(57)【要約】【課題】再生頻度を増加させることなく、ポーラスフィルタの通気抵抗を回復、維持可能なフィルタ装置の再生方法を提供する。【解決手段】炭素含有燃料をガス化するガス化炉から排出される含塵ガスを、細孔を有するポーラスフィルタ１１０で濾過することにより生成ガス中のチャーを捕獲し、クリーンガスを排出するフィルタ装置５１ａの再生方法であって、ポーラスフィルタ１１０に蓄積したチャーを加熱された酸化ガスによって酸化させる酸化工程と、酸化工程中にポーラスフィルタ１１０に逆洗ガスを投入する逆洗工程とを有することを特徴とする。【選択図】図２
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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するガス化炉から排出される含塵ガスを、細孔を有するポーラスフィルタで濾過することにより生成ガス中のチャーを捕獲するフィルタ装置の再生方法であって、
前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを加熱された酸化ガスによって酸化させる酸化工程と、
前記酸化工程中に前記ポーラスフィルタに前記フィルタに逆洗ガスを投入する逆洗工程と、
を有することを特徴とするフィルタ装置の再生方法。
【請求項２】
前記逆洗工程において、前記逆洗ガスが複数回投入されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置の再生方法。
【請求項３】
前記酸化工程は、
前記フィルタ装置内の温度を上昇させ、所定の温度を維持する加熱工程と、
前記酸化ガスを投入する酸化ガス投入工程と、を有し、
前記逆洗工程は、前記加熱工程中の前記フィルタ装置内の温度の上昇中に行うことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置の再生方法。
【請求項４】
前記酸化工程は、
前記フィルタ装置内の温度を上昇させ、所定の温度を維持する加熱工程と、
前記酸化ガスを投入する酸化ガス投入工程と、を有し、
前記逆洗工程は、前記加熱工程中の前記フィルタ装置内の温度が所定の温度に維持されている状態で行うことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置の再生方法。
【請求項５】
前記逆洗工程中に、前記フィルタ装置に導入される前記含塵ガスの圧力と前記フィルタ装置から排出されるクリーンガスの圧力に基づいて、前記ポーラスフィルタの通気抵抗を算出する通気抵抗算出工程と、をさらに備え、
算出された通気抵抗の値が、所定の閾値以下になるまで前記逆洗ガスを投入することを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置の再生方法。
【請求項６】
ポーラスフィルタ容器と、
前記ポーラスフィルタ容器内に配置された少なくとも１つのポーラスフィルタと、
前記ポーラスフィルタ容器に炭素含有燃料をガス化するガス化炉から排出される含塵ガスが供給される含塵ガス供給管と、
前記ポーラスフィルタによって濾過された前記含塵ガスをクリーンガスとして前記ポーラスフィルタ容器から排出するクリーンガス排出管と、
前記ポーラスフィルタ容器内の温度を上昇させ、所定温度で維持するフィルタ加熱手段と、
前記ポーラスフィルタに対し、前記含塵ガスの流れ方向と反対方向にフィルタ再生ガスを供給するフィルタ再生ガス供給手段と、
前記フィルタ加熱手段及び前記フィルタ再生ガス供給手段を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記フィルタ加熱手段の動作中に、前記ポーラスフィルタに供給される前記フィルタ再生ガスの圧力を一時的に変化する制御を実行することを特徴とするフィルタ装置。
【請求項７】
前記含塵ガス供給管に設けられた前記含塵ガスの圧力を測定する第１圧力測定手段と、
前記クリーンガス排出管に設けられた前記クリーンガスの圧力を測定する第２圧力測定手段と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１圧力測定手段及び前記第２圧力測定手段の測定結果に基づいて、前記ポーラスフィルタに供給される前記フィルタ再生ガスの圧力を一時的に変化する制御を実行することを特徴とする請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
前記フィルタ再生ガス供給手段は、
前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを酸化する酸化ガスを前記ポーラスフィルタに供給する酸化ガス供給手段と、
