグ３０が絡み合い始める。
【００１０】
図７に示すように、従来技術では、水砕スラグを同伴させて排出させる冷却水２０の供給位置は、排出系統分岐部の下流であり、排出系統分岐部の上流側配管や排出系統分岐部内をパージする水供給口が無いため、排出系統分岐部で糸状スラグ３０が留まる可能性があり、留まった糸状スラグ３０が絡み合うことで最終的に排出配管を閉塞させてしまう問題については、十分考慮されていなかった。
【００１１】
本発明の目的は、スラグ排出系統を複数備えたガス化設備において、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出するスラグ排出装置及びスラグ排出方法を提供することである。この結果、設備から安定的に水砕スラグを排出することで、石炭ガス化設備の連続運転を達成することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のスラグ排出装置は、スラグを含んだクエンチ水を複数の排出系統に分岐させる分岐部と、前記分岐部の上流に設けられるカット弁と、前記分岐部と前記カット弁の間に設けられ、前記カット弁が閉じられた状態で、配管パージ水を供給する配管と、前記分岐部の内部に設けられ、前記複数の排出系統のうち選択された排出系統へ前記クエンチ水を誘導し、前記配管パージ水が供給された後に、前記選択された排出系統から他の排出系統へ前記クエンチ水の誘導を切り替える切替部とを備える。
【００１３】
この構成によれば、排出系統を切り替える毎に、カット弁が閉じて配管パージ水を供給することにより、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【００１４】
本発明のスラグ排出装置は、前記複数の排出系統にそれぞれ設けられ、前記選択された排出系統へ前記クエンチ水が誘導されているときに、前記選択された排出系統では開いた状態となり、他の排出系統では閉じた状態となるシール弁と、前記分岐部と前記シール弁の間に設けられ、前記シール弁が閉じられた排出系統に排出パージ水を供給する配管とを備える。
【００１５】
この構成によれば、シール弁を閉じて排出パージ水を供給し、排出パージ水が、切替部を通過して、シール弁が開いている排出系統に流れることにより、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【００１６】
本発明のスラグ排出装置は、前記分岐部の内部であって前記切替部の下流（又は、下部）に設けられ、前記切替部が前記クエンチ水の誘導を切り替える前に、切替部パージ水を供給する配管を備える。
【００１７】
この構成によれば、切替部がクエンチ水の誘導を切り替える前に、切替部パージ水を供給することにより、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【００１８】
本発明のスラグ排出装置は、石炭をガス化し灰分を溶融スラグとするガス化部と、前記ガス化部の下流に設けられ、前記クエンチ水を貯留するクエンチ部と、前記スラグを破砕するクラッシャと、前記複数の排出系統にそれぞれ設けられ、前記クラッシャにより破砕されたスラグを貯留する複数のスラグロックホッパとを備える。
【００１９】
この構成によれば、クエンチ水内で熱衝撃により破砕されて粉々になる溶融スラグ中に含まれ、石炭性状やガス化設備の運用条件に起因して生じる糸状スラグがクラッシャを通り抜けた場合でも、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【００２０】
本発明のスラグ排出装置では、前記分岐部の内部における前記クエンチ水の流路の最小断面積が、前記分岐部へ前記クエンチ水を誘導する入口配管及び前記分岐部から前記クエンチ水を誘導する出口配管の断面積よりも広い。
【００２１】
