スラグ排出システム
【課題】レイアウトの自由度が高く、低コストで安定したスラグ排出を可能にする信頼性の高いスラグ排出システムを提供する。
【解決手段】ガス化炉１で可燃性ガスを生成して排出されたスラグＳを冷却水中で急冷してガラス状のスラグＳとし、ガス化炉１から冷却水とともに系外へ排出されるスラグＳをスラグ溜め２１に回収した後、スラグＳをスラグ溜め２１からスラグ貯蔵タンク１３へ搬送するように構成されたスラグ排出システムが、スラグ溜め２１からスラグＳを水中に回収してスラリー化するスラグスラリータンク２３と、スラグスラリータンク２３とスラグ貯蔵タンク１３との間を連結するスラグスラリー配管２５と、スラグスラリー配管２５に配設され、スラグスラリータンク２３内のスラグスラリーを吸引してスラグ貯蔵タンク１３へ送出するポンプ２７と、を具備している。
【解決手段】ガス化炉１で可燃性ガスを生成して排出されたスラグＳを冷却水中で急冷してガラス状のスラグＳとし、ガス化炉１から冷却水とともに系外へ排出されるスラグＳをスラグ溜め２１に回収した後、スラグＳをスラグ溜め２１からスラグ貯蔵タンク１３へ搬送するように構成されたスラグ排出システムが、スラグ溜め２１からスラグＳを水中に回収してスラリー化するスラグスラリータンク２３と、スラグスラリータンク２３とスラグ貯蔵タンク１３との間を連結するスラグスラリー配管２５と、スラグスラリー配管２５に配設され、スラグスラリータンク２３内のスラグスラリーを吸引してスラグ貯蔵タンク１３へ送出するポンプ２７と、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば石炭ガス化炉、石炭ガス化複合発電プラント及び廃棄物等の溶融プラントに適用されるスラグ排出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融プラントの一種である石炭ガス化炉において、可燃性ガスを生成して排出される灰分（スラグ）は、炉内で溶融された後にスラグ冷却水中に落下して急冷され、ガラス状の水砕スラグとなる。この水砕スラグは、数ミリメートルから数十ミリメートル程度の粒子となり、たとえば図４に示すようなスラグ排出システムを備えている。
このスラグ排出システムでは、ガス化炉１の下部にあるスラグホッパ３からスラグロックホッパ５へ貯められる。
スラグロックホッパ５は、定期的にホッパ内のスラグを排出するため、ロックホッパ入口（上部）の弁７を閉じてガス化炉内圧力を締め切った後、ロックホッパ出口（下部）の弁９を開いてスラグ冷却水とともにスラグを系外へ排出する。
【０００３】
ここで、スラグロックホッパ５から排出されたスラグＳは、スラグ溜め１１内の下部に沈降する。このスラグ溜め１１には、内部のスラグＳをスラグ貯蔵タンク１３に向けて輸送するためスラグコンベア１５が設置されている。
このスラグコンベア１５としては、従来スクレーパコンベア（特許文献１参照）やスクリューコンベア（特許文献２参照）等が使用されており、従って、スラグ溜め１１内の下部に沈降したスラグはスラグコンベア１５により搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８８８３２号公報
【特許文献２】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】
ところで、上述したスラグ排出システムの従来技術によれば、スラグ溜め１１からスラグ貯蔵タンク１３へスラグＳを搬出する輸送手段として、スクレーパコンベアやスクリューコンベア等のスラグコンベア１５が用いられている。このような機械的輸送手段は、輸送角度を大きくとることができないため、設備の大型化に伴ってスラグ貯蔵タンク１３が大型化すると、タンク高さの増大に対して輸送角度の制約が障害となる。すなわち、コンベアのような機械的輸送手段の輸送角度に関する制約内でスラグ貯蔵タンク１３の上部までスラグＳを搬送するためには、十分な搬送長さを確保して対応することが必要となる。
【０００６】
また、スラグコンベア１５のような機械的輸送手段は、直線的な動作によりスラグＳを搬送するため、スラグ溜め１１からスラグ貯蔵タンク１３までの搬送経路についても制約を受ける。すなわち、スラグ溜め１１及びスラグ貯蔵タンク１３の配置に制約を受けるため、スラグ排出システムを備えたプラントにおいては、レイアウトの自由度が低くなるという問題を有している。
【０００７】
また、プラントの大型化に伴ってスラグＳの輸送量が増大すると、スラグコンベア１５を大型化する制約（チェーンの強度、モータ・減速機の動力など）から、複数のスラグコンベア１５を設置して対応することが必要となる。このとき、スラグコンベア１５及びスラグ貯蔵タンク１３の位置関係等から、プラントを配置するスペースが広くなり、かつ、複数の搬送装置等を並列運用する必要がある。
【０００８】
この結果、スラグ排出システムを備えたガス化炉等のプラント設備においては、イニシャルコスト及びメンテナンスコストが増加するとともに、信頼性の低下が懸念される。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レイアウトの自由度が高く、低コストで安定したスラグ排出を可能にする信頼性の高いスラグ排出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るスラグ排出システムは、溶融プラントで可燃性ガスを生成して排出されたスラグを冷却媒体の液中で急冷してガラス状のスラグとし、前記溶融プラントから前記冷却媒体とともに系外へ排出される前記スラグをスラグ溜めに回収した後、前記スラグを前記スラグ溜めからスラグ貯蔵タンクへ搬送するように構成されたスラグ排出システムであって、前記スラグ溜めから前記スラグを液状輸送媒体中に回収してスラリー化するスラグスラリータンクと、前記スラグスラリータンクと前記スラグ貯蔵タンクとの間を連結するスラグスラリー配管と、前記スラグスラリー配管に配設されて前記スラグスラリータンク内のスラグスラリーを吸引して前記スラグ貯蔵タンクへ送出するポンプと、を具備して構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
このようなスラグ排出システムによれば、スラグ溜めからスラグを液状輸送媒体中に回収してスラリー化するスラグスラリータンクへスラグ溜めに具備した供給装置により連続的に排出され、スラグスラリータンク内にて液状輸送媒体と共にスラグスラリータンク内からスラグスラリーとしてポンプに吸引されるため、溶融プラントから排出されたスラグは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなり、ポンプによりスラグスラリー配管を通ってスラグ貯蔵タンクまで搬送可能となる。この場合のスラグスラリー配管は、スクリューコンベア等の機械的輸送手段と異なり、たとえば輸送角度や直線的な動作等のような搬送経路に関する制約が大幅に緩和される。
【００１１】
なお、スラグをスラグ溜めからスラグスラリータンク内の液状輸送媒体中に回収してスラリー化する際には、一般的にはスクレーパコンベアやスクリューコンベア等のスラグコンベアを使用することになる。しかし、この場合のスラグコンベアは、スラグスラリータンクがスラグ貯蔵タンクと比較して大幅に小型のものとなるので、スラグ貯蔵タンクへ搬送する場合のような搬送経路に関する制約（輸送角度や直線的な動作等）を受けることはほとんどない。
