(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料とガス化剤をガス化炉に供給して原料のガス化を行い、ガス化炉で生成したガス化ガスを導出管によりスプレー塔に導いて冷却した後、誘引ファンを備えた下流装置に導くようにしているガス化設備緊急停止時のパージ方法であって、
スプレー塔出口の導出管には緊急遮断弁を設け、緊急遮断弁より上流の導出管には逃がし緊急遮断弁を介してフレアスタックを設け、
緊急停止時に、スプレー塔の出口を緊急遮断弁により遮断し且つスプレー塔の作動を停止し、
前記緊急遮断弁より上流側位置には水蒸気を供給し、緊急遮断弁より上流のガス化ガスを前記逃がし緊急遮断弁を開にしてフレアスタックに排出して緊急遮断弁より上流を水蒸気でパージし、
前記緊急遮断弁の下流出口には不活性ガスを供給し、下流装置を不活性ガスでパージする
ことを特徴とするガス化設備緊急停止時のパージ方法。
【請求項２】
水蒸気がガス化設備に備えた排熱回収ボイラで生成された水蒸気である請求項１に記載のガス化設備緊急停止時のパージ方法。
【請求項３】
原料とガス化剤をガス化炉に供給して原料のガス化を行い、ガス化炉で生成したガス化ガスを導出管によりスプレー塔に導いて冷却した後、誘引ファンを備えた下流装置に導くようにしているガス化設備緊急停止時のパージ装置であって、
スプレー塔出口の導出管に備えた緊急遮断弁と、
緊急遮断弁より上流の導出管に逃がし緊急遮断弁を介して接続したフレアスタックと、
少なくともガス化炉に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
緊急遮断弁の下流出口における導出管に接続した不活性ガス供給手段と、
を有することを特徴とするガス化設備緊急停止時のパージ装置。
【請求項４】
水蒸気供給手段がガス化設備に備えた排熱回収ボイラである請求項３に記載のガス化設備緊急停止時のパージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化設備における緊急停止時に、安全且つ安価にパージを行えるようにしたガス化設備緊急停止時のパージ方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来のガス化設備の一例であり、このガス化設備はガス化炉１（流動層ガス化炉）と燃焼炉８とからなる２塔式と称される循環流動層ガス化設備の場合を示している。このような循環流動層ガス化設備の先行技術文献としては、特許文献１がある。
【０００３】
図３のガス化設備を構成するガス化炉１（流動層ガス化炉）は、下部の散気装置２から供給される水蒸気３により流動媒体（硅砂、石灰石等）の流動層４を形成して上部から投入される原料５（石炭、バイオマス、タイヤチップ等）のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分（チャー）とを生成し、ガス化炉１で生成されたチャーと流動媒体との混合物６は導入管７により、ガス化設備を構成する燃焼炉８へ導入するようにしている。
【０００４】
ガス化設備を構成する燃焼炉８は、散気装置９の下部から空気又は酸素等の流動用ガス１０が供給されて流動層を形成することにより前記導入管７からのチャーを燃焼させて循環媒体を加熱するようになっており、流動によって燃焼炉８の上部から排ガス管１１により導出される燃焼排ガス１２は、ホットサイクロン等の媒体分離装置１３に導入されて流動媒体１４と排ガス１５とに分離され、分離した流動媒体１４はダウンカマー１６を介して前記ガス化炉１に供給するようにしており、又、前記媒体分離装置１３で流動媒体１４が分離された排ガス１５は、誘引ファン１１ａに誘引されて煙突１１ｂから排出されるようになっている。
【０００５】
前記ガス化炉１には前記燃焼炉８との間におけるガスの移動を遮断するための機構が備えられている。
【０００６】
前記ガス化炉１（流動層ガス化炉）で生成したガス化ガス１８は、導出管１９により取り出されて例えば図示しない固体分離装置により固形分が分離された後、スプレー塔２０に導くようにしている。スプレー塔２０ではスプレー２１により水Ｗを噴射して冷却することによりガス化ガス１８中の水蒸気（及びタール、微粉等）を除去しており、水蒸気等が除去されたガス化ガス１８は、誘引ファン２２を有する下流装置２３に導くようしている。下流装置２３の誘引ファン２２で誘引されたガス化ガス１８は、ガス精製装置２４に導かれてガス化ガスの精製等が行われるようになっている。
【０００７】
