(57)【要約】【課題】スラグ排出ライン停止後においても、スラグ排出ラインを介してスラグホッパ内に残留しているチャー等の残留物をスラグ分離装置に輸送して処理することができるスラグ排出システムの停止方法、スラグ排出システムおよびガス化複合発電装置を提供する。【解決手段】第１開閉弁１８０の鉛直方向の第１位置Ｐ１および第２開閉弁１９０の鉛直方向の第２位置Ｐ２よりも、スラグ排出ライン１４０の下流端の鉛直方向の第３位置Ｐ３が高く、第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０が閉状態、かつ、ガス化炉１０１内の気体の圧力が第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３との水頭差圧よりも小さい所定の圧力の状態から、ガス化炉１０１内の圧力を水頭差圧よりも大きい所定の圧力に加圧する停止時加圧工程と、停止時加圧工程の後、第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０を開状態とする接続工程とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉の鉛直下方側に設けられ、前記ガス化炉内で落下するスラグを冷却する冷却水が貯留されたスラグホッパと、
前記スラグと前記冷却水との混合物から前記スラグを分離するスラグ分離装置と、
第１開閉弁が設けられ、前記スラグホッパから前記スラグ分離装置へ前記混合物を導くスラグ排出ラインと、
第２開閉弁が設けられ、前記スラグ分離装置で分離された前記冷却水を前記スラグホッパに戻す冷却水循環ラインと、
前記冷却水循環ラインにおいて、前記第２開閉弁の下流に設けられる循環ポンプと、
前記スラグホッパ内の前記冷却水の一部を前記第２開閉弁と前記循環ポンプとの間の前記冷却水循環ラインに導くバイパスラインと、
を備えるスラグ排出システムの停止方法であって、
前記第１開閉弁の鉛直方向の第１位置および前記第２開閉弁の鉛直方向の第２位置よりも、前記スラグ排出ラインの下流端の鉛直方向の第３位置が高く、
前記第１開閉弁および前記第２開閉弁が閉状態、かつ、前記ガス化炉内の気体の圧力が前記第１位置および前記第２位置と前記第３位置との水頭差圧よりも小さい所定の圧力の状態から、前記ガス化炉内の圧力を前記水頭差圧よりも大きい所定の圧力に加圧する停止時加圧工程と、
前記停止時加圧工程の後、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を開状態とする接続工程と、
を含むスラグ排出システムの停止方法。
【請求項２】
前記停止時加圧工程の前に、前記ガス化炉内の気体の圧力を、前記水頭差圧よりも小さい所定の圧力に減圧しながら、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を閉状態とする遮断工程を含む請求項１に記載のスラグ排出システムの停止方法。
【請求項３】
前記遮断工程によって、前記バイパスラインを介して前記スラグホッパと前記冷却水循環ラインとの間で前記冷却水を循環させている間、前記ガス化炉内の圧力が前記水頭差圧よりも小さい所定の圧力の所定の範囲内で少なくとも１回は減圧と加圧を繰り返して、前記ガス化炉に残留した生成ガスを前記ガス化炉の外部に排出するスイングパージ工程を含む請求項２に記載のスラグ排出システムの停止方法。
【請求項４】
前記スイングパージ工程の減圧は、前記ガス化炉内の圧力を常圧まで減圧する請求項３に記載のスラグ排出システムの停止方法。
【請求項５】
炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉の鉛直下方側に設けられ、前記ガス化炉内で落下するスラグを冷却する冷却水が貯留されたスラグホッパと、
前記スラグと前記冷却水との混合物から前記スラグを分離するスラグ分離装置と、
第１開閉弁が設けられ、前記スラグホッパから前記スラグ分離装置へ前記混合物を導くスラグ排出ラインと、
第２開閉弁が設けられ、前記スラグ分離装置で分離された前記冷却水を前記スラグホッパに戻す冷却水循環ラインと、
前記冷却水循環ラインにおいて、前記第２開閉弁の下流に設けられる循環ポンプと、
前記スラグホッパ内の前記冷却水の一部を前記第２開閉弁と前記循環ポンプとの間の前記冷却水循環ラインに導くバイパスラインと、
を備え、
前記第１開閉弁の鉛直方向の第１位置および前記第２開閉弁の鉛直方向の第２位置よりも、前記スラグ排出ラインの下流端の鉛直方向の第３位置が高く、
前記第１開閉弁および前記第２開閉弁が閉状態、かつ、前記ガス化炉内の気体の圧力が前記第１位置および前記第２位置と前記第３位置との水頭差圧よりも小さい所定の圧力の状態から、前記ガス化炉内の圧力を前記水頭差圧よりも大きい所定の圧力に加圧し、その後、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を開状態とする制御部を備えるスラグ排出システム。
【請求項６】
請求項５に記載のスラグ排出システムと、
前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出されるタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンの回転軸に連結された発電機と、
を備えるガス化複合発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉に適用可能なスラグ排出システムの停止方法、スラグ排出システムおよびガス化複合発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス化炉設備として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化設備（石炭ガス化設備）が知られている。
【０００３】
石炭、木質ペレット等のバイオマス燃料、ペットコーク等の炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉では、炭素含有固体燃料の灰分が溶融し、スラグとしてガス化炉の下方に設けられたスラグホッパに堆積する。スラグホッパにはスラグ水（冷却水）が貯留されており、スラグはこのスラグ水中に落下して急冷されることにより固化し、破砕される。
【０００４】
このように固化・破砕されてスラグホッパ内に溜まったスラグは、ガス化炉の外部に設けられたロックホッパを経てガス化炉の系外へと排出される。スラグはスラグ水に比べて密度が大きいため、従来はスラグホッパからロックホッパへスラグを移動させる際、重力により自然落下させていた。例えば、特許文献１に、ガス化炉の下方にロックホッパを配置したスラグ排出システムが開示されている。
