(57)【要約】既存のガス化炉にも適用可能な簡素な構成により、灰分の少ない炭素質固体燃料の安定的なガス化を可能にして、適用可能な炭素質固体燃料の種類を増やす。石炭ガス化システム（１）は、炭素質固体燃料として、例えば石炭をガス化剤（例えば空気や酸素）と共に炉内で反応させて石炭から可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉（２）と、石炭を微粉状にして石炭ガス化炉（２）に投入する微粉炭供給装置（１５）（固体燃料供給手段）と、石炭（微粉炭）の灰分を石炭ガス化炉（２）の内部に投入する灰分供給装置（２０）（灰分供給手段）とを備えてなる。灰分供給装置（２０）は、前記灰分として、石炭ガス化炉（２）内にて微粉炭がガス化される際に生成されて排出されるスラグを石炭ガス化炉（２）に再投入するように構成されている。スラグはコンバスタ（４）内で溶融して溶融スラグ（Ｓ）となり、コンバスタ（４）の内壁に付着して耐火材として機能する。
2013061736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質固体燃料をガス化剤と共に炉内で反応させて前記炭素質固体燃料から可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記炭素質固体燃料を微粉状にして前記ガス化炉に投入する固体燃料供給手段と、
炭素質原料の灰分を前記ガス化炉の内部に投入する灰分供給手段と、
を備えてなるガス化システム。
【請求項２】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分を前記ガス化炉内に再投入するように構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項３】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、他の燃焼システムにて生成された灰分を前記ガス化炉に投入するように構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項４】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分と、他の燃焼システムにて生成された灰分との両方を前記ガス化炉に投入可能に構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項５】
前記ガス化炉に投入される前記灰分は、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で２〜５０％である請求項４に記載のガス化システム。
【請求項６】
前記灰分供給手段は、前記灰分を微粉状にして前記炭素質固体燃料と一緒に前記ガス化炉の内部に再投入するように構成されている請求項１から５のいずれかに記載のガス化システム。
【請求項７】
前記灰分供給手段は制御部に制御されて作動し、該制御部は、前記石炭ガス化炉から生成される前記灰分の量が、前記炭素質固体燃料の投入量に対して所定の比率の目標灰分生成量となるように前記灰分供給手段を制御し、前記目標灰分生成量を上回って生成される灰分については前記ガス化炉に投入せずに廃棄する請求項１から６のいずれかに記載のガス化システム。
【請求項８】
前記目標灰分生成量は、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で約２〜１０％である請求項７に記載のガス化システム。
【請求項９】
前記灰分は前記炭素質固体燃料が前記ガス化炉内で反応した後のスラグである請求項１から８のいずれかに記載のガス化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素質固体燃料をガス化して可燃性のガス燃料を生成するガス化システムに関し、特にコンバスタの耐熱性を向上させ得るようにしたガス化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２等に開示されているように、石炭等の炭素質固体燃料をガス化して可燃性のガス燃料を生成するガス化システムがある。このようなガス化システムにおいて、ガス化を行うガス化炉には、固定層方式、流動層方式、気流層方式等の各方式が種々提案されている。これらの方式の中で、気流層方式は固体燃料を微粉にして酸素、空気等のガス化剤と共に燃料灰の融点以上の温度（約１３００〜１８００℃）の炉内に供給して反応させ、燃料中の可燃成分をガスに、灰分をスラグに変換させるため、他の方式に比較し、ガス化効率が高い、適用炭種が広い、環境適合性が優れている等の特徴を有し、合成ガス、複合発電、燃料電池等の燃料及び原料製造に適しており、国内外で開発が進められている。【０００３】
