(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化質燃料の微粉機により粉砕された微粉を受け入れ、少なくとも酸化剤を含まないガスを内部に充填される微粉供給ホッパと、
前記微粉供給ホッパから前記酸化剤を含まないガスを回収し、その回収した前記酸化剤を含まないガスを前記微粉供給ホッパに供給する第１回収タンクと、
前記微粉供給ホッパから前記酸化剤を含まないガスを回収し、その回収した前記酸化剤を含まないガスを加圧タンクへ供給する第２回収タンクと、
前記第２回収タンクから前記酸化剤を含まないガスが供給され、その供給された前記酸化剤を含まないガスを前記微粉供給ホッパに供給する前記加圧タンクと、
前記微粉供給ホッパから前記第１回収タンクへのガス排出に用いられる第１減圧排気弁と、
前記微粉供給ホッパから前記第２回収タンクへのガス排出に用いられる第２減圧排気弁と、
前記第１減圧排気弁および前記第２減圧排気弁の制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記微粉供給ホッパと前記第１回収タンクとが均圧状態になるまで、前記微粉供給ホッパ内部の前記酸化剤を含まないガスを前記第１回収タンクへ回収するように前記第１減圧排気弁を制御し、その後、前記微粉供給ホッパ内部が大気圧となるまで前記微粉供給ホッパ内部の前記酸化剤を含まないガスの一部を前記第２回収タンクへ回収するように前記第２減圧排気弁を制御することを特徴とする炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム。
【請求項２】
前記加圧タンクと、
前記第１回収タンクから前記微粉供給ホッパへのガス供給に用いられる第１ガス供給弁と、
前記加圧タンクから前記微粉供給ホッパへのガス供給に用いられる第２ガス供給弁と、
を備え、
前記加圧タンクは、前記微粉供給ホッパの内部圧力を所定の圧力まで上昇させるのに必要な圧力を有する前記酸化剤を含まないガスが充填され、
前記制御部は、前記第１回収タンクに回収された前記酸化剤を含まないガスを前記微粉供給ホッパへ供給するように前記第１ガス供給弁を制御し、その後前記微粉供給ホッパ内部が所定の圧力となるまで前記加圧タンク内部の前記酸化剤を含まないガスの一部を前記微粉供給ホッパへ供給するように前記第２ガス供給弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム。
【請求項３】
前記第２回収タンクと前記加圧タンクとの間には、該第２回収タンクから前記酸化剤を含まないガスを吸い込んで該加圧タンクへ向けて吐出する圧縮機が設けられ、
前記第２回収タンク内の圧力は、前記圧縮機によって大気圧±５％に保たれていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム。
【請求項４】
前記酸化剤を含まないガスは、可燃性ガスであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム。
【請求項５】
前記酸化剤を含まないガスは、天然ガスであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム。
【請求項６】
前記微粉供給ホッパが少なくとも二つ設けられており、そのうちの少なくとも一つの前記微粉供給ホッパが前記微粉を受け入れている際、その他の前記微粉供給ホッパは、ガス化炉に前記微粉を供給していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムを備えることを特徴とする炭化質燃料ガス化複合発電設備。
【請求項８】
微粉供給ホッパと第１回収タンクとが均圧状態になるまで、前記微粉供給ホッパ内部の酸化剤を含まないガスを前記第１回収タンクへ回収するステップと、
その後前記微粉供給ホッパ内部が大気圧となるまで前記微粉供給ホッパ内部の前記酸化剤を含まないガスの一部を第２回収タンクへ回収するステップと、
前記第２回収タンクから前記酸化剤を含まないガスを圧縮機で吸い込んで加圧タンクへ向けて吐出するステップと、
前記微粉供給ホッパの内部圧力が所定の圧力となるまで前記酸化剤を含まないガスを前記第１回収タンク及び前記加圧タンクから前記微粉供給ホッパへ充填するステップと、を有し、
前記酸化剤を含まないガスの少なくとも一部を循環利用することを特徴とする炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム、炭化質燃料ガス化複合発電設備および炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化質燃料として石炭をガス化してエネルギーを取り出す石炭ガス化複合発電設備（IGCC：Integrated coal Gasification Combined Cycle）に備えられるシステムとして、石炭ガス化炉用微粉炭供給システムが知られている。石炭ガス化炉用微粉炭供給システムは、石炭ガス化炉に対して微細な粉末状となった石炭（微粉炭）を加圧・供給するシステムである。石炭ガス化炉に微粉炭を供給する際、微粉炭を安全に加圧・流動・搬送させるために不活性ガスが用いられている。不活性ガスの一例としては、例えば窒素が挙げられる。
