(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭ガス化バーナと起動バーナを備え石炭をガス化し生成ガスを得る石炭ガス化炉と、該石炭ガス化炉と生成ガスを導く第１の配管及弁で連結した脱塵装置と、該脱塵装置と生成ガスを導く第２の配管で連結したガス・ガス熱交換器と、該ガス・ガス熱交換器と生成ガスを導く第３の配管で連結した水洗浄装置と、前記第１の配管と連結した第４の配管及弁及び前記第３の配管と連結した第５の配管及弁とを連結した焼却炉と、前記脱塵装置をバイパスする第６の配管及弁とを有する石炭ガス化装置において、
前記第４の配管を第１の配管水平部の上側へ垂直に連結して該垂直部に弁を配置し、前記第５の配管を前記第３の配管水平部の上側へ垂直に連結して該垂直部に弁を配置したことを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項２】
前記第６の配管の上流端は前記第１の配管に分岐させて配置され、該分岐点は水平配管と該水平配管から上方へ分岐する垂直配管の結合部として形成されていて該垂直配管に弁が介装され、該垂直配管が生成ガスを前記脱塵装置へ導くものであることを特徴とする請求項１に記載の石炭ガス化装置。
【請求項３】
石炭ガス化バーナと起動バーナを備え石炭をガス化し生成ガスを得る石炭ガス化炉と、該石炭ガス化炉と生成ガスを導く第１の配管及弁で連結した脱塵装置と、該脱塵装置と生成ガスを導く第２の配管で連結したガス・ガス熱交換器と、該ガス・ガス熱交換器と生成ガスを導く第３の配管で連結した水洗浄装置と、前記第１の配管と連結した第４の配管及弁及び前記第３の配管と連結した第５の配管及弁とを連結した焼却炉と、前記脱塵装置をバイパスする第６の配管及弁とを有する石炭ガス化装置において、
前記第１の配管の弁上流部へ清浄ガスを注入する手段を設けたことを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項４】
前記第１の配管の弁上流部を加熱する手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の石炭ガス化装置。
【請求項５】
石炭ガス化バーナと起動バーナを備え石炭をガス化し生成ガスを得る石炭ガス化炉と、該石炭ガス化炉と生成ガスを導く第１の配管及弁で連結した脱塵装置と、該脱塵装置と生成ガスを導く第２の配管で連結したガス・ガス熱交換器と、該ガス・ガス熱交換器と生成ガスを導く第３の配管で連結した水洗浄装置と、前記第１の配管と連結した第４の配管及弁及び前記第３の配管と連結した第５の配管及弁とを連結した焼却炉と、前記脱塵装置をバイパスする第６の配管及弁とを有する石炭ガス化装置において、
前記第４の配管の弁及び前記第５の配管の弁上流部へ清浄ガスを注入する手段と、前記第４の配管の弁及び前記第５の配管の弁の上流配管を加熱する手段とを設けたことを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項６】
前記清浄ガスが前記水洗浄装置出口の生成ガスまたは窒素ガスの水分の少ないガスであることを特徴とする請求項３または請求項５に記載の石炭ガス化装置。
【請求項７】
前記清浄ガスを加熱する手段を設けたことを特徴とする請求項３または請求項５に記載の石炭ガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、起動時の配管腐食を防止し信頼性と経済性とを高めた石炭ガス化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭を利用した高効率発電の新しい技術の一つとして、石炭ガス化複合発電がある。この石炭ガス化複合発電では石炭をガス化し、ガス化した燃料によりガスタービンを駆動しガスタービンの廃熱から蒸気を回収して蒸気タービンを駆動しそれぞれ発電を行う。石炭ガス化複合発電は従来の石炭火力に比較して高い発電効率が得られかつ、環境保全の点でも優れている。
図４は従来の石炭ガス化装置の構成を示すフローチャートである。