ここで、前記したようにスプレー塔２０を備えたガス化設備では、スプレー塔２０で水Ｗを噴射することによりガス化ガス１８を、一般に水蒸気の凝縮温度より低い９０℃以下程度に冷却している。これは、スプレー塔２０の下流に設置される下流装置２３における特に誘引ファン２２の耐熱温度が低いために、ガス化ガス１８を低温に冷却することによって誘引ファン２２を保護している。
【０００８】
前述の如きガス化設備における通常運転時は、ガス化炉１において、水蒸気３により流動層４が形成されており、ここに石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料５を投入すると、該原料５は水蒸気ガス化によりガス化され、ガス化ガス１８と可燃性固形分（チャー）とが生成され、ガス化炉１で生成したチャーは流動媒体と共に混合物６として導入管７から燃焼炉８へ導入されて、燃焼炉８の下部から供給される流動用ガス１０により流動燃焼が行われ、該燃焼炉８からの燃焼排ガス１２は、排ガス管１１によりホットサイクロン等の媒体分離装置１３へ導入され、該媒体分離装置１３において、前記燃焼排ガス１２より流動媒体１４が分離され、該分離された流動媒体１４はダウンカマー１６を介して前記ガス化炉１に戻され、循環される。
【０００９】
上記したように、燃焼炉８でのチャーの燃焼によって流動媒体が高温に加熱されて媒体分離装置１３により分離され、高温の流動媒体１４が前記ダウンカマー１６を介してガス化炉１に供給されることにより、ガス化炉１内はガス化に適した高温に保持され、よってガス化炉１内では、供給される原料５の熱分解によって生成したガスや、その残渣原料が水蒸気と反応することによって、水性ガス化反応［Ｃ＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2＋ＣＯ］や水素転換反応［ＣＯ＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2＋ＣＯ2］が起こり、Ｈ2やＣＯ等の可燃性のガス化ガスが生成される。
【００１０】
ガス化炉１で生成したガス化ガス１８は、導出管１９により取り出されて例えば図示しない固体分離装置により固形分が分離された後、スプレー塔２０に導かれてスプレー２１により水Ｗが噴射されることにより冷却されてガス化ガス１８中の水蒸気（及びタール、微粉等）が除去される。水蒸気等が除去されたガス化ガス１８は、誘引ファン２２及びガス精製装置２４等を有する下流装置２３に供給される。
【００１１】
因みに、前記ガス化設備における通常運転中の熱不足時、即ち前記ガス化炉１において原料５のガス化のための充分な熱が得られないような場合には、図３中、仮想線で示される如く、前記ガス化炉１へ供給される原料と同じ石炭、バイオマス、タイヤチップ等の補助燃料５ａを補助的に燃焼炉８へ投入して燃焼を行い、不足する熱を補うようになっている。又、前記ガス化設備における通常運転に到る前段階での予熱運転時には、前記ガス化炉１への原料の投入は行わずに、仮想線で示されるように、前記石炭、バイオマス、タイヤチップ等の補助燃料５ａを予熱用として前記燃焼炉８へ投入して燃焼を行い、該燃焼炉８での補助燃料５ａの燃焼に伴い高温になった流動媒体は燃焼排ガス１２と共に排ガス管１１を通り前記媒体分離装置１３で分離され、前記ダウンカマー１６を介してガス化炉１へ供給されることにより、ガス化設備の循環予熱が行われるようになっている。
【００１２】
図３のガス化設備において、前記燃焼炉８の温度が何らかの原因で設定温度以下に下がった場合には、燃焼を継続することができず、よって多量の未燃燃料が燃焼炉８に蓄積してしまうこととなる。
【００１３】
又、図３に示すようにスプレー塔２０を備えたガス化設備において、スプレー塔２０が何らかの原因でトリップした場合には、高温のガス化ガス１８が下流装置２３に導入されてしまい、これによって誘引ファン２２が焼損するといった問題を生じることになる。
【００１４】
従って、このような好ましくない状態になることを回避するために、従来のガス化設備においては、燃焼炉８の温度が設定温度以下に下がった場合、或いはスプレー塔２０がトリップした場合には全系統燃料緊急遮断（ＭＦＴ：Master Fuel Trip）が動作されて、ガス化設備を緊急停止するようにしている。
【００１５】
上記したように、ガス化設備を緊急停止した場合には、ガス化炉１内部及び導出管１９内は高濃度の可燃性のガス化ガス１８で満たされているため、この可燃性のガス化ガス１８に外部からの空気が混合すると急激な燃焼を起こす虞れがあるため、ガス化炉１内部及び導出管１９内を不燃性の不活性ガスで置換するパージを行う必要があり、又、下流装置２３は、不燃性の不活性ガスで置換するパージを行うと共に、誘引ファン２２を焼損させない低い温度に保持する必要がある。