石炭ガス化炉用微粉炭供給システムに用いられる窒素は、併設された空気分離設備（ASU：Air Separating Unit）にて製造され、供給される。空気分離設備は高価な設備であることから、石炭ガス化複合発電設備全体の設備費に大きな影響を及ぼす。また、大気を−１９０℃以下とされる極低温まで冷却して窒素を分離するため、多大な動力を要し、石炭ガス化複合発電設備の性能に大きな制約を与えている。
そこで、窒素の利用を最小限に抑えるため、例えば特許文献１には、微粉炭供給ホッパを減圧する際に廃棄されていた窒素の一部を回収し、その回収した加圧窒素を再び微粉炭供給ホッパの初期加圧に利用する減圧回収タンクを備えることが開示されている。
また、特許文献２には、複数の石炭ガス化炉用微粉炭供給システムの系統を備え、各系統の各加圧ホッパを連通させることにより、一方の系統の加圧ホッパを加圧する際、その加圧に他方の系統の加圧ホッパから脱圧のために放出される加圧流体を用いることで、加圧ホッパを加圧するのに要する加圧流体の消費量を節減することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１５０５４号
【特許文献２】特開平１０−２５４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、微粉炭供給ホッパ内の圧力と減圧回収タンク内の圧力とを等しくするだけなので、微粉炭供給ホッパ内の圧力を大気圧まで低下させることができない。微粉炭供給ホッパ内の圧力を大気圧状態とするためには残りの窒素を大気に放出することとなり、前述したようにその製造には大きなエネルギーが必要とされる窒素を無駄に廃棄してしまうという問題があった。
また、一部の窒素を減圧回収タンクに回収することで窒素の使用は減らすことが可能であるが、削減量が限られるため、空気分離設備の効果的な縮小は見込めないという問題があった。
また、特許文献２に開示された発明では、多数の系列が設けられ、系列を順に切り替えて運転を継続しているが、加圧を待つ加圧ホッパは少しでも早く加圧待機すべきところ、各加圧ホッパが連通しているために他方の系統の加圧ホッパの脱圧による減圧開始を待つ必要があり、早めの加圧待機が行えず、運用に無駄な時間を要するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガスを可及的に廃棄することなく微粉供給ホッパ内の圧力を大気圧状態とすることが可能な炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム、炭化質燃料ガス化複合発電設備および炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法を提供することを目的とする。
また、加圧を待つホッパが早めの待機を行うことが可能な炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム、炭化質燃料ガス化複合発電設備および炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム、炭化質燃料ガス化複合発電設備および炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法は以下の手段を採用する。
炭化質燃料の微粉機により粉砕された微粉を受け入れ、少なくとも酸化剤を含まないガスを内部に充填される微粉供給ホッパと、前記微粉供給ホッパから前記酸化剤を含まないガスを回収し、その回収した前記酸化剤を含まないガスを前記微粉供給ホッパに供給する第１回収タンクと、前記微粉供給ホッパから前記酸化剤を含まないガスを回収し、その回収した前記酸化剤を含まないガスを加圧タンクへ供給する第２回収タンクと、前記第２回収タンクから前記酸化剤を含まないガスが供給され、その供給された前記酸化剤を含まないガスを前記微粉供給ホッパに供給する前記加圧タンクと、前記微粉供給ホッパから前記第１回収タンクへのガス排出に用いられる第１減圧排気弁と、前記微粉供給ホッパから前記第２回収タンクへのガス排出に用いられる第２減圧排気弁と、前記第１減圧排気弁および前記第２減圧排気弁の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記微粉供給ホッパと前記第１回収タンクとが均圧状態になるまで、前記微粉供給ホッパ内部の前記酸化剤を含まないガスを前記第１回収タンクへ回収するように前記第１減圧排気弁を制御し、その後前記微粉供給ホッパ内部が大気圧となるまで前記微粉供給ホッパ内部の前記酸化剤を含まないガスの一部を前記第２回収タンクへ回収するように前記第２減圧排気弁を制御することを特徴とする炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムを採用する。
