(57)【要約】【課題】  安定した集塵性能を確保して大容量化に対応できるガス化システムを提供することを目的とする。【解決手段】  炭素含有燃料をガス化しガス燃料を生成する石炭ガス化炉３と、石炭ガス化炉３の下流側に設けられ、ガス燃料中のチャーを分離除去するサイクロン１９と、サイクロン１９の下流側に設けられ、ガス燃料中に残存したチャーを集塵する第一フィルター２１および第二フィルター２３と、を有する石炭ガス化システム１において、第一フィルター２１および第二フィルター２３は、複数備えられ、かつ並列に配置されたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有燃料をガス化しガス燃料を生成するガス化炉と、
該ガス化炉の下流側に設けられ、前記ガス燃料中のチャーを分離除去する一次集塵器と、
該一次集塵器の下流側に設けられ、前記ガス燃料中に残存したチャーを集塵する精密集塵器と、を有するガス化システムにおいて、
前記精密集塵器は、複数備えられ、かつ並列に配置されたことを特徴とするガス化システム。
【請求項２】
各前記精密集塵器から回収されたチャーを集合させる集合器と、
該集合器に集合された前記チャーを前記ガス化炉に供給するチャーリサイクル設備と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載されたガス化システム。
【請求項３】
前記集合器は、前記一次集塵器で分離されたチャーを集合させることを特徴とする請求項２に記載されたガス化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体または液体の炭素含有燃料をガス化してガス燃料として利用するガス化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなガス化システムでは、例えば特許文献１に示されるように、ガス化炉で生成されたガス燃料中に含まれる未燃分であるチャーを分離するために、ガス化炉の下流側に集塵設備が設けられている。集塵設備としては、遠心式の固気分離器であるサイクロンと、布製やセラミック製のろ材でろ過するフィルターと、を組み合わせたものが多用されている。これは、サイクロンで効率的に大部分のチャーを分離し、残されたチャーをフィルターによって確実に分離するものである。
最近、ガス化システムの大型化に伴い、この集塵設備も大容量化を求められている。大容量化を行うものとして、サイクロンとフィルターとの組合せを並列に複数組設けるものが実施されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２２９５１号公報（段落［００１６］〜［００２３］，及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、サイクロンとフィルターとの組合せを複数組（例えば２組）並列に設けるものでは、一方のフィルターが何らかの原因で例えば目詰りし差圧が増加した場合、これによりこのフィルターを通過するガス流量が減少する。このため、このフィルターに接続されたサイクロンを通過するガス流量も減少するので、このサイクロン内のガス流速が減少し、遠心分級性能が低下する。遠心分級性能が低下すると、フィルターに流入するガスのチャー濃度が増加することになるので、フィルターでの目詰りが一層増加する。この悪循環により一方のフィルターは急激に目詰りが進展し、最悪の場合には運転を中止して目詰りを除去する事態に到るという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、安定した集塵性能を確保して大容量化に対応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】
【０００６】
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。