前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを除去するための逆洗ガスを前記ポーラスフィルタに供給する逆洗ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項９】
前記含塵ガス供給管に設けられた前記含塵ガスの圧力を測定する第１圧力測定手段と、
前記クリーンガス排出管に設けられた前記クリーンガスの圧力を測定する第２圧力測定手段と、をさらに備え、
前記フィルタ再生ガス供給手段は、
前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを酸化する酸化ガスを前記ポーラスフィルタに供給する酸化ガス供給手段と、
前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを除去するための逆洗ガスを前記ポーラスフィルタに供給する逆洗ガス供給手段と、
を有し、
前記制御装置は、前記第１圧力測定手段及び前記第２圧力測定手段の測定結果に基づいて、前記ポーラスフィルタに供給される前記逆洗ガスの圧力を一時的に変化する制御を実行することを特徴とする請求項６に記載のフィルタ装置。
【請求項１０】
炭素含有燃料をガス化するガス化炉と、
前記ガス化炉にて生成されたガスが導かれる請求項６から９のいずれかに記載されたフィルタ装置と、
前記フィルタ装置から導かれるガスを用いて動作するガスタービンと、
前記ガスタービンンから得られた駆動力によって発電する発電機と、
を備えていることを特徴とするガス化複合発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ装置の再生方法およびフィルタ装置ならびにガス化複合発電設備に関し、例えば、ガス化炉で生成した含塵ガスを処理するフィルタ装置の再生方法およびフィルタ装置ならびにガス化複合発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化炉を備えたガス化複合発電設備では、該石炭ガス化炉での生成ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するポーラスフィルタを設置している。かかる石炭ガス化炉の通常運転時には、前記ポーラスフィルタで捕獲されるチャーは圧縮窒素で該ポーラスフィルタ内を逆洗することによって払い落され、ホッパで回収された後、前記石炭ガス化炉に再投入される。
前記ポーラスフィルタの寿命は、該ポーラスフィルタ内のエレメントにおける通気抵抗の増加量で判断され、寿命に達したポーラスフィルタを再生する手段が種々提供されている。
【０００３】
前記ポーラスフィルタの再生手段の一つとして、特許文献１の技術が提供されている。この技術においては、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するフィルタの内部を不活性ガスで置換し、次いで該フィルタを加熱し、灰化ガスを該フィルタ内に投入して、前記フィルタ内のチャーを灰化（酸化）させている。ポーラスフィルタの再生（チャーの灰化）を行った後、該ポーラスフィルタの逆洗を行い、再生時に灰化したチャー（永久ダスト層中の灰分）がポーラスフィルタの表面に付着しているので、該ポーラスフィルタの再生後に逆洗を行うことにより、ポーラスフィルタ表面の前記灰化したチャーを除去することしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ポーラスフィルタの再生を複数回繰り返していくと、再生後の通気抵抗が初期や前回再生時の通気抵抗まで回復しなくなる場合が生じる。その場合、再生による通気抵抗回復効果が小さいと、再生頻度の増加によりポーラスフィルタへの熱負荷の増加で性能低下の懸念が生じたり、プラント運転効率が低下し、経済性に影響を及ぼすこととなる問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、再生頻度を増加させることなく、ポーラスフィルタの通気抵抗を回復、維持可能なフィルタ装置の再生方法およびフィルタ装置ならびにこれを備えたガス化複合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】
【０００７】
本発明のフィルタ装置の再生方法は、炭素含有燃料をガス化するガス化炉から排出される含塵ガスを、細孔を有するポーラスフィルタで濾過することにより生成ガス中のチャーを捕獲するフィルタ装置の再生方法であって、ポーラスフィルタに蓄積したチャーを加熱された酸化ガスによって酸化させる酸化工程と、前記酸化工程中に前記ポーラスフィルタに逆洗ガスを投入する逆洗工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、酸化工程中に逆洗ガスを投入することによって、酸化されて灰化したチャーをポーラスフィルタ外に排出するだけでなく、ポーラスフィルタの細孔内に依然として残存するチャーをほぐして酸素を未反応のチャーまで到達させることができ、チャーの酸化ないし灰化を促進することができる。これにより、ポーラスフィルタの通気抵抗を効果的に回復させることができ、また再生時間の短縮化を図ることができる。
