(57)【要約】【課題】燃料供給部の加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスを大気中に放出せずに有効活用する。【解決手段】石炭ガス化炉３０と、微粉炭を貯蔵する微粉炭ビン２０と、微粉炭を炭化水素系可燃性ガスとともに加圧して石炭ガス化炉３０に供給する微粉炭供給ホッパ２１と、微粉炭供給ホッパ２１に炭化水素系可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給装置４０と、石炭ガス化炉３０が生成する石炭ガス化ガスを反応させてメタンガスを主成分とする可燃性ガスを生成するメタネーション設備８０と、微粉炭供給ホッパ２１の内部を減圧する際に、微粉炭供給ホッパ２１から排出される炭化水素系可燃性ガスをメタネーション設備８０へ供給する供給流路２４とを備える石炭ガス化設備１００を提供する。【選択図】図１
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【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反応させて水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む第１可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記固体炭素質燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
該燃料貯蔵部から供給される前記固体炭素質燃料を炭化水素系可燃性ガスとともに加圧して前記ガス化炉に供給する燃料供給部と、
前記燃料供給部に前記炭化水素系可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給部と、
前記ガス化炉が生成する前記第１可燃性ガスに含まれる前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを反応させてメタンガスを主成分とする第２可燃性ガスを生成するメタンガス生成部と、
前記燃料供給部の内部を減圧して前記燃料貯蔵部から前記燃料供給部への前記固体炭素質燃料の供給を可能とする際に該燃料供給部から排出される前記炭化水素系可燃性ガスを前記メタンガス生成部へ供給する可燃性ガス供給流路とを備えるガス化設備。
【請求項２】
前記可燃性ガス供給部は、外部の供給源から供給される前記炭化水素系可燃性ガスを前記燃料供給部に供給する請求項１に記載のガス化設備。
【請求項３】
前記可燃性ガス供給部は、前記メタンガス生成部が生成する前記炭化水素系可燃性ガスを前記燃料供給部に供給する請求項１に記載のガス化設備。
【請求項４】
前記ガス化炉から排出された未燃の前記固体炭素質燃料であるチャーを回収するチャー回収部と、
前記チャー回収部により回収された前記チャーを前記ガス化炉へ供給するチャー搬送路とを備え、
前記可燃性ガス供給部は、前記チャーを搬送する搬送用ガスとして前記炭化水素系可燃性ガスを前記チャー搬送路に供給する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス化設備。
【請求項５】
前記チャー回収部は、前記チャーを回収するフィルタを有し、
前記フィルタに付着した前記チャーを除去する逆洗部を備え、
前記可燃性ガス供給部は、前記チャーを除去するために前記フィルタに噴射する逆洗用ガスとして前記炭化水素系可燃性ガスを前記逆洗部に供給する請求項４に記載のガス化設備。
【請求項６】
前記ガス化炉で生成された前記第１可燃性ガスを冷却して該第１可燃性ガスから熱回収するガス冷却部と、
前記ガス冷却部の熱回収に用いられる冷却面に付着した煤塵を除去する除煤部とを備え、
前記可燃性ガス供給部は、前記煤塵を除去するために前記冷却面に噴射する除煤用ガスとして前記炭化水素系可燃性ガスを前記除煤部に供給する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス化設備。
【請求項７】
前記炭化水素系可燃性ガスは、メタンガスを主成分とする可燃性ガスである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス化設備。
【請求項８】
酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む第１可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記固体炭素質燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、該燃料貯蔵部から供給される前記固体炭素質燃料を炭化水素系可燃性ガスとともに加圧して前記ガス化炉に供給する燃料供給部と、前記第１可燃性ガスに含まれる前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを反応させてメタンガスを主成分とする第２可燃性ガスを生成するメタンガス生成部とを備えるガス化設備の運転方法であって、
