ガス化装置及びガス化方法
【課題】 ガス化効率の低下を軽減して、かつ、ガス化装置を安定運転することにある。
【解決手段】 炭素含有固体原料として、例えば、石炭を粉砕する石炭ミル１と、石炭ミル１から排出される粉砕された石炭が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉３３と、ガス化炉３３から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段４３と、捕集手段４３で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置４７と、ロックホッパ装置４７から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管７０を備えるガス化装置において、 石炭ミル１とガス化炉３３の間の石炭を供給する流路途中に分級機７４を設け、分級機７４にチャーを搬送して異物を除去し、異物が除去されたチャーをガス化炉３３に供給することを特徴とする。
【解決手段】 炭素含有固体原料として、例えば、石炭を粉砕する石炭ミル１と、石炭ミル１から排出される粉砕された石炭が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉３３と、ガス化炉３３から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段４３と、捕集手段４３で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置４７と、ロックホッパ装置４７から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管７０を備えるガス化装置において、 石炭ミル１とガス化炉３３の間の石炭を供給する流路途中に分級機７４を設け、分級機７４にチャーを搬送して異物を除去し、異物が除去されたチャーをガス化炉３３に供給することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化装置及びガス化方法に係り、特に炭素含有固体原料をガス化剤と高温高圧下で反応させて生成ガスを発生させるガス化装置及びガス化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス化装置としては、炭素含有固体原料として、例えば、石炭を粉砕し、高温高圧下のガス化炉に供給してガス化剤と反応させ、一酸化炭素及び水素に富む生成ガスを発生させ、ガス化炉から排出される生成ガス中の未燃炭素などの飛散物（以下、チャーという）を捕集して、ガス化炉に供給するガス化装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特に、チャー回収系の配管などの閉塞を防止するため、チャーに含まれる凝集した未燃炭素などの粒径の大きな粒子を篩で除去している。しかし、特許文献１のガス化装置は、チャーを直接ガス化炉に供給しているため、チャーを更に昇圧して供給するための設備が必要となり、ガス化装置の構成が複雑になるという問題がある。
【０００３】
そこで、捕集したチャーを搬送管で石炭粉砕手段に供給するガス化装置が提案されている（例えば、特許文献２）。これによれば、石炭とともにチャーをガス化炉に供給できることから、チャーを供給するための設備を別途設ける必要がなく、ガス化装置の構成を簡素化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６９４６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２０１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、捕集したチャーにはガス化できない灰の焼結物などの粒径の大きな異物が含まれ、これらの異物により配管などが閉塞してガス化装置を安定運転できないおそれがある。これに対し、特許文献２のガス化装置は、チャーを石炭粉砕手段に供給して異物を含むチャーを粉砕していることから、配管などの閉塞を防止できる。しかし、ガス化できない灰の焼結物などの異物がガス化炉に混入して、ガス化効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本願発明の課題は、ガス化効率の低下を軽減して、かつ、ガス化装置を安定運転することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のガス化装置は、炭素含有固体原料を粉砕する粉砕手段と、粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉と、ガス化炉に供給するガス化剤量を制御する制御手段と、ガス化炉から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段と、捕集手段で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置と、ロックホッパ装置から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管を備えるガス化装置において、粉砕手段とガス化炉の間の炭素含有固体原料を供給する流路途中に異物除去手段を設け、搬送管は粉砕手段と異物除去手段の間の流路に連結され、搬送管の管路途中には、チャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段が設けられ、異物除去手段とガス化炉の流路途中には、異物除去手段から排出される粉砕した炭素含有固体原料とチャーの混合物を貯留する供給容器と、供給容器の下方に設けられる回転式供給手段と、回転式供給手段で切り出される混合物の流量を計測するインパクト流量計が設けられ、回転式供給手段の回転数とインパクト流量計の流量から混合物の混合比率を求め、制御手段は混合比率に基づいてガス化剤量を制御することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、異物除去手段でチャーに含まれる灰の焼結物などのガス化できない異物を除去できることから、ガス化効率の低下を軽減して、かつ、原料供給系の配管などの閉塞を防止できることから、ガス化装置を安定運転できる。
【０００９】
また、搬送管の管路途中にチャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段を設けたことから、チャーに吸着した塩素、フッ素、ホウ素などの金属を腐食する成分を除去できる。さらに、炭素含有固体原料とチャーの混合比率を求め、その混合比率に基づいて、ガス化炉に供給するガス化剤量を制御できるから、炭素含有固体原料とチャーの混合比率が変動に応じて所定量のガス化剤をガス化炉に供給でき、ガス化装置をより一層安定運転できる。
【００１０】
また、ロックホッパ装置又は搬送管から弁を介して分岐して設けられた配管に、内部の圧力がロックホッパ装置内又は搬送ガスより低く設定されるチャー貯留容器を連結してもよい。これによれば、チャー回収系で配管などの閉塞が発生した場合、圧力差を利用して閉塞物を含むチャーをチャー貯留容器に抜き出して閉塞を解除できることから、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガス化効率の低下を軽減でき、かつ、ガス化装置を安定運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１のガス化装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態２のガス化装置の全体構成図である。
【図３】本発明の実施形態３のガス化装置の全体構成図である。
【図４】本発明の実施形態４のガス化装置の全体構成図である。
【図５】本発明の実施形態４のガス化装置の要部構成図である。
【図６】本発明の実施形態５のガス化装置の要部構成図である。
【図７】本発明の実施形態６のガス化装置の要部構成図である。
【図８】本発明の実施形態７のガス化装置の要部構成図である。
【図９】本発明の実施形態８のガス化装置の要部構成図である。
【図１０】本発明の実施形態９のガス化装置の要部構成図である。
【図１１】本発明の実施形態１０のガス化装置の全体構成図である。
【図１２】本発明の実施形態１１のガス化装置の要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のガス化装置及びガス化方法を実施の形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１のガス化装置の全体構成図を示す。図示のように本実施形態のガス化装置は、炭素含有固体原料として、例えば、石炭を図示しない石炭バンカから石炭ミル１に投入する。石炭ミル１は、石炭を粉砕して微粉炭にするとともに、石炭ミル１に供給される熱風により微粉炭を乾燥するようになっている。乾燥した微粉炭は、熱風を搬送ガスとして微粉炭供給管３を介して微粉炭バンカ５に気流搬送される。微粉炭バンカ５の下方にはモーター７で駆動するロータリーバルブ９が設けられ、貯留した微粉炭を所定量切り出すようになっている。切り出された微粉炭は昇圧された搬送ガス、例えば、窒素ガス１１で微粉炭供給管３を介して異物除去手段としての分級機７４Ａに導かれる。分級機７４は、微粉炭中の粗粒や粉砕されなかった木片などの異物を除去し、残渣をライン７６から排出するようになっている。分級機７４Ａを通過した微粉炭はロックホッパ装置１２Ａに導かれる。
【００１４】
ロックホッパ装置１２Ａは、常圧ホッパ１３、ロックホッパ１７、フィードホッパ２１及び弁１５、１９、２３により構成されている。常圧ホッパ１３、ロックホッパ１７のそれぞれには、図示しない加圧管と脱圧管が備えられている。分級機７４Aを通過した微粉炭は、常圧ホッパ１４に受け入れられ、弁１５を介して常圧状態のロックホッパ１７に排出される。微粉炭を受け入れたロックホッパ１７内は、弁１５、１９が閉状態で加圧管から供給される不活性ガス、例えば、窒素ガスにより昇圧される。ロックホッパ１７内がフィードホッパ２１内と同圧力になった後、弁１９を開き、微粉炭をフィードホッパ２１に排出して弁１９を閉じる。その後、ロックホッパ１７は微粉炭の受け入れ準備として、弁１５、１９が閉状態で、内部のガスを脱圧管から抜き出して常圧となる。フィードホッパ２１は、内部があらかじめガス化炉３３内よりも高い圧力に昇圧され、微粉炭を受け入れ貯留した後、弁２３を開け、ロータリーバルブ９で微粉炭を所定量切り出す。切り出された微粉炭は窒素ガス１１により微粉炭供給管３１内を気流搬送されてガス化炉３３に供給する。その後フィードホッパ２１は、微粉炭の受け入れ準備として、弁１９、２３が閉状態で、加圧管から供給される窒素ガスにより、内部をガス化炉３３よりも高い圧力に昇圧される。