【０００９】
本発明のフィルタ装置の再生方法においては、前記逆洗工程において、前記逆洗ガスが複数回投入されることが好ましい。
この構成によれば、逆洗ガスの投入回数を複数回に分けることで、１回あたりのポーラスフィルタにかかる圧力を小さくすることができ、ポーラスフィルタの劣化を抑制することができる。また、ポーラスフィルタの詰まり具合によっては、逆洗ガスの圧力を瞬間的（パルス的）に高くし、ポーラスフィルタ内の灰化されたチャーやパーマネント層の脱離を促すことができる。
【００１０】
本発明のフィルタ装置の再生方法においては、前記酸化工程は、前記フィルタ装置内の温度を上昇させ、所定の温度を維持する加熱工程と、前記酸化ガスを投入する酸化ガス投入工程と、を有し、前記逆洗工程は、前記加熱工程中の前記フィルタ装置内の温度の上昇中に行うことが好ましい。
【００１１】
本発明のフィルタ装置の再生方法においては、前記酸化工程は、前記フィルタ装置内の温度を上昇させ、所定の温度を維持する加熱工程と、前記酸化ガスを投入する酸化ガス投入工程と、を有し、前記逆洗工程は、前記加熱工程中の前記フィルタ装置内の温度が所定の温度に維持されている状態で行うことが好ましい。
【００１２】
本発明のフィルタ装置の再生方法においては、前記逆洗工程中に、前記フィルタ装置に導入される前記含塵ガスの圧力と前記フィルタ装置から排出されるクリーンガスの圧力に基づいて、前記ポーラスフィルタの通気抵抗を算出する通気抵抗算出工程と、をさらに備え、算出された通気抵抗の値が、所定の閾値以下になるまで前記逆洗ガスを投入することが好ましい。
【００１３】
本発明のフィルタ装置は、ポーラスフィルタ容器と、ポーラスフィルタ容器内に配置された少なくとも１つのポーラスフィルタと、ポーラスフィルタ容器に炭素含有燃料をガス化するガス化炉から排出される含塵ガスが供給される含塵ガス供給管と、ポーラスフィルタによって濾過された前記含塵ガスをクリーンガスとしてポーラスフィルタ容器から排出するクリーンガス排出管と、ポーラスフィルタ容器内の温度を上昇させ、所定温度で維持するフィルタ加熱手段と、ポーラスフィルタに対し、含塵ガスの流れ方向と反対方向にフィルタ再生ガスを供給するフィルタ再生ガス供給手段と、フィルタ加熱手段及びフィルタ再生ガス供給手段を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、フィルタ加熱手段の動作中に、ポーラスフィルタに供給されるフィルタ再生ガスの圧力を一時的に変化する制御を実行することを特徴とする。
【００１４】
本発明のフィルタ装置においては、前記含塵ガス供給管に設けられた前記含塵ガスの圧力を測定する第１圧力測定手段と、前記クリーンガス排出管に設けられた前記クリーンガスの圧力を測定する第２圧力測定手段と、をさらに備え、前記制御装置は、前記第１圧力測定手段及び前記第２圧力測定手段の測定結果に基づいて、前記ポーラスフィルタに供給される前記フィルタ再生ガスの圧力を一時的に変化する制御を実行することが好ましい。
【００１５】
本発明のフィルタ装置においては、前記フィルタ再生ガス供給手段は、前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを酸化する酸化ガスを前記ポーラスフィルタに供給する酸化ガス供給手段と、前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを除去するための逆洗ガスを前記ポーラスフィルタに供給する逆洗ガス供給手段と、を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明のフィルタ装置においては、前記含塵ガス供給管に設けられた前記含塵ガスの圧力を測定する第１圧力測定手段と、前記クリーンガス排出管に設けられた前記クリーンガスの圧力を測定する第２圧力測定手段と、をさらに備え、前記フィルタ再生ガス供給手段は、前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを酸化する酸化ガスを前記ポーラスフィルタに供給する酸化ガス供給手段と、前記ポーラスフィルタに蓄積したチャーを除去するための逆洗ガスを前記ポーラスフィルタに供給する逆洗ガス供給手段と、を有し、前記制御装置は、前記第１圧力測定手段及び前記第２圧力測定手段の測定結果に基づいて、前記ポーラスフィルタに供給される前記逆洗ガスの圧力を一時的に変化する制御を実行することが好ましい。