【０００５】
ところが、前述したスラグ排出システムによれば、スラグを重力により自然落下させるにあたり、ガス化炉の鉛直下方側にロックホッパを設けるためにガス化炉の配置位置が高くなる。したがって、プラントの設置面からガス化炉上部までの高さが増すこととなる。ガス化炉の配置位置が高くなることにより、ガス化炉を支持する支持架台や操作架台などの配置位置が高くなり、ガス化炉の設置作業にかかるコストが高くなる課題がある。
【０００６】
そこで、特許文献２に開示されているようなスラグ排出システムが提案されている。このスラグ排出システムでは、ロックホッパをガス化炉の側方に配置し、スラグホッパからロックホッパへと連通するスラグ排出ラインを設け、循環ポンプによってスラグ排出ライン中にスラグホッパからロックホッパへの水流を形成し、この水流によってスラグホッパ内のスラグをロックホッパへ排出するようにしている。
【０００７】
また、特許文献３に開示されているガス化装置では、ガス化炉の停止時において、ガス化炉内に残留する生成ガスをパージするために、ガス化炉内の圧力を、昇圧と減圧とを変動させることでガス化炉内にガス流れを発生させて、発生させたガス流れによって、ガス化炉外へ運ばれるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−７４２７４号公報
【特許文献２】特許第５７４３０９３号公報
【特許文献３】特開２０１７−９５６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に開示されているスラグ排出システムにおいては、ロックホッパをガス化炉の側方に配置するため、スラグを排出する際に、ガス化炉の底部からロックホッパの上部までスラグを導くラインに水流を形成する必要がある。
しかしながら、ガス化炉を停止させる際に、特許文献３に開示されている生成ガスのパージを実行した場合、パージ終了後のガス化炉内の圧力が高くならない状態（大気圧付近）になる。このため、ガス化炉の底部からロックホッパの上部までスラグを導くラインを水で満たした場合の水頭差による圧力が、パージ終了後のガス化炉内の圧力よりも大きい状態になり、ガス化炉の底部からロックホッパの上部までスラグを導くラインに水流を形成できない。したがって、パージ後の残留物を水力輸送によってガス化炉の底部からロックホッパの上部まで導くことができない。
【００１０】
本発明は、この事情に鑑みてなされたものであって、スラグ排出ライン停止後においても、スラグ排出ラインを介してスラグホッパ内に残留しているチャー等の残留物をスラグ分離装置に輸送して処理することができるスラグ排出システムの停止方法、スラグ排出システムおよびガス化複合発電装置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】
【００１１】
上記課題を解決するために、スラグ排出システムの停止方法、スラグ排出システムおよびガス化複合発電装置は以下の手段を採用する。
即ち、本発明の一態様に係るスラグ排出システムの停止方法は、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉の鉛直下方側に設けられ、前記ガス化炉内で落下するスラグを冷却する冷却水が貯留されたスラグホッパと、前記スラグと前記冷却水との混合物から前記スラグを分離するスラグ分離装置と、第１開閉弁が設けられ、前記スラグホッパから前記スラグ分離装置へ前記混合物を導くスラグ排出ラインと、第２開閉弁が設けられ、前記スラグ分離装置で分離された前記冷却水を前記スラグホッパに戻す冷却水循環ラインと、前記冷却水循環ラインにおいて、前記第２開閉弁の下流に設けられる循環ポンプと、前記スラグホッパ内の前記冷却水の一部を前記第２開閉弁と前記循環ポンプとの間の前記冷却水循環ラインに導くバイパスラインとを備えるスラグ排出システムの停止方法であって、前記第１開閉弁の鉛直方向の第１位置および前記第２開閉弁の鉛直方向の第２位置よりも、前記スラグ排出ラインの下流端の鉛直方向の第３位置が高く、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁が閉状態、かつ、前記ガス化炉内の気体の圧力が前記第１位置および前記第２位置と前記第３位置との水頭差圧よりも小さい所定の圧力の状態から、前記ガス化炉内の圧力を前記水頭差圧よりも大きい所定の圧力に加圧する停止時加圧工程と、前記停止時加圧工程の後、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を開状態とする接続工程とを含む。
【００１２】
本態様に係るスラグ排出システムの停止方法は、第１開閉弁の鉛直方向の第１位置および第２開閉弁の鉛直方向の第２位置よりも、スラグ排出ラインの下流端の鉛直方向の第３位置が高く、第１開閉弁および第２開閉弁が閉状態、かつ、ガス化炉内の気体の圧力が第１位置および第２位置と第３位置との水頭差圧よりも小さい所定の圧力の状態から、ガス化炉内の圧力を水頭差圧よりも大きい所定の圧力に加圧する停止時加圧工程と、停止時加圧工程の後、第１開閉弁および第２開閉弁を開状態とする接続工程とを含む。これによれば、スラグ排出システムの停止後において、ガス化炉内の圧力を水頭差圧よりも大きい所定の圧力に上昇して維持することで、スラグホッパとスラグ分離装置とを繋ぐことができる。これによって、スラグ排出システムの停止後においても、スラグ排出ラインを介してスラグホッパ内に残留しているチャー等の残留物をスラグ分離装置に輸送して処理することができる。したがって、ガス化炉停止後に行われる定期点検においてスラグホッパ内の残留物を除去する工程が短縮される。スラグ排出システムの停止後において、ガス化炉内の圧力を水頭差圧よりも小さい圧力のままとした場合（ガス化炉内の圧力が低い場合）、スラグホッパとスラグ分離装置を繋ぐことができずスラグホッパ内の残留物をスラグ分離装置に輸送することができない。なお、ここで言う「繋ぐ」とは、装置を機械的に繋げること（例えば、配管によって装置を単に接続すること）ではなく、ある系統内での保有水が循環可能になり水力輸送が可能な状態になることを言う。
