(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化し、可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスに含まれるチャーを回収するチャー回収部と、
前記ガス化炉に前記酸素含有気体を供給する第１供給部と、
前記チャー回収部の上流側にイナートガスを供給する第２供給部と、
前記第１供給部が供給する前記酸素含有気体の供給量および前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御する制御部と、を備えるガス化炉設備であって、
前記ガス化炉が、前記第１供給部から供給される前記酸素含有気体を用いて起動用燃料を燃焼させる起動用バーナを有し、
前記制御部が、前記第１供給部から供給される前記酸素含有気体及び前記第２供給部から供給される前記イナートガスが混合された混合ガスの酸素濃度が前記チャーの着火濃度以下となるように、前記起動用バーナによる前記起動用燃料の燃焼を開始させるのに先立って、前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御するガス化炉設備。
【請求項２】
前記チャー回収部によりチャーが回収された前記可燃性ガスを燃焼させるフレア設備をさらに備えた請求項１に記載のガス化炉設備。
【請求項３】
前記着火濃度が、１４体積パーセント濃度である請求項１又は２に記載のガス化炉設備。
【請求項４】
前記着火濃度が、１２体積パーセント濃度である請求項１又は２に記載のガス化炉設備。
【請求項５】
前記ガス化炉が、前記固体炭素質燃料を燃焼させるコンバスタバーナを有し、
前記第２供給部が、前記コンバスタバーナに前記イナートガスを供給する請求項１に記載のガス化炉設備。
【請求項６】
前記ガス化炉が、前記コンバスタバーナを複数有し、
該複数のコンバスタバーナの吹出口が、該吹出口から排出されるガスが渦を形成するように、それぞれ異なる方向に向けて配置されている請求項５に記載のガス化炉設備。
【請求項７】
前記ガス化炉が、前記可燃性ガスと水との熱交換により蒸気を発生させる熱交換器を有し、
前記第２供給部が、前記熱交換器よりも下流側かつ、前記ガス化炉から前記チャー回収部に前記可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給流路よりも上流側に、前記イナートガスを供給する請求項１に記載のガス化炉設備。
【請求項８】
前記第２供給部が、前記ガス化炉から前記チャー回収部に前記可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給流路に前記イナートガスを供給する請求項１に記載のガス化炉設備。
【請求項９】
請求項１に記載のガス化炉設備と、
前記ガス化炉設備により生成された前記可燃性ガスを燃料として運転されるガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備による前記可燃性ガスの燃焼により生成される燃焼排ガス中の熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
該排熱回収ボイラから供給される蒸気により運転される蒸気タービン設備と、
前記ガスタービン設備が供給する動力および前記蒸気タービン設備が供給する動力により駆動される発電機とを備えるガス化複合発電設備。
【請求項１０】
酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化することで、可燃性ガスが生成されるガス化炉と、前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスに含まれるチャーを回収するチャー回収部と、前記ガス化炉に前記酸素含有気体を供給する第１供給部と、前記チャー回収部の上流側にイナートガスを供給する第２供給部とを備えるガス化炉設備の起動方法であって、
前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御する制御工程と、
起動用バーナにより前記酸素含有気体と起動用燃料とを燃焼して燃焼ガスを生成する起動用燃焼工程とを備え、
前記制御工程が、前記第１供給部から供給される前記酸素含有気体及び前記第２供給部から供給される前記イナートガスが混合された混合ガスの酸素濃度が前記チャーの着火濃度以下となるように、前記起動用燃焼工程に先立って、前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御するガス化炉設備の起動方法。
【請求項１１】
前記ガス化炉設備が、前記チャー回収部によりチャーが回収された前記可燃性ガスを燃焼させるフレア設備をさらに備えた請求項１０に記載のガス化炉設備の起動方法。
【請求項１２】
前記着火濃度が、１４体積パーセント濃度である請求項１０又は１１に記載のガス化炉設備の起動方法。
【請求項１３】
前記着火濃度が、１２体積パーセント濃度である請求項１０又は１１に記載のガス化炉設備の起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化炉設備、ガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電設備（Integrated  Gasification  Combined  Cycle：IGCC）は、固体炭素質燃料である石炭をガス化し、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、石炭ガス化炉、チャー回収装置、ガス精製設備、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラを具備して構成される。従って、石炭ガス化炉に対して、給炭装置により石炭（微粉炭）が供給されると共に、ガス化剤（空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気など）が取り込まれる。
この石炭ガス化炉では、石炭がガス化され、可燃性ガス（石炭ガス化ガス）が生成される。そして、生成された可燃性ガスは、チャー回収装置にて石炭の未反応分（チャー）が除去されてからガス精製され、この後、ガスタービン設備に供給される。
【０００４】
ガスタービン設備に供給された可燃性ガスは、燃料として燃焼器で燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスの供給を受けてガスタービン設備のガスタービンが駆動される。
ガス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て蒸気を生成する。この蒸気は、蒸気タービン設備に供給され、この蒸気により蒸気タービンが駆動される。従って、ガスタービン及び蒸気タービンを駆動源とする発電機により、発電を行うことができる。
一方、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収された排気ガスは、煙突を介して大気へ放出される。
【０００５】
上述した石炭ガス化複合発電設備において、石炭ガス化炉の起動プロセスは、以下に示す（１）から（９）のステップを備えている。
すなわち、石炭ガス化炉の一般的な起動プロセスは、（１）窒素ガスパージ、（２）ガス化炉内の加圧／ウォーミング、（３）空気通気及び起動用燃料によるガス化炉点火、（４）ポーラスフィルタへのガス供給、（５）ランピング（加圧）、（６）ガス精製設備への通ガス、（７）ガス化炉燃料の切替、（８）ガスタービン燃料の切替、（９）負荷上昇、の順に実施される。
なお、上述したものは空気吹きの場合であるが、酸素吹きガス化による化学合成品プラントの場合も、上述したプロセスのステップ（７）までは共通である。
【０００６】
このような起動プロセスにおいて、ステップ（３）のガス化炉点火時に使用される起動用燃料としては、例えば灯油・軽油や天然ガス等を例示できる。
また、ガスタービン燃料切替のステップ（７）においては、石炭ガスの供給を受けられない起動時に使用する起動用燃料（例えば灯油、軽油、天然ガス等）から、ガス化炉で生成された石炭ガスに変更される。
【０００７】
特許文献１には、石炭ガス化複合発電設備の起動時において、ガス組成及び圧力が安定しガスタービンで燃焼できる条件になるまで、フレアスタック（フレア設備）で排ガスを燃焼しながらガス化炉やガス精製装置のウォーミングを行うことが記載されている。そして、環境条件の厳しい立地点では、フレアスタック用の排煙処理装置が必要になることも記載されている。
また、特許文献２には、石炭ガス化炉と除塵装置とを連結する主系統ラインに、除塵装置の上流側で分岐してフレアスタックに至るバイパスラインを設けた石炭ガス化プラントが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−１８２４４３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した起動プロセスにおいて、ステップ（１）〜（２）の間は窒素ガスを通ガスするため、例えば純度９９ｖｏｌ％の窒素ガス中には、酸素（Ｏ２）は凡そ含有されない。しかし、ステップ（３）の空気通気及び起動用燃料によるガス化炉点火時には、少なくとも本ステップ当初は、空気及び残存酸素を含有する燃焼排ガス（以下、「酸素含有ガス」ともいう）が発生する。
なお、「少なくとも本ステップ当初」としたのは、ステップ（４）以降において、再び酸素が凡そ含有されないガスをポーラスフィルタに通ガスするためである。
【００１０】
この空気及び燃焼排ガスを除塵のためポーラスフィルタまで通ガスし、フィルタエレメント中に存在する石炭未燃分（以下、「チャー」と呼ぶ）が燃焼すると、この燃焼熱がフィルタエレメント温度を過上昇させる原因となる。
このようなフィルタエレメント温度の過上昇は、材料の設計温度超過や損傷の原因となるため、空気通気及び起動用燃料によるガス化炉点火当初においては、少なくともポーラスフィルタをバイパスしてフレア系統で処理する必要がある。なお。一般的なバイパス流路は、例えば特許文献２に開示されているように、ガス化炉出口とサイクロンとの間を連結する配管流路において、サイクロン入口の上流側で分岐させている。
【００１１】
