(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温のスラグを水により冷却する冷却タンクと、
前記冷却タンクの下部から排出されるスラグと水を貯蔵するスラグタンクと、
前記スラグタンクに貯留されるスラグと水とのスラリーを搬送するスラリー搬送経路と、
前記スラリー搬送経路により搬送された高圧のスラリーを貯留するスラリータンクと、
前記スラリータンクの内圧を常圧まで減圧する減圧弁と、
減圧後の前記スラリータンクの下部から排出されるスラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、
を備えることを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項２】
前記スラリー搬送経路を開閉可能な遮断弁と、前記スラリータンクの排出部を開閉する払出弁と、前記スラリータンク内のスラグ貯留量を検出するスラグ貯留量検出部と、該スラグ貯留量検出部の検出結果に基づいて前記減圧弁と前記遮断弁と前記払出弁を開閉制御可能な制御装置を設け、該制御装置は、前記スラリータンク内のスラグ貯留量が予め設定された所定のスラグ貯留量になると、前記遮断弁を閉止して前記減圧弁を開放し、前記スラリータンクの減圧が完了したら前記払出弁を開放することを特徴とする請求項１に記載のスラグ排出システム。
【請求項３】
前記スラリータンクは、スラグと水とを分離する分離機能を有し、スラグから分離された水を排出する排水経路が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のスラグ排出システム。
【請求項４】
前記スラリータンクでスラグから分離された水は、前記排水経路を通して前記冷却タンクまたは前記スラグタンクに戻されることを特徴とする請求項３に記載のスラグ排出システム。
【請求項５】
前記スラリータンクに水を供給する給水経路と、該給水経路を開閉可能な給水弁とを設け、前記制御装置は、前記スラリータンク内のスラリーが排出されたら、前記払出弁を閉止して前記給水弁を開放し、前記スラリータンク内の空気が排出されたら、前記給水弁と前記減圧弁を閉止することを特徴とする請求項２に記載のスラグ排出システム。
【請求項６】
前記スラグ貯蔵タンクから分離された水を貯留する貯水槽が設けられ、前記給水経路は、前記貯水槽の水を前記スラリータンクまたは前記冷却タンクに供給することを特徴とする請求項５に記載のスラグ排出システム。
【請求項７】
前記スラリータンクが複数設けられ、スラグ貯留量に応じて選択的に使用されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のスラグ排出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガス化炉などで生成されたスラグを排出するスラグ排出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べてさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。
【０００３】
従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、乾燥装置、石炭ガス化炉、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラ、ガス浄化装置などを有している。従って、石炭が乾燥されてから粉砕され、石炭ガス化炉に対して、微粉炭として供給されると共に、空気が取り込まれ、この石炭ガス化炉で石炭が燃焼ガス化されて生成ガス（可燃性ガス）が生成される。そして、この生成ガスがガス精製されてからガスタービン設備に供給されることで燃焼して高温・高圧の燃焼ガスを生成し、タービンを駆動する。タービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収され、蒸気を生成して蒸気タービン設備に供給され、タービンを駆動する。これにより発電が行なわれる。一方、熱エネルギが回収された排気ガスは、ガス浄化装置で有害物質が除去された後、煙突を介して大気へ放出される。
【０００４】
ところで、このような石炭ガス化複合発電設備にて、石炭ガス化炉では、石炭が燃焼ガス化されて生成ガスが生成される一方、燃え滓としてスラグが発生することから、このスラグを石炭ガス化炉から排出する必要がある。スラグは、高温であることから流動性を有しており、石炭ガス化炉の下部に設けられたスラグホールから連続的に排出される。そして、石炭ガス化炉から排出されたスラグは、冷却タンクで水冷され、水砕スラグの粒子となる。この水砕スラグは、スラグロックホッパから定期的にスラグ溜めに排出されて沈降し、スクレーパコンベアやスクリューコンベアなどによりスラリータンクでスラリー化された後、スラリー配管を通してスラグ貯蔵タンクに輸送される。
【０００５】
このようなスラグ排出システムとしては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０７４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のスラグ排出システムでは、石炭ガス化炉の下部に冷却タンクが設けられ、この冷却タンクの下方にスラグロックホッパ、スラグ溜め、スラリータンクなどが直列して配置されている。そのため、スラグ排出システムは、その高さが非常に高いものとなり、各種機器を支持するための架台の高さも高く、且つ、十分な剛性を確保する必要から、その建設コストが増大してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、装置を簡素化して建設コストの低減を可能とするスラグ排出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】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明のスラグ排出システムは、高温のスラグを水により冷却する冷却タンクと、前記冷却タンクの下部から排出されるスラグと水を貯蔵するスラグタンクと、前記スラグタンクに貯留されるスラグと水とのスラリーを搬送するスラリー搬送経路と、前記スラリー搬送経路により搬送されたスラリーを貯留するスラリータンクと、前記スラリータンクを減圧する減圧弁と、減圧後の前記スラリータンクの下部から排出されるスラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、高温のスラグが冷却タンクで水により冷却されると、下部からスラグと水がスラグタンクに排出されて貯蔵され、このスラグタンクに貯留されるスラグと水とのスラリーがスラリー搬送経路によりスラリータンクに搬送されて貯留され、ここで、減圧弁を開放することでスラリータンクが減圧された後、スラグがスラリータンクの下部からスラグ貯蔵タンクに排出される。そのため、スラグタンクによりスラグと水とのスラリーを生成し、また、スラリー搬送領域とスラグ排出領域との圧力差をスラリータンクで吸収することから、冷却タンクの下方にスラグタンクを配置するだけでよく、装置を簡素化して建設コストを低減することができる。
【００１１】
本発明のスラグ排出システムでは、前記スラリー搬送経路を開閉可能な遮断弁と、前記スラリータンクの排出部を開閉する払出弁と、前記スラリータンク内のスラグ貯留量を検出するスラグ貯留量検出部と、該スラグ貯留量検出部の検出結果に基づいて前記減圧弁と前記遮断弁と前記払出弁を開閉制御可能な制御装置を設け、該制御装置は、前記スラリータンク内のスラグ貯留量が予め設定された所定のスラグ貯留量になると、前記遮断弁を閉止して前記減圧弁を開放し、前記スラリータンクの減圧が完了したら前記払出弁を開放することを特徴としている。
【００１２】
従って、制御装置は、スラリータンク内のスラグ貯留量が所定のスラグ貯留量、つまり、満載になったら、遮断弁を閉止して減圧弁を開放することでスラリータンク内を常圧とし、払出弁を開放することでスラグをスラグ貯蔵タンクに排出することとなり、安全にスラグの排出を行うことができる。
【００１３】
本発明のスラグ排出システムでは、前記スラリータンクは、スラグと水とを分離する分離機能を有し、スラグから分離された水を排出する排水経路が設けられることを特徴としている。
【００１４】
従って、スラリータンクは、搬送されたスラリーをスラグと水とに分離し、スラグをスラリータンクの下部からスラグ貯蔵タンクに排出する一方、水を排水経路から排水することとなり、スラグ貯蔵タンクに対して主にスラグだけを排出することで、スラグ貯蔵タンクの大型化を抑制することができる。
【００１５】
本発明のスラグ排出システムでは、前記スラリータンクでスラグから分離された水は、前記排水経路を通して前記冷却タンクまたは前記スラグタンクに戻されることを特徴としている。
【００１６】
従って、スラリータンクは、搬送されたスラリーをスラグと水とに分離し、水を排水経路から排水して冷却タンクまたはスラグタンクに戻すことから、水を循環水として再利用することで、処理コストを低減することができる。
【００１７】