【００１２】
上記の発明において、前記スラグ貯蔵タンクの上部に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置することが好ましく、これにより、スラグスラリーから分離したスラグをスラグ貯蔵タンク内に回収することが容易になる。
【００１３】
上記の発明において、前記スラグ貯蔵タンクの側面に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置することが好ましく、これにより、脱水スクリーンの面積を大きく設定することができる。
【００１４】
上記の発明において、前記脱水スクリーンで分離回収した前記液状輸送媒体を前記スラグスラリータンクに戻して回収するためのリターン流路を備えていることが好ましく、これにより、脱水スクリーンで分離回収した液状輸送媒体をスラグスラリータンクに戻すことができる。この結果、液状輸送媒体の循環使用により使用量を低減し、さらに、脱水スクリーンで未分離のスラグを再循環させて回収することが可能となる。
【００１５】
上記の発明において、前記スラグスラリー配管の立上がり部下端に入口開閉弁及び排出弁を備えた沈降スラグ受けタンクを設置し、該沈降スラグ受けタンクにタンク内スラグパージ液体の供給系統を接続することが好ましく、これにより、系統に予期せぬトリップが生じても、スラグスラリー配管内の残留スラグによる配管閉塞を防止し、次回起動を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、溶融プラントから排出されたスラグは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなるため、経路等の設計自由度が高いスラグスラリー配管を通って、ポンプによるスラグ貯蔵タンクまでの搬送が可能となる。
この結果、レイアウトの自由度が高く、低コストで安定したスラグ排出を可能にする信頼性の高いスラグ排出システムとなり、従って、このスラグ排出システムを備えたガス化炉等のプラント設備は、イニシャルコスト及びメンテナンスコストの低減や信頼性の向上という顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るスラグ排出システムの第１の実施形態を示す図で、（ａ）はシステム構成を示す系統図、（ｂ）はスラグスラリータンク内からスラグスラリーを吸い出すノズル周辺の拡大図である。
【図２】本発明に係るスラグ排出システムについて、第２の実施形態を示すシステム構成の系統図である。
【図３】本発明に係るスラグ排出システムについて、第３の実施形態を示すシステム構成の系統図である。
【図４】従来のスラグ排出システムを示すシステム構成の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るスラグ排出システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
たとえば石炭ガス化炉、石炭ガス化複合発電プラント及び廃棄物等の溶融プラントのように、石炭や廃棄物等のガス化原料を溶融して可燃性ガスを生成するプラントにおいては、ガス化原料を溶融して可燃性ガスを生成した後に灰分としてスラグが排出される。このスラグは、たとえば水のような冷却媒体の液中に投入され、急冷によりガラス状のスラグとなる。
ガラス状のスラグは、以下に説明するスラグ排出システムにより、溶融プラントから冷却媒体とともに系外へ排出される。すなわち、スラグ排出システムは、ガラス状のスラグをスラグ溜めに回収した後、スラグ溜め内のスラグをスラグ貯蔵タンクまで搬送するように構成された装置である。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係るスラグ排出システムについて、第１の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。なお、図１に示す実施形態のシステム構成例は、溶融プラントの一例として、石炭をガス化して可燃性ガスを得るガス化炉１への適用例が示されている。
図示のスラグ排出システムにおいて、石炭ガス化により排出されたスラグは、ガス化炉（溶融プラント）１内の下部において、スラグ冷却水（冷却媒体）の中に落下して急冷される。こうしてガラス状となったスラグは、ガス化炉１の下部に設けられたスラグホッパ３からスラグ冷却水とともにスラグロックホッパ５へ落下して貯蔵される。
スラグロックホッパ５は、ホッパ内に溜まったスラグを定期的に排出するため、上部のロックホッパ入口弁７を閉じてガス化炉１内の圧力を締め切った後、下部のロックホッパ出口弁９を開いてスラグをスラグ冷却水とともに、ガス化炉１の系外へ排出する。
【００２０】
ガス化炉１の系外には、排出されたスラグ及びスラグ冷却水を回収するスラグ溜め２１が設けられている。このスラグ溜め２１は、スラグロックホッパ５に設けられたロックホッパ出口弁９の下部に配置され、スラグロックホッパ５から流下するスラグ及びスラグ冷却水を受け入れて回収する。
スラグ排出システムは、スラグ溜め２１に回収したスラグをスラグ貯蔵タンク１３へ搬送するため、スラグ溜め２１からガラス状のスラグＳを水（液状輸送媒体）の中に回収してスラリー化するスラグスラリータンク２３と、このスラグスラリータンク２３とスラグ貯蔵タンク１３との間を連結するスラグスラリー配管２５と、このスラグスラリー配管２５に配設されてスラグスラリータンク２３内のスラグスラリーを吸引してスラグ貯蔵タンク１３へ送出するポンプ２７とを具備して構成される。
【００２１】
スラグ溜め２１は、上部にロックホッパ弁９から落下するスラグＳ及びスラグ冷却水を受け入れる入口開口を有している。また、スラグ溜め２１の底部には、スラグ溜め２１内でスラグ冷却水中に沈降したスラグを最深部に集中させる傾斜面が設けられている。この場合のスラグ溜め２１は、スラグ排出システムにおいて、スラグロックホッパ５から回収したスラグＳを一時的に受け入れるものであるから、最終的にスラグＳを貯蔵するスラグ貯蔵タンク１３の容量と比較すれば、かなり小さなものとなる。
【００２２】
スラグスラリータンク２３は、スラグ溜め２１からスラグＳを回収し、タンク内の水によりスラグＳをスラリー化する貯蔵容器である。このスラグスラリータンク２３は、スラグ溜め２１に隣接して設置され、スラグ溜め２１の最深部付近からスラグコンベア２２により搬送されたスラグＳを受け入れて回収する。このスラグコンベア２２は、スラグＳの連続的な定量切り出しを目的とする小規模のものでよい。
なお、スラグスラリータンク２３は、スラグ排出システムにおいて、スラグ溜め２１から回収したスラグＳを一時的に受け入れてスラリー化するものであるから、最終的にスラグＳを貯蔵するスラグ貯蔵タンク１３の容量と比較すれば、かなり小さなものとなる。
【００２３】
図示のスラグコンベア２２は、たとえば電動機２２ａにより駆動されて回転するスクリューコンベアであり、スラグ溜め２１の最深部からスラグＳを斜め上方へ搬送した後、下方に配置されたスラグスラリータンク２３の入口開口へ落下させている。このため、スラグコンベア２２の搬送距離は、スラグ溜め２１の容量がスラグ貯蔵タンク１３と比較してかなり小さいため、傾斜角度など搬送上の制約はほとんどない。
