(57)【要約】【課題】スラッギングを確実に防止しつつ、運転の効率化を図る。【課題手段】検出手段１９，２１，２２は、ガス化炉１の熱回収部４を流れるガスの温度と二酸化炭素濃度と圧力とを検出する。噴射停止時間演算手段３２は、熱回収部４において溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に熱回収部４のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、噴射ノズル１７の最長停止時間として、検出されたガスの温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算する。噴射制御手段３３は、噴射停止時間演算手段３２が演算した噴射ノズル１７の最長停止時間を超えて媒体２８の噴射停止が継続しないように、噴射ノズル１７から間歇的に媒体２８を噴射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を酸化剤とともに炉内に投入して加熱することにより一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに変換するとともに、石炭中の灰分を溶融スラグに変換するガス化部と、前記ガス化部の上方に配置されて前記ガス化部と連通する熱回収部とを有するガス化炉を備えた石炭ガス化設備に設けられる閉塞防止装置であって、
前記熱回収部に所定の媒体を噴射可能なガス化炉媒体噴射ノズルと、
前記熱回収部を流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの温度と二酸化炭素濃度と圧力とを検出する検出手段と、
前記熱回収部において溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に前記熱回収部のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、前記ガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間として、前記検出手段が検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算する噴射停止時間演算手段と、
前記噴射停止時間演算手段が演算した前記ガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて媒体の噴射停止が継続しないように、前記ガス化炉媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる噴射制御手段と、を備える
ことを特徴とする石炭ガス化設備の閉塞防止装置。
【請求項２】
前記ガス化炉の後流に熱回収ボイラを備えた前記石炭ガス化設備に設けられる請求項１に記載の閉塞防止装置であって、
前記熱回収ボイラの内部に所定の媒体を噴射可能なボイラ媒体噴射ノズルを備え、
前記検出手段は、前記熱回収ボイラを流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの少なくとも温度を検出し、
前記噴射停止時間演算手段は、前記熱回収ボイラにおいて溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に前記熱回収ボイラのチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、前記ボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間として、前記検出手段が検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算し、
前記噴射制御手段は、前記噴射停止時間演算手段が演算した前記ボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて媒体の噴射停止が継続しないように、前記ボイラ媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる
ことを特徴とする石炭ガス化設備の閉塞防止装置。
【請求項３】
石炭を酸化剤とともに炉内に投入して加熱することにより一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに変換するとともに、石炭中の灰分を溶融スラグに変換するガス化部と、前記ガス化部の上方に配置されて前記ガス化部と連通する熱回収部とを有するガス化炉を備えた石炭ガス化設備に、前記熱回収部に所定の媒体を噴射可能なガス化炉媒体噴射ノズルを設けた前記石炭ガス化設備における閉塞防止方法であって、
前記熱回収部を流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの温度と二酸化炭素濃度と圧力とを検出する検出ステップと、
前記熱回収部において溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に前記熱回収部のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、前記ガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間として、前記検出ステップで検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算する噴射停止時間演算ステップと、