【００１５】
ガス化炉３３は、例えば、気流層式のガス化炉であり、微粉炭中の灰分の溶融温度以上、例えば、１３００℃〜１６００℃の加圧状態、例えば、２．５ＭＰａに維持されている。ガス化炉３３は理論燃焼酸素量以下のガス化剤３８で微粉炭を部分燃焼によって熱分解及びガス化させて、水素と一酸化炭素を主成分とする生成ガスを発生させている。微粉炭中の灰分は有害成分が溶出しにくい溶融スラグとしてガス化炉３３の底部から排出されるようになっている。発生した生成ガスはガス化炉３３の頂部から排出され生成ガス管３９を介して熱回収ボイラ４０に導かれる。熱回収ボイラ４０は、内部に伝熱管が備えら、生成ガスの熱を回収するようになっている。熱回収ボイラ４０の底部から排出される生成ガスは、例えば、４００℃に冷却されて生成ガス管４１を介して捕集手段４３に導かれる。捕集手段４３は、例えば、遠心分離式のサイクロン４５と、生成ガスをろ過するフィルタ４６を直列に連結したものであり、生成ガス中のチャーを捕集するようになっている。捕集したチャーは捕集手段４３の底部からロックホッパ装置４７Ａ、Ｂへ排出するようになっている。なお、捕集手段４３から排出された生成ガスは、適宜処理され、複合発電、燃料電池などの燃料や合成ガスなどの原料に利用される。
【００１６】
次に、実施形態１の特徴部を説明する。ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂは捕集手段４３の下方に並列して設けられ、チャーホッパ５０、ロックホッパ５８及び弁５４、６２により構成されている。ロックホッパ５８は図示しない加圧管と脱圧管が備えられている。捕集手段４３から排出されたチャーは、チャーホッパ５０に受け入れられ、弁５４を介してロックホッパ５８に排出される。ロックホッパ５８は、チャーを受け入れた後、弁５４、６２を閉状態とし、内部のガスを脱圧管から排出して減圧した後、弁６２を開けてチャーをフィードホッパ６４に排出する。その後、ロックホッパ５８内は、チャーの受け入れ準備として弁５４、６２が閉状態で、加圧管から供給される窒素ガスによりガス化炉３３内と同程度の圧力に昇圧される。
【００１７】
フィードホッパ６４内のチャーは、ロータリーバルブ９により所定量切り出され搬送管７０を介して微粉炭バンカ５に気流搬送される。微粉炭バンカ５に搬送されたチャーはロータリーバルブ９により所定量切り出され、窒素ガス１１により分級機７４Ａに搬送される。分級機７４Ａはチャーに含まれる粗粒やガス化できない灰の焼結物などの異物を除去し、残渣をライン７６から排出するようになっている。分級機７４Ａを通過したチャーはロックホッパ装置１２Ａを介して微粉炭とともにガス化炉３３に供給されガス化される。
これによれば、ガス化炉３３から排出される未燃炭素を含むチャーを捕集し、ガス化炉３３に供給してガス化していることから、ガス化効率を向上できる。さらに、チャーに含まれる灰の焼結物などのガス化できない異物を分級機７４Ａで連続して除去していることから、異物がガス化炉３３に混入することによるガス化効率の低下を軽減でき、かつ、微粉炭供給系の配管などの閉塞を防止できることから、ガス化装置を安定運転できる。
【００１８】
また、常圧の微粉炭供給系に分級機７４Ａを設け、常圧で異物を除去していることから、分級機７４Ａのメンテナンスや異物の系外排出が容易となる。さらに、高圧で使用される複雑で高価な機器を使用することなく異物を除去できることから、ガス化装置を安価にできる。
【００１９】
また、チャー回収系のロックホッパ５８に備えられた脱圧管から、生成ガスに同伴されている水蒸気を系外へ排出できることから、水蒸気の凝縮によるチャーの凝集を抑えて凝集物による配管などの閉塞を軽減でき、より一層ガス化装置を安定運転できる。さらに、水蒸気の凝縮を防止するためのスチームトレースなどの加温装置を簡略または削除できることから、ガス化装置を安価にできる。
【００２０】
また、水分凝縮によりチャーが凝集した場合であっても、減圧時にドレン部分では衝撃を伴うフラッシュ蒸発が生じ、凝集物が自己崩壊的に粉砕されることから、ロックホッパ５８以降での水分によるチャーの凝集を防止でき、より一層安定運転できる。
【００２１】
なお、実施形態１はサイクロン４５とフィルタ４６は下方に並列に配置した２つのロックホッパ装置４７Ａ、Ｂに連結しているが、サイクロン４５とフィルタ４６を１つのロックホッパ装置４７Ａに連結するようにしてもよい。
【００２２】
また、微粉炭供給系に使用される配管は、不活性ガスによる生成ガスの熱量低下を軽減するため、少ない搬送ガスで微粉炭を搬送できる径の小さな配管、例えば、径が２０ｍｍ以下の配管を使用してもよい。
【００２３】
（実施形態２）
図２に実施形態２のガス化装置の全体構成図を示す。実施形態２が実施形態１と相違する点は、図示のようにガス化炉３３への微粉炭供給系を２つ設け、バーナー３６及び下段バーナー３７のいずれか一方又は両方にチャーを供給できるようにしている点である。
【００２４】
微粉炭供給系は、分級機７４Ａが上方に設けられたロックホッパ装置１２Ａと、分級機７４Ｂが上方に設けられたロックホッパ装置１２Ｂから構成されている。微粉炭バンカ５と分級機７４Ａ、Ｂの間の微粉炭供給管３は分岐して設けられ、分級機７４Ａ、Ｂの頂部にそれぞれ連結されている。微粉炭供給管３のそれぞれには、分岐した搬送管７０が連結されている。ロックホッパ装置１２Ａは微粉炭供給管３１Ａを介してバーナー３６に連結され、ロックホッパ装置１２Ｂは微粉炭供給管３１Ｂを介して下段バーナー３７に連結されている。
【００２５】
これによれば、微粉炭やチャーを燃焼させて熱量を得るためのバーナーと、ガス化反応のためのバーナーで、ガス化剤３８の供給量を変えることができ、効率よくガス化反応を行うことができる。特に、一度高温雰囲気を経た反応性の低いチャーを、ガス化剤３８を多く供給する下段バーナー３７に供給することで、チャーの反応量を多くでき、未反応のチャーの発生量を低減できる。
【００２６】
（実施形態３）
図３に実施形態３のガス化装置の全体構成図を示す。実施形態３が実施形態１と相違する点は、図示のように搬送管７０の管路途中に撹拌層８０を設けてチャーに水を加えて撹拌し、チャーに吸着している塩素などの金属を腐食する成分を除去してガス化炉３３に供給するようにしている点である。撹拌層８０で生成されたチャーと水のスラリはポンプ８２により固液分離手段８４に導入され、例えば、遠心分離により水と固形物に分離される。固形物は図示しない昇圧された窒素ガスにより搬送管７０を介して微粉炭バンカ５に搬送される。塩素などの成分を含む廃液は固液分離手段８４から排出され適宜処理される。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
石炭には塩素などの金属を腐食する成分が含まれていることから、これらの成分がガス化炉３３でガス化して生成ガスに含まれると、チャーに含まれる多孔質の未燃炭素などに吸着して数千ｐｐｍに濃縮される。このような状態のチャーをガス化炉３３に供給すると生成ガス中の塩素などの濃度が高くなり、ガス化装置の腐食を助長することになる。そこで、撹拌層８０でチャーに吸着している塩素などの成分を水に溶解させて除去することにより、生成ガス中の塩素などの濃度上昇を抑えることができ、金属などの腐食の問題を軽減できる。
【００２８】
（実施形態４）
図４は実施形態４のガス化装置の全体構成図であり、図５は実施形態４の要部構成図である。実施形態４が実施形態１と相違する点は、図示のようにガス化剤３８の供給量を制御する制御手段９０を設け、微粉炭とチャーの混合比率に基づいてガス化剤３８の供給量を制御するようにしている点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
微粉炭とチャーの混合比率は、ロータリーバルブ９の回転数信号と、ロータリーバルブ９の後流側に設けられた後述するインパクト流量計９８の瞬間流量信号が制御手段９０に入力されることにより逐次演算される。また、フィードホッパ２１の外壁に設けられたロードセル９７の荷重信号と、インパクト流量計９８の瞬間流量信号が制御手段９０に入力され、荷重信号の時間変化と、瞬間流量信号により微粉炭とチャーの混合物の流量が逐次演算される。そして、この混合比率と流量により、反応に必要なガス化剤量が演算される。
【００３０】
一方、ガス化剤３８の流路途中には、流量調節弁９１と流量計１００が設けられ、流量計１００で計測したガス化剤３８の瞬間流量信号は、制御手段９０に入力される。この瞬間流量信号と必要ガス化剤量に基づいて、流量調節弁９１の開度が調節され、ガス化炉３３へのガス化剤３８の供給量が制御される。
【００３１】
これによれば、操業条件の変更によりチャーの発生量が変動し、微粉炭とチャーの混合比率が変化した場合であっても、混合比率を逐次演算して、その混合比率に基づいてガス化剤３８の供給量を自動制御できることから、所定量のガス化剤３８をガス化炉３３に供給でき、ガス化装置を安定運転できる。
【００３２】
なお、インパクト流量計９８とは検出板が内蔵され、落下してくる粉体が検出板に衝突するときの衝撃力を検出するものである。微粉炭とチャーはかさ密度が異なり、混合比率が変わるとインパクト流量計９８の指示値が比例で変化することから、この密度差を利用して混合比率を求めることができる。微粉炭とチャーのかさ密度は、一例として微粉炭が５３０ｋｇ／ｍ３であり、チャーが１５０ｋｇ／ｍ３である。
【００３３】