【０００７】
本発明によれば、第１回収タンクが酸化剤を含まないガスの一部を均圧状態となるまで回収した後、微粉供給ホッパ内部が大気圧となるまで酸化剤を含まないガスの一部を第２回収タンクに回収することから、微粉供給ホッパを大気圧近くまで減圧することができる。
また、酸化剤（例えば酸素ガス）を含まないガスが利用されることから、微粉供給ホッパ内の酸素分圧が着火を発生させる所定の値以下となり、爆発性雰囲気を形成することがない。ここで、「酸化剤を含まない」とは、微粉供給ホッパが爆発性雰囲気を形成することがない程度に酸化剤を含まないことを意味し、酸化剤を一切含まないことまでを意味するものではない。
また、酸化剤を含まないガスが微粉供給ホッパから大気へ放出されるのを抑制することができるため、酸化剤を含まないガスを無駄なく有効利用することができ、コストの削減が見込める。また、通常ガス化炉へ供給される酸化剤を含まないガスが、トラブル等により循環利用できない場合であっても、酸化剤を含まないガスは周囲環境への影響がほとんどないため、フレア設備より大気に放出することができる。
さらに、酸化剤を含まないガスとして不活性ガス（例えば窒素）に加え他のガスを利用する場合は、不活性ガスの使用量を大幅に削減することができるため、不活性ガスを製造するための製造設備（例えば窒素の場合には空気分離設備）を小規模とすることによる設備費の削減、および不活性ガスを製造するための動力の削減を行うことができる。
【０００８】
上記発明において、前記加圧タンクと、前記第１回収タンクから前記微粉供給ホッパへのガス供給に用いられる第１ガス供給弁と、前記加圧タンクから前記微粉供給ホッパへのガス供給に用いられる第２ガス供給弁と、を備え、前記加圧タンクは、前記微粉供給ホッパの内部圧力を所定の圧力まで上昇させるのに必要な圧力を有する前記酸化剤を含まないガスが充填され、前記制御部は、前記第１回収タンクに回収された前記酸化剤を含まないガスを前記微粉供給ホッパへ供給するように前記第１ガス供給弁を制御し、その後前記微粉供給ホッパ内部が所定の圧力となるまで前記加圧タンク内部の前記酸化剤を含まないガスの一部を前記微粉供給ホッパへ供給するように前記第２ガス供給弁を制御することとしてもよい。
【０００９】
本発明によれば、微粉供給ホッパを加圧する場合に、微粉供給ホッパから第１回収タンクへ回収された酸化剤を含まないガスを供給し利用することから、ガスを無駄なく有効利用することができる。
また、各微粉供給ホッパは、第１回収タンク、第２回収タンク及び加圧タンクを介して減圧および加圧を行うことから、各微粉供給ホッパが独立して圧力の増減を行うことができ、例えば加圧される微粉供給ホッパは、他の微粉供給ホッパの減圧が開始されるのを待つことなく早期に加圧待機することができる。
【００１０】
上記発明において、前記第２回収タンクと前記加圧タンクとの間には、該第２回収タンクから前記酸化剤を含まないガスを吸い込んで該加圧タンクへ向けて吐出する圧縮機が設けられ、前記第２回収タンク内の圧力は、前記圧縮機によって大気圧±５％に保たれていることとしてもよい。
【００１１】
本発明によれば、第２回収タンク内の圧力が加圧タンクとの間に設置された圧縮機によって大気圧±５％に減圧されていることから、第１回収タンクと均圧になった微粉供給ホッパをさらに減圧し、ガスを大気に放出することなく第２回収タンクに回収することで大気圧付近まで圧力を下げることができる。
また、第２回収タンクと加圧タンクとの間に圧縮機を設置したことにより、第２回収タンクを減圧するとともに、加圧タンクを加圧することができる。
さらに、第２回収タンクに回収した酸化剤を含まないガスを加圧タンクへ吐出することから、酸化剤を含まないガスを循環させることができるため、酸化剤を含まないガスを無駄なく有効利用することができ、コストの削減が見込める。
【００１２】
上記発明において、前記酸化剤を含まないガスは、可燃性ガスであることとしてもよい。
【００１３】
本発明によれば、酸化剤を含まないガスを可燃性ガスとすることにより、微粉の流動化や搬送に可燃性ガスを用いることで、ガス化炉へ微粉とともに可燃性ガスが供給された場合であってもガス化炉へ影響を及ぼすことがないばかりか、ガス化炉の出力向上に寄与することができる。
【００１４】
上記発明において、前記酸化剤を含まないガスは、天然ガスであることとしてもよい。
【００１５】
本発明によれば、酸化剤を含まないガスを天然ガスとすることにより、微粉の流動化や搬送に天然ガスを用いることで、ガス化炉へ微粉とともに天然ガスが供給された場合であってもガス化炉へ影響を及ぼすことがないばかりか、ガス化炉の出力向上に寄与することができる。
【００１６】
本発明は、前記微粉供給ホッパが少なくとも二つ設けられており、そのうちの少なくとも一つの前記微粉供給ホッパが前記微粉を受け入れている際、その他の前記微粉供給ホッパは、ガス化炉に前記微粉を供給していることとしてもよい。