また、前述の場合、スラグ排出システムの停止後において、ガス化炉内の圧力を高く維持することになる。ガス化炉の加圧に用いる不活性ガスをガス化炉内に導入するにあたり、例えば、不活性ガスはガス化炉を冷却するための冷却ガスとなる効果を得るので、ガス化炉を加圧していない場合と比べて、冷却ガスとなる不活性ガスの重量流量を増加させることができる。したがって、冷却ガスとなる不活性ガスがガス化炉から吸収できる熱量が増加するので、冷却ガスとなる不活性ガスによる冷却性能が向上する。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るスラグ排出システムの停止方法は、前記停止時加圧工程の前に、前記ガス化炉内の気体の圧力を、前記水頭差圧よりも小さい所定の圧力に減圧しながら、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を閉状態とする遮断工程を含む。
【００１４】
本態様に係るスラグ排出システムの停止方法は、停止時加圧工程の前に、ガス化炉内の気体の圧力を、水頭差圧よりも小さい所定の圧力に減圧しながら、第１開閉弁および第２開閉弁を閉状態とする遮断工程を含む。これによれば、例えば、ガス化炉設備の停止直後、生成ガスによってガス化炉内の圧力が高い場合でも、ガス化炉内の圧力を水頭差圧よりも小さい所定の圧力に減圧しながら、第１開閉弁および第２開閉弁を閉じることができる。これによって、スラグ排出ラインおよび冷却水循環ラインを、第１開閉弁および第２開閉弁の鉛直方向上側の系統（高水頭系統）と第１開閉弁および第２開閉弁の鉛直方向上側の系統（低水頭系統）とに分離できる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係るスラグ排出システムの停止方法において、前記遮断工程によって、前記バイパスラインを介して前記スラグホッパと前記冷却水循環ラインとの間で前記冷却水を循環させている間、前記ガス化炉内の圧力が前記水頭差圧よりも小さい前記所定の圧力の所定の範囲内で少なくとも１回は減圧と加圧を繰り返して、前記ガス化炉に残留した生成ガスを前記ガス化炉の外部に排出するスイングパージ工程を含む。
【００１６】
本態様に係るスラグ排出システムの停止方法は、遮断工程によって、バイパスラインを介してスラグホッパと冷却水循環ラインとの間で冷却水を循環させている間、ガス化炉内の圧力が水頭差圧よりも小さい所定の圧力の所定の範囲内で少なくとも１回は減圧と加圧を繰り返して、ガス化炉に残留した生成ガスをガス化炉の外部に排出するスイングパージ工程を含む。これによれば、スイングパージを実施することでガス化炉内に残留したガスをガス化炉の外部に効率よく排出するとともに、ガス化炉内の減圧でガス化炉内に残留するチャー等をスラグホッパへ落下させることができる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係るスラグ排出システムの停止方法において、前記スイングパージ工程の減圧は、前記ガス化炉内の圧力を常圧まで減圧する。
【００１８】
本態様に係るスラグ排出システムの停止方法において、スイングパージ工程の減圧は、ガス化炉内の圧力を常圧まで減圧する。これによれば、ガス化炉内に残留した生成ガスを効率的にガス化炉の外部に排出して不活性ガスと置換することができる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係るスラグ排出システムは、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉の鉛直下方側に設けられ、前記ガス化炉内で落下するスラグを冷却する冷却水が貯留されたスラグホッパと、前記スラグと前記冷却水との混合物から前記スラグを分離するスラグ分離装置と、第１開閉弁が設けられ、前記スラグホッパから前記スラグ分離装置へ前記混合物を導くスラグ排出ラインと、第２開閉弁が設けられ、前記スラグ分離装置で分離された前記冷却水を前記スラグホッパに戻す冷却水循環ラインと、前記冷却水循環ラインにおいて、前記第２開閉弁の下流に設けられる循環ポンプと、前記スラグホッパ内の前記冷却水の一部を前記第２開閉弁と前記循環ポンプとの間の前記冷却水循環ラインに導くバイパスラインと、備え、前記第１開閉弁の鉛直方向の第１位置および前記第２開閉弁の鉛直方向の第２位置よりも、前記スラグ排出ラインの下流端の鉛直方向の第３位置が高く、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁が閉状態、かつ、前記ガス化炉内の気体の圧力が前記第１位置および前記第２位置と前記第３位置との水頭差圧よりも小さい所定の圧力の状態から、前記ガス化炉内の圧力を前記水頭差圧よりも大きい所定の圧力に加圧し、その後、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を開状態とする制御部を備える。
【００２０】
本体態様に係るスラグ排出システムによれば、スラグ排出ライン停止後にスラグホッパ内にチャー等の残留物が残留している場合でも、スラグ排出ラインを介してスラグホッパ内の残留物をスラグ分離装置に輸送して処理することができるスラグ排出システムを提供できる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るガス化複合発電装置は、上記のスラグ排出システムと、前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出されるタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンの回転軸に連結された発電機とを備える。
【００２２】
本体態様に係るガス化複合発電装置によれば、スラグ排出ライン停止後にスラグホッパ内にチャー等の残留物が残留している場合でも、スラグ排出ラインを介してスラグホッパ内の残留物をスラグ分離装置に輸送して処理することができるスラグ排出システムを提供できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、スラグ排出ライン停止後においても、スラグ排出ラインを介してスラグホッパ内に残留しているチャー等の残留物をスラグ分離装置に輸送して処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス化炉設備を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図１に示すガス化炉設備の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るガス化炉設備の停止時におけるガス化炉内の圧力と経過時間との関係を示した時間−圧力線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るガス化炉設備（スラグ排出システム）の一実施形態について図１乃至３を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るガス化炉設備１４を適用した石炭ガス化複合発電設備１０の概略構成図である。
