スラグ排出システムおよびスラグ排出システムの運転方法
【課題】より簡単かつ効率的にスラグを排出することができるスラグ排出システムおよびスラグ排出システムの運転方法を提供することを目的とする。
【解決手段】水砕スラグ１９を貯蔵するスラグ溜２６と、スラグ溜２６から排出された水砕スラグ１９とスラリー水液体２９とを貯留しスラグスラリー４１とするスラリータンク４０と、スラグスラリー４１を搬送するスラグスラリーポンプ４３を有するスラグスラリー搬送部２８と、スラグスラリー４１からスラリー水２９を分離し水砕スラグ１９を貯留するスラグ貯蔵タンク３０と、排出水３３を回収してスラリータンク４０に供給する回収管６２と、前記スラグ溜２６に落下又はスラグ溜２６から排出される水砕スラグ１９のスラグ量を検知する重量計測装置２０１と、前記スラグ量に応じて、前記スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をする制御手段２０２とを有する。
【解決手段】水砕スラグ１９を貯蔵するスラグ溜２６と、スラグ溜２６から排出された水砕スラグ１９とスラリー水液体２９とを貯留しスラグスラリー４１とするスラリータンク４０と、スラグスラリー４１を搬送するスラグスラリーポンプ４３を有するスラグスラリー搬送部２８と、スラグスラリー４１からスラリー水２９を分離し水砕スラグ１９を貯留するスラグ貯蔵タンク３０と、排出水３３を回収してスラリータンク４０に供給する回収管６２と、前記スラグ溜２６に落下又はスラグ溜２６から排出される水砕スラグ１９のスラグ量を検知する重量計測装置２０１と、前記スラグ量に応じて、前記スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をする制御手段２０２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成されたスラグを回収し、排出するスラグ排出システムおよびスラグ排出システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭をガス化して得られた石炭ガスによりガスタービンを駆動して発電する技術がある。石炭をガス化するためには、石炭ガス化炉が使用される。石炭をガス化すると、石炭ガス化炉には燃え滓としてスラグが残る。このようなスラグは、石炭ガス化炉から排出される必要がある。スラグは充分に高温であれば流動性を有するため、一般に、石炭ガス化炉の下部に設けられたスラグホールから連続的に排出される。スラグホールの下方には、冷却水を満たしたスラグ排出筒が設けられ、スラグは、冷却水によって冷却されて固化された後、スラグ排出筒から排出される。
【０００３】
スラグを排出するシステムとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているような装置がある。特許文献１または特許文献２に記載されている装置は、いずれも、固化したスラグをベルトコンベアにより、貯蔵タンク等に搬送している。また、特許文献３に記載の装置は、ハウジング内に配置され、複数のフライトが装着された軸を回転させることで、スラグをコンテナに搬送する機構が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２３１９号公報
【特許文献２】特開２００３−８８８３２号公報
【特許文献３】特表２００３−５１８１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１から特許文献３に記載されている排出システムは、ベルトコンベアや、スクリューでスラグを搬送する構成である。そのため、コンベアの傾斜角度に限界があったり、コンベア、スクリューを直線上に配置する必要があったりして、装置構成の自由度が低いという問題がある。また、スクレイパや、掻き爪によりスラグを搬送することで、確実に搬送することができるが、１つのスクレイパや、掻き爪による搬送は、搬送量に限界があり、また、搬送が間欠搬送となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より簡単かつ効率的にスラグを排出することができるスラグ排出システムおよびスラグ排出システム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】
【０００７】
上述した課題を解決する第１の発明は、スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、前記スラグ溜から排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、前記スラグ量に応じて、前記スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をする制御手段とを有することを特徴とするスラグ排出システムにある。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記スラグ量が所定値以下の場合、水砕スラグのスラグ溜からの排出が完了した際、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システムにある。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記水砕スラグのスラグ溜へのスラグホッパよりの供給が再開された際、スラグスラリーポンプの負荷を通常に変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システムにある。
【００１０】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記検知装置は、冷却タンクの重量を計測する重量計測装置、又は冷却タンク内に設けられ、水砕スラグを外部へ排出するスラグコンベア上の重量を計測する重量計測装置、又はスラグコンベアから落下するスラグ濃度を検知する濃度計の少なくとも一つであることを特徴とするスラグ排出システムにある。
【００１１】
第５の発明は、スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、前記スラグ溜からスラグコンベアにより排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、を具備するスラグ排出システムを用い、前記スラグ量に応じて、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御することを特徴とするスラグ排出システムの運転方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるスラグ排出システムは、スラグの搬送において、動力低減を図りつつ排出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、スラグ排出システムの一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、スラグロックホッパからのスラグ排出量と、スラグコンベアのスラグ排出量と、スラグスラリーポンプの負荷と、スラグスラリー濃度との関係を時系列で示すチャートである。
【図３】図３は、スラグ排出システムの動作を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１５】
以下に、本発明にかかるスラグ排出システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
図１は、スラグ排出システムの一実施形態の概略構成を示す模式図である。まず、図１に示すスラグ排出システム２０の周囲に配置されている、ガス化炉１２、スラグホッパ１４、開閉弁１６、搬送車両１８について説明する。ガス化炉１２は、石炭等の燃焼物質をガス化し、生成したガスを燃焼炉等に供給する。