すなわち、本発明にかかるガス化システムは、炭素含有燃料をガス化しガス燃料を生成するガス化炉と、該ガス化炉の下流側に設けられ、前記ガス燃料中のチャーを分離除去する一次集塵器と、該一次集塵器の下流側に設けられ、前記ガス燃料中に残存したチャーを集塵する精密集塵器と、を有するガス化システムにおいて、前記精密集塵器は、複数備えられ、かつ並列に配置されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ガス化炉によって炭素含有燃料から生成されたガス燃料は、一次集塵器によって大部分のチャーが分離除去され、次いで複数の精密集塵器に分流され、各精密集塵器によって残留したチャーが回収される。
一次集塵器としては、比較的大型化に対応できる例えばサイクロン等の遠心分離方式が用いられ、効率的に８〜９割のチャーが分離除去される。
精密集塵器は、残りのチャーを確実に回収するために低速で集塵する布製またはセラミック製のろ材でろ過する例えばフィルターが用いられている。
【０００８】
このように、本発明によれば一次集塵器の下流に、低速で集塵する精密集塵器を複数並列に設けているので、精密集塵器での処理能力が増加する。このため、一次集塵器を大型化しても精密集塵器での処理が可能となるので、ガス燃料の大容量化に対応できる。
なお、精密集塵器の台数は、一次集塵器の容量に応じて選択される。
また、一方の精密集塵器に例えば目詰りが生じて差圧が増加した場合、これによりこの精密集塵器を通過するガス流量が減少し、他方の精密集塵器を通過するガス量がその分増加するが、一次集塵器を通過するガス燃料量には影響しない。このため、一次集塵器での集塵性能が低下しないので、各精密集塵器に流入するガス燃料のチャー濃度が増加しない。したがって、精密集塵器での目詰りが急激に増加することがないので、所定タイミングで実施される例えば逆洗のようなチャー回収手段で復旧可能となり、安定した集塵性能を確保できる。
【０００９】
また、本発明にかかるガス化システムは、各前記精密集塵器から回収されたチャーを集合させる集合器と、該集合器に集合された前記チャーを前記ガス化炉に供給するチャーリサイクル設備と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように、各精密集塵器から回収されたチャーを集合させる集合器と、集合器に集合されたチャーをガス化炉に供給するチャーリサイクル設備と、を備えているので、各精密集塵器によって回収されたチャー量のばらつきは集合器によって吸収される。このため、チャーリサイクル設備は、一次集塵器の出口部でのチャー量に見合った容量の設備ですむので、精密集塵器毎に設けるものと比較して全体として小型化できる。また、配管等の低減も併せ製造コストを安価にできる。
【００１１】
さらに、本発明にかかるガス化システムは、前記集合器は、前記一次集塵器で分離されたチャーを集合させることを特徴とする。
【００１２】
このように、集合器は、一次集塵器で分離されたチャーを集合させるので、チャーリサイクル設備は、それぞれの集塵機で分離されるチャー量の変動に対応することなくチャー発生量に見合った容量の設備ですむので、各集塵器毎に設けるものと比較して全体として小型化できる。また、配管等の低減も併せ製造コストを一層安価にできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一次集塵器の下流に、低速で集塵する精密集塵器を複数並列に設けているので、ガス燃料の大容量化に対応でき、安定した集塵性能を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態にかかる石炭ガス化システム（ガス化システム）１について、図１を用いて説明する。
図１は、石炭ガス化システム１の概略構成を示すブロック図である。
石炭ガス化システム１には、石炭ガス化炉（ガス化炉）３と、除塵設備５と、脱硫装置７と、ガスタービン９と、が備えられている。
これらの石炭ガス化炉３、除塵設備５、脱硫装置７およびガスタービン９は、主系統ライン１７によって連結されている。
【００１５】
石炭ガス化炉３には、微粉炭１１、ガス化剤１３およびチャー１５が圧力をかけられ供給される。微粉炭１１は、図示しない前工程で、原料炭を粉砕して数μｍ〜数百μｍの微粉炭とされ供給される。ガス化剤１３としては、空気または酸素が供給される。チャー１５は、後述するように石炭ガス化炉３で生成されたガス燃料に含まれる未燃焼分である。