なお、ここで使用するスラグコンベア２２は、スクリューコンベアに限定されることはなく、たとえばスクレーパコンベア等の使用も可能である。
【００２４】
スラグスラリー配管２５は、スラグスラリータンク２３内からポンプ２７で吸引したスラグスラリーを、スラグ貯蔵タンク１３の上端部まで導く搬送流路である。このスラグスラリー配管２５は、水とともにスラグＳが流れるため、配管内面に耐摩耗処理を施すことが望ましい。耐摩耗処理の具体例をあげると、高クロム鋳鉄やセラミックス・耐摩耗材料等によるライニングが有効である。なお、ポンプ２７の接液部についても、必要に応じて耐摩耗処理を施すことが望ましい。
【００２５】
スラグスラリー配管２５のスラグスラリー入口は、スラグスラリータンク２３内の適所に配置された吸引ノズル２９となる。この吸引ノズル２９は、たとえば図１（ｂ）に示すように、ノズル直径（ｄ）を基準として、スラグスラリータンク２３内の底面２３ａから０．２５ｄ〜１０ｄの離間距離（Ｈ）となる範囲に配置することが好ましい。すなわち、スラグＳを吸い込む吸引ノズル２９の開口位置を、スラグスラリータンク２３の底面２３ａから０．２５ｄ〜１０ｄの高さとなる位置に設置することにより、吸引ノズル２９で吸い込むスラグスラリーの濃度変化を抑えて、ポンプ２７によりスラグスラリーＳの安定した送出及び搬送を実現する。
【００２６】
スラグスラリー配管２５のスラグスラリー出口は、たとえばスラグ貯蔵タンク１３の上部開口やタンク内上部等であるが、好ましくはスラグ貯蔵タンク１３の上部に脱水スクリーン３１を設置しておき、この脱水スクリーン３１に向けてスラグスラリー出口からスラグスラリーを流出させることが望ましい。この脱水スクリーン３１は、上部が開口した容器本体３１ａと、容器本体３１ａの上部開口に傾斜して設置された網状（もしくはスリット）部材３１ｂとを具備して構成される。この場合の網状部材３１ｂは、スラグスラリー配管２５の出口から流出したスラグスラリーを通すことにより、スラグスラリーを脱水してスラグ及び水に分離する。
【００２７】
脱水スクリーン３１の網状部材３１ａ上に分離されて残ったスラグＳは、重力により傾斜面の網状部材３１ａからスラグ貯蔵タンク１３内に落下する。一方、脱水スクリーン３１の網状（もしくはスリット）部材３１ａに分離されて容器本体３１ａに落下した水は、容器本体３１ａの底面からスラグスラリータンク２３へ連結されたリターン流路３３を通って回収され、液状輸送媒体の水として再利用される。
なお、スラグ貯蔵タンク１３内に貯蔵されたスラグＳは、タンク内の貯蔵量が所定値以上とならないように、トラック３５等を用いて廃棄処分等の次工程へ適宜搬送される。
【００２８】
すなわち、スラグ貯蔵タンク１３の上部に脱水スクリーン３１を設置することにより、スラグスラリー配管２５を通って搬送されてきたスラグスラリーをスラグＳ及び水に分離し、スラグスラリーから分離したスラグＳをスラグ貯蔵タンク１３内に容易に回収する回収することができる。そして、脱水スクリーン３１で分離回収した水をスラグスラリータンク２３に戻して回収するリターン流路３３を設けると、脱水スクリーン３１で分離回収した水を再利用して循環使用することができる。このような水の循環使用は、液状輸送媒体として使用する水の使用量を低減し、さらに、脱水スクリーン３１で未分離のスラグＳを再循環させて回収することを可能にする。
なお、スラグスラリーをスラグＳ及び水に分離する工程の実施は、上述したスラグ貯蔵タンク１３の上部に設置した脱水スクリーン３１に限定されることはなく、たとえばスラグ貯蔵タンク１３内に網状（もしくはスリット）部材を設置して実施するようにしてもよい。
【００２９】
このように構成されたスラグ排出システムによれば、スラグ溜め２１からスラグスラリータンク２３の水中にスラグＳを回収してスラリー化するので、ガス化炉１から排出されたスラグＳは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなり、ポンプ２７によりスラグスラリー配管２５を通ってスラグ貯蔵タンク１３まで搬送可能となる。この場合のスラグスラリー配管２５は、スクリューコンベア等の機械的輸送手段と異なり、たとえば輸送角度や直線的な動作等のような搬送経路に関する制約が大幅に緩和されるため、かなり自由な配管ルートを通る設計が可能となる。従って、スラグＳをスラグスラリーにして搬送及び輸送することにより、スラグスラリー配管２５の配管設計やスラグ貯蔵タンク１３の設置レイアウトの設計自由度が増して容易になる。
【００３０】
すなわち、スラグ溜め２１からスラグコンベア２２を経由してスラグＳをスラグスラリータンク２３へ供給することは、スラグスラリーの濃度変化を抑え、スラグスラリーの安定した輸送を可能にしている。さらに、スラグＳを吸い込むノズル２９の高さ位置（Ｈ）は、スラグスラリータンク２３の底面２３ａよりノズル直径（ｄ）の０．２５ｄ〜１０ｄとなる範囲に設定されているので、ノズル２９で吸い込むスラグスラリーの濃度変化を抑え、これによってもスラグスラリー配管２５内を搬送されるスラグスラリーの流れを安定させることができる。
【００３１】
また、リターン流路３３を設けて、スラグスラリーから脱水されて分離した水をスラグスラリータンク２３に戻し、スラグスラリー形成用の水として再利用するので、スラグ搬送用として消費（排水）される水量を低減することができる。このような水量の低減は、排水処理設備の小型化など、排水処理の面でも有利になる。
さらに、脱水スクリーン３１で未分離となったスラグＳについては、スラグスラリー形成用として再利用する水とともに再循環するので、スラグＳの回収率を高めることができる。すなわち、未回収のスラグＳが水とともに再循環することにより、脱水スクリーン３１を再度通過することになるので、脱水スクリーン３１を再度通過する際に回収して回収率を向上させることができる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係るスラグ排出システムについて、第２の実施形態を図２に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、スラグスラリー配管２５の立上がり部下端に、入口開閉弁４１及び排出弁４３を備えた沈降スラグ受けタンク４５を設置している。すなわち、スラグスラリー配管２５が上下方向に配設されている立ち上がり配管２５ａにおいて、最も低い位置となる最下端部から下方に分岐して沈降配管２５ｂを設け、この沈降配管２５ｂに入口開閉弁４１及び排出弁４３を備えた沈降スラグ受けタンク４５を設置している。
【００３３】
この沈降スラグ受けタンク４５には、タンク内にタンク内スラグパージ水（スラグパージ液体）を供給する供給系統として、パージ水供給配管４７が接続されている。
このように構成されたスラグ排出システムは、系統内に予期せぬトリップが生じても、スラグスラリー配管２５内に残留したスラグＳによる配管閉塞を防止し、次回起動を容易に行うことができる。なお、上述した入口開閉弁４１及び排出弁４３は、通常運転時においていずれも閉となっている。
【００３４】
すなわち、通常の運転時には、入口開閉弁４１が閉じられ、スラグスラリー配管２５と沈降スラグ受けタンク４５との間は分離されており、従って、スラグスラリーは、沈降スラグ受けタンク４５がない上述した実施形態と同様に、スラグスラリー配管２５内を流れてスラグ貯蔵タンク１３へ搬送される。