このような気流層方式等のガス化炉において、炭素質固体燃料をガス化するにあたり、コンバスタ（炉）の温度は最高１８００℃程度の高温に達する。この温度は、コンバスタの内壁面を形成している耐火材の耐熱限界に近い温度である。したがって、そのままではコンバスタの耐久性が危ぶまれるため、炭素質固体燃料のガス化時に灰分が溶けて発生する溶融スラグをコンバスタの内壁面に付着させて、溶融スラグ自体をコンバスタの耐熱材として活用している。言い換えれば、コンバスタの耐熱性は、溶融スラグがコンバスタの内壁面に付着した状態を基準にして設計されている。【０００４】
ところで、特許文献１，２に開示されているガス化炉では、どちらも炭素質固体燃料から生成されたガスと共に放出される灰分（チャー、フライアッシュ）に含まれる未燃焼炭素成分を除去するべく、灰分を生成ガスから分離、捕集し、この灰分を再びガス化炉に再投入することによって未燃焼成分を再燃焼させている。
一方、ガス化炉で生成されるスラグ（石炭灰の灰分が、高温のガス化炉で溶け、ガス化炉下部の水中に流れ落ちて急冷されることでガラス状に固まり、粒状で排出されたもの）については、いずれもそのまま外部に排出されて適宜処理されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１２５８９１号公報
【特許文献２】米国特許第０００００１３２５Ｈ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、ガス化炉のコンバスタの耐熱性は、溶融スラグがコンバスタの内壁面に付着した状態を基準にして設計されている。このため、灰分の少ない炭素質固体燃料が供給されると、コンバスタの内壁面への溶融スラグ付着量が不足し、コンバスタの耐熱性が低下する懸念がある。したがって、従来のガス化システム（ガス化炉）では、灰分の少ない炭素質固体燃料をガス化することが困難であり、適用可能な炭素質固体燃料の種類に限りがあった。【０００７】
灰分の少ない炭素質固体燃料のガス化を可能にするためには、コンバスタの冷却性を向上させなければならず、複雑な冷却構造を取り入れる必要があるために、ガス化炉の新設や、既存のガス化炉からの改造が困難になるという問題がある。さらに、冷却構造を取り入れることにより、ガス化システム全体の熱効率が低下してしまうというデメリットもある。【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、既存のガス化炉にも適用可能な簡素な構成により、灰分の少ない炭素質固体燃料の安定的なガス化を可能にして、適用可能な炭素質固体燃料の種類を増やすことのできるガス化システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係るガス化システムの第１の態様は、炭素質固体燃料をガス化剤と共に炉内で反応させて前記炭素質固体燃料から可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記炭素質固体燃料を微粉状にして前記ガス化炉に投入する固体燃料供給手段（微粉炭供給装置）と、炭素質原料の灰分を前記ガス化炉の内部に投入する灰分供給手段（灰分供給装置）と、を備えてなる。【００１０】
前記第１の態様によれば、固体燃料供給手段から微粉状にされた炭素質固体燃料がガス化炉に投入されるとともに、灰分供給手段から炭素質原料の灰分がガス化炉に投入される。そして、ガス化炉内で炭素質固体燃料がガス化剤と共に反応するにあたり、ガス化炉内に灰分が投入されたことにより、炭素質固体燃料の反応後に全体の灰分として生成される溶融スラグの量が増加する。この増加した溶融スラグは、高温となるガス化炉のコンバスタの内壁に付着してコンバスタの耐熱材として機能する。【００１１】