本発明のスラグ排出システムでは、前記スラリータンクに水を供給する給水経路と、該給水経路を開閉可能な給水弁とを設け、前記制御装置は、前記スラリータンク内のスラリーが排出されたら、前記払出弁を閉止して前記給水弁を開放し、前記スラリータンク内の空気が排出されたら、前記給水弁と前記減圧弁を閉止することを特徴としている。
【００１８】
従って、制御装置は、スラリータンク内のスラリーが排出されたら、払出弁を閉止して給水弁を開放することでスラリータンク内の空気を排出しており、スラリータンク内の空気をなくすことで、冷却タンクやスラグタンクへの空気の混入を阻止し、スラリー搬送の円滑化を可能とすることができる。
【００１９】
本発明のスラグ排出システムでは、前記スラグ貯蔵タンクから分離された水を貯留する貯水槽が設けられ、前記給水経路は、前記貯水槽の水を前記スラリータンクまたは前記冷却タンクまたは前記スラグタンクに供給することを特徴としている。
【００２０】
従って、スラグ貯蔵タンクから分離された水をスラリータンクまたは冷却タンクまたはスラグタンクに供給することで、水を循環水として再利用することで、処理コストを低減することができる。
【００２１】
本発明のスラグ排出システムでは、前記スラリータンクが複数設けられ、スラグ貯留量に応じて選択的に使用されることを特徴としている。
【００２２】
従って、スラグ貯留量に応じて複数のスラリータンクを選択的に使用することで、スラグの処理を連続して行うことが可能となり、処理効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のスラグ排出システムによれば、冷却タンクとスラグタンクとスラリー搬送経路とスラリータンクと減圧弁とスラグ貯蔵タンクとを設けるので、スラグタンクによりスラグと水とのスラリーを生成し、また、スラリー搬送領域とスラグ排出領域との圧力差をスラリータンクで吸収することから、冷却タンクの下方にスラグタンクを配置するだけでよく、装置を簡素化して建設コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るスラグ排出システムが適用される石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１のスラグ排出システムの概略構成図である。
【図３】図３は、実施例１のスラグ排出システムによるスラグ排出制御を表すタイムチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施例２に係るスラグ排出システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るスラグ排出システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係るスラグ排出システムが適用される石炭ガス化複合発電設備の概略構成図、図２は、実施例１のスラグ排出システムの概略構成図、図３は、実施例１のスラグ排出システムによるスラグ排出制御を表すタイムチャートである。
【００２７】
実施例１の石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）は、空気を酸化剤としてガス化炉で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用し、ガス精製装置で精製した後の石炭ガスを燃料ガスとしてガスタービン設備に供給して発電を行っている。即ち、本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備である。この場合、ガス化炉に供給する原料として微粉炭（石炭）を使用している。
【００２８】
実施例１において、図１に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、給炭装置１１、流動層乾燥装置１２、微粉炭機（ミル）１３、石炭ガス化炉１４、チャー回収装置１５、ガス精製装置１６、ガスタービン設備１７、蒸気タービン設備１８、発電機１９、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０を有している。
【００２９】
給炭装置１１は、原炭バンカ２１と、石炭供給機２２と、クラッシャ２３とを有している。原炭バンカ２１は、石炭を貯留可能であって、所定量の石炭を石炭供給機２２に投下することができる。石炭供給機２２は、原炭バンカ２１から投下された石炭をコンベアなどにより搬送し、クラッシャ２３に投下することができる。このクラッシャ２３は、投下された石炭を所定の大きさに破砕することができる。
【００３０】
流動層乾燥装置１２は、給炭装置１１により投入された石炭に対して乾燥用蒸気（過熱蒸気）を供給することで、この石炭を流動させながら加熱乾燥するものであり、石炭が含有する水分を除去することができる。そして、この流動層乾燥装置１２は、下部から取り出された乾燥済の石炭を冷却する冷却器３１が設けられ、乾燥冷却済の乾燥炭が乾燥炭バンカ３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１２は、上部から取り出された蒸気から乾燥炭の粒子を分離する乾燥炭サイクロン３３と乾燥炭電気集塵機３４が設けられ、蒸気から分離された乾燥炭の粒子が乾燥炭バンカ３２に貯留される。なお、乾燥炭電気集塵機３４で乾燥炭が分離された蒸気は、蒸気圧縮機３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１２に乾燥用蒸気として供給される。
【００３１】
微粉炭機１３は、石炭粉砕機であって、流動層乾燥装置１２により乾燥された石炭（乾燥炭）を細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造するものである。即ち、微粉炭機１３は、乾燥炭バンカ３２に貯留された乾燥炭が石炭供給機３６により投下され、この乾燥炭を所定粒径以下の石炭、つまり、微粉炭とするものである。そして、微粉炭機１３で粉砕後の微粉炭は、微粉炭バグフィルタ３７ａ，３７ｂにより搬送用ガスから分離され、微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される。
【００３２】
石炭ガス化炉１４は、微粉炭機１３で処理された微粉炭が供給可能であると共に、チャー回収装置１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）が戻されてリサイクル可能となっている。
【００３３】
即ち、石炭ガス化炉１４は、ガスタービン設備１７（圧縮機６１）から圧縮空気供給ライン４１が接続されており、このガスタービン設備１７で圧縮された圧縮空気が供給可能となっている。空気分離装置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が石炭ガス化炉１４に接続され、この第１窒素供給ライン４３に微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂからの給炭ライン４４ａ，４４ｂが接続されている。また、第２窒素供給ライン４５も石炭ガス化炉１４に接続され、この第２窒素供給ライン４５にチャー回収装置１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。更に、酸素供給ライン４７は、圧縮空気供給ライン４１に接続されている。この場合、窒素は、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用され、酸素は、酸化剤として利用される。
【００３４】
石炭ガス化炉１４は、例えば、噴流床形式のガス化炉であって、内部に供給された石炭、チャー、空気（酸素）、またはガス化剤としての水蒸気を燃焼・ガス化すると共に、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（生成ガス、石炭ガス）が発生し、この可燃性ガスをガス化剤としてガス化反応が起こる。この場合、石炭ガス化炉１４は、反応炉１４ａの下部に発生したスラグを排出するスラグ排出システム４８が配置されている。なお、石炭ガス化炉１４は噴流床ガス化炉に限らず、流動床ガス化炉や固定床ガス化炉としてもよい。そして、この石炭ガス化炉１４は、チャー回収装置１５に向けて可燃性ガスのガス生成ライン４９が設けられており、チャーを含む可燃性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にガス冷却器を設けることで、可燃性ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収装置１５に供給するとよい。
【００３５】
チャー回収装置１５は、集塵装置５１と供給ホッパ５２とを有している。この場合、集塵装置５１は、１つまたは複数のバグフィルタやサイクロンにより構成され、石炭ガス化炉１４で生成された可燃性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可燃性ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製装置１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵装置５１で可燃性ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵装置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。