しかし、スラグ排出システムの系統がトリップした場合には、ポンプ２７の運転停止により、スラグスラリー配管２５内の流れも停止する。この結果、スラグスラリー配管２５内にはスラグスラリーが残留し、このスラグスラリーは、時間の経過とともに重力によりスラグＳが水中を下方へ沈降して分離する。
【００３５】
スラグＳが立ち上がり配管２５ａの下部に溜まって堆積すると、トリップ解除により運転を再開する次回起動時に流れの妨げとなり、スムーズな再起動が困難になる。
そこで、系統のトリップ時には、立ち上がり配管２５ａ中に残留しているスラグＳを回収するため、トリップから短時間の内に沈降スラグ受けタンク４５の入口弁４１を開とする。この結果、立ち上がり配管２５ａ内のスラグスラリーは、重力により配管中の最も低い位置にある沈降スラグ受けタンク４５に流入して回収される。
【００３６】
沈降スラグ受けタンク４５内に回収されたスラグＳは、パージ水供給配管４７から供給されるタンク内スラグパージ水により、スラグスラリー配管２５を経由して、スラグ貯蔵タンク１３内にパージする。このとき、入口開閉弁４１は開とされ、排出弁４３は閉のままとする。
この後、沈降スラグ受けタンク４５内に回収されたスラグＳの略全量について、スラグ貯蔵タンク１３にパージしたパージ完了後には、沈降スラグ受けタンク４５の入口開閉弁４１を閉とする。なお、排出弁４３は、沈降スラグ受けタンク４５内に残留したスラグＳの洗浄排出時やドレン排水時等に開となる。
【００３７】
このように構成されたスラグ排出システムは、系統に予期せぬトリップが生じた場合、スラグスラリー配管２５内に残量したスラグＳの沈降・堆積により配管が閉塞することを防止できる。また、系統のトリップ後には、沈降スラグ受けタンク４５のパージも含め、スラグスラリー配管２５の管内がパージされるので、トリップ解消後の運転再開時には、スムーズな起動が容易になる。
【００３８】
＜第３の実施形態＞
続いて、本発明に係るスラグ排出システムについて、第３の実施形態を図３に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、スラグ貯蔵タンク１３の上部に設置した脱水スクリーン３１に代えて、スラグ貯蔵タンク１３Ａの側面に脱水スクリーン３１Ａが設置されている。
【００３９】
この脱水スクリーン３１Ａは、スラグスラリー配管２５の出口から流出したスラグスラリーをスラグ貯蔵タンク１３Ａ内に受け入れた後、スラグスラリーをスラグ及び水に分離するものである。すなわち、スラグ貯蔵タンク１３Ａの側面を、具体的にはスラグ貯蔵タンク１３Ａの胴部やコーン部をスラグＳが通過しない程度の開口を有する網状（もしくはスリット）部材により形成して脱水スクリーン３１Ａとしている。
さらに、スラグ貯蔵タンク１３Ａの下部外周には、脱水スクリーン３１Ａを通過した水を受け止める分離水溜め３２が設置されている。この分離水溜め３２は、回収した水を再利用するため、スラグスラリータンク２３へ連結されたリターン流路３３が底部に接続されている。
【００４０】
このように構成されたスラグ排出システムは、すなわちスラグ貯蔵タンク１３の上部に設置する脱水スクリーン１３を廃止し、スラグ貯蔵タンク１３Ａの側面に脱水スクリーン３１Ａを設置したので、脱水スクリーン３１Ａに大きな面積を確保することができ、スラグスラリーの濃度を容易に適性化（２８wt%以下、好ましくは６wt%以下）することができる。
また、脱水スクリーン３１Ａの面積を大きくとれるため、スクリーンの目開きを小さく（３〜８mm、好ましくは５mm）に設定することができる。しかも、スラグスラリーが脱水スクリーン３１Ａを通過した際に分離され、スラグ貯蔵タンク１３Ａ内に堆積したスラグＳの層が濾過層として作用するので、脱水スクリーン３１Ａを通過して分離され、リターン流路３３を通ってスラグスラリータンク２３に戻る循環水に含まれるスラグＳの粒子濃度が低下する。従って、たとえばリターン配管３３のように、ラグスラリータンク２３に戻る循環水と接液する配管材料等は、スラグＳの流れによる摩耗低減により耐久性を増すことができる。
【００４１】
上述した実施形態によれば、ガス化炉１等の溶融プラントから排出されたスラグＳは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなるため、経路等の設計自由度が高いスラグスラリー配管２５を通って、ポンプ２７によるスラグ貯蔵タンク１３までの搬送が可能になる。この結果、レイアウトの自由度が高く、低コストで安定したスラグ排出を可能にする信頼性の高いスラグ排出システムとなる。従って、このスラグ排出システムを備えたガス化炉１等のプラント設備は、イニシャルコストやメンテナンスコストを低減でき、しかも信頼性の高いものとなる。
【００４２】
特に、スラグＳを吸い込むノズル２９の高さ（Ｈ）について、スラグスラリータンク２３の底面２３ａから、ノズル直径（ｄ）を基準にして０．２５ｄ〜１０ｄ程度の範囲に設置すれば、スラグスラリーの濃度変化が抑制されて安定した搬送が可能となる。
また、リターン配管３３を設けてスラグスラリーから脱水分離された水をスラグスラリータンク２３に戻すことにより、液状輸送媒体である水の使用量を低減し、脱水スクリーン３１における未分離スラグの再循環回収が可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１ ガス化炉（溶融プラント）
３ スラグホッパ
５ スラグロックホッパ
１３，１３Ａ スラグ貯蔵タンク
２１ スラグ溜め
２２ スラグコンベア
２３ スラグスラリータンク
２５ スラグスラリー配管
２７ ポンプ
２９ ノズル
３１，３１Ａ 脱水スクリーン
３３ リターン配管
４５ 沈降スラグ受けタンク
４７ パージ水供給配管
Ｓ スラグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば石炭ガス化炉、石炭ガス化複合発電プラント及び廃棄物等の溶融プラントに適用されるスラグ排出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融プラントの一種である石炭ガス化炉において、可燃性ガスを生成して排出される灰分（スラグ）は、炉内で溶融された後にスラグ冷却水中に落下して急冷され、ガラス状の水砕スラグとなる。この水砕スラグは、数ミリメートルから数十ミリメートル程度の粒子となり、たとえば図４に示すようなスラグ排出システムを備えている。
このスラグ排出システムでは、ガス化炉１の下部にあるスラグホッパ３からスラグロックホッパ５へ貯められる。
スラグロックホッパ５は、定期的にホッパ内のスラグを排出するため、ロックホッパ入口（上部）の弁７を閉じてガス化炉内圧力を締め切った後、ロックホッパ出口（下部）の弁９を開いてスラグ冷却水とともにスラグを系外へ排出する。
【０００３】
ここで、スラグロックホッパ５から排出されたスラグＳは、スラグ溜め１１内の下部に沈降する。このスラグ溜め１１には、内部のスラグＳをスラグ貯蔵タンク１３に向けて輸送するためスラグコンベア１５が設置されている。
このスラグコンベア１５としては、従来スクレーパコンベア（特許文献１参照）やスクリューコンベア（特許文献２参照）等が使用されており、従って、スラグ溜め１１内の下部に沈降したスラグはスラグコンベア１５により搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８８８３２号公報