前記噴射停止時間演算ステップで演算した前記ガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて噴射停止が継続しないように、前記ガス化炉媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる噴射制御ステップと、を備える
ことを特徴とする石炭ガス化設備の閉塞防止方法。
【請求項４】
前記ガス化炉の後流に熱回収ボイラを備えた前記石炭ガス化設備に、前記熱回収ボイラの内部に所定の媒体を噴射可能なボイラ媒体噴射ノズルを設けた前記石炭ガス化設備における請求項３に記載の閉塞防止方法であって、
前記検出ステップでは、前記熱回収ボイラを流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの少なくとも温度を検出し、
前記噴射停止時間演算ステップでは、前記熱回収ボイラにおいて溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に前記熱回収ボイラのチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、前記ボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間として、前記検出ステップで検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算し、
前記噴射制御ステップでは、前記噴射停止時間演算ステップで演算した前記ボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて噴射停止が継続しないように、前記ボイラ媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる
ことを特徴とする石炭ガス化設備の閉塞防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化設備の閉塞を防止するための閉塞防止装置及び閉塞防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化設備のガス化炉内で飛散チャーの付着によるスラッギングで閉塞が発生すると、ガス化炉だけでなくガス化設備全体の安定運転ができない。
【０００３】
ガス化炉のスラッギングを防止する技術として、例えば特許文献１には、ガス化炉上部のリダクタに蒸気噴射ノズルを配設したスラッギング防止装置が記載されている。この装置では、ガス化運転が開始されたら弁を開き、蒸気噴射ノズルから蒸気をガス化炉壁に沿って噴射させて、溶融スラグやチャーがガス化炉壁に付着するのを防止する。
【０００４】
また、特許文献２には、ガス化炉上部のリダクタ壁面に窒素ガスを投入し、生成ガス中の酸素濃度を２３〜５４ｖｏｌ％に調整することで、リダクタ出口ガス温度（ガス化反応終了温度）を、リダクタ内でのチャーガス化促進と後流の熱回収ボイラにおける灰の付着及び堆積によるファウリングの防止との両面から最適な１０００〜１１００℃となるように運転制御する石炭ガス化方法が記載されている。
【０００５】
一方、非特許文献１には、チャー中の微細な炭素（Ｃ）粒子が分散剤の作用をすることから、部分溶融したスラグ粒子同士の焼結を抑制するためにはチャー中の炭素が必要であり、チャー中の炭素濃度が所定濃度（ｗｔ％）以上であればスラグ粒子同士の焼結を防止可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３１３５３７号公報
【特許文献２】特開平７−４１７７６号公報
【非特許文献１】植田昭雄、外１名，「気流層石炭ガス化炉における飛散スラグ粉の焼結特性」，日本機械学会論文集（Ｂ編），６３巻６０９号（１９９７−５），論文Ｎｏ．９６−１０６３，ｐ．３０３−３０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の装置において運転の効率化を図るためには、蒸気噴射ノズルからの蒸気をガス化運転中に常時継続して噴射せず、蒸気を間歇的に噴射することが好ましく、蒸気の噴射を停止している時間（噴射停止時間）を長く設定することは運転の効率化に寄与する。
【０００８】
しかし、蒸気の噴射停止中はガス化炉壁へのチャーの付着が許容され、ガス化炉壁に付着したチャーがガス化してチャー中の炭素濃度（チャー中Ｃ濃度）が低下する。非特許文献１に記載されているように、チャー中Ｃ濃度が所定濃度（部分溶融したスラグ粒子同士の焼結を防止するチャー中Ｃ濃度：焼結防止Ｃ濃度）未満に低下するとスラグ粒子同士が焼結するため、ガス化炉壁に付着したチャーが長時間存在し、チャー中Ｃ濃度が焼結防止Ｃ濃度未満に低下すると、スラッギングの防止効果が低下する。焼結防止Ｃ濃度は、供試炭の種類やガス化炉内のガスの温度、圧力、各種成分濃度などの状態によって相違するため、スラグ粒子同士の焼結を確実に防止しつつ、運転の効率化を図ることが難しい。
【０００９】
また、特許文献２に記載の方法では、窒素ガスをリダクタ内へ投入しており、リダクタ内の生成ガス量が多くなるため、一酸化炭素及び水素濃度が低くなり、結果として冷ガス効率が低くなる恐れがある。また、リダクタ出口のガス温度が１０００〜１１００℃と高温であり、チャーのガス化反応が引き続き起こることが考えられ，焼結防止に必要なチャー中のＣ濃度を十分確保できない恐れがある。