【００１７】
本発明によれば、微粉供給ホッパが少なくとも二つ設けられており、そのうちの少なくとも一つの微粉供給ホッパが微粉を受け入れている際、その他の微粉供給ホッパは、ガス化炉に微粉を供給することから、微粉を間欠的に供給する微粉供給ホッパであってもガス化炉に対し連続的に微粉を供給することができる。これにより、ガス化炉の停止や再開などを行う必要が無く、ガス化炉の安定した運転を継続することができる。
【００１８】
本発明は、前述のいずれか一項に記載の炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムを備えることを特徴とする炭化質燃料ガス化複合発電設備を採用する。
【００１９】
本発明によれば、このような炭化質燃料ガス化複合発電設備によれば、酸化剤を含まないガスを循環利用することで無駄なく有効利用することができることから、コストの削減が見込め、周囲の環境への影響を最小限にとどめることができる。さらに、酸化剤を含まないガスとして不活性ガスに加え他のガスを利用する場合は、不活性ガスの使用量を大幅に削減することができる。
【００２０】
本発明は、微粉供給ホッパと第１回収タンクとが均圧状態になるまで、前記微粉供給ホッパ内部の酸化剤を含まないガスを前記第１回収タンクへ回収するステップと、その後、前記微粉供給ホッパ内部が大気圧となるまで前記微粉供給ホッパ内部の前記酸化剤を含まないガスの一部を第２回収タンクへ回収するステップと、前記第２回収タンクから前記酸化剤を含まないガスを圧縮機で吸い込んで加圧タンクへ向けて吐出するステップと、前記微粉供給ホッパの内部圧力が所定の圧力となるまで前記酸化剤を含まないガスを前記第１回収タンク及び前記加圧タンクから前記微粉供給ホッパへ充填するステップと、を有し、前記酸化剤を含まないガスの少なくとも一部を循環利用することを特徴とする炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法を採用する。
【００２１】
このような炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法によれば、酸化剤を含まないガスの無駄をなくすことができる。また、酸化剤を含まないガスが利用されることから、微粉供給ホッパが爆発性雰囲気を形成することがない。また、酸化剤を含まないガスを無駄なく有効利用することができ、コストの削減が見込め、周囲環境への影響を最小限にとどめることができる。さらに、酸化剤を含まないガスとして不活性ガスに加え他のガスを利用する場合は、不活性ガスの使用量を大幅に削減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、酸化剤を含まないガスを大気中へ放出せずに微粉供給ホッパを大気圧状態とすることができるので、酸化剤を含まないガスを無駄なく利用することができる。
また、酸化剤を含まないガスとして不活性ガスに加え他のガスを利用する場合は、不活性ガスの使用量を大幅に削減することができる。さらに、不活性ガスとして窒素を利用する場合には、窒素を製造する空気分離装置の縮小が行え、窒素生成のためのエネルギーを大幅に削減することができる。ここで、「酸化剤を含まない」とは、微粉供給ホッパが爆発性雰囲気を形成することがない程度に酸化剤を含まないことを意味し、酸化剤を一切含まないことまでを意味するものではない。
また、本発明によれば、他の微粉供給ホッパの減圧開始を待つことなく、微粉供給ホッパが早期に加圧待機することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムを備えた炭化質燃料ガス化複合発電設備を示した概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムを示した概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの微粉供給ホッパ内に微粉を供給する工程における微粉供給ホッパ及び第１回収タンクの圧力の変動を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る炭化質燃料として石炭を用いる炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム、炭化質燃料ガス化複合発電設備および炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本実施形態に係る炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムを備えた炭化質燃料ガス化炉複合発電設備の概略構成が示されている。
