フィルタ装置の再生方法及びフィルタ装置の再生システム
【課題】フィルタ装置の容器への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置を再生するシステムの提供。
【解決手段】石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉で生成された生成ガス２８の流路に設けられ生成ガス２８の上流側及び下流側の流路と連通する開口が設けられた容器４０と、この容器４０の両開口を隔てて生成ガス２８中の粉粒体を捕集するフィルタエレメント４２とを有してなるフィルタ装置１６に、フィルタエレメント４２に捕集されている粉粒体に含まれるカーボンを燃焼させる再生用ガス５８を通流させてフィルタ装置１６を再生する。ここで、容器４０の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にし、容器４０の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように再生用ガス５８の温度を制御して容器４０に投入する。
【解決手段】石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉で生成された生成ガス２８の流路に設けられ生成ガス２８の上流側及び下流側の流路と連通する開口が設けられた容器４０と、この容器４０の両開口を隔てて生成ガス２８中の粉粒体を捕集するフィルタエレメント４２とを有してなるフィルタ装置１６に、フィルタエレメント４２に捕集されている粉粒体に含まれるカーボンを燃焼させる再生用ガス５８を通流させてフィルタ装置１６を再生する。ここで、容器４０の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にし、容器４０の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように再生用ガス５８の温度を制御して容器４０に投入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ装置の再生方法及びフィルタ装置の再生システムに係り、特に、石炭ガス化炉で生成された生成ガス中から粉粒体を捕集するフィルタ装置の再生技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化設備では、石炭ガス化炉で生成された生成ガスの流路にフィルタ装置を設けて、生成ガス中に含まれる粉粒体を捕集することが知られている。フィルタ装置は、生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、この容器の両開口を隔てて粉粒体を捕集する金属製のフィルタエレメントなどで構成される。
【０００３】
フィルタエレメントに粉粒体が捕集されると生成ガスの通気抵抗が大きくなるため、フィルタ装置に設置されている差圧計で計測されるフィルタエレメントの上流側と下流側のフィルタ差圧ΔＰが上昇する。粉流体の捕集を続けフィルタ差圧ΔＰが上昇するとフィルタ装置だけでなく上流側装置の圧力も高くなり設備全体の運転継続ができなくなる恐れがある。そのため，予め設定した時間間隔で，あるいはこのフィルタ差圧ΔＰがあらかじめ決めた設定値に達すると、フィルタエレメントの下流側から上流側へ逆洗ガスを供給する逆洗ガス供給バルブを一瞬開き、逆洗ガスによりフィルタエレメントに捕集された粉粒体を払い落とすことが一般的に行われている。この逆洗操作により粉粒体を払い落とした後に回復したフィルタ差圧ΔＰを回復差圧という。
【０００４】
しかしながら、フィルタエレメントに捕集された粉粒体の一部はフィルタエレメントの表面から少し入った所に入り込んでパーマネント層を形成する。パーマネント層の粉粒体は逆洗によっても払い落され難く、フィルタエレメントによる粉粒体の捕集と逆洗とを繰り返すうちに、パーマネント層の粉粒体が堆積して、逆洗を行ってもフィルタの回復差圧が徐々に上昇することがある。
【０００５】
このように、逆洗してもフィルタ差圧ΔＰが回復せず、パーマネント層に堆積した粉粒体により回復差圧が高くなったフィルタエレメントの再生手段の一つとして、特許文献１及び特許文献２の技術が知られている。特許文献１の技術は、常圧下において酸素濃度５〜１５Ｖｏｌ.％に調整されたガスをフィルタ装置へ供給し、そのガス中でフィルタエレメントを４００〜４５０℃に加熱処理することにより、パーマネント層内の粉粒体に含まれる未燃炭素（カーボン）を酸化（燃焼）させて除去するものである。
【０００６】
一方、特許文献２の技術は、常圧下で燃焼排ガスの一部を取り出して酸素濃度を５〜２０Ｖｏｌ.％に調整するとともに８０〜４００℃に加熱してフィルタ装置に供給するものである。これによれば、酸化反応速度の遅いいわゆる「おき燃焼」処理という方法によってフィルタエレメントに付着した粉粒体中の未燃炭素（カーボン）を除去することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１９２３３７号公報
【特許文献２】特開平８−３０９１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、フィルタエレメントが収容されている容器は、通常、圧力容器として製作されており、圧力容器の材質は耐熱鋼であるＣｒ−Ｍｏ鋼などが使用される。一般的に、耐熱鋼は４００℃以上となると強度が落ち、容器の寿命が短くなる。
【０００９】
したがって、特許文献１に記載された技術では、容器の内部温度を４００〜４５０℃とするため、フィルタ装置の再生をする度に、容器の低寿命化が懸念される。特に、フィルタエレメントを取り付けている管板への熱影響が大きく、フィルタエレメントの再生処理後の歪みが大きくなってしまうおそれがある。
【００１０】
一方、特許文献２に記載された技術は、常圧下で加熱処理温度８０〜４００℃、酸素濃度５〜２０Ｖｏｌ.％の条件で粉粒体中の未燃分であるカーボンを除去する方法であるから、特に低温及び低酸素濃度の条件でのカーボンの酸化反応速度が遅く、カーボンを完全に燃焼除去してフィルタ装置の再生をするのに大変多くの時間（日数）が掛かってしまうので好ましくない。
【００１１】
そこで本発明は、フィルタ装置の容器への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置を再生することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のフィルタ装置の再生方法は、基本的には、石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉で生成された生成ガスの流路に設けられ生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、この容器の両開口を隔てて生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有してなるフィルタ装置に、フィルタエレメントに捕集されている粉粒体に含まれるカーボンを燃焼させる再生用ガスを通流させてフィルタ装置を再生するものである。