【００２６】
本実施形態に係るガス化炉設備１４が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１０は、空気を主とする酸化剤として用いており、ガス化炉設備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、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉設備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、本実施形態の石炭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。ガス化炉設備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。
【００２７】
石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、図１に示すように、給炭設備１１と、ガス化炉設備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。
【００２８】
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の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、ガス化炉設備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、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。
【００２９】
ガス化炉設備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）が再利用を目的として供給されている。
【００３０】
また、ガス化炉設備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設備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とガス化炉設備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。
【００３１】
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もガス化炉設備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および第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および圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。
【００３２】
ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１０１（図２参照）を備えている。ガス化炉設備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、ガス化炉設備１４には、微粉炭に混入した異物（溶融スラグ（以下、単にスラグともいう。））を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備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、図２に示すように、ガス生成ライン４９にシンガスクーラ１０２（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。
【００３３】
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、ガス化炉設備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。
【００３４】
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。
【００３５】
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からガス化炉設備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。
【００３６】
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、排熱回収ボイラ２０への給水とタービン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。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１（図２参照）のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。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。
【００３７】
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。
ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の動作について説明する。
【００３８】
本実施形態の石炭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設備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設備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を通してガス化炉設備１４に供給される。
【００３９】
ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭およびチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭およ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、ガス化炉設備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。