【００３６】
ガス精製装置１６は、チャー回収装置１５によりチャーが分離された可燃性ガスに対して、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、ガス精製装置１６は、可燃性ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン設備１７に供給する。なお、このガス精製装置１６では、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓ）が含まれているため、アミン吸収液によって除去することで、硫黄分を最終的には石膏として回収し、有効利用する。
【００３７】
ガスタービン設備１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を有しており、圧縮機６１とタービン６３は、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２は、圧縮機６１から圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製装置１６から燃料ガス供給ライン６６が接続され、タービン６３に燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン設備１７は、圧縮機６１から石炭ガス化炉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とガス精製装置１６から供給された燃料ガスとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガスにより回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。
【００３８】
蒸気タービン設備１８は、ガスタービン設備１７における回転軸６４に連結されるタービン６９を有しており、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、ガスタービン設備１７（タービン６３）からの排ガスライン７０に設けられており、空気と高温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。そのため、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン設備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、蒸気タービン設備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が駆動し、回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。
【００３９】
そして、排熱回収ボイラ２０で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置７４により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突７５から大気へ放出される。
【００４０】
ここで、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００４１】
実施例１の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭装置１１にて、原炭が原炭バンカ２１に貯留されており、この原炭バンカ２１の石炭が石炭供給機２２によりクラッシャ２３に投下され、ここで所定の大きさに破砕される。そして、破砕された石炭は、流動層乾燥装置１２により加熱乾燥された後、冷却器３１により冷却され、乾燥炭バンカ３２に貯留される。また、流動層乾燥装置１２の上部から取り出された蒸気は、乾燥炭サイクロン３３及び乾燥炭電気集塵機３４により乾燥炭の粒子が分離され、蒸気圧縮機３５で圧縮されてから流動層乾燥装置１２に乾燥用蒸気として戻される。一方、蒸気から分離された乾燥炭の粒子は、乾燥炭バンカ３２に貯留される。
【００４２】
乾燥炭バンカ３２に貯留される乾燥炭は、石炭供給機３６により微粉炭機１３に投入され、ここで、細かい粒子状に粉砕されて微粉炭が製造され、微粉炭バグフィルタ３７ａ，３７ｂを介して微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される。この微粉炭供給ホッパ３８ａ，３８ｂに貯留される微粉炭は、空気分離装置４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を通して石炭ガス化炉１４に供給される。また、後述するチャー回収装置１５で回収されたチャーが、空気分離装置４２から供給される窒素により第２窒素ライン４５を通して石炭ガス化炉１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離装置４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通して石炭ガス化炉１４に供給される。
【００４３】
石炭ガス化炉１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、二酸化炭素を主成分とする可燃性ガス（石炭ガス）を生成することができる。そして、この可燃性ガスは、石炭ガス化炉１４からガス生成ライン４９を通して排出され、チャー回収装置１５に送られる。
【００４４】
このチャー回収装置１５にて、可燃性ガスは、まず、集塵装置５１に供給されることで、ここで可燃性ガスからこのガスに含有するチャーが分離される。そして、チャーが分離された可燃性ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製装置１６に送られる。一方、可燃性ガスから分離した微粒チャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通して石炭ガス化炉１４に戻されてリサイクルされる。
【００４５】
チャー回収装置１５によりチャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製装置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。そして、ガスタービン設備１７では、圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給すると、この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製装置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し、この燃焼ガスによりタービン６３を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。
【００４６】
そして、ガスタービン設備１７におけるタービン６３から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ２０にて、空気と熱交換を行うことで蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン設備１８に供給する。蒸気タービン設備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を駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を駆動し、発電を行うことができる。
【００４７】
その後、ガス浄化装置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、浄化された排ガスが煙突７５から大気へ放出される。
【００４８】
なお、上述した説明では、原料として石炭を使用したが、この石炭は、高品位炭や低品位炭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。
【００４９】
以下、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるスラグ排出システム４８について詳細に説明する。
【００５０】
スラグ排出システム４８は、石炭ガス化炉１４の底部に堆積した溶融スラグ２０１を排出するものである。このスラグ排出システム４８において、図２に示すように、石炭ガス化炉１４（反応炉１４ａ）は、底部に溶融スラグ２０１を落下させるスラグホール１０１が設けられ、このスラグホール１０１の下方にこのスラグホール１０１から落下した溶融スラグ２０１を貯留する冷却タンク１０２が一体に設けられている。そして、この冷却タンク１０２は、内部にスラグホッパ１０３が設けられており、このスラグホッパ１０３は、鉛直方向下側に向かって内径が小さくなる漏斗形状に形成され、冷却タンク１０２の底部に貯留されたスラグ冷却水（冷却水）２０２に浸漬されている。そして、スラグホッパ１０３は、上側の大径開口部がスラグ冷却水２０２内に位置し、下側の小径開口部が冷却タンク１０２の底部を下方に貫通して外部に位置し、ここに開閉弁１０４が装着されて小径開口部を開閉可能となっている。