この構成によれば、分岐部の内部における最小断面積を入口配管及び出口配管の断面積よりも広くすることで、分岐部がボトルネックになることを防止し、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【００２２】
本発明のスラグ排出装置では、前記クエンチ水を誘導していない前記排出系統の圧力が、前記クエンチ水を誘導している前記排出系統の圧力よりも高くなるように、前記排出パージ水の供給が調整される。
【００２３】
この構成によれば、排出系統間の圧力差で、排出パージ水が、切替部を通過して、シール弁が開いている排出系統に流れることにより、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【００２４】
本発明のスラグ排出装置では、前記クエンチ水を誘導していない前記排出系統の圧力が、前記クエンチ水を誘導している前記排出系統の圧力よりも高くなるように、前記切替部パージ水の供給が調整される。
【００２５】
この構成によれば、排出系統間の圧力差で、切替部パージ水が、切替部を通過して、シール弁が開いている排出系統に流れることにより、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部（又は、切替部）で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【００２６】
本発明のスラグ排出装置では、前記切替部は、前記クエンチ水が接触する面に、耐摩耗性及び耐腐食性の材料を含む。
【００２７】
この構成によれば、クエンチ水が接触することに起因する摩耗や腐食を防止することができる。
【００２８】
本発明のスラグ排出方法は、スラグを含んだクエンチ水を複数の排出系統に分岐させる分岐部と、前記分岐部の上流に設けられるカット弁とを備えるスラグ排出装置を用いるスラグ排出方法であって、前記複数の排出系統のうち選択された排出系統へ前記クエンチ水を誘導し、前記カット弁が閉じられた状態で、前記分岐部と前記カット弁の間に配管パージ水を供給し、前記配管パージ水が供給された後に、前記選択された排出系統から他の排出系統へ前記クエンチ水の誘導を切り替える。
【００２９】
この構成によれば、排出系統を切り替える毎に、カット弁が閉じて配管パージ水を供給することにより、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のスラグ排出装置によれば、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出することができるので、ガス化設備の連続運転を達成することが可能で、ガス化設備の信頼性向上が図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施の形態のスラグ排出装置の一例を含む図である。
【図２】本実施の形態のスラグ排出装置を備えたスラグ排出系統の一例を示した図である。
【図３】本実施の形態のスラグ排出方法の主要な操作手順を示した図である。
【図４】分岐部の最小断面積を入口配管及び出口配管の断面積よりも広くすることを示した図である。
【図５】（ａ）分岐部のコーナ部が直角である場合を示した図である。（ｂ）分岐部のコーナ部を曲面構造とした場合を示した図である。
【図６】分岐部と切替部の隙間の清掃方法を示した図である。
【図７】従来の石炭ガス化炉の一例を示した図である。
【図８】スラグ排出配管分岐部に糸状スラグが詰まる様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本実施の形態のスラグ排出装置の一例を示した図である。図２は、本実施の形態のスラグ排出装置を備えたスラグ排出系統の一例を示した図である。
【００３３】