【００４０】
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を通ってガス化炉設備１４に戻されてリサイクルされる。
【００４１】
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および発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。
【００４２】
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排熱回収ボイラ２０への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よい。
【００４３】
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。
【００４４】
次に、図２を参照して、図１に示すガス化炉設備１４について説明する。
図２に示すように、本実施形態のガス化炉設備１４は、ガス化炉１０１と、異物除去設備４８と、スラグ排出ライン１４０と、冷却水循環ライン１５０と、循環ポンプ１６０と、冷却器１７０と、バイパスライン２１０、第１開閉弁１８０と、第２開閉弁１９０と、制御部９０と、を備える。
【００４５】
以下、ガス化炉設備１４が備える各構成について説明する。
ここで、図２に示した各機器において、ガス化炉設備１４が備えるガス化炉１０１以外の他の構成（異物除去設備４８、スラグ排出ライン１４０、冷却水循環ライン１５０、循環ポンプ１６０、冷却器１７０、バイパスライン２１０、第１開閉弁１８０、第２開閉弁１９０、制御部９０等）が、本実施形態のスラグ排出システムである。本実施形態のガス化炉設備１４は、ガス化炉１０１とスラグ排出システムと、を備える。
【００４６】
ガス化炉１０１は、鉛直方向（設置面Ｓに直交する軸線Ｘに沿って上方に延びる方向）に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭および酸素が供給され、部分燃焼（熱分解）させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられるガス化炉壁（炉壁）１１１とを有している。そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部の空間において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。
【００４７】
圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器１１０の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器１１０は円筒形状で、ガス化炉壁１１１のディフューザ部１１７も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁１１１は、支持部材（図示せず）により圧力容器１１０の内面に連結されている。
【００４８】
ガス化炉壁１１１は、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状である。ガス化炉壁１１１は、鉛直方向の上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直方向の下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の下方に形成されるスラグホッパ１２２には、冷却水（貯水）が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部へ冷却水が流入することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、バーナ１２６およびバーナ１２７が挿入され、ガス化炉壁１１１の内部空間にシンガスクーラ１０２が配置されている。
【００４９】
アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間であり、本実施形態では空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、窒素供給ライン（図示略）を通って供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための炉内均圧管（図示せず）が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁１１１の内部（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７およびリダクタ部１１８）と外部（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。
【００５０】
圧力センサ１２８は、ガス化炉１０１（圧力容器１１０）の内部の圧力を検出するセンサである。圧力センサ１２８は制御部９０と電気的に接続されており、圧力センサ１２８が検出した圧力は、制御部９０に伝達される。
【００５１】
制御部９０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、およ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。
【００５２】
コンバスタ部１１６は、微粉炭およびチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２６からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部１１６で微粉炭およびチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。
【００５３】
リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと分解してガス化された生成ガスを生成する空間となっている。リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。
【００５４】
スラグホッパ１２２は、ガス化炉１０１の鉛直下方側に設けられ、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で生成されたスラグ（溶融スラグ）を受け入れるとともに、スラグを冷却する冷却水を貯留する装置である。スラグは、スラグホッパ１２２が貯留する冷却水中に落下して急冷されることにより固化し、破砕される。破砕されたスラグは、スラグホッパ１２２の底部１２２Ａに蓄積する。