固体炭素質燃料を炭化水素系可燃性ガスとともに前記燃料供給部の内部で加圧する加圧工程と、
前記加圧工程により前記炭化水素系可燃性ガスとともに加圧された前記固体炭素質燃料を前記ガス化炉に供給する燃料供給工程と、
前記加圧工程により加圧された前記燃料供給部の内部を減圧して前記燃料貯蔵部から前記燃料供給部への前記固体炭素質燃料の供給を可能とする減圧工程と、
前記減圧工程により前記燃料供給部から排出される前記炭化水素系可燃性ガスを前記メタンガス生成部へ供給する可燃性ガス供給工程と、
を備えるガス化設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化設備およびガス化設備の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素含有気体を用いて石炭等の固体炭素質燃料をガス化反応させて水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む可燃性ガスを生成するガス化炉を備えるガス化設備が知られている。
ガス化設備の一例として、石炭を用いる石炭ガス化複合発電設備（Integrated  Gasification  Combined  Cycle：IGCC）が挙げられる（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
特許文献１，２に開示された石炭ガス化複合発電設備は、石炭を粉砕および乾燥して微粉炭を生成し、生成した微粉炭をビンに一次貯蔵または供給する。ビンに貯蔵または供給された微粉炭は、供給ホッパに供給されてから加圧用ガスによって加圧され、ガス化炉に供給される。供給ホッパを加圧用ガスによって加圧しているのは、内部が加圧されたガス化炉に微粉炭を供給するためである。
【０００４】
加圧用ガスとして、空気分離装置により生成される窒素ガスが用いられるのが一般的であるが、窒素ガスを生成するために大きな動力が必要となる。特許文献１，２に開示された石炭ガス化複合発電設備は、加圧用ガスとして窒素ガスの代わりに可燃性ガスを用いるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０２３５３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に開示された石炭ガス化複合発電設備は、供給ホッパの加圧用ガスとして窒素ガスの代わりに可燃性ガスを用いるため、減圧時に供給ホッパから排出される可燃性ガスをそのまま大気中に放出することができない。
そのため、特許文献１では、減圧時に供給ホッパから排出される可燃性ガスを焼却処理して大気中に放出している。また、特許文献２では、減圧時に供給ホッパから排出される可燃性ガスに含まれる可燃成分の濃度を可燃性限界以下とするために、可燃性ガスに不活性ガスを混入（希釈処理）している。
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２は、供給ホッパの加圧用ガスとして用いられた可燃性ガスを焼却処理あるいは希釈処理して大気中に放出するものである。そのため、供給ホッパの加圧用ガスとして用いられた可燃性ガスを有効活用することができない。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、燃料供給部の加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスを大気中に放出せずに有効活用することを可能としたガス化設備およびそ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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係るガス化設備は、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む第１可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記固体炭素質燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、該燃料貯蔵部から供給される前記固体炭素質燃料を炭化水素系可燃性ガスとともに加圧して前記ガス化炉に供給する燃料供給部と、前記燃料供給部に前記炭化水素系可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給部と、前記ガス化炉が生成する前記第１可燃性ガスに含まれる前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを反応させてメタンガスを主成分とする第２可燃性ガスを生成するメタンガス生成部と、前記燃料供給部の内部を減圧して前記燃料貯蔵部から前記燃料供給部への前記固体炭素質燃料の供給を可能とする際に該燃料供給部から排出される前記炭化水素系可燃性ガスを前記メタンガス生成部へ供給する可燃性ガス供給流路とを備える。