【００１３】
特に、容器の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にした状態で、容器の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように再生用ガスの温度を制御して容器に投入することを特徴としている。
【００１４】
これによれば、容器の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように再生用ガスの温度を制御しているから、容器への熱影響（低寿命化）を抑制することができる。これに加えて、容器の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にしているから、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去することができる。すなわち、フィルタエレメントに付着したカーボンは、再生ガス中の酸素と酸化反応し、一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）の気体となり、パーマネント層から除去される。このとき、カーボンの周りに酸素が多く存在すると、カーボンと酸素の酸化反応が起こりやすい。この点、本発明のように容器内部の雰囲気圧力を高くして酸素分圧を増加させることにより、容器内の酸素分子数、言い換えればカーボンの周りの酸素分子数を増やすことができる。その結果、カーボンの酸化（燃焼）反応を促進することができるので、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去することができる。
【００１５】
本発明においては、上記の条件に加えて、容器に投入される再生用ガスの酸素濃度を３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度に制御することができる。また、容器に投入される再生用ガスの酸素濃度及び温度の少なくとも一方を段階的に増加させることができる。さらに、容器に投入される再生用ガスの酸素濃度及び温度の一方を段階的に増加させるとともに、他方を段階的に減少させることができる。
【００１６】
つまり、カーボンの酸化反応は発熱反応であり、粉粒体にはカーボンのほかタールなどの酸化物も含まれていることから、フィルタ装置の再生処理中に急激な発熱反応が生じ、容器の低寿命化が進むおそれがある。この点、再生処理の初期は再生用ガスの酸素濃度及び温度の少なくとも一方を低めに設定することにより、再生初期の酸化反応を抑制して急激な発熱を抑制することができる。これに加えて、再生処理が進むにつれてフィルタエレメントに付着したカーボンは減少するから、これに応じて再生用ガスの酸素濃度及び温度の少なくとも一方を段階的に増加させることにより、急激な発熱反応を抑制しつつより短時間でカーボンを除去することができる。
【００１７】
また、容器に再生用ガスを投入してフィルタ装置の再生を開始した後、容器の入口側の再生用ガスの温度及び容器の出口側の再生用ガスの温度を検出し、この検出された入口側温度と出口側温度の差があらかじめ設定された閾値より小さくなったらフィルタ装置の再生を終了することができる。
【００１８】
また、本発明のフィルタ装置の再生システムは、石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉と、この石炭ガス化炉で生成された生成ガスが通流する生成ガス流路と、この生成ガス流路に設けられこの流路を通流する生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタ装置とを備えている。フィルタ装置は、生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、この容器の両開口を隔てて粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有して構成される。フィルタ装置の再生システムはまた、フィルタエレメントに捕集された粉粒体中のカーボンを燃焼させてフィルタ装置を再生させる再生用ガスを容器に投入する再生用ガス投入流路と、容器に投入されてフィルタエレメントを通過した再生用ガスを排出する再生用ガス排出流路と、容器の内部の再生用ガスの流れに対してフィルタエレメントより上流側に設けられた入口側温度検出器と、再生用ガス投入流路に設けられこの流路を通流する再生用ガスを加熱又は減熱する温度調整器と、フィルタ装置の内部圧力を検出する圧力検出器と、再生用ガス排出流路に設けられた再生用ガス出口弁と、フィルタ装置の再生制御を行なう再生制御器とを備えて構成される。
【００１９】
そして、再生制御器は、入口側温度検出器で検出されたフィルタ装置の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器における加熱量又は減熱量を制御し、圧力検出器で検出されたフィルタ装置の内部圧力が大気圧より高くあらかじめ設定された圧力になるように再生用ガス出口弁の弁開度を制御することを特徴としている。
【００２０】
また、入口側温度検出器での検出温度に応じて温度調整器を制御することに代えて、容器の内部の再生用ガスの流れに対してフィルタエレメントより下流側又は再生用ガスの出口側流路に出口側温度検出器を設けて、出口側温度検出器で検出されたフィルタ装置の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器における加熱量又は減熱量を制御するよう構成することもできる。
【００２１】
すなわち、カーボンの酸化反応は発熱反応であるから、再生用ガスの入口側の温度が４００℃未満であっても出口側が４００℃以上になるおそれもある。そこで、出口側の温度を検出して、検出温度が４００℃未満になるよう温度調整器を制御することが好ましい。入口側温度検出器での検出温度に応じて温度調整器を制御する場合、４００℃未満のあらかじめ設定された温度は、カーボンの酸化反応による再生用ガスの出口側温度の上昇を考慮して設定される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フィルタ装置の容器への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のフィルタ再生システムを含む石炭ガス化設備の全体構成を示す図である。
【図２】フィルタ装置の構造の一例を説明する図である。
【図３】タイマー式逆洗制御方式フィルタ装置の集塵・逆洗時のフィルタ差圧ΔＰの挙動例を示す図である。
【図４】フィルタエレメントによる集塵及び逆洗の原理を示す図である。
【図５】本実施形態のフィルタ装置の再生システムの構成を示す図である。
【図６】フィルタエレメントの雰囲気圧力変化に対する加熱再生条件を示す図である。