しかしながら、上述した方式（過程）による空気通気及び起動用燃料によるガス化炉点火のステップでは、一時的にではあるものの、フレア設備にて処理される処理ガス中に、ガス化炉内及び配管内に残留する煤塵（チャー）が含まれる。このようなチャーの含有は、たとえ一時的なものであっても好ましいことではなく、ガス化炉起動時における一時的なフレア設備からの処理ガス中へのチャーの含有を抑制することが望まれる。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ガス化炉設備を起動する際にフレア設備にチャーを含むガスが供給されることを抑制しつつ、チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制したガス化炉設備、それを備えたガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の起動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様に係るガス化炉設備は、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化し、可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスに含まれるチャーを回収するチャー回収部と、前記ガス化炉に前記酸素含有気体を供給する第１供給部と、前記チャー回収部の上流側にイナートガスを供給する第２供給部と、前記第１供給部が供給する前記酸素含有気体の供給量および前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御する制御部と、を備えるガス化炉設備であって、前記ガス化炉が、前記第１供給部から供給される前記酸素含有気体を用いて起動用燃料を燃焼させる起動用バーナを有し、前記制御部が、前記第１供給部から供給される前記酸素含有気体及び前記第２供給部から供給される前記イナートガスが混合された混合ガスの酸素濃度が前記チャーの着火濃度以下となるように、前記起動用バーナによる前記起動用燃料の燃焼を開始させるのに先立って、前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御するものである。
本発明の一態様に係るガス化炉設備は、前記チャー回収部によりチャーが回収された前記可燃性ガスを燃焼させるフレア設備をさらに備えていてもよい。
【００１４】
本発明の一態様に係るガス化炉設備は、ガス化炉設備を起動するために、起動用バーナを用いて酸素含有気体と起動用燃料とを燃焼させる。そして、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスは、チャー回収部に供給される。このようにすることで、酸素含有気体及び燃焼ガスに含まれるチャーがチャー回収部で回収された後に、そのガスがフレア設備に供給される。これにより、フレア設備にチャーを含む酸素含有気体及び燃焼ガスが供給されることを防止または抑制することができる。
【００１５】
ここで、チャー回収部には未燃の固体炭素質を含むチャーが存在するため、チャー回収部に供給される燃焼ガスの酸素濃度が高い場合、チャーに含まれる未燃の固体炭素質を着火させてしまう可能性がある。
そこで、本発明の一態様に係るガス化炉設備は、起動用バーナによる起動用燃料の燃焼を開始させるのに先立って、チャー回収部の上流側に供給するイナートガスの供給量を制御し、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスとイナートガスが混合した混合ガスの酸素濃度が着火濃度以下となるようにした。
これにより、燃焼ガスが生成される時点からイナートガスと燃焼ガスとが確実に混合し、これらのガスが混合した混合ガスの酸素濃度をより確実に低下させる効果がある。
【００１６】
このようにすることで、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスの酸素濃度が高い場合であっても、チャー回収部の上流側で燃焼ガスにイナートガスが混合し、酸素濃度が着火濃度以下の混合ガスがチャー回収部に供給される。そのため、チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制することができる。
【００１７】
本発明の一態様に係るガス化炉設備においては、前記着火濃度が、前記チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質が着火し得る酸素濃度の下限値より低い構成としてもよい。
このようにすることで、チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができる。
【００１８】
上記構成においては、前記着火濃度が、１４体積パーセント濃度であるのが好ましい。
発明者らは、燃焼ガスに含まれる炭塵の濃度が比較的低く、かつ起動時のガス化炉内の圧力が定常運転圧に対して比較的低い（例えば、定常運転圧１５〜５０ａｔａ程度に対して起動時のガス化炉内の圧力２〜１０ａｔａ程度）場合、混合ガスの酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下とすることにより、チャー回収部に存在する未燃の固体炭素質の着火を防止することができるという知見を得た。したがって、混合ガスの酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を防止することができる。
【００１９】
上記構成においては、前記着火濃度が、１２体積パーセント濃度であるのが好ましい。
発明者らは、起動時のガス化炉内の圧力が定常運転圧に対して比較的低い場合、燃焼ガスに含まれる炭塵の濃度に関わらず、混合ガスの酸素濃度を１２体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができるという知見を得た。したがって、混合ガスの酸素濃度を１２体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができる。
【００２０】
本発明の一態様に係るガス化炉設備においては、前記ガス化炉が、前記固体炭素質燃料を燃焼させるコンバスタバーナを有し、前記第２供給部は、前記コンバスタバーナに前記イナートガスを供給する構成としてもよい。
このようにすることで、ガス化炉設備の稼働時に固体炭素質燃料を燃焼させるために用いられるコンバスタバーナを利用し、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスにイナートガスを混合させることができる。
【００２１】
上記構成においては、前記ガス化炉が、前記コンバスタバーナを複数有し、該複数のコンバスタバーナの吹出口が、該吹出口から排出されるガスがガス化炉断面と略直交方向に渦の中心を形成するように、それぞれ異なる方向に向けて配置されているのが好ましい。
このようにすることで、コンバスタバーナからガス化炉に排出されるイナートガスにより渦が形成され、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスとイナートガスとの混合が促進される。したがって、混合ガスに酸素濃度の高い部分が存在せず、未燃の固体炭素質の着火を抑制することができる。
【００２２】
本発明の一態様に係るガス化炉設備においては、前記ガス化炉が、前記可燃性ガスと水との熱交換により蒸気を発生させる熱交換器を有し、前記第２供給部が、前記熱交換器よりも下流側かつ、前記ガス化炉から前記チャー回収部に前記可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給流路よりも上流側に、前記イナートガスを供給する構成としてもよい。
このようにすることで、熱交換器よりも上流側にイナートガスを供給して燃焼ガスの温度を低下させる場合に比べ、熱交換器の熱回収効率を向上させることができる。
【００２３】
本発明の一態様に係るガス化炉設備においては、前記第２供給部が、前記ガス化炉から前記チャー回収部に前記可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給流路に前記イナートガスを供給するようにしてもよい。
このようにすることで、ガス化炉に何らの影響も与えることなくチャー回収部の上流側にイナートガスを供給し、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスにイナートガスを混合させることができる。
【００２４】
本発明の一態様に係るガス化複合発電設備は、上記態様のガス化炉設備と、前記ガス化炉設備により生成された前記可燃性ガスを燃料として運転されるガスタービン設備と、前記ガスタービン設備による前記可燃性ガスの燃焼により生成される燃焼排ガス中の熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから供給される蒸気により運転される蒸気タービン設備と、前記ガスタービン設備が供給する動力および前記蒸気タービン設備が供給する動力により駆動される発電機とを備える。
このようにすることで、ガス化炉設備を起動する際にフレア設備にチャーを含むガスが供給されることを抑制しつつ、チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制したガス化複合発電設備を提供することができる。
【００２５】
本発明の一態様に係るガス化炉設備の起動方法は、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化することで、可燃性ガスが生成されるガス化炉と、前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスに含まれるチャーを回収するチャー回収部と、前記ガス化炉に前記酸素含有気体を供給する第１供給部と、前記チャー回収部の上流側にイナートガスを供給する第２供給部とを備えるガス化炉設備の起動方法であって、前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御する制御工程と、起動用バーナにより前記酸素含有気体と起動用燃料とを燃焼して燃焼ガスを生成する起動用燃焼工程とを備え、前記制御工程が、前記第１供給部から供給される前記酸素含有気体及び前記第２供給部から供給される前記イナートガスが混合された混合ガスの酸素濃度が前記チャーの着火濃度以下となるように、前記起動用燃焼工程に先立って、前記第２供給部が供給する前記イナートガスの供給量を制御する。