【００５１】
従って、石炭ガス化炉１４で生成された溶融スラグ２０１は、スラグホール１０１から冷却タンク１０２のスラグ冷却水２０２中に落下し、スラグ冷却水２０２中に落下した溶融スラグ２０１は、急冷されて数ミリから数十ミリ程度のガラス状の水砕スラグ（スラグ）２０３の粒子となる。そして、スラグホッパ１０３は、この水砕スラグ２０３を鉛直方向下側に移動させることで、下側の１箇所に収集させ、開閉弁１０４の開閉を切り換えることで、この水砕スラグ２０３の排出、停止を切り換えることができる。なお、スラグホッパ１０３は、開閉弁１０４を開放することで、水砕スラグ２０３を含むスラグ冷却水２０２を排出することができる。
【００５２】
また、冷却タンク１０２は、液位調整装置１０５を有している。液位調整装置１０５は、給水配管１０６と、給水ポンプ１０７と、レベル計１０８と、液面制御部１０９とを有している。従って、液位調整装置１０５にて、液面制御部１０９は、レベル計１０８で検出した冷却タンク１０２におけるスラグ冷却水２０２の液位が予め設定された規定値より低下すると、給水ポンプ１０７を作動することで、給水配管１０６を通して冷却タンク１０２に給水を行う。
【００５３】
スラグ排出システム４８は、石炭ガス化炉１４（反応炉１４ａ）の下方に位置するスラグロックホッパ（スラグタンク）１１１に加えて、スラリー搬送装置１１２、分離タンク（スラリータンク）１１３、スラグ貯蔵タンク１１４を有している。
【００５４】
スラグロックホッパ１１１は、水砕スラグ２０３を含むスラグ冷却水２０２を一時的に貯留する貯留部であり、石炭ガス化炉１４におけるスラグホッパ１０３の下方に配置されている。このスラグロックホッパ１１１は、開閉弁１０４が開放されたときに、スラグホッパ１０３の小径開口部から排出された水砕スラグ２０３を含むスラグ冷却水２０２を受け止めて一時的に貯留することができる。なお、スラグロックホッパ１１１は、下部の開口部に開閉弁１２０が設けられている。この開閉弁１２０は、スラグロックホッパ１１１のメンテナンス時に開放することで、一時的に貯留している水砕スラグ２０３を含むスラグ冷却水２０２を下方に排出することができる。
【００５５】
スラリー搬送装置１１２は、スラグロックホッパ１１１に貯留されているスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とのスラリー２０４を分離タンク１１３に搬送するものであり、スラリー配管（スラリー搬送経路）１２１と、スラリーポンプ１２２と、スラリー吸込管１２３を有している。
【００５６】
スラグロックホッパ１１１は、スラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とを貯留するタンクである。このスラグロックホッパ１１１は、スラグ冷却水２０２に水砕スラグ２０３を分散させた状態とし、スラリー２０４として貯留している。スラリー配管１２１は、基端部がスラグロックホッパ１１１内に配置され、中間部にスラリーポンプ１２２が配置され、スラグロックホッパ１１１内の水砕スラグ２０３がスラグ冷却水２０２で水分散されたスラリー２０４をスラリー配管１２１内を通して圧送する。スラリー吸込管１２３は、スラリー配管１２１の基端部（スラリーの搬送方向の最上流部）に連結され、先端が下方、つまり、スラグロックホッパ１１１の底部を向いている。
【００５７】
従って、スラリー搬送装置１１２は、スラグロックホッパ１１１内のスラグ冷却水２０２に水砕スラグ２０３を分散してスラリー２０４とし、スラリーポンプ１２２を作動することで、スラリー吸込管１２３からスラグロックホッパ１１１内のスラリー２０４を吸い込み、このスラリー２０４をスラリー配管１２１から分離タンク１１３まで圧送することができる。
【００５８】
分離タンク１１３は、第１分離タンク１１３ａと第２分離タンク１１３ｂとから構成されている。スラリー配管１２１は、先端部が２つに分岐され、第１分岐配管１２１ａが第１分離タンク１１３ａに連結され、第２分岐配管１２１ｂが第２分離タンク１１３ｂに連結されている。そして、第１分岐配管１２１ａに第１遮断弁１３１ａが装着され、第２分岐配管１２１ｂに第２遮断弁１３１ｂが装着されている。この第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、スラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とを分離する分離機能を有する遠心分離機（例えば、サイクロン）である。
【００５９】
そのため、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、上下方向における中間部に第１、第２分岐配管１２１ａ，１２１ｂが連結され、上部に第１、第２排水配管（排水経路）１３２ａ，１３２ｂが連結される一方、下部に第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂが連結されている。第１、第２排水配管１３２ａ，１３２ｂは、第１、第２排水弁１３４ａ，１３４ｂが装着され、第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂは、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂが装着されている。そして、第１、第２排水配管１３２ａ，１３２ｂは、途中で合流して排水配管１３２となり、先端部が冷却タンク１０２に連結されている。また、第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂは、下端部がスラグ貯蔵タンク１１４内に挿通している。
【００６０】
従って、スラリー搬送装置１１２によりスラグロックホッパ１１１内のスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とのスラリー２０４が、スラリー配管１２１から第１、第２分岐配管１２１ａ，１２１ｂを介して第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂに供給されるが、このとき、第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂを交互に開閉することで、スラリー２０４を選択的に各分離タンク１１３ａ，１１３ｂに供給することができる。そして、この各分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、供給されたスラリー２０４をスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とに分離することができ、第１、第２排水弁１３４ａ，１３４ｂを開放することで、分離したスラグ冷却水２０２を循環水２０６として第１、第２排水配管１３２ａ，１３２ｂから排水配管１３２を通して冷却タンク１０２に排水することができる一方、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂを開放することで、分離した水砕スラグ２０３を第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂを通してスラグ貯蔵タンク１１４に払出しすることができる。
【００６１】
また、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、第１、第２排水配管１３２ａ，１３２ｂに第１、第２減圧配管１３６ａ，１３６ｂが連結され、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂが装着されている。そして、第１、第２減圧配管１３６ａ，１３６ｂは、途中で合流して減圧配管１３６となり、後述する貯水槽１４５に連結されている。更に、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、第１、第２分岐配管１２１ａ，１２１ｂにおける第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂより下流側に給水配管１３８ａ，１３８ｂが連結され、第１、第２給水弁１３９ａ，１３９ｂが装着されている。そして、第１、第２給水配管１３８ａ，１３８ｂは、途中で合流して給水配管１３８となり、貯水槽１４５に連結されると共に、給水ポンプ１４０が装着されている。
【００６２】