【００１０】
そこで本発明は、スラッギングを確実に防止しつつ、運転の効率化を図ることが可能なガス化設備の閉塞防止装置及び閉塞防止方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様に係る装置は、ガス化炉を備える石炭ガス化設備に設けられる閉塞防止装置であって、ガス化炉媒体噴射ノズルと、噴射停止時間演算手段と、噴射制御手段とを備える。
【００１２】
ガス化炉は、石炭を酸化剤とともに炉内に投入して加熱することにより一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに変換するとともに、石炭中の灰分を溶融スラグに変換するガス化部と、ガス化部の上方に配置されてガス化部と連通する熱回収部とを有する。
【００１３】
ガス化炉媒体噴射ノズルは、熱回収部に所定の媒体を噴射可能である。検出手段は、熱回収部を流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの温度と二酸化炭素濃度と圧力とを検出する。
【００１４】
噴射停止時間演算手段は、熱回収部において溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度（チャー中Ｃ濃度）の最低値である焼結防止炭素濃度に熱回収部のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、ガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間として、検出手段が検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算する。
【００１５】
噴射制御手段は、噴射停止時間演算手段が演算したガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて媒体の噴射停止が継続しないように、ガス化炉媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる。
【００１６】
本発明の第１の態様に係る方法は、ガス化炉を備える石炭ガス化設備における閉塞防止方法であって、検出ステップと、噴射停止時間演算ステップと、噴射制御ステップとを備える。
【００１７】
ガス化炉は、石炭を酸化剤とともに炉内に投入して加熱することにより一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに変換するとともに、石炭中の灰分を溶融スラグに変換するガス化部と、ガス化部の上方に配置されてガス化部と連通する熱回収部とを有する。石炭ガス設備には、熱回収部に所定の媒体を噴射可能なガス化炉媒体噴射ノズルが設けられる。
【００１８】
検出ステップでは、熱回収部を流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの温度と二酸化炭素濃度と圧力とを検出する。
【００１９】
噴射停止時間演算ステップでは、熱回収部において溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に熱回収部のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、ガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間として、検出ステップで検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算する。
【００２０】
噴射制御ステップでは、噴射停止時間演算ステップで演算したガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて噴射停止が継続しないように、ガス化炉媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる。
【００２１】
ガス化炉媒体噴射ノズルは、例えば熱回収部の内壁面に沿うように媒体を噴射する。
【００２２】
ガス化炉媒体噴射ノズルの最長停止時間は、熱回収部を流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガス（生成ガス）の温度と二酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度）と圧力とを用いて、チャー中の炭素（チャー中Ｃ）の反応速度を演算し、得られた反応速度からチャー中の炭素濃度（チャー中Ｃ濃度）が焼結防止炭素濃度（焼結防止Ｃ濃度）となる反応時間を演算することにより求めることができる。焼結防止Ｃ濃度は炭種毎にその値が異なるため、ガス化する石炭（供試石炭）の焼結防止Ｃ濃度を予め設定（記憶）しておく。
【００２３】
最長停止時間を超えて噴射停止が継続しないような間歇的な噴射制御には、例えば所定時間の噴射と最長停止時間の噴射停止とを繰り返すように、最長停止時間の間隔で噴射を行う制御が含まれる。
【００２４】