本発明の一態様に係るガス化炉設備は、前記チャー回収部によりチャーが回収された前記可燃性ガスを燃焼させるフレア設備をさらに備えていてもよい。
【００２６】
本発明の一態様に係るガス化炉設備の起動方法は、ガス化炉設備を起動するために、起動用燃焼工程により、起動用バーナを用いて酸素含有気体と起動用燃料とを燃焼させる。そして、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスは、チャー回収部に供給される。このようにすることで、酸素含有気体及び燃焼ガスに含まれるチャーがチャー回収部で回収された後に、酸素含有気体及び燃焼ガスがフレア設備に供給される。そのため、フレア設備にチャーを含むガスが供給されることが抑制される。
【００２７】
ここで、チャー回収部には未燃の固体炭素質を含むチャーが存在するため、チャー回収部に供給される酸素含有気体及び燃焼ガスの酸素濃度が高い場合、チャーに含まれる未燃の固体炭素質が着火する可能性がある。
そこで、本発明の一態様に係るガス化炉設備の起動方法は、起動用バーナによる酸素含有気体と起動用燃料との燃焼を開始させるのに先立って、チャー回収部の上流側に供給するイナートガスの供給量を制御し、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスとイナートガスが混合した混合ガスの酸素濃度が着火濃度以下となるようにした。
【００２８】
このようにすることで、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスの酸素濃度が高い場合であっても、チャー回収部の上流側で燃焼ガスにイナートガスが混合し、酸素濃度が着火濃度以下の混合ガスがチャー回収部に供給される。そのため、チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制することができる。
【００２９】
本発明の一態様に係るガス化炉設備の起動方法においては、前記着火濃度が、前記チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質が着火し得る酸素濃度の下限値より低い構成としてもよい。
このようにすることで、そのため、チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができる。
【００３０】
上記構成においては、前記着火濃度が、１４体積パーセント濃度であるのが好ましい。
発明者らは、燃焼ガスに含まれる炭塵の濃度が比較的低く、かつ起動時のガス化炉内の圧力が定常運転圧に対して比較的低い場合、混合ガスの酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下とすることにより、チャー回収部に存在する未燃の固体炭素質の着火を防止することができるという知見を得た。したがって、混合ガスの酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を防止することができる。
【００３１】
上記構成においては、前記着火濃度が、１２体積パーセント濃度であるのが好ましい。
発明者らは、起動時のガス化炉内の圧力が定常運転圧に対して比較的低い場合、燃焼ガスに含まれる炭塵の濃度に関わらず、混合ガスの酸素濃度を１２体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができるという知見を得た。したがって、混合ガスの酸素濃度を１２体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ガス化炉設備を起動する際にフレア設備にチャーを含むガスが供給されることを抑制しつつ、チャー回収部に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制したガス化炉設備、それを備えたガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の起動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備を示す系統図である。
【図２】第１実施形態の石炭ガス化炉を示す縦断面図である。
【図３】コンバスタバーナの吹出口の方向を示す石炭ガス化炉の横断面図である。
【図４】第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備の起動工程を示すフローチャートである。
【図５】石炭ガス化複合発電設備の起動工程の比較例を示すフローチャートである。
【図６】チャー回収装置から排出されるガスの流量を示す図であり、（ａ）が第１実施形態の起動工程におけるガスの流量を示し、（ｂ）が起動工程の比較例におけるガスの流量を示す。
【図７】石炭ガス化炉から排出される混合ガスの酸素濃度を示す図であり、（ａ）が第１実施形態の起動工程における混合ガスの酸素濃度を示し、（ｂ）が起動工程の比較例における混合ガスの酸素濃度を示す。
【図８】着火域と不着火域の境界における微粉炭の炭塵濃度と酸素濃度との関係を示す図である。
【図９】第２実施形態の石炭ガス化炉を示す縦断面図である。
【図１０】第３実施形態の石炭ガス化炉を示す縦断面図である。
【図１１】第４実施形態の石炭ガス化炉を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の石炭ガス化複合発電設備について、図面を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備（Integrated  Gasification  Combined  Cycle：IGCC）１は、石炭ガス化炉設備１００と、ガスタービン設備５０と、排熱回収ボイラ６０と、蒸気タービン設備７０と、発電機７１とを備える。
【００３５】
石炭ガス化炉設備１００は、固体炭素質燃料である石炭をガス化し、可燃性ガスを生成するための設備である。石炭ガス化炉設備１００により生成された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路４１を介して、ガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給される。石炭ガス化炉設備１００の詳細については、後述する。
【００３６】
ガスタービン設備５０は、燃焼器５１と、圧縮機５２と、ガスタービン５３を備える。燃焼器５１は、石炭ガス化炉設備１００から供給される可燃性ガスを、圧縮機５２により圧縮された圧縮空気を用いて燃焼させる。こうして可燃性ガスが燃焼すると、高温高圧の燃焼ガスが生成されて燃焼器５１からガスタービン５３へ供給される。この結果、高温高圧の燃焼ガスが仕事をしてガスタービン５３を駆動し、高温の燃焼排ガスが排出される。そして、ガスタービン５３の回転軸出力は、後述する発電機７１や圧縮機５２の駆動源として使用される。
【００３７】
圧縮機５２は、圧縮空気の一部を可燃性ガス燃焼用として燃焼器５１へ供給するとともに、圧縮空気の他の一部を石炭ガス化炉設備１００の抽気空気昇圧機５４へ供給する。抽気空気昇圧機５４に供給された圧縮空気は、昇圧された状態で石炭ガス化炉１０に供給される。
【００３８】
排熱回収ボイラ６０は、ガスタービン５３から排出される高温の燃焼排ガスが保有する熱を回収して蒸気を生成する設備である。排熱回収ボイラ６０は、燃焼排ガスと水との熱交換により蒸気を生成し、生成した蒸気を蒸気タービン設備７０へ供給する。排熱回収ボイラ６０は、水との熱交換により温度低下した燃焼排ガスを、必要な処理を施した後に大気へ放出する。
【００３９】
蒸気タービン設備７０は、排熱回収ボイラ６０から供給される蒸気を駆動源とし、発電機７１が連結される回転軸を回転させる設備である。
発電機７１は、ガスタービン設備５０と蒸気タービン設備７０の双方により駆動される回転軸に連結されており、回転軸の回転により発電を行う。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１は、石炭をガス化して生成した可燃性ガスによりガスタービン設備５０を駆動し、ガスタービン設備５０から排出される燃焼排ガスにより蒸気を生成し、生成した蒸気により蒸気タービン設備７０を駆動し、ガスタービン設備５０および蒸気タービン設備７０を駆動源として、発電機７１による発電を行うものである。
【００４１】
次に、本実施形態の石炭ガス化炉設備１００について、より詳細に説明する。
図１に示すように、石炭ガス化炉設備１００は、石炭ガス化炉（ガス化炉）１０と、給炭装置２０と、チャー回収装置（チャー回収部）３０と、ガス精製設備４０と、空気分離装置（Air  Separation  Unit：ASU）８０と、フレア設備９０と、抽気空気昇圧機５４と、制御部ＣＵとを備える。
【００４２】
石炭ガス化炉１０は、ガス化剤とともに供給された微粉炭をガス化して可燃性ガスを生成する装置である。石炭ガス化炉１０には、例えば空気吹き二段噴流床ガス化炉と呼ばれる方式の炉が採用されている。この石炭ガス化炉１０は、ガス化剤とともに導入した微粉炭（固体炭素質燃料）を部分燃焼させてガス化する装置である。そして、石炭ガス化炉１０で生成した可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路１１を介して、後述するチャー回収装置３０へと導かれる。
【００４３】
石炭ガス化炉１０に供給されるガス化剤としては、空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気等を例示でき、例えばガスタービン設備５０から抽気空気昇圧機５４を介して導入した圧縮空気に空気分離装置（ＡＳＵ）８０から供給される酸素を混合して使用される。石炭ガス化炉１０の詳細については後述する。
【００４４】
給炭装置２０は、固体炭素質燃料である石炭を、石炭ミル（図示略）を用いて粉砕して微粉炭を生成し、石炭ガス化炉１０へ供給する装置である。給炭装置２０により、生成された微粉炭は、空気分離装置８０からイナートガス供給流路８１を介して供給される窒素ガス（イナートガス）によって搬送されることにより、石炭ガス化炉１０へ供給される。