図１に示すように、スラグ排出装置は、分岐弁（分岐部）１、カット弁３、Ａ系統側のシール弁４−Ａ、Ｂ系統側のシール弁４−Ｂ、制御装置９、ガス化炉１０、クラッシャ１５、Ａ系統側のスラグロックホッパ１７−Ａ、Ｂ系統側のスラグロックホッパ１７−Ｂ、Ａ系統側の水供給弁２１−Ａ、及びＢ系統側の水供給弁２１−Ｂを備える。
【００３４】
分岐弁（分岐部）１は、スラグを含んだクエンチ水８を複数の排出系統（Ａ系統及びＢ系統）に分岐させる。制御装置９は、分岐弁（分岐部）１、カット弁３、Ａ系統側のシール弁４−Ａ、及びＢ系統側のシール弁４−Ｂの開／閉を制御し、パージ水の供給／停止を制御する。ガス化炉１０は、石炭をガス化し灰分を溶融スラグとするガス化部と、ガス化部の下流に設けられ、クエンチ水を貯留するクエンチ部とを備える。クラッシャ１５はスラグを破砕する。複数のスラグロックホッパ１７−Ａ及び１７−Ｂは、複数の排出系統にそれぞれ設けられ、クラッシャ１５により破砕されたスラグを貯留する。
【００３５】
また、パージ水供給源５５から、Ａ系統側の水供給弁２１−Ａを介し、Ａ系統側の排出パージ水５−Ａ（水Ａ）が供給され、Ｂ系統側の水供給弁２１−Ｂを介し、Ｂ系統側の排出パージ水５−Ｂ（水Ｂ）が供給される。クラッシャ１５の下流には、スラグを含んだクエンチ水８が排出され、配管パージ水６（水Ｃ）が供給される。分岐弁１には、ディスクパージ水７（水Ｄ）が供給される。
【００３６】
図２に示すように、分岐弁（分岐部）１の内部に、流路（排出系統）を切り替えるディスク（切替部）２が備えられる。ディスク２は、支点５０を中心に回転可能であり、複数の排出系統のうち選択された排出系統（Ａ系統又はＢ系統）へクエンチ水８を誘導する。ディスクパージ水（切替部パージ水）７は、支点５０（又は、ディスク２）の下部（下流）に設けられた配管５１から供給される。
【００３７】
カット弁３は、分岐弁（分岐部）１の上部（上流）に備えられる。シール弁４は、複数の排出系統にそれぞれ設けられ、分岐弁１の下流に備えられる。つまり、分岐弁１のＡ系統側の下流には、シール弁４−Ａが備えられ、分岐弁１のＢ系統側の下流には、シール弁４−Ｂが備えられる。配管パージ水６は、分岐弁１（又は、ディスク２）とカット弁３の間に設けられた配管５２から供給される。排出パージ水５−Ａ及び５−Ｂは、各排出系統（Ａ系統側及びＢ系統側）において、分岐弁１（又は、ディスク２）とシール弁４の間に設けられた配管５３及び５４からそれぞれ供給される。
【００３８】
図２は、スラグを含んだクエンチ水８がＢ系統側に排出されてスラグロックホッパ１７−Ｂに受け入れられるように、ディスク２が右斜め下に傾斜した状態を示している。まず、この状態から説明を始める。図３は、本実施の形態のスラグ排出方法の主要な操作手順を示した図である。操作手順の順序は、「Ｎｏ．」の欄に示されている。図３は、ぞれぞれの操作手順における弁の開／閉、水の供給／停止、及びディスク２の傾斜方向を示している。空欄は、前の操作が継続していることを示す。
【００３９】
操作手順Ｎｏ．１では、図２に示すように、ディスク２が右斜め下に傾斜している状態で、カット弁３及びＢ系統側のシール弁４−Ｂが開き、スラグとクエンチ水８がガス化炉１０からＢ系統側へ流れる。つまり、分岐弁（分岐部）１は、クエンチ水８をＢ系統側の排出系統に誘導している。
【００４０】
Ｂ系統側へスラグを受け入れている間、排出パージ水５−Ｂ（水Ｂ）、配管パージ水６（水Ｃ）、及びディスクパージ水７（水Ｄ）の供給は停止される。シール弁４−Ａ及び４−Ｂは、選択された排出系統（Ｂ系統）へクエンチ水８が誘導されているときに、選択された排出系統では開いた状態となり、他の排出系統（Ａ系統）では閉じた状態となる。配管５３は、シール弁が閉じられた排出系統（Ａ系統）に排出パージ水５−Ａを供給する。Ａ系統側のシール弁４−Ａが閉じ、排出パージ水５−Ａ（水Ａ）が供給されることで、Ａ系統側のシール弁４−Ａの上流において排出ラインを排出パージ水５−Ａ（水Ａ）で満たし、スラグがディスク２と分岐弁１本体との隙間を通ってＡ系統側へ侵入することを防止する。