上記構成又は方法において、ガス化炉のガス化部では，石炭中の可燃分をガス化して、一酸化炭素と水素を主成分とするガス（生成ガス）に変換する。生成ガス中にはチャーや飛散灰及びや溶融スラグが含まれている。チャーや飛散灰及び溶融スラグがガス化炉上部の熱回収部の内壁面（炉壁面）に付着し、炉壁面等で長時間滞留していると、チャーがガス化してチャー中Ｃ濃度が低減する。チャー中Ｃ濃度が低減するとチャー中の灰同士による焼結や、溶融スラグ同士が結合してスラッギング（燃焼により溶融した灰が炉壁面に付着して収熱の低下、及び炉内圧力損失を大きくする現象）を起こしてしまう恐れがある。また、熱回収部の後流に熱回収ボイラが設けられている場合、熱回収部の炉壁面に付着したチャー中Ｃ濃度が低いチャーが飛散し、ガス化炉から熱回収ボイラへ流入し、熱回収ボイラの伝熱管へ付着して堆積することにより、ファウリング（灰中のナトリウム分等の揮発成分が蒸発し、伝熱管に付着することにより、伝熱の阻害や圧力損失の増大を引き起こす現象）を起こす恐れがある。ガス化炉上部の熱回収部や熱回収ボイラでスラッギングやファウリングが発生すると流路が閉塞し、ガス化設備の運転が困難となる場合がある。
【００２５】
このようなスラッギングやファウリングに対処するため、上記構成及び方法では、ガス化炉の熱回収部の炉壁面に付着したチャーが、ガス化炉媒体噴射ノズルからの媒体の噴射により最長停止時間以内の間隔毎に定期的にブローされ、チャー中Ｃ濃度が焼結防止炭素濃度（焼結防止Ｃ濃度）未満となる前に確実に炉壁面から除去される。すなわち、チャー中Ｃ濃度を焼結防止Ｃ濃度以上に維持（確保）することができ、スラッギングを確実に防止することができるとともに、ファウリングを抑制することができる。したがって、飛散灰及びチャーによるガス化設備の閉塞を防止することができ、ガス化設備の安定運転を実現し、信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、ガス化炉媒体噴射ノズルからの媒体の噴射をガス化運転中に常時継続して行わず、間歇的に行うので、運転の効率化を図ることができる。
【００２７】
本発明の第２の態様に係る装置は、第１の態様の閉塞防止装置であって、ボイラ媒体噴射ノズルを備える。石炭ガス化設備は、ガス化炉の後流に設けられる熱回収ボイラを備える。ボイラ媒体噴射ノズルは、熱回収ボイラの内部に所定の媒体を噴射可能である。
【００２８】
検出手段は、熱回収ボイラを流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの少なくとも温度を検出する。噴射停止時間演算手段は、熱回収ボイラにおいて溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に熱回収ボイラのチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、ボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間として、検出手段が検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算する。噴射制御手段は、噴射停止時間演算手段が演算したボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて媒体の噴射停止が継続しないように、ボイラ媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる。
【００２９】
本発明の第２の態様に係る方法は、第１の態様の閉塞防止方法であって、石炭ガス化設備は、ガス化炉の後流に熱回収ボイラを備える。石炭ガス化設備には、熱回収ボイラの内部に所定の媒体を噴射可能なボイラ媒体噴射ノズルが設けられる。
【００３０】
検出ステップでは、熱回収ボイラを流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの少なくとも温度を検出する。噴射停止時間演算ステップでは、熱回収ボイラにおいて溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中炭素濃度の最低値である焼結防止炭素濃度に熱回収ボイラのチャー中炭素濃度が低下するまでの時間を、ボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間として、検出ステップで検出した温度と二酸化炭素濃度と圧力とを用いて演算する。噴射制御ステップでは、噴射停止時間演算ステップで演算したボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間を超えて噴射停止が継続しないように、ボイラ媒体噴射ノズルから間歇的に媒体を噴射させる。
【００３１】
ボイラ媒体噴射ノズルは、例えば熱回収ボイラの伝熱管に向けて媒体を噴射する。
【００３２】
ボイラ媒体噴射ノズルの最長停止時間は、熱回収ボイラを流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガス（生成ガス）の温度とＣＯ２濃度と圧力とを用いて、チャー中Ｃの反応速度を演算し、得られた反応速度からチャー中Ｃ濃度が焼結防止Ｃ濃度となるまでの反応時間を演算することにより求めることができる。
【００３３】
上記構成及び方法では、熱回収ボイラの伝熱管に付着したチャーが、ボイラ媒体噴射ノズルからの媒体の噴射により最長停止時間以内の間隔毎に定期的にブローされ、チャー中Ｃ濃度が焼結防止Ｃ濃度未満となる前に確実に伝熱管から除去される。すなわち、チャー中Ｃ濃度を焼結防止Ｃ濃度以上に維持（確保）することができ、ファウリングの発生を防止することができる。