例えば、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。
【００４５】
チャー回収装置３０は、石炭ガス化炉１０から供給される可燃性ガスに含まれるチャー（未燃分の微粉炭）を可燃性ガスから分離して回収する装置である。チャー回収装置３０は、サイクロン３１とポーラスフィルタ３２とが連結管３３を介して直列に接続された構成となっている。チャー回収装置３０でチャーが分離除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路３４を介してガス精製設備４０へ導かれる。
【００４６】
サイクロン３１は、石炭ガス化炉１０から供給される可燃性ガスに含まれるチャーを分離除去し、可燃性ガス成分をポーラスフィルタ３２へ供給する。
ポーラスフィルタ３２は、サイクロン３１の後流側に設置されたフィルタであり、可燃性ガスに含まれる微細チャーを回収する。
チャー回収装置３０により回収されたチャーは、イナートガス供給流路８１を介して供給される窒素ガス（イナートガス）によって搬送されることにより、チャー回収流路３８を介して石炭ガス化炉１０へ供給される。
【００４７】
ガス精製設備４０は、チャー回収装置３０でチャーが分離除去された可燃性ガスを精製して不純物を取り除き、ガスタービン設備５０の燃料ガスとして適した性状のガスを精製する設備である。ガス精製設備４０により精製された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路４１を介してガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給される。
【００４８】
空気分離装置８０は、空気を圧縮しつつ冷却することにより液化し、蒸留により酸素ガス，窒素ガス，アルゴンガス，その他に分離する装置である。空気分離装置８０により分離された酸素ガスは、酸素供給流路８２（第１供給部）を介して、石炭ガス化炉１０へ供給される。空気分離装置８０により分離された窒素ガスは、イナートガス供給流路８１を介して、その一部が石炭ガス化炉１０へ供給される。空気分離装置８０により分離された窒素ガスは、イナートガス供給流路８１を介して、その他の一部が微粉燃料供給流路２１及びチャー回収流路３８へ搬送用ガスとして供給される。
【００４９】
空気分離装置８０は、後述する制御装置ＣＵから送信される制御信号に応じて、イナートガス供給流路８１へ供給する窒素ガスの流量と、酸素供給流路８２へ供給する酸素ガスの流量とを、それぞれ調整することが可能となっている。
【００５０】
フレア設備９０は、チャー回収装置３０によりチャーが回収された可燃性ガスを燃焼させる設備である。フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の起動時あるいは停止時において、石炭ガス化炉１０から排出されるガスを燃焼させて大気に放出する。フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の起動時には、起動用燃料を石炭ガス化炉１０の起動用バーナにより燃焼させることにより発生する燃焼ガスに含まれる未燃分を燃焼させる。
【００５１】
また、フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の停止時には、ガス精製設備４０により精製された可燃性ガスを燃焼させる。また、フレア設備９０は、石炭ガス化複合発電設備１の稼働中に発生する余剰の可燃性ガスを燃焼させることもできる。
【００５２】
抽気空気昇圧機５４は、ガスタービン設備５０の圧縮機５２から抽気した圧縮空気を昇圧し、石炭ガス化炉１０へ供給する装置である。抽気空気昇圧機５４により昇圧された圧縮空気は、空気供給流路５５を介して石炭ガス化炉１０へ供給される。
【００５３】
制御装置（制御部）ＣＵは、石炭ガス化炉設備１００の各部を制御する装置である。制御装置ＣＵは、制御動作を実行するための制御プログラムが記憶された記憶部（図示略）から制御プログラムを読み出して実行することにより、以下に説明する各種の制御動作を実行する。
【００５４】
制御装置ＣＵは、空気分離装置８０がイナートガス供給流路８１へ供給する窒素ガスの流量を制御する制御信号を空気分離装置８０へ出力することにより、空気分離装置８０から石炭ガス化炉１０，微粉燃料供給流路２１，及びチャー回収流路３８に供給される窒素ガスの流量を制御する。
【００５５】
また、制御装置ＣＵは、空気分離装置８０が酸素供給流路８２へ供給する酸素ガスの流量を制御する制御信号を空気分離装置８０へ出力することにより、空気分離装置８０から石炭ガス化炉１０に供給される酸素ガスの流量を制御する。
また、制御装置ＣＵは、空気流量調整弁（第１供給部）５６の開度を調整する制御信号を空気流量調整弁５６へ出力することにより、抽気空気昇圧機５４から石炭ガス化炉１０に供給される圧縮空気の流量を制御する。
【００５６】
このように、空気分離装置８０の酸素供給流路８２および空気流量調整弁５６は、それぞれ酸素含有気体である酸素ガスおよび圧縮空気を石炭ガス化炉１０に供給する第１供給部として機能する。
また、空気分離装置８０のイナートガス供給流路８１は、イナートガスである窒素ガスをチャー回収装置３０の上流側に供給する第２供給部として機能する。
また、制御装置ＣＵは、圧力調整弁９７の開度を調整する制御信号を圧力調整弁９７へ出力することにより、石炭ガス化炉１０内部の圧力を調整することができる。
【００５７】
ここで、石炭ガス化炉１０から排出される可燃性ガスが流通する流路およびその流路上に設けられる開閉弁について説明する。
石炭ガス化炉１０から排出された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路１１の下流端Ａで分岐し、チャー回収装置３０またはバイパス主流路９１へ流入する。
【００５８】
バイパス主流路９１は、上流端Ａから下流端Ｂに至る流路であり、石炭ガス化炉１０から排出される可燃性ガスを、チャー回収装置３０を通過させずにフレア設備９０へ供給するための流路である。このバイパス主流路９１に設けられる開閉弁９２は、石炭ガス化複合発電設備１を緊急停止させる場合等に開状態となる。
【００５９】
バイパス主流路９１に設けられる開閉弁９２が閉状態、かつチャー回収装置３０の上流側に設けられる開閉弁１２が開状態の場合、石炭ガス化炉１０から排出される可燃性ガスは、チャー回収装置３０に供給される。
【００６０】
チャー回収装置３０に供給された可燃性ガスは、サイクロン３１から連結管３３を経由してポーラスフィルタ３２に供給される。ポーラスフィルタ３２にて微細チャーが除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給流路３４に供給される。
【００６１】
分岐配管３７は、可燃性ガス供給流路３４から開閉弁３５の上流側で分岐し、バイパス主流路９１に接続される。分岐配管３７には、開閉弁３６が設けられている。
また、分岐配管４４は、ガス精製設備４０と燃焼器５１との間を接続する可燃性ガス供給流路４１に設けられる開閉弁４２の上流側で分岐し、バイパス主流路９１に接続される。分岐配管４４には、開閉弁４３が設けられている。
【００６２】
次に、本実施形態の石炭ガス化炉１０について、図２および図３を用いてより詳細に説明する。
石炭ガス化炉１０は、図２に示すように、ガス化部１０ａと、シンガスクーラ（熱交換器）１０ｂと、圧力容器１０ｃとを備える。
【００６３】
ガス化部１０ａは、下方からコンバスタ１０ｄ、リダクタ１０ｅの順で配置される。コンバスタ１０ｄとリダクタ１０ｅとによってガス化部１０ａが構成される。ガス化部１０ａでは、下方から上方へとガスが流れるように形成されている。また、石炭ガス化炉１０は、ガス化部１０ａのリダクタ１０ｅの上部にシンガスクーラ１０ｂが設けられる。
【００６４】
コンバスタ１０ｄには、コンバスタバーナ１０ｆから微粉炭、空気及び酸素ガスが投入され、チャーバーナ１０ｇからチャー回収装置３０により回収されたチャーが投入される。そして、コンバスタ１０ｄは、微粉炭及びチャーを一部燃焼させて、リダクタ１０ｅにおけるガス化反応に必要な高温状態に維持される。微粉炭及びチャーの残部は、揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと熱分解される。また、コンバスタ１０ｄでは、溶融した微粉炭の灰は、灰ホッパ１０ｈに貯留されガス化部１０ａの下方から排出される。溶融した灰は、水で急冷、粉砕されてガラス状のスラグとなる。
【００６５】
リダクタ１０ｅでは、コンバスタ１０ｄから供給される高温ガスによって、リダクタバーナ１０ｉから投入された微粉炭がガス化される。これにより、微粉炭から一酸化炭素や水素等のガスが生成される。石炭ガス化反応は、微粉炭及びチャー中の炭素が高温ガス中の二酸化炭素及び水分と反応して一酸化炭素や水素を生成する吸熱反応である。
【００６６】
コンバスタバーナ１０ｆには、微粉燃料供給流路２１を介して、給炭装置２０からの微粉炭が、空気分離装置８０において分離された窒素ガスとともに供給される。コンバスタバーナ１０ｆには、抽気空気昇圧機５４から空気供給流路５５を介して圧縮空気が供給される。また、コンバスタバーナ１０ｆには、空気分離装置８０から酸素供給流路８２を介して酸素ガスが供給される。更に、コンバスタバーナ１０ｆには、イナートガス供給流路８１を介して窒素ガスが供給される。圧縮空気と酸素ガスは、ガス化剤（酸化剤）として石炭ガス化炉１０に供給される。そして、コンバスタバーナ１０ｆから微粉炭、空気、窒素ガス及び酸素ガスがコンバスタ１０ｄ内へ投入される。
【００６７】
コンバスタバーナ１０ｆに供給される微粉炭の量、酸素ガスの流量、窒素ガスの流量、および圧縮空気の流量は、微粉燃料供給流路２１、酸素供給流路８２、イナートガス供給流路８１、および空気供給流路５５のそれぞれに設けられた流量調整弁（図示略）によって調整される。これら流量調整弁（図示略）の開度は、制御装置ＣＵから流量調整弁に出力される制御信号によって制御される。
【００６８】
図３に示すように、石炭ガス化炉１０は、コンバスタバーナ１０ｆを複数有している。また、複数のコンバスタバーナ１０ｆの吹出口は、吹出口から排出されるガス（微粉炭、酸素ガス、窒素ガス、圧縮空気の混合ガス）が渦Ｃを形成するように、それぞれ異なる方向に向けて配置されている。
【００６９】
