(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭より生成ガスを発生する石炭ガス化炉と、生成ガス中の未反応チャーを回収するチャー捕集装置と、生成ガスを冷却する水洗装置と、生成ガスを脱硫する脱硫装置と、精製ガスにより発電する発電設備と、前記チャー捕集装置のフィルタのダストを逆洗ガスで除去するフィルタ逆洗装置とを備えた石炭ガス化発電プラントにおいて、前記フィルタ逆洗装置は、前記水洗装置と前記脱硫装置との間より分岐した生成ガスを前記逆洗ガスとして使用するものであることを特徴とする石炭ガス化発電プラント。
【請求項２】
前記フィルタ逆洗装置は、分岐した逆洗ガスを昇圧する圧縮機と、該圧縮機へ順次接続されるダスト除去機構と逆洗ガスホルダとよりなり、該逆洗ガスホルダはフィルタへ接続されることを特徴とする請求項１記載の石炭ガス化発電プラント。
【請求項３】
前記ダスト除去機構は、逆洗ガスフィルタであることを特徴とする請求項２記載の石炭ガス化発電プラント。
【請求項４】
前記逆洗ガスフィルタは、分岐ラインに並設されたバイパスラインに設置され、プラント運転初期の所定時間に逆洗ガスを流して該逆洗ガスに同伴されたダストを除去するものであることを特徴とする請求項３記載の石炭ガス化発電プラント。
【請求項５】
前記逆洗ガスフィルタは、分岐ラインと並設されたバイパスラインとのそれぞれのラインに並列に設置されるとともに差圧監視装置が付設され、該差圧監視装置の差圧に応じていずれか一方の逆洗ガスフィルタに切り替えられ、連続して逆洗ガスに同伴されたダストを除去するものであることを特徴とする請求項３記載の石炭ガス化発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭をガス化して生成した可燃性ガスにより発電を行うプラントに係り、特に効率的かつ経済的にチャー捕集装置のフィルタを逆洗し、プラントの安定した連続運転を可能とする石炭ガス化発電プラント及びフィルタ逆洗装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭ガス化炉で発生した生成ガス中には多量の未反応チャーが含まれており、この未反応チャーを回収しないと大幅なプラント効率の低下につながる。また下流の脱流装置及び発電設備のガスタービンでは閉塞又は損傷等の大きなトラブルを生じる。従来の石炭ガス化発電プラントにおいては、このような理由から、チャー捕集装置として、ほぼ１００％に近い集塵効率が得られるフィルタが採用されている。フィルタによる集塵は、フィルタ内エレメント（以下、エレメントと称す）の表面にチャー等のダストを捕捉することにより行われる。エレメント表面に捕捉されたダストにより、プラント運転が進むにつれてフィルタ前後の差圧が増加し、そのまま運転続行は不可能であるため、ある一定差圧に達する前に、エレメントの内面から逆洗することによりダストを払い落す。すなわち、高圧の逆洗ガスをフィルタ内に逆方向より瞬時に流すことにより、エレメント表面に捕捉されたダストを剥離除去させる。通常、エレメント内部に目詰まりを起こさせないように、この逆洗ガスには清浄なＮ2ガスが用いられる。
【０００３】
従来技術の石炭ガス化発電プラントの例を図３に示す。ガス化炉１で発生した生成ガス及び未反応チャーは、熱回収ボイラ２で顕熱を回収され、チャー捕集装置を構成するサイクロン３で生成ガス中の未反応チャーを回収除去した後にフィルタ４へ供給される。フィルタ４では生成ガス中の残りの未反応チャーを捕集して回収除去し、回収したチャーはサイクロン３で回収したチャーとともに、ライン２０を通り搬送ガスによりガス化炉１へリサイクルされる。フィルタ４を流出した生成ガスは水洗装置５で水洗冷却され、脱流装置６で脱流後、発電用の燃料ガスとして発電設備７に供給される。
【０００４】