【図７】フィルタエレメントの酸素濃度変化に対する加熱再生条件を示す図である。
【図８】本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。
【図９】加熱再生処理前後のフィルタエレメントの様子を示す図である。
【図１０】本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。
【図１１】本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を適用してなるフィルタ装置の再生システム、及びフィルタ装置の再生方法の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２５】
図１は、本実施形態のフィルタ装置再生システムを含む石炭ガス化設備の全体構成を示す図である。図１に示すように、石炭ガス化設備１００は、石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉１０と、石炭ガス化炉１０で生成された生成ガス２８の流路に設けられ、生成ガス２８の熱を回収する熱回収ボイラ１２と、生成ガス２８中の粉粒体を捕集するサイクロン１４及びフィルタ装置１６とを備えて構成されている。粉粒体には、未燃分のカーボン（Ｃ）の他に灰分が存在する。灰分は珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びカルシウム（Ｃａ）などの酸化物、酸化シリカ（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）などで構成されている。
【００２６】
また、石炭ガス化設備１００は、サイクロン１４及びフィルタ装置１６で捕集された粉粒体を回収するホッパ１８と、ホッパ１８で回収された粉粒体を石炭ガス化炉１０に循環する搬送管２０と、搬送管２０に設けられたロータリーバルブ２２とを備えて構成されている。
【００２７】
石炭ガス化炉１０には、ガス化用バーナ２４及びチャーバーナ２６が設置され、微粉炭及びカーボンを含むチャー等の微粉燃料を高温下で一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ２）を主成分とする生成ガス２８にガス化する。一方、石炭ガス化炉１０の底部には冷却水プール３０が設けられており、冷却水プール３０によって生成された水砕スラグ３２は石炭ガス化炉１０の底部から排出される。
【００２８】
熱回収ボイラ１２に送られた生成ガス２８は、熱回収ボイラ１２に供給される例えば水などの媒体３４に熱回収された後、生成ガス２８の流路を介してサイクロン１４へ送られる。一方、熱回収ボイラ１２で熱回収した水などの媒体３４は蒸気３５として熱回収ボイラ１２から排出される。サイクロン１４へ送られた生成ガス２８は、生成ガス２８中に含まれる粉粒体がサイクロン１４により捕集され、さらに生成ガスの流路を介してフィルタ装置１６へ送られる。フィルタ装置１６に送られた生成ガス２８は、サイクロン１４で捕集できなかった微細な粉粒体がフィルタ装置１６で捕集される。粉粒体が捕集された生成ガス２８は脱塵ガス３６としてフィルタ装置１６から排出される。一方、サイクロン１４及びフィルタ装置１６で捕集された粉粒体はホッパ１８で回収されたあと、ロータリーバルブ２２にて切り出され、搬送管２０を介して再度石炭ガス化炉１０へ投入される。
【００２９】
ここで、図２を用いてフィルタ装置１６の構造の一例を説明する。図２に示すように、フィルタ装置１６は、生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器４０と、容器４０の両開口を隔てて生成ガスに含まれる粉粒体を捕集する金属製のフィルタエレメント４２とを有して構成される。また、フィルタエレメント４２に付着した粉粒体を逆洗ガス４４で払い落とすために逆洗ガス供給バルブ４６が備えられている。ガス化設備１００運転時、石炭をガス化して得られた生成ガス２８はフィルタ装置１６の下部から投入される。フィルタエレメント４２は、生成ガス２８中の粉粒体を捕集して生成ガス２８中の固形分を除去し、クリーンな脱塵ガス３６とする。
【００３０】
ここで、容器４０内の生成ガス２８の流れに対してフィルタエレメント４２より上流側には、容器４０内部の圧力を計測する入口側圧力計４８が設けられるとともに、容器４０内部の生成ガスの上流側及び下流側の温度を計測する入口側温度計５０，出口側温度計５１が設けられている。粉粒体を捕集するとフィルタエレメント４２の通気抵抗が大きくなると、フィルタ装置１６に設置されている差圧計５２で測定されるフィルタ差圧ΔＰが上昇する。このフィルタ差圧ΔＰがあらかじめ決めた設定値に達すると、あるいは設定した時間間隔毎に、逆洗ガス供給バルブ４６が一瞬開き、逆洗ガス４４によりフィルタエレメント４２に捕集された粉粒体が払い落とされる。この操作によってフィルタエレメント４２の洗浄が行われ、フィルタ差圧ΔＰが粉粒体を捕集する前の差圧に回復される。
【００３１】
続いて、フィルタ装置１６による粉粒体の捕集・逆洗時の差圧変化と、フィルタエレメント４２での粉粒体の捕集原理について詳細に説明する。図３は、フィルタ装置１６の集塵・逆洗時のフィルタ差圧ΔＰの挙動を示す図であり、図４は、フィルタエレメント４２による集塵及び逆洗の原理を示す図である。
【００３２】
生成ガス２８から粉粒体５４を捕集すると、フィルタエレメント４２のろ過面積が小さくなり通気抵抗が徐々に大きくなるため、フィルタ差圧ΔＰが徐々に上昇する。この時、図４（ａ）のようにフィルタエレメント４２の表面で粉粒体５４が捕集される。ここで、フィルタエレメント４２の表面から少し入った所に粉粒体５４が入り込み、パーマネント層５６を形成する。さらに粉粒体５４の捕集をしていくとフィルタエレメント４２の差圧ΔＰが上昇する。差圧ΔＰが上昇し続けると石炭ガス化設備１００の安定運転が困難となるため、事前に設定したタイマーの時間に、あるいは設定したフィルタ差圧ΔＰになると、逆洗操作が行われる。図３には、設定した時間間隔で逆洗操作を繰り返すタイマー式逆洗方式のフィルタ差圧ΔＰの挙動の一例を示した。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、この操作により捕集された粉粒体５４はフィルタエレメント４２から払い落とされるが、パーマネント層５６はフィルタエレメント４２内に残る。フィルタエレメント４２使用開始直後、フィルタ差圧ΔＰは、粉粒体５４の捕集直後の差圧にほぼ回復する。しかし、粉粒体５４の捕集及び逆洗を繰り返すうちに、逆洗操作で除去しきれない粉粒体５４がパーマネント層５６に残り、フィルタエレメント４２の差圧ΔＰが回復しなくなる。
【００３４】
これに対して、例えば常圧下において酸素濃度５〜１５Ｖｏｌ.％に調整されたガスをフィルタ装置へ供給し、そのガス中でフィルタエレメントを４００〜４５０℃で加熱処理することにより、パーマネント層内のカーボンを酸化させて除去することが知られている。また、常圧下で燃焼排ガスの一部を取り出して酸素濃度を５〜２０Ｖｏｌ.％に調整したガスを８０〜４００℃に加熱し、酸化反応速度の遅いいわゆる「おき燃焼」処理という方法によってフィルタエレメントに付着した未燃炭素を除去する方法も知られている。