【００５５】
シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられると共に、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載された数量に限定されるものではない。
【００５６】
ここで、上述のガス化炉１０１の動作について説明する。
ガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部１１６のバーナ１２６により微粉炭およびチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁１１１へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ１２２内の冷却水へ排出される。そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼（熱分解）させてガス化するガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。
【００５７】
異物除去設備４８は、スラグホッパ１２２内からスラグ排出ライン１４０で排出されるスラグと冷却水の混合物から混入したスラグを除去する設備であり、サイクロン（スラグ分離装置）４８Ａと、ロックホッパ４８Ｂと、貯蔵タンク４８Ｃと、仕切り弁４８Ｄと、第１排出弁４８Ｅと、第２排出弁４８Ｆと、を備える。
【００５８】
サイクロン４８Ａは、遠心力によりスラグと冷却水との混合物からスラグを分離する装置である。なお、サイクロン４８Ａに変えて、ストレーナやフィルタのような濾過式のスラグ分離装置を用いてもよい。サイクロン４８Ａは、後述するスラグ排出ライン１４０から取込口４８Ａａに供給された混合物からスラグを分離して鉛直下方側へ導く。また、サイクロン４８Ａは、スラグと冷却水の混合物から冷却水を分離して排出口４８Ａｂから後述する冷却水循環ライン１５０へ冷却水を排出する。
【００５９】
ロックホッパ４８Ｂは、サイクロン４８Ａにて分離されたスラグを所定量貯留するホッパである。サイクロン４８Ａで分離されたスラグは、仕切り弁４８Ｄが開状態の場合にロックホッパ４８Ｂに供給される。ロックホッパ４８Ｂにスラグが所定量もしくは所定期間で蓄積されると仕切り弁４８Ｄが閉じられ、減圧操作がなされた後に第１排出弁４８Ｅが開かれる。ロックホッパ４８Ｂに貯留されたスラグは、第１排出弁４８Ｅが開かれたことに応じて、重力により貯蔵タンク４８Ｃへ落下する。
【００６０】
貯蔵タンク４８Ｃは、ロックホッパ４８Ｂに貯留されたスラグを受け入れて貯蔵するとともに、貯蔵したスラグを運搬車輌Ｃに排出する装置である。貯蔵タンク４８Ｃに貯蔵されたスラグは、第２排出弁４８Ｆが開状態の場合に運搬車輌Ｃに排出される。運搬車輌Ｃに排出されたスラグは、ガス化炉設備１４の系外に運搬される。
【００６１】
スラグ排出ライン１４０は、スラグホッパ１２２の底部１２２Ａからサイクロン４８Ａへスラグと冷却水の混合物を導く配管である。スラグ排出ライン１４０には、混合物が流通する流通状態と混合物の流通を遮断する遮断状態とを切り替える第１開閉弁１８０が設けられている。
スラグ排出ライン１４０は、第１開閉弁１８０よりも混合物の流通方向の上流側に配置される上流側スラグ排出ライン１４０Ａと、第１開閉弁１８０よりも混合物の流通方向の下流側に配置される下流側スラグ排出ライン１４０Ｂとを有する。
【００６２】
上流側スラグ排出ライン１４０Ａの上流端には、スラグホッパ１２２の底部１２２Ａの近傍に配置される取水口１４１が設けられている。スラグホッパ１２２の底部１２２Ａに蓄積したスラグは、後述する循環ポンプ１６０が発生させる水流の作用により、周囲の冷却水とともに取水口１４１から上流側スラグ排出ライン１４０Ａへ流入する。上流側スラグ排出ライン１４０Ａから排出したスラグと冷却水の混合物は、下流側スラグ排出ライン１４０Ｂへ導かれ、取込口４８Ａａからサイクロン４８Ａへ流入する。
【００６３】
ここで、スラグと冷却水との混合物は、スラグホッパ１２２から重力により自然落下させてサイクロン４８Ａに移送されるのではなく、スラグ排出ライン１４０を流れる水流によって移送される。このため、サイクロン４８Ａをガス化炉１０１の鉛直下方側でなく側方側に配置することができ、ガス化炉１０１の高さ位置が高くならないように抑えることができる。
【００６４】
冷却水循環ライン１５０は、サイクロン４８Ａで分離されて排出口４８Ａｂから排出される冷却水をスラグホッパ１２２に戻す配管である。冷却水循環ライン１５０には、循環ポンプ１６０と、スラグホッパ１２２に戻される冷却水を冷却する冷却器１７０と、冷却水が流通する流通状態と冷却水の流通を遮断する遮断状態とを切り替える第２開閉弁１９０と、が設けられている。冷却水循環ライン１５０は、第２開閉弁１９０よりも冷却水の流通方向の上流側に配置される上流側冷却水循環ライン１５０Ａと、第２開閉弁１９０よりも冷却水の流通方向の下流側に配置される下流側冷却水循環ライン１５０Ｂとを有する。
【００６５】
循環ポンプ１６０は、スラグホッパ１２２からサイクロン４８Ａへスラグと冷却水の混合物を導くとともに、サイクロン４８Ａからスラグホッパ１２２へ冷却水を戻す水流を形成するポンプである。循環ポンプ１６０は、スラグ排出ライン１４０および冷却水循環ライン１５０が混合物または冷却水で満たされた状態で動作することにより、前述した水流を形成する。
【００６６】
バイパスライン２１０は、スラグホッパ１２２に貯留された冷却水を、第２開閉弁１９０の下流側に配置される下流側冷却水循環ライン１５０Ｂに導く配管である。バイパスライン２１０には、第３開閉弁２２０が設けられている。
本実施形態の循環ポンプ１６０は、冷却水循環ライン１５０において、バイパスライン２１０から下流側冷却水循環ライン１５０Ｂへ冷却水が導かれる合流位置Ｍよりも冷却水の流通方向の下流側に配置されている。
【００６７】
循環ポンプ１６０が合流位置Ｍよりも冷却水の流通方向の下流側に配置されているため、第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０が閉状態の場合においても、スラグホッパ１２２に貯留される冷却水を循環させることができる。すなわち、循環ポンプ１６０の運転により、本実施形態においては、冷却水をスラグホッパ１２２、第３開閉弁２２０、循環ポンプ１６０、冷却器１７０の順に循環させることができる。