【００３４】
また、ボイラ媒体噴射ノズルからの媒体の噴射をガス化運転中に常時継続して行わず、間歇的に行うので、運転の効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、スラッギングを確実に防止しつつ、運転の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る石炭ガス化設備及び閉塞防止装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】チャー中Ｃ濃度と焼結度との関係を示す図である。
【図３】滞留時間に対するチャー中Ｃ濃度の変化を示す図であり、（ａ）では種類の異なる２つの石炭を比較して示し、（ｂ）では同種の石炭でガス温度が異なる場合を比較して示している。
【図４】噴射制御ユニットが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の一実施形態に係る石炭ガス化設備及び閉塞防止装置について、図１を参照して説明する。本実施形態の石炭ガス化設備は、例えば多目的石炭ガス製造技術（ＥＡＧＬＥ：coal Energy Application for Gas, Liquid and Electricity）に用いられる噴流床石炭ガス化設備である。
【００３８】
図１に示すように、石炭ガス化設備は、ガス化炉１と、ガス化炉１の後流に設けられた熱回収ボイラ２とを備える。
【００３９】
ガス化炉１の内部空間は、ガス化部３と熱回収部４とクエンチ部５とに概ね分かれ、鋼製容器の内面に内張りされた耐火材によって区画される。ガス化部３の上部及び下部は、熱回収部４の下部及びクエンチ部５の上部とそれぞれ連通し、ガス化部３の下部には、クエンチ部５との連通路の面積（流路断面積）を縮小する絞り部６が設けられている。
【００４０】
ガス化部３には、微粉炭バーナ７及びチャーバーナ８が設けられている。燃料供給設備（図示省略）から気流搬送された微粉炭（石炭）は、酸化剤（例えば、空気や酸素）とともに、微粉炭バーナ７から高温高圧状態のガス化部３に投入される。ガス化部３は、投入された石炭の可燃分をガス化して、一酸化炭素と水素を主成分とするガス（生成ガス）に変換し、灰分を溶融スラグに変換する。生成ガスは、ガス化炉１の上方の熱回収部４へ流れ、ガス化炉１の周囲に配置している伝熱管（図示省略）を流れる媒体との熱交換により生成ガスの温度が低下する。
【００４１】
生成ガスは、熱回収部４から熱回収ボイラ２へ流れ、熱回収ボイラ２内の伝熱管９を流れる媒体（水）との熱交換により温度が低下した後、熱回収ボイラ２から流出し、サイクロン１０（一部はサイクロン１０及びチャーフィルタ１１）によって、脱塵ガス１２とチャーとに分離され、脱塵ガス１２は系外へ供給される。図示をしていないがバイパスライン２９には弁が設けられており、設備の起動時あるいは停止時に、ヒートアップ用の煤塵の少ない燃焼ガスあるいはパージ用の窒素ガスの全量あるいは一部をバイパスライン２９へ流してチャーフィルタを保護する。生成ガスから分離されたチャーは、ホッパ１３に貯留され、チャー搬送管１４を介して搬送されて、チャーバーナ８からガス化炉１へ投入され、再使用される。また、ガス化炉１内の溶融スラグは、ガス化部３の下部の絞り部６からクエンチ部５へ流下し、クエンチ水１５とともに系外へ排出される。なお、クエンチ部５には、補助バーナ１６が設けられている。
【００４２】
ガス化炉１の熱回収部４を流れる生成ガス中には、炭素（Ｃ）と灰からなる固形のチャーや溶融した灰が含まれている。これらのチャーや溶融灰が熱回収部４の壁面に付着するが、本実施形態では、後述するように、チャー中の炭素（チャー中Ｃ）の分散作用により溶融灰同士を付着させないようにして、熱回収部４でスラッギングを起こさないようにしている。なお、スラッギングを起こさないチャー中Ｃ濃度は炭種毎に異なる。
【００４３】
図２に、２種類の石炭（石炭Ａと石炭Ｂ）の各々についてのチャー中Ｃ濃度と焼結度との関係を示す。チャー中Ｃ濃度が高いと溶融灰の焼結度が低下し、所定のチャー中Ｃ濃度に達すると、焼結度が０となる。焼結度が０となる時のチャー中Ｃ濃度は、溶融スラグ同士が付着して焼結するのを防ぐチャー中Ｃ濃度の最低値であり、この濃度を焼結防止炭素濃度（焼結防止Ｃ濃度）とする。ガス化炉１の熱回収部４の炉壁面に付着したチャーのチャー中Ｃ濃度が焼結防止Ｃ濃度以上であれば、チャー中Ｃの分散作用により溶融灰が焼結せず、熱回収部４の壁面でのスラッギングを防止できる。焼結防止Ｃ濃度は炭種毎に異なり、図２に示す例では、石炭Ａ（図中実線で示す）の焼結防止Ｃ濃度は２０ｗｔ％であり、石炭Ｂ（図中二点鎖線で示す）の焼結防止Ｃ濃度は３０ｗｔ％である。
【００４４】
閉塞防止装置は、図１に示すように、ガス化炉側の噴射ノズル（ガス化炉媒体噴射ノズル）１７と、ボイラ側の噴射ノズル（ボイラ媒体噴射ノズル）１８と、ガス化炉側の熱電対１９と、サンプリング配管２０及び分析計２１と、圧力計２２と、ボイラ側の熱電対２３と、噴射制御ユニット３０とを備える。
【００４５】