【０００９】
本発明の一態様に係るガス化設備によれば、燃料供給部が、燃料貯蔵部から供給される固体炭素質燃料を可燃性ガス供給部から供給される炭化水素系可燃性ガスとともに加圧してガス化炉に供給する。ガス化炉の内部は加圧されているが、燃料供給部が固体炭素質燃料を炭化水素系可燃性ガスとともに適切に加圧することにより、固体炭素質燃料がガス化炉の内部へ供給される。
【００１０】
燃料供給部は、その内部が加圧された状態では燃料貯蔵部から新たな固体炭素質燃料の供給を受けることができない。そのため、燃料供給部の内部は、固体炭素質燃料のガス化炉への供給後に減圧される。燃料供給部の内部が減圧されるのに伴って、加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスが燃料供給部から可燃性ガス供給流路へ排出される。
【００１１】
本発明の一態様に係るガス化設備は、燃料供給部から排出される炭化水素系可燃性ガスをメタンガス生成部へ供給する可燃性ガス供給流路を備えている。そのため、燃料供給部から排出される炭化水素系可燃性ガスは、大気中に放出されずにメタンガス生成部へ供給される。よって、メタンガス生成部が生成する可燃性ガスの量は第１可燃性ガスから生成する第２可燃性ガスに可燃性ガス供給流路から供給される炭化水素系可燃性ガスを加算した量に増加する。
このように、本態様に係るガス化設備によれば、燃料供給部の加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスを大気中に放出せずに有効活用することができる。
【００１２】
上記態様のガス化設備において、前記可燃性ガス供給部は、外部の供給源から供給される前記炭化水素系可燃性ガスを前記燃料供給部に供給するようにしてもよい。
このようにすることで、外部の可燃性ガス供給源（例えば、ＬＮＧ供給設備）から供給される炭化水素系可燃性ガスを燃料供給部に供給することができる。
【００１３】
上記態様のガス化設備において、前記可燃性ガス供給部は、前記メタンガス生成部が生成する前記炭化水素系可燃性ガスを前記燃料供給部に供給するようにしてもよい。
このようにすることで、メタンガス生成部が生成する炭化水素系可燃性ガスを燃料供給部に加圧用ガスとして供給することができる。そのため、外部の可燃性ガス供給源を用いることなく、ガス化設備の内部で炭化水素系可燃性ガスの生成し、生成した炭化水素系可燃性ガスを加圧用ガスとして利用することができる。
【００１４】
上記態様のガス化設備においては、前記ガス化炉から排出された未燃の前記固体炭素質燃料であるチャーを回収するチャー回収部と、前記チャー回収部により回収された前記チャーを前記ガス化炉へ供給するチャー搬送路とを備え、前記可燃性ガス供給部は、前記チャーを搬送する搬送用ガスとして前記炭化水素系可燃性ガスを前記チャー搬送路に供給する構成にしてもよい。
このようにすることで、チャー回収部が回収したチャーを搬送する搬送ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いずに済む。そのため、窒素ガス等の不活性ガスを生成するための動力や設備を低減することができる。
【００１５】
上記構成のガス化設備において、前記チャー回収部は、前記チャーを回収するフィルタを有し、前記フィルタに付着した前記チャーを除去する逆洗部を備え、前記可燃性ガス供給部は、前記チャーを除去するために前記フィルタに噴射する逆洗用ガスとして前記炭化水素系可燃性ガスを前記逆洗部に供給するようにしてもよい。
このようにすることで、チャーを回収するフィルタに付着したチャーを除去する逆洗用ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いずに済む。そのため、窒素ガス等の不活性ガスを生成するための動力や設備を低減することができる。
【００１６】
上記態様のガス化設備においては、前記ガス化炉で生成された前記第１可燃性ガスを冷却して該第１可燃性ガスから熱回収するガス冷却部と、前記ガス冷却部の熱回収に用いられる冷却面に付着した煤塵を除去する除煤部とを備え、前記可燃性ガス供給部は、前記煤塵を除去するために前記冷却面に噴射する除煤用ガスとして前記炭化水素系可燃性ガスを前記除煤部に供給するようにしてもよい。
このようにすることで、ガス冷却部の熱回収に用いられる冷却面に付着した煤塵を除去する除煤用ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いずに済む。そのため、窒素ガス等の不活性ガスを生成するための動力や設備を低減することができる。
【００１７】
上記態様のガス化設備において、前記炭化水素系可燃性ガスは、メタンガスを主成分とする可燃性ガスであってもよい。
このようにすることで、燃料供給部から排出されてメタンガス生成部へ供給される炭化水素系可燃性ガスの主成分をメタンガスとすることができる。そのため、メタンガス生成部が第１可燃性ガスから生成する第２可燃性ガスの主成分と、メタンガス生成部へ供給される炭化水素系可燃性ガスの主成分がそれぞれメタンガスとなる。よって、メタンガス生成部が生成する可燃性ガスの主成分をメタンガスとすることができる。