また、ガス化炉１２は、その底部において燃焼物質をガス化した際に生成される溶融スラグ１３をスラグホール１５からスラグ冷却水１７に落下させ、水砕スラグ１９とし、その後下部に配置されたスラグホッパ１４に貯留する。スラグホッパ１４は、ガス化炉１２の下部に配置され、ガス化炉１２で生成された水砕スラグ１９を収集し、水砕スラグ１９を貯留する貯留機構である。なお、スラグホッパ１４は、鉛直方向下側に向かうに従って径が小さくなる漏斗形状であり、ガス化炉１２底部で生成された水砕スラグ１９を鉛直方向下側に移動させることで、生成された水砕スラグ１９を１箇所に収集する。開閉弁１６は、スラグホッパ１４の水砕スラグ１９の通過経路の鉛直方向下側の端部に配置されている。開閉弁１６は、開閉を切り換えることで、スラグホッパ１４に貯留されている水砕スラグ１９のスラグ排出システム２０への排出の開始、停止を切り換える。なお、開閉弁１６から排出される水砕スラグ１９は、スラグ冷却水１７を含む流体である。
ここで、スラグ冷却水１７中に落下した溶融スラグ１３は急冷されガラス状の水砕スラグ１９の粒子となり、その大きさは数ミリから数十ミリ程度である。
【００１７】
搬送車両１８は、スラグ排出システム２０から排出された水砕スラグ１９を所定の位置まで運ぶ車両である。搬送車両１８としては、トラックを用いることができる。なお、本実施形態では、搬送車両１８に排出する構成としたが、本発明はこれに限定されず、種々の対象に排出することができる。
【００１８】
次に、スラグ排出システム２０について説明する。スラグ排出システム２０は、ガス化炉１２で生成された溶融スラグ１３をスラグ冷却水１７中に落下させ、水砕スラグ１９とし、スラグホッパ１４の開閉弁１６から排出された水砕スラグ１９を搬送車両１８に排出するシステムである。スラグ排出システム２０は、スラグロックホッパ２２と、スラグ溜２６と、スラグ搬送部（スラグスラリー搬送部）２８と、スラグ貯蔵タンク３０と、排出口３２とを有する。
【００１９】
スラグロックホッパ２２は、水砕スラグ１９を一時的に貯留する貯留部であり、開閉弁１６の直下に配置されている。スラグロックホッパ２２は、開閉弁１６から排出された水砕スラグ１９を一時的に貯留し、その後、開閉弁２２ａを介してスラグ冷却部であるスラグ溜２６に定期的に供給する。
【００２０】
スラグ溜２６は、スラグ溜タンク２６ａと、モータＭで駆動するスラグコンベア２６ｂとを有し、スラグロックホッパ２２から排出された水砕スラグ１９を所定量づつスラグ搬送部２８に供給する。スラグコンベア２６ｂは、スラグ溜タンク２６ａ中に落下され、水砕スラグ１９を水と共に搬送する搬送機構である。スラグコンベア２６ｂは、その一部がスラグ溜タンク２６ａ内に配置されており、スラグ溜タンク２６ａ内の水砕スラグ１９を保持し、移動させて、スラグ搬送部２８に排出する。
【００２１】
スラグ溜２６のスラグ溜タンク２６ａにはその重量を計測する重量計測装置２０１が設けられ、水砕スラグ１９の排出量をそのつど計測している。
この重量計測装置２０１の重量信号は、制御手段２０２に送られ、演算処理される。演算処理された結果、水砕スラグ１９重量が所定値以下の場合、すなわち空の状態を判断した場合には、スラグスラリーポンプ４３の容量（回転数）を通常負荷（１００％負荷運転）から低負荷運転状態になるように、制御する。
スラグ溜２６のスラグ溜タンク２６ａの重量が空でない（再度落下した際）と判断した場合には、通常負荷（１００％負荷運転）へと制御する。
この制御を行うことにより、スラグスラリーポンプ４３の動力が低減され、システム全体の動力のコストの低減化を図ることができる。
【００２２】
スラグ搬送部（スラグスラリー搬送部）２８は、スラグ溜２６から排出された水砕スラグ１９をスラグ貯蔵タンク３０にスラリー状として搬送する搬送機構であり、スラリータンク４０と、輸送管４２と、スラグスラリーポンプ４３と、液位調整手段４４と、回収管６２と、水受け部６３ａ、６３ｂとを有する。スラリータンク４０は、スラグ溜２６から供給された水砕スラグ１９と、スラリー水２９とを貯留するタンクである。スラリータンク４０は、スラリー水２９に水砕スラグ１９を分散させた状態で貯留している。輸送管４２は、スラリータンク４０と、スラグ貯蔵タンク３０とを接続する配管である。また、スラグスラリーポンプ４３は、輸送管４２に介装され、輸送管４２に、スラリータンク４０内の水砕スラグ１９が水分散されたスラグスラリー４１がスラグ貯蔵タンク３０に流れる流れを形成する。このように、スラグ搬送部２８は、スラリータンク４０内のスラリー水２９に分散された水砕スラグ１９をスラグスラリー４１にして輸送管４２とスラグスラリーポンプ４３によりスラグ貯蔵タンク３０まで搬送する。
【００２３】
次に、液位調整手段４４は、スラリータンク４０へのスラリー水２９の供給を制御し、スラリータンク４０の液位を調整する。液位調整手段４４は、貯水槽５０と、供給配管５１と、給水ポンプ５２と、循環配管５３と、オーバーフロー管５４と、開閉弁５６と、レベル計５８と、液面制御部６０と、を有する。貯水槽５０は、水を貯留するタンクである。供給配管５１は、貯水槽５０とスラリータンク４０とを接続する配管である。給水ポンプ５２は、供給配管５１に配置され、供給配管５１に、貯水槽５０に貯留されているスラリー水２９がスラリータンク４０に向けて流れる流れを形成する。つまり、給水ポンプ５２は、貯水槽５０に貯留されている水をスラリータンク４０に向けて流す。循環配管５３は、供給配管５１の給水ポンプ５２よりもスラリータンク４０側の部分と、貯水槽５０とを接続する配管である。次に、オーバーフロー管５４は、スラリータンク４０の所定の液位の壁面と、貯水槽５０とを接続する配管である。オーバーフロー管５４は、スラリータンク４０の液位が接続している部分を越えたら、スラリータンク４０内のスラリー水２９が流れ込む向きで配置されている。オーバーフロー管５４は、スラリータンク４０から排出されたスラリー水２９を貯水槽５０に排出する。
【００２４】
次に、開閉弁５６は、供給配管５１の循環配管５３が設けられている部分よりもスラリータンク４０側に配置されており、供給配管５１の管路の開閉を切り換える。液位調整手段４４は、開閉弁５６が開状態となることで、供給配管５１を流れるスラリー水２９がスラリータンク４０に供給され、開閉弁５６が閉状態となることで、供給配管５１を流れる水がスラリータンク４０に供給されない。なお、開閉弁５６が閉状態のときは、給水ポンプ５２により供給配管５１を流れている水は、循環配管５３により貯水槽５０に戻される。これにより、給水ポンプ５２を常に駆動させた状態とすることができ、応答性が高い制御が可能となる。
【００２５】
レベル計５８は、スラリータンク４０のスラリー水２９の液位（本実施形態では、水位）を検出するセンサである。なお、レベル計５８としては、スラリータンク４０に貯留されている水（水とスラグが混合されたスラリー）の液面（水面）の位置を検出できる種々のセンサを用いることができる。
【００２６】
液面制御部６０は、レベル計５８で検出した液位に基づいて、開閉弁５６の開閉動作を制御する。つまり、液面制御部６０は、レベル計５８で検出した液位に基づいて、貯水槽５０に貯留されている水をスラリータンク４０に供給するか否かを切り換える。なお、液面制御部６０による制御動作は、後ほど説明する。また、液面制御部６０は、開閉弁５６以外にも必要に応じて各部の動作を制御するようにしてもよい。また、液面制御部６０に加え、別途各部を制御する制御部を設けてもよい。
【００２７】
液体回収部である回収管６２は、スラグ貯蔵タンク３０から分離・排出される排出水３３を回収する管路であり、水受け部６３ａとスラリータンク４０とを接続させ、水受け部６３ｂとスラリータンク４０とを接続させる。水受け部６３ａ、６３ｂは、スラグ貯蔵タンク３０の水の排出部分の下方に配置されており、スラグ貯蔵タンク３０から排出及び分離された排出水３３を回収する。水受け部６３ａ、６３ｂは、回収した排出水３３を回収管６２に流す。なお、水受け部６３ａは、スラグ貯蔵タンク３０の傾斜部分の下方に配置されており、水受け部６３ｂは、スラグ貯蔵タンク３０の垂直部分の下方に配置されている。
