(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有固体燃料のガス化を行うガス化炉と、
前記ガス化炉を格納する圧力容器と、
前記ガス化炉と前記圧力容器との間に加圧用ガスが充填される圧力保持部と、
前記圧力保持部に加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、
前記ガス化炉の内部と前記圧力保持部とを連通する均圧管と、
前記均圧管を通して前記圧力保持部に流入するチャーを受け止めるチャー受部と、
を備え、
前記均圧管とチャー受部は、前記ガス化炉に支持され、
前記チャー受部は、鉛直方向の上方に開口部を有し、底部から所定間隔を空けて流動用ガスが流通する目皿が配置されると共に、前記底部と前記目皿との空間部に前記流動用ガスを供給するガス供給ラインが接続される、
ことを特徴とするガス化装置。
【請求項２】
前記ガス化炉は、前記チャー受部が配置されている鉛直方向高さ位置において多角形断面形状の筒形状をなし、
前記チャー受部は前記ガス化炉の前記多角形断面を構成する対向する各壁部に、前記圧力保持部の鉛直方向の中心に対して線対称になるように側部がそれぞれ固定され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】
前記チャー受部は、他側部が前記圧力容器の内面に沿った形状をなし、前記圧力容器の内面との間に一定の隙間が設けられることを特徴とする請求項２に記載のガス化装置。
【請求項４】
前記均圧管は、屈曲形状をなして複数設けられ、前記チャー受部に対応して配置され、一端部が水平方向に沿って前記ガス化炉の壁部に貫通し、他端部が鉛直方向に沿って前記チャー受部内に挿入されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のガス化装置。
【請求項５】
前記圧力保持部は、前記チャー受部が配置されている鉛直方向高さ位置において、前記圧力保持部を前記加圧用ガスが通過するガス流路があり、前記ガス流路の流路面積は、前記加圧用ガスの流速がチャー終末速度以上となる面積に設定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガス化装置。
【請求項６】
前記ガス流路の流路面積は、前記圧力保持部を一部閉塞する閉塞プレートにより調整可能であることを特徴とする請求項５に記載のガス化装置。
【請求項７】
前記ガス化炉に熱交換器が配置され、前記ガス流路に前記熱交換器の送水管が配置されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のガス化装置。
【請求項８】
前記チャー受部は、鉛直方向の上方に開口部を有する箱形形状をなし、底部の周囲に前記ガス化炉及び前記圧力容器に沿う壁部が設けられると共に、前記底部と前記壁部との間に前記開口部に向けて前記チャー受部の鉛直上下方向へ延在する中心軸線に対して外方に傾斜する傾斜部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のガス化装置。
【請求項９】
前記均圧管は、下端部が前記傾斜部の上端より鉛直方向の上方に位置することを特徴とする請求項８に記載のガス化装置。
【請求項１０】
前記底部と前記目皿との間に多孔プレートが設けられ、前記ガス供給ラインが前記底部と前記多孔プレートとの空間部に接続されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のガス化装置。
【請求項１１】
炭素含有固体燃料を供給して可燃性ガスを生成する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガス化装置と、
前記ガス化装置により生成された可燃性ガスから不純物を取り除くことでガス精製を行うガス精製装置と、
前記ガス精製装置によりガス精製された可燃性ガスの少なくとも一部と圧縮空気との混合ガスを燃焼してタービンを回転駆動するガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備からの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにより生成された蒸気によりタービンを回転駆動する蒸気タービン設備と、
を備えることを特徴とするガス化複合発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭やバイオマスなど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ガス燃料を生成するガス化装置、このガス化装置を製造するガス化装置の製造方法、ガス化装置を備えたガス化複合発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス化複合発電設備（石炭ガス化複合発電設備）は、給炭装置、石炭ガス化装置、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、ガス浄化装置などにより構成されている。この石炭ガス化複合発電設備における石炭ガス化装置は、圧力容器内にガス化炉が配置され、このガス化炉の鉛直下方に燃焼装置が配置される一方、鉛直方向の上方に熱交換器（ガス冷却器）が配置されて構成されている。また、石炭ガス化装置は、圧力容器とガス化炉との間のアニュラス部（圧力保持部）に窒素などの不活性ガスを充填することで、ガス化炉内を高圧状態に維持している。そして、ガス化炉内とアニュラス部とが均圧管により連通することで、ガス化炉内の圧力変動に伴うガス化炉内とアニュラス部との差圧の上昇を抑制している。
【０００３】
石炭ガス化装置は、負荷上昇時など負荷変化時に燃料の供給量が変動し、ガス化炉内の圧力が上昇など変動を生じると、ガス化炉内の生成ガスが均圧管を通ってアニュラス部へと流れることでガス化炉内とアニュラス部との差圧の上昇を抑制している。アニュラス部は、アニュラス部の圧力を維持するために窒素などの不活性ガスによる加圧用ガスを供給することで、ガス化炉からアニュラス部へと流れ出た生成ガスは、ガス化炉内へと戻されてアニュラス部は不活性ガス雰囲気を維持することができる。一方、この生成ガスは、未反応分及び灰分（以下、チャーと呼ぶ。）を含んでおり、このチャーが生成ガスとともにアニュラス部に流れ込む場合がある。石炭ガス化装置は、下端部に水を貯留するスラグホッパが設けられており、アニュラス部に流れ込んだチャーがアニュラス部を汚す可能性がある。このため、ガス化炉内の生成ガスが均圧管を通ってアニュラス部へと流れ出て、チャーが生成ガスとともにアニュラス部に流れ込む場合があった場合でも、チャーを受け止めることが必要とされる。このような課題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された石炭ガス化装置では、均圧管における空間部(アニュラス部)側の端部の下方にチャー受部を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０８０５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の石炭ガス化装置（特許文献１）にあっては、ガス化炉から均圧管を通して生成ガスと共に流れ込むチャーを回収するチャー受部を設けている。そして、このチャー受部は、空間部に配置され、底部を構成する第１傾斜部が圧力容器の内壁面に固定され、ガス化炉の炉壁とチャー受部の外壁との間に加圧用ガスが流通するガス流路が設けられている。この場合、石炭ガス化装置の運転時、ガス化炉は、内部で燃料が部分燃焼してガス化するために高温となる一方、圧力容器はアニュラス部（空間部）に不活性ガスが充填されるため、ガス化炉ほど高温とならない。そのため、ガス化炉と圧力容器は、鉛直方向における熱伸び量が相違し、ガス化炉に固定された均圧管と圧力容器に固定されたチャー受部との鉛直方向の位置がずれる。すると、均圧管とチャー受部が干渉したり、均圧管とチャー受部との距離が長くなってチャーを回収しにくくなる場合がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、均圧管とチャー受部との干渉を抑制すると共にガス化炉から均圧管を通してアニュラス部（圧力保持部）へと流れ込むチャーを適正に回収可能とするガス化装置及びガス化装置の製造方法、ガス化複合発電設備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】