【００４１】
操作手順Ｎｏ．２では、スラグロックホッパ１７−Ｂがスラグを含んだクエンチ水８の受け入れを完了した際の動作を示す。カット弁３を閉じ、配管パージ水６（水Ｃ）の供給弁を一旦開けて配管パージ水６（水Ｃ）を供給し、配管及び分岐弁１内に残ったスラグが除去される。つまり、配管５２は、カット弁３が閉じられた状態で、配管パージ水６を供給する。この間も、Ａ系統側の排出パージ水５−Ａ（水Ａ）は供給され、排出パージ水５−Ａ（水Ａ）がディスク２の隙間からＢ系統側へ流れることで、分岐弁１とディスク２の隙間にスラグが詰まらないようにしておく。配管パージ水６（水Ｃ）を供給することにより、配管及び分岐弁１内に残ったスラグが除去された場合は、配管パージ水６（水Ｃ）の供給は停止される。操作手順Ｎｏ．２においてＢ系統側の流路パージが完了すると、操作手順Ｎｏ．３においてＡ系統側の排出パージ水５−Ａ（水Ａ）の供給は停止される。
【００４２】
Ｂ系統側の流路パージが完了すると、操作手順Ｎｏ．４に示すように、Ａ系統側のシール弁４−Ａを開け、Ｂ系統側のシール弁４−Ｂを閉じ、流路（系統）を切り替えるための準備を行う。操作手順Ｎｏ．５において、ディスクパージ水７（水Ｄ）が供給され、分岐弁１とディスク２の隙間に残ったスラグを取り除く。配管５１は、ディスク（切替部）２がクエンチ水８の誘導を切り替える前に、ディスクパージ水（切替部パージ水）７を供給する。分岐弁１とディスク２の隙間に残ったスラグが除去された場合は、ディスクパージ水７（水Ｄ）の供給は停止される。
【００４３】
そして、操作手順Ｎｏ．６に示すように、ディスク２が回転して、ディスク２の傾斜方向が左斜め下になることで、流路（排出系統）をＢ系統からＡ系統へ切り替え、Ｂ系統側の排出パージ水５−Ｂ（水Ｂ）が供給される。配管５４は、シール弁が閉じられた排出系統（Ｂ系統）に排出パージ水５−Ｂを供給する。この結果、Ｂ系統からＡ系統へのスラグ排出流路の切り替え操作が完了する。つまり、ディスク（切替部）２は、複数の排出系統のうち選択された排出系統（Ｂ系統）へクエンチ水８を誘導し、配管パージ水６及びディスクパージ水７が供給された後に、選択された排出系統から他の排出系統（Ａ系統）へクエンチ水８の誘導を切り替える。シール弁４−Ａ及び４−Ｂは、選択された排出系統（Ａ系統）へクエンチ水８が誘導されているときに、選択された排出系統では開いた状態となり、他の排出系統（Ｂ系統）では閉じた状態となる。
【００４４】
操作手順Ｎｏ．７に示すように、カット弁３を開き、複数の排出系統のうち選択された排出系統（Ａ系統）へクエンチ水８を誘導し、スラグを含んだクエンチ水８がＡ系統側に排出されて、スラグロックホッパ１７−Ａに受け入れられる。スラグロックホッパ１７−Ａが満杯になると、操作手順Ｎｏ．８において、カット弁３を閉じ、配管パージ水６（水Ｃ）の供給弁を一旦開けて配管パージ水６（水Ｃ）を供給し、配管及び分岐弁１内に残ったスラグが除去される。この間も、Ｂ系統側の排出パージ水５−Ｂ（水Ｂ）は供給され、排出パージ水５−Ｂ（水Ｂ）がディスク２の隙間からＡ系統側へ流れることで、分岐弁１とディスク２の隙間にスラグが詰まらないようにしておく。配管パージ水６（水Ｃ）を供給することにより、配管及び分岐弁１内に残ったスラグが除去された場合は、配管パージ水６（水Ｃ）の供給は停止される。操作手順Ｎｏ．８においてＡ系統側の流路パージが完了すると、操作手順Ｎｏ．９においてＢ系統側の排出パージ水５−Ｂ（水Ｂ）の供給は停止される。
【００４５】