【００２８】
スラグ貯蔵タンク３０は、スラグ搬送部２８により搬送されたスラグスラリー４１を貯蔵するタンクである。スラグ貯蔵タンク３０は、本体１０１と、フィルタ１０６とを有する。本体１０１は、中空の塔、本実施形態では、断面（水平方向の面）が四角形となる筒形状であり、鉛直方向下側に、径が徐々に小さくなる端部が設けられている。フィルタ１０６は、水砕スラグは通過させず、スラリー水は通過させる部材であり、本体１０１の側面（壁面）に複数、配置されている。複数のフィルタ１０６は、本体１０１の１つの面の鉛直方向の各位置に配置されている。なお、フィルタ１０６としては、スラグは通過できず、水は通過できる径の穴が複数形成された部材を用いることができる。スラグ貯蔵タンク３０は、以上のような構成であり、スラグ搬送部２８から水砕スラグ及びスラリー水２９から構成されるスラグスラリー４１が供給されたら、フィルタ１０６から水のみを排出して排出水３３とすると共に、その内部に水砕スラグ１９を貯蔵する。
【００２９】
排出口３２は、スラグ貯蔵タンク３０の下方の端部に配置されており、スラグ貯蔵タンク３０に貯蔵されている水砕スラグ１９の排出の実行、停止を制御する。排出口３２から排出された水砕スラグ１９は、直下に待機している搬送車両１８に排出される。
【００３０】
スラグ排出システム２０は、以上のような構成であり、ガス化炉１２底部で生成された水砕スラグ１９をスラグホッパ１４で回収し、開閉弁１６から排出された水砕スラグ１９をスラグロックホッパ２２にスラグ冷却水１７と共に、一時的に貯留する。スラグ排出システム２０は、スラグロックホッパ２２に貯留した水砕スラグ１９をスラグ溜２６のスラグ溜タンク２６ａに所定時間毎に所定量落下し、スラグ溜タンク２６ａに設置したスラグコンベア２６ｂでスラリータンク４０に落物を搬送する。
【００３１】
スラグ排出システム２０は、輸送管４２とスラグスラリーポンプ４３により、スラリータンク４０に貯留された水砕スラグ１９をスラリー水２９によりスラグスラリー４１として、スラグ貯蔵タンク３０に搬送する。また、スラグ貯蔵タンク３０に水砕スラグ１９とともに搬送されたスラリー水２９は、フィルタ１０６から排出され、水受け部６３ａ、６３ｂに落下して排出水３３となる。水受け部６３ａ、６３ｂに落下した排出水３３は、回収管６２を介してスラリータンク４０に搬送され、再度スラリー水２９として再利用される。また、液位調整手段４４は、スラリータンク４０の液位を一定範囲に維持する。
【００３２】
スラグ排出システム２０は、上述したスラグの搬送を継続する。スラグ貯蔵タンク３０内において、排出水３３を分離した水砕スラグ１９は、排出口３２から搬送車両１８に排出され、搬送車両１８は、水砕スラグ１９を積載し、所定の地点までスラグを搬送する。なお、搬送車両１８は、順次、排出口３２の直下に移動し、スラグを積載したら、所定の地点まで移動する。このように、搬送車両１８は、スラグの搬送を繰り返す。
【００３３】
次に図２及び図３を用いて、スラグ排出システム２０、特にスラグ溜２６及びスラグスラリー搬送部２８の動作について説明する。
図２は、スラグロックホッパ２２からのスラグ供給量と、スラグコンベア２６ｂのスラグ排出量と、スラグスラリーポンプ４３の負荷と、スラグスラリー濃度との関係を時系列で示すチャートである。図２では、スラグ排出Ｉからスラグ排出IVまで５回の落下の状況を示している。
【００３４】
図２に示すように、例えば第１回のスラグ排出Ｉにおいて、スラグロックホッパ２２からの水砕スラグ１９の所定の排出（供給）がなされると、スラグコンベア２６ｂが駆動し、スラグのスラグスラリータンク４０への水砕スラグ１９の排出出がなされる。なお、Ｔ1は一定間隔で定期的にスラグロックホッパ２２の開閉弁２２ａを開状態として、の水砕スラグの供給（落下）時間である。
このＴ1の時間内に水砕スラグ１９がスラグロックホッパ２２からのスラグ溜２６ａに供給（落下）される。また、Ｔ2は開閉弁２２ａが閉じている状態である。
本実施例では、この水砕スラグ１９のスラリータンク４０への排出が、所定時間内に完了すると、スラグスラリータンク４０から排出されるスラグスラリー４１の量が低減するので、スラグスラリーポンプ４３の負荷を通常（１００％負荷）から低負荷（例えば５０％負荷）に変動して、スラグスラリー４１のスラグ貯蔵タンク３０への供給量を低減させるようにしている。
【００３５】
これにより、所定時間内に水砕スラグ１９のスラリータンク４０への排出が完了した際に、スラリースラリー水２９のみの供給となる。このため、スラグスラリーポンプ４３を通常負荷（１００％）で駆動させることがなくなり、低負荷（例えば５０％）運転とすることで動力が低減され、システム全体の動力のコストダウンを図ることができる。
【００３６】
図３は、スラグ排出システムの動作を説明するフロー図である。
スラグ排出システム２０の制御手段２０２は、まず、ステップＳ１１としてスラグ溜２６の重量を計測する。制御手段２０２は、ステップＳ１１で開閉弁２２ａが開いて、所定量の水砕スラグ１７が落下するスラグ重量を計測し、ステップＳ１２として、計測されたスラグ量が所定値以下かを判定する。
【００３７】
制御手段２０２は、ステップＳ１２で判断計測されたスラグ重量が所定値以下（供給量が少ない）である（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ１３に進み、スラグコンベア２６ｂによる排出が完了したことを確認したら、現状設定されているスラグスラリーポンプ４３を低負荷運転（例えば５０％負荷運転）に変更させる。つまり、スラグスラリーポンプ４３の回転数を下げ、スラリーの供給量を低減する。その後、制御手段２０２は、ステップＳ１４に進む。
【００３８】
また、制御手段２０２は、ステップＳ１４で、計測されたスラグ重量が重量値ゼロ以外の信号を検出したら（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、開閉弁２２ａが開いて水砕スラグ１９の供給が再開されたと判断し、ステップＳ１６でスラグスラリーポンプ４３を通常負荷運転（１００％負荷運転）に変更させる。つまり、スラグスラリーポンプ４３の回転数を通常の回転数とし、スラリーの供給量を通常状態に戻す。
【００３９】
なお、制御手段２０２は、ステップＳ１５で、計測されたスラグ重量が所定値以下である（ステップＳ１５：Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ１４として、再度スラグ溜２６の重量を計測する。
【００４０】
制御手段２０２は、ステップＳ１２で、計測されたスラグ重量が所定値以上（供給量多い）である（ステップＳ１２：Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ１７として、通常負荷運転（１００％負荷運転）を継続する。つまり、水砕スラグ１９の落下量が多いので、スラグスラリーポンプ４３の回転数を通常の回転数のままとして、スラリーの供給量を継続する。この場合、図２に示すスラグ排出IIIに示すように、スラグ排出完了の前に次の水砕スラグ１９が供給されることとなる。
【００４１】
制御手段２０２は、ステップＳ１８で、終了（処理終了）かを判定する。制御手段２０２は、ステップＳ１８で、処理終了ではない（Ｎｏ）と判定したらステップＳ１１に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段２０２は、ステップＳ１８で、処理終了である（Ｙｅｓ）と判定したら処理を終了する。
【００４２】
スラグ排出システム２０は、以上のような構成であり、水砕スラグ１９をスラリー水２９に混入し、スラリー状にしてスラグ貯蔵タンク３０に供給することで、水砕スラグ１９をスラグ貯蔵タンク３０に搬送することができる。
また、スラグ排出システム２０は、スラリー状にして水砕スラグ１９を搬送するため、配管の経路の自由度を高くすることができる。つまり、搬送経路が直線状でなくても、また、搬送経路の傾斜角が任意の角度であっても、スラグを搬送することができる。これにより、装置をコンパクトに配置することができる。