このため、炭素質固体燃料が本来持つ灰分が少なくても、この少ない灰分の量を灰分供給手段から投入される灰分によって補い、トータル灰分量、即ちコンバスタの内部で溶融してコンバスタの内壁面に付着する溶融スラグの量を増加させ、コンバスタの耐熱性を向上させることができる。したがって、灰分の少ない炭素質固体燃料であっても、これを安定的にガス化することができ、これによって適用可能な炭素質固体燃料の種類を増やすことができる。【００１２】
また、本発明に係るガス化システムの第２の態様は、前記第１の態様における前記灰分供給手段が、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分を前記ガス化炉内に再投入するように構成されていてもよい。【００１３】
前記前記第２の態様によれば、ガス化炉で生成された炭素質固体燃料の灰分が、一旦ガス化炉から排出されてから、再びガス化炉に投入されるため、ガス化炉の内部で反応している炭素質固体燃料の灰分と同一の灰分がガス化炉に再投入されることになる。したがって、灰分の再投入によってガス化炉の内部における反応条件が変わってしまうことが起こりにくい。しかも、コンバスタの内壁面に付着する溶融スラグの流動状態が変化しないため、想定範囲内の運転が可能になり、安定的なガス化を行うことができる。【００１４】
また、本発明に係るガス化システムの第３の態様は、前記第１の態様における前記灰分供給手段が、前記灰分として、他の燃焼システムにて生成された灰分を前記ガス化炉に投入するように構成されていてもよい。【００１５】
また、本発明に係るガス化システムの第４の態様は、前記第１の態様における前記灰分供給手段が、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分と、他の燃焼システムにて生成された灰分との両方を前記ガス化炉に投入可能に構成されていてもよい。【００１６】
前記第３、第４の態様によれば、ガス化炉の運転開始時や、炭素質固体燃料の灰分が著しく少ない時のように、コンバスタの内壁面に溶融スラグを付着させにくい場合であっても、他の燃焼システムにて生成された灰分をガス化炉に投入することによって溶融スラグの不足を補うことができる。したがって、安定的なガス化を継続して行うことができる。【００１７】
前記第４の態様において、前記ガス化炉に投入される前記灰分は、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で２〜５０％であってもよい。【００１８】
このようにすることで、ガス化炉に投入される灰分を適度な量にして、コンバスタの内壁面の耐熱性を向上させ、安定的なガス化を行うとともに、生成された可燃ガスに混入する灰分の量を少なくし、可燃ガスと灰分との分離を容易にすることができる。【００１９】
また、本発明に係るガス化システムの第５の態様は、前記第１から第４のいずれかの態様における前記灰分供給手段が、前記灰分を微粉状にして前記炭素質固体燃料と一緒に前記ガス化炉の内部に再投入するように構成されていてもよい。【００２０】
上記第５の態様によれば、ガス化炉に灰分を投入する投入部として、本来よりガス化炉に備えられている炭素質固体燃料の投入部を共用することができる。このため、既存のガス化炉に改造を加えることなく、ガス化炉に灰分を投入可能にして溶融スラグの量を増加させ、コンバスタの耐熱性を向上させることができる。
しかも、コンバスタ内においては、炭素質固体燃料の投入部以外に、灰分の投入部が別途開口することがない。したがって、ここから灰分を搬送するための空気やガスがコンバスタ内に流入することもなく、コンバスタの内部温度が低下してしまう不具合もない。このため、コンバスタ内における灰分の流動特性が従来と変わることがなく、これにより安定的なガス化が可能になる。【００２１】
また、本発明に係るガス化システムの第６の態様は、前記灰分供給手段が制御部に制御されて作動し、該制御部は、前記ガス化炉から生成される前記灰分の量が、前記炭素質固体燃料の投入量に対して所定の比率の目標灰分生成量となるように前記灰分供給手段を制御し、前記目標灰分生成量を上回って生成される灰分については前記ガス化炉に投入せずに廃棄する構成であってもよい。【００２２】
前記第６の態様によれば、ガス化炉から生成される灰分の量が常に目標灰分生成量に近い値となる。これにより、灰分を最適量の溶融スラグにしてコンバスタの内壁に付着させ、コンバスタの内壁面の耐熱性を向上させて安定的なガス化を行うことができる。しかも、ガス化炉に投入される灰分の量を必要最小限に抑えて、生成された可燃ガスに灰分が多量に混入することを防止し、可燃ガスと灰分との分離を容易にすることができる。【００２３】