従って、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、スラグロックホッパ１１１内のスラリー２０４がスラリーポンプ１２２によりスラリー配管１２１から圧送されることから、高圧のスラリー２０４を貯留することとなる。そのため、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放して内圧を常圧まで低下させてから、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂで分離した水砕スラグ２０３を第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂからスラグ貯蔵タンク１１４に払出しする。ここで、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放することで、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内の一部のスラグ冷却水２０２が第１、第２排水配管１３２ａ，１３２ｂから第１、第２減圧配管１３６ａ，１３６ｂ及び減圧配管１３６を通して貯水槽１４５に排出される。また、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内に改めてスラリー２０４を受け入れるとき、この第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内の空気を排除する必要から、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放したままで、給水ポンプ１４０を作動して第１、第２給水弁１３９ａ，１３９ｂを開放することで、貯水槽１４５内のスラグ冷却水２０２を循環水２０７として給水配管１３８、第１、第２給水配管１３８ａ，１３８ｂ、第１、第２分岐配管１２１ａ，１２１ｂを通して第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂに供給して満水とすることができる。
【００６３】
スラグ貯蔵タンク１１４は、分離タンク１１３（第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ）から排出された水砕スラグ２０３を貯蔵するタンクである。この場合、分離タンク１１３は、スラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とを完全に分離することができないことから、スラグ冷却水２０２を含んだ水砕スラグ２０３がスラグ貯蔵タンク１１４に排出される。このスラグ貯蔵タンク１１４は、本体１４１と、複数のフィルタ１４２とを有している。本体１４１は、中空の塔、本実施例では、水平断面が四角形となる角筒形状であり、鉛直方向下方に内径が徐々に小さくなる端部が設けられている。各フィルタ１４２は、水砕スラグ２０３は通過させず、スラグ冷却水２０２だけを通過させる部材であり、本体１４１の側面（壁面）に鉛直方向で沿って配置され、且つ、本体１４１の側面の径が徐々に小さくなる部分に配置されている。従って、スラグ貯蔵タンク１１４は、分離タンク１１３から水砕スラグ２０３が供給されると、各フィルタ１４２からスラグ冷却水２０２のみを排出して排出水２０５とする一方、本体１４１の下方の端部に水砕スラグ２０３を貯蔵する。
【００６４】
スラグ貯蔵タンク１１４は、本体１４１の側面に配置された各フィルタ１４２の下側と本体１４１の側面の内径が徐々に小さくなる部分に配置された各フィルタ１４２の下側に水受部１４３が設けられている。この水受部１４３は、回収管１４４を介して貯水槽１４５に連結されている。各水受部１４３は、フィルタ１４２によって分離・排出された排出水２０５を回収するものである。回収管１４４は、水受部１４３に回収された排出水２０５を貯水槽１４５に排出するものである。
【００６５】
スラグ貯蔵タンク１１４は、下端部に排出口１４６を有している。この排出口１４６は、スラグ貯蔵タンク１１４に貯蔵されている水砕スラグ２０３の排出と停止を行うものである。この排出口１４６から排出された水砕スラグ２０３は、その直下に待機している搬送車両１１５に排出される。この搬送車両１１５は、スラグ排出システム４８から排出された水砕スラグ２０３を所定の場所まで運ぶ車両である。搬送車両１１５としては、トラックを用いることができる。
【００６６】
また、スラグ排出システム４８は、分離タンク１１３（第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ）内のスラグ貯留量を検出するスラグ貯留量検出部としての重量センサ（ロードセルなど）１５１ａ，１５１ｂが設けられており、検出結果を制御装置１５２に出力している。この制御装置１５２は、重量センサ１５１ａ，１５１ｂの検出結果に基づいて第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂ、第１、第２排水弁１３４ａ，１３４ｂ、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂ、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂ、第１、第２給水弁１３９ａ，１３９ｂを開閉制御可能となっている。
【００６７】
具体的には、制御装置１５２は、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内のスラグ貯留量が予め設定された所定のスラグ貯留量になると、第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂを閉止して第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放し、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂの減圧が完了したら第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂを開放する。また、制御装置１５２は、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内のスラリー２０４が排出されたら、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂを閉止して第１、第２排水弁１３４ａ，１３４ｂを開放し、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内の空気が排出されたら、第１、第２給水弁１３９ａ，１３９ｂと第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを閉止する。
【００６８】
ここで、このように構成されたスラグ排出システム４８による溶融スラグ２０１の排出処理について詳細に説明する。
【００６９】
スラグ排出システム４８において、図２に示すように、石炭ガス化炉１４の底部で生成された溶融スラグ２０１は、冷却タンク１０２でスラグ冷却水２０２により冷却されることで水砕スラグ２０３としてスラグホッパ１０３で回収される。このとき、冷却タンク１０２では、液位調整装置１０５により液位が一定範囲に維持されている。そして、このスラグホッパ１０３は、下端の開閉弁１０４が開放されることで、水砕スラグ２０３を含むスラグ冷却水２０２が排出されてスラグロックホッパ１１１に貯留される。スラグロックホッパ１１１に貯留された水砕スラグ２０３は、スラリー搬送装置１１２により分離タンク１１３へ送られる。
【００７０】
即ち、スラグロックホッパ１１１に貯留された水砕スラグ２０３は、スラリー冷却水２０２によりスラリー２０４となり、スラリーポンプ１２２が作動することで、スラリー吸込管１２３から吸い込まれ、スラリー配管１２１により分離タンク１１３に圧送される。この場合、分離タンク１１３は、第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂからなるものであることから、この第１、第２分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、スラグロックホッパ１１１からのスラリー２０４を選択的に受け入れている。
【００７１】
ここで、制御装置１５２による第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂ、第１、第２排水弁１３４ａ，１３４ｂ、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂ、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂ、第１、第２給水弁１３９ａ，１３９ｂを開閉制御について、図３のタイムチャートを用いて詳細に説明する。
【００７２】
制御装置１５２による各弁の開閉制御において、図３に示すように、まず、第１遮断弁１３１ａと第１排水弁１３４ａを開放状態とする一方、第２遮断弁１３１ｂ、第２排水弁１３４ｂ、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂ、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂ、第１、第２給水弁１３９ａ，１３９ｂを閉止状態とする。この状態では、スラリー搬送装置１１２によりスラグロックホッパ１１１内のスラリー２０４がスラリー配管１２１から第１分岐配管１２１ａを介して第１分離タンク１１３ａのみに供給されている。そして、第１分離タンク１１３ａは、供給されたスラリー２０４をスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とに分離しており、分離したスラグ冷却水２０２を循環水２０６として第１排水配管１３２ａから排水配管１３２を通して冷却タンク１０２に排水している。