Ａ系統側の流路パージが完了すると、操作手順Ｎｏ．１０に示すように、Ａ系統側のシール弁４−Ａを閉じ、Ｂ系統側のシール弁４−Ｂを開け、流路（系統）を切り替えるための準備を行う。操作手順Ｎｏ．１１において、ディスクパージ水７（水Ｄ）が供給され、分岐弁１とディスク２の隙間に残ったスラグを取り除く。分岐弁１とディスク２の隙間に残ったスラグが除去された場合は、ディスクパージ水７（水Ｄ）の供給は停止される。そして、操作手順Ｎｏ．１２に示すように、ディスク２が回転して、ディスク２の傾斜方向が右斜め下になることで、流路をＡ系統からＢ系統へ切り替え、Ａ系統側の排出パージ水５−Ａ（水Ａ）が供給される。この結果、Ａ系統からＢ系統へのスラグ排出流路の切り替え操作が完了する。つまり、スラグ排出系統がＡ系統からＢ系統へ切り替えられる。
【００４６】
操作手順Ｎｏ．１３において、カット弁３を開き、複数の排出系統のうち選択された排出系統（Ｂ系統）へクエンチ水８を誘導する。そして、操作手順Ｎｏ．２に戻り、複数の排出系統を順次切り替える。
【００４７】
このように、分岐弁（分岐部）１の上部にカット弁３を設け、下部にシール弁４を設け、分岐弁（分岐部）１の上部、下部、及び内部からパージ水を供給することでスラグの詰まりを防止し、複数のスラグ排出系統を順次切り替えながら、ガス化炉から各系統へ連続してスラグを排出する。
【００４８】
本実施の形態では、スラグ排出装置の配管内部や分岐弁（分岐部）１内部で、スラグ同士が絡まり、流路（排出系統）内で閉塞しないように、排出パージ水５、配管パージ水６、及びディスクパージ水（切替部パージ水）７が供給される。この場合、スラグの排出流路（排出系統）の断面積が小さい箇所があると、そこがボトルネックとなり、スラグが詰まり易くなる恐れがある。特に、本実施形態のスラグ排出装置では、図２に示すように、分岐弁（分岐部）１のＦ部において、流路がクランク状になっているので、分岐弁１とディスク２の間が狭くなり、スラグが詰まり易くなる恐れがある。そこで、本実施の形態では、分岐弁（分岐部）１の流路断面積が狭くならないようにするために、図４に示すように、分岐弁（分岐部）１の内部におけるクエンチ水８の流路の最小断面積（Ｓ部の断面積）が、分岐弁１へクエンチ水８を誘導する入口配管の断面積（ＳＥ部の断面積）及び分岐弁１からクエンチ水８を誘導する出口配管の断面積（ＳＡ部及びＳＢ部の断面積）よりも広くなるようにする。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、分岐弁１のコーナ部Ｒが直角である場合、Ｓ部での面積が分岐弁１の入口配管及び出口配管の流路面積（ＳＥ部、ＳＡ部、及びＳＢ部の面積）よりも狭くなり、Ｓ部を流れるスラグが詰まる可能性が高まる。そこで、図５（ｂ）に示すように、Ｒ部を曲率ｒとする曲面構造とし、Ｓ部での断面積が分岐弁１の入口配管及び出口配管の断面積よりも広くなるような構造とする。この結果、分岐弁１内部でスラグが詰まる可能性を低くでき、曲率rとする曲面構造によりスムーズに排出スラグが流れる。
【００５０】
図６は、分岐弁（分岐部）１とディスク（切替部）２の隙間の清掃方法を示した図である。図６は、図３の操作手順Ｎｏ．５における分岐弁（分岐部）１とディスク２の概略図である。操作手順Ｎｏ．５では、ディスク（切替部）２の向きを切り替える前に、ディスクパージ水７をディスク２の下部から供給し、分岐弁１本体とディスク２との隙間に入ったスラグ３０及び３２を取り除く。つまり、配管５１は、ディスク（切替部）２がクエンチ水８の誘導を切り替える前に、ディスクパージ水（切替部パージ水）７を供給する。この結果、ディスク２が流路方向を切替える際にスラグ３０及び３２の詰まりにより動かなくなることを防止することができる。
【００５１】