上記の目的を達成するための本発明のガス化装置は、炭素含有固体燃料のガス化を行うガス化炉と、前記ガス化炉を格納する圧力容器と、前記ガス化炉と前記圧力容器との間に加圧用ガスが充填される圧力保持部と、前記圧力保持部に加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、前記ガス化炉の内部と前記圧力保持部とを連通する均圧管と、前記均圧管を通して前記圧力保持部に流入するチャーを受け止めるチャー受部と、を備、前記均圧管とチャー受部は、前記ガス化炉に支持される、ことを特徴とするものである。
【０００８】
従って、圧力容器内にガス化炉が格納され、両者の間に圧力保持部が区画されており、ガス化炉の内部と圧力保持部とを均圧管により連通することで、ガス化炉内と圧力保持部内との差圧を減少することができ、加圧用ガス供給装置が圧力保持部に加圧用ガスを供給することで、ガス化炉から圧力保持部への生成ガスの流入を抑制することができ、また、チャー受部を設けることで、ガス化炉の圧力変動によりチャーが圧力保持部へ流入した場合、チャーを受け止めることができる。そして、均圧管とチャー受部が同じガス化炉に支持されることで、ガス化炉と圧力容器に熱伸び差が発生しても、均圧管とチャー受部がガス化炉と共に移動することとなり、均圧管とチャー受部が干渉することはなく、また、均圧管とチャー受部の距離が長くなることもない。その結果、均圧管とチャー受部との干渉を抑制することができると共に、ガス化炉から均圧管を通して圧力保持部へ流れ込むチャーを適正に回収することができる。
【０００９】
本発明のガス化装置では、前記ガス化炉は、前記チャー受部が配置されている鉛直方向高さ位置において多角形断面形状の筒形状をなし、前記チャー受部は前記ガス化炉の前記多角形断面を構成する対向する各壁部に、前記圧力保持部の鉛直方向の中心に対して線対称になるように側部がそれぞれ固定されることを特徴としている。
【００１０】
従って、均圧管１４１とチャー受部１４２との鉛直方向の高さ位置において、多角筒形状のガス化炉が円筒形状の圧力容器内に格納され、複数のチャー受部がガス化炉の対向する各壁部の外面に固定されることで、チャー受部が圧力保持部の中心に対して線対称に配置され、圧力保持部を上昇する加圧用ガスの流路も圧力保持部の中心に対して線対称となることから、ガス化炉に対する圧力のアンバランスの発生を抑制することができる。
【００１１】
本発明のガス化装置では、前記チャー受部は、他側部が前記圧力容器の内面に沿った湾曲形状をなし、前記圧力容器の内面との間に一定隙間が設けられることを特徴としている。
【００１２】
従って、ガス化炉に支持されるチャー受部が湾曲形状をなし、圧力容器の内面との間に一定隙間を設けることで、チャー受部が隙間を介して圧力容器と分離されることとなり、ガス化炉と圧力容器の熱伸び差による均圧管とチャー受部の干渉を抑制することができると共に、チャー受部と圧力容器との隙間からのチャーの落下を抑制することができる。
【００１３】
本発明のガス化装置では、前記均圧管は、屈曲形状をなして複数設けられ、２個の前記チャー受部に対応して配置され、一端部が水平方向に沿って前記ガス化炉の壁部に貫通し、他端部が鉛直方向に沿って前記チャー受部内に挿入されることを特徴としている。
【００１４】
従って、均圧管の他端部がチャー受部内に挿入されることで、ガス化炉から均圧管を通して圧力保持部に生成ガスが流れ込むとき、この生成ガスに含まれるチャーをチャー受部により確実に受け止めることができる。
【００１５】
本発明のガス化装置では、前記圧力保持部は、前記チャー受部が配置されている鉛直方向高さ位置において、前記圧力保持部を前記加圧用ガスが通過するガス通路があり、前記ガス流路の流路面積は、前記加圧用ガスの流速がチャー終末速度以上となる面積に設定されることを特徴としている。
【００１６】
従って、ガス流路の流路面積を加圧用ガスの流速が加圧用ガスのチャー終末速度以上となる面積とすることで、既存の構成部材の形状を変更するだけで、圧力保持部を上昇する窒素ガスがチャー終末速度以上となるようにして、圧力保持部に流入したチャーの落下を抑制することができ、構造の複雑化を抑制することができる。
【００１７】
本発明のガス化装置では、前記ガス流路の流路面積は、前記圧力保持部を一部閉塞する閉塞プレートにより調整可能であることを特徴としている。
【００１８】
従って、ガス流路の流路面積を閉塞プレートにより調整することで、チャー受部などの形状を変更することなくガス流路の流路面積の大きさを調整することができ、簡単な構成で性能を向上することができる。
【００１９】
本発明のガス化装置では、前記チャー受部は、鉛直方向の上方に開口部を有する箱形形状をなし、底部の周囲に前記ガス化炉及び前記圧力容器に沿う壁部が設けられると共に、前記底部と前記壁部との間に前記開口部に向けて前記チャー受部の鉛直上下方向へ延在する中心軸線に対して外方に傾斜する傾斜部が設けられることを特徴としている。
【００２０】
従って、チャー受部の底部と壁部との間に傾斜部が設けられることで、ガス化炉から均圧管を通して圧力保持部に流れ込んだチャーをチャー受部により確実に受け止めることができると共に、受け止めたチャーを生成ガスにより容易に浮遊させて落下を防止することができる。
【００２１】
本発明のガス化装置では、前記チャー受部は、鉛直方向の上方に開口部を有する箱形形状をなし、底部から所定間隔を空けて前記流動用ガスが流通する目皿が配置されると共に、前記底部と前記目皿との空間部に前記流動用ガスを供給するガス供給ラインが接続されることを特徴としている。
【００２２】
従って、ガス供給ラインからチャー受部の底部と目皿との空間部に不活性ガスが供給されると、チャー受部に溜まったチャーが流動用ガスにより浮遊することとなり、チャー受部へのチャーの大量の貯留を抑制することができると共に、チャーの落下を防止することができる。
【００２３】
本発明のガス化装置では、前記底部と前記目皿との間に多孔プレートが設けられ、前記ガス供給ラインが前記底部と前記多孔プレートとの空間部に接続されることを特徴としている。
【００２４】
従って、ガス供給ラインからチャー受部の底部と多孔プレートとの空間部に前記流動用ガスが供給されると、前記流動用ガスが多孔プレートの通過時に整流されて目皿に作用し、チャー受部に溜まったチャーに対して不活性ガスが均一に供給されることとなり、チャー受部に溜まったチャーを適正に浮遊させることができる。
【００２５】
