(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、ガス排出口へ向けて前記生成ガスが流通するガス化炉と、
前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、
前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部に前記ガス排出口へ向かうガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガスを噴射する除煤装置と、を備えることを特徴とするガス化装置。
【請求項２】
前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間内の、前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間に、前記ガス化炉の内部に前記ガス排出口へ向かうガス流れが存在することを特徴とする請求項１に記載のガス化装置。
【請求項３】
前記除煤装置には、前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統と、蒸気を供給する蒸気供給系統とが接続されており、
前記除煤装置は、
前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記熱交換器へ向けて、前記不活性ガスを噴射する一方で、前記ガス化炉へ前記炭素含有固体燃料を供給している期間に、前記熱交換器へ向けて、蒸気を噴射するように、前記不活性ガスと前記蒸気とを切り替え可能になっていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス化装置。
【請求項４】
前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間内の、前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間が設けられ、
前記除煤装置は、前記減圧期間において、前記不活性ガスを噴射することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガス化装置。
【請求項５】
前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間内の、前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間と、前記減圧期間後、前記ガス化炉内の圧力を複数回繰り返し変動させる間欠圧力パージ期間とが設けられ、
前記除煤装置は、前記減圧期間に加えて、前記間欠圧力パージ期間において、前記不活性ガスを噴射することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガス化装置。
【請求項６】
前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、
前記除煤装置は、最下流側の前記熱交換器に比して、最上流側の前記熱交換器に対する前記不活性ガスの噴射圧力、噴射流量、噴射期間の少なくとも一つを増加させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のガス化装置。
【請求項７】
前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、
前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を開始することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のガス化装置。
【請求項８】
前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、
前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を停止することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のガス化装置。
【請求項９】
前記除煤装置により除煤された煤の除煤量を検出する除煤量検出部を、さらに備え、
前記除煤装置により除煤される目標除煤量が予め設定され、
前記除煤装置は、前記除煤量検出部により検出された検出除煤量が前記目標除煤量となるように前記不活性ガスの噴射動作を実行することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のガス化装置。
【請求項１０】
炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、請求項１から９のいずれか１項に記載のガス化装置と、
前記ガス化装置で生成した前記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前記蒸気タービンと連結された発電機とを備えることを特徴とするガス化複合発電設備。
【請求項１１】
炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、請求項１から９のいずれか１項に記載のガス化装置と、
前記ガス化装置に接続され、前記ガス化装置から供給される前記生成ガスに含有するチャーを回収するチャー回収装置と、を備えることを特徴とするガス化設備。
【請求項１２】
炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、ガス排出口へ向けて前記生成ガスが流通するガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、を備えるガス化装置の除煤方法において、
前記ガス化炉への炭素含有固体燃料の供給が停止し、前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間であって、前記ガス化装置が次回起動する前に、前記ガス化炉の内部に前記ガス排出口へ向かうガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガスを噴射することを特徴とするガス化装置の除煤方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭等の炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで生成ガスを生成するガス化装置、ガス化複合発電設備、ガス化設備及び除煤方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス化装置は、燃料としての石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、ガス化炉内において石炭等から可燃性の生成ガスを生成している。ガス化炉内には、生成ガスを冷却するための熱交換器が設けられている。この熱交換器には、生成ガスに含まれる煤が付着する。