【００１６】
従来、図３に示したようなガス化設備をパージする際は、一般に、ガス化炉１に窒素（Ｎ2）或いはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを供給することにより、ガス化炉１及び下流装置２３を不活性ガスでパージするようにしていた。
【００１７】
しかし、上記ガス化設備をパージするには、一般にガス化炉１の容積の約５倍の不活性ガス（Ｎ2）が必要であり、このように大量の不活性ガスを必要とするために大型の不活性ガス製造装置が必要になり、パージのための費用が大幅に増大するという問題を有していた。
【００１８】
又、上記したように、不活性ガス（Ｎ2）によってガス化炉１をパージする方法においては、スプレー塔２０がトリップした場合は、高温のガス化ガス１８が下流装置２３へ導入されてしまうために誘引ファン２２を焼損させるという問題がある。
【００１９】
一方、部分ガス化・分解装置の運転始動時、及び運転停止時に、装置内のガスを水蒸気によってパージするようにした運転方法は特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−０４１９５９号公報
【特許文献２】特許第３８８１７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかし、特許文献２に示された水蒸気によるパージ方法を用いて図３に示すガス化設備の緊急停止時のパージを行う場合には、ガス化炉１の流動層４を流動化させてパージするために高温・高圧の水蒸気が必要であるが、このような高温・高圧の水蒸気を補助ボイラで供給しようとしても、補助ボイラは起動してから流動層４を流動化できる高温・高圧の水蒸気を生成するまでに長い時間を要し、このためにガス化設備の緊急停止時にはパージすることができないという問題がある。
【００２１】
又、水蒸気の供給が可能になったとしても、スプレー塔２０がトリップした場合には、高温のガス化ガス１８及び水蒸気が下流装置２３へ導入されて誘引ファン２２を焼損させてしまうという問題がある。
【００２２】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、ガス化設備における緊急停止時に、安全且つ安価にパージを行えるようにしたガス化設備緊急停止時のパージ方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、原料とガス化剤をガス化炉に供給して原料のガス化を行い、ガス化炉で生成したガス化ガスを導出管によりスプレー塔に導いて冷却した後、誘引ファンを備えた下流装置に導くようにしているガス化設備緊急停止時のパージ方法であって、
スプレー塔出口の導出管には緊急遮断弁を設け、緊急遮断弁より上流の導出管には逃がし緊急遮断弁を介してフレアスタックを設け、
緊急停止時に、スプレー塔の出口を緊急遮断弁により遮断し且つスプレー塔の作動を停止し、
前記緊急遮断弁より上流側位置には水蒸気を供給し、緊急遮断弁より上流のガス化ガスを前記逃がし緊急遮断弁を開にしてフレアスタックに排出して緊急遮断弁より上流を水蒸気でパージし、
前記緊急遮断弁の下流出口には不活性ガスを供給し、下流装置を不活性ガスでパージする
ことを特徴とするガス化設備緊急停止時のパージ方法、に係るものである。
【００２４】
上記ガス化設備緊急停止時のパージ方法において、水蒸気がガス化設備に備えた排熱回収ボイラで生成された水蒸気であることは好ましい。
【００２５】
本発明は、原料とガス化剤をガス化炉に供給して原料のガス化を行い、ガス化炉で生成したガス化ガスを導出管によりスプレー塔に導いて冷却した後、誘引ファンを備えた下流装置に導くようにしているガス化設備緊急停止時のパージ装置であって、
スプレー塔出口の導出管に備えた緊急遮断弁と、
緊急遮断弁より上流の導出管に逃がし緊急遮断弁を介して接続したフレアスタックと、
少なくともガス化炉に水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
緊急遮断弁の下流出口における導出管に接続した不活性ガス供給手段と、
を有することを特徴とするガス化設備緊急停止時のパージ装置、に係るものである。
【００２６】