本発明のガス化装置の製造方法は、炭素含有固体燃料のガス化を行うガス化炉と、前記ガス化炉を格納する圧力容器と、前記ガス化炉と前記圧力容器との間に加圧用ガスが充填される圧力保持部と、前記圧力保持部に加圧用ガスを供給する加圧用ガス供給装置と、前記ガス化炉の内部と前記圧力保持部とを連通する均圧管と、前記均圧管を通して前記圧力保持部に流入するチャーを受け止めるチャー受部と、を備えるガス化装置の製造方法において、前記均圧管と前記チャー受部を前記ガス化炉の壁面で支持する、ことを特徴とするものである。
【００２６】
従って、均圧管と前記チャー受部を前記ガス化炉の壁面で支持することで、ガス化炉と圧力容器に熱伸び差が発生しても、均圧管とチャー受部がガス化炉と共に移動することとなり、均圧管と圧力容器が干渉することはなく、また、均圧管とチャー受部の距離が長くなることもない。その結果、均圧管とチャー受部との干渉を抑制することができると共に、ガス化炉から均圧管を通して圧力保持部へ流れ込むチャーを適正に回収することができる。
【００２７】
本発明のガス化複合発電設備ガス化装置は、炭素含有固体燃料をガス化して可燃性ガスを生成する前記ガス化装置と、前記ガス化装置により生成された可燃性ガスから不純物を取り除くことでガス精製を行うガス精製装置と、前記ガス精製装置によりガス精製された可燃性ガスの少なくとも一部と圧縮空気との混合ガスを燃焼してタービンを回転駆動するガスタービン設備と、前記ガスタービン設備からの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラにより生成された蒸気によりタービンを回転駆動する蒸気タービン設備と、を備えることを特徴とするものである。
【００２８】
従って、ガス化装置にて、ガス化炉と圧力容器に熱伸び差が発生しても、均圧管と圧力容器が干渉したり、均圧管とチャー受部の距離が長くなったりすることがなく、均圧管とチャー受部との干渉を抑制することができると共に、ガス化炉から均圧管を通して圧力保持部へ流れ込むチャーを適正に回収することができる。その結果、圧力保持部でのチャーの落下を防止して貯留水の排水性状の悪化を抑制することで、ボイラにおける処理コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のガス化装置、ガス化装置の製造方法、ガス化複合発電設備によれば、均圧管とチャー受部をガス化炉に支持するので、均圧管とチャー受部との干渉を抑制することができると共に、ガス化炉から均圧管を通してアニュラス部（圧力保持部）へと流れ込むチャーを適正に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、第１実施形態のガス化装置を表す概略図である。
【図２】図２は、ガス化装置の水平断面を表す図１のII−II断面図である。
【図３】図３は、均圧装置を表す概略図である。
【図４】図４は、第１実施形態のガス化装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図５】図５は、第２実施形態のガス化装置における均圧装置を表す概略図である。
【図６】図６は、均圧装置を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るガス化装置、ガス化装置の製造方法、ガス化複合発電設備の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、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て構成するものも含むものである。
【００３２】
［第１実施形態］
図４は、第１実施形態のガス化装置が適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【００３３】
第１実施形態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装置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、第１実施形態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。ガス化装置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】
第１実施形態において、図２に示すように、石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、微粉炭供給設備１１、石炭ガス化装置１２、チャー回収装置１３、ガス精製装置１４、複合発電設備１５、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１６を備えている。
【００３５】
微粉炭供給設備１１は、石炭を細かい粒子状に粉砕して、微粉炭を製造する設備である。微粉炭供給設備によって製造された微粉炭は、ガス化炉装置１２へ供給される。石炭ガス化装置１２は、微粉炭を利用すると共に、チャー回収装置１３で回収されたチャー（石炭の未反応分及び灰分）を利用できる装置となっている。石炭ガス化装置１２は、内部に供給された炭素含有燃料しての石炭（微粉炭）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、可燃性ガスを生成する。この石炭ガス化装置１２は、チャー回収装置１３に向けて可燃性ガスのガス生成ライン３１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。
【００３６】
チャー回収装置１３は、集塵装置と供給ホッパとを有している。この場合、集塵装置は、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、石炭ガス化装置１２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３２を通してガス精製装置１４に送られる。
【００３７】
ガス精製装置１４は、チャー回収装置１３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１４は、可燃性ガスを精製して燃料ガスを製造し、これを複合発電設備１５に供給する。
【００３８】
複合発電設備１５は、ガスタービン設備と蒸気タービン設備と発電機から構成されている。排熱回収ボイラ１６は、複合発電設備１５の蒸気タービン設備で使用された排気ガスの熱により蒸気を生成して蒸気タービン設備に送る。そして、排熱回収ボイラ１６で熱が回収された排ガスは、ガス浄化装置３３により有害物質を除去され、浄化された排ガスは、煙突３４から大気へ放出される。
【００３９】
このように構成された石炭ガス化複合発電設備１０にて、微粉炭供給設備１１によって生成された微粉炭が石炭ガス化装置１２に供給される。また、チャー回収装置１３で回収されたチャーが、石炭ガス化装置１２に供給される。石炭ガス化装置１２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（石炭ガス）を生成する。そして、この可燃性ガスは、石炭ガス化装置１２からガス生成ライン３１を通して排出され、チャー回収装置１３に送られる。チャー回収装置１３にて、可燃性ガスは、集塵装置により可燃性ガスからチャーが分離され、チャーが分離された可燃性ガスは、ガス排出ライン３２を通してガス精製装置１４に送られる。一方、可燃性ガスから分離した微粒チャーは、石炭ガス化装置１２に戻されてリサイクルされる。
【００４０】
チャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製装置１４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、複合発電設備１５では、ガスタービン設備から供給される圧縮空気とガス精製装置１４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てタービンを駆動し、発電機により発電を行う。そして、ガスタービン設備から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ１６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に供給してタービンを回転駆動し、発電機により発電を行う。ガス浄化装置３３は、排熱回収ボイラ１６から排出された排気ガスの有害物質を除去し、浄化された排ガスが煙突３４から大気へ放出される。
【００４１】
以下、上述した石炭ガス化複合発電設備１０における石炭ガス化装置１２について詳細に説明する。図１は、第１実施形態のガス化装置を表す概略図である。
【００４２】
本実施形態では、石炭ガス化装置１２は、図１に示すように、炭素含有燃料としての石炭（微粉炭）のガス化を行うガス化炉１０１と、ガス化炉１０１の上方に配置される熱交換器１０２と、ガス化炉１０１を格納する圧力容器１０３とを有しており、ガス化炉１０１と圧力容器１０３との間にアニュラス部（圧力保持部）１０４が区画されている。
【００４３】
ガス化炉１０１は、中空形状をなし、鉛直方向の上部からリダクタ部１１１、ディフューザ部１１２、コンバスタ部１１３が設けられている。また、このガス化炉１０１は、リダクタ部１１１の鉛直方向の上方に熱交換器１０２を収容する熱交換器収容部１１４が設けられ、熱交換器収容部１１４の上方にガス排出口１１５が形成されている。このガス化炉１０１の炉壁面の少なくとも一部は、炉壁が鉛直方向に延びて周方向に並設される複数の伝熱管（図示せず）により構成されている。
【００４４】
圧力容器１０３は、中空形状をなし、鉛直方向の上端部がガス化炉１０１の外周部に接合され、下端部に水を貯留するスラグホッパ１１６が設けられている。ガス化炉１０１は、下端部がスラグホッパ１１６の貯留水に浸水して水封されている。この圧力容器１０３は、内部にガス化炉１０１が配置されることで、ガス化炉１０１と圧力容器１０３との空間部にアニュラス部１０４が区画されている。
【００４５】
コンバスタ部１１３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１１３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１１２を通過してリダクタ部１１１に流入する。リダクタ部１１１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１１３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されて可燃性ガスを生成する空間となっており、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する。
【００４６】
また、圧力容器１０３は、この圧力容器１０３とガス化炉１０１との間に形成されるアニュラス部１０４に加圧用ガス（例えば、不活性ガスとしての窒素ガス、二酸化炭素ガス、天然ガスなど）を供給する加圧用ガス供給装置１１９が設けられている。即ち、ガスノズル１２０は、圧力容器１０３に周方向に複数設けられ、この圧力容器１０３を貫通して先端部がアニュラス部１０４に位置するように固定されている。このガスノズル１２０は、圧力容器１０３におけるリダクタ部１１１の外側に設けられており、加圧用ガスとしての窒素ガス供給ライン１２１が接続されている。窒素ガス供給ライン１２１は、流量調整弁１２２が設けられている。窒素ガスがガスノズル１２０によりアニュラス部１０４の下部に供給されると、この窒素ガスがアニュラス部１０４内を上昇して全領域に充満される。
【００４７】
熱交換器１０２は、ガス化炉１０１の壁面の内部に設けられると共に、リダクタ部１１１鉛直上方側に設けられている。また、熱交換器１０２は、鉛直上下方向に沿って複数設けられリダクタ部１１１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、熱交換器１０２の数量を限定するものではない。
【００４８】
ガス化炉１０１は、炉壁１２５が鉛直方向に延びて周方向に並設される複数の伝熱管（図示略）により構成されており、各伝熱管は、フィンを介して連結されている。複数の伝熱管は、下端部が管寄せ１２５ａに集められ、上端部が管寄せ１２５ｂに集められている。蒸気ドラム１２６は、下降管１２７を介して管寄せ１２５ａに連結されると共に、上昇管１２８を介して管寄せ１２５ｂに連結されており、下降管１２７に循環ポンプ１２９が設けられている。また、下降管１２７は、分岐管１３０が設けられ、この分岐管１３０は、熱交換器１０２（例えば、蒸発器）の伝熱管の一端部（入口ヘッダ）に連結され、この伝熱管の他端部（出口ヘッダ）に連結された配送管１３１は、蒸気ドラム１２６に連結されている。
【００４９】
ガス化炉１０１は、鉛直方向の上下方向に沿って吊具としての複数の冷却管（ハンガー管）１３２が配置され、このガス化炉１０１に支持されており、熱交換器１０２は、この複数のハンガー管１３２により吊下げ支持されている。複数のハンガー管１３２は、下端集合部に外部からの給水管１３３が連結される一方、上端部が送水管１３４に連結されている。熱交換器１０２（例えば、節炭器）は、伝熱管の一端部（入口ヘッダ）に送水管１３４が連結され、この伝熱管の他端部（出口ヘッダ）に連結された送水管１３５は、蒸気ドラム１２６に連結されている。また、蒸気ドラム１２６からの蒸気管１３６は、熱交換器１０２（例えば、過熱器）の伝熱管の一端部（入口ヘッダ）に連結され、この伝熱管の他端部（出口ヘッダ）が蒸気排出管１３８が連結され、蒸気排出管１３８が図示しない蒸気タービンに連結されている。
【００５０】
石炭ガス化装置１２は、ガス化炉１０１内の鉛直方向の上部とアニュラス部１０４の上部とを連通する均圧管１４１がガス化炉１０１の炉壁に周方向に所定間隔で複数設けられている。また、石炭ガス化装置１２は、ガス化炉１０１から均圧管１４１を通してアニュラス部１０４に流入するチャーを受け止めるチャー受部１４２が設けられている。
【００５１】
石炭ガス化装置１２は、ガス化炉１０１と圧力容器１０３との間のアニュラス部１０４に窒素ガスを充填することで、ガス化炉１０１内の高圧状態をアニュラス部１０４によりに維持している。そして、ガス化炉１０１内とアニュラス部１０４とが均圧管１４１により連通することで、ガス化炉１０１の内部と外部（アニュラス部１０４）とを均圧にしている。均圧管１４１により、ガス化炉１０１内の圧力変動に伴うガス化炉１０１内とアニュラス部１０４との差圧の上昇を抑制している。
【００５２】
ところが、石炭ガス化装置１２の負荷上昇時の燃料の供給量の変動や、定格運転中でも燃料供給量が変動した場合は、ガス化炉１０１内の圧力が上昇するため、ガス化炉１０１内の生成ガスが均圧管１４１を通ってアニュラス部１０４へ流れる。この生成ガスは、チャーを含んでおり、このチャーがアニュラス部１０４に流れ込み、スラグホッパ１１６の貯留水に落下すると、貯留水内の微粒子が増加してしまい、排水性状が許容値を超えてしまう場合がある。そのため、均圧管１４１におけるアニュラス部１０４の開口部の下方にチャー受部１４２を設けている。すると、ガス化炉１０１内の生成ガスが均圧管１４１を通ってアニュラス部１０４へ流れる場合であっても、生成ガスに含まれるチャーがチャー受部１４２により受け止められる。