図６に示すように、ディスクパージ水７が、ディスク２と分岐弁（分岐部）１本体との隙間に入ったスラグ３０及び３２を確実に除去するため、クエンチ水８が誘導されていない排出経路（スラグを排出していない配管部）の圧力（水圧）Ｐａが、クエンチ水８が誘導されていない排出経路（スラグが排出されている配管部）の圧力（水圧）Ｐｂよりも高くなるように、ディスクパージ水（切替部パージ水）７の供給量が調整される。スラグ（クエンチ水８）を排出していない配管部とスラグ排出をしている配管部との差圧ΔＰについては、２０Ｐａ以上とすることが望ましい。
【００５２】
また、スラグ（水砕スラグ及び糸状スラグ）は、クエンチ水８と共に排出される。スラグは、分岐弁１のディスク（切替部）２により排出方向を変えられ、選択された排出系統へ排出される。スラグが、クエンチ水８と共にディスク（切替部）２に衝突することにより、排出方向が変化するので、長時間経過するとディスク２の磨耗が発生する恐れがある。また、クエンチ水８には硫黄（Ｓ）や塩素（Ｃｌ）が含まれており、ディスク２が腐食する恐れもある。そこで、ディスク（切替部）２は、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料を全部又は一部に含む。つまり、ディスク（切替部）２は、クエンチ水８が接触する面に、耐摩耗性及び耐腐食性の材料を含む。このような材料としては、例えば、クロム（Ｃｒ）やタングステン（Ｗ）を含んだ磨耗及び腐食に強いステライト材などがある。また、ディスク（切替部）２の基材を、耐摩耗性及び耐腐食性の材料で覆ってもよい。
【００５３】
また、ディスク（切替部）２は、支点（軸）５０を中心に回転する回転機構を備えている。この場合、微細なスラグが回転機構に咬み込むことで、ディスク２が動かなくなる恐れがあるため、排出パージ水５又はディスクパージ水（切替部パージ水）７が、ディスク（切替部）２の支点（軸）５０をシールするために、供給されてもよい。
【００５４】
以上、本発明にかかる実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。
【００５５】
例えば、本実施の形態では、切替部としてディスク２を用いたが、複数の排出系統のうち選択された排出系統へクエンチ水８を誘導するものであれば、様々な切替部を用いることが可能である。また、ディスク２の形状や動作は、分岐弁（分岐部）１の形状やスラグの量などにより、様々な形状や動作が許容される。
【００５６】
また、本実施の形態では、図６に示したディスクパージ水（切替部パージ水）７の他にも、排出パージ水５の供給を調整することにより、クエンチ水８を誘導していない排出系統（Ａ系統）の圧力Ｐａが、クエンチ水８を誘導している排出系統（Ｂ系統）の圧力Ｐｂよりも高くなるように設定されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
スラグ排出系統を複数備えたガス化設備において、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグが留まらず、スラグ排出系統の分岐部で糸状スラグによる閉塞を生じさせず、水砕スラグを安定的に排出するスラグ排出装置及びスラグ排出方法を提供し、ガス化炉で生じた水砕スラグを複数の排出系統で連続的に系外へ排出させるためのスラグ排出装置及びスラグ排出方法などとして有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１  分岐弁（分岐部）
２  ディスク（切替部）
３  カット弁
４  シール弁
５  排出パージ水
６  配管パージ水
７  ディスクパージ水（切替部パージ水）
８  クエンチ水
９  制御装置
１５  クラッシャ
１７  スラグロックホッパ
３１  排出配管
５０  支点
５１−５４  配管
５５  パージ水供給源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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