【０００３】
熱交換器に付着する煤を除煤するものとして、排ガス通路に設けられる排ガスエコノマイザー等の熱交換器の伝熱面に付着する煤が伝熱特性を低下させることから、この伝熱面に付着した煤を除煤する除煤装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の除煤装置は、空気または蒸気などの噴射媒体を噴射する煤吹器を備えており、熱交換器に噴射媒体を噴射することで、熱交換器に付着した煤を除媒している。
【０００４】
また、ガス化装置に設けられる除煤装置として、定置式煤吹装置（スーツブロワ）が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の定置式煤吹装置は、噴射媒体としての蒸気を噴射する複数の噴射管を有しており、各噴射管は、蒸気を噴射しないとき、その管内がシール媒体で満たされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−１１６７３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガス化装置に設けられる除煤装置は、熱交換器に付着した煤を除媒する場合、ガス化炉内に燃料が供給される運転時において、熱交換器へ向けて蒸気が噴射される。しかしながら、ガス化炉の停止段階では、ガス化炉内への燃料の供給が停止されると、除煤装置に供給する蒸気を確保することが困難となることから、燃料供給停止後は、熱交換器に付着した煤を除煤することが困難となる。ここで、ガス化炉の起動段階では、ガス化炉内へ空気が通気され、ガス化炉が点火されて、チャー回収装置に通気するまでの起動時において、ガス化炉内の雰囲気は、グランドフレア設備へ向けて流通する。ガス化炉の起動時において、ガス化炉内に空気が通気されると、熱交換器に付着した煤の一部が飛散し、飛散した煤がグランドフレア設備に供給される。この場合、グランドフレア設備において黒煙が発生してしまう場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ガス化炉の停止段階で、熱交換器に付着する煤を好適に除煤し、ガス化炉の起動段階で、煤の一部が飛散することを抑制することができるガス化装置、ガス化複合発電設備、ガス化設備及び除煤方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のガス化装置は、炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、前記生成ガスが流通するガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部にガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガスを噴射する除煤装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のガス化装置の除煤方法は、炭素含有固体燃料が供給されて生成ガスが生成されると共に、前記生成ガスが流通するガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記生成ガスと熱交換する熱交換器と、を備えるガス化装置の除煤方法において、前記ガス化炉への炭素含有固体燃料の供給が停止し、前記ガス化炉の内部の圧力が低下する期間であって、前記ガス化装置が次回起動する前に、前記ガス化炉の内部にガス流れが存在する状態において、前記熱交換器へ向けて、不活性ガスを噴射することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ガス化炉への炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、除煤装置から熱交換器に不活性ガスを噴射することで、熱交換器に付着する煤を除煤することができる。このとき、蒸気を確保することが困難であっても、不活性ガスを用いることから、熱交換器の除媒を行うことが可能となる。よって、熱交換器に付着する煤を低減できることから、ガス化炉の起動段階で、煤の一部が飛散することを抑制できるので、煤がグランドフレア設備へ供給されることを抑制することができ、グランドフレア設備からの黒煙の発生を抑制することができる。なお、ガス化炉の内部にガス流れが存在する期間としては、ガス化炉の内部の圧力が低下する期間がある。
【００１１】
また、前記除煤装置には、前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統と、蒸気を供給する蒸気供給系統とが接続されており、前記除煤装置は、前記ガス化炉への前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記熱交換器へ向けて、前記不活性ガスを噴射する一方で、前記ガス化炉へ前記炭素含有固体燃料を供給している期間に、前記熱交換器へ向けて、蒸気を噴射するように、前記不活性ガスと前記蒸気とを切り替え可能になっていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、ガス化炉の運転中において、除煤装置から熱交換器に蒸気を噴射することで、熱交換器に付着する煤を除煤することができる。また、ガス化炉への燃料の供給停止後に、除煤装置から熱交換器に不活性ガスを噴射することで、熱交換器に付着する煤を除煤することができる。このように、除煤装置は、ガス化炉の運転状態に応じて、不活性ガスと蒸気とを切り替えることで、熱交換器に付着する煤を好適に除煤することができる。なお、除煤装置は、熱交換器に蒸気を噴射する蒸気噴射期間に比して、熱交換器に不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射期間が長くなっている。
【００１３】
また、前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間が設けられ、前記除煤装置は、前記減圧期間において、前記不活性ガスを噴射することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、減圧期間において、ガス化炉の内部が減圧されることで、ガス化炉内でガス流れが発生するため、除煤装置により除煤された煤は、発生したガス流れによって、ガス化炉外へ運ばれる。このため、除煤された煤が熱交換器へ再付着することを抑制することができる。
【００１５】
