(57)【要約】【課題】精製部に導入される生成ガス中に酸素が含有される事態を簡易に抑制し、ガス化炉で生成された生成ガスの精製を好適に行うことを目的とする。【解決手段】石炭ガス化複合発電設備１０は、炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉設備１４と、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスを精製するガス精製設備１６と、空気から酸素と窒素とを分離する空気分離設備４２と、空気分離設備４２で分離された窒素をガス化炉設備１４に供給する第１窒素供給ライン４３と、第１窒素供給ライン４３に接続し、第１窒素供給ライン４３に生成ガスを供給する生成ガス供給ライン２１と、を備えている。【選択図】図１
2019178230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、
空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、
前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、
前記窒素供給路に接続し、前記窒素供給路に酸素と反応することで酸素を除去する可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給路と、を備えたガス化炉システム。
【請求項２】
前記可燃性ガス供給路は、前記ガス化炉で生成された生成ガスを前記窒素供給路に供給する第１供給路を有する請求項１に記載のガス化炉システム。
【請求項３】
前記可燃性ガス供給路は、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスを前記窒素供給路に供給する第２供給路を有する請求項１または請求項２に記載のガス化炉システム。
【請求項４】
前記窒素供給路に設けられ、前記ガス化炉に供給されるガスを圧縮する圧縮機を備え、
前記可燃性ガス供給路は、前記窒素供給路の前記圧縮機よりも上流側に接続されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス化炉システム。
【請求項５】
前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、前記窒素供給路の内部を流れるガスの熱を回収する熱交換器が設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス化炉システム。
【請求項６】
前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、可燃性ガスの酸化反応を促進させる反応促進部が設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載のガス化炉システム。
【請求項７】
前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも上流側には、前記窒素供給路の内部を流れる窒素を加温する窒素加温部が設けられている請求項１から請求項６のいずれかに記載のガス化炉システム。
【請求項８】
前記可燃性ガス供給路には、前記可燃性ガス供給路の内部を流れる可燃性ガスを加温する可燃性ガス加温部が設けられている請求項１から請求項７のいずれかに記載のガス化炉システム。
【請求項９】
前記窒素供給路には、酸素を除去する酸素回収部が設けられている請求項１から請求項８のいずれかに記載のガス化炉システム。
【請求項１０】
炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、
空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、
前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、を備え、
前記窒素供給路には、酸素を回収する酸素回収部が設けられているガス化炉システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化炉システム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】
また、石炭ガス化設備を用いて複合発電を行うプラントとして、石炭ガス化複合発電（Integrated  Coal  Gasification  Combined  Cycle；以下「ＩＧＣＣ」という。）が知られている。ＩＧＣＣは、石炭をガス化炉でガス化した可燃性ガスを燃料として、ガスタービンを運転し、ガスタービンの出力で発電機を駆動して発電する。さらに、ガスタービンから排出される高温の排ガスを排熱回収ボイラ（以下「ＨＲＳＧ」という。）に導入して蒸気を生成し、この蒸気で運転される蒸気タービンの出力でも発電機を駆動して発電するので、効率の良い発電設備となっている。
【０００４】
このようなＩＧＣＣにおいては、ガス化炉で生成した可燃性ガス（以下、「生成ガス」という。）をガスタービンに供給する際に、可燃性ガス中に含まれる硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）及びその他微量成分を除去するガス精製設備を備えているものがある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
このようなガス精製設備において、Ｈ２Ｓの除去は、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液を用いて行われる。ＣＯＳは、ＣＯＳ分解触媒により、例えば、下記式（１）に示す加水分解反応によってＨ２Ｓに転換し、転換したＨ２Ｓを上述のＨ２Ｓを吸収する吸収液で吸収することで除去する。
【０００６】
ＣＯＳ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｓ＋ＣＯ２・・・（１）
【０００７】
ガス精製設備に導入される生成ガスに酸素が混入している場合、酸素が精製の阻害要因となり、生成ガスの精製が好適に行えない可能性がある。