【００３５】
しかしながら、フィルタエレメント４２が収容されている容器４０は、通常、圧力容器として製作されており、圧力容器の材質は耐熱鋼であるＣｒ−Ｍｏ鋼などが使用される。一般的に、耐熱鋼は４００℃以上となると強度が落ち、容器４０の寿命が短くなってしまう。したがって、フィルタエレメント４２を４００〜４５０℃で加熱処理すると、フィルタ装置の再生をする度に、容器４０の低寿命化が懸念される。特に、フィルタエレメント４２を取り付けている管板への熱影響が大きく、フィルタエレメント４２の再生処理後の歪みが大きくなってしまうおそれがある。この点、再生時には容器４０からフィルタエレメント４２を取り外すことも考えられるが、この場合、大気中の水分吸収によるフィルタエレメント４２の腐食及びフィルタエレメント４２取付け管板の熱歪変形に対する管理が必要になり好ましくないので、容器内での再生が望まれている。
【００３６】
一方、おき燃焼では、容器の低寿命化のおそれは少ないが、特に低温及び低酸素濃度の条件でのカーボンの酸化反応速度が遅く、カーボンを完全に燃焼除去してフィルタ装置の再生をするのに大変多くの時間（日数）が掛かってしまうので好ましくない。
【００３７】
本実施形態のフィルタ装置の再生システムは、この点に鑑みてなされたものであり、フィルタ装置１６の容器４０への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメント４２に付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置１６を再生するものである。以下、フィルタ装置１６の再生システムの詳細について説明する。
【００３８】
図５は、本実施形態のフィルタ装置の再生システムの構成を示す図である。図４で説明した部分と同様の構成については説明を省略する。図５に示すように、フィルタ装置１６の再生システムは、フィルタエレメント４２に捕集された粉粒体中のカーボンを燃焼させてフィルタ装置１６を再生させる再生用ガス５８を容器４０に投入する再生用ガス投入流路６０と、容器４０に投入されてフィルタエレメント４２を通過した再生用ガス５８を排出する再生用ガス排出流路６２が備えられている。
【００３９】
再生用ガス投入流路６０は、生成ガス２８を容器４０に投入する生成ガス流路６４に接続されており、再生用ガス５８は再生用ガス投入流路６０及び生成ガス流路６４の一部を介して容器４０に供給される。生成ガス流路６４における再生用ガス投入流路６０の接続部より上流側には、生成ガス入口弁６６が設けられている。一方、再生用ガス排出流路６２は、容器４０から排出される生成ガス（脱塵ガス３６）を通流させる生成ガス流路６８から分岐して設けられている。生成ガス流路６８における再生用ガス排出流路６２の分岐部より下流側には、生成ガス出口弁７０が設けられている。石炭ガス化設備１００の運転を停止した後チャーフィルタエレメントの再生処理を実施する際には、他へ再生用ガス５８が流れないよう、生成ガス入口弁６６および生成ガス出口弁７０を閉とする。また、容器４０の底部には、捕集された粉粒体を排出する粉粒体配管が設けられており、粉粒体配管には粉粒体出口弁７１が設けられている。
【００４０】
また、フィルタ装置の再生システムは、再生用ガス投入流路６０に設けられ、この流路を通流する再生用ガス５８を加熱又は減熱する温度調整器７３と、再生用ガス投入流路６０に設けられた酸素濃度分析計７２と、再生用ガス投入流路６０の酸素濃度分析計７２よりも上流側に酸素７４及び窒素７６を調整用ガスとして投入する調整用ガス投入流路７８と、再生用ガス投入流路６０に設けられた再生用ガス入口弁８０と、再生用ガス排出流路６２に設けられた再生用ガス出口弁８２と、フィルタ装置１６の再生制御を行なう再生制御器８４とを備えている。なおフィルタ装置１６の容器４０及び温度調整器７３より下流側の再生用ガス投入流路６０は保温材７５で覆われており、再生用ガス５８の温度が奪われ難くなっている。
【００４１】
なお、本実施形態では生成ガス２８の流れ方向と再生用ガス５８の流れ方向が同一方向であるので、上述の入口側温度計５０は、容器４０の内部の再生用ガス５８の流れに対してフィルタエレメント４２より上流側に設けられ、再生用ガス５８の容器入口ガス温度検出器となる。また、入口側圧力計４８は、フィルタ装置１６の内部圧力を検出する圧力検出器となる。
【００４２】
再生制御器８４には、入口側温度計５０で検出された温度、入口側圧力計４８で検出された圧力、及び酸素濃度分析計７２で検出された酸素濃度が入力されるようになっている。再生制御器８４は、入力された３つの検出値に基づいて、温度調整器７３における加熱量又は減熱量、再生用ガス出口弁８２の弁開度、及び調整用ガスの流量を制御するものである。
【００４３】
ところで、フィルタエレメント４２を再生するためには、フィルタエレメント４２表面のパーマネント層５６内に捕集された粉粒体を除去する必要がある。粉粒体にはカーボン（Ｃ）の他に灰分が存在する。灰分は珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びカルシウム（Ｃａ）などの酸化物、酸化シリカ（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）などで構成されている。これらの融点はＳｉＯ２
約１７００℃、Ａｌ２Ｏ３ 約２０５０℃、ＣＡＯ 約２５７０℃と非常に高く、熱力学的に非常に安定している。したがって、４００℃未満の温度では簡単に除去できない。そこで、パーマネント層５６に捕集されたカーボンを除去することに注目して、フィルタエレメントの再生を行なう。以下の式（１）及び（２）にカーボンと酸素の反応式を示す。
【００４４】
Ｃ ＋ １／２Ｏ２ → ＣＯ −１１１ＭＪ／ｋｍｏｌ ・・・ （１）
Ｃ ＋ Ｏ２ → ＣＯ２ −３９４ＭＪ／ｋｍｏｌ ・・・ （２）
【００４５】
カーボンは、ガス中の酸素と酸化反応し、一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）の気体となり、パーマネント層５６から除去される。このとき、カーボンの周りに酸素が多く存在すると、カーボンが酸素と出会う確率が高くなり酸化反応を起しやすい。そのためには、雰囲気圧力を高くして酸素分圧を増加させる方法がある。つまり容器４０内の酸素分子数を増加して、カーボンの周りの酸素分子を増やすのである。したがって、雰囲気圧力を高くすることでカーボンと酸素の酸化反応を促進し、再生時の加熱温度を低くすることができる。
【００４６】