また、前記炭素含有固体燃料の供給が停止している期間に、前記ガス化炉の内部を減圧する減圧期間と、前記減圧期間後、前記ガス化炉内の圧力を複数回繰り返し変動させる間欠圧力パージ期間とが設けられ、前記除煤装置は、前記減圧期間に加えて、前記間欠圧力パージ期間において、前記不活性ガスを噴射することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、間欠圧力パージ期間において、ガス化炉の内部の圧力は、上下に変動する。ガス化炉の内部の圧力が低下するとき、ガス化炉内でガス流れが発生するため、除煤装置により除煤された煤は、発生したガス流れによって、ガス化炉外へ運ばれる。このため、除煤された煤が熱交換器へ再付着することを抑制することができる。
【００１７】
また、前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、最下流側の前記熱交換器に比して、最上流側の前記熱交換器に対する前記不活性ガスの噴射圧力、噴射流量、噴射期間の少なくとも一つを増加させることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、生成ガスは、流通方向の上流側が下流側に比して高温になることから、熱交換器に付着する煤は、上流側の熱交換器において付着力が大きいものとなる。このため、ガス流れの上流側における熱交換器に対する除煤力を大きくすることで、上流側の熱交換器に付着した煤を、除煤装置により好適に除煤することができる。なお、除媒力は、不活性ガスの噴射圧力を高くしたり、不活性ガスの噴射量を多くしたり、不活性ガスの噴射期間を長くしたりすることで大きくさせる。
【００１９】
また、前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を開始することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、除煤装置により除煤した煤を、ガス流れの上流側から下流側へ向けて好適に流通させることができるため、ガス化炉外へ煤を好適に運ぶことができ、ガス化炉内における煤の残留を抑制することができる。
【００２１】
また、前記熱交換器は、前記生成ガスの流通方向の上流側から下流側に複数並べて設けられ、前記除煤装置は、上流側の前記熱交換器から下流側の前記熱交換器へと順に、前記不活性ガスの噴射を停止することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、除煤装置により除煤した煤を、ガス流れの上流側から下流側へ向けて好適に流通させることができるため、ガス化炉外へ煤を好適に運ぶことができ、ガス化炉内における煤の残留を抑制することができる。
【００２３】
また、前記除煤装置により除煤された煤の除煤量を検出する除煤量検出部を、さらに備え、前記除煤装置により除煤される目標除煤量が予め設定され、前記除煤装置は、前記除煤量検出部により検出された検出除煤量が前記目標除煤量となるように前記不活性ガスの噴射動作を実行することが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、除煤量検出部により検出された検出除煤量が目標除煤量となることで、熱交換器に付着した煤を適切に除煤したことを検出することができる。このため、不活性ガスの噴射量を、除煤するために必要十分な噴射量とすることができることから、不活性ガスの消費を抑制することができる。なお、噴射動作としては、例えば、不活性ガスの噴射圧力、不活性ガス噴射量、不活性ガスの噴射期間、及び不活性ガスの噴射時期等である。
【００２５】
本発明のガス化複合発電設備は、炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、上記のガス化装置と、前記ガス化装置で生成した前記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前記蒸気タービンと連結された発電機とを備えることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、ガス化装置の起動時において、煤の一部が飛散することを抑制することで黒煙の発生を抑制し、ガス化装置によって生成された生成ガスをガスタービンに供給して、ガスタービン及び蒸気タービンが回転駆動することによって、発電機による発電を行うことができる。
【００２７】
本発明のガス化設備は、炭素含有固体燃料を供給して生成ガスを生成する、上記のガス化装置と、前記ガス化装置に接続され、前記ガス化装置から供給される前記生成ガスに含有するチャーを回収するチャー回収装置と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、ガス化装置の起動時において、煤の一部が飛散することを抑制することで黒煙の発生を抑制でき、また、ガス化装置によって生成された生成ガスをチャー回収装置に供給して、チャー回収装置により生成ガスに含まれるチャーを回収することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ガス化炉の停止段階で、熱交換器に付着する煤を好適に除煤するこができ、ガス化炉の起動段階で、煤の一部が飛散することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施形態１に係るガス化装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るガス化装置を表す概略構成図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。
【図４】図４は、実施形態２に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。
【図５】図５は、実施形態３に係るガス化装置を表す概略構成図である。
【図６】図６は、実施形態４に係るガス化装置を表す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００３２】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るガス化装置を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。図２は、実施形態１に係るガス化装置を表す概略構成図である。図３は、実施形態１に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。
【００３３】