また、本発明に係るガス化システムの第７の態様は、前記第６の態様における前記目標灰分生成量が、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で約２〜１０％であってもよい。【００２４】
前記第７の態様によれば、ガス化炉に再投入される灰分を最適な量にして、コンバスタの内壁面の耐熱性を向上させ、安定的なガス化を行うとともに、生成された可燃ガスに混入する灰分の量を少なくし、可燃ガスと灰分との分離を容易にすることができる。【００２５】
また、本発明に係るガス化システムの第８の態様は、前記第１から第７のいずれかの態様における前記灰分が、前記炭素質固体燃料が前記ガス化炉内で反応した後のスラグであってもよい。【００２６】
このように、炭素質固体燃料と共にガス化炉に投入する灰分を、炭素質固体燃料が反応した後のスラグとすれば、スラグに含まれる未燃焼成分は微小なため、ガス化炉に再投入された灰分が再び反応を起こすことがない。このため、炭素質固体燃料の反応状態を安定させて良好にガス化させることができる。また、スラグはガラス状で粉砕性が良いため、取り扱いが容易である。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明に係るガス化システムによれば、既存のガス化炉にも適用可能な簡素な構成により、灰分の少ない炭素質固体燃料の安定的なガス化を可能にして、適用可能な炭素質固体燃料の種類を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る石炭ガス化システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】微粉炭の投入量に対するスラグの生成量の変化を重量比で示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明の１つの実施形態に係る石炭ガス化システム１（ガス化システム）の概略構成を示すブロック図である。この石炭ガス化システム１は、例えばＩＧＣＣ（Integrated coal Gasification Combined Cycle：石炭ガス化複合発電）プラントに付設されたものであり、石炭ガス化炉２（ガス化炉）を備えている。石炭ガス化炉２は、本体圧力容器３の内部にコンバスタ４が収容された周知の構造であり、石炭等の炭素質固体燃料を、空気や酸素等のガス化剤と共に炉内で反応させて炭素質固体燃料から可燃性ガスを生成するものである。
【００３１】
石炭ガス化炉２には、空気供給ライン１１を介して空気供給装置１２が接続されている。この空気供給装置１２は、例えばエアコンプレッサであり、空気や酸素を圧縮し、これをガス化剤として石炭ガス化炉２に供給するものである。
【００３２】
また、微粉炭供給装置１５（固体燃料供給手段）が、微粉炭供給ライン１６を介して石炭ガス化炉２に接続されている。微粉炭供給装置１５は、石炭等の炭素質固体燃料を図示しないミル等で粉砕して微粉状にし、微粉炭供給ライン１６を経て石炭ガス化炉２に投入する。
【００３３】
さらに、灰分供給装置２０（灰分供給手段）が、灰分供給ライン２１を介して微粉炭供給ライン１６に接続されている。この灰分供給装置２０は、後述するように石炭ガス化炉２内で微粉炭が反応してガス化される際に生成されて排出される固形スラグを図示しないミル等で粉砕して微粉状にし、所定量の微粉スラグを、微粉炭供給ライン１６を経て石炭ガス化炉２に再投入するように構成されている。
【００３４】
石炭ガス化炉２の底部にはスラグ回収ホッパ２４が設置されており、このスラグ回収ホッパ２４に回収された固形スラグがスラグ供給ライン２５を経て灰分供給装置２０に送給される。さらに、石炭焚きボイラ等の他の燃焼システム２８からも、未燃焼成分を含まないスラグやフライアッシュ等の灰分が灰分供給ライン２９を介して灰分供給装置２０に送給される。即ち、灰分供給装置２０は、石炭ガス化炉２内にて微粉炭がガス化される際に生成されて排出されるスラグ等の灰分と、他の燃焼システム２８にて生成された灰分のどちらか一方、もしくは両方を石炭ガス化炉２に投入可能に構成されている。
【００３５】