この点に鑑みて、本実施形態の再生制御器８４は、入口側温度計５０で検出されたフィルタ装置１６の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器７３における加熱量又は減熱量を制御し、入口側圧力計４８で検出されたフィルタ装置１１６の内部圧力が大気圧より高くあらかじめ設定された圧力になるように再生用ガス出口弁８２の弁開度を制御する。内部温度の下限は例えば３００℃とし、内部圧力の上限は例えば３．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ）とする。また、再生制御器８４は、酸素濃度分析計７２で検出された再生用ガス５８の酸素濃度が３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度になるように調整用ガスの流量を制御する。酸素濃度の下限は例えば２Ｖｏｌ.％とする。また、入口側温度計５０での検出温度に応じて温度調整器７３における加熱量又は減熱量を制御する場合、４００℃未満のあらかじめ設定された温度は、カーボンの酸化反応による再生用ガス５８の出口側温度の上昇を考慮して設定される。
【００４７】
図６は、フィルタエレメント４２の雰囲気圧力変化に対する加熱再生条件を示す図であり、図７は、フィルタエレメント４２の酸素濃度変化に対する加熱再生条件を示す図である。これらの図は、発明者らがカーボンの反応速度と雰囲気圧力、加熱温度及び酸素濃度との関係を試験により求め、カーボンの反応速度からエレメントの加熱再生条件を試算した結果の一例である。
【００４８】
図６は、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％でフィルタエレメント４２の雰囲気圧力を変化させたときの加熱温度と再生日数との関係を示している。図６において、曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは、それぞれ雰囲気圧力が０ＭＰａ（Ｇａｇｅ），０．５ＭＰａ（Ｇａｇｅ），１．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ），１．５ＭＰａ（Ｇａｇｅ），２．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ），２．５ＭＰａ（Ｇａｇｅ），３．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ）のときの加熱温度と再生日数との関係を示している。一方、図７は、雰囲気圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）でフィルタエレメント４２の酸素濃度を変化させたときの加熱温度と再生日数との関係を示している。図７において、曲線ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌは、それぞれ酸素濃度が２Ｖｏｌ.％，５Ｖｏｌ.％，１０Ｖｏｌ.％，２１Ｖｏｌ.％，３０Ｖｏｌ.％のときの加熱温度と再生日数との関係を示している。
【００４９】
例えば、第６図において、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％で４８ｈ（２日）の再生処理をする場合、常圧下では約４１０℃の加熱温度であるのに対し、雰囲気圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）の場合約３４５℃と６５℃も加熱温度を低減できることが分かる。また、この加熱温度３４５℃において常圧条件で加熱処理をすると６４８ｈ（２７日）もの再生時間が必要となる。したがって、チャーフィルタの加熱再生処理において、雰囲気を加圧条件とすると非常に有効であることが分かる。
【００５０】
第７図では、２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）の雰囲気圧力で酸素濃度を２〜３０Ｖｏｌ.％に変化させた時の加熱温度と再生時間（日）との関係である。１２０ｈ（５日）の加熱再生処理とした場合、２Ｖｏｌ.％の低酸素濃度条件でも加圧下とすることで、加熱温度約３７０℃でカーボンを除去してフィルタエレメントの再生処理ができることが分かる。本図においても、雰囲気を加圧条件とすることが加熱処理再生に有効であり、低酸素濃度であってもチャーフィルタの再生処理が可能となることが分かる。ここで、酸素濃度を高くすると加熱温度を低く，再生時間（日）を少なくできる。ただしその効果、つまり図中の各濃度の傾向を示す線と線との間の幅は酸素濃度を２Ｖｏｌ.％、１０Ｖｏｌ.％、２１Ｖｏｌ.％及び３０Ｖｏｌ.％とすると徐々に小さくなることが明らかである。この傾向から３０Ｖｏｌ.％以上の条件では再生時間（日）を短縮する効果がそれほど大きくないと推測される。そこで、本実施形態では酸素濃度の上限を３０Ｖｏｌ.％とした。また、加熱温度が４００℃以下の条件ではチャー中カーボンの酸化反応が遅く、図６及び図７から分かるように再生時間（日）が急激に増加する傾向であり，条件によっては３０日も再生処理に要する。ただし、酸素濃度２Ｖｏｌ.％であっても雰囲気を２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）の加圧条件とし，３４０℃以上の加熱温度条件とすると１４日以内と比較的短い期間でフィルタエレメントの再生処理が可能となることから本実施形態では酸素濃度の下限を２Ｖｏｌ.％とした。
【００５１】
カーボンが酸化する場合、上記の式（１）及び（２）に示すように発熱反応であることが分かる。粉粒体にはカーボンのほかタールなどの酸化物が含まれている。フィルタエレメントの再生処理中に急激な発熱反応が起こると、容器４０の低寿命化の点で好ましくない。しかし、ガス化設備を停止する際、フィルタ装置１６の逆洗とパージを十分していれば、フィルタエレメント４２に付着して残っている粉粒体は少量だと思われる。仮に、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％で雰囲気圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）、２４０ｈ（１０日）の再生時間とすると、図６から加熱温度は約３１０℃である。カーボンが発熱して急激に酸化反応を起す温度、つまりカーボンの燃焼開始温度を発明者らが測定した結果、同条件では約４３０℃であるので、この３１０℃という条件ではカーボンの急激な発熱反応は起こらないと推定される。
【００５２】
続いて、フィルタ装置１６の再生方法の手順について説明する。まず、フィルタエレメント４２の再生を開始する際、生成ガス入口弁６６、生成ガス出口弁７０及び粉粒体出口弁７１が閉じられる。次に、再生用ガス入口弁８０が開けられて再生用ガス５８が容器４０に投入され、投入された再生用ガス５８の温度が入口側温度計５０で測定される。そして、この測定値がエレメント再生時のあらかじめ設定された加熱温度となるよう、再生用ガス５８が温度調整器７３で加熱される。
【００５３】
温度調整器７３は例えば熱交換器で構成することができる。この場合、熱交換器の熱源として燃料を燃焼した高温の燃焼ガスを供給することができる。また、温度調整器７３は、電気ヒータを用いて構成することもできる。また、高温の燃焼ガスをそのまま再生用ガス５８としてもよい。この場合、温度調整器７３は省略することができる。