チャーバーナ１０ｇには、チャー回収流路３８を介して、チャー回収装置３０からのチャーが、空気分離装置８０において分離された窒素ガスとともに供給される。チャーバーナ１０ｇには、抽気空気昇圧機５４から空気供給流路５５を介して圧縮空気が供給される。また、チャーバーナ１０ｇには、空気分離装置８０から酸素供給流路８２を介して酸素ガスが供給される。更に、チャーバーナ１０ｇには、イナートガス供給流路８１を介して窒素ガスが供給される。圧縮空気と酸素ガスは、ガス化剤（酸化剤）として石炭ガス化炉１０に供給される。そして、チャーバーナ１０ｇからチャー、空気、窒素ガス及び酸素ガスがコンバスタ１０ｄ内へ投入される。
【００７０】
チャーバーナ１０ｇに供給される微粉炭の量、酸素ガスの流量、窒素ガスの流量、および圧縮空気の流量は、チャー回収流路３８、酸素供給流路８２、イナートガス供給流路８１、および空気供給流路５５のそれぞれに設けられた流量調整弁（図示略）によって調整される。これら流量調整弁（図示略）の開度は、制御装置ＣＵから流量調整弁に出力される制御信号によって制御される。
【００７１】
リダクタバーナ１０ｉには、微粉燃料供給流路２１を介して、給炭装置２０からの微粉炭が、空気分離装置８０において分離された窒素ガスとともに供給される。リダクタバーナ１０ｉには、抽気空気昇圧機５４から空気供給流路５５を介して圧縮空気が供給される。また、リダクタバーナ１０ｉには、イナートガス供給流路８１を介して窒素ガスが供給される。そして、リダクタバーナ１０ｉから微粉炭がリダクタ１０ｅ内へ投入される。
【００７２】
リダクタバーナ１０ｉに供給される微粉炭の量、窒素ガスの流量、および圧縮空気の流量は、微粉燃料供給流路２１、イナートガス供給流路８１、および空気供給流路５５のそれぞれに設けられた流量調整弁（図示略）によって調整される。これら流量調整弁（図示略）の開度は、制御装置ＣＵから流量調整弁に出力される制御信号によって制御される。
【００７３】
ガス化部１０ａの下流側、すなわちガス化部１０ａの上部には、シンガスクーラ１０ｂが設けられる。シンガスクーラ１０ｂは、複数の熱交換器からなってもよい。シンガスクーラ１０ｂでは、リダクタ１０ｅから導かれた高温ガスから顕熱を得て、シンガスクーラ１０ｂに導かれた水を蒸気として発生させる。シンガスクーラ１０ｂを通過した生成ガスは、冷却されてから、可燃性ガス供給流路１１へ排出される。
【００７４】
圧力容器１０ｃは、内部からの圧力に耐え得る容器であり、内部にガス化部１０ａとシンガスクーラ１０ｂを収容する。圧力容器１０ｃとガス化部１０ａとシンガスクーラ１０ｂは、軸を共通して配置される。
圧力容器１０ｃの内壁部と、ガス化部１０ａ又はシンガスクーラ１０ｂの外壁部との間には、アニュラス部１０ｊが設けられている。
【００７５】
ガス化部１０ａの下方には、更に、起動用燃焼室１０ｋが設けられており、起動用バーナＢＳから供給される起動用燃料を燃焼させる。起動用バーナＢＳには、酸素供給流路８２および空気供給流路５５から、酸素含有気体である酸素ガスおよび圧縮空気が供給される。起動用バーナＢＳは、酸素含有気体と起動用燃料とを燃焼させる。酸素供給流路８２から起動用バーナＢＳに供給される酸素ガス量と、空気供給流路５５から起動用バーナＢＳに供給される空気量とは、それぞれ流量調整弁（図示略）によって調整される。
起動用燃料としては、例えば、灯油，軽油，天然ガス等が用いられる。
【００７６】
次に、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の起動工程について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
図４に示すフローチャートの各工程は、制御装置ＣＵが石炭ガス化複合発電設備１の各部を制御することにより実行するものとする。ただし、開閉弁１２，３５，３６，４２，４３，９２の開閉動作等、各工程の少なくとも一部は、石炭ガス化複合発電設備１の作業者が実行してもよい。
【００７７】
ステップＳ４０１で、制御装置ＣＵは、空気分離装置８０へ制御信号を出力し、イナートガス供給流路８１を介して石炭ガス化炉１０へ窒素ガスが供給されるように制御する。イナートガス供給流路８１を介した石炭ガス化炉１０への窒素ガスの供給は、図４に示す各工程が終了するまで継続される。
ステップＳ４０１において、制御装置ＣＵは、開閉弁３５，４２，９２を閉状態とし、開閉弁１２，３６，４３を開状態とする。
【００７８】
このように、ステップＳ４０１では、石炭ガス化炉１０に供給される窒素ガスが、チャー回収装置３０から分岐配管３７およびバイパス主流路９１を経由してフレア設備９０に導かれる。
このようにして、石炭ガス化炉１０と、チャー回収装置３０と、フレア設備９０とが、窒素ガスによりパージされる。
【００７９】
ステップＳ４０２で、制御装置ＣＵは、圧力調整弁９７の開度を小さくする制御信号を出力し、石炭ガス化炉１０からフレア設備９０に至る流路を閉塞し、石炭ガス化炉１０内を窒素ガスにより加圧する。また、制御装置ＣＵは、石炭ガス化炉設備１００が備える各部に窒素ガスおよび水を供給することにより、石炭ガス化炉設備１００のウォーミングを行う。
【００８０】
ステップＳ４０３で、制御装置ＣＵは、イナートガス供給流路８１から分岐して微粉燃料供給流路２１に接続される流路上に設けられる流量調整弁（図示略）に制御信号を出力し、微粉燃料供給流路２１へ窒素ガスが供給されるように流量調整弁を制御する。微粉燃料供給流路２１へ供給された窒素ガスは、コンバスタバーナ１０ｆから石炭ガス化炉１０のコンバスタ１０ｄへ流入する。
【００８１】
ステップＳ４０３における窒素ガスの供給は、ステップＳ４０４（起動用燃料によるガス化炉点火）における起動用燃料の燃焼に先立って開始される。このように起動用燃料の燃焼に先立って窒素ガスの供給を開始させているのは、起動用燃料の燃焼によって生成される燃焼ガスに、燃焼開始時点から確実に窒素ガスを混合し、これらのガスが混合した混合ガスの酸素濃度を一時的にも酸素濃度が高いときが存在することなく確実に低下させるためである。
【００８２】
ステップＳ４０３とステップＳ４０４を同時に行う場合、コンバスタバーナ１０ｆからコンバスタ１０ｄへ流入する窒素ガスの流量が十分な量となる前に燃焼ガスが発生し、燃焼ガスと窒素ガスとの混合ガスの酸素濃度が、未燃の固体炭素質の着火を十分に抑制できない可能性がある。混合ガスの酸素濃度を確実に低下させることにより、チャー回収装置３０においてチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制することができる。
【００８３】
ステップＳ４０３における窒素ガスの供給を、起動用燃料の燃焼を開始させる時点からどの程度先だって開始させるかは、空気分離装置８０の性能や、石炭ガス化炉１０の仕様等の種々の条件によって定めるものとする。具体的には、前述の条件を考慮し、ステップＳ４０４における起動用燃料の燃焼を開始させる時点で、コンバスタバーナ１０ｆからコンバスタ１０ｄへ目標とする流量の窒素ガスが流入する状態となるようにステップＳ４０３における窒素ガスの供給を開始するタイミングを定める。
このタイミングは、少なくとも起動用燃料によるガス化炉点火時点を含む燃焼ガスが発生開始する以前であり、ガス化炉点火の数秒間から数分間前に設定される。
【００８４】
ステップＳ４０３で、制御装置ＣＵは、後述するステップＳ４０４で通気する空気（酸素含有気体）と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスと窒素ガスが混合した混合ガスの酸素濃度が着火濃度以下となるように、空気分離装置８０がイナートガス供給流路８１へ供給する窒素ガスの流量を調整する。
ここで、着火濃度としては、例えば、チャー回収装置３０に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質が着火し得る酸素濃度の下限値より低いようにするのが望ましい。この酸素濃度の下限値は、石炭の組成や石炭ガス化複合発電設備１の設置環境等により変化するが、例えば、１４体積パーセント濃度、より好ましくは１２体積パーセント濃度が例示される。
【００８５】
ここで、酸素濃度の下限値について説明する。
図８は、着火域と不着火域の境界における微粉炭の炭塵濃度と酸素濃度との関係を示す図である。縦軸が炭塵濃度を示し、横軸が酸素濃度を示す。縦軸は、対数軸で表されている。図８に示す例は、本実施形態の制御装置ＣＵにより制御される酸素濃度の下限値を設定するために、発明者らによって得られた実験データに基づくものである。よって、図８に示す例は、本実施形態の石炭ガス化炉１０における炭塵濃度の酸素濃度との関係を直接的に示すものではない。
【００８６】
図８中の実線は、微粉炭が存在する雰囲気の絶対圧力が２５ａｔａである場合の着火域と不着火域の境界における微粉炭の炭塵濃度と酸素濃度との関係を示している。一方、図８中の破線は、微粉炭が存在する雰囲気の絶対圧力が大気圧（１ａｔａ）である場合の着火域と不着火域の境界における微粉炭の炭塵濃度と酸素濃度との関係を示している。
実線と破線のいずれにおいても、線よりも左側（酸素濃度が低い側）が不着火域であり、線よりも右側（酸素濃度が高い側）が着火域である。実線と破線のいずれも、着火域と不着火域の境界を示しているが、現実には湿度や温度等の他の条件により、着火域でも着火しない場合があり得る。
【００８７】
図８に示すように、微粉炭が存在する雰囲気の酸素濃度が１５体積パーセント濃度以下である場合、炭塵の濃度が比較的低く、かつ石炭ガス化炉１０内の圧力が定常運転圧に対して比較的低いという条件を満たせば、その条件を満たす未燃の固体炭素質は不着火域に存在することとなる。
チャー回収装置３０は、起動時に石炭ガス化炉１０と略同圧に加圧されるため、チャー回収装置３０に存在する未燃の固体炭素質は、前述した条件を満たすことにより、その着火が防止される。
したがって、混合ガスの酸素濃度を１５体積パーセント濃度以下とし、更に前述の条件を満たすようにすることにより、チャー回収装置３０に燃焼ガスを供給したとしても、チャー回収装置３０に存在する未燃の固体炭素質の着火を防止することができる。
特に、混合ガスの酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下である場合、石炭ガス化炉内の圧力が１ａｔａ以下であれば、あらゆる炭塵濃度においても未燃の固体炭素質は不着火域に存在することとなる。したがって、チャー回収装置３０に燃焼ガスを供給したとしても、チャー回収装置３０に存在する未燃の固体炭素質の着火を防止することができる。