微粉炭供給装置１５と灰分供給装置２０は、共に微粉炭供給ライン１６に接続されているため、微粉炭供給装置１５から供給される微粉炭と、灰分供給装置２０から供給される灰分（微粉スラグ）とが、微粉炭供給ライン１６の内部で混合されて一緒に石炭ガス化炉２に供給されるようになっている。
【００３６】
また、灰分供給装置２０は制御部３１に制御されて作動する。制御部３１には、例えば微粉炭供給ライン１６に設けられた微粉炭供給量センサ３２と、スラグ回収ホッパ２４に設けられたスラグ生成量センサ３３とから、それぞれ微粉炭供給量のデータＤ１と、スラグ生成量のデータＤ２とが入力される。さらに制御部３１には、石炭ガス化炉２に設けられた運転監視センサ３４から、石炭ガス化炉２の内部における燃焼温度やスラグ量等の各種の運転データＤ３が入力される。これらの各データＤ１，Ｄ２，Ｄ３を基に制御部３１は灰分供給装置２０を制御し、石炭ガス化炉２において生成されるスラグの量が微粉炭の全体投入量に対して所定の比率の目標スラグ生成量（目標灰分生成量）となるように灰分供給装置２０を制御する。
【００３７】
一方、石炭ガス化炉２の頂部からは生成ガスを導出するためのガス導出ライン３８が延出しており、このガス導出ライン３８は遠心分離装置であるサイクロン３９に接続されている。サイクロン３９は、生成ガスに含まれる微粉炭の未燃焼成分であるチャーを分離するものである。また、サイクロン３９から延出する生成ガス搬送ライン４１に、集塵装置４２、脱硫装置４３等が接続され、生成ガス搬送ライン４１は最終的に、例えばガスタービン装置４４に接続されている。
【００３８】
さらに、前述の空気供給装置１２とは別の空気供給装置４７が空気供給ライン４８を介して石炭ガス化炉２に接続されている。そして、サイクロン３９から延びるチャー搬送ライン５１が空気供給ライン４８に接続され、このチャー搬送ライン５１の途中にチャー回収装置５２が接続されている。
【００３９】
以上のように構成された石炭ガス化システム１において、微粉炭供給装置１５から供給される微粉炭は、圧縮空気等と共に微粉炭供給ライン１６を経て石炭ガス化炉２に投入され、コンバスタ４において図示しないバーナにより着火され、高圧環境下において反応を起こし、その可燃性成分が可燃性ガスとなり、残りの灰分がスラグとなる。ここで生成された可燃性ガスは、ガス導出ライン３８から石炭ガス化炉２の外部に導出され、サイクロン３９に送られて微粉炭の未燃焼成分であるチャー等を分離された後、生成ガス搬送ライン４１を通り、集塵装置４２において集塵され、脱硫装置４３において脱硫された後、ガスタービン装置４４に供給されて燃焼する。
【００４０】
サイクロン３９にて可燃性ガスから分離されたチャーは、チャー搬送ライン５１を経てチャー回収装置５２に一旦回収された後、空気供給装置４７により圧縮されたガス化剤（空気、酸素等）と共に空気供給ライン４８を経て石炭ガス化炉２に投入され、微粉炭と共にコンバスタ４にて燃焼する。
【００４１】
石炭ガス化炉２のコンバスタ４の内部で反応を起こして可燃性ガスを生成させた微粉炭の灰分であるスラグは、コンバスタ４の内部における高温により溶融し、溶融スラグＳとなる。この溶融スラグＳは、コンバスタ４の内壁面に付着して、コンバスタ４の耐熱材として機能した後、下方に流れ落ちて、例えば水中に投下されて急冷され、ガラス状の固形スラグとなる。この固形スラグは、スラグ回収ホッパ２４に一旦回収された後、スラグ供給ライン２５を経て灰分供給装置２０に送給される。
【００４２】
灰分供給装置２０は、固形スラグを粉砕して微粉スラグとし、この微粉スラグが灰分供給ライン２１を経て微粉炭供給ライン１６に供給され、微粉炭供給ライン１６の内部で微粉炭に混合されてから石炭ガス化炉２に供給される。同時に、空気供給装置１２で生成された圧縮空気が空気供給ライン１１を経て石炭ガス化炉２内にガス化剤として供給される。
【００４３】
制御部３１は、微粉炭供給ライン１６に設けられた微粉炭供給量センサ３２から入力される微粉炭供給量のデータＤ１と、スラグ回収ホッパ２４に設けられたスラグ生成量センサ３３から入力されるスラグ生成量のデータＤ２と、運転監視センサ３４から入力される石炭ガス化炉２の各種の運転データＤ３とを基に灰分供給装置２０を制御し、スラグ生成量が微粉炭の全体投入量に対して所定の比率の目標スラグ生成量となるように灰分供給装置２０を制御する。そして、この目標スラグ生成量を上回って生成されるスラグについては石炭ガス化炉２に投入せずに廃棄するように制御する。上記の目標スラグ生成量としては重量比で約２〜１０％程度、好ましくは２〜４％程度に設定する。