【００５４】
次に、再生用ガス５８中の酸素濃度が酸素濃度分析計７２にて測定される。例えば再生用ガス５８として空気などの酸素濃度が分かっている場合、又はあらかじめ調整された窒素及び酸素の混合ガスを再生用ガス５８として用いる場合は、酸素濃度分析計７２は不要である。燃焼ガスのように酸素濃度が不明なガスを再生用ガス５８として使用する場合、酸素濃度分析計７２で測定した値に基づいて、あらかじめ設定された再生条件の酸素濃度となるよう酸素７４及び窒素７６の流量が決められる。
【００５５】
続いて、フィルタ装置１６の内部圧力が入口側圧力計４８で測定される。この値があらかじめ設定された再生条件の圧力となるよう、再生用ガス出口弁８２の開度が調整される。このようにして、フィルタエレメント４２の再生に必要な温度、圧力及び酸素濃度の条件を整える。その後、この条件をエレメント再生に必要な時間保持して、フィルタエレメント４２の再生を行なう。
【００５６】
図８は、本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。図８は、横軸に時間を取り、上からフィルタ装置１６の内部圧力（容器４０の内部圧力）、再生用ガス中の酸素濃度、容器内部温度、フィルタエレメント付着カーボン量、フィルタ差圧ΔＰを示している。図８は、加熱処理条件としてフィルタ装置１６の内部圧力が２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）、酸素濃度が２１Ｖｏｌ.％、加熱温度が３１０℃、再生時間が２４０ｈ（１０日）での経時変化である。フィルタ装置１６の内部圧力、酸素濃度及びフィルタエレメントの入口ガス温度の３項目が再生条件となった時点をフィルタエレメントの再生処理開始としている。
【００５７】
図８に示すように、再生処理が完了するＡ点まで、フィルタ装置１６の内部圧力、再生ガス中の酸素濃度及びフィルタエレメント入口ガス温度は一定である。式（１）及び（２）に示したように、粉粒体中のカーボンは、再生用ガス中の酸素との酸化反応によりＣＯ又はＣＯ２の気体となって除去される。そのため、フィルタエレメントに付着したカーボン量は時間の経過とともに徐々に減少する。粉粒体中のカーボンが除去されると、フィルタエレメントの差圧ΔＰは減少し、再生処理時間経過後のＡ点でエレメントの再生処理が完了する。
【００５８】
図９は、加熱再生処理前後のフィルタエレメントの様子を示す図である。この図９は、フィルタエレメント４２の表層部のパーマネント層５６とパーマネント層５６内に入り込んでいる粉粒体５４及び粉粒体５４中の灰分９０とカーボン９２の様子を示している。図９（ａ）は再生前の状況で、パーマネント層５６に灰分９０とカーボン９２が存在している。図９（ｂ）は加熱再生後の様子で、加熱再生処理によりカーボン９２が除去され粉粒体５４中の灰分９０だけが残っている。カーボン９２が除去されるとカーボン９２が存在していた部分の容積が空間となるため流路面積が増加し、図８に示すようにエレメント差圧ΔＰは減少する。
【００５９】
加熱再生処理により粉粒体５４中のカーボン９２が除去されたパーマネント層５６は、空隙の増加で脆い状態であり、逆洗ガス４４においても通過しやすい。したがって、加熱再生処理で残ったパーマネント層５６内の灰分９０を逆洗操作で払い落とすことができる。図９（ｃ）にパーマネント層５６内の灰分９０を除去する様子を示す。加熱再生処理後、通常の逆洗操作と同様に、逆洗ガス供給バルブ４６を一瞬開いて逆洗ガス４４をフィルタエレメント４２に通過させて灰分９０を払い落とすことにより、より効果的にフィルタエレメント４２の再生をすることができる。
【００６０】
また、エレメントの再生処理後に逆洗をする代わりに、再生用ガスを逆洗方向から、つまり本実施形態の説明で流したガスの流れ方向と逆方向に再生用ガスを流して、エレメントの再生処理をしてもよい。しかしその際には、再生用ガス中に異物が混入していると、フィルタエレメント４２内側に異物が付着してしまうおそれがある。そのため、再生用ガスに異物が混入しないように、フィルタを付けるなど注意することが必要である。
【００６１】
ところで、上記の式（１）及び（２）示したカーボンの酸化反応式のように、カーボンの酸化反応はいずれも発熱反応である。そのため、図８に示すように、フィルタ出口ガス温度は、入口ガス温度よりもやや高くなる。加熱再生処理が進み付着カーボン量が減少すると、フィルタ出口ガス温度は徐々に低下する。粉粒体中のカーボン量がなくなると、酸化反応が終了するため発熱量が０となり、フィルタ入口ガス温度とフィルタ出口ガス温度が同じガス温度となる。このように入口ガス温度と出口ガス温度が同じ温度になった時を加熱再生処理が終了したと判断の目安にすることができる。
【００６２】
なお、再生制御器８４は、入口側温度計５０での検出温度に応じて温度調整器７３を制御することに代えて、出口側温度計５１での検出温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器７３における加熱量又は減熱量を制御するよう構成することもできる。
【００６３】
すなわち、カーボンの酸化反応は発熱反応であるから、フィルタ容器の入口側のガス温度が４００℃未満であっても出口側のガス温度が４００℃以上になるおそれもある。そこで、出口側のガス温度を検出して、検出温度が４００℃未満になるよう温度調整器７３を制御することが好ましい。
【００６４】
図１０は、本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。図８と同様に横軸に時間を取り、上からフィルタ装置１６の内部圧力、再生用ガス５８中の酸素濃度、容器内部温度、フィルタエレメント付着カーボン量、フィルタ差圧ΔＰを示している。この例は、容器に投入される再生用ガス５８の酸素濃度及び容器内部温度の少なくとも一方が段階的に増加するように、調整用ガスの流量及び温度調整器７３における温度の少なくとも一方を制御するものである。より詳細には、再生用ガス５８の加熱温度を調整して容器内部温度を段階的に増加させるものである。なお、再生用ガス５８の加熱温度を調整して容器内部温度を段階的に増加させることに代えて、酸素濃度を段階的に増加させてもよいし、両者を段階的に増加させることもできる。
【００６５】
ここでは、容器内部温度をステップ１及びステップ２の２段階で加熱処理をする方法について説明する。ステップ１の容器内部温度を３１０℃、ステップ２の容器内部温度を３４５℃とした。これらの加熱温度条件におけるカーボンの酸化反応終了時間である再生加熱処理時間は、図６より、それぞれ２４０ｈ（１０日間）及び４８ｈ（２日間）である。ここでは２段階の加熱処理をするため、加熱時間としては両ステップともカーボンの酸化反応が完了する時間の半分、つまり、それぞれ１２０ｈ（５日間）及び２４ｈ（１日間）とした。
【００６６】