【特許文献２】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】
ところで、上述したスラグ排出システムの従来技術によれば、スラグ溜め１１からスラグ貯蔵タンク１３へスラグＳを搬出する輸送手段として、スクレーパコンベアやスクリューコンベア等のスラグコンベア１５が用いられている。このような機械的輸送手段は、輸送角度を大きくとることができないため、設備の大型化に伴ってスラグ貯蔵タンク１３が大型化すると、タンク高さの増大に対して輸送角度の制約が障害となる。すなわち、コンベアのような機械的輸送手段の輸送角度に関する制約内でスラグ貯蔵タンク１３の上部までスラグＳを搬送するためには、十分な搬送長さを確保して対応することが必要となる。
【０００６】
また、スラグコンベア１５のような機械的輸送手段は、直線的な動作によりスラグＳを搬送するため、スラグ溜め１１からスラグ貯蔵タンク１３までの搬送経路についても制約を受ける。すなわち、スラグ溜め１１及びスラグ貯蔵タンク１３の配置に制約を受けるため、スラグ排出システムを備えたプラントにおいては、レイアウトの自由度が低くなるという問題を有している。
【０００７】
また、プラントの大型化に伴ってスラグＳの輸送量が増大すると、スラグコンベア１５を大型化する制約（チェーンの強度、モータ・減速機の動力など）から、複数のスラグコンベア１５を設置して対応することが必要となる。このとき、スラグコンベア１５及びスラグ貯蔵タンク１３の位置関係等から、プラントを配置するスペースが広くなり、かつ、複数の搬送装置等を並列運用する必要がある。
【０００８】
この結果、スラグ排出システムを備えたガス化炉等のプラント設備においては、イニシャルコスト及びメンテナンスコストが増加するとともに、信頼性の低下が懸念される。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レイアウトの自由度が高く、低コストで安定したスラグ排出を可能にする信頼性の高いスラグ排出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るスラグ排出システムは、溶融プラントで可燃性ガスを生成して排出されたスラグを冷却媒体の液中で急冷してガラス状のスラグとし、前記溶融プラントから前記冷却媒体とともに系外へ排出される前記スラグをスラグ溜めに回収した後、前記スラグを前記スラグ溜めからスラグ貯蔵タンクへ搬送するように構成されたスラグ排出システムであって、前記スラグ溜めから前記スラグを液状輸送媒体中に回収してスラリー化するスラグスラリータンクと、前記スラグスラリータンクと前記スラグ貯蔵タンクとの間を連結するスラグスラリー配管と、前記スラグスラリー配管に配設されて前記スラグスラリータンク内のスラグスラリーを吸引して前記スラグ貯蔵タンクへ送出するポンプと、を具備して構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
このようなスラグ排出システムによれば、スラグ溜めからスラグを液状輸送媒体中に回収してスラリー化するスラグスラリータンクへスラグ溜めに具備した供給装置により連続的に排出され、スラグスラリータンク内にて液状輸送媒体と共にスラグスラリータンク内からスラグスラリーとしてポンプに吸引されるため、溶融プラントから排出されたスラグは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなり、ポンプによりスラグスラリー配管を通ってスラグ貯蔵タンクまで搬送可能となる。この場合のスラグスラリー配管は、スクリューコンベア等の機械的輸送手段と異なり、たとえば輸送角度や直線的な動作等のような搬送経路に関する制約が大幅に緩和される。
【００１１】
なお、スラグをスラグ溜めからスラグスラリータンク内の液状輸送媒体中に回収してスラリー化する際には、一般的にはスクレーパコンベアやスクリューコンベア等のスラグコンベアを使用することになる。しかし、この場合のスラグコンベアは、スラグスラリータンクがスラグ貯蔵タンクと比較して大幅に小型のものとなるので、スラグ貯蔵タンクへ搬送する場合のような搬送経路に関する制約（輸送角度や直線的な動作等）を受けることはほとんどない。
【００１２】
上記の発明において、前記スラグ貯蔵タンクの上部に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置することが好ましく、これにより、スラグスラリーから分離したスラグをスラグ貯蔵タンク内に回収することが容易になる。
【００１３】
上記の発明において、前記スラグ貯蔵タンクの側面に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置することが好ましく、これにより、脱水スクリーンの面積を大きく設定することができる。
【００１４】
上記の発明において、前記脱水スクリーンで分離回収した前記液状輸送媒体を前記スラグスラリータンクに戻して回収するためのリターン流路を備えていることが好ましく、これにより、脱水スクリーンで分離回収した液状輸送媒体をスラグスラリータンクに戻すことができる。この結果、液状輸送媒体の循環使用により使用量を低減し、さらに、脱水スクリーンで未分離のスラグを再循環させて回収することが可能となる。
【００１５】
上記の発明において、前記スラグスラリー配管の立上がり部下端に入口開閉弁及び排出弁を備えた沈降スラグ受けタンクを設置し、該沈降スラグ受けタンクにタンク内スラグパージ液体の供給系統を接続することが好ましく、これにより、系統に予期せぬトリップが生じても、スラグスラリー配管内の残留スラグによる配管閉塞を防止し、次回起動を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、溶融プラントから排出されたスラグは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなるため、経路等の設計自由度が高いスラグスラリー配管を通って、ポンプによるスラグ貯蔵タンクまでの搬送が可能となる。
この結果、レイアウトの自由度が高く、低コストで安定したスラグ排出を可能にする信頼性の高いスラグ排出システムとなり、従って、このスラグ排出システムを備えたガス化炉等のプラント設備は、イニシャルコスト及びメンテナンスコストの低減や信頼性の向上という顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るスラグ排出システムの第１の実施形態を示す図で、（ａ）はシステム構成を示す系統図、（ｂ）はスラグスラリータンク内からスラグスラリーを吸い出すノズル周辺の拡大図である。
【図２】本発明に係るスラグ排出システムについて、第２の実施形態を示すシステム構成の系統図である。
【図３】本発明に係るスラグ排出システムについて、第３の実施形態を示すシステム構成の系統図である。
【図４】従来のスラグ排出システムを示すシステム構成の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るスラグ排出システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