【００１８】
本発明の一態様に係るガス化設備の運転方法は、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む第１可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記固体炭素質燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、該燃料貯蔵部から供給される前記固体炭素質燃料を炭化水素系可燃性ガスとともに加圧して前記ガス化炉に供給する燃料供給部と、前記第１可燃性ガスに含まれる前記水素ガスおよび前記一酸化炭素ガスを反応させてメタンガスを主成分とする第２可燃性ガスを生成するメタンガス生成部とを備えるガス化設備の運転方法であって、固体炭素質燃料を炭化水素系可燃性ガスとともに前記燃料供給部の内部で加圧する加圧工程と、前記加圧工程により前記炭化水素系可燃性ガスとともに加圧された前記固体炭素質燃料を前記ガス化炉に供給する燃料供給工程と、前記加圧工程により加圧された前記燃料供給部の内部を減圧して前記燃料貯蔵部から前記燃料供給部への前記固体炭素質燃料の供給を可能とする減圧工程と、前記減圧工程により前記燃料供給部から排出される前記炭化水素系可燃性ガスを前記メタンガス生成部へ供給する可燃性ガス供給工程と、を備える。
【００１９】
本発明の一態様に係るガス化設備の運転方法は、燃料供給部から排出される炭化水素系可燃性ガスをメタンガス生成部へ供給する可燃性ガス供給工程を備えている。そのため、燃料供給部から排出される炭化水素系可燃性ガスは、大気中に放出されずにメタンガス生成部へ供給される。よって、メタンガス生成部が生成する可燃性ガスの量は第１可燃性ガスから生成する第２可燃性ガスに可燃性ガス供給流路から供給される炭化水素系可燃性ガスを加算した量に増加する。
このように、本態様に係るガス化設備の運転方法によれば、加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスを大気中に放出せずに有効活用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料供給部の加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスを大気中に放出せずに有効活用することを可能としたガス化設備およびその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の石炭ガス化設備を示す概略構成図である。
【図２】第２実施形態の石炭ガス化設備を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の石炭ガス化設備について図面を参照して説明する。
本実施形態の石炭ガス化設備１００は、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料である微粉炭をガス化反応させて水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む石炭ガス化ガス（第１可燃性ガス）を生成する装置である。
図１に示すように、本実施形態の石炭ガス化設備１００は、石炭ミル１０と、微粉炭ビン２０（燃料貯蔵部）と、微粉炭供給ホッパ２１（燃料供給部）と、石炭ガス化炉３０（ガス化炉）と、可燃性ガス供給装置４０と、空気分離装置４１と、ガス冷却装置５０と、チャー回収装置６０と、ガス精製装置７０と、メタネーション設備８０と、制御装置９０を備える。
制御装置９０は、信号線（図示略）を介して石炭ガス化設備１００の各部に制御信号を伝達することにより、石炭ガス化設備１００の各部を制御する装置である。
【００２３】
以下、石炭ガス化設備１００を構成する各部について説明する。
石炭ミル１０は、固体炭素質燃料である石炭を、粉砕しつつ乾燥させる装置である。石炭ミル１０は、粉砕して乾燥させた石炭の微粒を所定粒径（例えば、７５μｍ）以下に分級し、分級した微粒の石炭である微粉炭を一次空気とともに微粉炭ビン２０に搬送する。
【００２４】
微粉炭ビン２０は、石炭ミル１０から供給される微粉炭を上部から受け入れて一時的に貯蔵する装置である。微粉炭ビン２０は、下部に設けられる排出口を開放することにより微粉炭の自重にて微粉炭供給ホッパ２１へ微粉炭を供給する。
微粉炭供給ホッパ２１は、微粉炭ビン２０から供給される微粉炭を石炭ガス化炉３０に供給する装置である。微粉炭供給ホッパ２１は、可燃性ガス供給装置４０から供給される炭化水素系可燃性ガスによって内部が加圧されるようになっている。微粉炭供給ホッパ２１は、微粉炭を炭化水素系可燃性ガスとともに加圧し（加圧工程）、微粉炭を石炭ガス化炉３０に供給する（燃料供給工程）。
【００２５】