上記ガス化設備緊急停止時のパージ方法において、水蒸気供給手段がガス化設備に備えた排熱回収ボイラであることは好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のガス化設備緊急停止時のパージ方法及び装置によれば、緊急停止時に、スプレー塔の出口を緊急遮断弁により遮断し且つスプレー塔の作動を停止し、緊急遮断弁より上流側位置には水蒸気を供給して緊急遮断弁より上流のガス化ガスを前記逃がし緊急遮断弁を開にしてフレアスタックに排出すると共に、緊急遮断弁より上流を水蒸気でパージし、遮断弁の出口には不活性ガスを供給して下流装置を不活性ガスでパージするようにしたので、緊急遮断弁より上流側のガス化ガスを水蒸気によって安全且つ迅速にパージすることができ、且つ、緊急遮断弁の出口に不活性ガスを供給して下流装置を不活性ガスでパージすることにより、下流装置には高温のガスが導かれることがなく安全に、しかも僅かな不活性ガスの使用量でパージすることができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は図３のガス化炉に適用した本発明の緊急停止時のパージ装置の一例を示すもので、図３と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、本発明の特徴部分についてのみ説明する。
【００３０】
図１に示すパージ装置は、スプレー塔２０出口の導出管１９に緊急遮断弁５０を設置している。更に、緊急遮断弁５０より上流の導出管１９におけるガス化炉１の出口位置に、逃がし緊急遮断弁５１を介してフレアスタック５２を接続している。
【００３１】
更に、前記導出管１９と排ガス管１１には夫々熱交換器５３，５４を配置した排熱回収ボイラ５５が設けられており、ポンプ５６からの水Ｗを前記熱交換器５３，５４に順次導いて水蒸気５７を生成させ、この水蒸気５７を水蒸気管５８を介してガス化炉１の散気装置２の下部に供給し、又、前記水蒸気５７を水蒸気遮断弁５９を有する水蒸気管６０を介してスプレー塔２０に供給するようにした水蒸気供給手段６１を備えている。尚、前記水蒸気管５８によってガス化炉１に供給する水蒸気５７は、ガス化炉１が原料５のガス化を行う際のガス化剤として供給することができ、又、緊急停止時にもパージ用としてガス化炉１に供給することができる。一方、ガス化炉１に空気や二酸化炭素等の他のガス化剤６２を供給してガス化を行うようにしたガス化炉の場合には、水蒸気管５８に水蒸気遮断弁６３を備えて緊急停止時にはガス化剤６２の供給を停止し、水蒸気遮断弁６３を開けて前記水蒸気管５８による水蒸気５７をガス化炉１に供給することができる。
【００３２】
更に、前記緊急遮断弁５０出口の導出管１９には、不活性ガス遮断弁６４を介して不活性ガス６５を供給するようにした不活性ガス供給手段６６を設けている。
【００３３】
又、前記下流装置２３がトリップした場合にも下流装置２３の上流をパージできるようにするために、仮想線で示すように、下流装置２３入口の導出管１９に下流装置遮断弁６７を設けると共に、下流装置遮断弁６７入口の導出管１９に逃がし緊急遮断弁６８を介してフレアスタック６９を接続している。このフレアスタック６９は、前記フレアスタック５２と兼用にすることもできる。
【００３４】
次に、図１の形態の作動を説明する。
【００３５】
図１のガス化設備の運転時は図３のガス化設備と同様に運転されてガス化ガス１８の生成を行っており、この運転状態からガス化設備が緊急停止された場合は、ガス化炉１への原料５の供給は遮断される。同時に、スプレー塔２０出口の緊急遮断弁５０は閉止し、且つスプレー塔２０の作動を停止する。この時、燃焼炉８には流動用ガス１０（空気）が供給され、チャーの燃焼と循環媒体の循環は継続される。
【００３６】
この状態で、水蒸気供給手段６１からの水蒸気５７を水蒸気管５８によりガス化炉１の下部に供給すると共に、水蒸気遮断弁５９を開けて水蒸気供給手段６１からの水蒸気５７を水蒸気管６０によりスプレー塔２０に供給する。この時、前記水蒸気管５８からの水蒸気５７によってガス化炉１でのガス化を行っていた場合には、緊急停止時にもガス化炉１への水蒸気５７の供給を継続するようにし、他のガス化剤６２をガス化炉１に供給してガス化を行っていた場合には、他のガス化剤６２の供給は停止し、水蒸気遮断弁６３を開けて水蒸気管５８からの水蒸気５７をガス化炉１に供給する。
【００３７】
更に、不活性ガス遮断弁６４を開けることにより、不活性ガス供給手段６６からの不活性ガス６５を前記緊急遮断弁５０の出口に供給することにより、下流装置２３を不活性ガス６５でパージする。
【００３８】
上記したように、水蒸気供給手段６１からの水蒸気５７が水蒸気管５８によってガス化炉１に供給されると、ガス化炉１内に残留する原料は水蒸気５７によってガス化され、生成したガス化ガスは逃がし緊急遮断弁５１からフレアスタック５２に排出されて燃焼される。ガス化炉１内の原料はガス化によって減少すると共にチャーとなって燃焼炉８に導かれることにより減少するので、ガス化ガスの生成は減少し、これによりガス化炉１内は水蒸気５７でパージされるようになる。