具体的には、例えば、下記式（２）に示す反応によって、ＣＯＳ分解触媒で転換したＨ２Ｓが、再度ＣＯＳに転換されてしまう。これにより、ＣＯＳからＨ２Ｓへの転換性能が低下してしまう可能性がある。
【０００８】
２Ｈ２Ｓ＋２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯＳ＋２Ｈ２Ｏ・・・（２）
【０００９】
このような問題を解決するために、ガス精製設備において、ＣＯＳ分解触媒の上流側に酸素除去触媒を設置するものがある（例えば、特許文献２）。
特許文献２では、ガス中に含まれている酸素を、ＣＯＳ転換触媒の直前に設置したＯ２除去触媒で除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−１１９５６２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１０３３６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ガス化炉設備に用いられるガス化炉では、炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給するための搬送用のガス等に窒素が用いられる。また、チャー回収設備に用いられるポーラスフィルタでは、逆洗用のガス等に窒素が用いられる。ガス化炉及びポーラスフィルタで利用される窒素は、空気分離装置によって、空気を酸素と窒素とに分離することで生成される。
内部で窒素を利用するガス化炉では、ガス化炉内において、生成される生成ガスに窒素が混入してしまう可能性があった。また、ポーラスフィルタにおいて、生成ガスに窒素が混入してしまう可能性があった。さらに、空気分離装置では、酸素と窒素とを分離する際に、好適に分離が行われずに、窒素中に酸素が混入する場合があった。
したがって、ガス化炉またはポーラスフィルタで利用する窒素を空気分離装置にて生成している場合には、酸素が混入した窒素がガス化炉またはポーラスフィルタに供給され、その窒素が生成ガスに混入することで、結果として、生成ガスに酸素が混入した状態となるという問題が生じる可能性があることが判明した。
【００１２】
空気分離装置からの窒素を介して生成ガスに混入した酸素は、生成ガスの成分の酸化反応によって、消費されるとこともあるが、ガス化炉の運転状態によっては、反応に必要な温度条件等が整わず、生成ガスの成分と酸素とが反応せずに、生成ガス中に酸素が残留した状態となることがあった。
【００１３】
生成ガス中に酸素が混入した状態で、生成ガスがガス精製設備に導入されると、上述のように、生成ガスの精製が好適に行えないという問題が生じる可能性がある。また、生成ガスに酸素が混入した状態であると、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液の劣化を引き起こすという問題や、生成ガスが流通する配管に腐食生成物が形成され配管を損傷するという問題が生じる可能性があることも判明した。
【００１４】
また、特許文献２には、ガス中の酸素を除去することは開示されているが、ガス中の酸素の混入源については考慮されておらず、ＣＯＳ転換触媒の直前に設置したＯ２除去触媒で酸素を除去している。このように、ＣＯＳ転換触媒の直前で酸素を除去する場合には、様々な成分が含まれた生成ガス中から酸素を除去することとなり、除去工程が煩雑となる可能性があった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、精製部に導入される生成ガス中に酸素が含有される事態を簡易に抑制し、ガス化炉で生成された生成ガスの精製を好適に行うことができるガス化炉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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のガス化炉システムは以下の手段を採用する。
本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、前記窒素供給路に接続し、前記窒素供給路に酸素と反応することで酸素を除去する可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給路と、を備えている。
【００１７】
上記構成では、可燃性ガス供給路によって、窒素供給路に可燃性ガスが供給されている。これにより、窒素中に混入した酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応が起きて、窒素中の酸素が消費されるため、窒素中から酸素が除去される。したがって、ガス化炉で生成される生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。よって、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。また、生成ガスに酸素が混入しないため、配管等の腐食生成物の形成を抑制し、配管等の損傷を防止することができる。
また、ガス化炉に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉で生成されて様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができる。
なお、可燃性ガスの一例として、炭化水素系ガスが挙げられる。
【００１８】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記可燃性ガス供給路は、前記ガス化炉で生成された生成ガスを前記窒素供給路に供給する第１供給路を有してもよい。
【００１９】
上記構成では、窒素供給路に供給する可燃性ガスとして、ガス化炉で生成された生成ガスを用いている。これにより、窒素供給路に供給する可燃性ガスを生成する専用の装置等を別途設けることなく、窒素供給路に可燃性ガスを供給することができる。したがって、専用の装置等を設ける場合と比較して、コストを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記可燃性ガス供給路は、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスを前記窒素供給路に供給する第２供給路を有してもよい。
【００２１】