一方、フィルタ４では、エレメント１０の表面にチャー等のダストが蓄積されるにつれて、差圧計（ｐｄ）１１で検出されるフィルタ４前後の差圧が増加するため、ある一定の差圧（フィルタにおける許容最大差圧）になる前に、逆洗バルブ１２を瞬時に開閉し、逆洗ガスホルダ８より高圧の逆洗ガス２５をフィルタ４内に逆方向より流すことにより、エレメント１０の表面に捕捉されたダストを剥離除去させる。なお逆洗ガスホルダ８とフィルタ４との間は、エメント１０への逆洗ガスによる熱衝撃を和らげるため、スチーム（ＳＴＭ）トレース２２等の昇温手段で逆洗ガスを昇温している。通常、逆洗ガスとしては圧縮機９ａで所定圧力に加圧した清浄なＮ2ガスを用いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の石炭ガス化発電プラントにあっては、フィルタの逆洗ガスにダストが含まれていると、エレメント内面に入り込み目詰まりを起こして運転不能になるため、通常、逆洗ガスとして清浄なＮ2ガスを用いる。しかしＮ2ガスを用いる場合、Ｎ2ガスを別途生成し、さらにそのＮ2ガスを逆洗ガス圧力まで昇圧するための動力が必要となる。従ってプラント効率が低下するという問題があった。そこでプラント効率の低下をできるだけ避けるため、圧力を持った生成ガスをリサイクルして用いる方法が提案されている。この場合、逆洗ガスとしてはできだけ清浄なガスが望ましいため、脱硫装置の脱流後の精製ガスをリサイクルして使用すると、脱硫装置までの水洗装置、ＣＯＳ転化器、重金属吸着塔、各種熱交換器及び配管等をすべて容量増加しなければならず、設備費が大幅に増加する。またプロセスの下流側でリサイクルすればするほど逆洗ガス圧力まで昇圧するリサイクルガス圧縮機の圧縮比が大きくなり、リサイクルガス圧縮機のコスト及び動力が増加するという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、プラント効率の低下を抑制し、経済的に安定してチャー捕集装置のフィルタの逆洗運転を可能とする石炭ガス化発電プラントを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を達成するため、本発明に係る石炭ガス化発電プラントは、石炭より生成ガスを発生する石炭ガス化炉と、生成ガス中の未反応チャーを回収するチャー捕集装置と、生成ガスを冷却する水洗装置と、生成ガスを脱硫する脱硫装置と、精製ガスにより発電する発電設備と、チャー捕集装置のフィルタのダストを逆洗ガスで除去するフィルタ逆洗装置とを備えた石炭ガス化発電プラントにおいて、フィルタ逆洗装置は、水洗装置と脱硫装置との間より分岐した生成ガスを逆洗ガスとして使用するものである構成とする。
【０００８】
そしてフィルタ逆洗装置は、分岐した逆洗ガスを昇圧する圧縮機と、圧縮機へ順次接続されるダスト除去機構と逆洗ガスホルダとよりなり、逆洗ガスホルダはフィルタへ接続されるものであり、ダスト除去機構は、逆洗ガスフィルタであり、逆洗ガスフィルタは、分岐ラインに並設されたバイパスラインに設置され、プラント運転初期の所定時間に逆洗ガスを流して逆洗ガスに同伴されたダストを除去するものである。
【０００９】
また逆洗ガスフィルタは、分岐ラインと並設されたバイパスラインとのそれぞれのラインに並列に設置されるとともに差圧監視装置が付設され、差圧監視装置の差圧に応じていずれか一方の逆洗ガスフィルタに切り替えられ、連続して逆洗ガスに同伴されたダストを除去するものである構成でもよい。
【００１０】
さらにフィルタ逆洗装置にあっては、前記いずれか一つの石炭ガス化発電プラントに具備された構成であり、圧縮機より逆洗ガスホルダまでの機器は炭素鋼で形成されるとともに、逆洗ガスフィルタは樹脂で形成され、逆洗ガスホルダに逆洗ガスの昇温手段が付設されて逆洗ガスホルダよりフィルタまでの配管は耐熱耐食性鋼で形成される構成でもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１を参照しながら説明する。図１に示すように、石炭をガス化し生成ガスを発生する石炭ガス化炉１と、生成ガス中の未反応チャーを回収するチャー捕集装置のフィルタ４と、フィルタ４の生成ガスを冷却する水洗装置５と、生成ガスを脱硫する脱硫装置６と、脱硫した精製ガスにより発電する発電設備７と、フィルタ４のエレメント１０よりダストを逆洗ガスにより除去するフィルタ逆洗装置とよりなる石炭ガス化発電プラントであって、フィルタ逆洗装置は、水洗装置５と脱硫装置６との間より分岐ライン（リサイクルガスライン）２１を経て分岐した生成ガスを逆洗ガスに使用するものである構成とする。
【００１２】
そしてフィルタ逆洗装置は、分岐した分岐ライン２１へ直結する主ライン２４の生成ガスを昇圧する圧縮機（リサイクルガス圧縮機）９と、圧縮機９へ接続するダスト除去機構と、ダスト除去機構へ接続する逆洗ガスホルダ８とよりなり、逆洗ガスホルダ８はフィルタ４へ接続されるものとする。またダスト除去機構は、逆洗ガスフィルタ３０で形成され、逆洗ガスフィルタ３０は、分岐ライン２１へ直結する主ライン２４に並設されたバイパスライン２３に設置され、プラント運転初期の所定時間に分岐ライン２１を経て逆洗ガスを流し、逆洗ガスに同伴されたダストを除去するものである。