実施形態１に係るガス化装置１４が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１０は、空気を酸化剤として用いており、ガス化装置１４において、燃料から生成ガスを生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化装置１４で生成した生成ガスを、ガス精製装置１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン設備１７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。ガス化装置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。
【００３４】
石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、図１に示すように、給炭装置１１と、ガス化装置１４と、チャー回収装置１５と、ガス精製装置１６と、ガスタービン設備１７と、蒸気タービン設備１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator）２０と、グランドフレア設備２１とを有している。
【００３５】
給炭装置１１は、原炭としての炭素含有固体燃料である石炭が供給され、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された微粉炭を製造する。給炭装置１１で製造された微粉炭は、後述する空気分離装置４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素によってガス化装置１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。
【００３６】
ガス化装置１４は、給炭装置１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収装置１５で回収されたチャー（石炭の未燃分）が戻されて再利用可能に供給されている。なお、少なくともガス化装置１４とチャー回収装置１５とを含む設備は、ガス化設備２５として構成可能となっている。
【００３７】
また、ガス化装置１４には、ガスタービン設備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、ガスタービン設備１７で圧縮された圧縮空気がガス化装置１４に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によって空気分離装置４２とガス化装置１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭装置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もガス化装置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、空気分離装置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、空気分離装置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、石炭及びチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離装置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、ガス化装置１４において酸化剤として利用される。
【００３８】
ガス化装置１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉を有している。ガス化装置１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）を酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させてガス化させ可燃性ガスを生成する。なお、ガス化装置１４は、微粉炭に混入した異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。なお、ガス化装置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、このガス化装置１４には、チャー回収装置１５に向けて可燃性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に供給してもよい。
【００３９】
このガス生成ライン４９には、フレア供給ライン５０が接続されており、フレア供給ライン５０は、グランドフレア設備２１に接続されている。グランドフレア設備２１は、不要な可燃性ガスを燃焼させる設備であり、ガス化装置１４の起動時において、ガス化装置１４から排出される内部雰囲気ガスが供給される。そして、グランドフレア設備２１は、ガス化装置１４から供給される内部雰囲気ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させる。このように、ガス化装置１４の起動時においては、ガス生成ライン４９からフレア供給ライン５０に切り替えられる一方で、ガス化装置１４の運転時においては、フレア供給ライン５０からガス生成ライン４９に切り替えられる。すなわち、ガス化装置１４の起動時において、ガス化装置１４から排出される内部雰囲気ガスは、チャー回収装置１５を経由することなくフレア供給ライン５０へと供給される。
【００４０】
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つまたは複数のポーラスフィルタやサイクロンにより構成され、ガス化装置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。
【００４１】
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、チャーが分離された可燃性ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製装置１６では、アミン吸収液によって硫黄分を除去することで、硫黄分を最終的には石膏として回収し、有効利用する。
【００４２】
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、ガス精製装置１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン設備１７は、圧縮機６１からガス化装置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。
【００４３】