上記構成では、窒素供給路に供給する可燃性ガスに、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスを用いている。このように、窒素供給路に供給する可燃性ガスとして、燃料供給装置からの可燃性ガスを用いることで、ガス化炉の状態に依らずに、可燃性ガスを窒素供給路に供給することができる。したがって、例えば、ガス化炉システムの起動時等の、ガス化炉で生成ガスが十分に生成されていない状態であっても、窒素供給路に可燃性ガスを供給し、窒素中から酸素を除去することができる。
【００２２】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路に設けられ、前記ガス化炉に供給されるガスを圧縮する圧縮機を備え、前記可燃性ガス供給路は、前記窒素供給路の前記圧縮機よりも上流側に接続されていてもよい。
【００２３】
上記構成では、圧縮機よりも上流側に燃料供給路が接続している。これにより、可燃性ガスが混合された窒素を圧縮機で圧縮し、高圧のガス化炉に好適に供給することができる。このように、可燃性ガスが混合された後の窒素を圧縮しているので、窒素と可燃性ガスとを各々異なる圧縮機で圧縮する構成よりも、圧縮機の設置台数を抑制することができる。したがって、設置コストを抑制することができる。
【００２４】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、前記窒素供給路の内部を流れるガスの熱を回収する熱交換器が設けられていてもよい。
【００２５】
窒素ガスと可燃性ガスとが混合され、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分とが酸化反応すると、酸化反応に伴って発熱する。上記構成では、窒素供給路の燃料供給路の接続部分よりも下流側に熱交換器が設けられているので、酸化反応に伴って発生する熱を回収することができる。例えば、回収した熱を復水系統等の、ガス化炉システムに利用した場合には、ガス化炉システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、可燃性ガスの酸化反応を促進させる反応促進部が設けられていてもよい。
【００２７】
上記構成では、窒素供給路の燃料供給路の接続部分よりも下流側に反応促進部が設けられている。これにより、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応を促進することができる。したがって、好適に窒素中から酸素が除去することができる。
【００２８】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも上流側には、前記窒素供給路の内部を流れる窒素を加温する窒素加温部が設けられていてもよい。
【００２９】
上記構成では、窒素加温部によって、可燃性ガスと混合する窒素を予熱している。これにより、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。
【００３０】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記可燃性ガス供給路には、前記可燃性ガス供給路の内部を流れる可燃性ガスを加温する可燃性ガス加温部が設けられていてもよい。
【００３１】
上記構成では、可燃性ガス加温部によって、窒素と混合する可燃性ガスを予熱している。これにより、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。
【００３２】
また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路には、酸素を除去する酸素回収部が設けられていてもよい。
【００３３】
上記構成では、酸素回収部によって、酸素が混入した窒素中から酸素を除去することができる。これにより、可燃性ガスによる酸化反応及び酸素回収部によって、ガス化炉で生成される生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。したがって、確実に酸素を除去し、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。
【００３４】
本発明の第２態様に係るガス化炉システムは、炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、を備え、前記窒素供給路には、酸素を回収する酸素回収部が設けられている。
【００３５】
上記構成では、窒素供給路に酸素回収部が設けられている。これにより、酸素回収部によって、酸素が混入した窒素中から酸素を除去することができるので、ガス化炉で生成される生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。したがって、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。
また、ガス化炉に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉で生成されて様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、精製部に導入される生成ガス中に酸素が含有される事態を簡易に抑制し、ガス化炉で成された生成ガスの精製を好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。
【図２】図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。
【図４】図１の変形例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に、本発明に係るガス化炉システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態を図１及び図２を用いて説明する。
【００４０】
［石炭ガス化複合発電設備］
本実施形態では、本発明に係るガス化炉システムの一例として石炭ガス化複合発電設備について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【００４１】