【００４４】
図２は、微粉炭の投入量に対するスラグの生成量の変化を重量比で示すグラフである。ここに示すように、石炭ガス化炉２の運転開始時は、当然ながらスラグの生成量、即ち投入される微粉炭の全量に対して石炭ガス化炉２から排出されるスラグの重量比はゼロ％である。そして、運転時間が増加するに連れてスラグの生成量が増加する。制御部３１は、スラグの生成量が目標スラグ生成量Ａ（例えば重量比３％）に達する時間ｔ１までは、灰分供給装置２０が多くのスラグを石炭ガス化炉２に投入するように制御し、目標スラグ生成量Ａに達したｔ１以降は、それを維持できる程度にスラグを投入させる。
【００４５】
特に石炭ガス化炉２の運転開始直後は、石炭ガス化から充分な量の固形スラグが生出されないため、上記の目標スラグ生成量Ａを達成することができない。このような時には、制御部３１により、もしくは人為的に、他の燃焼システム２８から得られたスラグやフライアッシュ等の灰分が灰分供給装置２０に取り入れられて石炭ガス化炉２に投入される。
【００４６】
以上のように、この石炭ガス化システム１では、石炭ガス化炉２内で微粉炭が反応した後の灰分である固形スラグが、灰分供給装置２０により微粉状にされて石炭ガス化炉２の内部に再投入される。このため、石炭ガス化炉２内で微粉炭がガス化剤（空気または酸素）と共に反応するにあたり、石炭ガス化炉２内に微粉スラグが投入されたことにより、微粉炭の反応後に全体の灰分として生成される溶融スラグＳの量が増加する。この増加した溶融スラグＳは、高温となる石炭ガス化炉２のコンバスタ４の内壁に付着してコンバスタ４の耐熱材として機能する。
【００４７】
このため、微粉炭に本来から含まれている灰分の含有量が少なくても、この少ない灰分の量を、灰分供給装置２０から投入される微粉スラグによって補い、トータル灰分量、即ちコンバスタ４の内部で溶融してコンバスタ４の内壁面に付着する溶融スラグＳの量を増加させ、コンバスタ４の耐熱性を向上させることができる。したがって、灰分の少ない微粉炭、あるいは他の種の炭素質固体燃料であっても、これを安定的にガス化することができ、これによって適用可能な炭素質固体燃料の種類を増やすことができる。
【００４８】
また、灰分供給装置２０は、石炭ガス化炉２内に投入する灰分として、石炭ガス化炉２内に供給された微粉炭がガス化される際に生成されて排出されるスラグをそのまま利用しているため、石炭ガス化炉２の内部で反応している微粉炭のスラグと同一種類のスラグが石炭ガス化炉２に再投入されることになる。したがって、スラグの再投入によって石炭ガス化炉２の内部における反応条件が変わってしまうことが起こりにくい。
【００４９】
しかも、上記のように石炭ガス化炉２の内部における反応条件が変わらないため、コンバスタ４の内壁面に付着する溶融スラグＳの流動状態が変化しない。このため、想定範囲内の運転が可能になり、安定的なガス化を行うことができる。その上、石炭ガス化炉２内で反応した後のスラグは、未燃焼成分が含まれないため、石炭ガス化炉２に再投入されたスラグが再び反応を起こすことがない。この点でも微粉炭の反応状態を安定させて良好にガス化させることができる。また、スラグは固形化してガラス状の粉砕性の良い性状となるため、取り扱いが容易である。
【００５０】
さらに、灰分供給装置２０は、石炭ガス化炉２内に投入する灰分として、他の燃焼システム２８にて生成された灰分を供給可能に構成されており、石炭ガス化炉２の内部で反応させた微粉炭のスラグと、他の燃焼システム２８にて生成された灰分との両方を石炭ガス化炉２に投入可能に構成されている。このため、石炭ガス化炉２の運転開始時および、微粉炭や他の炭素質固体燃料の灰分が著しく少ない時のように、コンバスタ４の内壁面に溶融スラグを付着させにくい場合であっても、他の燃焼システム２８にて生成された灰分を石炭ガス化炉２に投入することによって溶融スラグの不足を補うことができる。したがって、安定的なガス化を継続して行うことができる。
【００５１】