また、本実施形態は、搬送管７０を微粉炭供給管３に連結しているが、搬送管７０を分岐して石炭ミル１に連結し、ガス化装置の起動時に発生したチャーを石炭ミル１に供給して粉砕、乾燥するようにしてもよい。ガス化装置の起動時は軽油を助燃することから、チャーに含まれる水分量が多くなり、チャーが凝集して配管などを閉塞しやすい。そのため、ガス化装置の起動時に発生したチャーを石炭ミル１に供給することにより、凝集したチャーを粉砕、乾燥することができることから、配管などの閉塞を防止でき、ガス化装置を安定運転できる。軽油助燃終了後は、チャーを分級機７４Ａに搬送しチャー中の異物を除去する。
【００３４】
なお、実施形態４は、微粉炭及びチャーと窒素ガスを流路途中に設けられたエジェクター９５に供給して気流搬送するようにしているが、これに代えて昇圧された窒素ガスを流路内に供給して気流搬送するようにしてもよい。
【００３５】
また、ガス化剤３８の供給量は、微粉炭とチャーの混合比率に基づいて制御できればよく、実施形態４に限定されるものではない。以下に、実施形態４の変形例である実施形態５、６について説明する。
【００３６】
（実施形態５）
図６に実施形態５のガス化装置の要部構成図を示す。実施形態５が実施形態４と相違する点は、図示のように微粉炭バンカ５とフィードホッパ６４から排出される微粉炭及びチャーの瞬間流量を計測し、この瞬間流量から微粉炭とチャーの混合比率を求めるようにしている点である。その他の構成は実施形態４と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
瞬間流量は、微粉炭バンカ５に連結された微粉炭供給管３の下流側と、フィードホッパ６４に連結された搬送管７０の下流側とに設けられた流量計１０３で計測される。これによれば、制御手段９０に入力される流量計１０３で計測した瞬間流量信号により、微粉炭とチャーの混合比率を演算できることから、微粉炭とチャーの混合比率が変化した場合であっても、所定量のガス化剤３８をガス化炉３３に供給でき、ガス化装置を安定運転できる。
【００３８】
なお、流量計１０３は気流搬送される粉体を非接触で流量計測できるものであればよく、例えば、差圧式、マイクロ波式、静電容量式、放射線式などの粉体流量計を使用してもよい。
【００３９】
（実施形態６）
図７に実施形態６のガス化装置の要部構成図を示す。実施形態６は流量計１０３で計測した瞬間流量信号に代えて、微粉炭バンカ５及びフィードホッパ６４のそれぞれの外壁に設けられたロードセル９７で計測した荷重信号を制御手段９０に入力し、荷重信号の時間変化から微粉炭とチャーの混合比率を逐次演算するようにしている。その他の構成は実施形態４と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
これによれば、微粉炭とチャーの混合比率が変化した場合であっても、ロードセル９７の荷重信号の時間変化から、微粉炭とチャーの混合比率を演算でき、所定量のガス化剤３８をガス化炉３３に供給できることから、ガス化装置を安定運転できる。特に、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂで減圧しチャーの温度を下げていることから、熱応力と内圧の影響が緩和され、フィードホッパ６４でのチャーの重量計測の精度を向上できる。その結果、ガス化剤３８の供給量の精度も向上でき、ガス化装置をより一層安定運転できる。例えば、生成ガスから捕集したチャーをそのままフィードホッパ６４に貯留して、ロードセル９７により重量を計測すると、熱応力と内圧の影響によりフィードホッパ６４の上下に配置した図示しない伸縮継手に大きな反力が生じ、ロードセル９７で精度よく重量計測ができない。
【００４１】
（実施形態７）
図８に実施形態１の他の実施形態を示す。図８は実施形態７のガス化装置の要部構成図である。実施形態７が実施形態１と相違する点は、図示のようにロックホッパ装置４７Ａ、Ｂの各々から弁１１０を介して抜き出し管１１１を分岐して設け、内部の圧力がロックホッパ装置４７Ａ、Ｂ又は窒素ガス１１より低く設定される抜き出しホッパ１１２に連結している点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
捕集手段４３で捕集したチャーには、配管などを閉塞される異物などが含まれているため、チャー回収系で配管などの閉塞が発生することがある。チャー回収系で閉塞すると、チャーを微粉炭供給系に安定供給できず、ガス化装置を安定運転できないことから、この閉塞を解除する必要がある。そこで、閉塞を解除する
ため、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂ内または窒素ガス１１より低い圧力に設定された抜き出しホッパ１１２を設け、閉塞物を含むチャーを抜き出しホッパ１１２に抜き出すようにしている。なお、抜き出しホッパ１１２内は、チャーが弁１１３を介して排出されるとともに、配管１１４へ内部のガスを排出して常圧となる。一方、ホッパ５０内は、捕集手段４３から高圧の生成ガスが流入し高圧状態になる。
【００４３】
これによれば、チャー回収系で閉塞が発生した場合、弁１１０を開け、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂと抜き出しホッパ１１２の圧力差を利用し、閉塞物を含むチャーを減圧しながら抜き出しホッパ１１２に抜き出して系外に排出できることから、チャー回収系の閉塞を解除でき、ガス化装置を安定運転できる。
【００４４】
なお、排出されたチャーは廃棄してもよく、ガス化炉３３に供給するようにしてもよい。
【００４５】
また、閉塞の発生がなくとも、ホッパ５０内のチャーを抜き出しホッパ１１２に抜き出してもよい。例えば、ガス化装置の起動時に発生するチャーは、系内で発生した凝縮水や、ガス化装置のメンテナンスに伴って発生する保温剤や断熱材などの異物を含むことがある。また、これらの異物が核や起点となって、チャーを凝集させて粗粒を形成して配管などを閉塞させる原因となる。そのため、定期メンテナンス後やコールドスタート後など、起動直後はガス化装置が不安定な状態になるおそれがある。そこで、起動直後、望ましくは運転初期からチャーをガス化炉３３に戻す前までの時間に発生するチャーをホッパ５０に貯留しておき、その全量を抜き出しホッパ１１２に抜き出すようにしてもよい。
【００４６】
これによれば、凝集物や異物を含んだチャーを、あらかじめ系外に排出できることから、配管などの閉塞の発生を未然に防止でき、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００４７】
また、捕集したチャーを繰り返しガス化炉３３に供給するガス化装置においては、微粉炭に含まれる塩化物やナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属などの微量成分やすすなどがチャーに付着し濃縮される。このようなチャーは、熱回収ボイラ４０の伝熱管に付着して伝熱を阻害してガス化装置の効率を低下させ、また、フィルタ４６の目詰まりの原因となる。そのため、定期的にチャーを系外に抜き出すことで、チャーの凝集や付着を軽減でき、これらに起因するトラブルを防止できる。
【００４８】
なお、実施形態７はホッパ５０に抜き出し管１１１を連結しているが、搬送管７０に抜き出し管１１１を連結するようにしてもよい。
【００４９】
以下に、実施形態７の変形例である実施形態８、９について説明する。
【００５０】
（実施形態８）
図９は実施形態８のガス化装置の要部構成図である。実施形態８が実施形態７と相違する点は、図示のように抜き出し管１１１をロックホッパ５８に連結している点である。その他の構成は実施形態７と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。これによれば、閉塞の解除が不完全な場合であっても、加圧管から窒素ガスを供給することによりロックホッパ５８内を加圧でき、閉塞を解除するまで、繰り返し閉塞物を系外に排出する運転を行うことができることから、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００５１】
（実施形態９）
図１０は実施形態９のガス化装置の要部構成図であり、図示のように実施形態９が実施形態７と相違する点は、配管１１４に造粒機２００を連結し、造粒機２００に系外に抜き出したチャーと造粒用流体２０１を投入し、チャーを造粒している点である。その他の構成は実施形態７と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
これによれば、抜き出したチャーを造粒できることから、微粉炭の１／３〜１／４程度のかさ密度のチャーの容積を減らすことができ、また、造粒したチャーの野積みが可能となる。その結果、チャーを保管しやすく、チャーを廃棄するか、ガス化炉３３に供給するかの選択が容易となり、ガス化装置の運用性が向上できる。
【００５３】
なお、造粒機２００としては、圧縮造粒方式や振動混練造粒方式の造粒機を用いることができる。造粒用流体２０１は、例えば、水やタールなどをバインダとして造粒時に添加することで固さや耐水性などを調整することができる。
【００５４】
また、造粒したチャーを粉砕してガス化炉３３に供給する場合、チャーに含まれるガス化できない灰の焼結物なども粉砕されてガス化炉に混入されることから、ガス化効率が低下するおそれがある。
【００５５】
（実施形態１０）
図１１に実施形態１の他の実施形態を示す。図１１は実施形態１０のガス化装置の全体構成図である。実施形態１０が実施形態１と相違する点は、図示のように搬送管７０の流路途中に造粒機２００を設けてチャーを造粒し、造粒したチャーを搬送管７０を介して石炭ミル１に気流搬送し粉砕、乾燥した後、石炭とともにガス化炉３３に供給している点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
これによれば、チャーを造粒して減容化できることから、巨大なホッパやサイロを用いることなく容易にチャーを貯留、保管することができる。さらに、粉粒性、流動性が高いチャーの飛散を防止してハンドリング性を向上できることから、チャーによる作業環境の汚れを防止できる。
また、造粒したチャーを石炭ミル１に供給していることから、石炭ミル１に供給される熱風を利用して、造粒に使用した造粒用流体２０１を乾燥させることができる。
【００５６】
なお、実施形態１０は、造粒したチャーを石炭ミル１で粉砕してガス化炉に供給していることから、チャーに含まれるガス化できない異物がガス化炉に混入してガス化効率が低下するおそれがある。