【００６８】
制御部９０は、ガス化炉設備１４の各部を制御する装置であり、例えば、第１開閉弁１８０，第２開閉弁１９０，第３開閉弁２２０、仕切り弁４８Ｄ，第１排出弁４８Ｅ，第２排出弁４８Ｆの開閉状態を制御する。また、制御部９０は、例えば、循環ポンプ１６０の吐出量を制御する。
【００６９】
図２において、軸線Ｘ上に図示される第１位置Ｐ１は、第１開閉弁１８０が配置される鉛直方向の高さ位置である。また、軸線Ｘ上に図示される第２位置Ｐ２は、第２開閉弁１９０が配置される鉛直方向の高さ位置である。また、軸線Ｘ上に図示される第３位置Ｐ３は、サイクロン４８Ａへ混合物を供給するスラグ排出ライン１４０の下流端に配置される鉛直方向の高さ位置である。第１位置Ｐ１，第２位置Ｐ２，第３位置Ｐ３は、それぞれ設置面Ｓを基準とした軸線Ｘ方向の鉛直方向の高さを示している。図２に示すように、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２よりも、第３位置Ｐ３の鉛直方向の高さ位置が高い。
【００７０】
スラグホッパ１２２に貯留される冷却水の水面は、ガス化炉壁１１１の下端部へ冷却水が流入させてガス化炉壁１１１の内外を封止しつつガス化炉１０１の鉛直上方部分へスラグ排出ライン１４０と冷却水循環ライン１５０の系統保有水が流入しないように適切な高さに維持する必要がある。図２は、圧力容器１１０内の圧力によって、冷却水の水面を位置Ｐ０に維持している状態を示している。圧力容器１１０内の圧力は低い場合、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３との水頭差による圧力によって、系統保有水が流入してしまう。
【００７１】
スラグ排出システム１４のうち、スラグホッパ１２２の冷却水の水面の位置Ｐ０よりも鉛直下方側の高さ位置に設置される部分が低水頭系統Ｌであり、位置Ｐ０よりも鉛直上方側の高さ位置に設置される部分が高水頭系統Ｈである。
低水頭系統Ｌは、上流側スラグ排出ライン１４０Ａと、下流側冷却水循環ライン１５０Ｂとを含む系統である。一方、高水頭系統Ｈは、下流側スラグ排出ライン１４０Ｂと、上流側冷却水循環ライン１５０Ａとを含む系統である。
高水頭系統Ｈを維持するためには、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３との水頭差による圧力以上の圧力容器１１０内の圧力が必要になる。
【００７２】
本実施形態では、第１開閉弁１８０が配置される第１位置Ｐ１と、第２開閉弁１９０が配置される第２位置Ｐ２は、冷却水の水面の位置Ｐ０と一致している。そのため、第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０を閉状態とすることにより、低水頭系統Ｌと高水頭系統Ｈとを分離することができる。
【００７３】
次に、図３を用いて、本実施形態のガス化炉設備（スラグ排出システム）１４の停止方法について説明する。
ガス化炉設備１４の停止直後（ｔ１）、ガス化炉１０１（圧力容器１１０）内の圧力は、ガス化炉１０１で生成された生成ガスの内圧によって運転圧力Ｐｒとされている。この運転圧力Ｐｒは、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２と、第３位置Ｐ３との水頭差による圧力（以下、単に「水頭差圧Ｐｈ」と言う。）以上である。したがって、冷却水は低水頭系統Ｌと高水頭系統Ｈとを循環している。
【００７４】
ガス化炉設備１４の停止過程において、圧力容器１１０の圧力を運転圧力Ｐｒの状態から水頭差圧Ｐｈよりも低い所定の圧力（本実施形態では、例えば常圧）に到達するよう減圧させる。減圧は、給炭設備１１や酸素供給ライン４７などガス化炉１０１に供給するガスを停止して、ガス化炉１０１に接続された放風弁（図示せず）から、圧力容器１１０内の生成ガスをガス生成ライン４９へ排出することによって実行される。放風弁は制御部９０と電気的に接続されており、その開度は制御部９０によって制御される。なお、作業員が手動で開度を調節してもよい。
【００７５】
減圧が進み、圧力センサ１２８で検知した圧力容器１１０内の圧力が、水頭差圧Ｐｈに接近したとき、循環ポンプ１６０を運転した状態で、第３開閉弁２２０を制御部９０によって開状態とする。その後、第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０を制御部９０によって閉状態とする（遮断工程）。ここで言う、水頭差圧Ｐｈに接近したときとは、水頭差圧Ｐｈに対してある程度余裕を持った圧力（水頭差圧Ｐｈよりも高い圧力）に到達したときであり、例えば、水頭差圧Ｐｈよりも１０％程度高い圧力に到達したときである。なお、この圧力の範囲は、ガス化炉設備１４の仕様や運転状態によって適宜変更できる。
遮断工程の後、更に減圧が進み、水頭差圧Ｐｈ以上の圧力を保てなくなったとき（ｔ２）、即ち、高水頭系統Ｈを維持できなくなったとき、遮断工程によって第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０は閉状態とされているので、循環ポンプ１６０による水流は、低水頭系統Ｌだけを循環するように形成される。即ち、ガス化炉１０１内が水頭差圧Ｐｈ以上に加圧されていない状態においては、スラグホッパ１２２、バイパスライン２１０、下流側冷却水循環ライン１５０Ｂの一部、循環ポンプ１６０及び冷却器１７０を循環する水流が形成される。
【００７６】
高水頭系統Ｈを含む循環から低水頭系統Ｌだけの循環に切り替わった後、圧力容器１１０内に残留しているチャー等を含む生成ガスを容易に排出するためにスイングパージを行う（スイングパージ工程）。スイングパージとは、圧力容器１１０内の加圧と減圧を少なくとも１回以上繰り返すことによって、圧力容器１１０内に残留しているチャー等を含む生成ガスを圧力容器１１０の外部へ効率よく排出することである。これは、ガス化炉１０１内に作業員が立ち入る定期点検時に、ＣＯガスなどの有毒成分を含む生成ガスをガス化炉１０１内に残留させない効果もある。加圧は、ガス化炉１０１に接続された噴射部（図示せず）から、圧力容器１１０内に窒素などの不活性ガスを噴射することで実行される。噴射部は制御部９０と電気的に接続されており、圧力容器１１０内に噴射する不活性ガスの流量は制御部９０によって制御される。
【００７７】