【００７３】
そして、時間ｔ１にて、制御装置１５２は、重量センサ１５１ａが検出した第１分離タンク１１３ａ内のスラグ貯留量が所定のスラグ貯留量、つまり、第１分離タンク１１３ａ内の水砕スラグ２０３がほぼ一杯となると、第１遮断弁１３１ａと第１排水弁１３４ａを開放する一方、第２遮断弁１３１ｂと第２排水弁１３４ｂを開放するこことで、スラリー２０４の受け入れを第１分離タンク１１３ａから第２分離タンク１１３ｂに切り換える。また、第１減圧弁１３７ａを開放することで、第１分離タンク１１３ａの内圧を常圧まで低下させる。このとき、第１分離タンク１１３ａ内の一部のスラグ冷却水２０２が第１排水配管１３２ａから第１減圧配管１３６ａ、減圧配管１３６を通して貯水槽１４５に排出される。
【００７４】
時間ｔ２にて、第１分離タンク１１３ａの減圧が完了したら、制御装置１５２は、第１払出弁１３５ａを開放することで、分離した水砕スラグ２０３をスラグ冷却水２０２と共に第１払出配管１３３ａからスラグ貯蔵タンク１１４に払出しする。この場合、第１分離タンク１１３ａの内圧を圧力センサ（図示略）で計測してもよいし、予め設定された所定時間だけ待機してもよい。そして、時間ｔ３にて、制御装置１５２は、第１分離タンク１１３ａ内のスラリー２０４が全て排出されたら、第１払出弁１３５ａを閉止する一方、第１給水弁１３９ａを開放して給水ポンプ１４０を作動することで、貯水槽１４５内のスラグ冷却水２０２を循環水２０７として給水配管１３８、第１給水配管１３８ａ、第１分岐配管１２１ａから第１分離タンク１１３ａに供給して満水とし、残留する空気を第１減圧配管１３６ａから排出する。
【００７５】
時間ｔ４にて、第１分離タンク１１３ａ内が満水となって空気が全て排出されたら、制御装置１５２は、第１給水弁１３９ａと第１減圧弁１３７ａを閉止し、待機状態となる。即ち、第１分離タンク１１３ａは、第２分離タンク１１３ｂにおけるスラリー２０４の貯留状態に応じた待機状態となる。
【００７６】
即ち、このとき、スラリー搬送装置１１２によりスラグロックホッパ１１１内のスラリー２０４がスラリー配管１２１から第２分岐配管１２１ｂを介して第２分離タンク１１３ｂのみに供給されている。そして、第２分離タンク１１３ｂは、供給されたスラリー２０４をスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とに分離しており、分離したスラグ冷却水２０２を循環水２０６として第２排水配管１３２ｂから排水配管１３２を通して冷却タンク１０２に排水している。
【００７７】
そして、時間ｔ５にて、制御装置１５２は、重量センサ１５１ｂが検出した第２分離タンク１１３ｂ内のスラグ貯留量が所定のスラグ貯留量、つまり、第２分離タンク１１３ｂ内の水砕スラグ２０３がほぼ一杯となると、第２遮断弁１３１ｂと第２排水弁１３４ｂを閉止する一方、第１遮断弁１３１ａと第１排水弁１３４ａを開放するこことで、スラリー２０４の受け入れを第２分離タンク１１３ｂから第１分離タンク１１３ａに切り換える。以下、上述した説明と同様に、制御装置１５２は、第２分離タンク１１３ｂ側の各弁を開閉制御して待機状態とする。
【００７８】
その後、図２に示すように、スラグ貯蔵タンク１１４に排出された水砕スラグ２０３は、フィルタ１４２からスラグ冷却水２０２が排出され、水受部１４３で排出水２０５として回収され、貯水槽１４５に貯留される。
【００７９】
このように実施例１のスラグ排出システムにあっては、高温の水砕スラグ２０３をスラグ冷却水２０２により冷却する冷却タンク１０２と、冷却タンク１０２の下部から排出される水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２を貯蔵するスラグロックホッパ１１１と、スラグロックホッパ１１１に貯留される水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とのスラリー２０４を搬送するスラリー搬送装置１１２と、スラリー搬送装置１１２により搬送されたスラリー２０４を貯留する分離タンク１１３（１１３ａ，１１３ｂ）と、分離タンク１１３を減圧する減圧弁１３７ａ，１３７ｂと、減圧後の分離タンク１１３の下部から排出される水砕スラグ２０３を貯留するスラグ貯蔵タンク１１４とを設けている。
【００８０】
従って、高温の水砕スラグ２０３が冷却タンク１０２で水により冷却されると、下部から水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２がスラグロックホッパ１１１に排出されて貯蔵され、このスラグロックホッパ１１１に貯留される水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とのスラリー２０４がスラリー搬送装置１１２により分離タンク１１３ａ，１１３ｂに搬送されて貯留され、ここで、減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放することで分離タンク１１３ａ，１１３ｂが減圧された後、水砕スラグ２０３が分離タンク１１３ａ，１１３ｂの下部からスラグ貯蔵タンク１１４に排出される。そのため、スラグロックホッパ１１１により水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とのスラリー２０４を生成し、また、スラリー搬送領域とスラグ排出領域との圧力差を分離タンク１１３ａ，１１３ｂで吸収することから、冷却タンク１０２の下方にスラグロックホッパ１１１を配置するだけでよく、装置を簡素化して建設コストを低減することができる。
【００８１】
また、実施例１のスラグ排出システムでは、スラリー配管１２１（分岐配管１２１ａ，１２１ａ）を開閉可能な遮断弁１３１ａ，１３１ｂと、分離タンク１１３ａ，１１３ｂの払出配管１３３ａ，１３３ｂを開閉する払出弁１３５ａ，１３５ｂと、分離タンク１１３ａ，１１３ｂのスラグ貯留量を検出する重量センサ１５１ａ，１５１ｂと、重量センサ１５１ａ，１５１ｂの検出結果に基づいて減圧弁１３７ａ，１３７ｂと遮断弁１３１ａ，１３１ｂと払出弁１３５ａ，１３５ｂを開閉制御可能な制御装置１５２を設け、制御装置１５２は、分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内のスラグ貯留量が予め設定された所定のスラグ貯留量になると、遮断弁１３１ａ，１３１ｂを閉止して減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放し、分離タンク１１３ａ，１１３ｂの減圧が完了したら払出弁１３５ａ，１３５ｂを開放している。従って、制御装置１５２は、分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内のスラグ貯留量が所定のスラグ貯留量、つまり、満載になったら、遮断弁１３１ａ，１３１ｂを閉止して減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放することで分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内を常圧とし、払出弁１３５ａ，１３５ｂを開放することで水砕スラグ２０３をスラグ貯蔵タンク１１４に排出することとなり、安全に水砕スラグ２０３の排出を行うことができる。
【００８２】
また、実施例１のスラグ排出システムでは、分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とを遠心分離する分離機能を有し、水砕スラグ２０３から分離されたスラグ冷却水２０２を排出する排水配管１３２ａ，１３２ｂを設けている。従って、分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、搬送されたスラリー２０４を水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とに分離し、水砕スラグ２０３を分離タンク１１３ａ，１１３ｂの下部からスラグ貯蔵タンク１１４に排出する一方、スラグ冷却水２０２を排水配管１３２ａ，１３２ｂから排水することとなり、スラグ貯蔵タンク１１４に対して主に水砕スラグ２０３だけを排出することで、スラグ貯蔵タンク１１４の大型化を抑制することができる。
【００８３】
また、実施例１のスラグ排出システムでは、分離タンク１１３ａ，１１３ｂで水砕スラグ２０３から分離されたスラグ冷却水２０２を排水配管１３２ａ，１３２ｂから冷却タンク１０２に戻している。従って、分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、搬送されたスラリー２０４を水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２に分離し、スラグ冷却水２０２を排水配管１３２ａ，１３２ｂから冷却タンク１０２に戻しており、スラグ冷却水２０２を循環水２０６として再利用することで、処理コストを低減することができる。
