(57)【要約】【課題】スラグが通過する際のスラグ捕捉部の局所的に偏った損傷を抑制すること目的とする。【解決手段】スラグ排出装置は、複数の貫通孔６ａが形成されている多孔状の部材であるスクリーンメッシュ６と、スクリーンメッシュ６に捕捉された水砕スラグＳ２を破砕する破砕装置７と、を備える。破砕装置７は、水砕スラグＳ２を圧潰することで破砕するクラッシャヘッド１２と、クラッシャヘッド１２を所定方向に往復移動させる油圧シリンダ１３と、油圧シリンダ１３によるクラッシャヘッド１２の移動を規制するガイド板１４と、水砕スラグＳ２が破砕される空間である複数の破砕空間１５と、を有している。ガイド板１４のうち隔壁ガイド板１４ａには、破砕空間１５同士を連通する連通開口が形成されている。【選択図】図６
2019143098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタ部で生成されて、該コンバスタ部から落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置であって、
前記コンバスタ部の鉛直下方に前記スラグの落下方向と交差するように設けられ、複数の貫通孔が形成されている多孔状の部材であって、該貫通孔よりも小さな前記スラグを通過させるとともに、該貫通孔よりも大きな前記スラグを捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部に捕捉された前記スラグを破砕する破砕手段と、を備え、
前記破砕手段は、前記捕捉部の鉛直方向上面である主捕捉面に存在する前記スラグを圧潰することで破砕する複数の破砕部と、前記破砕部を前記主捕捉面に沿って所定方向に往復移動させる駆動部と、前記駆動部による前記破砕部の移動方向を規制する規制部と、
前記主捕捉面、前記破砕部及び前記規制部によって区画されて前記スラグが破砕される空間である複数の破砕空間と、を有し、
前記規制部には、前記破砕手段の複数の前記破砕空間同士を連通する連通部が形成されているスラグ排出装置。
【請求項２】
複数の前記破砕空間は、前記所定方向と交差する方向に並んで配置され、
前記コンバスタ部と前記捕捉部との間には、前記スラグの落下方向と交差する方向であって、かつ、前記所定方向と交差する方向に、流体を噴射する噴射手段が設けられている請求項１に記載のスラグ排出装置。
【請求項３】
複数の前記破砕空間は、前記所定方向と交差する方向に並んで配置され、
前記コンバスタ部と前記捕捉部との間には、前記コンバスタ部から落下する前記スラグを前記所定方向と交差する方向に分配する分配部が設けられている請求項１または請求項２に記載のスラグ排出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のスラグ排出装置を備えたガス化炉。
【請求項５】
請求項４に記載のガス化炉と、
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と回転連結された発電機と、
を備えているガス化複合発電設備。
【請求項６】
炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタ部で生成されて、該コンバスタ部から落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置を用いたスラグ排出方法であって、
前記スラグ排出装置は、
前記コンバスタ部の鉛直下方に前記スラグの落下方向と交差するように設けられ、複数の貫通孔が形成されている多孔状の部材であって、該貫通孔よりも小さな前記スラグを通過させるとともに、該貫通孔よりも大きな前記スラグを捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部に捕捉された前記スラグを破砕する破砕手段と、を備え、
前記破砕手段は、前記捕捉部の鉛直方向上面である主捕捉面に存在する前記スラグを圧潰することで破砕する複数の破砕部と、前記破砕部を前記主捕捉面に沿って所定方向に往復移動させる駆動部と、前記駆動部による前記破砕部の移動方向を規制する規制部と、前記主捕捉面、前記破砕部及び前記規制部によって区画されて前記スラグが破砕される空間である複数の破砕空間と、を有し、
前記規制部には、前記破砕手段の複数の前記破砕空間同士を連通する連通部が形成されていて、
破砕する前記スラグの一部を前記連通部を通過させるとともに、前記破砕手段によって、前記スラグを破砕する工程を備えたスラグ排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラグ排出装置及びガス化炉並びにスラグ排出方法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。
ガス化炉には、ガス化炉に投入された炭素含有固体燃料の灰分を排出する排出装置が設けられているものがある。このようなガス化炉では、例えば、ガス化炉に投入された炭素含有固体燃料中の灰分が、ガス化炉のコンバスタで溶融・捕集され、溶融スラグとして重力によりガス化炉圧力容器下部のスラグホッパ水へ流下し、同スラグホッパ水中で急速に冷却されて水砕・固化され水砕スラグ（以下、スラグと記載する）となる。スラグは、水中を重力沈降した後、ガス化炉の外部に排出される。この時、スラグをガス化炉の外部へ排出する排出流路の途中でのスラグ閉塞防止の為、スラグを一定粒径以下にする必要がある。そのため、スラグをスクリーン上に落下させて、スクリーンの開口サイズで振り分けた一定粒径よりも大きいスラグを捕捉・破砕する装置（スラグクラッシャ）を設けたガス化炉が存在する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１のガス化炉では、沈降する水砕スラグのうち、一定粒径超のスラグを捕捉するスラグ捕捉面（スクリーンメッシュ）と、捕捉したスラグを破砕する破砕装置を備えており、スラグのガス化炉の圧力容器外への安定した排出を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１７３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガス化炉においては、スラグホッパ水へ溶融スラグが流下する際に、安定的に溶融スラグが流下するように、コンバスタ炉底部にスラグ流下湯口を設けて、このスラグ流下湯口から溶融スラグを重力で流下させることがある。
このようなスラグ流下湯口から溶融スラグを流下させる構造を特許文献１のようなスラグ捕捉面と、捕捉した水砕スラグを破砕する破砕装置に適用した場合、スラグ捕捉面のうち、スラグ流下湯口の鉛直下方部分とその付近の限られた範囲のスラグ通過量が多くなる。このため、スラグ捕捉面の該部分の耐久寿命が、他の部分と比較して、短くなる可能性があるという問題があった。
【０００６】
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、スラグが通過する際のスラグ捕捉部の損傷の偏りを抑制することができるスラグ排出装置及びガス化炉並びにスラグ排出方法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】