【００４３】
また、スラグ貯蔵タンク３０の側面にフィルタ１０６を設け、水（液体）を排出する構成とすることで、スラグ貯蔵タンク３０から、スラグの搬送に利用した水を効率よく、かつ、簡単に排出することができる。また、スラグ貯蔵タンク３０のフィルタ１０６から排出した水を回収し、スラリータンク４０に戻すことで、搬送に使用する水を効率よく利用することができる。また、フィルタ１０６から一部の水砕スラグ１９が排出されてしまった場合も、再びスラグ貯蔵タンク３０にスラグスラリー４１として供給することができ、水砕スラグ１９をより無駄なく、搬送することができる。
【００４４】
以上の実施例においては、スラグロックホッパ２２から落下する水砕スラグ１９の落下の重量を重量計測装置２０１において、計測していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば水砕スラグ１９を外部へ排出するスラグコンベア２６ｂ上の重量を計測する重量計測装置を用いてその落下重量を計測するようにしてもよい。
または、スラグコンベア２６ｂからスラリータンク４０内に落下するスラグ濃度を検知する濃度センサを設けて、水砕スラグ１９の排出の有無を確認して、その情報を制御手段２０２に送り、スラグスラリーポンプ４３の回転数を制御して、水のみを供給する際には、スラグスラリーポンプ４３の動力を低減して、システム全体の動力のコストダウンを図るようにしている。
【００４５】
さらに、スラグ排出システム２０は、液位調整手段４４によりスラリータンク４０の液位（水位）を一定範囲に維持する。これにより、スラリータンク４０で保持する水を一定範囲にすることができ、スラリータンク４０からスラグ貯蔵タンク３０に送るスラリーのスラグの濃度を一定濃度範囲内とすることができる。つまり、スラグ貯蔵タンク３０から排出され、スラリータンク４０へ回収される水の量が変化しても、スラリータンク４０の液位を一定範囲にすることができる。例えば、スラグ貯蔵タンク３０のスラグの貯蔵が変化し、液位が変化したことで、スラグ貯蔵タンク３０からの水の排出量が変化し、回収する水の量が変化した場合でも、その変動に応じて、液位調整手段４４がスラリータンク４０への水の供給を調整することで、スラリータンク４０の液位を一定範囲に維持することができる。
【００４６】
このように、スラグ排出システム２０は、スラリー内のスラグの濃度を一定濃度範囲内にできることで、スラグの濃度が高くなり、スラリーを搬送できなくなることを抑制することができる。例えば、スラリー内のスラグの濃度を４０％以下に維持することができ、スラリータンク４０からスラグ貯蔵タンク３０に適切にスラグを搬送することができる。また、スラグ排出システム２０は、スラリー内のスラグの濃度を一定濃度範囲内にできることで、スラグを効率よく搬送することができる。つまり、スラリーに含まれるスラグの量が少なくなり、搬送効率が低下することを抑制することができる。なお、スラリー内のスラグの濃度の範囲は、装置の構成や、ポンプの性能等によって種々の値となるため、特に限定されないが、例えば、５％から４０％にすることが好ましい。
【００４７】
スラグ排出システム２０は、スラグ溜２６のスラグコンベア２６ｂの駆動を制御することで、スラリータンク４０へのスラグの供給を制御してもよい。また、スラリータンク４０へのスラグの供給は一定として制御を行ってもよい。
【００４８】
また、液位調整手段４４は、オーバーフロー管５４を設けることで、スラリータンク４０の液位をより確実に一定液位以下とすることができる。また、液位調整手段４４は、循環配管５３を設けることで、給水ポンプ５２を常に稼動させた状態とすることができる。これにより、応答性を高くすることができる。なお、液位調整手段４４で循環させている水、貯水槽５０に貯水している水は、他の用途に使用してもよい。
【００４９】
また、本実施形態の液位調整手段４４は、液位を一定範囲とするように制御したが、本発明はこれに限定されず、液位が一定以上に維持されるように制御してもよい。つまり、スラリータンク４０の液位が一定液位（下限値）よりも低くなったことを検出したら、スラリータンク４０に水を供給するようにしてもよい。また、常に水を供給し、上限値を超える水は、オーバーフロー管５４で回収するようにしてもよい。つまり、液位をオーバーフロー管５４で液体が回収される液位で維持するようにしてもよい。なお、このように、常に水を供給する構成は、水を過剰に供給することになり、エネルギー効率は低下する。
【００５０】
なお、本実施形態では、スラグをスラリー状にするための液体として、水を用いたが、液体であればよく、水以外の液体も用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかるスラグ排出システムは、スラグを排出するのに有用であり、特に、燃焼炉で生成されたスラグを冷却し、所定の位置に排出するのに適している。
【符号の説明】
【００５２】
１２ ガス化炉
１３ 溶融スラグ
１４ スラグホッパ
１６ 開閉弁
１８ 搬送車両
１９ 水砕スラグ
２０ スラグ排出システム
２２ スラグロックホッパ
２６ スラグ溜
２６ａ スラグ溜タンク
２６ｂ スラグコンベア
２８ スラグ搬送部
３０ スラグ貯蔵タンク
３２ 排出口
４０ スラリータンク
４１ スラグスラリー
４２ 輸送管
４３ スラグスラリーポンプ
４４ 液位調整手段
５０ 貯水槽
５１ 供給配管
５２ 給水ポンプ
５３ 循環配管
５４ オーバーフロー管
５６ 開閉弁
５８ レベル計
６０ 液面制御部
６２ 回収管
６３ａ、６３ｂ 水受け部
１０１ 本体
１０６ フィルタ
２０１ 重量計測装置
２０２ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成されたスラグを回収し、排出するスラグ排出システムおよびスラグ排出システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭をガス化して得られた石炭ガスによりガスタービンを駆動して発電する技術がある。石炭をガス化するためには、石炭ガス化炉が使用される。石炭をガス化すると、石炭ガス化炉には燃え滓としてスラグが残る。このようなスラグは、石炭ガス化炉から排出される必要がある。スラグは充分に高温であれば流動性を有するため、一般に、石炭ガス化炉の下部に設けられたスラグホールから連続的に排出される。スラグホールの下方には、冷却水を満たしたスラグ排出筒が設けられ、スラグは、冷却水によって冷却されて固化された後、スラグ排出筒から排出される。
【０００３】
スラグを排出するシステムとしては、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているような装置がある。特許文献１または特許文献２に記載されている装置は、いずれも、固化したスラグをベルトコンベアにより、貯蔵タンク等に搬送している。また、特許文献３に記載の装置は、ハウジング内に配置され、複数のフライトが装着された軸を回転させることで、スラグをコンテナに搬送する機構が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２２３１９号公報
【特許文献２】特開２００３−８８８３２号公報
【特許文献３】特表２００３−５１８１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１から特許文献３に記載されている排出システムは、ベルトコンベアや、スクリューでスラグを搬送する構成である。そのため、コンベアの傾斜角度に限界があったり、コンベア、スクリューを直線上に配置する必要があったりして、装置構成の自由度が低いという問題がある。また、スクレイパや、掻き爪によりスラグを搬送することで、確実に搬送することができるが、１つのスクレイパや、掻き爪による搬送は、搬送量に限界があり、また、搬送が間欠搬送となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より簡単かつ効率的にスラグを排出することができるスラグ排出システムおよびスラグ排出システム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】