図１に示す実施形態の石炭ガス化複合発電設備（炭化質燃料ガス化複合発電設備）５０は、空気を酸化剤としてガス化炉４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７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８へ供給している。すなわち、図１に示す石炭ガス化複合発電設備５０は、空気燃焼方式（空気吹き）の石炭ガス化複合発電設備（以下、「空気吹きＩＧＣＣシステム」という。）である。
天然ガス貯蔵・供給設備１００は、天然ガスを貯蔵し、供給を行う設備である。本実施形態では、空気吹きＩＧＣＣシステム５０の近隣に天然ガス貯蔵・供給設備１００が設置されており、天然ガスが多量に利用できる場合を想定している。天然ガスには酸素が含まれておらず、微粉炭（微粉）などの固体燃料と混合しても酸素が所定量以下であれば爆発性雰囲気を形成することがない。本実施形態では、酸化剤を含まないガスとして、主に天然ガスと、上流側等から不可避的に混入する窒素ガスとを用いるものとする。
天然ガスとは、メタンガスを主成分とする液化天然ガス：ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）等の液化ガスを気化させたものである。
【００２５】
この空気吹きＩＧＣＣシステム５０は、後述するガスタービン８や排熱回収ボイラ９で仕事をした排ガスの一部を乾燥用ガスとして導入し、この乾燥用ガスとともに原料となる石炭を微粉炭機（微粉機）１に供給する。微粉炭機１では、乾燥用ガスにより供給された石炭を加熱し、石炭中の水分を除去しながら細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造する。
こうして製造された微粉炭は、乾燥用ガスによりバグフィルタ（サイクロン）２へ搬送される。バグフィルタ２の内部では、乾燥用ガス等のガス成分と微粉炭（粒子成分）とが分離され、ガス成分はバグフィルタ２から排気される。一方、粒子成分の微粉炭は、重力により落下して微粉供給ホッパ（以下、「ホッパ」という。）３に回収される。
【００２６】
ホッパ３内に回収された微粉炭は、天然ガス貯蔵・供給設備１００から加圧搬送用として導入した天然ガスと、後述する空気分離装置１１から微粉炭ビン１７を経由して導入された窒素ガスとにより、ガス化炉４内へ搬送される。
ガス化炉４には、石炭ガスの原料として微粉炭および後述するチャーが供給される。ガス化炉４では、圧縮機１２及び１３から供給される圧縮空気および空気分離装置１１から供給される酸素を酸化剤として、微粉炭およびチャーをガス化した石炭ガスが製造される。
こうしてガス化炉４でガス化された石炭ガスは、ガス化炉４の上部からガス冷却器５へ導かれて冷却される。この石炭ガスは、ガス冷却器５で冷却された後にチャー回収装置６へ供給される。
【００２７】
チャー回収装置６では、微粉炭をガス化した石炭ガスとともに生成されたチャーが分離される。石炭ガスは、チャー回収装置６の上部から流出し、ガス精製装置７を通ってガスタービン８へ供給される。
ガス精製装置７では、石炭ガスを精製してガスタービン８の燃料ガスが製造される。
【００２８】
こうして製造された燃料ガス（石炭ガス）は、ガスタービン８の燃焼器２３に供給されて燃焼し、高温高圧の燃焼排ガスが生成される。
この燃焼排ガスは、ガスタービン８のタービンを駆動した後、高温の排ガスとして排出される。こうして駆動されたガスタービン８は、タービンとともに回転する主軸が発電機１４と連結されているので、発電機１４を駆動して発電を行うことができる。
【００２９】
ガスタービン８から排出された高温の排ガスは、排熱回収ボイラ９に供給され、蒸気を生成する熱源として使用される。なお、排熱回収ボイラ９で蒸気生成に使用された排ガスは、図示しない脱硝装置等により必要な処理を施した後、煙突２２を通じて大気へ排気される。
また、排熱回収ボイラ９で蒸気生成に使用された排ガスは、一部が微粉炭機１の乾燥用ガスとして抽出され、乾燥用ガス流路Ｇ１を通って微粉炭機１に供給される。なお、この乾燥用ガスには、脱硝等の処理を施した排ガスが用いられる。また、排熱回収ボイラ９で生成された蒸気は、発電用の蒸気タービン１５等に供給される。
【００３０】
上述したチャー回収装置６で回収されたチャーは、重力によりチャー供給ホッパ１０に落下して回収される。天然ガス貯蔵・供給設備１００から供給される天然ガス及び空気分離装置１１から供給される窒素ガスは、チャー供給ホッパ１０内のチャーを搬送する搬送用ガスとして使用され、チャー供給ホッパ１０内のチャーは、これら天然ガス及び窒素ガスの混合ガスに搬送されてガス化炉４へ戻される。ガス化炉４に戻されたチャーは、微粉炭とともにガス化の原料として使用される。
このように、石炭を粉砕して得られる微粉炭は、空気および酸素を酸化剤とするガス化炉４でガス化することにより石炭ガスおよびチャーが生成される。一方の石炭ガスは、ガスタービン８の燃料ガスとして使用され、石炭ガスから分離したチャーは、再度ガス化炉４に供給されてガス化される。
【００３１】