蒸気タービン設備１８は、ガスタービン設備１７の回転軸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が接続されており、給水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。そして、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。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１の熱交換器１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を排熱回収ボイラ２０で更に熱交換したもの含んでもよい。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。
【００４４】
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。
【００４５】
ここで、実施形態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。
【００４６】
実施形態１の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭装置１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭装置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。給炭装置１１で製造された微粉炭は、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を流通してガス化装置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窒素供給ライン４５を流通してガス化装置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を通してガス化装置１４に供給される。
【００４７】
ガス化装置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、可燃性ガス（生成ガス）を生成する。そして、この可燃性ガスは、ガス化装置１４からガス生成ライン４９を通って排出され、チャー回収装置１５に送られる。
【００４８】
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、可燃性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を通ってガス化装置１４に戻されてリサイクルされる。
【００４９】
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。
【００５０】
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、給水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。
【００５１】
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。
【００５２】
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におけるガス化装置１４について詳細に説明する。
【００５３】
ガス化装置１４は、図２に示すように、ガス化炉１０１と、熱交換器１０２と、除煤装置１０３と、窒素供給系統（不活性ガス供給系統）１０４と、制御装置１０５とを備えている。
【００５４】
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可燃性ガス（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。
【００５５】
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。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。
【００５６】
ガス化炉壁１１１は、図示しない伝熱管とフィンとが溶接等によって相互に接合されることで形成されている。このガス化炉壁１１１は、その上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、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。
【００５７】
アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間であり、空気分離装置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）とを均圧にしている。
【００５８】
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。
【００５９】
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て、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと熱分解してガス化することで可燃性ガスを生成する空間となっている。リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。
【００６０】
ここで、上述した実施形態１のガス化装置１４のガス化炉１０１の作動について説明する。
【００６１】
ガス化装置１４のガス化炉１０１では、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、微粉炭とチャーの一部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、高温の還元雰囲気場において微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと熱分解してガス化反応が行われ、可燃性ガス（生成ガス）が生成される。ガス化した可燃性ガス（生成ガス）は、鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。
【００６２】
熱交換器（ＳＧＣ：Syngas Cooler）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。熱交換器１０２は、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。これらの熱交換器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。なお、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。
【００６３】
除煤装置１０３は、ガス化炉１０１の内部に設けられ、熱交換器１０２へ向けて不活性ガスとしての窒素を噴射するものである。除煤装置１０３は、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へ向けて、窒素をそれぞれ供給する複数の窒素供給管１４１と、各窒素供給管１４１に設けられる複数の流量調整弁１４２とを有する。