【００５７】
（実施形態１１）
図１２に実施形態９の他の実施形態を示す。図１２は実施形態１１の全体構成図である。図示のように実施形態１１が実施形態９と相違する点は、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂに代えて、加圧ロックホッパ装置２１０Ａ、Ｂを並列して設け、捕集したチャーを微粉炭供給系に搬送せずに、直接ガス化炉３３に供給している点である。その他の構成は実施形態９と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
加圧ロックホッパ装置２１０Ａ、Ｂは、ロックホッパ２１４、フィードホッパ２１８及び弁２１２、２１６、２２０により構成されている。ロックホッパ２１４及びフィードホッパ２１８には図示しない加圧管と脱圧管が備えられている。
【００５９】
次に、実施形態１１の動作を説明する。捕集手段４３から排出されたチャーは、ガス化炉３３内と同程度の圧力に昇圧されているロックホッパ２１４に貯留される。チャーを貯留したロックホッパ２１４内は、弁２１２，２１６が閉状態で、加圧管から供給される不活性ガス、例えば、窒素ガスによりフィードホッパ２１８と同程度の圧力に昇圧される。一方、フィードホッパ２１８は、チャー受け入れ準備として、弁２１６、２２０が閉状態で、ガス化炉３３内よりも高い圧力、例えば、２．７ＭＰａに昇圧されている。チャーは、ロックホッパ２１４で所定の圧力に昇圧された後、弁２１６を開け、フィードホッパ２１８に排出される。フィートホッパ２１８に貯留されたチャーは、ロータリーバルブ６５で切り出された後、搬送管７０を介して窒素ガス１１によりガス化炉３３のバーナー３６に供給されてガス化される。
【００６０】
一方、抜き出しホッパ１１２で抜き出したチャーは、造粒機２００に投入され、造粒用流体２０１、例えば、水やタールをバインダとして造粒され、廃棄し又は石炭ミル１などの粉砕手段で粉砕されてガス化炉３３に供給される。
【００６１】
これによれば、チャーをガス化炉に直接供給するガス化装置において、ロックホッパ２１４で閉塞が発生した場合、ロックホッパ２１４と抜き出しホッパ１１２の圧力差を利用して閉塞物を含むチャーを系外に抜き出し閉塞を解除できることから、ガス化装置を安定運転できる。さらに、閉塞の解除が不十分であっても、弁１１０、２１２、２１６閉じ、窒素ガスを加圧管から供給してロックホッパ２１４内を昇圧でき、閉塞を解除するまで、繰り返し閉塞物を系外に排出する運転を行うことができることから、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００６２】
なお、抜き出し管１１１の連結位置は、ロックホッパ２１４の底部に限定されず、フィードホッパ２１８の底部や搬送管７０に連結するようにしてもよい。
【００６３】
また、造粒機２００を設けずに、抜き出したチャーを直接廃棄し、又は搬送管７０などによりガス化炉３３に供給するようにしてもよい。
【００６４】
また、チャーの供給系は、少ない窒素ガスでチャーを搬送し生成ガスの熱量の低下を軽減できるように、径の小さな配管が使用されるが、抜き出し管１１１などは常圧で運転されるため径の大きな配管を使用できることから、閉塞物の抜き出しを容易に行うことができ、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００６５】
なお、実施形態１１は、チャーに含まれるガス化できない異物がガス化炉３３に供給されることから、ガス化効率が低下するおそれがある。
【００６６】
また、実施形態１１は、微粉炭供給系に分級機を設けていないが、分級機を設けて微粉炭に含まれる粗粒や粉砕されなかった木片などの異物を除去してもよい。
【００６７】
なお、石炭には、１０数パーセントのアルミナ、シリカ、カルシウムなどの灰分やクロム、水銀などの有害金属が含まれているため、その利用が困難であったが、本発明によれば、石炭を有効利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 石炭ミル
３ 微粉炭供給管
１２Ａ、Ｂ ロックホッパ装置
３３ ガス化炉
４３ 捕集手段
４７Ａ、Ｂ ロックホッパ装置
７０ 搬送管
７４Ａ、Ｂ 分級機
８０ 攪拌層
８４ 固液分離手段
９０ 制御手段
９７ ロードセル
９８ インパクト流量計
１０３ 流量計
１１２ 抜き出しホッパ
２００ 造粒機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化装置及びガス化方法に係り、特に炭素含有固体原料をガス化剤と高温高圧下で反応させて生成ガスを発生させるガス化装置及びガス化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス化装置としては、炭素含有固体原料として、例えば、石炭を粉砕し、高温高圧下のガス化炉に供給してガス化剤と反応させ、一酸化炭素及び水素に富む生成ガスを発生させ、ガス化炉から排出される生成ガス中の未燃炭素などの飛散物（以下、チャーという）を捕集して、ガス化炉に供給するガス化装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特に、チャー回収系の配管などの閉塞を防止するため、チャーに含まれる凝集した未燃炭素などの粒径の大きな粒子を篩で除去している。しかし、特許文献１のガス化装置は、チャーを直接ガス化炉に供給しているため、チャーを更に昇圧して供給するための設備が必要となり、ガス化装置の構成が複雑になるという問題がある。
【０００３】
そこで、捕集したチャーを搬送管で石炭粉砕手段に供給するガス化装置が提案されている（例えば、特許文献２）。これによれば、石炭とともにチャーをガス化炉に供給できることから、チャーを供給するための設備を別途設ける必要がなく、ガス化装置の構成を簡素化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６９４６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２０１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、捕集したチャーにはガス化できない灰の焼結物などの粒径の大きな異物が含まれ、これらの異物により配管などが閉塞してガス化装置を安定運転できないおそれがある。これに対し、特許文献２のガス化装置は、チャーを石炭粉砕手段に供給して異物を含むチャーを粉砕していることから、配管などの閉塞を防止できる。しかし、ガス化できない灰の焼結物などの異物がガス化炉に混入して、ガス化効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本願発明の課題は、ガス化効率の低下を軽減して、かつ、ガス化装置を安定運転することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のガス化装置は、炭素含有固体原料を粉砕する粉砕手段と、粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉と、ガス化炉に供給するガス化剤量を制御する制御手段と、ガス化炉から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段と、捕集手段で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置と、ロックホッパ装置から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管を備えるガス化装置において、粉砕手段とガス化炉の間の炭素含有固体原料を供給する流路途中に異物除去手段を設け、搬送管は粉砕手段と異物除去手段の間の流路に連結され、搬送管の管路途中には、チャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段が設けられ、異物除去手段とガス化炉の流路途中には、異物除去手段から排出される粉砕した炭素含有固体原料とチャーの混合物を貯留する供給容器と、供給容器の下方に設けられる回転式供給手段と、回転式供給手段で切り出される混合物の流量を計測するインパクト流量計が設けられ、回転式供給手段の回転数とインパクト流量計の流量から混合物の混合比率を求め、制御手段は混合比率に基づいてガス化剤量を制御することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、異物除去手段でチャーに含まれる灰の焼結物などのガス化できない異物を除去できることから、ガス化効率の低下を軽減して、かつ、原料供給系の配管などの閉塞を防止できることから、ガス化装置を安定運転できる。
【０００９】
また、搬送管の管路途中にチャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段を設けたことから、チャーに吸着した塩素、フッ素、ホウ素などの金属を腐食する成分を除去できる。さらに、炭素含有固体原料とチャーの混合比率を求め、その混合比率に基づいて、ガス化炉に供給するガス化剤量を制御できるから、炭素含有固体原料とチャーの混合比率が変動に応じて所定量のガス化剤をガス化炉に供給でき、ガス化装置をより一層安定運転できる。
【００１０】
また、ロックホッパ装置又は搬送管から弁を介して分岐して設けられた配管に、内部の圧力がロックホッパ装置内又は搬送ガスより低く設定されるチャー貯留容器を連結してもよい。これによれば、チャー回収系で配管などの閉塞が発生した場合、圧力差を利用して閉塞物を含むチャーをチャー貯留容器に抜き出して閉塞を解除できることから、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガス化効率の低下を軽減でき、かつ、ガス化装置を安定運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１のガス化装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態２のガス化装置の全体構成図である。
【図３】本発明の実施形態３のガス化装置の全体構成図である。