【００８４】
また、実施例１のスラグ排出システムでは、分離タンク１１３ａ，１１３ｂに水を供給する給水配管１３８ａ，１３８ｂと、給水配管１３８ａ，１３８ｂを開閉可能な給水弁１３９ａ，１３９ｂとを設け、制御装置１５２は、分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内のスラリー２０４が排出されたら、払出弁１３５ａ，１３５ｂを閉止して給水弁１３９ａ，１３９ｂを開放し、分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内の空気が排出されたら、給水弁１３９ａ，１３９ｂと減圧弁１３７ａ，１３７ｂを閉止している。従って、制御装置１５２は、分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内のスラリー２０４が排出されたら、払出弁１３５ａ，１３５ｂを閉止して給水弁１３９ａ，１３９ｂを開放することで、分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内の空気を排出してやり、分離タンク１１３ａ，１１３ｂ内の空気をなくすことで、冷却タンク１０２への空気の混入を阻止し、スラリー搬送の円滑化を可能とすることができる。
【００８５】
また、実施例１のスラグ排出システムでは、スラグ貯蔵タンク１１４から分離されたスラグ冷却水２０２を貯留する貯水槽１４５を設け、給水配管１３８ａ，１３８ｂは、貯水槽１４５の水を分離タンク１１３ａ，１１３ｂに供給している。従って、スラグ貯蔵タンク１１４から分離されたスラグ冷却水２０２を分離タンク１１３ａ，１１３ｂに供給することで、水を循環水として再利用することで、処理コストを低減することができる。
【００８６】
また、実施例１のスラグ排出システムでは、複数の分離タンク１１３ａ，１１３ｂを設け、スラグ貯留量に応じて選択的に使用している。従って、スラグ貯留量に応じて複数の分離タンク１１３ａ，１１３ｂを選択的に使用することで、スラグの処理を連続して行うことが可能となり、処理効率を向上することができる。
【実施例２】
【００８７】
図４は、本発明の実施例２に係るスラグ排出システムの概略構成図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８８】
実施例２のスラグ排出システム１６０において、図４に示すように、石炭ガス化炉１４は、底部に溶融スラグ２０１を落下させるスラグホール１０１が設けられ、このスラグホール１０１の下方にこのスラグホール１０１から落下した溶融スラグ２０１を貯留する冷却タンク１０２が一体に設けられ、この冷却タンク１０２は、内部にスラグホッパ１０３が設けられている。そして、スラグホッパ１０３は、下側の小径開口部が冷却タンク１０２の底部を下方に貫通して開閉弁１０４が装着されている。
【００８９】
スラグ排出システム１６０は、石炭ガス化炉１４の下方に位置するスラグロックホッパ１１１に加えて、スラリー搬送装置１１２、スラリータンク１６１、スラグ貯蔵タンク１１４を有している。
【００９０】
スラグロックホッパ１１１は、水砕スラグ２０３を含むスラグ冷却水２０２を一時的に貯留する貯留部であり、石炭ガス化炉１４におけるスラグホッパ１０３の下方に配置されている。スラリー搬送装置１１２は、スラグロックホッパ１１１に貯留されているスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とのスラリー２０４をスラリータンク１６１に搬送するものであり、スラリー配管（スラリー搬送経路）１２１と、スラリーポンプ１２２と、スラリー吸込管１２３を有している。
【００９１】
スラリータンク１６１は、第１スラリータンク１６１ａと第２スラリータンク１６１ｂとから構成されている。スラリー配管１２１は、第１分岐配管１２１ａが第１スラリータンク１６１ａに連結され、第２分岐配管１２１ｂが第２スラリータンク１６１ｂに連結されている。そして、第１分岐配管１２１ａに第１遮断弁１３１ａが装着され、第２分岐配管１２１ｂに第２遮断弁１３１ｂが装着されている。また、第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂは、下部に第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂが連結されており、この第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂに第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂが装着されている。この第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂは、下端部がスラグ貯蔵タンク１１４内に挿通している。
【００９２】
従って、スラリー搬送装置１１２によりスラグロックホッパ１１１内のスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とのスラリー２０４が、スラリー配管１２１から第１、第２分岐配管１２１ａ，１２１ｂを介して第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂに供給されるが、このとき、第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂを交互に開閉することで、スラリー２０４を選択的に各スラリータンク１６１ａ，１６１ｂに供給することができる。そして、この各スラリータンク１６１ａ，１６１ｂは、供給されたスラリー２０４を第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂを開放することで、第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂを通してスラグ貯蔵タンク１１４に払出しすることができる。
【００９３】
また、第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂは、第１、第２減圧配管１３６ａ，１３６ｂが連結され、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂが装着されている。そして、第１、第２減圧配管１３６ａ，１３６ｂは、途中で合流して減圧配管１３６となり、貯水槽１４５に連結されている。従って、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放して第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂの内圧を常圧まで低下させてから、スラリー２０４を第１、第２払出配管１３３ａ，１３３ｂからスラグ貯蔵タンク１１４に払出しする。ここで、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放することで、第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂ内の一部のスラグ冷却水２０２が第１、第２減圧配管１３６ａ，１３６ｂ及び減圧配管１３６を通して貯水槽１４５に排出される。
【００９４】
スラグ貯蔵タンク１１４は、スラリータンク１６１（第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂ）から排出されたスラリー２０４（水砕スラグ２０３）を貯蔵するタンクである。
【００９５】
また、スラグ排出システム４８は、スラリータンク１６１（第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂ）内のスラグ貯留量を検出する重量センサ（ロードセルなど）１５１ａ，１５１ｂが設けられており、検出結果を制御装置１５２に出力している。この制御装置１５２は、重量センサ１５１ａ，１５１ｂの検出結果に基づいて第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂ、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂ、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開閉制御可能となっている。
【００９６】
具体的には、制御装置１５２は、第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂ内のスラグ貯留量が予め設定された所定のスラグ貯留量になると、第１、第２遮断弁１３１ａ，１３１ｂを閉止して第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放し、第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂの減圧が完了したら第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂを開放する。