フィルタ装置１６の内部圧力及び再生ガス中の酸素濃度は、それぞれ２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）及び２１Ｖｏｌ.％で、エレメントの再生処理が完了するまで一定である。フィルタ装置１６の内部圧力、再生用ガス中の酸素濃度及びチャーフィルタ容器入口ガス温度の３項目が再生条件となった時点で、ステップ１の再生処理開始とする。カーボンと再生用ガス中の酸素との酸化反応が進み、フィルタエレメントの付着カーボン量が５０％になる時間１２０ｈ（５日間）経過後、ステップ２の加熱条件である３４５℃に加熱温度を変更する。
【００６７】
容器内部温度の設定値を変更後、残りの付着カーボンは２４ｈ（１日間）の加熱処理で除去される。この例による２段階の加熱処理では、計１４４ｈ（６日間）で加熱処理が完了する。加熱処理温度３１０℃一定で加熱再生処理をすると２４０ｈ（１０日間）かかるのに対し、１４４ｈ（６日間）でエレメントの再生処理が完了する。したがって、４日間短縮できることになる。加熱温度を段階的に上げる際、高温条件から低温条件へ変化させると再生初期に存在する多くのカーボンが急激に反応して発熱する場合が考えられるため、低温条件から高温条件変化させる方がむしろ安全な方法である。
【００６８】
図１１は、本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。図１０と同様に、横軸に時間をとり、上から順にフィルタ装置１６の内部圧力、再生ガス中の酸素濃度、容器内部温度、フィルタエレメント付着カーボン量、フィルタ差圧ΔＰを示している。この例は、容器４０に投入される再生用ガス５８の酸素濃度及び容器内部温度の一方が段階的に増加するように、調整用ガスの流量及び温度調整器７３における温度の少なくとも一方を制御するとともに、容器４０の内部に投入される再生用ガス５８の酸素濃度及び容器内部温度の他方が段階的に減少するように調整用ガスの流量及び温度調整器７３における温度の他方を制御するものである。以下では、再生用ガスの酸素濃度を段階的に増加させ、容器内部温度を段階的に減少させる例を説明するが、これに限らず、容器内部温度を段階的に増加させ、酸素濃度を段階的に減少させることもできる。
【００６９】
ここでは一例として、容器内部温度及び酸素濃度をステップ１及びステップ２の２段階で変化させて加熱処理を行なう方法について説明する。ステップ１の容器内部温度と酸素濃度は３７０℃×２Ｖｏｌ.％、ステップ２では３１０℃×２１Ｖｏｌ.％とした。これらの加熱温度条件における再生加熱処理時間は、図７より、それぞれ１２０ｈ（５日間）及び２４０ｈ（１０日間）である。上記の図１０と同様に、２段階の加熱処理であるため両ステップともカーボンの酸化反応完了時間の半分である６０ｈ（２.５日間）及び１２０ｈ（５日間）を加熱処理時間とした。
【００７０】
フィルタ装置１６の内部圧力は２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）で加熱再生処理が完了するまで一定である。フィルタ装置の内部圧力、再生用ガス５８中の酸素濃度及びチャーフィルタ容器入口ガス温度の３項目が再生条件となった時点で、ステップ１の再生処理開始とする。カーボンと再生用ガス中の酸素との酸化反応が進み、フィルタエレメントの付着カーボン量が５０％になる時間６０ｈ（２.５日間）経過後、ステップ２の加熱条件である酸素濃度を２Ｖｏｌ.％から２１Ｖｏｌ.％に高くし、容器内部温度を３７０℃から３１０℃に低下させる。容器内部温度及び酸素濃度を変更後、残りの付着カーボンは１２０ｈ（５日間）の加熱処理で除去される。
【００７１】
本２段階の加熱処理では計１８０ｈ（７.５日間）で加熱処理が完了する。加熱処理温度３１０℃一定で加熱再生処理をすると２４０ｈ（１０日間）かかるのに対し、６０ｈ（２.５日間）短縮できることになる。ところで、加熱処理においてチャー中のカーボンを確実に除去するため加熱温度を高く設定することが望ましい。しかし、加熱処理の初期段階では、カーボンの急激な酸化反応による発熱が懸念される。第７図に酸素濃度変化に対する加熱再生条件を示す。本実施形態ステップ１の再生条件である圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）及び温度３７０℃において、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％では約１日間で、酸素濃度２Ｖｏｌ.％では約５日間でチャー中のカーボンを除去できることが分かる。このことから、加熱処理温度を３７０℃と高くしても酸素濃度を２１Ｖｏｌ．％から２Ｖｏｌ．％に低下させることで酸化反応速度を１／５に低くしてカーボンの急激な酸化反応による発熱を抑えることができる。また、図６には圧力変化に対する加熱再生条件を示す。本実施形態ステップ２の加熱処理条件である温度３１０℃で酸素濃度２１Ｖｏｌ．％において、圧力を常圧の０ＭＰａ（Ｇａｇｅ）とすると再生日数が３０日を越える。したがって、本実施形態のように加圧下として酸素濃度を２１Ｖｏｌ．％に高くすることで、３１０℃と低い加熱温度条件であっても短時間でフィルタエレメントの加熱再生処理が可能である。その結果、常圧再生よりも加熱温度及び酸素濃度の条件を広い範囲で設定でき、再生処理初期段階に酸素濃度を低く設定することによりチャーフィルタエレメントの再生処理を安全に行なうことができる。
【００７２】
以上、本実施形態のフィルタ装置の再生システム及び再生方法によれば、フィルタ装置の容器内部の圧力を大気圧より高くした状態で加熱再生処理を行っているので、比較的低い温度条件であっても、フィルタエレメントに捕集されているカーボンの酸化反応を促進してより短時間で除去することができる。その結果、フィルタ装置の容器への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置を再生することができる。
【００７３】
また、フィルタ装置を含む石炭ガス化設備において、フィルタ装置の長寿命化、運転毎の差圧上昇を防止することによる石炭ガス化設備の安定運転、及び信頼性向上が図れる。また、フィルタ差圧が上昇するとガス化設備の運転中止を余儀なくされるところ、本実施形態によれば、石炭ガス化設備の停止期間中の時間を短縮することができるので、石炭ガス化設備を経済的に運用することが可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 石炭ガス化炉
１６ フィルタ装置
２８ 生成ガス
４０ 容器
４２ フィルタエレメント
４８ 入口側圧力計
５０ 入口側温度計
５２ 差圧計
５４ 粉粒体
５８ 再生用ガス
６０ 再生用ガス投入流路
６２ 再生用ガス排出流路
６４，６８ 生成ガス流路
６６ 生成ガス入口弁
７０ 生成ガス出口弁
７２ 酸素濃度分析計
７３ 温度調整器
７４ 酸素
７６ 窒素
７８ 調整用ガス投入流路
８０ 再生用ガス入口弁
８２ 再生用ガス出口弁
８４ 再生制御器
９０ 灰分
９２ カーボン