図１には微粉炭供給ホッパ２１が１つのみ示されているが、石炭ガス化設備１００は微粉炭供給ホッパ２１を複数備える。複数の微粉炭供給ホッパ２１は、それぞれ微粉炭ビン２０から微粉炭が供給されるようになっている。また、複数の微粉炭供給ホッパ２１は、それぞれ可燃性ガス供給装置４０から炭化水素系可燃性ガスが供給されるようになっている。
【００２６】
複数の微粉炭供給ホッパ２１は、可燃性ガス供給装置４０から供給される炭化水素系可燃性ガスによって大気圧以上に加圧されているものと、大気圧に維持されているものとがある。微粉炭供給ホッパ２１は、弁（図示略）を開状態として排出流路２３（可燃性ガス供給流路）と連通させることによりその内部が大気圧に維持される。内部が大気圧に維持された微粉炭供給ホッパ２１は微粉炭ビン２０から微粉炭の供給を受けることができる。
【００２７】
また、微粉炭供給ホッパ２１は、弁（図示略）を閉状態として排出流路２３との連通を遮断して可燃性ガス供給装置４０から炭化水素系可燃性ガスを供給することにより、その内部が大気圧以上に加圧される。微粉炭供給ホッパ２１は、内部が微粉炭ビン２０から供給される微粉炭によって充填された状態で加圧される。微粉炭供給ホッパ２１の内部を加圧しているのは、内部が加圧された石炭ガス化炉３０に微粉炭が供給されるようにするためである。
【００２８】
石炭ガス化設備１００の制御装置９０は、複数の微粉炭供給ホッパ２１のいずれかを炭化水素系可燃性ガスで加圧した後に、加圧された微粉炭供給ホッパ２１と流路９３とを接続する部分に設けられる弁（図示略）を開状態に切り換えるよう制御する。弁を開状態に切り換えることにより、炭化水素系可燃性ガスで加圧された微粉炭が流路９３へ流出し、可燃性ガス供給装置４０から流入する搬送用の炭化水素系可燃性ガスとともに石炭ガス化炉３０へ搬送される。
【００２９】
制御装置９０は、複数の微粉炭供給ホッパ２１のいずれかを炭化水素系可燃性ガスで加圧している際に、他の微粉炭供給ホッパ２１を大気圧状態に維持するよう制御する。制御装置９０は、いずれか微粉炭供給ホッパ２１を加圧している状態で、微粉炭ビン２０から大気圧状態に維持された他の微粉炭供給ホッパ２１への微粉炭の供給を行わせる。
このように、制御装置９０は、複数の微粉炭供給ホッパ２１の加圧状態と大気圧状態を切り替えながら複数の微粉炭供給ホッパ２１による石炭ガス化炉３０への微粉炭の供給を連続的に行うように制御する。
【００３０】
制御装置９０は、排出流路２３に連通する弁（図示略）を開状態とすることにより、微粉炭供給ホッパ２１の内部を減圧する（減圧工程）。微粉炭供給ホッパ２１の内部を加圧するために用いられた炭化水素系可燃性ガスは、微粉炭供給ホッパ２１の内部を減圧して微粉炭ビン２０からの微粉炭の供給を可能とする際に、排出流路２３に排出される。
排出流路２３に排出された炭化水素系可燃性ガスは、除塵装置２２に供給される。除塵装置２２は、炭化水素系可燃性ガスに含まれる微粉炭を除去し、微粉炭が除去された炭化水素系可燃性ガスを供給流路２４へ供給する。供給流路２４は、炭化水素系可燃性ガスをメタネーション設備８０のメタンガス生成装置８１へ供給する（可燃性ガス供給工程）。
【００３１】
石炭ガス化炉３０は、酸素含有気体であるガス化剤を用いて微粉炭を石炭ガス化反応させて水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む石炭ガス化ガスを生成する装置である。石炭ガス化炉３０は、生成した石炭ガス化ガスをガス冷却装置５０へ供給する。
本実施形態の石炭ガス化設備１００は、空気吹きガス化方式を採用した設備である。本実施形態では、空気分離装置４１が生成する酸素ガスを、流路９４を介して流入する空気と混合して酸素富化空気とする。酸素富化空気は、流路９５を介して石炭ガス化炉３０のバーナ（図示略）へ供給される。
【００３２】
可燃性ガス供給装置４０は、微粉炭供給ホッパ２１に炭化水素系可燃性ガスを供給する装置である。可燃性ガス供給装置４０は、外部の供給源から供給される炭化水素系可燃性ガスを供給流路９１へ供給する。外部の供給源から供給される炭化水素系可燃性ガスは、例えば、天然ガスである。また例えば、メタンガス、エタンガス、プロパンガスを主成分とする他の炭化水素系可燃性ガスである。さらに、炭化水素ガスから生成される一酸化炭素、水素ガスを主成分とする改質ガスでもよい。
【００３３】
可燃性ガス供給装置４０は、流路９１へ炭化水素系可燃性ガスする。流路９１へ供給された炭化水素系可燃性ガスは、流路９２へ分岐して微粉炭供給ホッパ２１へ供給され、流路９３に分岐して石炭ガス化炉３０へ供給される。流路９２へ分岐した炭化水素系可燃性ガスは、微粉炭供給ホッパ２１における加圧用可燃性ガスとして利用される。一方、流路９３へ分岐した炭化水素系可燃性ガスは、石炭ガス化炉３０のバーナへ微粉炭を搬送する搬送用可燃性ガスとして利用される。
【００３４】
空気分離装置４１は、空気を圧縮・減圧することにより冷却して液化し、蒸留により酸素ガス，窒素ガス等に分離する装置である。空気分離装置４１により分離された酸素ガス（酸素リッチガス）は、流路９４から供給される空気と混合して酸素富化空気となって石炭ガス化炉３０へ供給される。