【０００７】
上述した課題を解決する第１の発明は、スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、前記スラグ溜から排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、前記スラグ量に応じて、前記スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をする制御手段とを有することを特徴とするスラグ排出システムにある。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記スラグ量が所定値以下の場合、水砕スラグのスラグ溜からの排出が完了した際、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システムにある。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記水砕スラグのスラグ溜へのスラグホッパよりの供給が再開された際、スラグスラリーポンプの負荷を通常に変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システムにある。
【００１０】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記検知装置は、冷却タンクの重量を計測する重量計測装置、又は冷却タンク内に設けられ、水砕スラグを外部へ排出するスラグコンベア上の重量を計測する重量計測装置、又はスラグコンベアから落下するスラグ濃度を検知する濃度計の少なくとも一つであることを特徴とするスラグ排出システムにある。
【００１１】
第５の発明は、スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、前記スラグ溜からスラグコンベアにより排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、を具備するスラグ排出システムを用い、前記スラグ量に応じて、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御することを特徴とするスラグ排出システムの運転方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるスラグ排出システムは、スラグの搬送において、動力低減を図りつつ排出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、スラグ排出システムの一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、スラグロックホッパからのスラグ排出量と、スラグコンベアのスラグ排出量と、スラグスラリーポンプの負荷と、スラグスラリー濃度との関係を時系列で示すチャートである。
【図３】図３は、スラグ排出システムの動作を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１５】
以下に、本発明にかかるスラグ排出システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
図１は、スラグ排出システムの一実施形態の概略構成を示す模式図である。まず、図１に示すスラグ排出システム２０の周囲に配置されている、ガス化炉１２、スラグホッパ１４、開閉弁１６、搬送車両１８について説明する。ガス化炉１２は、石炭等の燃焼物質をガス化し、生成したガスを燃焼炉等に供給する。
また、ガス化炉１２は、その底部において燃焼物質をガス化した際に生成される溶融スラグ１３をスラグホール１５からスラグ冷却水１７に落下させ、水砕スラグ１９とし、その後下部に配置されたスラグホッパ１４に貯留する。スラグホッパ１４は、ガス化炉１２の下部に配置され、ガス化炉１２で生成された水砕スラグ１９を収集し、水砕スラグ１９を貯留する貯留機構である。なお、スラグホッパ１４は、鉛直方向下側に向かうに従って径が小さくなる漏斗形状であり、ガス化炉１２底部で生成された水砕スラグ１９を鉛直方向下側に移動させることで、生成された水砕スラグ１９を１箇所に収集する。開閉弁１６は、スラグホッパ１４の水砕スラグ１９の通過経路の鉛直方向下側の端部に配置されている。開閉弁１６は、開閉を切り換えることで、スラグホッパ１４に貯留されている水砕スラグ１９のスラグ排出システム２０への排出の開始、停止を切り換える。なお、開閉弁１６から排出される水砕スラグ１９は、スラグ冷却水１７を含む流体である。
ここで、スラグ冷却水１７中に落下した溶融スラグ１３は急冷されガラス状の水砕スラグ１９の粒子となり、その大きさは数ミリから数十ミリ程度である。
【００１７】
搬送車両１８は、スラグ排出システム２０から排出された水砕スラグ１９を所定の位置まで運ぶ車両である。搬送車両１８としては、トラックを用いることができる。なお、本実施形態では、搬送車両１８に排出する構成としたが、本発明はこれに限定されず、種々の対象に排出することができる。
【００１８】
次に、スラグ排出システム２０について説明する。スラグ排出システム２０は、ガス化炉１２で生成された溶融スラグ１３をスラグ冷却水１７中に落下させ、水砕スラグ１９とし、スラグホッパ１４の開閉弁１６から排出された水砕スラグ１９を搬送車両１８に排出するシステムである。スラグ排出システム２０は、スラグロックホッパ２２と、スラグ溜２６と、スラグ搬送部（スラグスラリー搬送部）２８と、スラグ貯蔵タンク３０と、排出口３２とを有する。
【００１９】
スラグロックホッパ２２は、水砕スラグ１９を一時的に貯留する貯留部であり、開閉弁１６の直下に配置されている。スラグロックホッパ２２は、開閉弁１６から排出された水砕スラグ１９を一時的に貯留し、その後、開閉弁２２ａを介してスラグ冷却部であるスラグ溜２６に定期的に供給する。
【００２０】
スラグ溜２６は、スラグ溜タンク２６ａと、モータＭで駆動するスラグコンベア２６ｂとを有し、スラグロックホッパ２２から排出された水砕スラグ１９を所定量づつスラグ搬送部２８に供給する。スラグコンベア２６ｂは、スラグ溜タンク２６ａ中に落下され、水砕スラグ１９を水と共に搬送する搬送機構である。スラグコンベア２６ｂは、その一部がスラグ溜タンク２６ａ内に配置されており、スラグ溜タンク２６ａ内の水砕スラグ１９を保持し、移動させて、スラグ搬送部２８に排出する。
【００２１】
スラグ溜２６のスラグ溜タンク２６ａにはその重量を計測する重量計測装置２０１が設けられ、水砕スラグ１９の排出量をそのつど計測している。
この重量計測装置２０１の重量信号は、制御手段２０２に送られ、演算処理される。演算処理された結果、水砕スラグ１９重量が所定値以下の場合、すなわち空の状態を判断した場合には、スラグスラリーポンプ４３の容量（回転数）を通常負荷（１００％負荷運転）から低負荷運転状態になるように、制御する。
スラグ溜２６のスラグ溜タンク２６ａの重量が空でない（再度落下した際）と判断した場合には、通常負荷（１００％負荷運転）へと制御する。
この制御を行うことにより、スラグスラリーポンプ４３の動力が低減され、システム全体の動力のコストの低減化を図ることができる。
【００２２】