【図４】本発明の実施形態４のガス化装置の全体構成図である。
【図５】本発明の実施形態４のガス化装置の要部構成図である。
【図６】本発明の実施形態５のガス化装置の要部構成図である。
【図７】本発明の実施形態６のガス化装置の要部構成図である。
【図８】本発明の実施形態７のガス化装置の要部構成図である。
【図９】本発明の実施形態８のガス化装置の要部構成図である。
【図１０】本発明の実施形態９のガス化装置の要部構成図である。
【図１１】本発明の実施形態１０のガス化装置の全体構成図である。
【図１２】本発明の実施形態１１のガス化装置の要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のガス化装置及びガス化方法を実施の形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１のガス化装置の全体構成図を示す。図示のように本実施形態のガス化装置は、炭素含有固体原料として、例えば、石炭を図示しない石炭バンカから石炭ミル１に投入する。石炭ミル１は、石炭を粉砕して微粉炭にするとともに、石炭ミル１に供給される熱風により微粉炭を乾燥するようになっている。乾燥した微粉炭は、熱風を搬送ガスとして微粉炭供給管３を介して微粉炭バンカ５に気流搬送される。微粉炭バンカ５の下方にはモーター７で駆動するロータリーバルブ９が設けられ、貯留した微粉炭を所定量切り出すようになっている。切り出された微粉炭は昇圧された搬送ガス、例えば、窒素ガス１１で微粉炭供給管３を介して異物除去手段としての分級機７４Ａに導かれる。分級機７４は、微粉炭中の粗粒や粉砕されなかった木片などの異物を除去し、残渣をライン７６から排出するようになっている。分級機７４Ａを通過した微粉炭はロックホッパ装置１２Ａに導かれる。
【００１４】
ロックホッパ装置１２Ａは、常圧ホッパ１３、ロックホッパ１７、フィードホッパ２１及び弁１５、１９、２３により構成されている。常圧ホッパ１３、ロックホッパ１７のそれぞれには、図示しない加圧管と脱圧管が備えられている。分級機７４Aを通過した微粉炭は、常圧ホッパ１４に受け入れられ、弁１５を介して常圧状態のロックホッパ１７に排出される。微粉炭を受け入れたロックホッパ１７内は、弁１５、１９が閉状態で加圧管から供給される不活性ガス、例えば、窒素ガスにより昇圧される。ロックホッパ１７内がフィードホッパ２１内と同圧力になった後、弁１９を開き、微粉炭をフィードホッパ２１に排出して弁１９を閉じる。その後、ロックホッパ１７は微粉炭の受け入れ準備として、弁１５、１９が閉状態で、内部のガスを脱圧管から抜き出して常圧となる。フィードホッパ２１は、内部があらかじめガス化炉３３内よりも高い圧力に昇圧され、微粉炭を受け入れ貯留した後、弁２３を開け、ロータリーバルブ９で微粉炭を所定量切り出す。切り出された微粉炭は窒素ガス１１により微粉炭供給管３１内を気流搬送されてガス化炉３３に供給する。その後フィードホッパ２１は、微粉炭の受け入れ準備として、弁１９、２３が閉状態で、加圧管から供給される窒素ガスにより、内部をガス化炉３３よりも高い圧力に昇圧される。
【００１５】
ガス化炉３３は、例えば、気流層式のガス化炉であり、微粉炭中の灰分の溶融温度以上、例えば、１３００℃〜１６００℃の加圧状態、例えば、２．５ＭＰａに維持されている。ガス化炉３３は理論燃焼酸素量以下のガス化剤３８で微粉炭を部分燃焼によって熱分解及びガス化させて、水素と一酸化炭素を主成分とする生成ガスを発生させている。微粉炭中の灰分は有害成分が溶出しにくい溶融スラグとしてガス化炉３３の底部から排出されるようになっている。発生した生成ガスはガス化炉３３の頂部から排出され生成ガス管３９を介して熱回収ボイラ４０に導かれる。熱回収ボイラ４０は、内部に伝熱管が備えら、生成ガスの熱を回収するようになっている。熱回収ボイラ４０の底部から排出される生成ガスは、例えば、４００℃に冷却されて生成ガス管４１を介して捕集手段４３に導かれる。捕集手段４３は、例えば、遠心分離式のサイクロン４５と、生成ガスをろ過するフィルタ４６を直列に連結したものであり、生成ガス中のチャーを捕集するようになっている。捕集したチャーは捕集手段４３の底部からロックホッパ装置４７Ａ、Ｂへ排出するようになっている。なお、捕集手段４３から排出された生成ガスは、適宜処理され、複合発電、燃料電池などの燃料や合成ガスなどの原料に利用される。
【００１６】
次に、実施形態１の特徴部を説明する。ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂは捕集手段４３の下方に並列して設けられ、チャーホッパ５０、ロックホッパ５８及び弁５４、６２により構成されている。ロックホッパ５８は図示しない加圧管と脱圧管が備えられている。捕集手段４３から排出されたチャーは、チャーホッパ５０に受け入れられ、弁５４を介してロックホッパ５８に排出される。ロックホッパ５８は、チャーを受け入れた後、弁５４、６２を閉状態とし、内部のガスを脱圧管から排出して減圧した後、弁６２を開けてチャーをフィードホッパ６４に排出する。その後、ロックホッパ５８内は、チャーの受け入れ準備として弁５４、６２が閉状態で、加圧管から供給される窒素ガスによりガス化炉３３内と同程度の圧力に昇圧される。
【００１７】
フィードホッパ６４内のチャーは、ロータリーバルブ９により所定量切り出され搬送管７０を介して微粉炭バンカ５に気流搬送される。微粉炭バンカ５に搬送されたチャーはロータリーバルブ９により所定量切り出され、窒素ガス１１により分級機７４Ａに搬送される。分級機７４Ａはチャーに含まれる粗粒やガス化できない灰の焼結物などの異物を除去し、残渣をライン７６から排出するようになっている。分級機７４Ａを通過したチャーはロックホッパ装置１２Ａを介して微粉炭とともにガス化炉３３に供給されガス化される。
これによれば、ガス化炉３３から排出される未燃炭素を含むチャーを捕集し、ガス化炉３３に供給してガス化していることから、ガス化効率を向上できる。さらに、チャーに含まれる灰の焼結物などのガス化できない異物を分級機７４Ａで連続して除去していることから、異物がガス化炉３３に混入することによるガス化効率の低下を軽減でき、かつ、微粉炭供給系の配管などの閉塞を防止できることから、ガス化装置を安定運転できる。
【００１８】
また、常圧の微粉炭供給系に分級機７４Ａを設け、常圧で異物を除去していることから、分級機７４Ａのメンテナンスや異物の系外排出が容易となる。さらに、高圧で使用される複雑で高価な機器を使用することなく異物を除去できることから、ガス化装置を安価にできる。
【００１９】
また、チャー回収系のロックホッパ５８に備えられた脱圧管から、生成ガスに同伴されている水蒸気を系外へ排出できることから、水蒸気の凝縮によるチャーの凝集を抑えて凝集物による配管などの閉塞を軽減でき、より一層ガス化装置を安定運転できる。さらに、水蒸気の凝縮を防止するためのスチームトレースなどの加温装置を簡略または削除できることから、ガス化装置を安価にできる。
【００２０】
また、水分凝縮によりチャーが凝集した場合であっても、減圧時にドレン部分では衝撃を伴うフラッシュ蒸発が生じ、凝集物が自己崩壊的に粉砕されることから、ロックホッパ５８以降での水分によるチャーの凝集を防止でき、より一層安定運転できる。
【００２１】
なお、実施形態１はサイクロン４５とフィルタ４６は下方に並列に配置した２つのロックホッパ装置４７Ａ、Ｂに連結しているが、サイクロン４５とフィルタ４６を１つのロックホッパ装置４７Ａに連結するようにしてもよい。
【００２２】
また、微粉炭供給系に使用される配管は、不活性ガスによる生成ガスの熱量低下を軽減するため、少ない搬送ガスで微粉炭を搬送できる径の小さな配管、例えば、径が２０ｍｍ以下の配管を使用してもよい。
【００２３】
（実施形態２）
図２に実施形態２のガス化装置の全体構成図を示す。実施形態２が実施形態１と相違する点は、図示のようにガス化炉３３への微粉炭供給系を２つ設け、バーナー３６及び下段バーナー３７のいずれか一方又は両方にチャーを供給できるようにしている点である。
【００２４】
微粉炭供給系は、分級機７４Ａが上方に設けられたロックホッパ装置１２Ａと、分級機７４Ｂが上方に設けられたロックホッパ装置１２Ｂから構成されている。微粉炭バンカ５と分級機７４Ａ、Ｂの間の微粉炭供給管３は分岐して設けられ、分級機７４Ａ、Ｂの頂部にそれぞれ連結されている。微粉炭供給管３のそれぞれには、分岐した搬送管７０が連結されている。ロックホッパ装置１２Ａは微粉炭供給管３１Ａを介してバーナー３６に連結され、ロックホッパ装置１２Ｂは微粉炭供給管３１Ｂを介して下段バーナー３７に連結されている。
【００２５】
これによれば、微粉炭やチャーを燃焼させて熱量を得るためのバーナーと、ガス化反応のためのバーナーで、ガス化剤３８の供給量を変えることができ、効率よくガス化反応を行うことができる。特に、一度高温雰囲気を経た反応性の低いチャーを、ガス化剤３８を多く供給する下段バーナー３７に供給することで、チャーの反応量を多くでき、未反応のチャーの発生量を低減できる。
【００２６】
（実施形態３）
図３に実施形態３のガス化装置の全体構成図を示す。実施形態３が実施形態１と相違する点は、図示のように搬送管７０の管路途中に撹拌層８０を設けてチャーに水を加えて撹拌し、チャーに吸着している塩素などの金属を腐食する成分を除去してガス化炉３３に供給するようにしている点である。撹拌層８０で生成されたチャーと水のスラリはポンプ８２により固液分離手段８４に導入され、例えば、遠心分離により水と固形物に分離される。固形物は図示しない昇圧された窒素ガスにより搬送管７０を介して微粉炭バンカ５に搬送される。塩素などの成分を含む廃液は固液分離手段８４から排出され適宜処理される。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
石炭には塩素などの金属を腐食する成分が含まれていることから、これらの成分がガス化炉３３でガス化して生成ガスに含まれると、チャーに含まれる多孔質の未燃炭素などに吸着して数千ｐｐｍに濃縮される。このような状態のチャーをガス化炉３３に供給すると生成ガス中の塩素などの濃度が高くなり、ガス化装置の腐食を助長することになる。そこで、撹拌層８０でチャーに吸着している塩素などの成分を水に溶解させて除去することにより、生成ガス中の塩素などの濃度上昇を抑えることができ、金属などの腐食の問題を軽減できる。