【００８８】
また、図８に示すように、微粉炭が存在する雰囲気の酸素濃度が１２体積パーセント濃度以下である場合、起動時のガス化炉内の圧力が定常運転圧に対して比較的低いという条件を満たせば、その条件を満たす微粉炭は不着火域に存在することとなる。図８に示すように、酸素濃度が１２体積パーセント濃度以下である場合は、石炭ガス化炉１０内の圧力が石炭ガス化炉１０の起動時の炉内圧力よりも十分に高い２５ａｔａであっても炭塵濃度によらずに不着火域となる。そのため、石炭ガス化炉１０内の圧力が２５ａｔａより十分に低い場合、微粉炭は不着火域に存在することとなる。
したがって、混合ガスの酸素濃度を１２体積パーセント濃度以下とし、更に前述の条件を満たすようにすることにより、チャー回収装置３０に燃焼ガスを供給したとしても、チャー回収装置３０に存在する未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができる。
【００８９】
ステップＳ４０４で、制御装置ＣＵは、閉状態の空気流量調整弁５６の開度を増加させ、抽気空気昇圧機５４から供給される圧縮空気の、空気供給流路５５を介して石炭ガス化炉１０への供給を開始させる。また、制御装置ＣＵは、ステップＳ４０３で供給を開始した窒素ガスの流量が目標流量に到達していることを確認した上で、起動用燃料を起動用バーナＢＳへ供給し、起動用燃料による燃焼を開始させる。この燃焼により、起動用燃焼室１０ｋにおいて、燃焼ガスが生成される。
【００９０】
ステップＳ４０４では、開閉弁３５，４２，９２が閉状態であり、開閉弁１２，３６，４３を開状態である。したがって、起動用燃焼室１０ｋにおいて生成された燃焼ガスは通気される空気とともに、チャー回収装置３０に供給される。チャー回収装置３０に供給された燃焼ガスと空気は、燃焼ガスに含まれるチャーが除去された後に、フレア設備９０に供給されるので、フレア設備９０からの処理ガス中へのチャー０の含有を抑制する点で好ましい。
【００９１】
ステップＳ４０５で、制御装置ＣＵは、開閉弁１２，３５，３６，４２を閉状態とし、開閉弁９２，４３を開状態とする。また、制御装置ＣＵは、空気流量調整弁５６の開度を増加させる制御信号と、圧力調整弁９７の開度を小さくする制御信号とを出力する。これにより、抽気空気昇圧機５４から石炭ガス化炉１０へ供給される圧縮空気により、石炭ガス化炉１０の内部を更に加圧する。
【００９２】
ステップＳ４０６で、制御装置ＣＵは、開閉弁９２，３６，４２を閉状態とし、開閉弁１２，３５，４３を開状態とする。これにより、石炭ガス化炉１０にて生成され、チャー回収装置３０でチャーが回収された燃焼ガスが、ガス精製設備４０に供給される。ガス精製設備４０を経由した燃焼ガスは、分岐配管４４を経由して、フレア設備９０に供給される。
【００９３】
ステップＳ４０７で、制御装置ＣＵは、起動用バーナへの起動用燃料の供給を停止させるとともに、給炭装置２０からコンバスタバーナ１０ｆへの微粉炭の供給を開始させる。これにより、石炭ガス化炉１０が用いるガス化炉燃料が、起動用燃料から微粉炭へ切り替えられる。
【００９４】
ステップＳ４０８で、制御装置ＣＵは、開閉弁９２，３６，４３を閉状態とし、開閉弁１２，３５，４２を開状態とする。これにより、石炭ガス化炉１０が生成し、ガス精製設備４０で精製された可燃性ガスが、ガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給される。これに伴って、制御装置ＣＵは、ステップＳ４０１より以前に開始している起動用燃料を用いた燃焼器５１の燃焼を停止させるべく、起動用燃料の供給を停止する。これにより、ガスタービン設備５０が用いるガスタービン燃料が、起動用燃料から石炭ガス化可燃性ガスに切り替えられる。
【００９５】
ステップＳ４０９で、制御部ＣＵは、抽気空気昇圧機５４の出力、空気分離装置８０から酸素供給流路８２への酸素ガスの供給量、給炭装置２０の給炭量等を増加させることにより、石炭ガス化複合発電設備１の負荷を徐々に上昇させる。制御部ＣＵは、石炭ガス化複合発電設備１の負荷が所望の負荷に到達した場合に、石炭ガス化複合発電設備１の起動工程が完了したと判断する。
【００９６】
次に、石炭ガス化複合発電設備１の起動工程の比較例について、図５を用いて説明する。
なお、図５におけるステップＳ５０１，Ｓ５０２，Ｓ５０５〜Ｓ５０９は、図４におけるステップＳ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０５〜Ｓ４０９と同様であるので、説明を省略する。
【００９７】
図５におけるステップＳ５０３で、制御装置ＣＵは、閉状態の空気流量調整弁５６の開度を増加させ、抽気空気昇圧機５４から供給される圧縮空気の、空気供給流路５５を介して石炭ガス化炉１０への供給を開始させる。また、制御装置ＣＵは、起動用燃料を起動用バーナＢＳへ供給し、起動用燃料による燃焼を開始させる。この燃焼により、起動用燃焼室１０ｋにおいて、燃焼ガスが生成される。
【００９８】
ステップＳ５０３で、制御装置ＣＵは、開閉弁１２，３５，３６，４２を閉状態とし、開閉弁９２，４３を開状態とする。したがって、起動用燃焼室１０ｋにおいて生成された燃焼ガスは、チャー回収装置３０に供給されずにバイパス主流路９１へ供給される。バイパス主流路９１へ供給された燃焼ガスは、燃焼ガスに含まれるチャーが除去されずに、フレア設備９０に供給される。
【００９９】
ステップＳ５０４で、制御装置ＣＵは、開閉弁９２，３５，４２を閉状態とし、開閉弁１２，３６，４３を開状態とする。したがって、起動用燃焼室１０ｋにおいて生成された燃焼ガスは、チャー回収装置３０に供給される。チャー回収装置３０に供給された燃焼ガスは、燃焼ガスに含まれるチャーが除去された後に、フレア設備９０に供給される。
【０１００】
このように、石炭ガス化複合発電設備１の起動工程の比較例においては、ステップＳ５０３において、燃焼ガスに含まれるチャーが除去されずに、フレア設備９０に供給される。そのため、燃焼ガスに含まれるチャーが、フレア設備９０から放出されるガス中に含有される可能性がある。
【０１０１】
また、ステップＳ５０３が完了するまでは、起動用燃料の燃焼により生成した燃焼ガスがチャー回収装置３０に供給されないため、ポーラスフィルタ３２が暖気されない。したがって、石炭ガス化複合発電設備１の起動工程の比較例では、ポーラスフィルタ３２が所定温度（例えば、酸露点の約１６０℃）以上とするのに要する時間が、本実施形態の起動工程に比べて長くなる。
【０１０２】
ポーラスフィルタ３２を酸露点の約１６０℃以上とするのが望ましいのは、ポーラスフィルタ３２に供給されるガスに含まれる硫黄分が酸化してＳＯ２が発生することや、ＳＯ２が酸化によりＳＯ３に転換し、最終的にこれらの硫黄分により腐食が起こることを抑制するためである。
【０１０３】
一方で、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の起動工程を示す図４においては、ステップＳ４０４で起動用バーナＢＳによる起動用燃料の燃焼を開始させるのに先立って、ステップＳ４０３で空気分離装置８０がイナートガス供給流路８１に供給する窒素ガスの供給量を増加させるように制御している。
【０１０４】
空気分離装置８０がイナートガス供給流路８１に供給する窒素ガスは、コンバスタバーナ１０ｆへ供給されるため、起動用燃料の燃焼により生成した燃焼ガスはコンバスタ１０ｄにて混合して燃焼ガスよりも酸素濃度が低い混合ガスとなる。
【０１０５】
このように、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の起動工程によれば、比較例の起動方法に比べ、ポーラスフィルタ３２に燃焼ガスを通過させる期間が長く確保できるため、ポーラスフィルタ３２を所定温度（例えば、約１６０℃）以上とするのに要する時間を短縮することができる。
【０１０６】
また、混合ガスに含まれる酸素濃度を低くすることで、ポーラスフィルタ３２に供給されるガスに含まれる硫黄分が酸化してＳＯ２が発生したり、ＳＯ２が酸化によりＳＯ３に転換し、最終的にこれらの硫黄分により腐食が起こることを抑制することができる。
【０１０７】
次に、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の起動工程およびその比較例において、チャー回収装置３０から排出されるガスの流量について図６を用いて説明する。
図６において、（ａ）が本実施形態の起動工程におけるガスの流量を示し、（ｂ）が比較例の起動工程におけるガスの流量を示す。図６中の実線は石炭ガス化炉１０の出口から可燃性ガス供給流路１１へ供給されるガス量を示し、破線は石炭ガス化炉１０に供給される空気量を示し、一点鎖線は石炭ガス化炉１０に供給される窒素ガス量を示す。
【０１０８】
先ず、図６（ａ）の本実施形態の起動方法を説明する。図４のステップＳ４０１は、図６（ａ）の時刻Ｔ１〜Ｔ２に対応している。時刻Ｔ１で石炭ガス化炉１０への窒素ガスの供給が開始され、時刻Ｔ２に至るまで石炭ガス化炉１０に供給する窒素ガスが略一定の流量を維持している。
図４のステップＳ４０２は、図６（ａ）の時刻Ｔ２〜Ｔ３に対応している。
【０１０９】
図４のステップＳ４０３は、図６（ａ）の時刻Ｔ２〜Ｔ７に対応している。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて、空気分離装置８０からイナートガス供給流路８１へ供給される窒素ガス量が上昇し、時刻Ｔ３から時刻Ｔ６に至るまで石炭ガス化炉１０に供給される窒素ガス量が略一定に維持される。
【０１１０】
図４のステップＳ４０４は、図６（ａ）の時刻Ｔ２〜Ｔ７に対応している。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて、空気流量調整弁５６の開度を増加させ、抽気空気昇圧機５４から石炭ガス化炉１０に供給される空気量を増加させる。時刻Ｔ３から時刻Ｔ６に至るまで石炭ガス化炉１０に供給される空気量が略一定に維持される。
制御装置ＣＵは、時刻Ｔ３で窒素ガス量と空気量が目標量に到達したことを確認すると、時刻Ｔ４にて起動用燃料を起動用バーナＢＳへ供給し、起動用燃料による燃焼を開始させる。制御装置ＣＵは、時刻Ｔ４から時刻Ｔ７に至るまで、各種の条件を適宜に変更しながら、起動用燃料による燃焼を継続する。