本実施形態に係る石炭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（ガス化炉システム）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（精製部）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、本実施形態に係る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。
【００４２】
石炭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。
【００４３】
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（空気分離装置）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。
【００４４】
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）が戻されて再利用可能に供給されている。
【００４５】
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（窒素供給路）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。また、第１窒素供給ライン４３には、第２窒素供給ライン４５が接続される部分よりも上流側に窒素圧縮機４３ａが設けられている。
【００４６】
さらに、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。酸素供給ライン４７には、圧縮空気供給ライン４１の合流部分よりも上流側に酸素圧縮機４７ａが設けられている。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。
【００４７】
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）及びチャーを酸化剤（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は、異物除去ライン４８を介して微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備（図示省略）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生成ガスライン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、ガス化炉１０１内にシンガスクーラ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。また、シンガスクーラ１０２において発生した蒸気は、蒸気供給路５４を介して後述する排熱回収ボイラ２０に供給している。
【００４８】
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つ又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。
【００４９】
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硫黄分（Ｈ２Ｓなど）等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。
【００５０】
詳細には、ガス精製設備１６は、生成ガスに含まれる硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）及びその他の微量成分を除去する。ガス精製設備１６は、ＣＯＳ変換器（図示省略）及びＣＯＳ変換器の下流側に配置されるＨ２Ｓ吸収塔（図示省略）などを備えている。Ｈ２Ｓ吸収塔では、吸収液を用いて、生成ガスからＨ２Ｓを吸収除去する。ＣＯＳ変換器では、ＣＯＳ分解触媒により、例えば、下記式（３）に示す加水分解反応によってＣＯＳをＨ２Ｓに転換する。すなわち、ＣＯＳは、ＣＯＳ変換器においてＨ２Ｓに転換されて、その後Ｈ２Ｓ吸収塔で吸収除去される。
【００５１】
ＣＯＳ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｓ＋ＣＯ２・・・（３）
【００５２】
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。燃料ガス供給ライン６６のうち、後述する生成ガス供給ライン２１の分岐部分よりも下流側には、流量調整弁６６ａが設けられている。流量調整弁６６ａは、燃焼器６２に供給する生成ガスの流量を調整する。
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。したがって、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。
【００５３】
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（図示省略）が設けられ、蒸気回収ラインに復水器（図示省略）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のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成され、蒸気供給路５４を介して供給された蒸気を含んでいる。したがって、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。
【００５４】
また、燃料ガス供給ライン６６は、分岐路５６が分岐している。分岐路５６には、放出流量調整弁５７及びグランドフレア５８が設けられている。グランドフレア５８は、不要の可燃性ガスを燃焼させ、無害なクリーンガスとして大気中に放出する。
【００５５】