【００２８】
（実施形態４）
図４は実施形態４のガス化装置の全体構成図であり、図５は実施形態４の要部構成図である。実施形態４が実施形態１と相違する点は、図示のようにガス化剤３８の供給量を制御する制御手段９０を設け、微粉炭とチャーの混合比率に基づいてガス化剤３８の供給量を制御するようにしている点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
微粉炭とチャーの混合比率は、ロータリーバルブ９の回転数信号と、ロータリーバルブ９の後流側に設けられた後述するインパクト流量計９８の瞬間流量信号が制御手段９０に入力されることにより逐次演算される。また、フィードホッパ２１の外壁に設けられたロードセル９７の荷重信号と、インパクト流量計９８の瞬間流量信号が制御手段９０に入力され、荷重信号の時間変化と、瞬間流量信号により微粉炭とチャーの混合物の流量が逐次演算される。そして、この混合比率と流量により、反応に必要なガス化剤量が演算される。
【００３０】
一方、ガス化剤３８の流路途中には、流量調節弁９１と流量計１００が設けられ、流量計１００で計測したガス化剤３８の瞬間流量信号は、制御手段９０に入力される。この瞬間流量信号と必要ガス化剤量に基づいて、流量調節弁９１の開度が調節され、ガス化炉３３へのガス化剤３８の供給量が制御される。
【００３１】
これによれば、操業条件の変更によりチャーの発生量が変動し、微粉炭とチャーの混合比率が変化した場合であっても、混合比率を逐次演算して、その混合比率に基づいてガス化剤３８の供給量を自動制御できることから、所定量のガス化剤３８をガス化炉３３に供給でき、ガス化装置を安定運転できる。
【００３２】
なお、インパクト流量計９８とは検出板が内蔵され、落下してくる粉体が検出板に衝突するときの衝撃力を検出するものである。微粉炭とチャーはかさ密度が異なり、混合比率が変わるとインパクト流量計９８の指示値が比例で変化することから、この密度差を利用して混合比率を求めることができる。微粉炭とチャーのかさ密度は、一例として微粉炭が５３０ｋｇ／ｍ３であり、チャーが１５０ｋｇ／ｍ３である。
【００３３】
また、本実施形態は、搬送管７０を微粉炭供給管３に連結しているが、搬送管７０を分岐して石炭ミル１に連結し、ガス化装置の起動時に発生したチャーを石炭ミル１に供給して粉砕、乾燥するようにしてもよい。ガス化装置の起動時は軽油を助燃することから、チャーに含まれる水分量が多くなり、チャーが凝集して配管などを閉塞しやすい。そのため、ガス化装置の起動時に発生したチャーを石炭ミル１に供給することにより、凝集したチャーを粉砕、乾燥することができることから、配管などの閉塞を防止でき、ガス化装置を安定運転できる。軽油助燃終了後は、チャーを分級機７４Ａに搬送しチャー中の異物を除去する。
【００３４】
なお、実施形態４は、微粉炭及びチャーと窒素ガスを流路途中に設けられたエジェクター９５に供給して気流搬送するようにしているが、これに代えて昇圧された窒素ガスを流路内に供給して気流搬送するようにしてもよい。
【００３５】
また、ガス化剤３８の供給量は、微粉炭とチャーの混合比率に基づいて制御できればよく、実施形態４に限定されるものではない。以下に、実施形態４の変形例である実施形態５、６について説明する。
【００３６】
（実施形態５）
図６に実施形態５のガス化装置の要部構成図を示す。実施形態５が実施形態４と相違する点は、図示のように微粉炭バンカ５とフィードホッパ６４から排出される微粉炭及びチャーの瞬間流量を計測し、この瞬間流量から微粉炭とチャーの混合比率を求めるようにしている点である。その他の構成は実施形態４と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
瞬間流量は、微粉炭バンカ５に連結された微粉炭供給管３の下流側と、フィードホッパ６４に連結された搬送管７０の下流側とに設けられた流量計１０３で計測される。これによれば、制御手段９０に入力される流量計１０３で計測した瞬間流量信号により、微粉炭とチャーの混合比率を演算できることから、微粉炭とチャーの混合比率が変化した場合であっても、所定量のガス化剤３８をガス化炉３３に供給でき、ガス化装置を安定運転できる。
【００３８】
なお、流量計１０３は気流搬送される粉体を非接触で流量計測できるものであればよく、例えば、差圧式、マイクロ波式、静電容量式、放射線式などの粉体流量計を使用してもよい。
【００３９】
（実施形態６）
図７に実施形態６のガス化装置の要部構成図を示す。実施形態６は流量計１０３で計測した瞬間流量信号に代えて、微粉炭バンカ５及びフィードホッパ６４のそれぞれの外壁に設けられたロードセル９７で計測した荷重信号を制御手段９０に入力し、荷重信号の時間変化から微粉炭とチャーの混合比率を逐次演算するようにしている。その他の構成は実施形態４と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
これによれば、微粉炭とチャーの混合比率が変化した場合であっても、ロードセル９７の荷重信号の時間変化から、微粉炭とチャーの混合比率を演算でき、所定量のガス化剤３８をガス化炉３３に供給できることから、ガス化装置を安定運転できる。特に、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂで減圧しチャーの温度を下げていることから、熱応力と内圧の影響が緩和され、フィードホッパ６４でのチャーの重量計測の精度を向上できる。その結果、ガス化剤３８の供給量の精度も向上でき、ガス化装置をより一層安定運転できる。例えば、生成ガスから捕集したチャーをそのままフィードホッパ６４に貯留して、ロードセル９７により重量を計測すると、熱応力と内圧の影響によりフィードホッパ６４の上下に配置した図示しない伸縮継手に大きな反力が生じ、ロードセル９７で精度よく重量計測ができない。
【００４１】
（実施形態７）
図８に実施形態１の他の実施形態を示す。図８は実施形態７のガス化装置の要部構成図である。実施形態７が実施形態１と相違する点は、図示のようにロックホッパ装置４７Ａ、Ｂの各々から弁１１０を介して抜き出し管１１１を分岐して設け、内部の圧力がロックホッパ装置４７Ａ、Ｂ又は窒素ガス１１より低く設定される抜き出しホッパ１１２に連結している点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
捕集手段４３で捕集したチャーには、配管などを閉塞される異物などが含まれているため、チャー回収系で配管などの閉塞が発生することがある。チャー回収系で閉塞すると、チャーを微粉炭供給系に安定供給できず、ガス化装置を安定運転できないことから、この閉塞を解除する必要がある。そこで、閉塞を解除する
ため、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂ内または窒素ガス１１より低い圧力に設定された抜き出しホッパ１１２を設け、閉塞物を含むチャーを抜き出しホッパ１１２に抜き出すようにしている。なお、抜き出しホッパ１１２内は、チャーが弁１１３を介して排出されるとともに、配管１１４へ内部のガスを排出して常圧となる。一方、ホッパ５０内は、捕集手段４３から高圧の生成ガスが流入し高圧状態になる。
【００４３】
これによれば、チャー回収系で閉塞が発生した場合、弁１１０を開け、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂと抜き出しホッパ１１２の圧力差を利用し、閉塞物を含むチャーを減圧しながら抜き出しホッパ１１２に抜き出して系外に排出できることから、チャー回収系の閉塞を解除でき、ガス化装置を安定運転できる。
【００４４】
なお、排出されたチャーは廃棄してもよく、ガス化炉３３に供給するようにしてもよい。
【００４５】
また、閉塞の発生がなくとも、ホッパ５０内のチャーを抜き出しホッパ１１２に抜き出してもよい。例えば、ガス化装置の起動時に発生するチャーは、系内で発生した凝縮水や、ガス化装置のメンテナンスに伴って発生する保温剤や断熱材などの異物を含むことがある。また、これらの異物が核や起点となって、チャーを凝集させて粗粒を形成して配管などを閉塞させる原因となる。そのため、定期メンテナンス後やコールドスタート後など、起動直後はガス化装置が不安定な状態になるおそれがある。そこで、起動直後、望ましくは運転初期からチャーをガス化炉３３に戻す前までの時間に発生するチャーをホッパ５０に貯留しておき、その全量を抜き出しホッパ１１２に抜き出すようにしてもよい。
【００４６】
これによれば、凝集物や異物を含んだチャーを、あらかじめ系外に排出できることから、配管などの閉塞の発生を未然に防止でき、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００４７】
また、捕集したチャーを繰り返しガス化炉３３に供給するガス化装置においては、微粉炭に含まれる塩化物やナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属などの微量成分やすすなどがチャーに付着し濃縮される。このようなチャーは、熱回収ボイラ４０の伝熱管に付着して伝熱を阻害してガス化装置の効率を低下させ、また、フィルタ４６の目詰まりの原因となる。そのため、定期的にチャーを系外に抜き出すことで、チャーの凝集や付着を軽減でき、これらに起因するトラブルを防止できる。
【００４８】
なお、実施形態７はホッパ５０に抜き出し管１１１を連結しているが、搬送管７０に抜き出し管１１１を連結するようにしてもよい。
【００４９】
以下に、実施形態７の変形例である実施形態８、９について説明する。
【００５０】
（実施形態８）
図９は実施形態８のガス化装置の要部構成図である。実施形態８が実施形態７と相違する点は、図示のように抜き出し管１１１をロックホッパ５８に連結している点である。その他の構成は実施形態７と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。これによれば、閉塞の解除が不完全な場合であっても、加圧管から窒素ガスを供給することによりロックホッパ５８内を加圧でき、閉塞を解除するまで、繰り返し閉塞物を系外に排出する運転を行うことができることから、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００５１】