たとえば石炭ガス化炉、石炭ガス化複合発電プラント及び廃棄物等の溶融プラントのように、石炭や廃棄物等のガス化原料を溶融して可燃性ガスを生成するプラントにおいては、ガス化原料を溶融して可燃性ガスを生成した後に灰分としてスラグが排出される。このスラグは、たとえば水のような冷却媒体の液中に投入され、急冷によりガラス状のスラグとなる。
ガラス状のスラグは、以下に説明するスラグ排出システムにより、溶融プラントから冷却媒体とともに系外へ排出される。すなわち、スラグ排出システムは、ガラス状のスラグをスラグ溜めに回収した後、スラグ溜め内のスラグをスラグ貯蔵タンクまで搬送するように構成された装置である。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係るスラグ排出システムについて、第１の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。なお、図１に示す実施形態のシステム構成例は、溶融プラントの一例として、石炭をガス化して可燃性ガスを得るガス化炉１への適用例が示されている。
図示のスラグ排出システムにおいて、石炭ガス化により排出されたスラグは、ガス化炉（溶融プラント）１内の下部において、スラグ冷却水（冷却媒体）の中に落下して急冷される。こうしてガラス状となったスラグは、ガス化炉１の下部に設けられたスラグホッパ３からスラグ冷却水とともにスラグロックホッパ５へ落下して貯蔵される。
スラグロックホッパ５は、ホッパ内に溜まったスラグを定期的に排出するため、上部のロックホッパ入口弁７を閉じてガス化炉１内の圧力を締め切った後、下部のロックホッパ出口弁９を開いてスラグをスラグ冷却水とともに、ガス化炉１の系外へ排出する。
【００２０】
ガス化炉１の系外には、排出されたスラグ及びスラグ冷却水を回収するスラグ溜め２１が設けられている。このスラグ溜め２１は、スラグロックホッパ５に設けられたロックホッパ出口弁９の下部に配置され、スラグロックホッパ５から流下するスラグ及びスラグ冷却水を受け入れて回収する。
スラグ排出システムは、スラグ溜め２１に回収したスラグをスラグ貯蔵タンク１３へ搬送するため、スラグ溜め２１からガラス状のスラグＳを水（液状輸送媒体）の中に回収してスラリー化するスラグスラリータンク２３と、このスラグスラリータンク２３とスラグ貯蔵タンク１３との間を連結するスラグスラリー配管２５と、このスラグスラリー配管２５に配設されてスラグスラリータンク２３内のスラグスラリーを吸引してスラグ貯蔵タンク１３へ送出するポンプ２７とを具備して構成される。
【００２１】
スラグ溜め２１は、上部にロックホッパ弁９から落下するスラグＳ及びスラグ冷却水を受け入れる入口開口を有している。また、スラグ溜め２１の底部には、スラグ溜め２１内でスラグ冷却水中に沈降したスラグを最深部に集中させる傾斜面が設けられている。この場合のスラグ溜め２１は、スラグ排出システムにおいて、スラグロックホッパ５から回収したスラグＳを一時的に受け入れるものであるから、最終的にスラグＳを貯蔵するスラグ貯蔵タンク１３の容量と比較すれば、かなり小さなものとなる。
【００２２】
スラグスラリータンク２３は、スラグ溜め２１からスラグＳを回収し、タンク内の水によりスラグＳをスラリー化する貯蔵容器である。このスラグスラリータンク２３は、スラグ溜め２１に隣接して設置され、スラグ溜め２１の最深部付近からスラグコンベア２２により搬送されたスラグＳを受け入れて回収する。このスラグコンベア２２は、スラグＳの連続的な定量切り出しを目的とする小規模のものでよい。
なお、スラグスラリータンク２３は、スラグ排出システムにおいて、スラグ溜め２１から回収したスラグＳを一時的に受け入れてスラリー化するものであるから、最終的にスラグＳを貯蔵するスラグ貯蔵タンク１３の容量と比較すれば、かなり小さなものとなる。
【００２３】
図示のスラグコンベア２２は、たとえば電動機２２ａにより駆動されて回転するスクリューコンベアであり、スラグ溜め２１の最深部からスラグＳを斜め上方へ搬送した後、下方に配置されたスラグスラリータンク２３の入口開口へ落下させている。このため、スラグコンベア２２の搬送距離は、スラグ溜め２１の容量がスラグ貯蔵タンク１３と比較してかなり小さいため、傾斜角度など搬送上の制約はほとんどない。
なお、ここで使用するスラグコンベア２２は、スクリューコンベアに限定されることはなく、たとえばスクレーパコンベア等の使用も可能である。
【００２４】
スラグスラリー配管２５は、スラグスラリータンク２３内からポンプ２７で吸引したスラグスラリーを、スラグ貯蔵タンク１３の上端部まで導く搬送流路である。このスラグスラリー配管２５は、水とともにスラグＳが流れるため、配管内面に耐摩耗処理を施すことが望ましい。耐摩耗処理の具体例をあげると、高クロム鋳鉄やセラミックス・耐摩耗材料等によるライニングが有効である。なお、ポンプ２７の接液部についても、必要に応じて耐摩耗処理を施すことが望ましい。
【００２５】
スラグスラリー配管２５のスラグスラリー入口は、スラグスラリータンク２３内の適所に配置された吸引ノズル２９となる。この吸引ノズル２９は、たとえば図１（ｂ）に示すように、ノズル直径（ｄ）を基準として、スラグスラリータンク２３内の底面２３ａから０．２５ｄ〜１０ｄの離間距離（Ｈ）となる範囲に配置することが好ましい。すなわち、スラグＳを吸い込む吸引ノズル２９の開口位置を、スラグスラリータンク２３の底面２３ａから０．２５ｄ〜１０ｄの高さとなる位置に設置することにより、吸引ノズル２９で吸い込むスラグスラリーの濃度変化を抑えて、ポンプ２７によりスラグスラリーＳの安定した送出及び搬送を実現する。
【００２６】
スラグスラリー配管２５のスラグスラリー出口は、たとえばスラグ貯蔵タンク１３の上部開口やタンク内上部等であるが、好ましくはスラグ貯蔵タンク１３の上部に脱水スクリーン３１を設置しておき、この脱水スクリーン３１に向けてスラグスラリー出口からスラグスラリーを流出させることが望ましい。この脱水スクリーン３１は、上部が開口した容器本体３１ａと、容器本体３１ａの上部開口に傾斜して設置された網状（もしくはスリット）部材３１ｂとを具備して構成される。この場合の網状部材３１ｂは、スラグスラリー配管２５の出口から流出したスラグスラリーを通すことにより、スラグスラリーを脱水してスラグ及び水に分離する。
【００２７】
脱水スクリーン３１の網状部材３１ａ上に分離されて残ったスラグＳは、重力により傾斜面の網状部材３１ａからスラグ貯蔵タンク１３内に落下する。一方、脱水スクリーン３１の網状（もしくはスリット）部材３１ａに分離されて容器本体３１ａに落下した水は、容器本体３１ａの底面からスラグスラリータンク２３へ連結されたリターン流路３３を通って回収され、液状輸送媒体の水として再利用される。
なお、スラグ貯蔵タンク１３内に貯蔵されたスラグＳは、タンク内の貯蔵量が所定値以上とならないように、トラック３５等を用いて廃棄処分等の次工程へ適宜搬送される。
【００２８】
すなわち、スラグ貯蔵タンク１３の上部に脱水スクリーン３１を設置することにより、スラグスラリー配管２５を通って搬送されてきたスラグスラリーをスラグＳ及び水に分離し、スラグスラリーから分離したスラグＳをスラグ貯蔵タンク１３内に容易に回収する回収することができる。そして、脱水スクリーン３１で分離回収した水をスラグスラリータンク２３に戻して回収するリターン流路３３を設けると、脱水スクリーン３１で分離回収した水を再利用して循環使用することができる。このような水の循環使用は、液状輸送媒体として使用する水の使用量を低減し、さらに、脱水スクリーン３１で未分離のスラグＳを再循環させて回収することを可能にする。