【００１７】
本発明のガス化複合発電設備においては、炭素含有燃料をガス化するガス化炉と、前記ガス化炉にて生成されたガスが導かれる上記のいずれかのフィルタ装置と、前記フィルタ装置から導かれるガスを用いて動作するガスタービンと、前記ガスタービンンから得られた駆動力によって発電する発電機とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態のフィルタ装置を含む石炭ガス化複合発電設備の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】フィルタ装置の概略を示す縦断面図である。
【図３】タイマー式逆洗制御方式フィルタ装置の集塵・逆洗時のフィルタ差圧ΔＰの挙動例を示すグラフである。
【図４】ポーラスフィルタによる集塵・逆洗の原理を示す図である。
【図５】フィルタ装置における逆洗とフィルタ差圧との関係を示すグラフである。
【図６】フィルタ装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。
【００２０】
図１は、一実施形態に係るガス化炉を適用したガス化複合発電設備の概略構成図である。
【００２１】
ガス化炉１４が適用されるガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated  Coal  Gasification  Combined  Cycle）１０は、空気を酸化剤として用いており、ガス化炉１４において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン１７に供給して発電を行っている。すなわち、ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。ガス化炉１４に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。
【００２２】
ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、給炭設備１１と、ガス化炉１４と、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat  Recovery  Steam  Generator）２０とを備えている。
【００２３】
給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で後述する空気分離設備４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも酸素含有率が約５％以下に制限されるものではない。
【００２４】
ガス化炉１４は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が戻されて再利用可能に供給されている。
【００２５】
また、ガス化炉１４には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機６８で所定圧力に昇圧されてガス化炉１４に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２とガス化炉１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭設備１１からの給炭ライン１１ａが接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もガス化炉１４に接続されており、この第２窒素供給ライン４５には、チャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。更に、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉１４において酸化剤として利用される。
【００２６】
ガス化炉１４は、例えば、２段噴流床形式とされている。ガス化炉１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）およびチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉１４は、微粉炭を燃焼ないしガス化した際に排出される異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給するガス生成ライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にシンガスクーラ（ガス冷却器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備１５に供給してもよい。
【００２７】
チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つまたは複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵設備５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。
【００２８】
ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。
【００２９】
ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。
【００３０】
蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。従って、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。
【００３１】
そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、ガス浄化設備７４を備えている。
【００３２】
次に、上記構成のガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００３３】
本実施形態のガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を流通してガス化炉１４に供給される。また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を流通してガス化炉１４に供給される。更に、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉１４に供給される。
【００３４】
ガス化炉１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により部分燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉１４からガス生成ライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
【００３５】
このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵設備５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉１４に戻されてリサイクルされる。
【００３６】
チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１及び発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン設備１７は発電を行うことができる。
【００３７】
そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
【００３８】
その後、ガス浄化設備７４では排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。
【００３９】
［フィルタ装置］
図２には、集塵設備５１に設けられたフィルタ装置５１ａが示されている。フィルタ装置５１ａは、生成ガス中に残存しているチャーを捕獲する。フィルタ装置５１ａは、容器内にポーラスフィルタ１１０を備えている。ポーラスフィルタ１１０は、細孔を多数有するフィルタであり、例えばセラミックス製や金属製とされている。ポーラスフィルタ１１０は、円筒形状とされており、鉛直方向に軸線を有して並列に複数設けられている。ポーラスフィルタ１１０によってフィルタ装置５１ａ内の空間が上下に仕切られており、下方空間５１ａ１が濾過前の空間となり、上方空間５１ａ２が濾過後の空間となる。
【００４０】
フィルタ装置５１ａの下方空間５１ａ１には、チャーを含む生成ガスを導く生成ガス供給通路１０３が接続されている。生成ガス供給通路１０３には、開閉弁１０３ａが設けられている。生成ガス供給通路１０３には、開閉弁１０３ａとフィルタ装置５１ａとの間に、フィルタ再生時にフィルタ再生ガスとして使用した灰化ガス（酸化ガス）を排出するための灰化ガス排出通路１０２が接続されている。灰化ガス排出通路１０２には、開閉弁１０２ａが設けられている。生成ガス供給通路１０３には、灰化ガス排出通路１０２の接続部とフィルタ装置５１ａとの間に、生成ガスの圧力を計測する第１圧力センサ１０３ｂが設けられている。第１圧力センサ１０３ｂの出力は、制御部１１５へと送信される。
【００４１】
フィルタ装置５１ａの下方空間５１ａ１の底部には、ポーラスフィルタ１１０で分離されたチャーを排出するチャー排出路１０６が接続されている。チャー排出路１０６には、開閉弁１０６ａが設けられている。
【００４２】