石炭ガス化炉３では、これらの微粉炭１１、ガス化剤１３およびチャー１５を燃焼することにより、微粉炭１１およびチャー１５中の炭素が高温ガス中のＣＯ２およびＨ２Ｏと反応してＣＯやＨ２を生成する吸熱反応が行われる。このＣＯやＨ２がガスタービン９のガス燃料とされるものである。
【００１６】
石炭ガス化炉３で生成されたガス燃料は、未燃焼の固形分であるチャー等を含んでおり、主系統ライン１７を通って除塵設備５へと導かれる。
除塵設備５には、サイクロン（一次集塵器）１９と、サイクロン１９の下流に並列に配置された第一フィルター（精密集塵器）２１および第二フィルター（精密集塵器）２３とが備えられている。
サイクロン１９は、遠心分離方式の固気分離器であり、ガス燃料に含まれるチャー分の８〜９割を分離する。分離されたチャー１５は、第一チャーリサイクル設備２５によって石炭ガス化炉３へ供給される。
【００１７】
サイクロン１９によって大部分のチャーが分離されたガス燃料は、主系統ライン１７の位置Ａにて分岐され、それぞれ第一フィルター２１および第二フィルター２３に流入される。
第一フィルター２１および第二フィルター２３は、セラミック製のろ材を備えており、ガス燃料がろ材を通過する際に、ガス燃料中のチャーを濾し取るように構成されている。濾し取られたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すこと（逆洗）により下方に落下させ、回収されるように構成されている。
【００１８】
第一フィルター２１で回収されたチャーは、第二チャーリサイクル設備２７によって石炭ガス化炉３に供給される。
第二フィルター２３で回収されたチャーは、第三チャーリサイクル設備２９によって石炭ガス化炉３に供給される。
第一チャーリサイクル設備２５、第二チャーリサイクル設備２７および第三チャーリサイクル設備２９に回収されたチャーは、それぞれ図示しない圧縮機から供給される窒素ガスによって石炭ガス化炉３内より高圧に加圧されて石炭ガス化炉３に供給される。
【００１９】
第一フィルター２１および第二フィルター２３を通過したガス燃料は、位置Ｂで合流し、脱硫装置７へ導かれる。
脱硫装置７では、例えばガス燃料から硫化物が取り除かれる。脱硫装置７は、通常湿式のものであり、ガス燃料中のＣＯＳを触媒によってＨ２Ｓに変換するＣＯＳ変換器、ガス冷却塔、ガス洗浄塔、Ｈ２Ｓ吸収液が満たされたＨ２Ｓ吸収塔および冷却されたガス燃料を昇温する熱交換器等で構成されている。
【００２０】
脱硫装置７で脱硫等がなされたガス燃料は、主系統ライン１７によってガスタービン９へと導かれる。ガスタービン９では、脱硫装置７から送られるガス燃料が図示しない空気圧縮機からの高圧空気によって燃焼され、回転駆動力に変換される。
この回転駆動力によって例えば発電機を回転させて電力を得るように構成されている。
【００２１】
以上説明した本実施形態にかかる石炭ガス化システム１の動作について説明する。
石炭ガス化炉３では、圧力をかけて供給された微粉炭１１、ガス化剤１３およびチャー１７を燃焼することにより、微粉炭１１およびチャー１７中の炭素が高温ガス中のＣＯ２およびＨ２Ｏと反応してＣＯやＨ２を成分とするガス燃料が生成される。
石炭ガス化炉３で生成されたガス燃料は、主系統ライン１７を通ってサイクロン１９へと導かれ、サイクロン１９によって、混在するチャー１５が８〜９割方回収される。そして、回収されたチャー１５は、第一チャーリサイクル設備２５に集められ、図示しない圧縮機から供給される窒素ガスによって加圧され石炭ガス化炉３へ返送されてリサイクルされる。
【００２２】
サイクロン１９で大部分のチャーを回収されたガス燃料は、主系統ライン１７を通って位置Ａにおいて分岐され、それぞれ第一フィルター２１および第二フィルター２３へと導かれる。
第一フィルター２１へ導かれたガス燃料は、セラミック製のろ材を通過する際に、ガス燃料中のチャーを濾し取られる。濾し取られたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すこと（逆洗）により下方に落下させ、回収される。そして、回収されたチャー１５は、第二チャーリサイクル設備２７に集められ、図示しない圧縮機から供給される窒素ガスによって加圧され石炭ガス化炉３へ返送されてリサイクルされる。
【００２３】