【００１３】
すなわち、ガス化炉１で発生した生成ガス及び未反応チャーは、熱回収ボイラ２で顕熱を回収され、サイクロン３で生成ガス中の未反応チャーを回収除去された後、フィルタ４へ供給される。フィルタ４では生成ガス中の残りの未反応チャーをエレメント１０で捕集して回収除去し、回収したチャーは、サイクロン３で回収したチャーとともに、ライン２０を通り搬送ガスによりガス化炉１へリサイクルされる。フィルタ４を出た生成ガスは水洗装置５で水洗冷却され、脱硫装置６で脱硫後、発電用の燃料ガスとして発電設備７に供給される。
【００１４】
一方、フィルタ４では、エレメント１０の表面にチャー等のダストが蓄積されるにつれて、差圧計１１で検出されるフィルタ４の生成ガス流通方向の前後差圧が増加するため、ある一定の差圧（フィルタにおける許容最大差圧）になる前に、逆洗バルブ１２を瞬時に開閉し、逆洗ガスホルダ８より高圧の逆洗ガスをフィルタ４内に逆方向より流すことにより、エレメント１０の表面に捕捉されていたダストを剥離除去する。
【００１５】
ここで、逆洗ガスとして水洗装置５と脱硫装置６との間より約１３０℃に冷却した生成ガスを分岐し、リサイクルガス圧縮機９で約６０Kg/cm2Ｇに昇圧し、分岐ライン２１を通り、逆洗ガスホルダ８に生成ガスをリサイクル供給する。リサイクルガス中にＨ2Ｓ等の腐食性ガスが入っている場合、停止時に配管（ライン）内等に錆が発生する可能性があり、この錆が起動時にリサイクルガス中に同伴されて逆洗ガスホルダ８に供給され、逆洗ガスとして使用される可能性がある。そこで逆洗ガスホルダ８の直前にリサイクルガスライン２１にバイパスライン２３を設け、バイパスライン２３に逆洗ガスフィルタ３０を設置し、プラント運転初期の起動時等の一定時間にリサイクルガスをバイパスライン２３に流すことにより、最も錆等のダスト混入の可能性の高い、起動時の逆洗ガス中の錆等のダストを除去する。一定時間、逆洗ガスフィルタ３０にリサイクルガスを流通した後、主ライン２４に切り替えることにより、以後は清浄なリサイクルガスによる安定したフィルタ４の逆洗が可能となる。
【００１６】
次に本実施の形態の作用を説明する。フィルタの逆洗ガスとして、脱硫装置の上流の水洗装置出口部、すなわち、水洗装置と脱硫装置との間より分岐した生成ガスを、リサイクルして使用することにより、Ｎ2ガスに比べＮ2ガス生成のための動力が不要であり、さらに、そのＮ2ガスを逆洗ガス圧力まで昇圧するための動力が大幅に低減可能となる。ここで、水洗装置より上流側の生成ガスでは温度が高く、そのままリサイクルガス圧縮機を通せないため、冷却後の水洗装置出口ガスがリサイクルガスとして望ましい。また脱硫装置で脱硫後の精製ガスをリサイクルする場合、脱硫装置までの水洗装置、ＣＯＳ転化器、各種熱交換器及び配管等のすべて容量を増加しなければならないため、設備費が大幅に増加する。また、プロセスの下流側よりリサイクルすればするほど逆洗ガス圧力まで昇圧するリサイクルガス圧縮機の圧縮比が大きくなり、リサイクルガス圧縮機のコスト及び動力が増加するため脱硫装置の上流側でリサイクルすることが望ましい。
【００１７】
生成ガスをリサイクルして用いる場合、通常、リサイクルガス圧縮機入口には圧縮機保護のため、ストレーナ等の脱塵装置が設置されるが、リサイクルガス圧縮機の下流側では腐食性生成ガスにより、リサイクルガスライン内に発生した錆が運転中にリサイクルガス中に同伴され、フィルタの逆洗時に、逆洗ガス中に同伴された錆等のダストが、フィルタのエレメント内面に入り込んで目詰まりを起こし、運転不能となり、フィルタ運転停止すなわちプラント停止という事態になる恐れがある。そこでリサイクルガスライン内の錆の発生を防止するため、リサイクルガス圧縮機以降を耐食性材料で形成し、なおかつ結露防止のためにスチーム等のヒートトレース（昇温手段）を実施する方法もあるが、しかしリサイクルガス圧縮機よりフィルタまではかなりの距離があり、このラインへの耐食性高級材料の使用及びスチームトレースの施工は大幅な設備費及び運転費の増加となる。そこでその生成ガスをリサイクルした逆洗ガスラインの逆洗ガスホルダ直前に逆洗ガスに同伴されてくる錆等のダストを除去する機構を設置し、つまり逆洗ガスに同伴されてくる錆等のダストを逆洗ガスフィルタで除去することにより、逆洗時にフィルタに目詰まりを生じさせることなく、清浄な逆洗ガスによる、安定した逆洗運転が可能となる。本装置によれば、リサイクルガス圧縮機から逆洗ガスホルダまでのラインへの耐食性高級材料の使用やスチームトレースの施工は不要である。