また、燃料ガス供給ライン６６の分岐路５６の分岐部分よりも下流側には、生成ガス供給ライン（第１供給路）２１の上流端が接続されている。すなわち、燃料ガス供給ライン６６の分岐路５６の分岐部分よりも下流側からは、生成ガス供給ライン２１が分岐している。生成ガス供給ライン２１の下流端は、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側に接続されている。生成ガス供給ライン２１は、内部に流通する生成ガスを第１窒素供給ライン４３に供給している。また、生成ガス供給ライン２１には、流通する生成ガスを加温する生成ガス加温部（可燃性ガス加温部）２６が設けられている。生成ガス加温部２６は、生成ガス供給ライン２１内を流通する生成ガスを加温可能な構成であればよい。例えば、生成ガス加温部２６は、ヒータを用いて生成ガスを加温する構成であってもよく、また、他の媒体と熱交換する熱交換器を用いることで生成ガスを加温する構成であってもよい。
【００５６】
また、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側には、ユーティリティ燃料供給ライン（第２供給路）２２の下流端が接続されている。ユーティリティ燃料供給ライン２２の内部には、ユーティリティ燃料供給装置（可燃性ガス供給装置）２３から供給されたユーティリティ燃料が流通している。また、ユーティリティ燃料供給ライン２２には、流量調整弁２４が設けられている。流量調整弁２４は、ユーティリティ燃料供給ライン２２の内部を流通するユーティリティ燃料の流量を調整する。ユーティリティ燃料は、酸素によって酸化反応を起こすガスであればよく、特に限定されない。ユーティリティ燃料の一例としは、メタンガスや液化石油ガス（ＬＰＧ）等の炭化水素系ガスが挙げられる。
このように、本実施形態では、酸素と反応することで酸素を除去する可燃性ガスを第１窒素供給ライン４３に供給する可燃性ガス供給路として、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の２つの流路を設けている。
【００５７】
また、第１窒素供給ライン４３には、窒素圧縮機４３ａよりも上流側であって、生成ガス供給ライン２１の合流部分の下流側に、熱交換器２５が設けられている。熱交換器２５は、内部に冷媒が流通する伝熱管で構成され、第１窒素供給ライン４３内を流通するガスと冷媒とが熱交換することで、第１窒素供給ライン４３内を流通するガスの熱を回収する。熱交換器２５で回収した熱は、例えば、排熱回収ボイラ２０で利用する。
【００５８】
また、第１窒素供給ライン４３には、ユーティリティ燃料供給ライン２２の接続部分よりも上流側に、流通する窒素を加温する窒素加温部２７が設けられている。窒素加温部２７は、第１窒素供給ライン４３内を流通する窒素を加温可能な構成であればよい。例えば、窒素加温部２７は、ヒータを用いて窒素を加温する構成であってもよく、また、他の媒体と熱交換する熱交換器を用いることで窒素を加温する構成であってもよい。
また、第１窒素供給ライン４３には、窒素圧縮機４３ａよりも下流側であって、第２窒素供給ライン４５の分岐部分よりも上流側に、供給される生成ガス及び／又はユーティリティ燃料と、酸素との酸化反応を促進する反応促進部２８が設けられている。反応促進部２８では酸化触媒等によって酸化反応を促進する。
【００５９】
また、第１窒素供給ライン４３からは、窒素圧縮機４３ａの下流側において、第３窒素供給ライン５５が分岐している。第１窒素供給ライン４３から第３窒素供給ライン５５に流入した窒素ガスは、後述するガス化炉１０１のアニュラス部１１５内に充填され、アニュラス部１１５のシールに用いられる。また、第３窒素供給ライン５５に流入した窒素ガスは、チャー回収設備１５に設けられたポーラスフィルタの逆洗を行う際には、チャー回収設備１５に供給され、逆洗に利用される。
【００６０】
ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の主な作動について説明する。
【００６１】
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。さらに、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。
【００６２】
ガス化炉設備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、ガス化炉設備１４から生成ガスライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
【００６３】
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。
【００６４】
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１７は発電を行うことができる。
【００６５】
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。
【００６６】
その後、ガス浄化設備（図示省略）で、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。
【００６７】
また、ガス化炉設備１４に窒素を供給する第１窒素供給ライン４３には、生成ガス供給ライン２１によって、精製後の生成ガスが供給されている。生成ガス供給ライン２１を流通する生成ガスの流量（すなわち、生成ガス供給ライン２１を介して第１窒素供給ライン４３に供給される生成ガスの量）は、分岐路５６に設けられた放出流量調整弁５７の開度及び燃料ガス供給ライン６６に設けられた流量調整弁６６ａの開度によって調整される。
【００６８】
また、第１窒素供給ライン４３には、ユーティリティ燃料供給ライン２２によって、ユーティリティ燃料が供給される。ユーティリティ燃料供給ライン２２を介して第１窒素供給ライン４３に供給されるユーティリティ燃料の量は、ユーティリティ燃料供給ライン２２に設けられた流量調整弁２４の開度によって調整される。
【００６９】
なお、ユーティリティ燃料供給ライン２２によるユーティリティ燃料の供給は、ガス化炉設備１４の運転中に常に行ってもよく、また、特定の運転時にのみ行ってもよい。具体的には、ガス化炉設備１４で生成ガスが生成される前であるガス化炉設備１４の起動時にのみ流量調整弁２４を開状態として、供給を行ってもよい。そして、ガス化炉設備１４で生成ガスが生成されるガス化炉設備１４の通常運転時には、流量調整弁２４を閉状態として、ユーティリティ燃料の供給を停止してもよい。
【００７０】