【００６４】
複数の窒素供給管１４１は、各熱交換器１３１，１３２，１３４に対して、生成ガスの流通方向の下流側、すなわち、鉛直方向の上方側に配置されている。このため、実施形態１では、各熱交換器１３１，１３２，１３４の数に応じて、図２では３本設けられている。各窒素供給管１４１には、噴射孔が貫通形成されており、噴射孔は、熱交換器１０２の隣接する各熱交換器１３１，１３２，１３４へ向けて、窒素を噴射可能に形成されている。各窒素供給管１４１の噴射孔は、ガス化炉１０１を運転中の除煤装置として設置している定置式煤吹装置（スーツブロワ、図示せず）と類似した形状を用いて、蒸気の代わりに窒素を供給するものでも良い。
【００６５】
複数の流量調整弁１４２は、窒素供給管１４１を流通する窒素の供給量を調整可能となっており、制御装置１０５に接続されている。制御装置１０５は、各流量調整弁１４２を制御することにより、除煤装置１０３の窒素の噴射動作を制御する。
【００６６】
窒素供給系統１０４は、空気分離装置４２において分離された窒素を、除煤装置１０３へ向けて供給する系統である。窒素供給系統１０４は、除煤装置１０３へ供給する窒素の供給量を調整可能な流量調整弁１４５が設けられている。また、窒素供給系統１０４は、流量調整弁１４５の下流側において複数に分岐し、複数の窒素供給管１４１にそれぞれ接続されている。流量調整弁１４５は、制御装置１０５に接続されており、制御装置１０５は、流量調整弁１４５を制御することにより、除煤装置１０３への窒素の供給量を調整している。
【００６７】
制御装置１０５は、流量調整弁１４２，１４５を制御することで、除煤装置１０３の窒素の噴射動作を制御しており、予め設定された噴射時期に、熱交換器１０２の各熱交換器１３１，１３２，１３４へ向けて窒素を噴射させている。具体的に、図３を参照して、制御装置１０５により制御される除煤装置１０３の噴射動作について説明する。
【００６８】
図３は、その横軸が時間となっている。また、図３は、その縦軸が、上から順に、ガス化炉１０１内の圧力、ガス化炉１０１内に供給されるパージ窒素の供給タイミング、熱交換器（ＳＧＣ）１０２付近の代表箇所でのガス流速、除煤装置１０３からの窒素の噴射流量（窒素ブロー流量）となっている。
【００６９】
実施形態１において、ガス化炉の停止段階では、除煤装置１０３による窒素の噴射は、ガス化炉１０１への微粉炭の供給停止後に実行されている。先ず、除煤装置１０３の噴射動作に先立ち、ガス化装置１４の燃料供給停止後の状態変化について、時間（Ｔ１）から時間（Ｔ３）への経過に対応して説明する。
【００７０】
ガス化装置１４は、ガス化炉１０１内への微粉炭の供給を停止する（Ｔ１）と、ガス化炉１０１の内部に残留する生成ガスをガス排出口１２１から排出することで、ガス化炉１０１の内部の圧力を減圧する。このとき、燃料供給停止（Ｔ１）後の熱交換器１０２周りのガス流速は、ガス化炉１０１内に高い圧力で残留された生成ガスがほぼ一定量で流れてゆくので、ほぼ一定の流速となる。この後、ガス化炉１０１内の圧力が低下してゆくと、ガス排出口１２１へ向かう生成ガスの流動が遅くなることで熱交換器１０２周りのガス流速も低下し、ガス化炉１０１の内部圧力が大気圧（相対圧力がゼロ）に近づくと、熱交換器１０２周りのガス流速は、ゼロに近づく。このように、燃料供給停止Ｔ１から、内部圧力が大気圧（相対圧力がゼロ）となる（Ｔ２）までの期間が、減圧期間Ｐ１となる。ここで、ガス化炉１０１内の圧力は大気圧（相対圧力がゼロ）までは長い時間を要するので、時間Ｔ２での内部圧力は大気圧（相対圧力がゼロ）よりも少し高い所定の圧力として管理してもよい。
【００７１】
ガス化装置１４は、減圧期間Ｐ１の後、ガス化炉１０１の内部に残留する生成ガスをパージするために、ガス化炉１０１内の圧力の昇圧と減圧を繰り返し変動させている。なお、パージ窒素は、バーナ１２６，１２７において搬送用ガスとして用いられる窒素などを利用している。具体的に、ガス化炉１０１内には、パージ窒素が供給され、パージ窒素の供給と停止とを複数回（実施形態１では３回）繰り返し行っている。このため、減圧期間Ｐ１後のガス化炉１０１内の圧力は、上下に繰り返し変動する。よって、減圧期間Ｐ１の後にパージ窒素が供給されると、ガス化炉１０１内の圧力が上昇し、この後、パージ窒素の供給が停止された後に、ガス化炉１０１内のガスが排出口１２１から排出する減圧が行われ、ガス化炉１０１内の圧力が低下する。減圧期間Ｐ１の後の熱交換器１０２付近の代表箇所でのガス流速は、パージ窒素が供給・停止の後に減圧される際に、熱交換器１０２周りのガス流速が大きくなる。このパージ窒素の供給と停止とを繰り返した後、ガス化炉１０１の内部の圧力が大気圧（相対圧力がゼロ）になると、熱交換器１０２付近の代表箇所でのガス流速はゼロとなる。このように、減圧期間Ｐ１の後（Ｔ２）から、ガス化炉１０１内の内部圧力が再びゼロとなる（Ｔ３）までの期間が、間欠圧力パージ期間Ｐ２となる。
【００７２】
そして、実施形態１では、除煤装置１０３による窒素の噴射は、減圧期間Ｐ１において実行されている。つまり、制御装置１０５は、ガス化装置１４への微粉炭の供給停止後、減圧期間Ｐ１になったと判定すると、流量調整弁１４５を開弁して、窒素供給系統１０４からの窒素の供給を実行すると共に、複数の流量調整弁１４２を適宜開弁して、複数の窒素供給管１４１から熱交換器１０２の各熱交換器１３１，１３２，１３４へ向けて窒素を噴射する。
【００７３】
ここで、制御装置１０５により制御される除煤装置１０３の噴射動作について説明する。生成ガスは、熱交換器１０２の各熱交換器１３１，１３２，１３４で熱交換されることで順次冷却されるので、生成ガスの流通方向の上流側が下流側に比して高温になり、熱交換器１０２に付着する煤は、温度が高い上流側の熱交換器１０２において付着力が大きくなる傾向がある。このため、実施形態１において、除煤装置１０３は、各熱交換器１３１，１３２，１３４へ窒素を噴射する場合、窒素による除媒力を、最下流側の熱交換器１０２に比して、最上流側の熱交換器１０２を高くしている。なお、下流側の熱交換器１０２に比して、順次に上流側の熱交換器１０２を高くしていると更に好ましい。つまり、除煤装置１０３は、蒸発器１３１に対する窒素の除媒力を最も高くしており、節炭器１３４に対する窒素の除媒力を最も低くしている。なお、除媒力は、窒素の噴射圧力を高くしたり、窒素の噴射流量を多くしたり、窒素の噴射期間を長くしたりすることで大きくさせることが可能である。実施形態１では、窒素の噴射流量を大きくすることで、除媒力を大きくしている。
【００７４】