第二フィルター２３へ導かれたガス燃料は、セラミック製のろ材を通過する際に、ガス燃料中のチャーを濾し取られる。濾し取られたチャーは、所定タイミングで逆洗することにより下方に落下させ、回収される。そして、回収されたチャー１５は、第三チャーリサイクル設備２９に集められ、図示しない圧縮機から供給される窒素ガスによって加圧され石炭ガス化炉３へ返送されてリサイクルされる。
【００２４】
このように、本実施形態によればサイクロン１９の下流に、第一フィルター２１および第二フィルター２３を並列に設けているので、第一フィルター２１および第二フィルター２３での処理能力が増加する。このため、サイクロン１９を大型化してもそれに応じて第一フィルター２１および第二フィルター２３での処理が可能となるので、ガス燃料の大容量化に対応できる。
なお、第一フィルター２１および第二フィルター２３は、サイクロン１９の容量がさらに大型化すれば、さらに台数を増加させて対応することができる。
【００２５】
また、例えば第一フィルター２１に目詰りが生じて差圧が増加した場合、これにより第一フィルター２１を通過するガス燃料の流量が減少する。この場合、第二フィルター２３を通過するガス燃料量がその分増加するだけで、サイクロン１９を通過するガス燃料量には影響しない。このため、サイクロン１９での集塵性能が低下しないので、第一フィルター２１および第二フィルター２３に流入するガス燃料のチャー濃度は増加しない。したがって、第一フィルター２１での目詰りが急激に増加することがないので、所定タイミングで行われる逆洗によって復旧可能となり、安定した集塵性能を確保できる。
【００２６】
第一フィルター２１および第二フィルター２３を通過したガス燃料は、位置Ｂで合流して脱硫装置７へと送られ、例えばガス燃料から硫化物が取り除かれる。
脱硫装置７で脱硫等がなされたガス燃料は、主系統ライン１７によってガスタービン９へと導かれ、空気圧縮機２７から送られる圧縮空気とともに燃焼される。
これによってガスタービン１１が回転駆動され、例えば、ガスタービン９の回転軸に接続された発電機が回転駆動力を電力に変換する。
【００２７】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態にかかる石炭ガス化システム１について、図２を用いて説明する。
図２は、石炭ガス化システム１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態では、除塵設備５で回収したチャーを取り扱う構成が第一実施形態と異なる。その他の構成要素については前述した第一実施形態のものと同様であるので、ここではそれらの構成要素についての重複した説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２８】
除塵設備５には、集合器３１が備えられている。集合器３１は、サイクロン１９、第一フィルター２１および第二フィルター２３で分離回収されたチャーを併せて蓄積するように構成されている。
集合器３１に回収されたチャーは、集合チャーリサイクル設備（チャーリサイクル設備）３３によって石炭ガス化炉３に供給される。
集合チャーリサイクル設備３３に供給されたチャーは、図示しない圧縮機から供給される窒素ガスによって石炭ガス化炉３内より高圧に加圧されて石炭ガス化炉３に供給される。
【００２９】
以上説明した本実施形態にかかる石炭ガス化システム１の動作について説明する。
石炭ガス化炉３では、圧力をかけて供給された微粉炭１１、ガス化剤１３およびチャー１７を燃焼することにより、微粉炭１１およびチャー１７中の炭素が高温ガス中のＣＯ２およびＨ２Ｏと反応してＣＯやＨ２を成分とするガス燃料が生成される。
石炭ガス化炉３で生成されたガス燃料は、主系統ライン１７を通ってサイクロン１９へと導かれ、サイクロン１９によって、混在するチャー１５が８〜９割方回収される。そして、回収されたチャー１５は、集合器３１に集められる。
【００３０】
サイクロン１９で大部分のチャーが回収されたガス燃料は、主系統ライン１７を通って位置Ａにおいて分岐され、それぞれ第一フィルター２１および第二フィルター２３へと導かれる。
第一フィルター２１へ導かれたガス燃料は、セラミック製のろ材を通過する際に、ガス燃料中のチャーを濾し取られる。濾し取られたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すこと（逆洗）により下方に落下させ、回収される。そして、回収されたチャー１５は、集合器３１に集められる。