上記課題を解決するために、本発明のスラグ排出装置及びガス化炉並びにスラグ排出方法は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係るスラグ排出装置は、炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタ部で生成されて、該コンバスタ部から落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置であって、前記コンバスタ部の鉛直下方に前記スラグの落下方向と交差するように設けられ、複数の貫通孔が形成されている多孔状の部材であって、該貫通孔よりも小さな前記スラグを通過させるとともに、該貫通孔よりも大きな前記スラグを捕捉する捕捉部と、前記捕捉部に捕捉された前記スラグを破砕する破砕手段と、を備え、前記破砕手段は、前記捕捉部の鉛直方向上面である主捕捉面に存在する前記スラグを圧潰することで破砕する複数の破砕部と、前記破砕部を前記主捕捉面に沿って所定方向に往復移動させる駆動部と、前記駆動部による前記破砕部の移動方向を規制する規制部と、前記主捕捉面、前記破砕部及び前記規制部によって区画されて前記スラグが破砕される空間である複数の破砕空間と、を有し、前記規制部には、前記破砕手段の複数の前記破砕空間同士を連通する連通部が形成されている。
【０００８】
上記構成では、ガス化炉内の鉛直下部に冷却水が充填されたスラグホッパが設けられ、ガス化炉のコンバスタ部から溶融スラグがスラグホッパへ落下して急速に冷却されたスラグのうち、捕捉部に形成された貫通孔よりも小さいスラグは、捕捉部を通過しスラグ排出装置から排出される。一方、捕捉部に形成された貫通孔よりも大きいスラグは、捕捉部によって捕捉され、捕捉部の鉛直方向上面である主捕捉面に堆積する。すなわち、主捕捉面は、スラグホッパ内の空間を区画しているので、捕捉部によって捕捉されたスラグは、主捕捉面に堆積することとなる。主捕捉面に堆積したスラグは、破砕手段の破砕部を主捕捉面に沿って所定方向に駆動部により往復移動することによって圧潰され破砕される。スラグは、破砕部によって、貫通孔よりも小さくなるまで破砕される。貫通孔よりも小さく破砕されたスラグは、捕捉部の貫通孔を通過し、ガス化炉のスラグ排出装置からから排出される。このように、ガス化炉のスラグ排出装置からから排出されるスラグを所定の粒径以下のすることができるので、圧力容器外への排出流路でのスラグの閉塞を防止することができる。
ここで、駆動部により破砕部を所定方向に往復移動させる際に、破砕部の移動方向を規制する規制部を設けてあるので、スラグを破砕部により圧潰する際に破砕部の移動方向と異なる方向へ発生する反力により、駆動部の損傷を抑制することができる。
また、主捕捉面、複数の破砕部及び複数の規制部によって、スラグが破砕される空間が区画されて、複数の破砕空間を形成する。上記構成では、規制部に連通部が形成されている。これにより、破砕空間内で破砕部によってスラグが圧潰する際に、破砕部の圧力によって破砕されたスラグの一部が連通部を通過して隣接する他の破砕空間内に移動する。このように、捕捉部に捕捉されたスラグの一部が、複数の破砕空間に分配されるので、特定の破砕空間へのスラグの偏在を抑制することができる。さらに、破砕部は複数組で構成することで、スラグを破砕部により圧潰する際に個々の破砕部の負担を軽減して信頼性を向上して寿命を向上することができる。
よって、捕捉部の貫通孔を通過するスラグの場所的な偏りを抑制することができる。したがって、スラグが通過する際の捕捉部の摩耗等による損傷の偏りを抑制することができる。また、特定の破砕空間へのスラグの偏在を抑制することができるので、特定の破砕部のみが偏った頻度でスラグを破砕する事態を抑制することができ、破砕部の全体の損傷を抑制して寿命の向上を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係るスラグ排出装置は、前記複数の破砕空間は、前記所定方向と交差する方向に並んで配置され、前記コンバスタ部と前記捕捉部との間には、前記スラグの落下方向と交差する方向であって、かつ、前記所定方向と交差する方向に、流体を噴射する噴射手段が設けられていてもよい。
【００１０】
上記構成では、複数の破砕空間が所定方向と交差する方向に並んで配置され、コンバスタ部と捕捉部との間に設けられた噴射手段が、所定方向と交差する方向にスラグホッパ給水などの流体を噴射している。すなわち、噴射手段が、複数の破砕空間の配列方向に流体を噴射している。これにより、主捕捉面に堆積したスラグが、噴射手段から噴射された流体によって、複数の破砕空間の配列方向に分散する。したがって、スラグが複数の破砕空間に分配されるので、一つの破砕空間へのスラグの偏在を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係るスラグ排出装置は、前記複数の破砕空間は、前記所定方向と交差する方向に並んで配置され、前記コンバスタ部と前記捕捉部との間には、前記コンバスタ部から落下する前記スラグを前記所定方向と交差する方向に分配する分配部が設けられていてもよい。
【００１２】
上記構成では、複数の破砕空間が所定方向と交差する方向に並んで配置され、コンバスタ部と捕捉部との間に設けられた分配部が、所定方向と交差する方向にスラグを分散させて分配している。すなわち、コンバスタ部からスラグホッパ落下して固化したスラグの少なくとも一部が、分配部により落下方向が変わり分散することで、複数の破砕空間の配列方向にスラグを分散させて分配して、スラグは主捕捉面に分配されて堆積する。したがって、スラグが複数の破砕空間に分配されるので、一つの破砕空間へのスラグの偏在を抑制することができる。
【００１３】
本発明の一態様に係るガス化炉は、上記いずれかに記載のスラグ排出装置を備えている。
【００１４】
本発明の一態様に係るガス化複合発電設備は、上記のガス化炉と、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と回転連結された発電機と、を備えている。
【００１５】
本発明の一態様に係るスラグ排出方法は、炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタ部で生成されて、該コンバスタ部から落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置を用いたスラグ排出方法であって、前記スラグ排出装置は、前記コンバスタ部の鉛直下方に前記スラグの落下方向と交差するように設けられ、複数の貫通孔が形成されている多孔状の部材であって、該貫通孔よりも小さな前記スラグを通過させるとともに、該貫通孔よりも大きな前記スラグを捕捉する捕捉部と、前記捕捉部に捕捉された前記スラグを破砕する破砕手段と、を備え、前記破砕手段は、前記捕捉部の鉛直方向上面の主捕捉面に存在する前記スラグを圧潰することで破砕する複数の破砕部と、前記破砕部を前記主捕捉面に沿って所定方向に往復移動させる駆動部と、前記駆動部の移動方向を規制する規制部と、前記主捕捉面、前記破砕部及び前記規制部によって区画されて前記スラグが破砕される空間である複数の破砕空間と、を有し、前記規制部には、前記破砕手段の複数の前記破砕空間同士を連通する連通部が形成されていて、破砕された前記スラグの一部が前記連通部を通過させるとともに、前記破砕手段によって、前記スラグを破砕する工程を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スラグが通過する際のスラグ捕捉部の損傷の偏りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一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１実施形態に係るガス化炉の縦断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】図３の破砕装置の平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るガス化炉の要部縦断面図である。