石炭ガス化炉１０へ石炭バーナ１から原料の微粉炭と酸素が供給され、石炭はＨ2およびＣＯに富む生成ガスに変換される。石炭ガス化炉１０からの生成ガスはチャー、灰等のダストと石炭中の硫黄から生成するＨ2Ｓを含んでおり、ガスタービンの摩耗及び腐食を防止するためガスタービンの上流でサイクロン２０と脱塵装置３０により脱塵された後、水洗浄塔５０及び脱硫装置６０により脱硫されて生成ガスとなり、ガス・ガス熱交換器４０を経て生成ガスライン４２で図示せざるガスタービンへ導かれその燃料となる。脱塵装置３０の内部には金属或いはセラミックス焼結体のフィルタエレメント３５が複数設置され、脱塵装置３０の圧力損失が増加した時に逆洗用ガスライン３２から高圧のガスを噴出させてフィルタエレメント３５に捕集されたダストを除去する。脱塵装置３０で捕集したチャーをダスト抜き出しライン３１から石炭ガス化炉１０へ戻して再びガス化すればガス化効率が向上する。脱塵装置３０或いはガスタービン等の機器が運転不能になった時に生成ガスを処理するための焼却炉７０が設置されており、生成ガスライン２２及び生成ガスライン４１から生成ガスを焼却炉７０へ導く焼却ガスライン７１及び焼却ガスライン４８が配置され、それぞれに弁７２及び弁４６が設置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
石炭ガス化炉１０の起動は起動バーナ２によりメタン或いは軽油等の起動用燃料を燃焼させて、炉内温度を微粉炭が着火する６００℃以上に高めてから、石炭ガス化炉１０へ石炭バーナ１から原料の微粉炭と酸素を供給して行う。起動バーナ２に点火した直後は生成ガスライン５、生成ガスライン２２及び生成ガスライン３６はもちろんのこと脱塵装置３０も常温であり、起動用燃料を燃焼させてできた燃焼ガス中の水分がフィルタエレメント３５の表面で凝縮し目詰まりをおこすことを防止するため脱塵装置３０をバイパスするバイパスライン２５が設けられ、ガス化炉１０の昇温過程では燃焼ガスがバイパスライン２５を流れる。図４に示す従来の石炭ガス化装置の配管構造では、生成ガスライン２２から生成ガスを脱塵装置３０へ導く生成ガスライン２７及び生成ガスを焼却炉７０へ導く焼却ガスライン７１、生成ガスライン４１から生成ガスを焼却炉７０へ導く焼却ガスライン４８の何れも下側取り出しとなっているため、生成ガスライン２７に配置された弁２４、焼却ガスライン７１に配置された弁７２、焼却ガスライン４８に配置された弁４６は何れも起動時には閉の状態でありその上部に燃焼ガスから凝縮した水が溜る。
起動バーナ２による燃焼は、空気或いはＯ2とＮ2の混合ガスを用いた加圧燃焼であるから、Ｎ2及びＯ2の分圧が高くサーマルＮＯｘが生成しやすい。ＮＯｘ中の成分はＮＯよりも酸化が進んだＮＯ2が多く、このＮＯ2は凝縮水に溶解すると容易にＨＮＯ3となり、凝縮水が溜る弁２４、弁７２及び弁４６の上部はＨＮＯ3により強く腐食する。サーマルＮＯｘの生成を防止するには起動バーナ２にＮ2を全く含まないＯ2のみを供給すればよいが、燃焼ガス中のＨ2Ｏ分圧が高くなり燃焼ガス中のＨ2Ｏが高い温度で凝縮し始めるから機器を昇温するレベルが高くなる。また、燃焼ガス量も少なくなり昇温に要する時間が長くなり、燃焼ガス温度が高くなるから起動バーナ２の焼損防止対策が必要となる。更に、Ｎ2に代わりＣＯ2またはＡｒを用いれば、サーマルＮＯｘは生成しないがこれらの高価なガスを別途用意するのは現実的ではない。そして、Ｎ2は微粉炭の搬送或いはホッパ置換用の不活性ガスとして石炭ガス化装置では常用されているので、起動時に酸素と混合して使用することは当然と云える。
本発明の目的は、起動時の配管腐食を防止し石炭ガス化装置の信頼性と経済性とを高めることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、石炭ガス化バーナと起動バーナを備え石炭をガス化し生成ガスを得る石炭ガス化炉と、石炭ガス化炉と生成ガスを導く第１の配管及弁で連結した脱塵装置と、脱塵装置と生成ガスを導く第２の配管で連結したガス・ガス熱交換器と、ガス・ガス熱交換器と生成ガスを導く第３の配管で連結した水洗浄装置と、第１の配管と連結した第４の配管及弁及び第３の配管と連結した第５の配管及弁とを連結した焼却炉と、脱塵装置をバイパスする第６の配管及弁とを有する石炭ガス化装置において、第４の配管を第１の配管水平部の上側へ垂直に連結して垂直部に弁を配置し、第５の配管を第３の配管水平部の上側へ垂直に連結して垂直部に弁を配置したことにより達成される。◆