スラグ搬送部（スラグスラリー搬送部）２８は、スラグ溜２６から排出された水砕スラグ１９をスラグ貯蔵タンク３０にスラリー状として搬送する搬送機構であり、スラリータンク４０と、輸送管４２と、スラグスラリーポンプ４３と、液位調整手段４４と、回収管６２と、水受け部６３ａ、６３ｂとを有する。スラリータンク４０は、スラグ溜２６から供給された水砕スラグ１９と、スラリー水２９とを貯留するタンクである。スラリータンク４０は、スラリー水２９に水砕スラグ１９を分散させた状態で貯留している。輸送管４２は、スラリータンク４０と、スラグ貯蔵タンク３０とを接続する配管である。また、スラグスラリーポンプ４３は、輸送管４２に介装され、輸送管４２に、スラリータンク４０内の水砕スラグ１９が水分散されたスラグスラリー４１がスラグ貯蔵タンク３０に流れる流れを形成する。このように、スラグ搬送部２８は、スラリータンク４０内のスラリー水２９に分散された水砕スラグ１９をスラグスラリー４１にして輸送管４２とスラグスラリーポンプ４３によりスラグ貯蔵タンク３０まで搬送する。
【００２３】
次に、液位調整手段４４は、スラリータンク４０へのスラリー水２９の供給を制御し、スラリータンク４０の液位を調整する。液位調整手段４４は、貯水槽５０と、供給配管５１と、給水ポンプ５２と、循環配管５３と、オーバーフロー管５４と、開閉弁５６と、レベル計５８と、液面制御部６０と、を有する。貯水槽５０は、水を貯留するタンクである。供給配管５１は、貯水槽５０とスラリータンク４０とを接続する配管である。給水ポンプ５２は、供給配管５１に配置され、供給配管５１に、貯水槽５０に貯留されているスラリー水２９がスラリータンク４０に向けて流れる流れを形成する。つまり、給水ポンプ５２は、貯水槽５０に貯留されている水をスラリータンク４０に向けて流す。循環配管５３は、供給配管５１の給水ポンプ５２よりもスラリータンク４０側の部分と、貯水槽５０とを接続する配管である。次に、オーバーフロー管５４は、スラリータンク４０の所定の液位の壁面と、貯水槽５０とを接続する配管である。オーバーフロー管５４は、スラリータンク４０の液位が接続している部分を越えたら、スラリータンク４０内のスラリー水２９が流れ込む向きで配置されている。オーバーフロー管５４は、スラリータンク４０から排出されたスラリー水２９を貯水槽５０に排出する。
【００２４】
次に、開閉弁５６は、供給配管５１の循環配管５３が設けられている部分よりもスラリータンク４０側に配置されており、供給配管５１の管路の開閉を切り換える。液位調整手段４４は、開閉弁５６が開状態となることで、供給配管５１を流れるスラリー水２９がスラリータンク４０に供給され、開閉弁５６が閉状態となることで、供給配管５１を流れる水がスラリータンク４０に供給されない。なお、開閉弁５６が閉状態のときは、給水ポンプ５２により供給配管５１を流れている水は、循環配管５３により貯水槽５０に戻される。これにより、給水ポンプ５２を常に駆動させた状態とすることができ、応答性が高い制御が可能となる。
【００２５】
レベル計５８は、スラリータンク４０のスラリー水２９の液位（本実施形態では、水位）を検出するセンサである。なお、レベル計５８としては、スラリータンク４０に貯留されている水（水とスラグが混合されたスラリー）の液面（水面）の位置を検出できる種々のセンサを用いることができる。
【００２６】
液面制御部６０は、レベル計５８で検出した液位に基づいて、開閉弁５６の開閉動作を制御する。つまり、液面制御部６０は、レベル計５８で検出した液位に基づいて、貯水槽５０に貯留されている水をスラリータンク４０に供給するか否かを切り換える。なお、液面制御部６０による制御動作は、後ほど説明する。また、液面制御部６０は、開閉弁５６以外にも必要に応じて各部の動作を制御するようにしてもよい。また、液面制御部６０に加え、別途各部を制御する制御部を設けてもよい。
【００２７】
液体回収部である回収管６２は、スラグ貯蔵タンク３０から分離・排出される排出水３３を回収する管路であり、水受け部６３ａとスラリータンク４０とを接続させ、水受け部６３ｂとスラリータンク４０とを接続させる。水受け部６３ａ、６３ｂは、スラグ貯蔵タンク３０の水の排出部分の下方に配置されており、スラグ貯蔵タンク３０から排出及び分離された排出水３３を回収する。水受け部６３ａ、６３ｂは、回収した排出水３３を回収管６２に流す。なお、水受け部６３ａは、スラグ貯蔵タンク３０の傾斜部分の下方に配置されており、水受け部６３ｂは、スラグ貯蔵タンク３０の垂直部分の下方に配置されている。
【００２８】
スラグ貯蔵タンク３０は、スラグ搬送部２８により搬送されたスラグスラリー４１を貯蔵するタンクである。スラグ貯蔵タンク３０は、本体１０１と、フィルタ１０６とを有する。本体１０１は、中空の塔、本実施形態では、断面（水平方向の面）が四角形となる筒形状であり、鉛直方向下側に、径が徐々に小さくなる端部が設けられている。フィルタ１０６は、水砕スラグは通過させず、スラリー水は通過させる部材であり、本体１０１の側面（壁面）に複数、配置されている。複数のフィルタ１０６は、本体１０１の１つの面の鉛直方向の各位置に配置されている。なお、フィルタ１０６としては、スラグは通過できず、水は通過できる径の穴が複数形成された部材を用いることができる。スラグ貯蔵タンク３０は、以上のような構成であり、スラグ搬送部２８から水砕スラグ及びスラリー水２９から構成されるスラグスラリー４１が供給されたら、フィルタ１０６から水のみを排出して排出水３３とすると共に、その内部に水砕スラグ１９を貯蔵する。
【００２９】
排出口３２は、スラグ貯蔵タンク３０の下方の端部に配置されており、スラグ貯蔵タンク３０に貯蔵されている水砕スラグ１９の排出の実行、停止を制御する。排出口３２から排出された水砕スラグ１９は、直下に待機している搬送車両１８に排出される。
【００３０】
スラグ排出システム２０は、以上のような構成であり、ガス化炉１２底部で生成された水砕スラグ１９をスラグホッパ１４で回収し、開閉弁１６から排出された水砕スラグ１９をスラグロックホッパ２２にスラグ冷却水１７と共に、一時的に貯留する。スラグ排出システム２０は、スラグロックホッパ２２に貯留した水砕スラグ１９をスラグ溜２６のスラグ溜タンク２６ａに所定時間毎に所定量落下し、スラグ溜タンク２６ａに設置したスラグコンベア２６ｂでスラリータンク４０に落物を搬送する。
【００３１】
スラグ排出システム２０は、輸送管４２とスラグスラリーポンプ４３により、スラリータンク４０に貯留された水砕スラグ１９をスラリー水２９によりスラグスラリー４１として、スラグ貯蔵タンク３０に搬送する。また、スラグ貯蔵タンク３０に水砕スラグ１９とともに搬送されたスラリー水２９は、フィルタ１０６から排出され、水受け部６３ａ、６３ｂに落下して排出水３３となる。水受け部６３ａ、６３ｂに落下した排出水３３は、回収管６２を介してスラリータンク４０に搬送され、再度スラリー水２９として再利用される。また、液位調整手段４４は、スラリータンク４０の液位を一定範囲に維持する。
【００３２】
スラグ排出システム２０は、上述したスラグの搬送を継続する。スラグ貯蔵タンク３０内において、排出水３３を分離した水砕スラグ１９は、排出口３２から搬送車両１８に排出され、搬送車両１８は、水砕スラグ１９を積載し、所定の地点までスラグを搬送する。なお、搬送車両１８は、順次、排出口３２の直下に移動し、スラグを積載したら、所定の地点まで移動する。このように、搬送車両１８は、スラグの搬送を繰り返す。
【００３３】
次に図２及び図３を用いて、スラグ排出システム２０、特にスラグ溜２６及びスラグスラリー搬送部２８の動作について説明する。
図２は、スラグロックホッパ２２からのスラグ供給量と、スラグコンベア２６ｂのスラグ排出量と、スラグスラリーポンプ４３の負荷と、スラグスラリー濃度との関係を時系列で示すチャートである。図２では、スラグ排出Ｉからスラグ排出IVまで５回の落下の状況を示している。
【００３４】
図２に示すように、例えば第１回のスラグ排出Ｉにおいて、スラグロックホッパ２２からの水砕スラグ１９の所定の排出（供給）がなされると、スラグコンベア２６ｂが駆動し、スラグのスラグスラリータンク４０への水砕スラグ１９の排出出がなされる。なお、Ｔ1は一定間隔で定期的にスラグロックホッパ２２の開閉弁２２ａを開状態として、の水砕スラグの供給（落下）時間である。
このＴ1の時間内に水砕スラグ１９がスラグロックホッパ２２からのスラグ溜２６ａに供給（落下）される。また、Ｔ2は開閉弁２２ａが閉じている状態である。