【００９７】
ここで、このように構成されたスラグ排出システム１６０による溶融スラグ２０１の排出処理について詳細に説明する。
【００９８】
スラグ排出システム１６０において、石炭ガス化炉１４の底部で生成された溶融スラグ２０１は、冷却タンク１０２でスラグ冷却水２０２により冷却されることで水砕スラグ２０３としてスラグホッパ１０３で回収される。このとき、冷却タンク１０２では、液位調整装置１０５により液位が一定範囲に維持されている。そして、このスラグホッパ１０３は、下端の開閉弁１０４が開放されることで、水砕スラグ２０３を含むスラグ冷却水２０２が排出されてスラグロックホッパ１１１に貯留される。スラグロックホッパ１１１に貯留された水砕スラグ２０３は、スラリー搬送装置１１２によりスラリータンク１６１へ送られる。
【００９９】
即ち、スラグロックホッパ１１１に貯留された水砕スラグ２０３は、スラリー冷却水２０２によりスラリー２０４となり、スラリーポンプ１２２が作動することで、スラリー吸込管１２３から吸い込まれ、スラリー配管１２１によりスラリータンク１６１に圧送される。この場合、スラリータンク１６１は、第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂからなるものであることから、この第１、第２スラリータンク１６１ａ，１６１ｂは、スラグロックホッパ１１１からのスラリー２０４を選択的に受け入れている。
【０１００】
まず、第１遮断弁１３１ａを開放状態とする一方、第２遮断弁１３１ｂ、第１、第２払出弁１３５ａ，１３５ｂ、第１、第２減圧弁１３７ａ，１３７ｂを閉止状態とする。この状態では、スラリー搬送装置１１２によりスラグロックホッパ１１１内のスラリー２０４がスラリー配管１２１から第１分岐配管１２１ａを介して第１スラリータンク１６１ａのみに供給されている。そして、第１スラリータンク１６１ａは、供給されたスラリー２０４を所定量まで貯留する。
【０１０１】
そして、制御装置１５２は、重量センサ１５１ａが検出した第１スラリータンク１６１ａ内のスラグ貯留量が所定のスラグ貯留量、つまり、第１スラリータンク１６１ａ内のスラリー２０４がほぼ一杯となると、第１遮断弁１３１ａを開放する一方、第２遮断弁１３１ｂを開放するこことで、スラリー２０４の受け入れを第１スラリータンク１６１ａから第２スラリータンク１６１ｂに切り換える。また、第１減圧弁１３７ａを開放することで、第１スラリータンク１６１ａの内圧を常圧まで低下させる。このとき、第１スラリータンク１６１ａ内の一部のスラグ冷却水２０２が第１排水配管１３２ａから第１減圧配管１３６ａ、減圧配管１３６を通して貯水槽１４５に排出される。
【０１０２】
第１スラリータンク１６１ａの減圧が完了したら、制御装置１５２は、第１払出弁１３５ａを開放することで、常圧となったスラリー２０４を第１払出配管１３３ａからスラグ貯蔵タンク１１４に払出しする。制御装置１５２は、第１スラリータンク１６１ａ内のスラリー２０４が全て排出されたら、第１払出弁１３５ａを閉止すると共に第１減圧弁１３７ａを閉止し、待機状態となる。即ち、第１スラリータンク１６１ａは、第２スラリータンク１６１ｂにおけるスラリー２０４の貯留状態に応じた待機状態となる。なお、制御装置１５２は、給水ポンプ１４０を作動することで、貯水槽１４５内のスラグ冷却水２０２を循環水２０７として給水配管１３８から冷却タンク１０２に戻す。
【０１０３】
このとき、スラリー搬送装置１１２によりスラグロックホッパ１１１内のスラリー２０４がスラリー配管１２１から第２分岐配管１２１ｂを介して第２スラリータンク１６１ｂのみに供給されている。そして、第２スラリータンク１６１ｂは、供給されたスラリー２０４を所定量まで貯留している。制御装置１５２は、重量センサ１５１ｂが検出した第２スラリータンク１６１ｂ内のスラグ貯留量が所定のスラグ貯留量、つまり、第２スラリータンク１６１ｂ内のスラリー２０４がほぼ一杯となると、第２遮断弁１３１ｂを閉止する一方、第１遮断弁１３１ａを開放するこことで、スラリー２０４の受け入れを第２スラリータンク１６１ｂから第１スラリータンク１６１ａに切り換える。以下、上述した説明と同様に、制御装置１５２は、第２スラリータンク１６１ｂ側の各弁を開閉制御して待機状態とする。
【０１０４】
その後、スラグ貯蔵タンク１１４に排出された水砕スラグ２０３は、フィルタ１４２からスラグ冷却水２０２が排出され、水受部１４３で排出水２０５として回収され、貯水槽１４５に貯留される。
【０１０５】
このように実施例２のスラグ排出システムにあっては、高温の水砕スラグ２０３をスラグ冷却水２０２により冷却する冷却タンク１０２と、冷却タンク１０２の下部から排出される水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２を貯蔵するスラグロックホッパ１１１と、スラグロックホッパ１１１に貯留される水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とのスラリー２０４を搬送するスラリー搬送装置１１２と、スラリー搬送装置１１２により搬送されたスラリー２０４を貯留するスラリータンク１６１（１６１ａ，１６１ｂ）と、スラリータンク１６１を減圧する減圧弁１３７ａ，１３７ｂと、減圧後のスラリータンク１６１の下部から排出される水砕スラグ２０３を貯留するスラグ貯蔵タンク１１４とを設けている。
【０１０６】
従って、高温の水砕スラグ２０３が冷却タンク１０２で水により冷却されると、下部から水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２がスラグロックホッパ１１１に排出されて貯蔵され、このスラグロックホッパ１１１に貯留される水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とのスラリー２０４がスラリー搬送装置１１２によりスラリータンク１６１ａ，１６１ｂに搬送されて貯留され、ここで、減圧弁１３７ａ，１３７ｂを開放することでスラリータンク１６１ａ，１６１ｂが減圧された後、水砕スラグ２０３がスラリータンク１６１ａ，１６１ｂの下部からスラグ貯蔵タンク１１４に排出される。そのため、スラグロックホッパ１１１により水砕スラグ２０３とスラグ冷却水２０２とのスラリー２０４を生成し、また、スラリー搬送領域とスラグ排出領域との圧力差をスラリータンク１６１ａ，１６１ｂで吸収することから、冷却タンク１０２の下方にスラグロックホッパ１１１を配置するだけでよく、装置を簡素化して建設コストを低減することができる。
【０１０７】
また、実施例２のスラグ排出システムでは、スラグ貯蔵タンク１１４から分離されたスラグ冷却水２０２を貯留する貯水槽１４５を設け、貯水槽１４５のスラグ冷却水２０２を循環水として給水配管１３８により冷却タンク１０２に供給している。従って、スラグ貯蔵タンク１１４から分離されたスラグ冷却水２０２を冷却タンク１０２に供給することで、水を循環水２０７として再利用することで、処理コストを低減することができる。
【０１０８】
なお、上述した実施例１では、分離タンク１１３ａ，１１３ｂは、供給されたスラリー２０４をスラグ冷却水２０２と水砕スラグ２０３とに分離し、分離したスラグ冷却水２０２を循環水２０６として第１、第２排水配管１３２ａ，１３２ｂから排水配管１３２を通して冷却タンク１０２に排水するように構成したが、スラグロックホッパ１１１に供給してもよい。
【０１０９】
なお、上述した各実施例では、本発明のスラグ排出システムを、石炭ガス化複合発電設備における石炭ガス化炉に適用して説明したが、この分野に限定されるものではなく、例えば、廃棄物などの溶融処理プラントなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  石炭ガス化複合発電設備
１１  給炭装置
１２  流動層乾燥装置
１３  微粉炭機
１４  石炭ガス化炉
１５  チャー回収装置
１６  ガス精製装置
１７  ガスタービン設備
１８  蒸気タービン設備
１９  発電機
２０  排熱回収ボイラ
４８，１６０  スラグ排出システム
１０２  冷却タンク
１０３  スラグホッパ
１１１  スラグロックホッパ（スラグタンク）
１１２  スラリー搬送装置
１１３，１１３ａ，１１３ｂ  分離タンク（スラリータンク）
１１４  スラグ貯蔵タンク
１３１ａ，１３１ｂ  遮断弁
１３３ａ，１３３ｂ  払出配管
１３４ａ，１３４ｂ  排水弁
１３５ａ，１３５ｂ  払出弁
１３６，１３６ａ，１３６ｂ  減圧配管
１３７ａ，１３７ｂ  減圧弁
１３８，１３８ａ，１３８ｂ  給水配管
１３９ａ，１３９ｂ  給水弁
１５１  重量センサ（スラグ貯留量検出部）
１５２  制御装置
２０１  溶融スラグ
２０２  スラグ冷却水
２０３  水砕スラグ
２０４  スラリー
２０５  排出水
２０６，２０７  循環水
１６１，１６１ａ，１６１ｂ  スラリータンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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