【図１０】図９の破砕装置の平面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るガス化炉の要部縦断面図である。
【図１２】図１１の破砕装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るスラグ排出装置及びガス化炉並びにスラグ排出方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、本実施形態では、上側及び下側の表現を用いて説明した各構成要素の位置関係は、各々鉛直上方側、鉛直下方側を示すものである。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１から図８に基づいて第１実施形態について説明する。
【００２０】
［石炭ガス化複合発電設備］
図１は、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。
【００２１】
本実施形態に係るガス化炉設備２１４が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）２１０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２１４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２１０は、ガス化炉設備２１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備２１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン２１７に供給して発電を行っている。すなわち、実施形態１の石炭ガス化複合発電設備２１０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２１４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】
石炭ガス化複合発電設備２１０は、図１に示すように、給炭設備２１１と、ガス化炉設備２１４と、チャー回収設備２１５と、ガス精製設備２１６と、ガスタービン２１７と、蒸気タービン２１８と、発電機２１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator）２２０とを備えている。
【００２３】
給炭設備２１１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２１１で製造された微粉炭は、給炭ライン２１１ａ出口で後述する空気分離設備（ＡＳＵ）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２１４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体積％以下に制限されるものではない。
【００２４】
ガス化炉設備２１４は、給炭設備２１１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２１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が戻されて再利用を目的として供給されている。
【００２５】
また、ガス化炉設備２１４には、ガスタービン２１７（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２１７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２１４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２１４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２１１からの給炭ライン２１１ａ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２１４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２１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。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。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、ガス化炉設備２１４において酸化剤として利用される。
【００２６】
ガス化炉設備２１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１（図２及び図３参照）を備えている。ガス化炉設備２１４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２１４は、微粉炭に混入した異物（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、このガス化炉設備２１４には、チャー回収設備２１５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２１５に供給してもよい。
【００２７】
チャー回収設備２１５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２１４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２１６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２１６は、チャー回収設備２１５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２１６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２１７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２１６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２１７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２１６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２１７は、圧縮機６１からガス化炉設備２１４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２１６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２１９を回転駆動させる。
【００３０】