（実施形態９）
図１０は実施形態９のガス化装置の要部構成図であり、図示のように実施形態９が実施形態７と相違する点は、配管１１４に造粒機２００を連結し、造粒機２００に系外に抜き出したチャーと造粒用流体２０１を投入し、チャーを造粒している点である。その他の構成は実施形態７と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
これによれば、抜き出したチャーを造粒できることから、微粉炭の１／３〜１／４程度のかさ密度のチャーの容積を減らすことができ、また、造粒したチャーの野積みが可能となる。その結果、チャーを保管しやすく、チャーを廃棄するか、ガス化炉３３に供給するかの選択が容易となり、ガス化装置の運用性が向上できる。
【００５３】
なお、造粒機２００としては、圧縮造粒方式や振動混練造粒方式の造粒機を用いることができる。造粒用流体２０１は、例えば、水やタールなどをバインダとして造粒時に添加することで固さや耐水性などを調整することができる。
【００５４】
また、造粒したチャーを粉砕してガス化炉３３に供給する場合、チャーに含まれるガス化できない灰の焼結物なども粉砕されてガス化炉に混入されることから、ガス化効率が低下するおそれがある。
【００５５】
（実施形態１０）
図１１に実施形態１の他の実施形態を示す。図１１は実施形態１０のガス化装置の全体構成図である。実施形態１０が実施形態１と相違する点は、図示のように搬送管７０の流路途中に造粒機２００を設けてチャーを造粒し、造粒したチャーを搬送管７０を介して石炭ミル１に気流搬送し粉砕、乾燥した後、石炭とともにガス化炉３３に供給している点である。その他の構成は実施形態１と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
これによれば、チャーを造粒して減容化できることから、巨大なホッパやサイロを用いることなく容易にチャーを貯留、保管することができる。さらに、粉粒性、流動性が高いチャーの飛散を防止してハンドリング性を向上できることから、チャーによる作業環境の汚れを防止できる。
また、造粒したチャーを石炭ミル１に供給していることから、石炭ミル１に供給される熱風を利用して、造粒に使用した造粒用流体２０１を乾燥させることができる。
【００５６】
なお、実施形態１０は、造粒したチャーを石炭ミル１で粉砕してガス化炉に供給していることから、チャーに含まれるガス化できない異物がガス化炉に混入してガス化効率が低下するおそれがある。
【００５７】
（実施形態１１）
図１２に実施形態９の他の実施形態を示す。図１２は実施形態１１の全体構成図である。図示のように実施形態１１が実施形態９と相違する点は、ロックホッパ装置４７Ａ、Ｂに代えて、加圧ロックホッパ装置２１０Ａ、Ｂを並列して設け、捕集したチャーを微粉炭供給系に搬送せずに、直接ガス化炉３３に供給している点である。その他の構成は実施形態９と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
加圧ロックホッパ装置２１０Ａ、Ｂは、ロックホッパ２１４、フィードホッパ２１８及び弁２１２、２１６、２２０により構成されている。ロックホッパ２１４及びフィードホッパ２１８には図示しない加圧管と脱圧管が備えられている。
【００５９】
次に、実施形態１１の動作を説明する。捕集手段４３から排出されたチャーは、ガス化炉３３内と同程度の圧力に昇圧されているロックホッパ２１４に貯留される。チャーを貯留したロックホッパ２１４内は、弁２１２，２１６が閉状態で、加圧管から供給される不活性ガス、例えば、窒素ガスによりフィードホッパ２１８と同程度の圧力に昇圧される。一方、フィードホッパ２１８は、チャー受け入れ準備として、弁２１６、２２０が閉状態で、ガス化炉３３内よりも高い圧力、例えば、２．７ＭＰａに昇圧されている。チャーは、ロックホッパ２１４で所定の圧力に昇圧された後、弁２１６を開け、フィードホッパ２１８に排出される。フィートホッパ２１８に貯留されたチャーは、ロータリーバルブ６５で切り出された後、搬送管７０を介して窒素ガス１１によりガス化炉３３のバーナー３６に供給されてガス化される。
【００６０】
一方、抜き出しホッパ１１２で抜き出したチャーは、造粒機２００に投入され、造粒用流体２０１、例えば、水やタールをバインダとして造粒され、廃棄し又は石炭ミル１などの粉砕手段で粉砕されてガス化炉３３に供給される。
【００６１】
これによれば、チャーをガス化炉に直接供給するガス化装置において、ロックホッパ２１４で閉塞が発生した場合、ロックホッパ２１４と抜き出しホッパ１１２の圧力差を利用して閉塞物を含むチャーを系外に抜き出し閉塞を解除できることから、ガス化装置を安定運転できる。さらに、閉塞の解除が不十分であっても、弁１１０、２１２、２１６閉じ、窒素ガスを加圧管から供給してロックホッパ２１４内を昇圧でき、閉塞を解除するまで、繰り返し閉塞物を系外に排出する運転を行うことができることから、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００６２】
なお、抜き出し管１１１の連結位置は、ロックホッパ２１４の底部に限定されず、フィードホッパ２１８の底部や搬送管７０に連結するようにしてもよい。
【００６３】
また、造粒機２００を設けずに、抜き出したチャーを直接廃棄し、又は搬送管７０などによりガス化炉３３に供給するようにしてもよい。
【００６４】
また、チャーの供給系は、少ない窒素ガスでチャーを搬送し生成ガスの熱量の低下を軽減できるように、径の小さな配管が使用されるが、抜き出し管１１１などは常圧で運転されるため径の大きな配管を使用できることから、閉塞物の抜き出しを容易に行うことができ、より一層ガス化装置を安定運転できる。
【００６５】
なお、実施形態１１は、チャーに含まれるガス化できない異物がガス化炉３３に供給されることから、ガス化効率が低下するおそれがある。
【００６６】
また、実施形態１１は、微粉炭供給系に分級機を設けていないが、分級機を設けて微粉炭に含まれる粗粒や粉砕されなかった木片などの異物を除去してもよい。
【００６７】
なお、石炭には、１０数パーセントのアルミナ、シリカ、カルシウムなどの灰分やクロム、水銀などの有害金属が含まれているため、その利用が困難であったが、本発明によれば、石炭を有効利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 石炭ミル
３ 微粉炭供給管
１２Ａ、Ｂ ロックホッパ装置
３３ ガス化炉
４３ 捕集手段
４７Ａ、Ｂ ロックホッパ装置
７０ 搬送管
７４Ａ、Ｂ 分級機
８０ 攪拌層
８４ 固液分離手段
９０ 制御手段
９７ ロードセル
９８ インパクト流量計
１０３ 流量計
１１２ 抜き出しホッパ
２００ 造粒機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有固体原料を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉と、該ガス化炉に供給するガス化剤量を制御する制御手段と、前記ガス化炉から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段と、該捕集手段で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置と、該ロックホッパ装置から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管を備えるガス化装置において、
前記粉砕手段と前記ガス化炉の間の炭素含有固体原料を供給する流路途中に異物除去手段を設け、前記搬送管は前記粉砕手段と前記異物除去手段の間の前記流路に連結され、
前記搬送管の管路途中には、前記チャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、該撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段が設けられ、
前記異物除去手段と前記ガス化炉の流路途中には、前記異物除去手段から排出される前記粉砕した炭素含有固体原料と前記チャーの混合物を貯留する供給容器と、該供給容器の下方に設けられる回転式供給手段と、該回転式供給手段で切り出される前記混合物の流量を計測するインパクト流量計が設けられ、
前記回転式供給手段の回転数と前記インパクト流量計の流量から前記混合物の混合比率を求め、前記制御手段は前記混合比率に基づいて前記ガス化剤量を制御することを特徴とするガス化装置。
【請求項２】
炭素含有固体原料を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉と、該ガス化炉に供給するガス化剤量を制御する制御手段と、前記ガス化炉から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段と、該捕集手段で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置と、該ロックホッパ装置から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管を備えるガス化装置において、
前記粉砕手段と前記ガス化炉の間の炭素含有固体原料を供給する流路途中に異物除去手段を設け、前記搬送管は前記粉砕手段と前記異物除去手段の間の前記流路に連結され、
前記搬送管の管路途中には、前記チャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、該撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段が設けられ、
前記粉砕手段と前記異物除去手段の間の流路途中には、前記粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料を貯留する原料容器と、前記搬送管が連結され前記チャーを貯留するチャー容器と、前記原料容器と前記チャー容器のそれぞれの下方に設けられる流量計が設けられ、