【０１１１】
図４のステップＳ４０５は、図６（ａ）の時刻Ｔ７〜Ｔ８に対応している。時刻Ｔ７において、制御装置ＣＵは、空気流量調整弁５６の開度を増加させる制御信号と、圧力調整弁９７の開度を小さくする制御信号とを出力する。これにより、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８にかけて、石炭ガス化炉１０に供給される空気量が増加するとともに、石炭ガス化炉１０が加圧される。
【０１１２】
図４のステップＳ４０６は、図６（ａ）の時刻Ｔ９に対応している。制御装置ＣＵは、時刻Ｔ８において石炭ガス化炉１０が目標圧力まで加圧されたことを確認してランピング（加圧）を終了する。制御装置ＣＵは、時刻Ｔ９において、チャー回収装置３０でチャーが回収された燃焼ガスがガス精製設備４０に供給されるように、開閉弁９２，３６，４２を閉状態とし、開閉弁１２，３５，４３を開状態とする。
【０１１３】
続いて、図６（ｂ）の比較例の起動方法について説明する。図５のステップＳ５０１は、図６（ｂ）の時刻Ｔ１〜Ｔ２に対応している。時刻Ｔ１で石炭ガス化炉１０への窒素ガスの供給が開始され、時刻Ｔ２に至るまで石炭ガス化炉１０に供給される窒素ガス量が徐々に流量が減少している。
図５のステップＳ５０２は、図６（ｂ）の時刻Ｔ２〜Ｔ３に対応している。
【０１１４】
図５のステップＳ５０３は、図６（ｂ）の時刻Ｔ２〜Ｔ７に対応している。時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて、空気流量調整弁５６の開度を増加させ、抽気空気昇圧機５４から石炭ガス化炉１０に供給される空気量を増加させる。時刻Ｔ３から時刻Ｔ６に至るまで石炭ガス化炉１０に供給される空気量が略一定に維持される。
制御装置ＣＵは、時刻Ｔ３で空気量が目標量に到達したことを確認すると、時刻Ｔ４にて起動用燃料を起動用バーナＢＳへ供給し、起動用燃料による燃焼を開始させる。制御装置ＣＵは、時刻Ｔ４から時刻Ｔ７に至るまで、各種の条件を適宜に変更しながら、起動用燃料による燃焼を継続する。
【０１１５】
図５のステップＳ５０５は、図６（ｂ）の時刻Ｔ７〜Ｔ８に対応している。時刻Ｔ７において、制御装置ＣＵは、空気流量調整弁５６の開度を増加させる制御信号と、圧力調整弁９７の開度を小さくする制御信号とを出力する。これにより、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８にかけて、石炭ガス化炉１０に供給される空気量が増加するとともに、石炭ガス化炉１０が加圧される。
【０１１６】
図５のステップＳ５０６は、図６（ｂ）の時刻Ｔ９に対応している。制御装置ＣＵは、時刻Ｔ８において石炭ガス化炉１０が目標圧力まで加圧されたことを確認してランピング（加圧）を終了する。制御装置ＣＵは、時刻Ｔ９において、チャー回収装置３０でチャーが回収された燃焼ガスがガス精製設備４０に供給されるように、開閉弁９２，３６，４２を閉状態とし、開閉弁１２，３５，４３を開状態とする。
【０１１７】
このように、図６（ａ）に示す本実施形態の起動工程においては、時刻Ｔ４で起動用燃料による燃焼を開始させるのに先立つ時刻Ｔ２から窒素ガスの供給量を増加させ、時刻Ｔ３で窒素ガスの供給量を目標量に到達させ、その後に起動用燃料による燃焼を開始させている。
それに対して、比較例の起動工程においては、時刻Ｔ４で起動用燃料による燃焼を開始させる時点で石炭ガス化炉１０に供給される窒素ガス量は少量のままである。
【０１１８】
次に、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の起動工程およびその比較例において、石炭ガス化炉１０から排出される混合ガスの酸素濃度について図７を用いて説明する。
図７において、（ａ）が本実施形態の起動工程において石炭ガス化炉１０から排出される混合ガスの酸素濃度を示し、（ｂ）が比較例の起動工程において石炭ガス化炉１０から排出される混合ガスの酸素濃度を示す。
【０１１９】
図７（ａ）と図７（ｂ）とを対比すると、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４において酸素濃度が最大値となっている点で共通している。これは、時刻Ｔ２で石炭ガス化炉１０への空気の供給が開始されて時刻Ｔ３で一定の流量となっているからである。また、時刻Ｔ４において起動用燃料による燃焼を開始させているため、時刻Ｔ４以降で酸素が燃焼により消費されるからである。
【０１２０】
一方、図７（ａ）と図７（ｂ）とを対比すると、図７（ｂ）の酸素濃度の最大値に対して、図７（ａ）の酸素濃度の最大値が小さくなっている点で相違している。これは、本実施形態の起動工程においては、時刻Ｔ４で起動用燃料による燃焼を開始させるのに先立つ時刻Ｔ２で窒素ガスの供給量を増加させることで、窒素ガスと空気とが混合した混合ガスの酸素濃度が低下しているからである。
【０１２１】
このように、本実施形態の起動工程においては、比較例の起動工程に比べ、起動用燃料による燃焼を開始する時点での起動用バーナＢＳの周囲の雰囲気の酸素濃度が十分に低くなっている。そのため、チャー回収装置３０に供給される燃焼ガスと窒素ガスとの混合ガスの酸素濃度を十分に低くし、チャー回収装置３０に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制することができる。
【０１２２】
次に、本実施形態の石炭ガス化炉設備１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の石炭ガス化炉設備１００は、石炭ガス化炉設備１００を起動するために、起動用バーナＢＳを用いて酸素含有気体と起動用燃料とを燃焼させる。そして、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスは、チャー回収装置３０に供給される。このようにすることで、酸素含有気体及び燃焼ガスに含まれるチャーがチャー回収装置３０で回収された後に、そのガスがフレア設備９０に供給される。これにより、フレア設備９０に、チャーを含む酸素含有気体及び燃焼ガスが供給されることを防止または抑制することができる。
【０１２３】
ここで、チャー回収装置３０には未燃の固体炭素質を含むチャーが存在するため、チャー回収装置３０に供給される燃焼ガスの酸素濃度が高い場合、チャーに含まれる未燃の固体炭素を着火させてしまう可能性がある。
そこで、本実施形態の石炭ガス化炉設備１００は、起動用バーナＢＳによる起動用燃料の燃焼を開始させるのに先立って、チャー回収装置３０の上流側に供給する窒素ガス（イナートガス）の供給量を制御し、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスと窒素ガスが混合した混合ガスの酸素濃度が着火濃度以下となるようにした。
【０１２４】
このようにすることで、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスの酸素濃度が高い場合であっても、チャー回収装置３０の上流側で燃焼ガスに窒素ガスが混合し、酸素濃度が着火濃度以下の混合ガスがチャー回収装置３０に供給される。そのため、チャー回収装置３０に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制することができる。
【０１２５】
さらに、起動用バーナＢＳによる起動用燃料の燃焼を開始させるのに先立って、チャー回収装置３０の上流側に供給する窒素ガス（イナートガス）の供給量を制御するので、生成される燃焼ガスが発生時点から窒素ガス（イナートガス）がより確実に混合することで、これらのガスが混合した混合ガスの酸素濃度が高いときが存在することなく、より確実に酸素濃度を低下させる効果がある。
【０１２６】
本実施形態の石炭ガス化炉設備１００においては、着火濃度が、チャー回収装置３０に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質が着火し得る酸素濃度の下限値より低い構成とするのが望ましい。
このようにすることで、チャー回収装置３０に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができる。
【０１２７】
また、着火濃度は、１４体積パーセント濃度であるのが好ましい。
発明者らは、燃焼ガスを含む混合ガスの酸素濃度が完全に無い状態にする必要がなく、起動用燃料によるガス化炉点火時点を含む燃焼ガスの発生開始から確実に酸素濃度を規定濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を防止することが可能なことを見出した。
すなわち、発明者らは、燃焼ガスに含まれる炭塵の濃度が比較的低く、かつ起動時の石炭ガス化炉１０内の圧力が定常運転圧に対して比較的低い場合、混合ガスの酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下とすることにより、チャー回収装置３０に存在する未燃の固体炭素質の着火を防止することができるという知見を得た。したがって、混合ガスの酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を防止することができる。
【０１２８】
また、着火濃度は、１２体積パーセント濃度であるのが更に好ましい。
発明者らは、起動時の石炭ガス化炉１０内の圧力が定常運転圧に対して比較的低い場合、燃焼ガスに含まれる炭塵の濃度に関わらず、混合ガスの酸素濃度を１２体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができるという知見を得た。したがって、混合ガスの酸素濃度を１２体積パーセント以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を確実に防止することができる。
【０１２９】
このように、混合ガスの酸素濃度は、終始において、大気圧レベルにおいては酸素濃度を１４体積パーセント濃度以下に、また圧力が高い状態においては酸素濃度を１２体積パーセント濃度以下とすることにより、未燃の固体炭素質の着火を防止することができる。