なお、図１中の符号１６は原炭バンカ、符号１８はチャー回収装置６を構成するサイクロン、符号１９はサイクロン１８とともにチャー回収装置６を構成するポーラスフィルタ、符号２０はチャービン、符号２１は圧縮機１３を駆動回転させる電動機モータ、符号２４は微粉炭乾燥ブロワである。
空気分離装置１１から微粉炭ビン１７に供給される窒素ガスは、減圧したホッパ３と微粉炭ビン１７とを均圧させた際に爆発性雰囲気を形成しないように微粉炭ビン１７の流動化に窒素ガスを使用することで、微粉炭ビン１７の内部が常に窒素雰囲気となるように維持する。この時、微粉炭の流動化のための窒素ガスはごく少量でよい。
【００３２】
図２には、本実施形態に係る炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの概略構成が示されている。
本実施形態に係る石炭ガス化炉用微粉炭供給システム（炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム）３０は、少なくとも二つ（本実施形態では二つ）のホッパ３と、少なくとも一つ（本実施形態では一つ）の減圧回収タンク（第１回収タンク）３１と、少なくとも一つ（本実施形態では一つ）の大気圧回収タンク（第２回収タンク）３３と、少なくとも一つ（本実施形態では一つ）の加圧タンク３２と、制御部（図示せず）とを備えている。
本実施形態の他の形態として、例えばホッパ３が３つ以上の場合が想定されるが、その際、減圧回収タンク３１、大気圧回収タンク３３、加圧タンク３２の個数は１つとし、運転量に応じて各タンクの容量を調整する。ホッパ３と各タンクはそれぞれ供給管により接続され、ホッパ３の個数によらず、運転動作は本実施形態と同様である。
【００３３】
各ホッパ３の頂部には、燃料供給管３５（図１参照）と、第１減圧排気管３７と、第２減圧排気管３６とが接続されている。
図１において、燃料供給管３５の一端（上流端）は微粉炭ビン１７の底部に接続され、燃料供給管３５の他端（下流端）はホッパ３の頂部に接続されており、燃料供給管３５を介して微粉炭（燃料）が窒素ガスとともにホッパ３に供給されるようになっている。
【００３４】
図２において、第１減圧排気管３７の一端（上流端）はホッパ３の頂部に接続され、第１減圧排気管３７の他端（下流端）は減圧回収タンク３１の胴部に接続されており、第１減圧排気管３７の途中には、第１減圧排気弁Ｖ１が接続されている。
第２減圧排気管３６の一端（上流端）はホッパ３の頂部に接続され、第２減圧排気管３６の他端（下流端）は大気圧回収タンク３３の胴部に接続されており、第２減圧排気管３６の途中には、第２減圧排気弁Ｖ２が接続されている。
【００３５】
各ホッパ３の胴部には、第１ガス供給管（加圧管）４１が接続され、また各ホッパ３の胴部には、第２ガス供給管（加圧管）４２が接続されている。
第１ガス供給管４１の一端（上流端）は減圧回収タンク３１の胴部に接続され、第１ガス供給管４１の他端（下流端）はホッパ３の胴部に接続されており、第１ガス供給管４１の途中には、第１ガス供給弁（加圧弁）Ｖ３が接続されている。
第２ガス供給管４２の一端（上流端）は加圧タンク３２の胴部に接続され、第２ガス供給管４２の他端（下流端）はホッパ３の胴部に接続されており、第２ガス供給管４２の途中には、第２ガス供給弁（加圧弁）Ｖ４が接続されている。
【００３６】
大気圧回収タンク３３の胴部には、加圧供給管３８が接続され、大気圧回収タンク３３の頂部には、第３減圧排気管３９が接続されている。
加圧供給管３８の一端（上流端）は大気圧回収タンク３３の胴部に接続され、加圧供給管３８の他端（下流端）は加圧タンク３２の胴部に接続されており、加圧排気管３８の途中には、上流から順にフィルタ６２及び圧縮機６１が設けられている。また、圧縮機６１の下流で加圧供給管３８は分岐し、その終端は大気圧回収タンク３３の胴部に接続され、その途中には開閉弁Ｖ６が接続されている。
第３減圧排気管３９の一端（上流端）は大気圧回収タンク３３の頂部に接続され、第３減圧排気管３９の他端（下流端）はグランドフレア６３に接続されており、第３減圧排気管３９の途中には、開閉弁Ｖ７が接続されている。
第１減圧排気弁Ｖ１、第２減圧排気弁Ｖ２、第１ガス供給弁Ｖ３、第２ガス供給弁Ｖ４、開閉弁Ｖ６及び開閉弁Ｖ７は、各々制御部によって制御されている。
【００３７】
加圧タンク３２の胴部には、天然ガス供給管４３が接続されている。
天然ガス供給管４３の一端（上流端）は天然ガス貯蔵・供給設備１００に接続され、天然ガス供給管４３の他端（下流端）は加圧タンク３２の胴部に接続されており、天然ガス供給管４３の途中には、圧縮機６５が設けられている。天然ガス貯蔵・供給設備１００から供給された天然ガスは、圧縮機６５にて昇圧され、所定の圧力に加圧された状態で加圧タンク３２に充填される。
【００３８】
次に、図３を用いてホッパ３内に微粉炭を供給する工程および圧力の変動を説明する。
図３には、本実施形態に係る石炭ガス化炉用微粉炭供給システム３０のホッパ内に微粉炭を供給する工程におけるホッパ３及び減圧回収タンク３１の圧力の変動がグラフに示されている。同図の横軸は時間を示し、縦軸は圧力［％］を示す。なお、縦軸の圧力０％は、大気圧を意味し、縦軸の圧力１００％は、ホッパ３のガス充填完了後の圧力を意味する。