空気分離装置４１は、空気分離装置４１の内部に設けられる弁により窒素ガス（窒素リッチガス）を流路９１へ供給するかどうかを切り換えることができる。本実施形態において、空気分離装置４１は、可燃性ガス供給装置４０が流路９１へ炭化水素系可燃性ガスを供給できない場合あるいは石炭ガス化設備１００を起動する場合に、窒素ガスを流路９１へ供給するものとする。
【００３５】
ガス冷却装置５０は、石炭ガス化炉３０で生成された石炭ガス化ガスを冷却して石炭ガス化ガスから熱回収する装置である。ガス冷却装置５０は、内部に冷却水が流通する冷却面（図示略）を有しており、冷却面を冷却水で冷却することにより冷却面近傍の石炭ガス化ガスを冷却する。冷却面には、石炭ガス化炉３０内部での微粉炭のガス化により生成される煤塵（チャー）が付着している。冷却面に煤塵が付着したままであるとガス冷却装置５０の冷却効率が低下するため、冷却面の煤塵を除去するために除煤装置５１（除煤部）が用いられる。
【００３６】
除煤装置５１は、ガス冷却装置５０の熱回収に用いられる冷却面に付着した煤塵を除去する装置である。除煤装置５１は、除煤用ガスを加圧して冷却面に吹き付けることにより、冷却面に付着した煤塵を除去する。除煤用ガスとして、可燃性ガス供給装置４０から供給される炭化水素系可燃性ガスが用いられる。可燃性ガス供給装置４０は、図示しない流路を介して炭化水素系可燃性ガスを除煤装置５１へ供給する。なお、除煤用ガスとして、空気分離装置４１が生成する窒素ガスを用いるようにしてもよい。
【００３７】
チャー回収装置６０は、石炭ガス化炉３０から石炭ガス化ガスとともに排出される未燃の微粉炭であるチャーを回収する装置である。チャー回収装置６０により回収されたチャーは、チャー搬送路６２を介して石炭ガス化炉３０に供給される。石炭ガス化炉３０に供給されるチャーは、バーナへ供給されて燃料として用いられる。
可燃性ガス供給装置４０は、チャー回収装置６０が回収したチャーを搬送する搬送用ガスとして、炭化水素系可燃性ガスを、流路９６を介してチャー搬送路６２に供給する。
【００３８】
チャー回収装置６０は、チャーを回収するフィルタ等（図示略）を有している。石炭ガス化炉３０から供給される石炭ガス化ガスをチャー回収装置へ供給することにより、フィルタでチャーが捕集分離され、石炭ガス化ガスがのみフィルタを通過する。
フィルタでは捕集分離されたチャーがフィルタ表面に付着堆積するとフィルタの圧力損失が増大するため、定期的にバグフィルタに分離捕集されたチャーを除去するために、逆洗装置６１が用いられる。
【００３９】
逆洗装置６１は、フィルタのチャーが付着した面とは逆側の面に高圧の逆洗用ガスを噴射してフィルタに付着したチャーを除去する装置である。逆洗用ガスとして、可燃性ガス供給装置４０から供給される炭化水素系可燃性ガスが用いられる。可燃性ガス供給装置４０は、図示しない流路を介して炭化水素系可燃性ガスを逆洗装置６１へ供給する。なお、逆洗用ガスとして、空気分離装置４１が生成する窒素ガスを用いるようにしてもよい。
【００４０】
ガス精製装置７０は、チャー回収装置６０でチャーが回収された石炭ガス化ガスから硫黄分等の不純物を取り除く装置である。ガス精製装置７０により精製された石炭ガス化ガスは、メタネーション設備８０のメタンガス生成装置８１に供給される。
【００４１】
メタネーション設備８０は、メタンガス生成装置８１と貯蔵装置８２とを備える。
メタンガス生成装置８１は、ガス精製装置７０から供給される石炭ガス化ガスに含まれる水素、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素を以下の式（１）,（２）,（３）により反応させてメタンガスを主成分とする炭化水素系可燃性ガス（第２可燃性ガス）を生成する装置である。
ＣＯ＋３Ｈ２  →  ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ      （１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ  ＝  ＣＯ２＋Ｈ２        （２）
ＣＯ２＋４Ｈ２  ＝  ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ  （３）
【００４２】
また、同装置においては炭化水素系可燃性ガスの供給により以下の式（４）,（５）の反応によりメタンガスの生成に寄与する。
（ここで、炭化水素系可燃性ガスＣｍＨｎをＣ３Ｈ８として表記したものでｍ＝３、ｎ＝２ｍ＋２で表すことができる）
Ｃ３Ｈ８＋３Ｈ２Ｏ  →  ３ＣＯ＋７Ｈ２Ｏ  （４）
Ｃ３Ｈ８＋２Ｈ２  →  ３ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ    （５）
【００４３】