フィルタ装置５１ａの上方空間５１ａ２には、チャーを分離した後の生成ガス（クリーンガス）をガス精製設備１６へと導くガス排出ライン５３が接続されている。ガス排出ライン５３には、開閉弁５３ａが設けられている。
【００４３】
ガス排出ライン５３には、開閉弁５３ａとフィルタ装置５１ａとの間に、フィルタ再生時に使用する灰化ガス（酸化ガス）を供給するための灰化ガス供給通路１０４が接続されている。灰化ガス供給通路１０４には、灰化ガスの供給流量を調整する灰化ガス入口弁１０４ａが設けられている。灰化ガスの供給源については特に限定されない。灰化ガス専用のタンク、ローリーまたはカードル（いずれも不図示）を設けてもよいが、本願発明にかかるガス化複合発電設備における既設窒素系統、既設酸素系統、既設空気系統、機器動作制御用空気系統から供給しても良い。これら既設系統を用いることで追設が不要となり、設備コスト低減することができる。
【００４４】
ガス排出ライン５３には、灰化ガス供給通路１０４の接続部と開閉弁５３ａとの間に、ガスの圧力を計測する第２圧力センサ５３ｂが設けられている。第２圧力センサ５３ｂの出力は、制御部１１５へと送信される。
【００４５】
フィルタ装置５１ａには、逆洗装置１１６が設けられている。逆洗装置１１６は、フィルタ再生ガスとしての逆洗ガスをパルス的（例えば０．５秒間隔）に上方空間５１ａ２からポーラスフィルタ１１０に向けて噴射する。逆洗ガスとしては、例えば窒素が用いられるが、これに限定されるものではない。逆洗ガスの流速としては、例えば２ｃｍ／ｓとされる。
【００４６】
逆洗ガスの供給手段として、圧縮ガスを瞬間的（パルス的）に供給可能なバッファタンクを使用することが好ましい。バッファタンクへの逆洗ガス供給源の供給源についても、特に限定されない。逆洗ガス専用のタンク、ローリーまたはカードル（いずれも不図示）を設けてもよいが、本願発明にかかるガス化複合発電設備における既設窒素系統から供給しても良い。これら既設系統を用いることで追設が不要となり、設備コスト低減することができる。
【００４７】
フィルタ装置５１ａには、フィルタ再生時にフィルタ装置５１ａの内部を加熱するための電気ヒータ１０１が設けられている。電気ヒータ１０１の出力は、ヒータ制御部１１４によって制御される。
【００４８】
フィルタ装置５１ａには、容器内の温度を計測する温度センサ１１３が設けられている。温度センサ１１３の出力は、制御部１１５へと送信される。ヒータ制御部１１４は、温度センサ１１３で得られた温度に基づいて、制御部１１５によって制御される。
【００４９】
制御部１１５は、第１圧力センサ１０３ｂ及び第２圧力センサ５３ｂから得られる差圧に基づき、後述する演算、制御を行う。制御部１１５は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００５０】
［フィルタ捕集原理］
次に、フィルタ装置５１ａによるチャーの捕集・再生時の差圧変化と、ポーラスフィルタ１１０での粉粒体の捕集原理について詳細に説明する。図３は、フィルタ装置５１ａの集塵・再生時のフィルタ差圧ΔＰの挙動を示す図であり、図４は、ポーラスフィルタ１１０による集塵及び再生の原理を示す図である。
【００５１】
ガス化炉１４で生成された生成ガスからチャーを捕集すると、ポーラスフィルタ１１０に粒子が堆積し、通気抵抗が徐々に大きくなるため、フィルタ差圧ΔＰが徐々に上昇する。この時、図４（ａ）のようにポーラスフィルタの表面でチャーが捕集される。ここで、ポーラスフィルタの表面から少し入った所にチャーが入り込み、パーマネント層５６を形成する。また、捕集されるチャーの量や粒径等によっては、ポーラスフィルタ１１０の表面付近で捕集されることなく、ポーラスフィルタ１１０の細孔内まで到達し捕集される。さらにチャーの捕集をしていくとポーラスフィルタ１１０のフィルタ差圧ΔＰが上昇する。フィルタ差圧ΔＰが上昇し続けると石炭ガス化炉の安定運転が困難となるため、事前に設定したタイマーの時間間隔で、あるいは設定したフィルタ差圧ΔＰになると、再生操作が行われる。図３には、設定した時間間隔で再生操作を繰り返すタイマー式再生方式のフィルタ差圧ΔＰの挙動の一例を示した。
【００５２】
図４（ｂ）に示すように、この操作により捕集されたチャーはポーラスフィルタ１１０から払い落とされるが、パーマネント層５６はポーラスフィルタ１１０表面上に残る。ポーラスフィルタ１１０の使用開始直後、フィルタ差圧ΔＰは、チャーの捕集直後の差圧にほぼ回復する。しかし、チャーの捕集及び再生を繰り返すうちに、再生操作で除去しきれないチャーがパーマネント層５６に残り、ポーラスフィルタ１１０のフィルタ差圧ΔＰが回復しなくなる。たとえ再生操作によりパーマネント層５６を除去できたとしても、ポーラスフィルタ１１０の細孔内まで到達したチャーは除去することができず、同様にポーラスフィルタ１１０のフィルタ差圧ΔＰが回復しなくなる。