蒸気タービン２１８は、ガスタービン２１７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２１９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２２０は、ガスタービン２１７（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２２０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２２０は、蒸気タービン２１８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２２０で生成する蒸気には、ガス化炉１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。したがって、蒸気タービン２１８では、排熱回収ボイラ２２０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２１９を回転駆動させる。
【００３１】
そして、排熱回収ボイラ２２０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】
ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備２１０の作動について説明する。
【００３３】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備２１０において、給炭設備２１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備２１１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２１１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２１４に供給される。また、後述するチャー回収設備２１５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２１４に供給される。さらに、後述するガスタービン２１７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２１４に供給される。
【００３４】
ガス化炉設備２１４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２１４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２１５に送られる。
【００３５】
このチャー回収設備２１５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２１６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２１４に戻されてリサイクルされる。
【００３６】
チャー回収設備２１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備２１６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２１６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２１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン２１７は発電を行うことができる。
【００３７】
そして、排熱回収ボイラ２２０は、ガスタービン２１７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２２０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２１８に供給する。蒸気タービン２１８では、排熱回収ボイラ２２０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２１９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２１７と蒸気タービン２１８は同一軸として１つの発電機２１９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２２０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】
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２１０におけるガス化炉設備２１４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。
【００４０】
ガス化炉設備２１４は、図２に示すように、ガス化炉１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。
【００４１】
ガス化炉１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１は、圧力容器２と、圧力容器２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１は、圧力容器２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１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３、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。
【００４２】
圧力容器２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、下部にスラグホッパ４が設けられるとともに、固化したスラグを圧力容器２から排出するためのスラグ排出装置５が設けられている（図３参照）。なお、図２では、図示を用いた説明の関係上スラグホッパ４及びスラグ排出装置５を図示していない。スラグ排出装置５等を用いた圧力容器２から異物となるコンバスタ部３から落下して固化したスラグを排出する構造の詳細については、後述する。
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２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２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２内面に連結されている。
【００４３】
ガス化炉壁１１１は、圧力容器２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３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２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２の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器２の底部には、冷却水Ｗが溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が冷却水Ｗ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。ガス化炉壁１１１の構造については後述する。
【００４４】
アニュラス部１１５は、圧力容器２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、図示しない窒素供給ライン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１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３、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。