【００５３】
図２及び図３に示すように、チャー受部１４２は、鉛直方向の上方が開口した箱型形状をなし、ガス化炉１０１における炉壁の外面に固定されることで吊下げ支持されている。即ち、本実施形態では、ガス化炉１０１は、曲面を含めた多角形形状の筒形形状であり、例として、四角形断面形状の筒形状をなし、圧力容器１０３は、円形断面形状の筒形状をなしており、ガス化炉１０１が圧力容器１０３内にアニュラス部（圧力保持部）１０４として隙間をもって配置されている。ガス化炉１０１は、４個の壁部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを有し、対向する２個の壁部１０１ａ，１０１ｂの外面にチャー受部１４２の一側部が固定されている。各壁部１０１ａ，１０１ｂに固定されたチャー受部１４２は、それぞれがほぼ同様の構成となっている。チャー受部１４２は２個に限定されなく、均圧管１４１に対応して設置されている。均圧管１４１はガス化炉１０１内の鉛直方向の上部に周方向に所定間隔で複数設けられている。
【００５４】
即ち、チャー受部１４２は、底部１５１と第１縦壁部１５２と第２縦壁部１５３と第１側壁部１５４と第２側壁部１５５とを有し、上方に開口部１５６が設けられている。底部１５１は、水平方向に沿って設けられ、第１縦壁部１５２は、この底部１５１におけるガス化炉１０１側の端部から第１傾斜部１５７を介して鉛直方向に立ち上がって設けられ、第２縦壁部１５３は、底部１５１における圧力容器１０３側の端部から第２傾斜部１５８を介して鉛直方向に立ち上がって設けられる。第１側壁部１５４及び第２側壁部１５５は、底部１５１におけるアニュラス部１０４の周方向側の各端部から第３、第４傾斜部１５９，１６０を介してそれぞれ鉛直方向に立ち上がって設けられる。
【００５５】
チャー受部１４２は、各縦壁部１５２，１５３及び各側壁部１５４，１５５により平面視が略台形状をなしており、各傾斜部１５７，１５８，１５９，１６０により底部１５１に対して各縦壁部１５２，１５３及び各側壁部１５４，１５５がチャー受部１４２の鉛直上下方向へ延在する中心軸線に対して外側に広がったものとなっている。そのため、チャー受部１４２は、受け止めたチャーを重力により底部１５１に集め、中心軸側へと寄せて散乱させないようにすることができる。なお、この各傾斜部１５７，１５８，１５９，１６０は、直線的な傾斜ではなく、湾曲した傾斜であってもよく、底部１５１と各縦壁部１５２，１５３及び各側壁部１５４，１５５とを合体させた曲面形状としてもよい。
【００５６】
そして、チャー受部１４２は、第１縦壁部１５２がガス化炉１０１の炉壁に沿って配置され、第１縦壁部１５２の上部が連結部１６１によりガス化炉１０１の炉壁に固定されている。この連結部１６１は、溶接部であって、第１縦壁部１５２上部にその水平方向に沿って設けられている。また、チャー受部１４２は、第２縦壁部１５３が圧力容器１０３の内面に沿った湾曲形状をなし、第２縦壁部１５３の外面と圧力容器１０３の内面との間に一定の隙間が設けられていて、第２縦壁部１５３の外面と圧力容器１０３の内面との相互が鉛直上下方向に拘束されないようになっている。このため、ガス化炉１０１と圧力容器１０３に熱伸び差が発生しても、均圧管１４１とチャー受部１４２がガス化炉１０１と共に同方向に移動することとなり、均圧管１４１とチャー受部１４２が干渉することはなく、また、均圧管１４１とチャー受部１４２の距離が長くなることもない。
【００５７】
一方、均圧管１４１は、例えば、屈曲したＬ字形状をなし、アニュラス部１０４に複数（本実施例では、２個）設けられている。チャー受部１４２は、ガス化炉１０１における壁部１０１ａ（１０１ｂ）に固定され、アニュラス部１０４における圧力容器１０３の内面までの空間を一定の隙間を設けて閉塞するように配置されている。各均圧管１４１は、各チャー受部１４２に対応してその鉛直方向の上方に対向して設けられている。なお、均圧管１４１の本数は２本に限らず、４本以上としてもよい。
【００５８】
即ち、各均圧管１４１は、ほぼ同様の構成をなし、アニュラス部１０４に配置されている。各均圧管１４１は、一端部がガス化炉１０１の壁部１０１ａ，１０１ｂに貫通し、他端部がチャー受部１４２内に挿入されている。均圧管１４１は、水平方向に沿った第１直線部１７１と、鉛直方向に沿った第２直線部１７２とが直列に連結されて構成されている。なお、第１直線部１７１と第２直線部１７２は、直角に連結されていてもよいし、湾曲部をもって連結されていてもよい。また第２直線部１７２は、第１直線部１７１から分岐してフォーク状に複数本へ分けてチャー受部１４２内に挿入してもよい。均圧管１４１は、第２直線部１７２における鉛直方向の下部がチャー受部１４２内に開口部１５６から挿入し、第２直線部１７２の下端部が底部１５１の鉛直方向の上面（内側底面）に所定隙間をもって対向している。第２直線部１７２の下端部は、底部１５１に向けて拡径して開口している。第２直線部１７２の下端部は、傾斜部１５７，１５８，１５９，１６０より鉛直方向の上方に位置して開口していると、チャー受部１４２の鉛直上下方向へ延在する中心軸線側に寄るように捕集されたチャーを均圧管１４１へと戻し易くなるので、更に好ましい。
【００５９】
チャー受部１４２と均圧管１４１は、ガス化炉１０１の壁部１０１ａに支持されているので、ガス化炉１０１の温度変化による熱伸びに対して、均圧管１４１とチャー受部１４２が共に同方向に移動する。このため、均圧管１４１とチャー受部１４２が干渉することはなく、また、均圧管１４１とチャー受部１４２の距離が長くなることもなく、第２直線部１７２の下端部が底部１５１の鉛直方向の上面（内側底面）に設けた所定隙間も変化しない。このため、チャー受部１４２で受け止めたチャーを均圧管１４１を通してガス化炉１０１へと確実に戻すことが可能となり、チャーを適正にガス化炉１０１へと回収することができる。
【００６０】
また、アニュラス部１０４は、熱交換器１０２（例えば、節炭器）の伝熱管の他端部（出口ヘッダ）と蒸気ドラム１２６とを連結する２本の送水管１３５が鉛直方向に沿って配置されている。各送水管１３５は、ガス化炉１０１の壁部１０１ｃと圧力容器１０３との空間部と、ガス化炉１０１の壁部１０１ｄと圧力容器１０３との空間部にそれぞれ配置されている。
【００６１】
アニュラス部１０４は、熱交換器１０２より鉛直方向の上方にて、チャー受部１４２及び送水管１３５によりガス流路の通路断面の一部が閉塞されたガス流路が形成されている。このガス流路は、ガス化炉１０１の壁部１０１ｃ，１０１ｄと圧力容器１０３との間の空間部と、チャー受部１４２の第２縦壁１５３と圧力容器１０３との間の隙間により構成される。そして、このガス流路の流路面積は、アニュラス部１０４のガス流路を上昇する窒素ガスのチャー終末速度以上となる面積に設定されている。この窒素ガスのチャー終末速度とは、チャー粒子の密度に基づいて設定されるものであり、実験等によりチャーの密度としての単位体積当たりの質量（重量）が計測されており、チャー受部１４２が配置されている鉛直方向高さ位置において、アニュラス部１０４に流入したチャーがチャー受部１４２に受け止められなかった場合でも、ガス流路を上昇する窒素ガスにより、アニュラス部１０４の鉛直下方向へと落下しない窒素ガスの流速である。