スイングパージにおいては、圧力容器１１０内の圧力は、停止時減圧工程で水頭差圧Ｐｈより低い所定の圧力として、本実施形態では例えば常圧Ｐｏまで減圧させる（ｔ３）。なお、ここで言う「常圧」とは、大気圧程度の圧力であり、例えば０．１ＭＰａ程度の圧力以上とされるが、水頭差圧Ｐｈより十分に低い圧力であればよい。圧力容器１１０内の圧力を常圧Ｐｏまで減圧させた後、圧力容器１１０内の圧力を加圧する。加圧は、水頭差圧Ｐｈ以下の所定値であるスイングパージ圧力Ｐｐに到達するまで行われる。このスイングパージは、常圧Ｐｏ以上かつ水頭差圧Ｐｈ以下（スイングパージ圧力Ｐｐ）の範囲において行われ、減圧と加圧のサイクルを少なくとも１回は繰り返すことで実行される。１サイクルに要する時間は、例えば本実施形態では、圧力容器１１０内に残留する生成ガスを他の外部への排出を効率よく実施できるよう選定され、好ましくは、６０分程度以内とされる。
【００７８】
本実施形態においては、スイングパージ終了後（ｔ４）、第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０が閉状態、かつ、ガス化炉１０１内の圧力が水頭差圧Ｐｈよりも小さい所定の圧力の状態から、圧力容器１１０内の圧力が水頭差圧Ｐｈ以上の所定の圧力に到達するように加圧する（停止時加圧工程）。水頭差圧Ｐｈ以上の所定の圧力とは、水頭差圧Ｐｈに対してある程度余裕を持った圧力（水頭差圧Ｐｈよりも高い圧力）であり、例えば、水頭差圧Ｐｈよりも１０％程度高い圧力である。なお、この圧力の範囲は、ガス化炉設備１４の仕様や運転状態によって適宜変更できる。圧力容器１１０内の圧力が水頭差圧Ｐｈ以上の所定の圧力に加圧されたことを圧力センサ１２８で検知した後（ｔ５）、第１開閉弁１８０および第２開閉弁１９０を制御部９０によって開状態とする（接続工程）。また、第３開閉弁２２０を制御部９０によって閉状態とする。これによって、低水頭系統Ｌと高水頭系統Ｈとを繋げることができ、循環ポンプ１６０による水流は、低水頭系統Ｌと高水頭系統Ｈとにおいて形成される。
【００７９】
高水頭系統Ｈでの冷却水の循環が確立された後、ガス化炉１０１の冷却が開始される。冷却は、窒素などの不活性ガスをガス化炉１０１内に噴射すると同時に、噴射された不活性ガスと同量の不活性ガス（ガス化炉１０１にて熱交換された不活性ガス）をガス化炉１０１から排出することで行われる。このとき、ガス化炉１０１内の圧力は加圧された状態（図３においてＰｈ）に保たれている。不活性ガスの噴射および排出は、それぞれ前述の噴射部（図示せず）と放風弁（図示せず）によって行われる。
【００８０】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
ガス化炉設備（スラグ排出システム）１４の停止後において、ガス化炉１０１内の圧力を水頭差圧Ｐｈ以上に維持することで、高水頭系統Ｈによる循環を可能とする。即ち、スラグホッパ１２２とサイクロン（スラグ分離装置）４８Ａとを繋ぐことができる。これによって、スラグ排出システム１４の停止後においても、スラグ排出ライン１４０を介してスラグホッパ１２２内に残留しているチャー等の残留物をスラグ分離装置４８Ａに輸送して処理することができる。したがって、ガス化炉設備１４の停止後に行われる定期点検においてスラグホッパ１２２内の残留物を除去する工程が短縮される。
また、前述の場合、スラグ排出システム１４の停止後において、ガス化炉１０１内の圧力を水頭差圧Ｐｈ以上することになる。ガス化炉１０１の加圧に用いるガス（窒素などの不活性ガス）をガス化炉１０１内に導入するにあたり、例えば、加圧に用いるガス（窒素などの不活性ガス）は、ガス化炉１０１を冷却するための冷却ガスとなる効果を得るので、ガス化炉１０１を加圧していない場合と比べて、冷却ガスとなる不活性ガスの重量流量を増加させることができる。したがって、冷却ガスとなる不活性ガスがガス化炉１０１から吸収できる熱量が増加するので、冷却ガスとなる不活性ガスによる冷却性能が向上する。
また、スイングパージを実施することでガス化炉１０１内に残留した生成ガスをガス化炉１０１の外部に効率よく排出するとともに、ガス化炉１０１内の減圧でガス化炉１０１内に残留するチャー等の残留物をスラグホッパ１２２へ落下させることができる。スイングパージ後は低水頭系統Ｌと高水頭系統Ｈとが繋がるので、スラグホッパ１２２へ落下した残留物をスラグ分離装置４８Ａに輸送でき、残留物の処理が可能となる。
【００８１】
また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭など他の炭素含有固体燃料であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。
【００８２】
また、本実施形態はガス化炉１０１として、タワー型ガス化炉について説明してきたが、ガス化炉１０１はクロスオーバ型ガス化炉でも、ガス化炉１０１内の各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、同様に実施が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０    石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１４    ガス化炉設備（スラグ排出システム）
１９    発電機
４８    異物除去設備
４８Ａ  サイクロン（スラグ分離装置）
４８Ａａ  取込口
４８Ａｂ  排出口
４８Ｂ  ロックホッパ
４８Ｃ  貯蔵タンク
４８Ｄ  仕切り弁
４８Ｅ  第１排出弁
４８Ｆ  第２排出弁
４９    ガス生成ライン
９０    制御部
１０１  ガス化炉
１０２  シンガスクーラ
１１０  圧力容器
１１１  ガス化炉壁（炉壁）
１１５  アニュラス部
１１６  コンバスタ部
１１７  ディフューザ部
１１８  リダクタ部
１２１  ガス排出口
１２２  スラグホッパ
１２２Ａ  底部
１２６，１２７  バーナ
１２８  圧力センサ（圧力検出部）
１３１  蒸発器（エバポレータ）
１３２  過熱器（スーパーヒータ）
１３４  節炭器（エコノマイザ）
１４０  スラグ排出ライン
１４０Ａ  上流側スラグ排出ライン
１４０Ｂ  下流側スラグ排出ライン
１４１  取水口
１５０  冷却水循環ライン
１５０Ａ  上流側冷却水循環ライン
１５０Ｂ  下流側冷却水循環ライン
１６０  循環ポンプ
１７０  冷却器
１８０  第１開閉弁
１９０  第２開閉弁
２１０  バイパスライン
２２０  第３開閉弁
Ｃ      運搬車輌
Ｓ      設置面
Ｘ      軸線
【図１】
2019131718.tif 000003
【図２】
2019131718.tif 000004
【図３】
2019131718.tif 000005