ガス化炉側の噴射ノズル１７は、付着チャー（炉壁面に付着したチャー）を吹き飛ばして除去するためにガス化炉１に設けられ、所定の媒体２８を熱回収部４に噴射する。所定の媒体２８とは窒素ガスなどの不活性ガスあるいは脱塵ガス１２から塩素や硫黄などの腐食性ガスなどを除去するガス精製をしたガス（＝リサイクルガス）とすることもできる。ガス化炉側の噴射ノズル１７の噴射方向は、熱回収部４の炉壁面に沿う方向を含むように設定されている。ボイラ側の噴射ノズル１８は、付着チャー（伝熱管９に付着したチャー）を吹き飛ばして除去するために熱回収ボイラ２に設けられ、所定の媒体２８を熱回収ボイラ２の内部空間（生成ガスの流通空間）に噴射する。ボイラ側の噴射ノズル１８は、生成ガスの流入側（ガス入口側）に配置され、その噴射方向は、ボイラ内の伝熱管９に向かう方向を含むように設定されている。なお、図１の例では、ガス化炉側の噴射ノズル１７を、熱回収部４の片側に上下三段で、各段に１箇所ずつ設けているが、設定する段数は任意であり、各段において噴射ノズル１７を同心円上に複数設置してもよい。同様に、ボイラ側の噴射ノズル１８を熱回収ボイラ２の片側に１箇所設けているが、噴射ノズル１８を同心円上に複数設置してもよい。また、各噴射ノズル１７，１８から噴射する媒体２８は、特に限定されず、窒素ガスであってもよく、生成ガスからチャー等の固形分を除き、精製処理したリサイクルガスであってもよい。
【００４６】
ガス化炉側の各噴射ノズル１７の媒体供給管２４には、各噴射ノズル１７からの媒体２８の噴射を個別に実行及び停止（噴射ノズル１７への噴射媒体の供給を制御）するガス化炉側の制御弁２６が設けられている。同様に、ボイラ側の噴射ノズル１８の媒体供給管２５には、噴射ノズル１８からの媒体２８の噴射を実行及び停止（噴射ノズル１８への噴射媒体の供給を制御）するボイラ側の制御弁２７が設けられている。
【００４７】
ガス化炉側の熱電対１９は、熱回収部４を流れる生成ガスの温度を測定し、ボイラ側の熱電対２３は、熱回収ボイラ２の内部空間を流れる生成ガスの温度を測定する。サンプリング配管２０は、ガス化炉側の熱電対１９による温度測定位置の後流で熱回収部４と連通し、分析計２１は、熱回収部４からサンプリング配管２０へ流入する生成ガスの二酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度）を測定する。圧力計２２は、ガス化炉１内の圧力（熱回収部４の圧力）を測定する。すなわち、ガス化炉側の熱電対１９と分析計２１と圧力計２２とは、熱回収部４を流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの温度とＣＯ２濃度と圧力とを検出する検出手段として機能し、ボイラ側の熱電対２３は、熱回収ボイラ２の内部空間を流れる一酸化炭素及び水素を主成分とするガスの温度を検出する検出手段として機能する。なお、圧力計２２はガス化炉１の制御用に備わっているものを使用してもよい。
【００４８】
本実施形態では、サンプリング配管２０を熱回収部４のガス出口側と連通し、熱回収部４のガス出口側で生成ガスのＣＯ２濃度を測定することにより、熱回収ボイラ２のガス入口側でのＣＯ２濃度の測定を省略し、ガス化炉側の分析計２１が測定したＣＯ２濃度を熱回収ボイラ２側の生成ガスのＣＯ２濃度としても用いるようにしているが、ボイラ側にＣＯ２濃度を測定する分析計を別途設けてもよい。圧力についても同様に、ガス化炉側の圧力計が測定した圧力を熱回収ボイラ２側の圧力としても用いるようにしているが、ボイラ側に圧力計を別途設けてもよい。
【００４９】
噴射制御ユニット３０は、ガス化運転が実行されている間、制御弁２６，２７を開閉制御して、ガス化炉側及びボイラ側の噴射ノズル１７，１８から間歇的に媒体２８を噴射させる。
【００５０】
ガス化運転の実行中にガス化炉１の熱回収部４の炉壁面に付着したチャーは、噴射ノズル１７からの媒体噴射によって除去されるまでの間、次式（１）に示すように生成ガス中のＣＯ２によりガス化されてＣＯに変換される。さらに、このＣＯは次式（２）に示すようにＨ２０との反応によりＣＯ２とＨ２に変換される。
【００５１】
Ｃ＋ＣＯ→２ＣＯ・・・（１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２・・・（２）
【００５２】
したがって、ガス化設備の壁面（ガス化炉１の炉壁面や熱回収ボイラ２の伝熱管９の表面など）に付着したチャーの滞留時間によりチャー中Ｃ濃度が低減する。チャー中Ｃのガス化反応速度は一般に次式（３）で表される。
【００５３】
ｋ＝ＰＣＯ２・Ａ・exp（−Ｅ／（Ｒ・Ｔ））・・・（３）
ここで、ｋ：チャーの反応速度、ＰＣＯ２：生成ガスのＣＯ２分圧（＝ＣＯ２濃度×圧力Ｐ）、Ａ：頻度因子、Ｅ：活性化エネルギ、Ｒ：ガス定数、Ｔ：ガス温度である。
【００５４】
図３は、滞留時間に対するチャー中Ｃ濃度の変化を示す図であり、ガス化炉負荷一定の条件で、滞留時間に対するチャー中Ｃ濃度の変化を式（３）により求めたものである。図３（ａ）は、ガス温度１２００℃の雰囲気におけるチャー中Ｃ濃度の変化の一例であり、図３（ｂ）は、石炭Ａにおけるガス温度の違いによるチャー中Ｃ濃度の変化の一例である。図３（ａ）に示すように、チャー中Ｃ濃度は式（１）及び式（２）の反応により徐々に低下する。チャー中Ｃ濃度の低下傾向は炭種毎に異なり、焼結防止Ｃ濃度までの時間（噴射ノズル１７，１８の最長停止時間）ｔｂは、ガス温度１２００℃の条件で、石炭Ａでは焼結防止Ｃ濃度（２０ｗｔ％）までｔｂＡ（ｔｂＡ１）＝１０分、石炭Ｂでは焼結防止Ｃ濃度（３０ｗｔ％）までｔｂＢ＝７分である。図３（ｂ）に示すように、石炭Ａにおいてガス温度１０００℃の条件で焼結防止Ｃ濃度（２０ｗｔ％）までの時間は３０分（ｔｂＡ２＝３０分）である。ガス温度が高い方がチャー中Ｃのガス化反応速度が高く（速く）、焼結防止Ｃ濃度まので時間が短いことが分かる。