また、実施形態１において、除煤装置１０３は、熱交換器１０２の中でも、生成ガス流れの上流側の熱交換器１０２から順に、窒素の噴射を行っている。つまり、除煤装置１０３は、蒸発器１３１への窒素の噴射を開始した後、蒸発器１３１への窒素の噴射を停止する。この後、除煤装置１０３は、過熱器１３２への窒素の噴射を開始した後、過熱器１３２への窒素の噴射を停止する。次に、除煤装置１０３は、節炭器１３４への窒素の噴射を開始した後、節炭器１３４への窒素の噴射を停止する。このように、除煤装置１０３は、生成ガス流れの上流側の熱交換器１０２から順に、窒素の噴射を開始すると共に、上流側の熱交換器１０２から順に、窒素の噴射を停止している。各熱交換器１０２への窒素の噴射により、生成ガス流れの上流側の熱交換器１０２に付着した煤が除煤され、煤は発生した生成ガス流れの上流側から下流に向かう方向のガス流れによって、ガス化炉１０１外へ運ぶことができる。よって、除煤された煤が熱交換器１０２の中でも下流側の熱交換器１０２へ再付着することがあっても、順次に下流側の熱交換器１０２に窒素の噴射が行なわれるので、各熱交換器１０２へと煤が再付着して残留することが抑制され、窒素の噴射を効果的に進めることができる。
【００７５】
なお、除煤装置１０３による噴射動作は、上記に限定されず、複数の窒素供給管１４１から噴射される窒素を、全て同時に吹いてもよいし、一部同時に吹いてもよい。また、除煤装置１０３は、複数の窒素供給管１４１から噴射される窒素の噴射時期が一部重なるように吹いてもよい。
【００７６】
以上のように、実施形態１によれば、ガス化炉１０１の停止期間におけるガス化炉１０１への微粉炭の供給停止後に、除煤装置１０３から熱交換器１０２に窒素を噴射することで、熱交換器１０２に付着する煤を除煤することができる。このとき、蒸気を確保することが困難であっても、窒素を用いることから、熱交換器１０２の除媒を行うことが可能となる。よって、熱交換器１０２に付着する煤を低減できることから、ガス化炉１０１の次回の起動時において煤の一部が飛散することを抑制でき、煤がグランドフレア設備２１へ供給されることを抑制することができるため、グランドフレア設備２１からの黒煙の発生を抑制することができる。
【００７７】
また、実施形態１によれば、減圧期間Ｐ１において、ガス化炉１０１の内部が減圧されることで、ガス化炉１０１内でガス流れが発生する。このため、減圧期間Ｐ１に除煤装置１０３から窒素を噴射することで、除煤装置１０３により除煤された煤を、発生したガス排気の流れによって、ガス化炉１０１外へ運ぶことができる。
【００７８】
また、実施形態１によれば、ガス流れの上流側における熱交換器１０２に対する除煤力を大きくすることで、生成ガス流れの方向の上流側の熱交換器１０２に付着した煤を、除煤装置１０３により好適に除煤することができる。
【００７９】
また、実施形態１によれば、除煤装置１０３による窒素の噴射を、生成ガス流れの方向の上流側の熱交換器１０２から順に実行することで、除煤装置１０３により除煤した煤を、ガス流れの上流側から下流側へ向けて好適に流通させることができる。このため、除煤された煤が熱交換器１０２へ再付着することを抑制することができて、ガス化炉１０１外へ煤を好適に運ぶことができ、ガス化炉１０１内における煤の残留を抑制することができる。
【００８０】
また、実施形態１によれば、ガス化装置１４の起動時において、煤の一部が飛散することを抑制することで、煤がグランドフレア設備２１へ供給されることを抑制することができる。このため、グランドフレア設備２１における煤の燃焼で発生する黒煙の発生を抑制し、ガス化装置１４によって生成された生成ガスをガスタービン設備１７に供給して、タービン６３及び蒸気タービン設備１８のタービン６９が回転駆動することによって、発電機１９による発電を行うことができる。
【００８１】
［実施形態２］
次に、図４を参照して、実施形態２に係るガス化装置１４について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図４は、実施形態２に係るガス化装置による窒素ガスの噴射時期を説明する説明図である。
【００８２】
実施形態１において、除煤装置１０３は、減圧期間Ｐ１において窒素を噴射したが、実施形態２において、除煤装置１０３は、減圧期間Ｐ１及び間欠圧力パージ期間Ｐ２においても窒素を噴射している。なお、減圧期間Ｐ１における窒素の噴射は、実施形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
除煤装置１０３は、間欠圧力パージ期間Ｐ２において窒素を噴射する場合、ガス化炉１０１内の圧力が低下するときに、換言すれば、ガス化炉１０１内のガスが排気されてガス流速が大きくなるときに、窒素を噴射している。ここで、間欠圧力パージ期間Ｐ２では、パージ窒素の供給と停止とを複数回繰り返し行っていることから、除煤装置１０３による窒素の噴射も、繰り返し回数に応じた回数だけ実行される。
【００８４】
そして、実施形態２における除煤装置１０３の噴射動作は、実施形態１と同様に、窒素による除媒力を、生成ガス流れの方向の下流側の熱交換器１０２に比して、上流側の熱交換器１０２を高くしている。また、除煤装置１０３は、生成ガス流れの方向の上流側の熱交換器１０２から順に、窒素の噴射を行っている。なお、間欠圧力パージ期間Ｐ２においてガス化炉１０１内の圧力が低下する期間は、減圧期間Ｐ１に比して短いことから、各熱交換器１３１，１３２，１３４への窒素の噴射期間は、減圧期間Ｐ１に比して間欠圧力パージ期間Ｐ２の方が短くなっている。
【００８５】
以上のように、実施形態２によれば、間欠圧力パージ期間Ｐ２において、ガス化炉１０１の内の圧力が低下するとき、ガス化炉１０１内でガスが排気されるガス流れが発生する。このため、間欠圧力パージ期間Ｐ２においても、除煤装置１０３から窒素を噴射することで、除煤装置１０３により除煤された煤を、発生したガス排気の流れによって、ガス化炉１０１外へ運ぶことができる。よって、除煤された煤が熱交換器１０２へ再付着することを抑制することができる。
【００８６】
［実施形態３］
次に、図５を参照して、実施形態３に係るガス化装置１４について説明する。なお、実施形態３でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１及び２と異なる部分について説明し、実施形態１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図５は、実施形態３に係るガス化装置を表す概略構成図である。
【００８７】
図５に示すように、実施形態３のガス化装置１４の除煤装置２００には、窒素供給系統１０４の他、蒸気供給系統２０１が接続されている。そして、除煤装置２００は、窒素と蒸気とを切り替えて、各熱交換器１０２へ向けて噴射可能となっている。除煤装置２００は、各窒素供給管１４１の噴射孔は、ガス化炉１０１を運転中の除煤装置として設置している定置式煤吹装置（スーツブロワ）を用いても良い。除煤装置２００はガス化炉１０１を運転中に断続的に蒸気を噴射して、熱交換器１０２の隣接する各熱交換器１３１，１３２，１３４へ噴射して伝熱管表面などに堆積した燃焼灰を除去するもので、蒸気の代わりに窒素に切り替えて供給する。