まず、微粉炭の補充が要求されるホッパ３（以下、「当該ホッパ３」という。）に接続されている第１減圧排気弁Ｖ１が開に制御され、減圧排気管３７を介して、当該ホッパ３内に所定圧力（例えば４ＭＰａ程度）で充填されていた天然ガス及び窒素ガスの混合ガスを、内圧が当該ホッパ３よりも低い０．５ＭＰａ程度とされた減圧回収タンク３１内に回収する（図３の（１））。
減圧回収タンク３１は、その容量が大きいほどホッパ３との均圧時に平衡圧力を低くすることができるが、コストや設置面積など全体のバランスを考慮して適切な容量を選択する必要がある。
【００３９】
当該ホッパ３内の圧力と、減圧回収タンク３１内の圧力とが等しくなったら（均圧（２．５Ｍｐａ程度）になったら）、第１減圧排気弁Ｖ１が全閉に制御されるとともに、当該ホッパ３に接続されている第２減圧排気弁Ｖ２が開に制御され、減圧排気管３６を介して、当該ホッパ３内に残存していた天然ガス及び窒素ガスの混合ガスを、その圧力が大気圧程度である大気圧回収タンク３３内に回収する。これにより当該ホッパ３内の圧力が大気圧程度の圧力となり、当該ホッパ３は微粉炭ビン１７から供給される微粉炭をその流動化に用いられる窒素ガスとともに受け入れる（図３の（２））。
ここで、当該ホッパ３の内圧を大気圧程度とするため、大気圧回収タンク３３は大気圧よりやや低めの内圧としておく必要がある。大気圧回収タンク３３の内圧については、配管の圧損、減圧時間、吹き上がり流速の許容値などから設計値として決定しておく必要がある。
大気圧回収タンク３３に回収された天然ガス及び窒素ガスの混合ガスは、フィルタ６２を通過後、圧縮機６１によって圧縮され、加圧タンク３２へ吐出される。このように、大気圧回収タンク３３は常に稼働している圧縮機６１により大気圧程度に減圧されている。
本実施形態において、大気圧程度は大気圧±５％の範囲とする。
また、減圧が圧縮機６１のみでは行えない場合や、緊急に減圧を行う必要がある場合は、開閉弁Ｖ７が開に制御されることにより天然ガス及び窒素ガスの混合ガスがグランドフレア６３へ供給されることで減圧が行われる。逆に、圧縮機６１による減圧が行われ過ぎて圧力が低くなりすぎる恐れがある場合は、開閉弁Ｖ６が開に制御され大気圧回収タンク３３へ天然ガス及び窒素ガスの混合ガスが戻される。
【００４０】
当該ホッパ３内への微粉炭の補充が終了したら、第２減圧排気弁Ｖ２が全閉に制御されるとともに、当該ホッパ３に接続されている第１ガス供給弁Ｖ３が開に制御され、減圧回収タンク３１に予め充填（回収）しておいた２．５ＭＰａ程度の圧力を有する天然ガス及び窒素ガスの混合ガスが、当該ホッパ３内に供給され、初期加圧される（図３の（３））。
【００４１】
当該ホッパ３内の圧力と、減圧回収タンク３１内の圧力とが等しくなったら（均圧（１．５ＭＰａ程度）になったら）、第１ガス供給弁Ｖ３が全閉に制御されるとともに、当該ホッパ３に接続されている第２ガス供給弁Ｖ４が開に制御され、加圧タンク３２に加圧充填された天然ガス及び窒素ガスの混合ガスを供給することで当該ホッパ３内の圧力を４ＭＰａ程度の所定圧力まで昇圧して、当該ホッパ３内に微粉炭（燃料）を補充（補給）する工程を終了する（図３の（４））。
このように、当該ホッパ３がガス化炉４の圧力と同等の圧力まで昇圧された上で、当該ホッパ３に補充された微粉炭はガス化炉４へ供給される。この時、当該ホッパ３内に供給された天然ガス及び窒素ガスの混合ガスもガス化炉４へ供給される。ガス化炉４へ供給された天然ガス及び窒素ガスの混合ガスは石炭ガスの一部となる。
石炭ガス化炉用微粉炭供給システム３０からガス化炉４へ供給された減少分の天然ガスは、天然ガス貯蔵・供給設備１００からベーパライザ（図示せず）、圧縮機６５を経由して加圧された状態で加圧タンク３２へ供給され、補充される。
【００４２】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム、炭化質燃料ガス化複合発電設備および炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システムの運転方法によれば、以下の作用効果を奏する。
減圧回収タンク３１が天然ガス及び窒素ガスの混合ガス（酸化剤を含まないガス）の一部を均圧状態となるまで回収した後、ホッパ３内部が大気圧となるまで混合ガスの一部を大気圧回収タンク３３に回収することから、ホッパ３を大気圧近くまで減圧することができる。
また、酸化剤を含まないガスとして天然ガス及び窒素ガスが利用されることから、ホッパ３内の酸素分圧が着火を発生させる所定の値以下となり、爆発性雰囲気を形成することがない。