【００６２】
アニュラス部１０４にて、ガス流路を上昇する窒素ガスによりチャーが落下しない窒素ガスの流速、つまり、窒素ガスのチャー終末速度は、チャー受部１４２及び送水管１３５により閉塞されていない空間、つまり、ガス流路の流路面積により決定される。このガス流路の流路面積が小さくなると、ガス流路を上昇する窒素ガスの速度が上昇することから、例えば、石炭ガス化装置１２の設計時にチャー受部１４２における水平方向の大きさを調整する。また、ガス流路の流路面積は、チャー受部１４２及び送水管１３５だけでなく、アニュラス部１０４のガス流路の通路断面の一部を閉塞する閉塞プレート１６２を設けることにより調整可能としてもよい。
【００６３】
ここで、上述した第１実施形態の石炭ガス化装置１２の作動について説明する。
【００６４】
図１に示すように、石炭ガス化装置１２において、ガス化炉１０１のバーナ１１７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、バーナ１１８によりチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１３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。コンバスタ部１１３で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１２を通ってリダクタ部１１１に上昇する。このリダクタ部１１１では、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ガス化反応が行われ、可燃性ガス（石炭ガス）が生成される。
【００６５】
このとき、給水管１３３からハンガー管１３２へ給水が行われ、給水がハンガー管１３２を上昇して送水管１３４を通して熱交換器１０２（例えば節炭器）へ供給される。熱交換器１０２（例えば節炭器）で加熱された給水は、送水管１３５を通して蒸気ドラム１２６に送られる。この蒸気ドラム１２６は、給水を循環ポンプ１２９により下降管１２７を通して、一部は炉壁１２５を構成する複数の伝熱管の下部に送ると共に、他部は分岐管１３０を通して熱交換器１０２（例えば蒸発器）に送る。そして、給水が複数の伝熱管を上昇するとき、ガス化炉１０１が冷却され、上昇管１２８を通して蒸気ドラム１２６に送られる。また、熱交換器１０２（例えば蒸発器）は、熱交換器１０２内を上昇する生成ガスにより給水を加熱し、汽水混合の状態で配送管１３１を通して蒸気ドラム１２６に送る。また、蒸気ドラム１２６は、汽水分離が行われ、蒸気を蒸気管１３６により熱交換器１０２（例えば過熱器）に送り、ここで過熱する。熱交換器１０２（例えば過熱器）は、熱交換器１０２内を上昇する生成ガスにより蒸気を過熱し、生成した過熱蒸気を蒸気排出管１３８により蒸気タービン等の蒸気利用設備へ供給する。
【００６６】
また、加圧用ガス供給装置１１９は、ガスノズル１２０によりガス化炉１０１と圧力容器１０３との間のアニュラス部１０４に窒素ガスを供給し、この窒素ガスは、アニュラス部１０４内を上昇する。ガス化炉１０１とアニュラス部１０４とは、その上部に両者を連通する均圧管１４１が設けられていることから、石炭ガス化装置１２の負荷変動などでガス化炉１０１内の圧力が変動しても、均圧管１４１によりガス化炉１０１とアニュラス部１０４との差圧の増大が抑制される。
【００６７】
即ち、石炭ガス化装置１２は、運転時は、加圧用ガス供給装置１１９がアニュラス部１０４に所定の窒素ガスを供給していることから、アニュラス部１０４の圧力がガス化炉１０１内の圧力より高く維持されている。ここで、ガス化炉１０１内での圧力変動などにより、このガス化炉１０１内を上昇する生成ガスの圧力がアニュラス部１０４の圧力よりも高くなってしまう場合がある。すると、アニュラス部１０４の圧力が変わらずにガス化炉１０１内の圧力よりも低いままであれば、ガス化炉１０１内の生成ガスの一部が均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流出し、この生成ガスに含まれるチャーもアニュラス部１０４へ流出する場合がある。
【００６８】
このとき、各均圧管１４１は、鉛直方向の下部にチャー受部１４２が配置されていることから、生成ガスと共に各均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流出したチャーは、このチャー受部１４２に受け止められてここに堆積することとなり、アニュラス部１０４の下方に落下することが防止される。そして、チャー受部１４２に堆積するチャーは、均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流入した生成ガスにより浮遊するが、アニュラス部１０４は、ガスノズル１２０から窒素ガスが供給され、窒素ガスがチャー受部１４２の近傍でガス流路の流路面積が狭くなり、ガス流路を増速して鉛直方向上側へと上昇する。このときの窒素ガス流速は、チャー終末速度以上となるので、アニュラス部１０４に流入したチャーがチャー受部１４２に受け止められなかった場合でも、アニュラス部１０４の鉛直下方向へと落下することなく、チャーは窒素ガス流れとともに鉛直方向上側へと上昇してチャー受部１４２の鉛直方向の上方で流動化し、最終的にはチャー受部１４２に受け止められる。
【００６９】
そして、石炭ガス化装置１２が定格運転時に戻ると、ガス化炉１０１内の圧力が低下し、アニュラス部１０４の圧力がガス化炉１０１内の圧力よりなすると、チャー受部１４２に堆積するチャーやチャー受部１４２の鉛直方向の上方で流動化するチャーは、均圧管１４１により吸引され、アニュラス部１０４から均圧管１４１を通ってガス化炉１０１へ戻される。このため、チャー受部１４２が満載になることがない。
【００７０】
このように第１実施形態のガス化装置にあっては、ガス化炉１０１と、圧力容器１０３と、ガス化炉１０１と圧力容器１０３との間に窒素ガスが充填されるアニュラス部１０４と、アニュラス部１０４に窒素ガスを供給する加圧用ガス供給装置１１９と、ガス化炉１０１の内部とアニュラス部１０４とを連通する均圧管１４１と、ガス化炉１０１に支持されて均圧管１４１を通してアニュラス部１０４に流入するチャーを受け止めるチャー受部１４２を設けている。
【００７１】
従って、圧力容器１０３内にガス化炉１０１が格納され、両者の間にアニュラス部１０４が区画されており、ガス化炉１０１の内部とアニュラス部１０４とを均圧管１４１により連通することで、ガス化炉１０１とアニュラス部１０４との差圧を減少することができ、加圧用ガス供給装置１１９がアニュラス部１０４に窒素ガスを供給することで、ガス化炉１０１からアニュラス部１０４への生成ガスの流入を抑制することができ、また、チャー受部１４２を設けることで、ガス化炉１０１の圧力変動によりチャーがアニュラス部１０４へ流入した場合、チャーを受け止めることができる。
【００７２】
そして、均圧管１４１とチャー受部１４２が同じガス化炉１０１の炉壁に固定されて吊下げ支持されることで、ガス化炉１０１と圧力容器１０３に熱伸び差が発生しても、均圧管１４１とチャー受部１４２がガス化炉１０１と共に同方向に移動することとなる。そのため、均圧管１４１とチャー受部１４２が干渉することはなく、また、均圧管１４１とチャー受部１４２の距離が長くなることもない。その結果、均圧管１４１とチャー受部１４２との干渉を抑制することができると共に、ガス化炉１０１から均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流れ込むチャーを適正に回収することができる。