次に、図１及び図２を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。図２は、図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。
【００７１】
ガス化炉設備１４は、図２に示すように、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。
【００７２】
ガス化炉１０１は、鉛直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及び酸素が供給され、部分燃焼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。
【００７３】
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、図示しない支持部材により圧力容器１１０内面に連結されている。
【００７４】
ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間１５４と外部空間１５６に分離する。ガス化炉壁１１１は、後述するが、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で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるそ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の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が貯留水に浸水することで、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、１２７が挿入され、内部空間１５４にシンガスクーラ１０２が配置されている。
【００７５】
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、つまり外部空間１５６であり、空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、第１窒素供給ライン４３の途中位置から分岐する第３窒素供給ライン５５を介して供給される。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図示しない炉内均圧管が設けられている。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及びリダクタ部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。
【００７６】
コンバスタ部１１６は、微粉炭及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で微粉炭及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。
【００７７】
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せて生成ガスを生成する空間となっており、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。
【００７８】
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、図に記載されたその数量を限定するものではない。
【００７９】
ここで、上述のガス化炉設備１４の動作について説明する。
ガス化炉設備１４のガス化炉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により微粉炭及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内の貯水へ排出される。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させて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。
【００８０】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８１】
本実施形態に係る構成のように、ガス化炉設備１４に窒素を供給してアニュラス部１１５をシールする場合や、チャー回収設備１５のポーラスフィルタの逆洗等に窒素を利用している場合には、ガス化炉設備１４内及びチャー回収設備１５等において、窒素が生成ガスに混入する場合がある。また、ガス化炉設備１４及びチャー回収設備１５に供給する窒素を生成する空気分離設備４２では、酸素と窒素とを分離する際に、好適に分離が行われずに、窒素中に酸素が混入する場合がある。具体的には、窒素中に０．１体積％程度の酸素が混入する。
このように、酸素が混入した窒素が生成ガスに混入することとなるので、生成ガスに酸素が混入した状態となる。生成ガスに酸素が混入すると、生成ガスを精製するガス精製設備１６において、酸素が精製を阻害するので、生成ガスの精製が好適に行えない可能性がある。具体的には、例えば、下記式（４）に示す反応によって、ＣＯＳ分解触媒で転換したＨ２Ｓが、再度ＣＯＳに転換されてしまう。これにより、ＣＯＳからＨ２Ｓへの転換性能が低下してしまう可能性がある。
【００８２】
２Ｈ２Ｓ＋２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯＳ＋２Ｈ２Ｏ・・・（４）
【００８３】
また、生成ガスに酸素が混入した状態であると、ガス精製設備１６において、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液の劣化を引き起こすという問題や、生成ガスが流通する配管に腐食生成物が形成され配管を損傷するという問題が生じる可能性がある。
【００８４】