【００１８】
また、逆洗ガスホルダ直前にバイパスラインを設け、バイパスラインに逆洗ガスフィルタを設置し、起動時の一定時間リサイクルガスをバイパスラインに流すことにより、逆洗ガス中に、最も錆等のダスト混入の可能性の高い起動時に逆洗ガス中の錆等のダストを除去でき、清浄な逆洗ガスによる安定した逆洗を可能とする。
【００１９】
本発明の他の実施の形態を図２に示す。逆洗ガスフィルタ３０は、分岐ライン２１と直結する主ライン２４ａと、並設されたバイパスライン２３ａとのそれぞれのライン２４ａ，２３ａに並列に設置されるとともに差圧監視装置（ｐｄ）１３が付設され、差圧監視装置１３の差圧に応じていずれか一方の逆洗ガスフィルタに切り替えられ、連続して逆洗ガスに同伴したダストを除去する構成である。
【００２０】
すなわち起動時の他、定常運転中にダストが混入してくる可能性がある場合は、逆洗ガスホルダ８の直前に差圧監視装置１３を取り付けた逆洗ガスフィルタ３０を並列に２基設置し、常時、差圧を監視しながら切り替え運用し、連続して逆洗ガスに同伴されてくる錆等のダストを除去することにより、清浄な逆洗ガスによる安定したフィルタの逆洗が可能となる。つまり、逆洗ガスホルダ直前に差圧監視装置を取り付けた逆洗ガスフィルタを並列に２基設置し、常時、差圧を監視しながら切り替え運用（フィルタ間の差圧を測定し差圧高に応じて切替）し、連続して逆洗ガスに同伴されてくる錆等のダストを除去することにより、清浄な逆洗ガスによる安定した逆洗運転を可能とする。
【００２１】
さらに本発明の他の実施の形態として図２によりフィルタ逆洗装置を説明する。前記のうちのいずれか一つの石炭ガス化発電プラントに具備されている装置であって、圧縮機９より逆洗ガスホルダ８までの分岐ライン２１及び主ライン２４ａ，２３ａは炭素鋼で形成されるとともに、逆洗ガスフィルタ３０は樹脂製であり、逆洗ガスホルダ８に逆洗ガスの昇温手段２２が付設されて逆洗ガスホルダ８よりフィルタ４までの主ライン２４ｂは耐熱耐食性鋼で形成される構成とする。通常、逆洗ガスホルダはフィルタ近傍に設置されるため、逆洗ガスホルダ直前に逆洗ガスフィルタを設置することにより、逆洗ガスホルダとフィルタまでの短いライン（配管）のみ耐食性材料にすることにより、リサイクルガス圧縮機から逆洗ガスホルダまでの距離の長いラインは通常の炭素鋼で十分であり、経済的メリットが大きい。また、逆洗ガスフィルタ〜フィルタ間は、フィルタのエレメントへの逆洗による熱衝撃を和らげるため、逆洗ガスを昇温する必要があり、この間に逆洗ガスフィルタを設置するためには、耐熱性に優れた高級材質のフィルタが必要になる。従って昇温する前の逆洗ガスホルダ直前であれば、温度が低いため樹脂製の安価なフィルタが設置可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、水洗装置と脱硫装置との間より生成ガスを分岐してチャー捕集装置の逆洗ガスとし、逆洗ガスフィルタを設けて逆洗ガスに同伴されたダストを除去するため、チャー捕集装置の逆洗を安定して行うことができ、プラントの効率低下が抑制されて連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す構成図である。
【図３】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
１  ガス化炉
２  熱回収ボイラ
３  サイクロン
４  フィルタ
５  水洗装置
６  脱硫装置
７  発電設備
８  逆洗ガスホルダ
９  リサイクルガス圧縮機
９ａ  Ｎ2ガス圧縮機
１０  エレメント
１１  差圧計
１２  逆洗バルブ
１３  差圧監視装置
２０  ライン
２１  リサイクルガスライン
２１ａ  逆洗Ｎ2ガスライン
２２  スチームトレース
２３  バイパスライン
２３ａ  バイパスライン
２４  主ライン
２４ａ  主ライン
２４ｂ  主ライン
３０  逆洗ガスフィルタ
【図１】
0004508443.tif 000002
【図２】
0004508443.tif 000003
【図３】
0004508443.tif 000004