【００４５】
コンバスタ部３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３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３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。
【００４６】
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３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。
【００４７】
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。
【００４８】
ここで、上述のガス化炉設備２１４の動作について説明する。
ガス化炉設備２１４のガス化炉１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３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３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３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Ｓ１（図３等参照）が生成され、この溶融スラグＳ１がガス化炉壁１１１へ付着すると共に、冷却水Ｗへ落下する。冷却水Ｗへ落下した溶融スラグＳ１は、固化して水砕スラグ（スラグ）Ｓ２となり、所定の処理を施されて、異物除去設備４８に排出される。なお、スラグの排出方法の詳細については、後述する。
一方、コンバスタ部３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。
【００４９】
以下、ガス化炉１の下部に設けられている構造であって、圧力容器２から異物となるスラグを排出する構造について図３から図８を用いて詳細に説明する。スラグを排出する構造は、主に、コンバスタ部３から落下した溶融スラグＳ１を受けるスラグホッパ４及び、溶融スラグＳ１が固化した水砕スラグＳ２を処理するスラグ排出装置５によって構成されている。
【００５０】
図３に示すように、コンバスタ部３の下端部には、下方に向かうほど漸次開口径が小さくなるように縮径する底面部３ａが設けられている。図４にも示されているように、本実施形態の例では、底面部３ａの平面視略中央には、上下方向に貫通する円形の開口３ｂが形成されるとともに、該開口３ｂの縁に沿って上下方向に立設する壁部３ｃが複数（本実施形態では、一例として２つ）設けられている。壁部３ｃが２つの場合は、各々、１８０度よりも僅かに小さい角度の円弧状に形成されるとともに、互いの周方向の端部が離間するように配置されて、スラグ流下湯口３ｄを形成している。すなわち、底面部３ａに形成された開口３ｂは、２つの壁部３ｃに囲まれるとともに、２つの壁部３ｃの間に形成された隙間がスラグ流下湯口３ｄによって壁部３ｃの外側の空間と連通している。
コンバスタ部３内で溶融した溶融スラグＳ１は、コンバスタ部３の内周面（すなわち、ガス化炉壁１１１の内周面）及び底面部３ａを伝って重力で下降するとともに、スラグ流下湯口３ｄから開口３ｂに流れ込み、本実施形態では２つのスラグ流下湯口３ｄに沿って開口３ｂを通過して下方に流下して、２箇所へと落下する。
なお、本実施形態に係るコンバスタ部３は、噴流床式であるが、これに限らず、流動床式や固定床式でもよい。
【００５１】
スラグホッパ４は、内面が逆四角錐台または逆円錐の筒状部材であって、コンバスタ部３の下部に配置される。スラグホッパ４とコンバスタ部３とは、上下方向の中心軸が同軸となるように配置されている。
ガス化炉１内の下部には、冷却水Ｗが充填されており、冷却水Ｗの水面は、スラグホッパ４の上端とコンバスタ部３の下端との間に位置するように調整されている。すなわち、スラグホッパ４は水没した状態であり、スラグホッパ４の内部は冷却水Ｗで満たされている。したがって、コンバスタ部３で生成されて落下した溶融スラグＳ１は、スラグホッパ４内部の冷却水Ｗで急冷される。急冷された溶融スラグＳ１は、水砕・固化され、水砕スラグ（スラグ）Ｓ２となり、破砕装置７で細かく破砕されてスラグホッパ４の下部に集められる。スラグホッパ４の下部に集められた水砕スラグＳ２は、スラグホッパ４の下端に形成された開口４ａを通過し、スラグ排出装置５に供給される。
また、スラグホッパ４は、スラグホッパ４の下端に形成された開口４ａが、コンバスタ部３の底面部３ａに形成された開口３ｂの略鉛直下方に位置するように配置される。
【００５２】
スラグ排出装置５は、スラグホッパ４の下部に配置される。スラグ排出装置５は、水砕スラグＳ２の落下方向に対して交差するように設けられるスクリーンメッシュ（捕捉部）６と、スクリーンメッシュ６に捕捉された水砕スラグＳ２を破砕する破砕装置（破砕手段）７と、破砕装置７によって破砕された水砕スラグＳ２を圧力容器２から排出する排出部８と、を有する。
【００５３】
スクリーンメッシュ６は、図５及び図６に示すように、上下方向に貫通する複数の貫通孔６ａ（本実施形態では、一例として矩形）を有し、貫通孔６ａの開口寸法より小さな水砕スラグＳ２を通過させるとともに、貫通孔６ａよりも大きな水砕スラグＳ２を捕捉する矩形板状の部材である。スクリーンメッシュ６は、コンバスタ部３から落下する水砕スラグＳ２の落下方向に対して交差するように設けられる。スラグホッパ４内の冷却水Ｗで冷却・固化された水砕スラグＳ２は、スクリーンメッシュ６の鉛直方向上面である主捕捉面６ｂに落下する。この時、貫通孔６ａの開口寸法よりも大きな水砕スラグＳ２は、主捕捉面６ｂに堆積する。なお、スクリーンメッシュ６に形成される貫通孔６ａの形状は矩形に限定されず、例えば、円形や多角形でもよい。
また、スクリーンメッシュ６は、スラグホッパ４の下端に形成された開口４ａの略鉛直下方に位置するように配置される。
【００５４】
破砕装置７は、複数（本実施形態では、一例として３台）の二個一対となるスラグクラッシャ１１により構成されている。また、破砕装置７は、スクリーンメッシュ６の上面である主捕捉面６ｂに水砕スラグＳ２が堆積しているかを監視するソナー（図示省略）と、ソナーからの情報に基づいて複数のスラグクラッシャ１１のうち、必要なスラグクラッシャ１１を駆動する制御装置（図示省略）とを備えている。
【００５５】
各々のスラグクラッシャ１１は、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂに堆積する水砕スラグＳ２を圧潰することで破砕する２つのクラッシャヘッド（破砕部）１２と、各々クラッシャヘッド１２を主捕捉面６ｂに沿って所定方向（図５では紙面上下方向）に往復移動させる２つの油圧シリンダ（駆動部）１３と、クラッシャヘッド１２の移動の際にクラッシャヘッド１２の移動方向を規制する、すなわち所定方向と異なる方向（所定方向と交差する方向）へクラッシャヘッド１２が移動しないように規制する２枚のガイド板（規制部）１４と、主捕捉面６ｂ、クラッシャヘッド１２及びガイド板１４によって区画されて水砕スラグＳ２が破砕される空間である破砕空間１５と、を有する。
３台のスラグクラッシャ１１は、クラッシャヘッド１２の移動方向である所定方向と直交する方向（以下、「交差方向」という。）に並んで配置されている。３台のスラグクラッシャ１１によって、主捕捉面６ｂ領域の略全領域をカバーしている。すなわち、主捕捉面６ｂの上方の空間は、３台のスラグクラッシャ１１のうちのいずれかの破砕空間１５に含まれている。