灰分供給装置２０から石炭ガス化炉２に投入される微粉スラグは、灰分供給ライン２１から微粉炭供給ライン１６に供給され、微粉炭供給ライン１６の内部で微粉炭供給装置１５から供給された微粉炭と混合し、微粉炭と一緒に石炭ガス化炉２に再投入される。このため、石炭ガス化炉２に灰分を投入する投入部として、従来より石炭ガス化炉２に備えられている微粉炭の投入部（微粉炭供給ライン１６）を共用することができる。このため、既存の石炭ガス化炉、あるいは他の種のガス化炉に改造を加えることなく灰分を投入可能にして溶融スラグＳの量を増加させ、コンバスタ４の耐熱性を向上させることができる。
【００５２】
しかも、コンバスタ４の内部においては、微粉炭の投入部となる微粉炭供給ライン１６および圧縮空気の供給部となる空気供給ライン１１以外に、微粉スラグの投入部が別途開口することがない。したがって、そのような開口部から微粉スラグを搬送するための空気やガスがコンバスタ４内に流入することもなく、コンバスタ４の内部温度が低下してしまう懸念を排除することができる。このため、コンバスタ４内における溶融スラグの流動特性が従来と変わることがなく、これにより安定的なガス化が可能になる。
【００５３】
また、灰分供給装置２０は制御部３１に制御されて作動し、制御部３１は、図２に示すように、石炭ガス化炉２から生成されるスラグの量が、微粉炭の全体投入量に対して所定の比率の目標スラグ生成量Ａとなるように灰分供給装置２０を制御し、目標スラグ生成量Ａを上回って生成されるスラグについては石炭ガス化炉２に投入せずに廃棄するように制御する。このため、石炭ガス化炉２から生成されるスラグの量が常に目標スラグ生成量Ａに近い値となる。これにより、常に最適量の溶融スラグＳをコンバスタ４の内壁に付着させ、コンバスタ４の内壁面の耐熱性を向上させて安定的なガス化を行うことができる。しかも、石炭ガス化炉２に投入されるスラグの量を必要最小限に抑えて、生成された可燃ガスに灰分が多量に混入することを防止し、可燃ガスと灰分との分離を容易にすることができる。
【００５４】
なお、本発明は上記の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、上記実施形態では石炭ガス化炉２にスラグを再投入するように構成されているが、他の種の炭素質固体燃料、例えば石油コークスやバイオマス燃料をガス化するガス化炉に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  石炭ガス化システム（ガス化システム）
２  石炭ガス化炉（ガス化炉）
４  コンバスタ
１１  空気供給ライン
１２  空気供給装置
１５  微粉炭供給装置（固体燃料供給手段）
２０  灰分供給装置（灰分供給手段）
２４  スラグ回収ホッパ
２８  他の燃焼システム
３１  制御部
３８  ガス導出ライン
４４  ガスタービン装置
Ａ  目標スラグ生成量（目標灰分生成量）
Ｓ  溶融スラグ
【図１】
2013061736.tif 000003
【図２】
2013061736.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月25日(2013.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質固体燃料をガス化剤と共に炉内で反応させて前記炭素質固体燃料から可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記炭素質固体燃料を微粉状にして前記ガス化炉に投入する固体燃料供給手段と、
炭素質原料の灰分を前記ガス化炉の内部に投入する灰分供給手段と、
前記灰分供給手段を制御する制御部と、を備えてなり、
前記制御部は、前記ガス化炉の耐熱性を確保するために、前記石炭ガス化炉から生成される前記灰分の量が、前記炭素質固体燃料の全体投入量に対して所定の比率の目標灰分生成量となるように前記灰分供給手段を制御するガス化システム。
【請求項２】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分を前記ガス化炉内に再投入するように構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項３】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、他の燃焼システムにて生成された灰分を前記ガス化炉に投入するように構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項４】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分と、他の燃焼システムにて生成された灰分との両方を前記ガス化炉に投入可能に構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項５】