本実施例では、この水砕スラグ１９のスラリータンク４０への排出が、所定時間内に完了すると、スラグスラリータンク４０から排出されるスラグスラリー４１の量が低減するので、スラグスラリーポンプ４３の負荷を通常（１００％負荷）から低負荷（例えば５０％負荷）に変動して、スラグスラリー４１のスラグ貯蔵タンク３０への供給量を低減させるようにしている。
【００３５】
これにより、所定時間内に水砕スラグ１９のスラリータンク４０への排出が完了した際に、スラリースラリー水２９のみの供給となる。このため、スラグスラリーポンプ４３を通常負荷（１００％）で駆動させることがなくなり、低負荷（例えば５０％）運転とすることで動力が低減され、システム全体の動力のコストダウンを図ることができる。
【００３６】
図３は、スラグ排出システムの動作を説明するフロー図である。
スラグ排出システム２０の制御手段２０２は、まず、ステップＳ１１としてスラグ溜２６の重量を計測する。制御手段２０２は、ステップＳ１１で開閉弁２２ａが開いて、所定量の水砕スラグ１７が落下するスラグ重量を計測し、ステップＳ１２として、計測されたスラグ量が所定値以下かを判定する。
【００３７】
制御手段２０２は、ステップＳ１２で判断計測されたスラグ重量が所定値以下（供給量が少ない）である（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ１３に進み、スラグコンベア２６ｂによる排出が完了したことを確認したら、現状設定されているスラグスラリーポンプ４３を低負荷運転（例えば５０％負荷運転）に変更させる。つまり、スラグスラリーポンプ４３の回転数を下げ、スラリーの供給量を低減する。その後、制御手段２０２は、ステップＳ１４に進む。
【００３８】
また、制御手段２０２は、ステップＳ１４で、計測されたスラグ重量が重量値ゼロ以外の信号を検出したら（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、開閉弁２２ａが開いて水砕スラグ１９の供給が再開されたと判断し、ステップＳ１６でスラグスラリーポンプ４３を通常負荷運転（１００％負荷運転）に変更させる。つまり、スラグスラリーポンプ４３の回転数を通常の回転数とし、スラリーの供給量を通常状態に戻す。
【００３９】
なお、制御手段２０２は、ステップＳ１５で、計測されたスラグ重量が所定値以下である（ステップＳ１５：Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ１４として、再度スラグ溜２６の重量を計測する。
【００４０】
制御手段２０２は、ステップＳ１２で、計測されたスラグ重量が所定値以上（供給量多い）である（ステップＳ１２：Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ１７として、通常負荷運転（１００％負荷運転）を継続する。つまり、水砕スラグ１９の落下量が多いので、スラグスラリーポンプ４３の回転数を通常の回転数のままとして、スラリーの供給量を継続する。この場合、図２に示すスラグ排出IIIに示すように、スラグ排出完了の前に次の水砕スラグ１９が供給されることとなる。
【００４１】
制御手段２０２は、ステップＳ１８で、終了（処理終了）かを判定する。制御手段２０２は、ステップＳ１８で、処理終了ではない（Ｎｏ）と判定したらステップＳ１１に進み、上述した処理を繰り返す。他方、制御手段２０２は、ステップＳ１８で、処理終了である（Ｙｅｓ）と判定したら処理を終了する。
【００４２】
スラグ排出システム２０は、以上のような構成であり、水砕スラグ１９をスラリー水２９に混入し、スラリー状にしてスラグ貯蔵タンク３０に供給することで、水砕スラグ１９をスラグ貯蔵タンク３０に搬送することができる。
また、スラグ排出システム２０は、スラリー状にして水砕スラグ１９を搬送するため、配管の経路の自由度を高くすることができる。つまり、搬送経路が直線状でなくても、また、搬送経路の傾斜角が任意の角度であっても、スラグを搬送することができる。これにより、装置をコンパクトに配置することができる。
【００４３】
また、スラグ貯蔵タンク３０の側面にフィルタ１０６を設け、水（液体）を排出する構成とすることで、スラグ貯蔵タンク３０から、スラグの搬送に利用した水を効率よく、かつ、簡単に排出することができる。また、スラグ貯蔵タンク３０のフィルタ１０６から排出した水を回収し、スラリータンク４０に戻すことで、搬送に使用する水を効率よく利用することができる。また、フィルタ１０６から一部の水砕スラグ１９が排出されてしまった場合も、再びスラグ貯蔵タンク３０にスラグスラリー４１として供給することができ、水砕スラグ１９をより無駄なく、搬送することができる。
【００４４】
以上の実施例においては、スラグロックホッパ２２から落下する水砕スラグ１９の落下の重量を重量計測装置２０１において、計測していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば水砕スラグ１９を外部へ排出するスラグコンベア２６ｂ上の重量を計測する重量計測装置を用いてその落下重量を計測するようにしてもよい。
または、スラグコンベア２６ｂからスラリータンク４０内に落下するスラグ濃度を検知する濃度センサを設けて、水砕スラグ１９の排出の有無を確認して、その情報を制御手段２０２に送り、スラグスラリーポンプ４３の回転数を制御して、水のみを供給する際には、スラグスラリーポンプ４３の動力を低減して、システム全体の動力のコストダウンを図るようにしている。
【００４５】
さらに、スラグ排出システム２０は、液位調整手段４４によりスラリータンク４０の液位（水位）を一定範囲に維持する。これにより、スラリータンク４０で保持する水を一定範囲にすることができ、スラリータンク４０からスラグ貯蔵タンク３０に送るスラリーのスラグの濃度を一定濃度範囲内とすることができる。つまり、スラグ貯蔵タンク３０から排出され、スラリータンク４０へ回収される水の量が変化しても、スラリータンク４０の液位を一定範囲にすることができる。例えば、スラグ貯蔵タンク３０のスラグの貯蔵が変化し、液位が変化したことで、スラグ貯蔵タンク３０からの水の排出量が変化し、回収する水の量が変化した場合でも、その変動に応じて、液位調整手段４４がスラリータンク４０への水の供給を調整することで、スラリータンク４０の液位を一定範囲に維持することができる。
【００４６】
このように、スラグ排出システム２０は、スラリー内のスラグの濃度を一定濃度範囲内にできることで、スラグの濃度が高くなり、スラリーを搬送できなくなることを抑制することができる。例えば、スラリー内のスラグの濃度を４０％以下に維持することができ、スラリータンク４０からスラグ貯蔵タンク３０に適切にスラグを搬送することができる。また、スラグ排出システム２０は、スラリー内のスラグの濃度を一定濃度範囲内にできることで、スラグを効率よく搬送することができる。つまり、スラリーに含まれるスラグの量が少なくなり、搬送効率が低下することを抑制することができる。なお、スラリー内のスラグの濃度の範囲は、装置の構成や、ポンプの性能等によって種々の値となるため、特に限定されないが、例えば、５％から４０％にすることが好ましい。
【００４７】
スラグ排出システム２０は、スラグ溜２６のスラグコンベア２６ｂの駆動を制御することで、スラリータンク４０へのスラグの供給を制御してもよい。また、スラリータンク４０へのスラグの供給は一定として制御を行ってもよい。
【００４８】
また、液位調整手段４４は、オーバーフロー管５４を設けることで、スラリータンク４０の液位をより確実に一定液位以下とすることができる。また、液位調整手段４４は、循環配管５３を設けることで、給水ポンプ５２を常に稼動させた状態とすることができる。これにより、応答性を高くすることができる。なお、液位調整手段４４で循環させている水、貯水槽５０に貯水している水は、他の用途に使用してもよい。
【００４９】