【００３１】
第二フィルター２３へ導かれたガス燃料は、セラミック製のろ材を通過する際に、ガス燃料中のチャーを濾し取られる。濾し取られたチャーは、所定タイミングで逆洗することにより下方に落下させ、回収される。そして、回収されたチャー１５は、集合器３１に集められる。
【００３２】
このように、本実施形態によればサイクロン１９の下流に、第一フィルター２１および第二フィルター２３が並列に設けられているので、第一フィルター２１および第二フィルター２３での処理能力が増加する。このため、サイクロン１９を大型化してもそれに応じて第一フィルター２１および第二フィルター２３での処理が可能となるので、ガス燃料の大容量化に対応できる。
なお、第一フィルター２１および第二フィルター２３は、サイクロン１９の容量がさらに大型化すれば、さらに台数を増加させて対応することができる。
【００３３】
また、例えば第一フィルター２１に目詰りが生じて差圧が増加した場合、これにより第一フィルター２１を通過するガス燃料の流量が減少する。この場合、第二フィルター２３を通過するガス燃料量がその分増加するだけで、サイクロン１９を通過するガス燃料量には影響しない。このため、サイクロン１９での集塵性能が低下しないので、第一フィルター２１および第二フィルター２３に流入するガス燃料のチャー濃度は増加しない。したがって、第一フィルター２１での目詰りが急激に増加することがないので、所定タイミングで行われる逆洗によって復旧可能となり、安定した集塵性能を確保できる。
【００３４】
集合器３１に蓄積されたチャーは、集合チャーリサイクル設備３３に供給される。集合チャーリサイクル設備３３に供給されたチャーは、図示しない圧縮機から供給される窒素ガスによって加圧され石炭ガス化炉３へ返送されてリサイクルされる。
【００３５】
このように、サイクロン１９、第一フィルター２１および第二フィルター２３で回収されたチャーは一旦集合器３１に集められ、その後に集合チャーリサイクル設備３３によって石炭ガス化炉３に供給されるので、集合チャーリサイクル設備３３は、チャー発生量に見合った容量の設備ですむ。このため、サイクロン１９、第一フィルター２１および第二フィルター２３毎にチャーリサイクル設備を設ける場合には、それぞれのチャーリサイクル設備毎にチャー回収量の変動による余裕を持たせる必要があるが、それと比較すると全体として小型化できる。また、配管等の低減も併せ製造コストを安価にできる。
【００３６】
なお、本実施形態では、サイクロン１９、第一フィルター２１および第二フィルター２３で回収されるチャーを集合器３１に蓄積するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第一フィルター２１および第二フィルター２３から回収されるチャーを集合器３１に蓄積し、サイクロン１９には単独にチャーリサイクル設備を設けるようにしても、製造コストを安価にできる効果を奏するものである。
【００３７】
第一フィルター２１および第二フィルター２３を通過したガス燃料は、位置Ｂで合流して脱硫装置７へと送られ、例えばガス燃料から硫化物が取り除かれる。
脱硫装置７で脱硫等がなされたガス燃料は、主系統ライン１７によってガスタービン９へと導かれ、空気圧縮機２７から送られる圧縮空気とともに燃焼される。
これによってガスタービン１１が回転駆動され、例えば、ガスタービン９の回転軸に接続された発電機が回転駆動力を電力に変換する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第一実施形態にかか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】本発明の第二実施形態にかか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。
【符号の説明】
【００３９】
１  石炭ガス化システム
３  石炭ガス化炉
１９  サイクロン
２１  第一フィルター
２３  第二フィルター
３１  集合器
３３  集合チャーリサイクル設備
【図１】
2006052360.tif 000003
【図２】
2006052360.tif 000004