ここで、「着火」とは、熱源などの存在により火が付き燃焼反応が発生することを意味し、徐々に進む酸化反応とは異なるものである。また、未燃の固体炭素質の量や状態により火炎の発生状況は異なり、自ら燃え出す発火とは必ずしも同一にならない。チャー回収装置３０に存在するチャーに含まれる未燃の固体炭素質の着火を抑制することで、固体炭素質燃料の燃焼による燃焼熱がチャー回収装置３０の温度を過上昇させ、材料の設計温度超過や損傷の原因となるが防止される。
【０１３０】
本実施形態の石炭ガス化炉設備１００においては、石炭ガス化炉１０が、微粉炭を燃焼させるコンバスタバーナ１０ｆを有し、空気分離装置８０は、イナートガス供給流路８１を介してコンバスタバーナ１０ｆに窒素ガスを供給する。
このようにすることで、石炭ガス化炉設備１００の稼働時に微粉炭を燃焼させるために用いられるコンバスタバーナ１０ｆを利用し、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスに窒素ガスを混合させることができる。
【０１３１】
本実施形態においては、石炭ガス化炉１０が、コンバスタバーナ１０ｆを複数有し、複数のコンバスタバーナ１０ｆの吹出口が、吹出口から排出されるガスがガス化炉断面と略直交方向に渦の中心を形成するように、それぞれ異なる方向に向けて配置されている。
このようにすることで、コンバスタバーナ１０ｆから石炭ガス化炉１０に排出される窒素ガスにより渦が形成され、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスとイナートガスとの混合が促進される。したがって、混合ガスに酸素濃度の高い部分が存在せず、未燃の固体炭素質の着火を抑制することができる。
【０１３２】
〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、説明を省略する。
本発明の第１実施形態においては、空気分離装置８０が、起動用バーナＢＳによる酸素含有気体と起動用燃料との燃焼を開始するのに先立って、コンバスタバーナ１０ｆに窒素ガスを供給するものとした。
それに対して本実施形態は、コンバスタバーナ１０ｆに窒素ガスを供給するのに替えて、コンバスタバーナ１０ｆよりも下流側かつ可燃性ガス供給流路１１よりも上流側のアニュラス部１０ｊに、空気分離装置８０からの窒素ガスを供給するものである。
【０１３３】
図９に示すように、本実施形態においては、空気分離装置８０から石炭ガス化炉１０に窒素ガスを供給するイナートガス供給流路８１に流量調整弁８４を設け、制御装置ＣＵが流量調整弁８４の開度を制御する。
図９に示すように、流量調整弁８４を介して窒素ガスが供給される箇所は、アニュラス部１０ｊである。アニュラス部１０ｊに供給された窒素ガスは、シンガスクーラ１０ｂの出口部１０ｌにて、シンガスクーラ１０ｂを通過した燃焼ガスと混合する。つまり、流量調整弁８４を介して供給される窒素ガスは、シンガスクーラ１０ｂで熱交換された後の燃焼ガスと混合する。
【０１３４】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備によれば、シンガスクーラ１０ｂよりも上流側に窒素ガスを供給して燃焼ガスの温度を低下させる場合に比べ、シンガスクーラ１０ｂの熱回収効率を向上させることができる。
【０１３５】
〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、説明を省略する。
本発明の第１実施形態においては、空気分離装置８０が、起動用バーナＢＳによる酸素含有気体と起動用燃料との燃焼を開始するのに先立って、コンバスタバーナ１０ｆに窒素ガスを供給するものとした。
それに対して本実施形態は、コンバスタバーナ１０ｆに窒素ガスを供給するのに替えて、石炭ガス化炉１０からチャー回収装置３０に可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給流路１１に窒素ガスを供給するものである。
【０１３６】
図１０に示すように、本実施形態においては、空気分離装置８０から可燃性ガス供給流路１１に窒素ガスを供給するイナートガス供給流路８１に流量調整弁８５を設け、制御装置ＣＵが流量調整弁８５の開度を制御する。
【０１３７】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備によれば、石炭ガス化炉１０に影響も与えることなくチャー回収装置３０の上流側に窒素ガスを供給し、酸素含有気体と起動用燃料との燃焼により生成される燃焼ガスに窒素ガスを混合させることができる。
【０１３８】
〔第４実施形態〕
本発明の第２実施形態は、第１実施形態のコンバスタバーナ１０ｆに替えて、コンバスタバーナ１０ｆよりも下流側かつ可燃性ガス供給流路１１よりも上流側のアニュラス部１０ｊに窒素ガスを供給するものであった。また、本発明の第３実施形態は、第１実施形態のコンバスタバーナ１０ｆに替えて、石炭ガス化炉１０からチャー回収装置３０に可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給流路１１に窒素ガスを供給するものであった。
【０１３９】
それに対して、本実施形態は、第１実施形態のコンバスタバーナ１０ｆに加えて、シンガスクーラ１０ｂよりも下流側かつ可燃性ガス供給流路１１よりも上流側の出口部１０ｌに窒素ガスを供給し、あるいは更に石炭ガス化炉１０からチャー回収装置３０に可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給流路１１に窒素ガスを供給するものである。
【０１４０】
図１１に示すように、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備は、シンガスクーラ１０ｂよりも下流側かつ可燃性ガス供給流路１１よりも上流側のシンガスクーラ１０ｂの出口部１０ｌに、空気分離装置８０からの窒素ガスを供給する流量調整弁８４を備える。
また、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１は、空気分離装置８０から可燃性ガス供給流路１１に窒素ガスを供給する流量調整弁８５を備える。
このように、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備は、イナートガス供給流路８１から供給される窒素ガスを、コンバスタバーナ１０ｆと、流量調整弁８４と、流量調整弁８５とから、それぞれの箇所に供給することが可能な構成となっている。
【０１４１】
そして、本実施形態の制御装置ＣＵは、コンバスタバーナ１０ｆ，流量調整弁８４，流量調整弁８５のいずれに窒素ガスを供給するかを適宜に制御できる。また、制御装置ＣＵは、コンバスタバーナ１０ｆ，流量調整弁８４，流量調整弁８５のそれぞれに供給する窒素ガス量をどのような量にするべきかを適宜に制御できる。
具体的には、コンバスタバーナ１０ｆ，流量調整弁８４，流量調整弁８５のそれぞれに窒素ガスを分配する分配装置（図示略）をイナートガス供給流路８１に設ける。そして、制御装置ＣＵは、分配装置を制御することにより、コンバスタバーナ１０ｆ，流量調整弁８４，流量調整弁８５のいずれに窒素ガスを供給するかを適宜に制御する。また、制御装置ＣＵは、分配装置を制御することにより、コンバスタバーナ１０ｆ，流量調整弁８４，流量調整弁８５のそれぞれに分配する分配量を決定する。
【０１４２】
本実施形態によれば、チャー回収装置３０の上流側の複数箇所において窒素ガスを供給することにより、より混合度が高く酸素濃度分布が均一化された混合ガスを生成し、チャー回収装置３０に供給することができる。
【０１４３】
〔他の実施形態〕
以上の説明においては、可燃性ガスを生成するための設備として、粉砕された石炭（微粉炭）をガス化する石炭ガス化炉１０を用いる例を示したが、他の態様であってもよい。
例えば、可燃性ガスを生成するための設備として、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料など、他の固体炭素質燃料をガス化するガス化炉設備を用いるようにしてもよい。
【０１４４】
以上の説明においては、ガスタービン設備５０と蒸気タービン設備７０の双方が、発電機７１に連結される回転軸に駆動力を与えるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ガスタービン設備５０が駆動力を与える回転軸にガスタービン設備５０専用の発電機を設け、蒸気タービン設備７０が駆動力を与える他の回転軸に蒸気タービン設備７０専用の発電機を設けるようにしてもよい。
【０１４５】
以上の説明においては、イナートガス（不活性ガス）として窒素ガスを例示したが、他の態様であってもよい。例えば、二酸化炭素や二酸化炭素と窒素の混合ガスなど、窒素ガスに替えて他のイナートガスを採用してもよい。
【符号の説明】
【０１４６】
１      石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１０    石炭ガス化炉（ガス化炉）
１０ａ  ガス化部
１０ｂ  シンガスクーラ（熱交換器）
１０ｄ  コンバスタ
１０ｆ  コンバスタバーナ
１０ｊ  アニュラス部
１０ｋ  起動用燃焼室
１０ｌ  出口部
１１，３４，４１  可燃性ガス供給流路
１２，３５，３６，４２，４３，９２  開閉弁
２１    微粉燃料供給流路
３０    チャー回収装置（チャー回収部）
３１    サイクロン
３２    ポーラスフィルタ
４０    ガス精製設備
５０    ガスタービン設備
５４    抽気空気昇圧機
５５    空気供給流路
５６    空気流量調整弁（第１供給部）
６０    排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
７０    蒸気タービン設備（ＳＴ）
８０    空気分離装置（ＡＳＵ）
８１    イナートガス供給流路（第２供給部）
８２    酸素供給流路（第１供給部）
８４，８５  流量調整弁
９０    フレア設備
１００  石炭ガス化炉設備（ガス化炉設備）
ＢＳ    起動用バーナ
ＣＵ    制御装置（制御部）
【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】
0006422689.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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