また、本実施形態の液位調整手段４４は、液位を一定範囲とするように制御したが、本発明はこれに限定されず、液位が一定以上に維持されるように制御してもよい。つまり、スラリータンク４０の液位が一定液位（下限値）よりも低くなったことを検出したら、スラリータンク４０に水を供給するようにしてもよい。また、常に水を供給し、上限値を超える水は、オーバーフロー管５４で回収するようにしてもよい。つまり、液位をオーバーフロー管５４で液体が回収される液位で維持するようにしてもよい。なお、このように、常に水を供給する構成は、水を過剰に供給することになり、エネルギー効率は低下する。
【００５０】
なお、本実施形態では、スラグをスラリー状にするための液体として、水を用いたが、液体であればよく、水以外の液体も用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明にかかるスラグ排出システムは、スラグを排出するのに有用であり、特に、燃焼炉で生成されたスラグを冷却し、所定の位置に排出するのに適している。
【符号の説明】
【００５２】
１２ ガス化炉
１３ 溶融スラグ
１４ スラグホッパ
１６ 開閉弁
１８ 搬送車両
１９ 水砕スラグ
２０ スラグ排出システム
２２ スラグロックホッパ
２６ スラグ溜
２６ａ スラグ溜タンク
２６ｂ スラグコンベア
２８ スラグ搬送部
３０ スラグ貯蔵タンク
３２ 排出口
４０ スラリータンク
４１ スラグスラリー
４２ 輸送管
４３ スラグスラリーポンプ
４４ 液位調整手段
５０ 貯水槽
５１ 供給配管
５２ 給水ポンプ
５３ 循環配管
５４ オーバーフロー管
５６ 開閉弁
５８ レベル計
６０ 液面制御部
６２ 回収管
６３ａ、６３ｂ 水受け部
１０１ 本体
１０６ フィルタ
２０１ 重量計測装置
２０２ 制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、
前記スラグ溜から排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、
前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、
スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、
前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、
前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、
前記スラグ量に応じて、前記スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をする制御手段とを有することを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記スラグ量が所定値以下の場合、水砕スラグのスラグ溜からの排出が完了した際、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記水砕スラグのスラグ溜へのスラグホッパよりの供給が再開された際、スラグスラリーポンプの負荷を通常に変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記検知装置は、冷却タンクの重量を計測する重量計測装置、又は冷却タンク内に設けられ、水砕スラグを外部へ排出するスラグコンベア上の重量を計測する重量計測装置、又はスラグコンベアから落下するスラグ濃度を検知する濃度計の少なくとも一つであることを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項５】
スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、
前記スラグ溜からスラグコンベアにより排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、
前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、
スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、
前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、
前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、を具備するスラグ排出システムを用い、
前記スラグ量に応じて、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御することを特徴とするスラグ排出システムの運転方法。
【請求項１】
スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、
前記スラグ溜から排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、
前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、
スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、
前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、
前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、
前記スラグ量に応じて、前記スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をする制御手段とを有することを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記スラグ量が所定値以下の場合、水砕スラグのスラグ溜からの排出が完了した際、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記水砕スラグのスラグ溜へのスラグホッパよりの供給が再開された際、スラグスラリーポンプの負荷を通常に変更する制御をすることを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記検知装置は、冷却タンクの重量を計測する重量計測装置、又は冷却タンク内に設けられ、水砕スラグを外部へ排出するスラグコンベア上の重量を計測する重量計測装置、又はスラグコンベアから落下するスラグ濃度を検知する濃度計の少なくとも一つであることを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項５】
スラグホッパより供給された水砕スラグを貯蔵するスラグ溜と、
前記スラグ溜からスラグコンベアにより排出された水砕スラグとスラリー水とを貯留するスラリータンクと、
前記スラリータンク内でスラリー化したスラグスラリーを搬送するスラグスラリーポンプを有するスラグスラリー搬送部と、
スラグスラリー搬送部から搬送されたスラグスラリーから、スラリー水を分離・排出し水砕スラグを貯留するスラグ貯蔵タンクと、
前記スラグ貯蔵タンクから排出された排出水を回収し、スラリータンクに供給する回収部と、
前記スラグ溜に落下又はスラグ溜から排出される水砕スラグのスラグ量を検知する検知装置と、を具備するスラグ排出システムを用い、
前記スラグ量に応じて、スラグスラリーポンプの負荷を変更する制御することを特徴とするスラグ排出システムの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−８７９９９（Ｐ２０１２−８７９９９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３５９４７（Ｐ２０１０−２３５９４７）
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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