なお、スラグスラリーをスラグＳ及び水に分離する工程の実施は、上述したスラグ貯蔵タンク１３の上部に設置した脱水スクリーン３１に限定されることはなく、たとえばスラグ貯蔵タンク１３内に網状（もしくはスリット）部材を設置して実施するようにしてもよい。
【００２９】
このように構成されたスラグ排出システムによれば、スラグ溜め２１からスラグスラリータンク２３の水中にスラグＳを回収してスラリー化するので、ガス化炉１から排出されたスラグＳは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなり、ポンプ２７によりスラグスラリー配管２５を通ってスラグ貯蔵タンク１３まで搬送可能となる。この場合のスラグスラリー配管２５は、スクリューコンベア等の機械的輸送手段と異なり、たとえば輸送角度や直線的な動作等のような搬送経路に関する制約が大幅に緩和されるため、かなり自由な配管ルートを通る設計が可能となる。従って、スラグＳをスラグスラリーにして搬送及び輸送することにより、スラグスラリー配管２５の配管設計やスラグ貯蔵タンク１３の設置レイアウトの設計自由度が増して容易になる。
【００３０】
すなわち、スラグ溜め２１からスラグコンベア２２を経由してスラグＳをスラグスラリータンク２３へ供給することは、スラグスラリーの濃度変化を抑え、スラグスラリーの安定した輸送を可能にしている。さらに、スラグＳを吸い込むノズル２９の高さ位置（Ｈ）は、スラグスラリータンク２３の底面２３ａよりノズル直径（ｄ）の０．２５ｄ〜１０ｄとなる範囲に設定されているので、ノズル２９で吸い込むスラグスラリーの濃度変化を抑え、これによってもスラグスラリー配管２５内を搬送されるスラグスラリーの流れを安定させることができる。
【００３１】
また、リターン流路３３を設けて、スラグスラリーから脱水されて分離した水をスラグスラリータンク２３に戻し、スラグスラリー形成用の水として再利用するので、スラグ搬送用として消費（排水）される水量を低減することができる。このような水量の低減は、排水処理設備の小型化など、排水処理の面でも有利になる。
さらに、脱水スクリーン３１で未分離となったスラグＳについては、スラグスラリー形成用として再利用する水とともに再循環するので、スラグＳの回収率を高めることができる。すなわち、未回収のスラグＳが水とともに再循環することにより、脱水スクリーン３１を再度通過することになるので、脱水スクリーン３１を再度通過する際に回収して回収率を向上させることができる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明に係るスラグ排出システムについて、第２の実施形態を図２に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、スラグスラリー配管２５の立上がり部下端に、入口開閉弁４１及び排出弁４３を備えた沈降スラグ受けタンク４５を設置している。すなわち、スラグスラリー配管２５が上下方向に配設されている立ち上がり配管２５ａにおいて、最も低い位置となる最下端部から下方に分岐して沈降配管２５ｂを設け、この沈降配管２５ｂに入口開閉弁４１及び排出弁４３を備えた沈降スラグ受けタンク４５を設置している。
【００３３】
この沈降スラグ受けタンク４５には、タンク内にタンク内スラグパージ水（スラグパージ液体）を供給する供給系統として、パージ水供給配管４７が接続されている。
このように構成されたスラグ排出システムは、系統内に予期せぬトリップが生じても、スラグスラリー配管２５内に残留したスラグＳによる配管閉塞を防止し、次回起動を容易に行うことができる。なお、上述した入口開閉弁４１及び排出弁４３は、通常運転時においていずれも閉となっている。
【００３４】
すなわち、通常の運転時には、入口開閉弁４１が閉じられ、スラグスラリー配管２５と沈降スラグ受けタンク４５との間は分離されており、従って、スラグスラリーは、沈降スラグ受けタンク４５がない上述した実施形態と同様に、スラグスラリー配管２５内を流れてスラグ貯蔵タンク１３へ搬送される。
しかし、スラグ排出システムの系統がトリップした場合には、ポンプ２７の運転停止により、スラグスラリー配管２５内の流れも停止する。この結果、スラグスラリー配管２５内にはスラグスラリーが残留し、このスラグスラリーは、時間の経過とともに重力によりスラグＳが水中を下方へ沈降して分離する。
【００３５】
スラグＳが立ち上がり配管２５ａの下部に溜まって堆積すると、トリップ解除により運転を再開する次回起動時に流れの妨げとなり、スムーズな再起動が困難になる。
そこで、系統のトリップ時には、立ち上がり配管２５ａ中に残留しているスラグＳを回収するため、トリップから短時間の内に沈降スラグ受けタンク４５の入口弁４１を開とする。この結果、立ち上がり配管２５ａ内のスラグスラリーは、重力により配管中の最も低い位置にある沈降スラグ受けタンク４５に流入して回収される。
【００３６】
沈降スラグ受けタンク４５内に回収されたスラグＳは、パージ水供給配管４７から供給されるタンク内スラグパージ水により、スラグスラリー配管２５を経由して、スラグ貯蔵タンク１３内にパージする。このとき、入口開閉弁４１は開とされ、排出弁４３は閉のままとする。
この後、沈降スラグ受けタンク４５内に回収されたスラグＳの略全量について、スラグ貯蔵タンク１３にパージしたパージ完了後には、沈降スラグ受けタンク４５の入口開閉弁４１を閉とする。なお、排出弁４３は、沈降スラグ受けタンク４５内に残留したスラグＳの洗浄排出時やドレン排水時等に開となる。
【００３７】
このように構成されたスラグ排出システムは、系統に予期せぬトリップが生じた場合、スラグスラリー配管２５内に残量したスラグＳの沈降・堆積により配管が閉塞することを防止できる。また、系統のトリップ後には、沈降スラグ受けタンク４５のパージも含め、スラグスラリー配管２５の管内がパージされるので、トリップ解消後の運転再開時には、スムーズな起動が容易になる。
【００３８】
＜第３の実施形態＞
続いて、本発明に係るスラグ排出システムについて、第３の実施形態を図３に基づいて詳細に説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、スラグ貯蔵タンク１３の上部に設置した脱水スクリーン３１に代えて、スラグ貯蔵タンク１３Ａの側面に脱水スクリーン３１Ａが設置されている。
【００３９】
この脱水スクリーン３１Ａは、スラグスラリー配管２５の出口から流出したスラグスラリーをスラグ貯蔵タンク１３Ａ内に受け入れた後、スラグスラリーをスラグ及び水に分離するものである。すなわち、スラグ貯蔵タンク１３Ａの側面を、具体的にはスラグ貯蔵タンク１３Ａの胴部やコーン部をスラグＳが通過しない程度の開口を有する網状（もしくはスリット）部材により形成して脱水スクリーン３１Ａとしている。
さらに、スラグ貯蔵タンク１３Ａの下部外周には、脱水スクリーン３１Ａを通過した水を受け止める分離水溜め３２が設置されている。この分離水溜め３２は、回収した水を再利用するため、スラグスラリータンク２３へ連結されたリターン流路３３が底部に接続されている。
【００４０】