第６の配管の上流端は第１の配管に分岐させて配置され、分岐点は水平配管と水平配管から上方へ分岐する垂直配管の結合部として形成されていて垂直配管に弁が介装され、垂直配管が生成ガスを脱塵装置へ導くものであることが望ましい。◆
上記目的は、石炭ガス化バーナと起動バーナを備え石炭をガス化し生成ガスを得る石炭ガス化炉と、石炭ガス化炉と生成ガスを導く第１の配管及弁で連結した脱塵装置と、脱塵装置と生成ガスを導く第２の配管で連結したガス・ガス熱交換器と、ガス・ガス熱交換器と生成ガスを導く第３の配管で連結した水洗浄装置と、第１の配管と連結した第４の配管及弁及び第３の配管と連結した第５の配管及弁とを連結した焼却炉と、脱塵装置をバイパスする第６の配管及弁とを有する石炭ガス化装置において、第１の配管の弁上流部へ清浄ガスを注入する手段を設けたことにより達成される。◆
第１の配管の弁上流部を加熱する手段を設けることが望ましい。◆
上記目的は、石炭ガス化バーナと起動バーナを備え石炭をガス化し生成ガスを得る石炭ガス化炉と、石炭ガス化炉と生成ガスを導く第１の配管及弁で連結した脱塵装置と、脱塵装置と生成ガスを導く第２の配管で連結したガス・ガス熱交換器と、ガス・ガス熱交換器と生成ガスを導く第３の配管で連結した水洗浄装置と、第１の配管と連結した第４の配管及弁及び第３の配管と連結した第５の配管及弁とを連結した焼却炉と、脱塵装置をバイパスする第６の配管及弁とを有する石炭ガス化装置において、第４の配管の弁及び第５の配管の弁上流部へ清浄ガスを注入する手段と、第４の配管の弁及び第５の配管の弁の上流配管を加熱する手段とを設けたことにより達成される。◆
清浄ガスは水洗浄装置出口の生成ガスまたは窒素ガスの水分の少ないガスであることが望ましい。◆
清浄ガスを加熱する手段を設けることが望ましい。◆
上記構成によれば、燃焼ガスが流れる配管から取り出す配管は、燃焼ガスが流れる配管水平部の上側へ垂直に連結し、この垂直部に弁を配置しているので凝縮水は溜らない。◆
凝縮水が溜る弁上流部配管を加熱することにより凝縮水が蒸発する。◆
配管の弁上流部へ清浄ガスを注入することにより水分を含む燃焼ガスの流入が阻止され弁上流部で水が凝縮しない。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
図１は本発明の実施の形態の石炭ガス化装置構成を示すフローチャートである。  本図は図４に示す従来の石炭ガス化装置と基本的な構成は同じであるが、生成ガスライン２２から脱塵装置３０に接続された下向きの生成ガスライン２７に配置された弁２４の上流に水分の少ない清浄ガスを注入するパージガスライン２６が接続されている。また、この生成ガスライン２７の弁２４の上流に水蒸気トレース、電気トレース等の配管を加熱する配管加熱ヒータ９０が設置されている。そして、生成ガスライン２２から焼却炉７０へ至る焼却ガスライン７１は生成ガスライン２２の上側に接続され、焼却ガスライン７１の弁７２の上流にガス加熱ヒータ９３を介してパージガスライン７３が接続されている。さらに、生成ガスライン４１から焼却炉７０へ至る焼却ガスライン４８は生成ガスライン４１の上側に接続され、焼却ガスライン４８の弁４６の上流に水分の少ないガスを注入するパージガスライン４７が接続されている。
起動時には生成ガスライン２７に配置された弁２４は閉じバイパスライン２５の弁２３は開いている。弁２４の上流に接続されたパージガスライン２６から水分、灰の少ないガス例えばＮ2ガス或いは脱硫装置６０を通過した生成ガスを注入しているため、水分の多い燃焼ガスが弁２４の上流に流入しない。更に、弁２４の上流に配管加熱ヒータ９０を設置しているため凝縮水が流入しても速やかに蒸発し溜ることは無い。従って凝縮水に含まれるＨＮＯ3により弁２４、配管が腐食することは無い。
焼却炉７０を脱塵装置３０及び水洗浄塔５０より高い位置に設置し、焼却炉７０へ至る焼却ガスライン７１及び焼却ガスライン４８を生成ガスライン２２、生成ガスライン４１の上側に接続しているため凝縮水が溜ることは無い。しかし、焼却炉７０の圧力変動により水分の多い燃焼ガスが焼却ガスライン７１及び焼却ガスライン４８に流入する恐れは有るが、焼却ガスライン７１へパージガスライン７３から加熱された水分の少ないガスを供給し焼却ガスライン４８へパージガスライン４７から水分の少ないガスを供給しているので腐食の原因となる燃焼ガスが流入することは無い。