【００８８】
蒸気供給系統２０１は、熱交換器１０２で生成された蒸気を、除煤装置２００へ向けて供給する系統となっている。蒸気供給系統２０１は、除煤装置２００へ供給する蒸気の供給量を調整可能な流量調整弁２０２が設けられている。この蒸気供給系統２０１は、窒素供給系統１０４に合流して設けられることで、複数の窒素供給管１４１にそれぞれ接続されている。このため、蒸気が噴射可能とした各熱交換器１０２へ向けて噴射する噴射孔を複数の窒素供給管１４１と共有することで、蒸気と窒素とを切り替えて噴射可能となる。流量調整弁２０２は、制御装置１０５に接続されており、制御装置１０５は、流量調整弁２０２を制御することにより、除煤装置２００への蒸気の供給量を調整し、流量調整弁１４５を制御することにより、除煤装置２００への窒素の供給量を調整している。
【００８９】
ガス化炉１０１を運転中において、制御装置１０５は、流量調整弁２０２及び流量調整弁１４２を制御することで、除煤装置２００の蒸気の噴射動作を制御しており、予め設定された噴射時期に、熱交換器１０２の隣接する各熱交換器１３１，１３２，１３４へ向けて蒸気を噴射させている。具体的に、制御装置１０５は、ガス化炉１０１への微粉炭の供給時に、熱交換器１０２へ向けて、定期的に蒸気を噴射している。このように、除煤装置２００は、ガス化炉１０１への微粉炭の供給時に、各熱交換器１３１，１３２，１３４へ向けて蒸気を噴射することで、各熱交換器１３１，１３２，１３４に付着する煤を除煤する。一方で、除煤装置２００は、ガス化炉１０１への微粉炭の供給停止後に、蒸気から窒素へ切り替えて、各熱交換器１３１，１３２，１３４へ向けて窒素を噴射することで、各熱交換器１３１，１３２，１３４に付着する煤を除煤する。
【００９０】
このように、除煤装置２００は、ガス化装置１４の運転中における蒸気による除煤と、ガス化装置１４の停止後における窒素による除煤とを兼ねた構成とすることができる。なお、除煤装置２００は、熱交換器１０２に蒸気を噴射する蒸気の噴射期間に比して、熱交換器１０２に窒素を噴射する窒素の噴射期間を長くして、窒素による除煤能力の低下を抑制してもよい。
【００９１】
以上のように、実施形態３によれば、ガス化炉１０１の運転中であるガス化炉１０１への微粉炭の供給中において、除煤装置２００から熱交換器１０２に蒸気を噴射することで、熱交換器１０２に付着する煤を除煤することができる。また、ガス化炉１０１への微粉炭の供給停止後に、同一の除煤装置２００から熱交換器１０２に窒素を噴射することで、熱交換器１０２に付着する煤を除煤することができる。このように、除煤装置２００は、ガス化炉１０１の運転状態に応じて、噴射する窒素と蒸気とを切り替えることで、熱交換器１０２に付着する煤を好適に除煤することができる。
【００９２】
［実施形態４］
次に、図６を参照して、実施形態４に係るガス化装置１４について説明する。なお、実施形態４でも、重複した記載を避けるべく、実施形態１から３と異なる部分について説明し、実施形態１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図６は、実施形態４に係るガス化装置を表す概略構成図である。
【００９３】
図６に示すように、実施形態４のガス化装置１４の除煤装置２１０は、除煤量検出センサ（除煤量検出部）２１１に基づいて、窒素の噴射動作を実行している。除煤量検出センサ２１１は、熱交換器１０２から除煤された煤の除煤量を検出するものであり、例えば、チャー回収装置１５の供給ホッパ５２に取り付けられる。この除煤量検出センサ２１１は、例えば、ロードセル等の重量計またはγ線レベル計等が用いられる。除煤量検出センサ２１１は、制御装置１０５に接続されている。制御装置１０５は、除煤装置２１０による窒素の噴射期間と、噴射期間に対応付けられる目標除煤量とを関連付けたデータベースを記憶しており、除煤量検出センサ２１１により検出された検出除煤量が目標除煤量となるように、窒素の噴射動作を制御している。
【００９４】
なお、制御装置１０５は、検出除煤量が目標除煤量よりも少ない場合、検出除煤量が目標除煤量となるように、窒素の噴射動作を制御する。具体的に、制御装置１０５は、窒素の噴射圧力、窒素の噴射量、窒素の噴射期間、及び窒素の噴射時期等を適宜変更する。例えば、制御装置１０５は、減圧期間Ｐ１だけでなく、間欠圧力パージ期間Ｐ２においても窒素の噴射動作を実行したり、あるいは、除煤装置２１０の除媒力を増加させたりする。
【００９５】
このように、実施形態４によれば、除煤量検出センサ２１１により検出された検出除煤量が目標除煤量となることで、熱交換器１０２に付着した煤を適切に除煤したことを検出することができる。このため、窒素の噴射量を、除煤するために必要十分な噴射量とすることができることから、窒素の消費を抑制することができる。
【００９６】
なお、本実施形態ではタワー型ガス化炉について説明してきたが、各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、ガス化炉はクロスオーバー型ガス化炉でも同様に実施が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１１  給炭装置
１１ａ  給炭ライン
１４  ガス化装置
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
２１  グランドフレア設備
４１  圧縮空気供給ライン
４２  空気分離装置
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  異物除去装置
４９  ガス生成ライン
５０  フレア供給ライン
５１  集塵装置
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
７４  ガス浄化装置
７５  煙突
１０１  ガス化炉
１０２  熱交換器
１０３  除煤装置
１０４  窒素供給系統
１０５  制御装置
１１０  圧力容器
１１１  ガス化炉壁
１１５  アニュラス部
１１６  コンバスタ部
１１７  ディフューザ部
１１８  リダクタ部
１２１  ガス排出口
１２２  スラグホッパ
１２６  バーナ
１２７  バーナ
１３１  蒸発器
１３２  過熱器
１３４  節炭器
１４１  窒素供給管
１４２  流量調整弁
１４５  流量調整弁
２００  除煤装置（実施形態３）
２０１  蒸気供給系統
２０２  流量調整弁
２１０  除煤装置（実施形態４）
２１１  除煤量検出センサ
Ｐ１  減圧期間
Ｐ２  間欠圧力パージ期間
【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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