【００５５】
チャーが熱回収部４の炉壁面へ付着した後、或いはチャーが熱回収ボイラ２の伝熱管９へ付着した後、チャー中Ｃ濃度が焼結防止Ｃ濃度に達する時間ｔｂ毎に、噴射ノズル１７，１８からの噴射媒体(噴射された媒体２８)により付着したチャーを吹き飛ばして除去することで、熱回収部４の炉壁及び熱回収ボイラ２の伝熱管９でのスラッギング及びファウリングを防止することが可能となる。また、熱回収部４で吹き飛ばされたチャーは、熱回収部４の後流の熱回収ボイラ２へ生成ガスと共に流れる。熱回収部４で確実にチャー中Ｃ濃度を焼結防止Ｃ濃度以上に保つことによって、熱回収ボイラ２の伝熱管９にチャーが付着しても容易に噴射ノズル１８で堆積したチャーを除去でき、熱回収ボイラ２でのファウリング防止に寄与できる。
【００５６】
噴射制御ユニット３０は、例えばコンピュータによって構成され、図１に示すように、記憶部３１、演算部（噴射停止時間演算手段）３２及び制御部（噴射制御手段）３３として機能する。
【００５７】
記憶部３１には、供試石炭の焼結防止Ｃ濃度が操作者からの入力等によって設定され記憶される。
【００５８】
演算部３２は、ガス化炉側の熱電対１９、分析計２１及び圧力計２２によって測定された生成ガスのガス温度、ＣＯ２濃度及び圧力と式（３）とを用いて、熱回収部４でのチャー中Ｃのガス化反応速度を演算し、記憶部３１に記憶された焼結防止炭素濃度に熱回収部４のチャー中炭素濃度（チャー中Ｃ濃度）が低下するまでの時間（ガス化炉側の噴射ノズル１７の最長停止時間）ｔｂを、上記求めたガス化反応速度から演算する。同様に、ボイラ側の熱電対２３、ガス化炉側の分析計２１及び圧力計２２によって測定された生成ガスのガス温度、ＣＯ２濃度及び圧力と式（３）とを用いて、熱回収ボイラ２でのチャー中Ｃのガス化反応速度を演算し、記憶部３１に記憶された焼結防止炭素濃度に熱回収ボイラ２のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間（ボイラ側の噴射ノズル１８の最長停止時間）ｔｂを、上記求めたガス化反応速度から演算する。なお、ボイラ側に分析計及び／又は圧力計を設けた場合には、ボイラ側の分析計及び／又は圧力計によって測定されたＣＯ２濃度及び／又は圧力を用いて、熱回収ボイラ２でのチャー中Ｃのガス化反応速度を演算する。
【００５９】
制御部３３は、演算部３２が求めたガス化炉側の噴射ノズル１７の最長停止時間ｔｂを超えて噴射停止が継続しないように制御弁２６を制御して、ガス化炉側の噴射ノズル１７から間歇的に媒体２８を噴射させる。同様に、演算部３２が求めたボイラ側の噴射ノズル１８の最長停止時間ｔｂを超えて噴射停止が継続しないように制御弁２７を制御して、ボイラ側の噴射ノズル１８から間歇的に媒体２８を噴射させる。本実施形態では、所定時間の噴射と最長停止時間の噴射停止とを繰り返すように、最長停止時間の間隔で噴射を行う制御が実行される。なお、噴射時間（上記所定時間）には、付着チャーを確実に吹き飛ばすことが可能な一定の時間が予め設定されている。
【００６０】
次に、噴射制御ユニット３０が実行する処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
本処理が開始されると、まず、熱回収部４及び熱回収ボイラ２における供試石炭の焼結防止Ｃ濃度が設定され、記憶される（ステップＳ１）。熱回収部４及び熱回収ボイラ２における供試石炭は同種であるため、共通の焼結防止Ｃ濃度が設定される。
【００６２】
焼結防止Ｃ濃度設定後、生成ガスのガス温度、ＣＯ２濃度及び圧力をそれぞれ検出する（ステップＳ２）。具体的には、ガス化炉側及びボイラ側の各熱電対１９，２３が測定したガス温度、分析計２１が測定したＣＯ２濃度、及び圧力計２２が測定した圧力をそれぞれ取得する。
【００６３】
次に、ガス化炉側の熱電対１９、分析計２１及び圧力計２２によって測定された生成ガスのガス温度、ＣＯ２濃度及び圧力と式（３）とを用いて、熱回収部４でのチャー中Ｃのガス化反応速度を演算し、ステップＳ１で記憶した焼結防止炭素濃度に熱回収部４のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間（ガス化炉側の噴射ノズル１７の最長停止時間、噴射間隔時間）ｔｂを、上記求めたガス化反応速度から演算する（ステップＳ３）。同様に、ボイラ側の熱電対２３、ガス化炉側の分析計２１及び圧力計２２によって測定された生成ガスのガス温度、ＣＯ２濃度及び圧力と式（３）とを用いて、熱回収ボイラ２でのチャー中Ｃのガス化反応速度を演算し、ステップＳ１で記憶した焼結防止炭素濃度に熱回収ボイラ２のチャー中炭素濃度が低下するまでの時間（ボイラ側の噴射ノズル１８の最長停止時間、噴射間隔時間）ｔｂを、上記求めたガス化反応速度から演算する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ２以降の処理は、ガス化炉側とボイラ側とで独立して（並行して）同様に実行するため、以下ではガス化炉側とボイラ側とを区別せずに説明する。
【００６４】