【００５３】
［通常運転］
ガス化炉１４の通常運転時において、フィルタ装置５１ａは以下のように動作する。
生成ガス供給通路１０３の開閉弁１０３ａ及びガス排出ライン５３の開閉弁５３ａを開くとともに、チャー排出路１０６の開閉弁１０６ａを開く。また、灰化ガス排出通路１０２の開閉弁１０２ａ及び灰化ガス供給通路１０４の灰化ガス入口弁１０４ａを閉じる。
この状態で、石炭ガス化炉１で石炭（微粉炭）と空気によるガス化によって生成された生成ガスは、生成ガス供給通路１０３を通ってフィルタ装置５１ａに入り、フィルタ装置５１ａにおいて生成ガス中に残存しているチャーが捕獲される。フィルタ装置５１ａにおいて、残存チャーが除去された生成ガスは、ガス排出ライン５３を介してガス精製設備１６に送り込まれる。
【００５４】
［フィルタ再生運転］
フィルタ装置５１ａの再生は以下のように行う。
ガス化炉１４の運転を停止し、生成ガス供給通路１０３の開閉弁１０３ａ及びガス排出ライン５３の開閉弁５３ａを閉じるとともに、チャー排出路１０６の開閉弁１０６ａを閉じる。
【００５５】
次いで、フィルタ装置５１ａ内を電気ヒータ１０１によって加熱する前に、灰化ガス排出通路１０２の開閉弁１０２ａ及び灰化ガス供給通路１０４の灰化ガス入口弁１０４ａを開き、灰化ガス供給通路１０４から窒素ガスをフィルタ装置５１ａ内に供給してフィルタ装置５１ａ内を非加熱状態にて窒素ガスに置換する。窒素ガスに代えて他の不活性ガスとしてもよく、酸素濃度が５％以下である不活性ガスであればよい。
なお、ガス化炉１４の点検等のための停止時には、通常、安全のために系内を窒素ガスで置換する。この状態を利用し、上述のように別途不活性ガスを供給することなく以下の操作を行なってもよい。
【００５６】
次いで、灰化ガス排出通路１０２の開閉弁１０２ａ及び灰化ガス供給通路１０４の灰化ガス入口弁１０４ａを一旦閉じて、制御部１１５によってヒータ制御部１１４を制御して電気ヒータ１０１に電流を流し、電気ヒータ１０１によってフィルタ装置５１ａの容器温度が４００〜４５０℃の範囲になるように加熱する。フィルタ装置５１ａの温度は、制御部１１５によって、温度センサ１１３の検出値に基づいて制御される。
【００５７】
制御部１１５では、図６に示す制御ブロック図にしたがってフィルタ装置５１ａの制御が行われる。制御部１１５の温度比較部５６０において、温度センサ１１３からのフィルタ装置５１ａの容器温度検出値と予め温度設定部５６１に設定された目標温度範囲（４００〜４５０℃）とを比較し、その温度偏差をヒータ制御部１１４の電流量算出部５６２に入力する。電流量算出部５６２においては、電流量／温度設定部５６３に予め設定されている電気ヒータ１０１の電流量とフィルタ装置５１ａの容器温度との関係から、温度偏差に対応する電流量の調整値を算出し、電気ヒータ１０１の電流量を調整値で調整する。これにより、フィルタ装置５１ａの容器温度は目標温度範囲（４００〜４５０℃）に保持される。
【００５８】
次いで、フィルタ装置５１ａの容器温度が目標温度範囲（４００〜４５０℃）に整定したら、灰化ガス入口弁１０４ａを開き、灰化ガス供給通路１０４から、酸素濃度が目標濃度である５ｖｏｌ％〜１５ｖｏｌ％（好ましくは１０ｖｏｌ％）に調整した窒素と空気の混合ガスからなる灰化ガスをフィルタ装置５１ａ内に投入する。これにより、目標温度範囲（４００〜４５０℃）に保持されたフィルタ装置５１ａ内で、ポーラスフィルタ１１０に捕獲されたチャーを酸化ないし灰化させる。灰化ガスの酸素濃度が１５ｖｏｌ％を超えるとポーラスフィルタ１１０内において数％の揮発分を含むチャーの爆発が発生し、また酸素濃度が５％未満の低酸素雰囲気では、必要とするチャーの灰化がなされない。灰化ガスの塔内流速は、例えば０．００５ｃｍ／ｓとされ、後述する逆洗ガスの流速に比べて極めて小さい。
【００５９】
灰化ガスの酸素濃度は、灰化ガス供給通路１０４に設けた窒素調整弁及び空気調整弁を制御することによって調整される。すなわち、フィルタ装置５１ａの入口に設けた入口酸素濃度計５００から得られた計測値を、入口酸素濃度設定部５５１の設定値と入口酸素濃度比較部５５２で比較し、灰化酸素濃度調整判断部５５５にて窒素量及び空気量を演算し、窒素調整弁及び空気調整弁を制御する。
【００６０】
灰化ガス入口弁１０４ａの制御は、フィルタ装置５１ａの出口に設けた出口酸素濃度計５２０の検出出力を、出口酸素濃度設定部５５４の設定値と出口酸素濃度比較部５５３で比較し、灰化ガス流量調整判断部５５６にて流量を決定することによって行われる。
【００６１】
フィルタ装置５１ａ内に灰化ガスを投入している間、制御部１１５は、第１圧力センサ１０３ｂ及び第２圧力センサ５３ｂからフィルタ装置５１ａの差圧（入口側圧力−出口側圧力）が算出し、差圧比較部５６５（図６参照）で予め設定された最小差圧ΔＰ０と比較し、その比較結果を監視している。