本実施形態では、第１窒素供給ライン４３に生成ガス及び／又はユーティリティ燃料が供給されている。これにより、窒素中に混入した酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料中に含まれる成分との酸化反応が起きて、窒素中の酸素が消費されるため、窒素中から酸素が除去される。したがって、ガス化炉設備１４に酸素の混入が抑制された窒素が供給されることとなり、生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。よって、ガス精製設備１６における生成ガスの精製を好適に行うことができる。また、生成ガスに酸素が混入しないため、生成ガスが流通する配管等の腐食生成物の形成を抑制し、配管等の損傷を防止することができる。また、ガス精製設備１６において、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液の劣化を抑制することができる。
【００８５】
また、ガス化炉設備１４に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉設備１４で生成されて様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができので、コストを抑制することができる。
【００８６】
また、窒素中の酸素を抑制する方法として、空気分離設備４２の分離精度を向上させることも考えられる。しかしながら、空気分離設備４２の分離精度を向上させるには、精留設備を大型化する必要があるので、占有スペースが増大するとともに、設置コスト及びメンテナンスコスト等のランニングコストが増大する。一方、本実施形態では、空気分離設備４２の分離精度を向上させることなく、窒素中の酸素を低減しているので、空気分離設備４２の占有スペースの増大させることがない。また、設置コスト及びランニングコストの増大を抑制することができる。
【００８７】
本実施形態では、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスを第１窒素供給ライン４３に供給している。これにより、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスを利用して、窒素に混入した酸素を除去することができる。
【００８８】
本実施形態では、ユーティリティ燃料供給装置２３からのユーティリティ燃料を第１窒素供給ライン４３に供給している。これにより、ガス化炉設備１４の状態に依らずに、窒素に混入した酸素を除去することができる。したがって、例えば、ガス化炉設備１４の起動時等の、ガス化炉設備１４で生成ガスが十分に生成されていない状態であっても、窒素中から酸素を除去することができる。
【００８９】
本実施形態では、窒素圧縮機４３ａよりも上流側に生成ガス供給ライン２１が接続している。これにより、生成ガスが混合された窒素を、窒素圧縮機４３ａで圧縮し、高圧のガス化炉１０１に好適に供給することができる。このように、生成ガスが混合された後の窒素を圧縮しているので、窒素と生成ガスとを各々異なる圧縮機で圧縮する構成よりも、圧縮機の設置台数を抑制することができる。したがって、設置コストを抑制することができる。
【００９０】
第１窒素供給ライン４３において、窒素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料とが混合され、窒素中の酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料中に含まれる成分とが酸化反応すると、酸化反応に伴って発熱する。本実施形態では、第１窒素供給ライン４３において、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の合流部分よりも下流側に、熱交換器２５が設けられている。これにより、酸化反応に伴って発生する熱を熱交換器２５によって回収することができる。また、本実施形態では、熱交換器２５によって回収した熱を排熱回収ボイラ２０に利用しているので、石炭ガス化複合発電設備１０全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００９１】
本実施形態では、第１窒素供給ライン４３において、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の合流部分よりも下流側に、反応促進部２８が設けられている。これにより、窒素中の酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料に含まれる成分との酸化反応を反応促進部２８によって促進することができる。したがって、好適に窒素中から酸素が除去することができる。
【００９２】
本実施形態では、第１窒素供給ライン４３において、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の接続部分よりも上流側に、窒素加温部２７が設けられている。これにより、窒素加温部２７によって、生成ガス及び／又はユーティリティ燃料と混同する窒素を予熱することができる。したがって、窒素中の酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料に含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。
【００９３】
本実施形態では、生成ガス供給ライン２１に生成ガス加温部２６が設けられている。これにより、生成ガス加温部２６によって、窒素と混合する生成ガスを予熱することができる。したがって、窒素中の酸素と生成ガスに含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。
【００９４】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について図３を用いて説明する。
本実施形態では、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２を設けていない代わりに、第１窒素供給ライン４３に酸素回収部３１が設けられている点で第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９５】
酸素回収部３１は、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側に設けられている。酸素回収部３１は、並列に設けられた第１流路３２及び第２流路３３を備えている。また、第１流路３２及び第２流路３３には、各々、第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａが設けられている。また、第１流路３２には、第１酸素吸着塔３２ａの上流側及び下流側に流量調整弁３２ｂが設けられている。また、第２流路３３には、第２酸素吸着塔３３ａの上流側及び下流側に流量調整弁３３ｂが設けられている。