前述したように、メタンガス生成装置８１には、供給流路２４を介して、微粉炭供給ホッパ２１の内部の加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスが供給される。炭化水素系可燃性ガスは、石炭ガス化ガスと混合されるとともに、式（４）,（５）の反応を経て、一酸化炭素、メタンガス、および水蒸気となる。メタンガス生成装置８１は、式（１）,（２）,（３）の反応により炭化水素系可燃性ガスであるメタンガスを生成し、貯蔵装置８２へ供給する。
【００４４】
貯蔵装置８２は、メタンガス生成装置８１から供給される炭化水素系可燃性ガスを液化して貯蔵する装置である。貯蔵装置８２は、炭化水素系可燃性ガスを沸点以下に冷却することにより液化させる。貯蔵装置８２に貯蔵された炭化水素系可燃性ガスは、液化したまま運搬し、あるいは気化して供給管（図示略）を介して外部に供給することにより、製品や燃料として利用される。
【００４５】
以上説明した本実施形態の石炭ガス化設備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設備１００によれば、微粉炭供給ホッパ２１が、微粉炭ビン２０から供給される微粉炭を可燃性ガス供給装置４０から供給される炭化水素系可燃性ガスとともに加圧して石炭ガス化炉３０に供給する。石炭ガス化炉３０の内部は加圧されているが、微粉炭供給ホッパ２１が微粉炭を炭化水素系可燃性ガスとともに適切に加圧することにより、微粉炭が石炭ガス化炉３０の内部へ供給される。
【００４６】
微粉炭供給ホッパ２１は、その内部が加圧された状態では微粉炭ビン２０から新たな微粉炭の供給を受けることができない。そのため、微粉炭供給ホッパ２１の内部は、微粉炭の石炭ガス化炉３０への供給後に減圧される。微粉炭供給ホッパ２１の内部が減圧されるのに伴って、加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスが微粉炭供給ホッパ２１から排出流路２３へ排出される。
【００４７】
本実施形態の石炭ガス化設備１００は、微粉炭供給ホッパ２１から排出される炭化水素系可燃性ガスをメタネーション設備８０へ供給する排出流路２３，供給流路２４を備えている。そのため、微粉炭供給ホッパ２１から排出される炭化水素系可燃性ガスは、大気中に放出されずにメタネーション設備８０のメタンガス生成装置８１へ供給される。よって、メタネーション設備８０が生成する可燃性ガスの量は、石炭ガス化ガスから生成するメタンガスを主成分とする可燃性ガスに供給流路２４から供給される炭化水素系可燃性ガスを加算した量に増加する。
このように、本実施形態の石炭ガス化設備１００によれば、微粉炭供給ホッパ２１の加圧用ガスとして用いられた炭化水素系可燃性ガスを大気中に放出せずに有効活用することができる。
【００４８】
本実施形態の石炭ガス化設備１００において、可燃性ガス供給装置４０は、外部の供給源から供給される炭化水素系可燃性ガスを微粉炭供給ホッパ２１に供給するものである。
このようにすることで、外部の可燃性ガス供給源（例えば、ＬＮＧ供給設備）から供給される炭化水素系可燃性ガスを微粉炭供給ホッパ２１に供給することができる。
【００４９】
本実施形態の石炭ガス化設備１００は、石炭ガス化炉３０から排出された微粉炭の未反応分であるチャーを回収するチャー回収装置６０と、チャー回収装置６０により回収されたチャーを石炭ガス化炉３０へ供給するチャー搬送路６２とを備え、可燃性ガス供給装置４０は、チャーを搬送する搬送用ガスとして炭化水素系可燃性ガスをチャー搬送路６２に供給する。
このようにすることで、チャー回収装置６０が回収したチャーを搬送する搬送ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いずに済む。そのため、窒素ガス等の不活性ガスを生成するための動力や設備を低減することができる。
【００５０】
本実施形態の石炭ガス化設備１００において、チャー回収装置６０は、チャーを回収するフィルタを有する。また、石炭ガス化設備１００は、フィルタに付着したチャーを除去する逆洗装置６１を備える。そして、可燃性ガス供給装置４０は、チャーを除去するためにフィルタに噴射する逆洗用ガスとして炭化水素系可燃性ガスを逆洗装置６１に供給する。
このようにすることで、チャーを回収するフィルタに付着したチャーを除去する逆洗用ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いずに済む。そのため、窒素ガス等の不活性ガスを生成するための動力や設備を低減することができる。
【００５１】
本実施形態の石炭ガス化設備１００は、石炭ガス化炉３で生成された石炭ガス化ガスを冷却して石炭ガス化ガスから熱回収するガス冷却装置５０と、ガス冷却装置５０の熱回収に用いられる冷却面に付着した煤塵を除去する除煤装置５１とを備える。可燃性ガス供給装置４０は、煤塵を除去するために冷却面に噴射する除煤用ガスとして炭化水素系可燃性ガスを除煤装置５１に供給する。
このようにすることで、ガス冷却装置５０の熱回収に用いられる冷却面に付着した煤塵を除去する除煤用ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを用いずに済む。そのため、窒素ガス等の不活性ガスを生成するための動力や設備を低減することができる。