【００７３】
第１実施形態のガス化装置では、均圧管１４１とチャー受部１４２との鉛直方向の高さ位置において、ガス化炉１０１が四角形断面形状の筒形状をなし、圧力容器１０３が円形断面形状の筒形状をなし、２個のチャー受部１４２の一側部をガス化炉１０１における対向する２個の壁部１０１ａ，１０１ｂの外面にそれぞれ固定している。従って、チャー受部１４２がアニュラス部１０４の鉛直方向の中心に対して線対称に配置され、アニュラス部１０４を上昇する窒素ガスのガス流路もアニュラス部１０４の中心に対して線対称となることから、ガス化炉１０１に対する圧力のアンバランスの発生を抑制することができる。
【００７４】
第１実施形態のガス化装置では、チャー受部１４２の他側部を圧力容器１０３の内面に沿った湾曲形状とし、圧力容器１０３の内面との間に一定隙間を設けている。従って、チャー受部１４２が隙間を介して圧力容器１０３と分離されることとなり、ガス化炉１０１と圧力容器１０３の熱伸び差による均圧管１４１とチャー受部１４２の干渉を抑制することができる。また、窒素ガスがチャー受部１４２の近傍でガス流路の流路面積を狭くして、ガス流路を増速してアニュラス部１０４を上昇する窒素ガスはチャー終末速度以上となるので、アニュラス部１０４に流入したチャーがチャー受部１４２に受け止められなかった場合でも、チャーは窒素ガス流れとともに鉛直方向上側へと上昇して、チャー受部１４２と圧力容器１０３との隙間からのチャーの落下を抑制することができる。したがい、生成ガスにより容易に浮遊させて落下を防止することができる。
【００７５】
第１実施形態のガス化装置では、均圧管１４１を屈曲形状として複数設け、複数のチャー受部１４２に対向して配置し、一端部を水平方向に沿ってガス化炉１０１の壁部１０１ａ，１０１ｂに貫通し、他端部を鉛直方向に沿ってチャー受部１４２内に挿入している。従って、均圧管１４１の他端部がチャー受部１４２内に挿入されることで、ガス化炉１０１から均圧管１４１を通してアニュラス部１０４に生成ガスが流れ込むとき、この生成ガスに含まれるチャーをチャー受部１４２により確実に受け止めることができる。この場合、均圧管１４１とチャー受部１４２数は、限定されず、同数であっても、異なる数であってもよい。
【００７６】
第１実施形態のガス化装置では、アニュラス部１０４がチャー受部１４２及び送水管１３５などによりガス流路の流路面積の一部が閉塞されることでガス流路を狭くするよう形成し、ガス流路を上昇する窒素ガスのチャー終末速度以上となる面積に設定している。従って、既存の構成部材の形状を変更するだけで、アニュラス部１０４を上昇する窒素ガスはチャー終末速度以上となるようにして、アニュラス部１０４に流入したチャーの落下を抑制することができ、構造の複雑化を抑制することができる。
【００７７】
第１実施形態のガス化装置では、ガス流路の流路面積を、アニュラス部１０４を閉塞する閉塞プレート１６２により調整可能している。従って、チャー受部１４２などの形状を変更することなくガス流路の流路面積の大きさを調整して、アニュラス部１０４を上昇する窒素ガスがチャー終末速度以上となるようにして、アニュラス部１０４に流入したチャーの落下を抑制することができ、簡単な構成で性能を向上することができる。
【００７８】
第１実施形態のガス化装置では、チャー受部１４２の鉛直方向の上方に開口部１５６を有する箱形形状とし、底部１５１の周囲にガス化炉１０１及び圧力容器１０３に沿う各縦壁部１５２，１５３及び各側壁部１５４，１５５を設けると共に、底部１５１と各縦壁部１５２，１５３及び各側壁部１５４，１５５との間に開口部１５６に向けて、チャー受部１４２の鉛直上下方向へ延在する中心軸線に対して外方に傾斜する傾斜部１５７，１５８，１５９，１６０を設けている。従って、ガス化炉１０１から均圧管１４１を通してアニュラス部１０４に流れ込んだチャーをチャー受部１４２により確実に受け止めることができると共に、受け止めたチャーを中心軸線側へと寄せるので、均圧管１４１を通してガス化炉１０１へと戻し易くすることができる。
【００７９】
また、第１実施形態のガス化装置の製造方法にあっては、チャー受部１４２をガス化炉１０１の炉壁の外面に固定している。従って、ガス化炉１０１と圧力容器１０３に熱伸び差が発生しても、均圧管１４１とチャー受部１４２がガス化炉１０１と共に同方向に移動することとなる。そのため、均圧管１４１とチャー受部１４２が干渉することはなく、また、均圧管１４１とチャー受部１４２の距離が長くなることもない。その結果、均圧管１４１とチャー受部１４２との干渉を抑制することができると共に、ガス化炉１０１から均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流れ込むチャーを適正に回収することができる。
【００８０】
また、第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備にあっては、石炭をガス化して可燃性ガスを生成する石炭ガス化装置１２と、石炭ガス化装置１２により生成された可燃性ガスから不純物を取り除くことでガス精製を行うガス精製装置１４と、ガス精製装置１４によりガス精製された可燃性ガスと圧縮空気との混合ガスを燃焼してタービンを回転駆動するガスタービン設備と、ガスタービン設備からの排ガスにより蒸気を生成する排熱回収ボイラ１６と、排熱回収ボイラ１６により生成された蒸気によりタービンを回転駆動する蒸気タービン設備とを備えている。従って、石炭ガス化装置１２にて、均圧管１４１とチャー受部１４２との干渉を抑制することができると共に、ガス化炉１０１から均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流れ込むチャーを適正に回収することができる。その結果、アニュラス部１０４でのチャーの落下を防止して貯留水の排水性状の悪化を抑制することで、ボイラにおける処理コストを低減し、運転の稼働期間を長くすることができる。
【００８１】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態のガス化装置における均圧装置を表す概略図、図６は、均圧装置を表す斜視図である。なお、上述した実施形態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。
【００８２】
第２実施形態において、図５及び図６に示すように、石炭ガス化装置１２（図１参照）は、ガス化炉１０１内の上部とアニュラス部１０４の上部とを連通する均圧管１４１が設けられると共に、ガス化炉１０１から均圧管１４１を通してアニュラス部１０４に流入するチャーを受け止めるチャー受部１８１が設けられている。
【００８３】
チャー受部１８１は、鉛直方向の上方が開口した箱型形状をなし、ガス化炉１０１における炉壁の外面に固定されることで吊下げ支持されている。チャー受部１８１は、上方に開口部１５６を有する箱形形状をなし、底部１５１から上方に所定間隔を空けてチャーが流動化するための不活性ガス（窒素ガス）が流通する目皿１８２が配置されている。また、チャー受部１８１は、底部１５１と目皿１８２との間に多孔プレート１８３が配置されている。この目皿１８２と多孔プレート１８３は、傾斜部１５７，１５８，１５９，１６０の高さ位置に設けられている。
【００８４】