前記ガス化炉に投入される前記灰分は、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で２〜５０％である請求項４に記載のガス化システム。
【請求項６】
前記灰分供給手段は、前記灰分を微粉状にして前記炭素質固体燃料と一緒に前記ガス化炉の内部に再投入するように構成されている請求項１から５のいずれかに記載のガス化システム。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記目標灰分生成量は、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で約２〜１０％である請求項７に記載のガス化システム。
【請求項９】
前記灰分は前記炭素質固体燃料が前記ガス化炉内で反応した後のスラグである請求項１から８のいずれかに記載のガス化システム。
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月30日(2014.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質固体燃料をガス化剤と共に炉内で反応させて前記炭素質固体燃料から可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記炭素質固体燃料を微粉状にして前記ガス化炉に投入する固体燃料供給手段と、
炭素質原料の灰分を前記ガス化炉の内部に投入する灰分供給手段と、
前記灰分供給手段を制御する制御部と、を備えてなり、
前記制御部は、前記ガス化炉の耐熱性を確保するために、前記石炭ガス化炉から生成される前記灰分の量が、前記炭素質固体燃料の全体投入量に対して所定の比率の目標灰分生成量となるように前記灰分供給手段を制御するガス化システム。
【請求項２】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分を前記ガス化炉内に再投入するように構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項３】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、他の燃焼システムにて生成された灰分を前記ガス化炉に投入するように構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項４】
前記灰分供給手段は、前記灰分として、前記ガス化炉内にて前記炭素質固体燃料がガス化される際に生成されて排出される灰分と、他の燃焼システムにて生成された灰分との両方を前記ガス化炉に投入可能に構成されている請求項１に記載のガス化システム。
【請求項５】
前記ガス化炉に投入される前記灰分は、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で２〜５０％である請求項４に記載のガス化システム。
【請求項６】
前記灰分供給手段は、前記灰分を微粉状にして前記炭素質固体燃料と一緒に前記ガス化炉の内部に再投入するように構成されている請求項１から５のいずれかに記載のガス化システム。
【請求項７】
前記目標灰分生成量は、前記炭素質固体燃料の投入量に対して重量比で約２〜１０％である請求項１に記載のガス化システム。
【請求項８】
前記灰分は前記炭素質固体燃料が前記ガス化炉内で反応した後のスラグである請求項１から７のいずれかに記載のガス化システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１２５８９１号公報
【特許文献２】米国法定発明登録第０００００１３２５Ｈ号明細書
【国際調査報告】
2013061736.tif 000005
2013061736.tif 000006
2013061736.tif 000007
2013061736.tif 000008
2013061736.tif 000009
2013061736.tif 000010
2013061736.tif 000011