【０００６】
図２は本発明の他の実施の形態の石炭ガス化装置構成を示すフローチャートである。
本図は焼却炉７０を脱塵装置３０及び水洗浄塔５０より低い位置に設置した例を示す。焼却炉７０へ至る焼却ガスライン７１及び焼却ガスライン４８を生成ガスライン２２、生成ガスライン４１の下側に接続しているため凝縮水が流入するので、焼却ガスライン７１を加熱する配管加熱ヒータ９１及び焼却ガスライン４８を加熱する配管加熱ヒータ９２を設置し、焼却ガスライン７１へパージガスライン７３により加熱された水分の少ないガスを注入し、焼却ガスライン４８へパージガスライン４７により水分の少ないガスを注入しているので凝縮水が溜ることは無い。生成ガスを脱塵装置３０へ導く生成ガスライン２７は垂直に設置され水分の多い燃焼ガスが弁２４の下まで上昇しそこで冷えた配管に接触して凝縮水が生成する恐れは有るが、パージガスライン２６により水分の少ないガスを注入しているので、水分の多い燃焼ガスが生成ガスライン２７へ流入することは無い。従って生成ガスライン２７内でＨＮＯ3が生成しそれにより弁２４、配管が腐食することは無い。
本実施の形態は図１に示す実施の形態に比較して焼却炉７０を脱塵装置３０及び水洗浄塔５０より低い位置に設置できるので建設費が低減できる。
【０００７】
図３は本発明の他の実施の形態の石炭ガス化装置構成を示すフローチャートである。
本図は図２と同様に焼却炉７０を脱塵装置３０及び水洗浄塔５０より低い位置に設置した例を示す。本図では生成ガスを脱塵装置３０へ導く生成ガスライン２７、生成ガスを焼却炉７０へ導く焼却ガスライン７１及び焼却ガスライン４８を生成ガスライン２２、生成ガスライン４１の上側に接続し、弁２４、弁７２及び弁４６も各生成ガスライン上側に接続しているため凝縮水が流入することは無い。
本実施の形態は図１に示す実施の形態に比較して焼却炉７０を脱塵装置３０及び水洗浄塔５０より低い位置に設置できる上、図２に示す配管加熱用の設備と水分の少ないガスを注入する設備が不要になるので更に建設費が低減できる。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、起動時にガスが流通しない配管内に水分及び窒素酸化物を含む燃焼ガス及び燃焼ガスからの凝縮水が侵入することを防止し、燃焼ガス中の水分及び窒素酸化物から生成する硝酸による配管腐食を回避し石炭ガス化装置の信頼性と経済性とを高める効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の石炭ガス化装置構成を示すフローチャートである。
【図２】本発明の他の実施の形態の石炭ガス化装置構成を示すフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施の形態の石炭ガス化装置構成を示すフローチャートである。
【図４】従来の石炭ガス化装置の構成を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  石炭バーナ
２  起動バーナ
３  スラグ
４  水
５  生成ガスライン
１０  石炭ガス化炉
２０  サイクロン
２１  ダスト抜き出しライン
２２  生成ガスライン
２４  弁
２５  バイパスライン
２６  パージガスライン
２７  生成ガスライン
３０  脱塵装置
３１  ダスト抜き出しライン
３２  逆洗用ガスライン
３５  フィルタエレメント
３６  生成ガスライン
４０  ガス・ガス熱交換器
４１  生成ガスライン
４２  生成ガスライン
４３  生成ガスライン
４６  弁
４８  焼却ガスライン
５０  水洗浄塔
５２  循環水ライン
５４  循環水ライン
５５  生成ガスライン
６０  脱硫装置
６１  脱離装置
６５  脱硫吸収液ライン
６６  脱硫吸収液ライン
７０  焼却炉
７１  焼却ガスライン
７２  弁
７３  パージガスライン
８０  焼却炉の燃料
９０  配管加熱ヒータ
９１  配管加熱ヒータ
９２  配管加熱ヒータ
９３  ガス加熱ヒータ
【図１】
0004016300.tif 000002
【図２】
0004016300.tif 000003
【図３】
0004016300.tif 000004
【図４】
0004016300.tif 000005