また、天然ガス及び窒素ガスの混合ガスがホッパ３から大気へ放出されるのを抑制することができ、石炭ガス化炉用微粉炭供給システム３０内で循環利用されるため、天然ガスや窒素ガスを無駄なく有効利用することができ、コストの削減が見込める。また、通常ガス化炉４へ供給される酸化剤を含まないガスとしての天然ガス及び窒素ガスの混合ガスが、トラブル等により循環利用できない場合であっても、天然ガス及び窒素ガスは周囲環境への影響がほとんどないため、グランドフレア６３より大気に放出することができる。
さらに、酸化剤を含まないガスとして窒素ガスに加えて天然ガスを利用することとしたので、窒素ガスの使用量を大幅に削減することができるため、窒素ガスを製造するための空気分離設備１１を小規模とすることによる設備費の削減、および窒素ガスを製造するための動力の削減を行うことができる。
【００４３】
また、ホッパ３を加圧する場合に、ホッパ３から減圧回収タンク３１へ回収された天然ガス及び窒素ガスの混合ガスを供給し、ホッパ３の加圧に利用することから、天然ガス及び窒素ガスを無駄なく有効利用することができる。
また、各ホッパ３は、減圧回収タンク３１、大気圧回収タンク３３及び加圧タンク３２を介して減圧および加圧を行うことから、各ホッパ３が独立して圧力の増減を行うことができ、例えば加圧されるホッパ３は、他のホッパ３の減圧が開始されるのを待つことなく早期に加圧待機することができる。
【００４４】
また、大気圧回収タンク３３内の圧力が加圧タンク３２との間に設置された圧縮機６１によって大気圧程度（大気圧±５％）に減圧されていることから、減圧回収タンク３１と均圧になったホッパ３をさらに減圧し、天然ガス及び窒素ガスの混合ガスを大気に放出することなく大気圧回収タンク３３に回収することでホッパ３の内圧を大気圧付近まで下げることができる。
また、大気圧回収タンク３３と加圧タンク３２との間に圧縮機６１を設置したことにより、大気圧回収タンク３３を減圧するとともに、加圧タンク３２を加圧することができる。
さらに、大気圧回収タンク３３に回収した天然ガス及び窒素ガスの混合ガスを加圧タンク３２へ吐出することから、混合ガスを循環させることができるため、天然ガス及び窒素ガスを無駄なく有効利用することができ、コストの削減が見込める。
【００４５】
また、酸化剤を含まないガスとして可燃性ガスである天然ガスを含有させることにより、微粉炭の流動化や搬送に天然ガスを用いることで、ガス化炉４へ天然ガスが供給された場合であってもガス化炉４に影響を及ぼすことがないばかりか、ガス化炉４の出力向上に寄与することができる。
【００４６】
また、ホッパ３が少なくとも二つ設けられており、そのうちの少なくとも一つのホッパ３が微粉炭を受け入れている際、その他のホッパ３は、ガス化炉４に微粉炭を供給することから、微粉炭を間欠的に供給するホッパ３であってもガス化炉４に対し連続的に微粉炭を供給することができる。これにより、ガス化炉４の一時停止や再開などを行う必要が無く、ガス化炉４の安定した運転を継続することができる。
【００４７】
またこのような空気吹きＩＧＣＣシステム５０によれば、天然ガス及び窒素ガスの混合ガスを循環利用することで無駄なく有効利用することができることから、コストの削減が見込め、周囲の環境への影響を最小限にとどめることができる。さらに、酸化剤を含まないガスとして窒素ガスだけでなく天然ガスをも利用することにより、窒素ガスの使用量を大幅に削減することができる。
【００４８】
またこのような石炭ガス化炉用微粉炭供給システム３０の運転方法によれば、天然ガス及び窒素ガスの無駄をなくすことができる。また、天然ガス及び窒素ガスの混合ガスが利用されることから、ホッパ３が爆発性雰囲気を形成することがない。また、天然ガス及び窒素ガスを無駄なく有効利用することができ、コストの削減が見込め、周囲の環境への影響を最小限にとどめることができる。さらに、酸化剤を含まないガスとして窒素ガスに加え、天然ガスをも利用することにより、窒素ガスの使用量を大幅に削減することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
【００５０】
たとえば、上述した実施形態においては石炭ガス複合発電設備５０は空気吹きＩＧＣＣシステムとしたが、酸素吹きＩＧＣＣシステムとしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態においては酸化剤を含まないガスとして天然ガスを用いたが、その他プロパンガス、石炭ガスなど酸化剤を含まないガスが利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  微粉炭機（微粉機）
３  ホッパ（微粉供給ホッパ）
３０  石炭ガス化炉用微粉炭供給システム（炭化質燃料ガス化炉用微粉供給システム）
３１  減圧回収タンク（第１回収タンク）
３２  加圧タンク
３３  大気圧回収タンク（第２回収タンク）
５０  空気吹きＩＧＣＣシステム（石炭ガス化複合発電設備、炭化質燃料ガス化複合発電設備）
１００  天然ガス貯蔵・供給設備
【図１】
0006407618.tif 000002
【図２】
0006407618.tif 000003
【図３】
0006407618.tif 000004