【００５２】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態の石炭ガス化設備について図面を参照して説明する。
第２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。
第１実施形態の石炭ガス化設備１００において、可燃性ガス供給装置４０は外部の供給源（例えば、ＬＮＧ供給設備）から供給される炭化水素系可燃性ガスを微粉炭供給ホッパ２１に供給するものであった。それに対して第２実施形態の石炭ガス化設備２００は、メタネーション設備８０の貯蔵装置８２から供給される炭化水素系可燃性ガスを微粉炭供給ホッパ２１に供給するものである。
【００５３】
図２に示すように、本実施形態の石炭ガス化設備２００は、貯蔵装置８２から可燃性ガス供給装置４０’へ炭化水素系可燃性ガスを供給する流路９７を備える。
本実施形態の貯蔵装置８２は、液化された炭化水素系可燃性ガスを気化した後に流路９７を介して可燃性ガス供給装置４０’へ供給する。
可燃性ガス供給装置４０’は、メタネーション設備８０が生成する炭化水素系可燃性ガスを流路９１および流路９２を介して微粉炭供給ホッパ２１に供給する。
【００５４】
本実施形態の石炭ガス化設備２００によれば、メタネーション設備８０が生成する炭化水素系可燃性ガスを微粉炭供給ホッパ２１に加圧用ガスとして供給することができる。そのため、外部の可燃性ガス供給源を用いることなく、石炭ガス化設備２００の内部で炭化水素系可燃性ガスの生成し、生成した炭化水素系可燃性ガスを加圧用ガスとして利用することができる。
【００５５】
本実施形態において、可燃性ガス供給装置４０’は、メタネーション設備８０から炭化水素系可燃性ガスの供給を受けるものとし、外部の可燃性ガス供給源を用いないものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、可燃性ガス供給装置４０’は、メタネーション設備８０と外部の可燃性ガス供給源の双方から、炭化水素系可燃性ガスの供給を受けるようにしてもよい。この場合、例えば、メタネーション設備８０の貯蔵装置８２に貯蔵される炭化水素系可燃性ガスが一定量以下の場合に、外部の可燃性ガス供給源を用いるようにすればよい。
【００５６】
〔他の実施形態〕
以上においては、固体炭素質燃料として石炭を用いる例を説明したが、他の固体炭素質燃料を用いてもよい。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥等のバイオマス燃料など、他の固体炭素質燃料を用いてもよい。
【００５７】
以上においては、石炭ガス化炉３０は、空気吹きガス化方式を採用した石炭ガス化設備であったが他の態様であってもよい。
例えば、酸素吹きガス化方式を採用した石炭ガス化設備であってもよい。酸素吹きガス化方式を採用した石炭ガス化設備は、図１，図２に示す流路９４を持たない。そのため、石炭ガス化炉３０には流路９５を介して空気分離装置４１が生成した酸素ガスが空気と混合されずに供給される。
【００５８】
以上において、石炭ガス化設備１００はメタネーション設備８０を備えており、メタンガス生成装置８１が生成した可燃性ガスを貯蔵装置８２に貯蔵するものであったが、他の態様であってもよい。
例えば、メタンガス生成装置８１が生成した可燃性ガスを貯蔵装置８２に貯蔵せずにガスタービン設備での燃料として用いるようにしてもよい。この場合、石炭ガス化設備１００は、ガスタービン設備と、ガスタービン設備での燃焼により生成する燃焼ガスから熱回収する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラでの熱回収により生成される蒸気で駆動される蒸気タービン設備と、ガスタービン設備および蒸気タービン設備で発生する動力によって発電を行う発電機を備えたものとなる。この場合の石炭ガス化設備１００は、石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）となる。
【符号の説明】
【００５９】
１０    石炭ミル
２０    微粉炭ビン（燃料貯蔵部）
２１    微粉炭供給ホッパ（燃料供給部）
２３    排出流路（可燃性ガス供給流路）
２４    供給流路（可燃性ガス供給流路）
３０    石炭ガス化炉（ガス化炉）
４０，４０’  可燃性ガス供給装置（可燃性ガス供給部）
４１    空気分離装置
５０    ガス冷却装置（ガス冷却部）
５１    除煤装置（除煤部）
６０    チャー回収装置（チャー回収部）
６１    逆洗装置（逆洗部）
６２    チャー搬送路
７０    ガス精製装置
８０    メタネーション設備（メタンガス生成部）
８１    メタンガス生成装置
８２    貯蔵装置
９０    制御装置
１００，２００  石炭ガス化設備（ガス化設備）
【図１】
2016069540.tif 000003
【図２】
2016069540.tif 000004