【００５６】
２つのクラッシャヘッド１２は、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂにおいて、対向して配置される。クラッシャヘッド１２は矩形板状の部材であって、材質は耐食性と強度から、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）である。クラッシャヘッド１２は、油圧シリンダ１３によって主捕捉面６ｂを往復移動する。対向する２つのクラッシャヘッド１２が、各々、図７の矢印に示すように、主捕捉面６ｂを移動し、主捕捉面６ｂに堆積した水砕スラグＳ２を挟み込んで圧潰する。なお、図６及び図７に示されるクラッシャヘッド１２の位置は、主捕捉面６ｂに沿って往復移動する前の待機位置を示す。
【００５７】
また、クラッシャヘッド１２は、対向面に突起部１２ａが設けられている。突起部１２ａは、本実施形態の例では円錐台形形状であり、クラッシャヘッド１２の対向面から、対向するクラッシャヘッド１２に向けて突出している。突起部１２ａは、クラッシャヘッド１２の対向面に間隔を空けて複数配置されている。突起部１２ａは、溶接によりクラッシャヘッド１２の対向面に固定される。
また、各クラッシャヘッド１２は、対向する互いの突起部１２ａによる凹凸形状が、噛み合うよう配置され形成している。
突起部１２ａの材質は、例えば、耐食性と強度からステンレス鋼（ＳＵＳ）系材である。なお、突起部１２ａの形状は、円錐台形状に限定されず、例えば円錐形状、多角錐形状、または多角錐台形状等であってもよい。
【００５８】
油圧シリンダ１３は、一端がクラッシャヘッド１２に固定されるロッド部１３ａと、油圧によってロッド部１３ａを所定方向に往復移動させる本体部１３ｂと、を有する。ロッド部１３ａは、円筒状の部材であって、クラッシャヘッド１２の対向面の反対側の面である背面に固定されている。
【００５９】
ガイド板１４は、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂに固定されている。ガイド板１４は、主捕捉面６ｂに立設していて、本実施形態では所定方向に沿ってスクリーンメッシュ６の略全域に亘って延在している。
また、上述のように、１台のスラグクラッシャ１１には２枚のガイド板１４が設けられている。２枚のガイド板１４は、交差方向に所定間隔だけ離間して略平行に配置される。２枚のガイド板１４の離間距離は、クラッシャヘッド１２の交差方向の長さよりも僅かに長い距離に設定されている。２枚のガイド板１４の対向面が、クラッシャヘッド１２の移動の際に、クラッシャヘッド１２の移動方向を規制し、所定方向と交差する方向へ移動しないよう規制する。
なお、ガイド板１４は、スクリーンメッシュ６の略全域に亘って延在するものに限らず、クラッシャヘッド１２の移動時に干渉しない範囲で複数に分割して立設していてもよい。
【００６０】
破砕空間１５は、下端がスクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂによって規定され、所定方向の端部がクラッシャヘッド１２の対向面によって規定され、交差方向の端部がガイド板１４の対向面によって規定されている略直方体形状の空間である。破砕空間１５の上方は開放されており、上方から水砕スラグＳ２が破砕空間１５内に供給される。
【００６１】
本実施形態では、３台の二個一対となるスラグクラッシャ１１が各々の破砕空間１５を有しているので、本実施形態の破砕装置７は、３つの破砕空間１５を有している。上述のように、３つの破砕空間１５は、交差方向に並んで配置されている。したがって、隣接する破砕空間１５は、ガイド板１４の位置によって区画されている。すなわち、ガイド板１４は後述するように連通開口１７があり、ガイド板１４のうち破砕空間１５に挟まれたガイド板１４の連通開口１７以外の領域は、クラッシャヘッド１２の交差方向への移動を規制する役割とともに、各破砕空間１５を隔てる隔壁の役割も担っている。以下において、連通開口１７が形成され、隔壁の役割も担うガイド板１４を隔壁ガイド板１４ａという。
【００６２】
本実施形態の破砕装置７では、スラグクラッシャ１１が３台あるので、ガイド板１４が交差方向に所定の離間距離で４枚並んで配置されている。この４枚のガイド板１４のうち、中央の破砕空間１５を隔てる２枚目及び３枚目のガイド板１４が隔壁ガイド板１４ａとなっている。交差方向で両端側にある１枚目及び４枚目のガイド板１４は隔壁ガイド板１４ａでなくてもよい。図７に示すように、隔壁ガイド板１４ａには、略中心領域に、交差方向に貫通する連通開口（連通部）１７が１つ形成されている。連通開口１７によって、隔壁ガイド板１４ａが面する２つの破砕空間１５が連通している。
【００６３】
ソナー（図示省略）は、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂ上に水砕スラグＳ２が堆積しているかを監視し、監視した情報を制御装置（図示省略）に送信する。
制御装置は、ソナーからの情報を受信する。制御装置は、ソナーからの情報に基づいて、水砕スラグＳ２が主捕捉面６ｂ上に堆積していると判断した場合には、３つの破砕空間１５のうち、何れかの破砕空間１５内に水砕スラグＳ２が堆積しているのかを判断するとともに、水砕スラグＳ２が堆積している破砕空間１５に対応する油圧シリンダ１３を駆動し、クラッシャヘッド１２によって水砕スラグＳ２を破砕する。
制御装置は、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。
【００６４】
排出部８は、破砕装置７の鉛直方向の下部に配置されている。排出部８は、破砕された水砕スラグＳ２を受ける逆円錐台または逆円錐の筒状の内面形状を有する下部ホッパ８ａと、下部ホッパ８ａの下部の開口と連通する排出管８ｂと、排出管８ｂの下流側には図示しない開閉弁を有する。排出管８ｂは、上下方向に延びており、圧力容器２の下端部を貫通している。
【００６５】
次に、本実施形態に係るガス化炉１のスラグの排出方法について説明する。
コンバスタ部３で生成された溶融スラグＳ１は、スラグ流下湯口３ｄから下方に流下する。流下した溶融スラグＳ１は、冷却水Ｗへと落下し、冷却水Ｗによって急速に冷却される。冷却された溶融スラグＳ１は、固化するとともに、急速に冷却されたことにより粉砕され水砕スラグＳ２となる。水砕スラグＳ２は、水中を重力沈降していき、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂに落下する。
【００６６】
スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂに落下した水砕スラグＳ２のうち、スクリーンメッシュ６に形成された貫通孔６ａの開口寸法より小さな水砕スラグＳ２は、貫通孔６ａを通過して、下部ホッパ８ａへ落下し、排出管８ｂを介して圧力容器２の外部に排出される。一方、貫通孔６ａの開口寸法よりも大きな水砕スラグＳ２は、貫通孔６ａを通過できずに主捕捉面６ｂに堆積する。このとき、水砕スラグＳ２は、３つの破砕空間１５のうちのいずれかに堆積することとなるが、スラグ流下湯口３ｄの鉛直下方に位置する破砕空間１５（本実施形態では、３つの破砕空間１５のうち、中央に配置された破砕空間１５）に、堆積し易い。
【００６７】
スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂに水砕スラグＳ２が堆積すると、ソナーからの情報に基づいて、制御装置（図示省略）が３つの破砕空間１５のうちのいずれの破砕空間１５に水砕スラグＳ２が堆積しているかを判断する。そして、制御装置は、水砕スラグＳ２が堆積していると判断した破砕空間１５に対応する油圧シリンダ１３を駆動し、２つのクラッシャヘッド１２を所定方向に往復移動させる。このとき、ガイド板１４によって、クラッシャヘッド１２の移動方向が規制され、所定方向と交差する方向へ移動しないように規制される。
【００６８】
所定方向に往復移動したクラッシャヘッド１２は、対向面に配置された突起部１２ａと、対向位置にあるクラッシャヘッド１２の対向面に配置された突起部１２ａとにより、水砕スラグＳ２を噛み合うように挟み込むことにより、水砕スラグＳ２を圧潰し、破砕する。この時、破砕された水砕スラグＳ２の一部が、クラッシャヘッド１２の圧力や水流の発生によって、隔壁ガイド板１４ａに形成された連通開口１７を通過し、隣接する破砕空間１５に移動する（図８の矢印参照）。連通開口１７を通過して隣接する破砕空間１５に往復移動して、隣接する破砕空間１５の主捕捉面６ｂに水砕スラグＳ２の堆積が進むと、ソナーからの情報に基づいて、制御装置は水砕スラグＳ２が堆積していると判断して、対応する油圧シリンダ１３を駆動し、２つのクラッシャヘッド１２を所定方向に往復移動させて水砕スラグＳ２を圧潰し、破砕する。
【００６９】
クラッシャヘッド１２によって破砕され、貫通孔６ａの開口寸法より小さくなった水砕スラグＳ２は、貫通孔６ａを通過して、下部ホッパ８ａ及び排出管８ｂを介して圧力容器２の外部に排出される。圧力容器２から排出された水砕スラグＳ２は異物除去設備４８に流入する。一方、破砕されてもなお貫通孔６ａの開口寸法よりも大きい水砕スラグＳ２や、好適に破砕されなかった水砕スラグＳ２は、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂに堆積し続ける。堆積し続ける水砕スラグＳ２は、再度クラッシャヘッド１２によって破砕される。水砕スラグＳ２が、貫通孔６ａの開口寸法よりも小さくなるまでこれが繰り返される。
【００７０】
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、水砕スラグＳ２が、破砕装置７によって、貫通孔６ａの開口寸法よりも小さくなるまで破砕されてから、圧力容器２から排出される。このように、ガス化炉１から排出される水砕スラグＳ２を所定の粒径以下のすることができるので、圧力容器２外への排出流路での水砕スラグＳ２の閉塞を防止することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、コンバスタ部３の底面部３ａに、溶融スラグＳ１を流下させるためのスラグ流下湯口３ｄを設けて、スラグ流下湯口３ｄに沿って溶融スラグＳ１を流下させている。これにより、安定的に溶融スラグＳ１を流下させることができる。
【００７２】
溶融スラグＳ１をスラグ流下湯口３ｄから流下させているので、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂの上に堆積する水砕スラグＳ２に偏積が生じる可能性があるが、本実施形態では、隔壁ガイド板１４ａに連通開口１７が形成されている。これにより、水砕スラグＳ２が偏積する破砕空間１５内でクラッシャヘッド１２によって水砕スラグＳ２を圧潰する際に、クラッシャヘッド１２の圧力や水流の発生によって破砕された水砕スラグＳ２の一部が連通開口１７を通過して隣接する他の破砕空間１５内に移動する（図８の矢印参照）。このように、水砕スラグＳ２の一部が、複数の破砕空間１５に分配されるので、特定の破砕空間１５への水砕スラグＳ２の偏在を抑制することができる。よって、スクリーンメッシュ６に形成された貫通孔６ａを通過する水砕スラグＳ２の場所的な偏りを抑制することができる。したがって、水砕スラグＳ２が通過する際のスクリーンメッシュ６の摩耗等による損傷の偏りを抑制し、スクリーンメッシュ６全体において損傷を抑制して寿命の向上を図ることができる。
また、破砕空間１５は複数で構成しながらも、特定の破砕空間１５への水砕スラグＳ２の偏在を抑制することができるので、複数のスラグクラッシャ１１で構成しながらも、特定のスラグクラッシャ１１のみが偏った頻度で水砕スラグＳ２を破砕する事態を抑制することができる。このため、複数のスラグクラッシャ１１の作動頻度の均一化を図り、負担を軽減して信頼性を向上することができ、各スラグクラッシャ１１の製品寿命の向上を図ることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、ガイド板１４によって、クラッシャヘッド１２の移動方向が所定方向へとなるように規制し、所定方向と交差する方向へ移動しないよう規制している。これにより、クラッシャヘッド１２が所定方向に往復移動する際に、安定的に所定方向に移動させることができる。また、クラッシャヘッド１２が水砕スラグＳ２を圧潰して破砕するために移動する際に、クラッシャヘッド１２に対して所定方向と交差する方向に押圧力などの反力が作用した場合であっても、クラッシャヘッド１２とガイド板１４の対向面とが当接することで、クラッシャヘッド１２の移動方向が所定方向のみに規制される。これにより、クラッシャヘッド１２の所定方向と異なる方向への押圧力などの反力を低減することができるので、所定方向に押圧力を集中させて好適に水砕スラグＳ２を破砕することができる。また、ガイド板１４が、クラッシャヘッド１２の、平行移動しない状態（いわゆる首振り）を抑制するので、クラッシャヘッド１２を支持するロッド部１３ａの所定方向と異なる方向への負荷を低減し、ロッド部１３ａやクラッシャヘッド１２との接合部の損傷を抑制することができ、信頼性を向上する。
【００７４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を用いて説明する。
本実施形態では、スラグホッパ４の側面に給水ノズル（噴射手段）１９が設けられている点で、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
給水ノズル１９は、スラグホッパ４の側面であって、ガイド板１４の上端から所定高さＨだけ高い位置に配置されるとともに、長手方向（水を噴射する方向）が交差方向に沿うように配置されている。また、給水ノズル１９は、水平方向であって、かつ、交差方向に対して、水（流体）を噴射する。また、給水ノズル１９の噴射方向は、スラグ流下湯口３ｄの鉛直下方の位置を通過して、コンバスタ部３で生成されて落下した溶融スラグＳ１は、スラグホッパ４内部の冷却水Ｗで急速に冷却され、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂの上に堆積しようとする水砕スラグＳ２に接触するように、水を噴射する。
【００７６】
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、３つの破砕空間１５が交差方向に並んで配置され、コンバスタ部３とスクリーンメッシュ６との間に配置されたスラグホッパ４に設けられた給水ノズル１９が、水砕スラグＳ２の落下方向に対して交差する方向に水（流体）を噴射している。すなわち、給水ノズル１９が、破砕空間１５の配列方向に水（流体）を噴射している。これにより、コンバスタ部３から落下する水砕スラグＳ２が、給水ノズル１９から噴射された水によって、破砕空間１５の配列方向に分散する。したがって、水砕スラグＳ２が各破砕空間１５に分散させて分配されるので、一つの破砕空間１５への水砕スラグＳ２の偏在を抑制することができる。
【００７７】