【００９６】
第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａには、酸素吸着部（図示省略）が設けられており、酸素吸着部によって、供給された窒素中に混合した酸素を吸着除去する。また、第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａには、各々、第１回収酸素供給ライン３２ｃ及び第２回収酸素供給ライン３３ｃが接続されている。第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａで回収した酸素は、第１回収酸素供給ライン３２ｃ及び第２回収酸素供給ライン３３ｃを介して、酸素供給ライン４７に供給される。第１回収酸素供給ライン３２ｃ及び第２回収酸素供給ライン３３ｃには、各々、流量調整弁３２ｄ、３３ｄが設けられている。
【００９７】
酸素回収部３１が並列して２つの系統を有することで、どちらか一つの系統で酸素を吸着するとともに、もう一方で吸着した酸素を排出することが可能となる。このように、交互に吸着と排出を行うことで、連続的に酸素の吸着を行うことが可能となる。
【００９８】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、第１窒素供給ライン４３に酸素回収部３１が設けられている。これにより、酸素回収部３１によって、酸素が混入した窒素中から酸素を除去することができるので、生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。したがって、ガス精製設備１６における生成ガスの精製を好適に行うことができる。
【００９９】
また、ガス化炉設備１４に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉設備１４で生成され、様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができる。
【０１００】
また、回収した酸素を酸素供給ライン４７に供給しているので、回収した酸素をガス化炉設備１４において、燃焼用酸素として用いることができる。このように、回収した酸素を排出せずに利用しているので、石炭ガス化複合発電設備１０全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【０１０１】
なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、図４に示すように、上記第１実施形態と第２実施形態を組み合わせてもよい。このように構成する場合には、酸素回収部３１は、第１窒素供給ライン４３と生成ガス供給ライン２１との接続部分よりも上流側に設けられる。
このように構成することで、生成ガス等による酸化反応及び酸素回収部３１によって、窒素中から酸素を除去することができる。したがって、確実に酸素を除去し、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。
【０１０２】
また、上記第１実施形態では、反応促進部２８を窒素圧縮機４３ａの下流側に設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。反応促進部２８は、窒素圧縮機４３ａの上流側に設けてもよい。
【０１０３】
また、上記第１実施形態では、生成ガス供給ライン２１の下流端部を、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側に接続する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１及び図４の破線で示すように、生成ガス供給ライン２１’の下流端部を第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも下流側に接続してもよい。生成ガス供給ライン２１の下流端部を窒素圧縮機４３ａよりも上流側に接続した場合には、空気分離設備４２で分離された窒素と比較して圧力が高い生成ガスが第１窒素供給ライン４３に合流した際に、生成ガスの圧力が低下してしまう。そして、再度、窒素圧縮機４３ａで昇圧されることとなるため、エネルギー効率が低下する可能性がある。一方、生成ガス供給ライン２１’の下流端部を第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも下流側に接続する構成とした場合には、生成ガス供給ライン２１’に設けられた圧縮機２１ａ’において、必要最低限の昇圧を行えば、混合したガスを高圧のガス化炉１０１に好適に供給することができるので、昇圧に要するエネルギー効率を向上させることができる。
【０１０４】
また、上記各実施形態では、本発明に係るガス化炉システムの一例として石炭ガス化複合発電設備について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、化学プラントにおけるガス化炉等にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    ：石炭ガス化複合発電設備（ガス化炉システム）
１６    ：ガス精製設備（精製部）
２１    ：生成ガス供給ライン（第１供給路）
２２    ：ユーティリティ燃料供給ライン（第２供給路）
２３    ：ユーティリティ燃料供給装置（可燃性ガス供給装置）
２５    ：熱交換器
２６    ：生成ガス加温部（可燃性ガス加温部）
２７    ：窒素加温部
２８    ：反応促進部
３１    ：酸素回収部
４２    ：空気分離設備（空気分離装置）
４３    ：第１窒素供給ライン（窒素供給路）
４３ａ  ：窒素圧縮機（圧縮機）
１０１  ：ガス化炉
【図１】
2019178230.tif 000003
【図２】
2019178230.tif 000004
【図３】
2019178230.tif 000005
【図４】
2019178230.tif 000006