目皿１８２は、例えば、焼結金属などの多孔質部材により形成され、流動化窒素が板厚方向に流通可能であるが、チャーの粒子は板厚方向に流通不能であることが望ましい。なお、この目皿１８２は、水平な平板形状であるが、中央部が鉛直下方に凹んだ湾曲形状としてもよい。これにより、チャー受部１４２の鉛直上下方向へ延在する中心軸線に対して捕集したチャーが寄り易くなり、均圧管１４１を通してガス化炉１０１へとチャーを戻し易くするので好ましい。
【００８５】
多孔プレート１８３は、水平な平板に一様に貫通孔１８３ａが形成されており、例えば、パンチングメタルにより形成してもよく、流動化窒素が板厚方向に流通可能である。チャー受部１８１は、底部１５１と多孔プレート１８３との間に第１空間部Ｒ１が形成され、多孔プレート１８３と目皿１８２との間に第２空間部Ｒ２が設けられ、第１空間部Ｒ１に流動化窒素を供給するガス供給ライン１８４が接続されている。このため供給された流動化窒素は、第１空間部Ｒ１に拡散した後に第２空間部Ｒ２へ移動し、第２空間部Ｒ２で更に拡散して目皿１８２から板厚方向に略均一な流量で噴出すことが出来る。
【００８６】
一方、均圧管１４１は、例えば、屈曲したＬ字形状をなし、アニュラス部１０４に複数（本実施例では、２個）設けられている。各均圧管１４１は、第１直線部１７１の一端部がガス化炉１０１の壁部１０１ａ，１０１ｂに貫通し、第２直線部１７２の他端部がチャー受部１８１内に挿入され、第２直線部１７２の下端部が目皿１８２の上面に所定隙間をもって対向している。
【００８７】
そのため、ガス化炉１０１内での圧力変動などにより、このガス化炉１０１内を上昇する生成ガスの圧力がアニュラス部１０４の圧力よりも高くなる場合があると、ガス化炉１０１内の生成ガスの一部が均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流出し、この生成ガスに含まれるチャーもアニュラス部１０４へ流出する。このとき、各均圧管１４１は、鉛直方向の下部にチャー受部１８１が配置されていることから、生成ガスと共に各均圧管１４１を通してアニュラス部１０４へ流出したチャーは、このチャー受部１８１に受け止められてここに堆積して捕集されることとなり、アニュラス部１０４の鉛直方向の下方に落下することが防止される。
【００８８】
そして、流動化窒素ガスがガス供給ライン１８４から第１空間部Ｒ１に供給され、多孔プレート１８３により整流されてから第２空間部Ｒ２に流れ、目皿１８２を流通して噴出してチャー受部１８１の鉛直方向の上方に流れる。そのため、チャー受部１８１に堆積するチャーは、内部を上昇する流動化窒素ガスにより巻き上げられ、チャー受部１８１の上方で流動化する状態になる。
【００８９】
一方、ガス化炉１０１内での圧力変動が収まると、ガス化炉１０１内の圧力が低下し、アニュラス部１０４の圧力がガス化炉１０１内の圧力より高くなり、アニュラス部１０４の窒素ガスが圧管１２７を通ってガス化炉１０１内へと流れる。すると、チャー受部１８１の鉛直方向の上方で流動化するチャーは、均圧管１４１により吸引され、アニュラス部１０４から均圧管１４１を通ってガス化炉１０１へ戻される。このため、チャー受部１８１が満載になることがない。また、アニュラス部１０４は、ガスノズル１２０から窒素ガスが供給され、窒素ガスがチャー受部１８１の近傍でガス流路の流路面積を狭くして、ガス流路を増速してアニュラス部１０４を上昇するため窒素ガスはチャー終末速度以上となるので、アニュラス部１０４に流入したチャーがチャー受部１８１に受け止められなかった場合でも、チャーは窒素ガス流れとともに鉛直方向上側へと上昇する。このため、チャーがチャー受部１８１の鉛直方向の上方で流動化していたものが、下方に落下することがない。
【００９０】
このように第２実施形態のガス化装置にあっては、ガス化炉１０１の内部とアニュラス部１０４とを連通する均圧管１４１と、ガス化炉１０１に支持されて均圧管１４１を通してアニュラス部１０４に流入するチャーを受け止めるチャー受部１８１とを設け、チャー受部１８１に底部１５１から所定間隔を空けて流動化窒素ガスが流通する目皿１８２を配置し、底部１５１と目皿１８２との間の第１空間部Ｒ１にガス供給ライン１８４を接続している。
【００９１】
従って、ガス供給ライン１８４から第１空間部Ｒ１に流動化窒素ガスが供給されると、流動化窒素ガスが目皿１８２を流通してチャー受部１８１の鉛直方向の上方に流れることから、このチャー受部１８１に溜まったチャーが窒素ガスにより浮遊し、均圧管１４１により吸引され、アニュラス部１０４から均圧管１４１を通ってガス化炉１０１へ戻されることとなり、チャー受部１８１へのチャーの大量の貯留を抑制することができる。また、アニュラス部１０４を上昇する窒素ガスはチャー終末速度以上となるようにして、アニュラス部１０４に流入したチャーの落下を抑制することができる。
【００９２】
第２実施形態のガス化装置では、チャー受部１８１の底部１５１と目皿１８２との間に多孔プレート１８３を設け、底部１５１と多孔プレート１８３との間の第１空間部Ｒ１にガス供給ライン１８４を接続している。従って、ガス供給ライン１８４から第１空間部Ｒ１に流動用窒素ガスが供給されると、窒素ガスが多孔プレート１８３の通過時に整流されて目皿１８２に作用し、目皿１８２を流通した流動化窒素ガスがチャー受部１８１の水平方向に均一に供給される。そのため、チャー受部１８１に溜まったチャーに対して流動化窒素ガスが均一に噴出して供給されることとなり、チャー受部１８１に溜まったチャーを適正に浮遊させることができる。
【００９３】
なお、上述した実施形態では、チャー受部を鉛直方向の上方が開口した箱型形状としたが、この形状に限定されるものではなく、例えば、椀形状や皿形状などとしてもよい。
【００９４】
また、上述した実施形態では、チャー受部をガス化炉の炉壁の外面に直接固定したが、ブラケットなどを介して間接的に固定してもよい。また、ガス化炉の炉壁の外面に受座を固定し、この受座によりチャー受部の下部を支持するようにしてもよい。更に、２個のチャー受部をガス化炉の２個の壁部に対して配置したが、全ての壁部に対して４個を配置してもよい。即ち、均圧管とチャー受部数は、限定されず、同数であっても、異なる数であってもよい。
【００９５】
また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、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。
【００９６】
なお、本実施形態はタワー型ガス化炉について説明してきたが、ガス化炉はクロスオーバー型ガス化炉でも、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、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  微粉炭供給設備
１２  石炭ガス化装置
１３  チャー回収装置
１４  ガス精製装置
１５  複合発電設備
１６  排熱回収ボイラ
１０１  ガス化炉
１０２  熱交換器
１０３  圧力容器
１０４  アニュラス部（圧力保持部）
１１７，１１８、１１７  バーナ
１１９  加圧用ガス供給装置
１２０  ガスノズル
１２１  節炭器（熱交換器）
１２２，１２３  過熱器（熱交換器）
１２４  蒸発器（熱交換器）
１３５  送水管
１４１  均圧管
１４２，１８１  チャー受部
１６２  閉塞プレート
１８２  目皿
１８３  多孔プレート
１８４  ガス供給ライン
【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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