【００３９】
又、前記水蒸気管６０によってスプレー塔２０に供給された水蒸気５７は、導出管１９をガス化炉１方向へ逆流して導出管１９のガス化ガスがフレアスタック５２に排出されることにより、スプレー塔２０より上流の導出管１９は水蒸気５７でパージされる。これにより、ガス化炉１内及びスプレー塔２０より上流の導出管１９からなるガス化ガス系統は水蒸気５７でパージされるようになる。
【００４０】
尚、前記緊急停止時も燃焼炉８は作動し続け、燃焼炉８は高い残熱を有しているため、排ガス管１１から導出される排ガス１５は高い温度を有しているため、前記水蒸気供給手段６１からは、ガス化炉１の流動層４を流動化してパージするのに十分な水蒸気５７を供給することができる。
【００４１】
又、燃焼器８の残熱による水蒸気で十分なパージが行えない場合は、補助燃料５ａ（図３参照）を投入することによって、パージするのに十分な水蒸気を５７を供給することができる。
【００４２】
このように、緊急遮断弁５０より上流側のガス化ガス１８は水蒸気５７によりフレアスタック５２に排出して水蒸気５７で置換するようになるため、緊急遮断弁５０より上流側の導出管１９及びガス化炉１のガス化ガス系統を安全且つ迅速にパージすることができる。
【００４３】
又、不活性ガス供給手段６６からの不活性ガス６５を緊急遮断弁５０の出口に供給して、下流装置２３を不活性ガス６５でパージするので、下流装置２３には高温のガスが導かれることがなく安全に、しかも僅かな不活性ガス６５の使用量でパージすることができる。
【００４４】
又、図１に仮想線で示すように、下流装置２３入口の導出管１９に下流装置遮断弁６７を設けると共に、下流装置遮断弁６７の入口の導出管１９に逃がし緊急遮断弁６８を介してフレアスタック６９を接続した構成にすると、下流装置２３がトリップした場合にも下流装置２３の上流ガス化ガス系統を不活性ガスでパージすることができる。
【００４５】
図２は、本発明の他の例を示したもので、緊急遮断弁５０の入口であるスプレー塔２０と緊急遮断弁５０との間に、逃がし緊急遮断弁７０を介してフレアスタック７１を接続しており、水蒸気供給手段６１からの水蒸気５７は水蒸気管５８を介してガス化炉１のみに供給するようにしている。その他の構成は図１の場合と同様である。
【００４６】
図２の構成において、運転状態からガス化設備が緊急停止された場合には、ガス化炉１への原料５の供給は遮断される。同時に、スプレー塔２０出口の緊急遮断弁５０は閉止し、且つスプレー塔２０の作動は停止する。この時、燃焼炉８には流動用ガス１０（空気）が供給されて、チャーの燃焼と循環媒体の循環は行われている。
【００４７】
この状態で、水蒸気供給手段６１からの水蒸気５７を水蒸気管５８によりガス化炉１の下部に供給すると、ガス化炉１内に残留する原料は水蒸気５７によりガス化され、生成したガス化ガスは導出管１９によりスプレー塔に導かれ、更に、逃がし緊急遮断弁７０からフレアスタック７１に排出されて燃焼される。ガス化炉１内の原料はガス化によって減少すると共にチャーとなって燃焼炉８に導かれることにより減少するので、ガス化ガスの生成は減少し、これによりガス化炉１内及びスプレー塔２０より上流の導出管１９からなるガス化ガス系統は水蒸気５７でパージされるようになる。
【００４８】
又、前記スプレー塔２０がトリップした場合には、スプレー塔２０を停止させる操作が無くなるのみで、前記の場合と全く同様にしてパージを行うことができる。
【００４９】
なお、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の緊急停止時のパージ装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の緊急停止時のパージ装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】従来のガス化設備の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ガス化炉（流動層ガス化炉）
５  原料
８  燃焼炉
１８  ガス化ガス
１９  導出管
２０  スプレー塔
２２  誘引ファン
２３  下流装置
５０  緊急遮断弁
５１  逃がし緊急遮断弁
５２  フレアスタック
５５  排熱回収ボイラ
５７  水蒸気
６１  水蒸気供給手段
６６  不活性ガス供給手段
７０  逃がし緊急遮断弁
７１  フレアスタック
【図１】
0005211795.tif 000002
【図２】
0005211795.tif 000003
【図３】
0005211795.tif 000004