なお、上記実施形態では、給水ノズル１９から水を交差方向に沿って噴射したが、給水ノズルの噴射方向はこれに限定されない。例えば、図１０の破線で示すように、給水ノズル１９’を交差方向に対して所定角度傾斜させるように設けてもよい。すなわち、給水ノズルの噴射方向を、交差方向に対して所定角度傾斜させた方向にして破砕空間１５の上部で旋回流を発生させてもよい。このように噴射することで、落下する水砕スラグＳ２に遠心力を作用させることができ、より好適に、水砕スラグＳ２が各破砕空間１５に分散させて分配し、一つの破砕空間１５への水砕スラグＳ２の偏在を抑制することができる。
また、上記実施形態では、給水ノズル１９を単数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。給水ノズル１９を複数設けてもよい。
【００７８】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図１１及び図１２を用いて説明する。
本実施形態では、スラグ流下湯口３ｄの鉛直下方に分散板（分配部）２０が設けられている点で、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
分散板２０は、コンバスタ部３とスクリーンメッシュ６との間に、２つ設けられており、コンバスタ部３で生成されて落下した溶融スラグＳ１が、スラグホッパ４内部の冷却水Ｗで急速に冷却され、スクリーンメッシュ６の主捕捉面６ｂの上に堆積しようとする水砕スラグＳ２に接触するように設けている。より詳細には、分散板２０は、スラグホッパ４の上端近傍に設けられている。分散板２０は、例えば４枚の三角形の板材を接合した四角錐形状であって、耐摩耗性のある材料（例えば、表面はAl２O３セラミックスなど）によって形成される。また、２つの分散板２０は、各々が、２つのスラグ流下湯口３ｄの略鉛直下方に、四角錐形状の頂点が位置するように配置されている。このように配置されることで、分散板２０は、コンバスタ部３から落下する水砕スラグＳ２を交差方向に分散させている。
【００８０】
本実施形態では、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、３つの破砕空間１５が交差方向に並んで配置され、コンバスタ部３とスクリーンメッシュ６との間に設けられた分散板２０が、交差方向に水砕スラグＳ２を分散している。すなわち、分散板２０が、３つの破砕空間１５の配列方向に水砕スラグＳ２を分散させて分配している。したがって、スラグが３つの破砕空間１５に分散させて分配されるので、一つの破砕空間１５への水砕スラグＳ２の偏在を抑制することができる。
【００８１】
なお、上記実施形態では、分散板２０を２つ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。分散板２０は、単数であってもよく、また、３つ以上であってもよい。平面に複数設けることに加えて、上下方向に複数段で配置してもよい。
また、分散板２０の形状も上記実施形態に限定されない。例えば、錐形状として三角錐形状等の多角錐であってもよく、円錐形状であってもよい。
【００８２】
なお、本発明は、上記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、上記各実施形態では、互いに対向するクラッシャヘッド１２が水砕スラグＳ２を挟み込んで破砕する破砕装置７を用いる例について説明したが、破砕装置はこれに限定されない。例えば、クラッシャヘッド１２を単数にして、クラッシャヘッド１２と壁面との間に水砕スラグＳ２を挟み込んで粉砕してもよい。
【００８３】
また、上記各実施形態では、ソナーを設けてスクリーンメッシュ６上の水砕スラグＳ２を監視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、ソナーの代わりに光線や電磁波線によるセンサーを用いてもよい。また例えば、ソナーを設けずに、所定の時間ごとに油圧シリンダ１３を駆動させて、クラッシャヘッド１２を移動させてもよい。
【００８４】
また、上記各実施形態では、隣接する破砕空間同士を連通する連通部として、隔壁ガイド板に連通開口を１つ形成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、開口を複数箇所に配置して形成してもよい。
【００８５】
また、上記各実施形態は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００８６】
上述した各実施形態では、粉体燃料として微粉炭やチャーを例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、石炭は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）などを粉砕した他の粉体燃料に対しても適用することができる。
【００８７】
また、本実施形態はガス化炉１として、タワー型ガス化炉について説明してきたが、コンバスタ部３とスラグホッパ４の位置関係が同様であれば、ガス化炉１はクロスオーバ型ガス化炉でも同様に実施が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１      ガス化炉
２      圧力容器
３      コンバスタ部
３ａ    底面部
３ｂ    開口
３ｃ    壁部
３ｄ    スラグ流下湯口
４      スラグホッパ
５      スラグ排出装置
６      スクリーンメッシュ（捕捉部）
６ａ    貫通孔
６ｂ    主捕捉面
７      破砕装置（破砕手段）
８      排出部
８ａ    下部ホッパ
８ｂ    排出管
１１    スラグクラッシャ
１２    クラッシャヘッド（破砕部）
１２ａ  突起部
１３    油圧シリンダ（駆動部）
１４    ガイド板（規制部）
１５    破砕空間
１７    連通開口（連通部）
１９    給水ノズル（噴射手段）
２０    分散板（分配部）
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
４８    ：異物除去設備
４９    ：ガス生成ライン
５１    ：集塵設備
５２    ：供給ホッパ
５３    ：ガス排出ライン
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
７３    ：復水器
７４    ：ガス浄化設備
７５    ：煙突
１０２  ：シンガスクーラ
１１１  ：ガス化炉壁
１１５  ：アニュラス部
１１７  ：ディフューザ部
１１８  ：リダクタ部
１２１  ：ガス排出口
１２６  ：バーナ
１２７  ：バーナ
１３１  ：蒸発器
１３２  ：過熱器
１３４  ：節炭器
１５４  ：内部空間
１５６  ：外部空間
２１０  ：石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
２１１  ：給炭設備
２１１ａ：給炭ライン
２１４  ：ガス化炉設備
２１５  ：チャー回収設備
２１６  ：ガス精製設備
２１７  ：ガスタービン
２１８  ：蒸気タービン
２１９  ：発電機
２２０  ：排熱回収ボイラ
Ｓ１    ：溶融スラグ
Ｓ２    ：水砕スラグ（スラグ）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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