このように構成されたスラグ排出システムは、すなわちスラグ貯蔵タンク１３の上部に設置する脱水スクリーン１３を廃止し、スラグ貯蔵タンク１３Ａの側面に脱水スクリーン３１Ａを設置したので、脱水スクリーン３１Ａに大きな面積を確保することができ、スラグスラリーの濃度を容易に適性化（２８wt%以下、好ましくは６wt%以下）することができる。
また、脱水スクリーン３１Ａの面積を大きくとれるため、スクリーンの目開きを小さく（３〜８mm、好ましくは５mm）に設定することができる。しかも、スラグスラリーが脱水スクリーン３１Ａを通過した際に分離され、スラグ貯蔵タンク１３Ａ内に堆積したスラグＳの層が濾過層として作用するので、脱水スクリーン３１Ａを通過して分離され、リターン流路３３を通ってスラグスラリータンク２３に戻る循環水に含まれるスラグＳの粒子濃度が低下する。従って、たとえばリターン配管３３のように、ラグスラリータンク２３に戻る循環水と接液する配管材料等は、スラグＳの流れによる摩耗低減により耐久性を増すことができる。
【００４１】
上述した実施形態によれば、ガス化炉１等の溶融プラントから排出されたスラグＳは、濃度変化が抑えられて安定したスラグスラリーとなるため、経路等の設計自由度が高いスラグスラリー配管２５を通って、ポンプ２７によるスラグ貯蔵タンク１３までの搬送が可能になる。この結果、レイアウトの自由度が高く、低コストで安定したスラグ排出を可能にする信頼性の高いスラグ排出システムとなる。従って、このスラグ排出システムを備えたガス化炉１等のプラント設備は、イニシャルコストやメンテナンスコストを低減でき、しかも信頼性の高いものとなる。
【００４２】
特に、スラグＳを吸い込むノズル２９の高さ（Ｈ）について、スラグスラリータンク２３の底面２３ａから、ノズル直径（ｄ）を基準にして０．２５ｄ〜１０ｄ程度の範囲に設置すれば、スラグスラリーの濃度変化が抑制されて安定した搬送が可能となる。
また、リターン配管３３を設けてスラグスラリーから脱水分離された水をスラグスラリータンク２３に戻すことにより、液状輸送媒体である水の使用量を低減し、脱水スクリーン３１における未分離スラグの再循環回収が可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１ ガス化炉（溶融プラント）
３ スラグホッパ
５ スラグロックホッパ
１３，１３Ａ スラグ貯蔵タンク
２１ スラグ溜め
２２ スラグコンベア
２３ スラグスラリータンク
２５ スラグスラリー配管
２７ ポンプ
２９ ノズル
３１，３１Ａ 脱水スクリーン
３３ リターン配管
４５ 沈降スラグ受けタンク
４７ パージ水供給配管
Ｓ スラグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融プラントで可燃性ガスを生成して排出されたスラグを冷却媒体の液中で急冷してガラス状のスラグとし、前記溶融プラントから前記冷却媒体とともに系外へ排出される前記スラグをスラグ溜めに回収した後、前記スラグを前記スラグ溜めからスラグ貯蔵タンクへ搬送するように構成されたスラグ排出システムであって、
前記スラグ溜めから前記スラグを液状輸送媒体中に回収してスラリー化するスラグスラリータンクと、
前記スラグスラリータンクと前記スラグ貯蔵タンクとの間を連結するスラグスラリー配管と、
前記スラグスラリー配管に配設されて前記スラグスラリータンク内のスラグスラリーを吸引して前記スラグ貯蔵タンクへ送出するポンプと、を具備して構成したことを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項２】
前記スラグ貯蔵タンクの上部に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置したことを特徴とする請求項１に記載のスラグ排出システム。
【請求項３】
前記スラグ貯蔵タンクの側面に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置したことを特徴とする請求項１に記載のスラグ排出システム。
【請求項４】
前記脱水スクリーンで分離回収した前記液状輸送媒体を前記スラグスラリータンクに戻して回収するためのリターン流路を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のスラグ排出システム。
【請求項５】
前記スラグスラリー配管の立上がり部下端に入口開閉弁及び排出弁を備えた沈降スラグ受けタンクを設置し、該沈降スラグ受けタンクにタンク内スラグパージ液体の供給系統を接続したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスラグ排出システム。
【請求項１】
溶融プラントで可燃性ガスを生成して排出されたスラグを冷却媒体の液中で急冷してガラス状のスラグとし、前記溶融プラントから前記冷却媒体とともに系外へ排出される前記スラグをスラグ溜めに回収した後、前記スラグを前記スラグ溜めからスラグ貯蔵タンクへ搬送するように構成されたスラグ排出システムであって、
前記スラグ溜めから前記スラグを液状輸送媒体中に回収してスラリー化するスラグスラリータンクと、
前記スラグスラリータンクと前記スラグ貯蔵タンクとの間を連結するスラグスラリー配管と、
前記スラグスラリー配管に配設されて前記スラグスラリータンク内のスラグスラリーを吸引して前記スラグ貯蔵タンクへ送出するポンプと、を具備して構成したことを特徴とするスラグ排出システム。
【請求項２】
前記スラグ貯蔵タンクの上部に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置したことを特徴とする請求項１に記載のスラグ排出システム。
【請求項３】
前記スラグ貯蔵タンクの側面に、前記スラグスラリー配管の出口から流出した前記スラグスラリーを前記スラグ及び前記液状輸送媒体に分離する脱水スクリーンを設置したことを特徴とする請求項１に記載のスラグ排出システム。
【請求項４】
前記脱水スクリーンで分離回収した前記液状輸送媒体を前記スラグスラリータンクに戻して回収するためのリターン流路を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のスラグ排出システム。
【請求項５】
前記スラグスラリー配管の立上がり部下端に入口開閉弁及び排出弁を備えた沈降スラグ受けタンクを設置し、該沈降スラグ受けタンクにタンク内スラグパージ液体の供給系統を接続したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスラグ排出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７４２７４（Ｐ２０１１−７４２７４Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２８５９２（Ｐ２００９−２２８５９２）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【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２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【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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