前記流量計で計測した流量から前記粉砕した炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率を求め、前記制御手段は前記混合比率に基づいて前記ガス化剤量を制御することを特徴とするガス化装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガス化装置において、
前記流量計に代えて前記原料容器と前記チャー容器のそれぞれの外壁にロードセルを設け、該ロードセルで計測した重量から前記混合比率を求めることを特徴とするガス化装置。
【請求項４】
請求項１に記載のガス化装置において、
前記ロックホッパ装置又は前記搬送管から弁を介して分岐して設けられた配管に連結され、内部の圧力が前記ロックホッパ装置内又は前記搬送ガスより低く設定されるチャー貯留容器を設けることを特徴とするガス化装置。
【請求項５】
粉砕した炭素含有固体原料をガス化炉に供給して高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるとともに、前記生成ガス中のチャーを捕集して減圧した後、昇圧した搬送ガスで搬送してガス化するガス化方法において、
前記チャーに含まれる異物を除去し、異物が除去された前記チャーを前記炭素含有固体原料に混合して前記ガス化炉に供給し、前記炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率に基づいて前記ガス化剤の供給量を制御することを特徴とするガス化方法。
【請求項６】
請求項５に記載のガス化方法において、
前記チャーに含まれる異物は、前記チャーを前記炭素含有固体原料に混合した後に除去され、前記異物を除去した混合物を容器に貯留し、前記容器から排出された前記混合物の排出量と前記排出された混合物の流量のインパクト流量計の計測値から前記炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率を求め、該混合比率に基づいて前記ガス化剤の供給量を制御することを特徴とするガス化方法。
【請求項７】
請求項５に記載のガス化方法において、
前記炭素含有固体原料を原料容器に貯留し、異物を含む前記チャーをチャー容器に貯留し、前記原料容器から排出された前記炭素含有固体原料と前記チャー容器から排出された異物を含む前記チャーを混合した後に前記異物を除去し、前記原料容器から排出された前記炭素含有固体原料の流量と前記チャー容器から排出された前記チャーの流量から前記炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率を求め、該混合比率に基づいて前記ガス化剤の供給量を制御することを特徴とするガス化方法。
【請求項８】
請求項７に記載のガス化方法において、
前記炭素含有固体原料の流量と前記チャーの流量に代えて、前記原料容器の重量と前記チャー容器の重量から前記混合比率を求めることを特徴とするガス化方法。
【請求項９】
請求項５に記載のガス化方法において、前記ガス化炉の運転開始初期に発生したチャーを系外に抜き出すことを特徴とするガス化方法。
【請求項１】
炭素含有固体原料を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉と、該ガス化炉に供給するガス化剤量を制御する制御手段と、前記ガス化炉から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段と、該捕集手段で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置と、該ロックホッパ装置から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管を備えるガス化装置において、
前記粉砕手段と前記ガス化炉の間の炭素含有固体原料を供給する流路途中に異物除去手段を設け、前記搬送管は前記粉砕手段と前記異物除去手段の間の前記流路に連結され、
前記搬送管の管路途中には、前記チャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、該撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段が設けられ、
前記異物除去手段と前記ガス化炉の流路途中には、前記異物除去手段から排出される前記粉砕した炭素含有固体原料と前記チャーの混合物を貯留する供給容器と、該供給容器の下方に設けられる回転式供給手段と、該回転式供給手段で切り出される前記混合物の流量を計測するインパクト流量計が設けられ、
前記回転式供給手段の回転数と前記インパクト流量計の流量から前記混合物の混合比率を求め、前記制御手段は前記混合比率に基づいて前記ガス化剤量を制御することを特徴とするガス化装置。
【請求項２】
炭素含有固体原料を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料が供給され、高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるガス化炉と、該ガス化炉に供給するガス化剤量を制御する制御手段と、前記ガス化炉から排出される生成ガス中のチャーを捕集する捕集手段と、該捕集手段で捕集したチャーを受け入れるロックホッパ装置と、該ロックホッパ装置から排出されるチャーを昇圧した搬送ガスで搬送する搬送管を備えるガス化装置において、
前記粉砕手段と前記ガス化炉の間の炭素含有固体原料を供給する流路途中に異物除去手段を設け、前記搬送管は前記粉砕手段と前記異物除去手段の間の前記流路に連結され、
前記搬送管の管路途中には、前記チャーに水を加えて撹拌する撹拌槽と、該撹拌槽で生成されるスラリを水と固形物に分離する固液分離手段が設けられ、
前記粉砕手段と前記異物除去手段の間の流路途中には、前記粉砕手段から排出される粉砕された炭素含有固体原料を貯留する原料容器と、前記搬送管が連結され前記チャーを貯留するチャー容器と、前記原料容器と前記チャー容器のそれぞれの下方に設けられる流量計が設けられ、
前記流量計で計測した流量から前記粉砕した炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率を求め、前記制御手段は前記混合比率に基づいて前記ガス化剤量を制御することを特徴とするガス化装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガス化装置において、
前記流量計に代えて前記原料容器と前記チャー容器のそれぞれの外壁にロードセルを設け、該ロードセルで計測した重量から前記混合比率を求めることを特徴とするガス化装置。
【請求項４】
請求項１に記載のガス化装置において、
前記ロックホッパ装置又は前記搬送管から弁を介して分岐して設けられた配管に連結され、内部の圧力が前記ロックホッパ装置内又は前記搬送ガスより低く設定されるチャー貯留容器を設けることを特徴とするガス化装置。
【請求項５】
粉砕した炭素含有固体原料をガス化炉に供給して高温高圧下でガス化剤と反応させて生成ガスを発生させるとともに、前記生成ガス中のチャーを捕集して減圧した後、昇圧した搬送ガスで搬送してガス化するガス化方法において、
前記チャーに含まれる異物を除去し、異物が除去された前記チャーを前記炭素含有固体原料に混合して前記ガス化炉に供給し、前記炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率に基づいて前記ガス化剤の供給量を制御することを特徴とするガス化方法。
【請求項６】
請求項５に記載のガス化方法において、
前記チャーに含まれる異物は、前記チャーを前記炭素含有固体原料に混合した後に除去され、前記異物を除去した混合物を容器に貯留し、前記容器から排出された前記混合物の排出量と前記排出された混合物の流量のインパクト流量計の計測値から前記炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率を求め、該混合比率に基づいて前記ガス化剤の供給量を制御することを特徴とするガス化方法。
【請求項７】
請求項５に記載のガス化方法において、
前記炭素含有固体原料を原料容器に貯留し、異物を含む前記チャーをチャー容器に貯留し、前記原料容器から排出された前記炭素含有固体原料と前記チャー容器から排出された異物を含む前記チャーを混合した後に前記異物を除去し、前記原料容器から排出された前記炭素含有固体原料の流量と前記チャー容器から排出された前記チャーの流量から前記炭素含有固体原料と前記チャーの混合比率を求め、該混合比率に基づいて前記ガス化剤の供給量を制御することを特徴とするガス化方法。
【請求項８】
請求項７に記載のガス化方法において、
前記炭素含有固体原料の流量と前記チャーの流量に代えて、前記原料容器の重量と前記チャー容器の重量から前記混合比率を求めることを特徴とするガス化方法。
【請求項９】
請求項５に記載のガス化方法において、前記ガス化炉の運転開始初期に発生したチャーを系外に抜き出すことを特徴とするガス化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１２１４６（Ｐ２０１１−１２１４６Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５６５２３（Ｐ２００９−１５６５２３）
【出願日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度〜２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、多目的石炭ガス製造技術開発（ＥＡＧＬＥ）／パイロット試験設備およびゼロエミッション化技術に関する研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１日（２００９．７．１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度〜２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、多目的石炭ガス製造技術開発（ＥＡＧＬＥ）／パイロット試験設備およびゼロエミッション化技術に関する研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
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