灰化ガスを供給することによって、ポーラスフィルタ１１０に捕獲されたチャーが灰化され、ポーラスフィルタ１１０の表面からチャーが脱離し、差圧が低下していく。
【００６２】
そして、図５（ｂ）に示すように、フィルタ装置５１ａ内に灰化ガスを投入している間に、ポーラスフィルタ１１０内に逆洗装置１１６から逆洗ガスを瞬間的（パルス的）に供給する。これにより、ポーラスフィルタ１１０内に残存しているチャーをポーラスフィルタ外に排出すると共に、ポーラスフィルタ内に残存する未灰化のチャーの塊をほぐすことができ、酸素が未灰化のチャーに到達して灰化を促進することができる。
【００６３】
その結果、フィルタ装置５１ａの差圧（入口側圧力−出口側圧力）は、逆先ガスを投入することによって著しく低下し、予め設定された最小差圧ΔＰ０に到達する時間が短縮される。したがって、逆洗ガスを瞬間的（パルス的）に投入しない通常のフィルタ再生に比べて、フィルタ再生時間が短縮される。
【００６４】
また、図５（ｃ）のように、逆洗を複数回行うことによって、さらにフィルタ再生時間を短くすることができる。
【００６５】
なお、逆洗ガスの投入回数や投入圧力は特に限定されるものではない。圧力センサ１０３ｂ，５３ｂによってフィルタ差圧ΔＰを監視することにより、逆洗ガスの投入は１回でもよく、複数回でも良い。投入回数を複数回に分けることで、１回あたりのポーラスフィルタにかかる圧力を小さくすることができ、ポーラスフィルタの劣化を抑制することができるとともに、フィルタの詰まり具合によっては、逆洗ガスの圧力を高くし、ポーラスフィルタ１１０の細孔内のチャーやパーマネント層の脱離を促すことができる。
【００６６】
フィルタ装置５１ａの再生終了は、以下のようにして行う。
図６の制御ブロック図において、各圧力センサ１０３ｂ，５３ｂの検出値は、制御部１１５の差圧算出部５５７に入力され、差圧算出部５５７においてポーラスフィルタ１１０の差圧（入口側圧力−出口側圧力）が算出され、差圧比較部５６５に入力される。差圧比較部５６５においては、最小差圧設定部５６７に予め設定された最小差圧ΔＰ０（図５参照）と比較し、その比較結果を灰化ガス入口弁遮断判断部５６６に入力する。
【００６７】
前記灰化ガス入口弁遮断判断部５６６においては、図５に示すように、差圧の検出値（算出値）が最小差圧ΔＰ０に収束することにより、灰化ガス入口弁１０４ａを閉じてフィルタ装置５１ａ内への灰化ガスの供給を遮断する。
【００６８】
このように、自動的に灰化ガス入口弁１０４ａを閉止して灰化ガスのフィルタ装置５１ａへの投入を遮断するので、フィルタ装置５１ａの再生が目標の状態までなされたことを自動的に検知してフィルタ装置５１ａの再生を終了することができ、フィルタ装置５１ａの再生時間を短縮できる。
【００６９】
なお、本実施形態においてフィルタ装置５１ａの加熱手段は、電気ヒータ１０１としたが、これに限定されない。再生時にフィルタ装置５１ａの内部に供給されるフィルタ再生ガス（酸化ガス，逆洗ガス）を加熱昇温する熱交換器でも良い。これにより、フィルタ装置５１ａ自体を加熱する装置を別途備えることなく、ポーラスフィルタ１１０を再生することができる。その結果、ポーラスフィルタ１１０への熱による歪みの発生を抑制することができ、ポーラスフィルタ１１０の長寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１１  給炭設備
１１ａ  給炭ライン
１４  ガス化炉
１５  チャー回収設備
１６  ガス精製設備
１７  ガスタービン
１８  蒸気タービン
１９  発電機
２０  排熱回収ボイラ
４１  圧縮空気供給ライン
４２  空気分離設備
４３  第１窒素供給ライン
４５  第２窒素供給ライン
４６  チャー戻しライン
４７  酸素供給ライン
４９  ガス生成ライン
５１  集塵設備
５１ａ  フィルタ装置
５２  供給ホッパ
５３  ガス排出ライン
５３ａ  開閉弁
５３ｂ  第２圧力センサ
６１  圧縮機
６２  燃焼器
６３  タービン
６４  回転軸
６５  圧縮空気供給ライン
６６  燃料ガス供給ライン
６７  燃焼ガス供給ライン
６８  昇圧機
６９  タービン
７０  排ガスライン
７１  蒸気供給ライン
７２  蒸気回収ライン
７４  ガス浄化設備
７５  煙突
１０１  電気ヒータ
１０３  生成ガス供給通路
１０３ａ  開閉弁
１０３ｂ  第１圧力センサ
１０４  灰化ガス供給通路
１０４ａ  灰化ガス入口弁
１１０  ポーラスフィルタ
１１３  温度センサ
１１４  ヒータ制御部
１１５  制御部
１１６  逆洗装置
【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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