次に、前回の噴射停止からの経過時間（噴射停止時間）ｔが最長停止時間ｔｂに達したか否か（噴射停止時間計測タイマ（内部タイマ）のカウント値がｔｂに達したか否か）を判定し（ステップＳ４）、噴射停止時間ｔが最長停止時間ｔｂに達した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御弁２６，２７を制御して、噴射ノズル１７，１８からの媒体２８の噴射を開始し、噴射停止時間計測タイマのカウント値をリセットし（ｔ＝０）、噴射時間計測タイマ（内部タイマ）による噴射時間のカウントを開始する（ステップＳ５）。
【００６５】
なお、噴射の強さ及びガス量（噴射量）は噴射時間中、終始一定である必要はなく、パルス状に強さ及びガス量を変化させてもよく、噴射の仕方は特に限定されない。
【００６６】
また、上述のステップＳ４の判定を最長停止時間ｔｂよりも短い任意の時間ｔｓを設定値として、前回の噴射停止からの経過時間（噴射停止時間）ｔがｔｓに達したか否かについて判定することとしてもよい。
【００６７】
次に、予め設定された所定時間に噴射時間が達したか否か（噴射時間計測タイマのカウント値が所定時間に達したか否か）を判定し（ステップＳ６）、噴射時間が所定時間に達した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御弁２６，２７を制御して、噴射ノズル１７，１８からの媒体２８の噴射を停止し、噴射時間計測タイマのカウント値をリセットし、噴射停止時間計測タイマによる噴射時間のカウントを開始する（ステップＳ７）。
【００６８】
なお、噴射停止時間計測タイマのカウント値がｔｂに達したか否かの判定（ステップＳ４）は、カウント値ｔｂに達するまで繰り返し、噴射時間計測タイマのカウント値が所定時間に達したか否かの判定（ステップＳ６）は、カウント値が所定時間に達するまで繰り返す。これにより、所定時間の噴射と最長停止時間ｔｂの噴射停止とが繰り返して実行される。
【００６９】
次に、噴射を停止するか否かを判定し（ステップＳ８）、停止しない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ２へ移行して、ステップＳ２〜Ｓ８の処理を繰り返す。一方、停止する場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、本処理を終了する。ステップＳ２〜Ｓ８の処理は、ガス化運転の実行中に常時繰り返して実行され、例えばガス化運転を終了する場合、ステップＳ８において噴射停止と判断され、本処理が終了する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ガス化炉１の熱回収部４の炉壁面に付着したチャーが、噴射ノズル１７からの媒体２８の噴射により最長停止時間以内の間隔毎に定期的にブローされ、チャー中Ｃ濃度が焼結防止Ｃ濃度未満となる前に確実に炉壁面から除去される。すなわち、チャー中Ｃ濃度を焼結防止Ｃ濃度以上に維持（確保）することができ、スラッギングを確実に防止することができるとともに、熱回収ボイラ２でのファウリングを抑制することができる。したがって、飛散灰及びチャーによるガス化設備の閉塞（ガス流路の閉塞）を防止することができ、ガス化設備の安定運転を実現し、信頼性を向上させることができる。
【００７１】
また、熱回収ボイラ２においても、伝熱管９に付着したチャーが、噴射ノズル１８からの媒体２８の噴射により最長停止時間以内の間隔毎に定期的にブローされ、チャー中Ｃ濃度が焼結防止Ｃ濃度未満となる前に確実に伝熱管９から除去される。すなわち、チャー中Ｃ濃度を焼結防止Ｃ濃度以上に維持（確保）することができ、ファウリングの発生を確実に防止することができる。
【００７２】
さらに、噴射ノズル１７，１８からの媒体２８の噴射をガス化運転中に常時継続して行わず、間歇的に行うので、運転の効率化を図ることができる。
【００７３】
なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態及び変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００７４】
例えば、ガス化炉側とボイラ側の双方に噴射ノズル１７，１８を設けず、ガス化炉側のみに噴射ノズル１７を設けてもよい。また、ボイラ側の噴射ノズル１８を複数段に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１：ガス化炉
２：熱回収ボイラ
３：ガス化部
４：熱回収部
５：クエンチ部
６：絞り部
７：微粉炭バーナ
８：チャーバーナ
９：熱回収ボイラの伝熱管
１０：サイクロン
１１：チャーフィルタ
１２：脱塵ガス
１３：ホッパ
１４：チャー搬送管
１５：クエンチ水
１６：補助バーナ
１７：ガス化炉側の噴射ノズル（ガス化炉媒体噴射ノズル）
１８：ボイラ側の噴射ノズル（ボイラ媒体噴射ノズル）
１９：ガス化炉側の熱電対（検出手段）
２０：サンプリング配管
２１：分析計（検出手段）
２２：圧力計（検出手段）
２３：ボイラ側の熱電対（検出手段）
２４，２５：制御用の信号線あるいは弁作動用媒体供給配管
２６，２７：制御弁
２８：所定の媒体
２９：バイパスライン
３０：噴射制御ユニット
３１：記憶部
３２：演算部（噴射停止時間演算手段）
３３：制御部（噴射制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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