１００ 石炭ガス化設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ装置の再生方法及びフィルタ装置の再生システムに係り、特に、石炭ガス化炉で生成された生成ガス中から粉粒体を捕集するフィルタ装置の再生技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化設備では、石炭ガス化炉で生成された生成ガスの流路にフィルタ装置を設けて、生成ガス中に含まれる粉粒体を捕集することが知られている。フィルタ装置は、生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、この容器の両開口を隔てて粉粒体を捕集する金属製のフィルタエレメントなどで構成される。
【０００３】
フィルタエレメントに粉粒体が捕集されると生成ガスの通気抵抗が大きくなるため、フィルタ装置に設置されている差圧計で計測されるフィルタエレメントの上流側と下流側のフィルタ差圧ΔＰが上昇する。粉流体の捕集を続けフィルタ差圧ΔＰが上昇するとフィルタ装置だけでなく上流側装置の圧力も高くなり設備全体の運転継続ができなくなる恐れがある。そのため，予め設定した時間間隔で，あるいはこのフィルタ差圧ΔＰがあらかじめ決めた設定値に達すると、フィルタエレメントの下流側から上流側へ逆洗ガスを供給する逆洗ガス供給バルブを一瞬開き、逆洗ガスによりフィルタエレメントに捕集された粉粒体を払い落とすことが一般的に行われている。この逆洗操作により粉粒体を払い落とした後に回復したフィルタ差圧ΔＰを回復差圧という。
【０００４】
しかしながら、フィルタエレメントに捕集された粉粒体の一部はフィルタエレメントの表面から少し入った所に入り込んでパーマネント層を形成する。パーマネント層の粉粒体は逆洗によっても払い落され難く、フィルタエレメントによる粉粒体の捕集と逆洗とを繰り返すうちに、パーマネント層の粉粒体が堆積して、逆洗を行ってもフィルタの回復差圧が徐々に上昇することがある。
【０００５】
このように、逆洗してもフィルタ差圧ΔＰが回復せず、パーマネント層に堆積した粉粒体により回復差圧が高くなったフィルタエレメントの再生手段の一つとして、特許文献１及び特許文献２の技術が知られている。特許文献１の技術は、常圧下において酸素濃度５〜１５Ｖｏｌ.％に調整されたガスをフィルタ装置へ供給し、そのガス中でフィルタエレメントを４００〜４５０℃に加熱処理することにより、パーマネント層内の粉粒体に含まれる未燃炭素（カーボン）を酸化（燃焼）させて除去するものである。
【０００６】
一方、特許文献２の技術は、常圧下で燃焼排ガスの一部を取り出して酸素濃度を５〜２０Ｖｏｌ.％に調整するとともに８０〜４００℃に加熱してフィルタ装置に供給するものである。これによれば、酸化反応速度の遅いいわゆる「おき燃焼」処理という方法によってフィルタエレメントに付着した粉粒体中の未燃炭素（カーボン）を除去することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１９２３３７号公報
【特許文献２】特開平８−３０９１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、フィルタエレメントが収容されている容器は、通常、圧力容器として製作されており、圧力容器の材質は耐熱鋼であるＣｒ−Ｍｏ鋼などが使用される。一般的に、耐熱鋼は４００℃以上となると強度が落ち、容器の寿命が短くなる。
【０００９】
したがって、特許文献１に記載された技術では、容器の内部温度を４００〜４５０℃とするため、フィルタ装置の再生をする度に、容器の低寿命化が懸念される。特に、フィルタエレメントを取り付けている管板への熱影響が大きく、フィルタエレメントの再生処理後の歪みが大きくなってしまうおそれがある。
【００１０】
一方、特許文献２に記載された技術は、常圧下で加熱処理温度８０〜４００℃、酸素濃度５〜２０Ｖｏｌ.％の条件で粉粒体中の未燃分であるカーボンを除去する方法であるから、特に低温及び低酸素濃度の条件でのカーボンの酸化反応速度が遅く、カーボンを完全に燃焼除去してフィルタ装置の再生をするのに大変多くの時間（日数）が掛かってしまうので好ましくない。
【００１１】
そこで本発明は、フィルタ装置の容器への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置を再生することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のフィルタ装置の再生方法は、基本的には、石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉で生成された生成ガスの流路に設けられ生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、この容器の両開口を隔てて生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有してなるフィルタ装置に、フィルタエレメントに捕集されている粉粒体に含まれるカーボンを燃焼させる再生用ガスを通流させてフィルタ装置を再生するものである。
【００１３】
特に、容器の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にした状態で、容器の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように再生用ガスの温度を制御して容器に投入することを特徴としている。
【００１４】
これによれば、容器の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように再生用ガスの温度を制御しているから、容器への熱影響（低寿命化）を抑制することができる。これに加えて、容器の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にしているから、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去することができる。すなわち、フィルタエレメントに付着したカーボンは、再生ガス中の酸素と酸化反応し、一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）の気体となり、パーマネント層から除去される。このとき、カーボンの周りに酸素が多く存在すると、カーボンと酸素の酸化反応が起こりやすい。この点、本発明のように容器内部の雰囲気圧力を高くして酸素分圧を増加させることにより、容器内の酸素分子数、言い換えればカーボンの周りの酸素分子数を増やすことができる。その結果、カーボンの酸化（燃焼）反応を促進することができるので、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去することができる。
【００１５】
本発明においては、上記の条件に加えて、容器に投入される再生用ガスの酸素濃度を３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度に制御することができる。また、容器に投入される再生用ガスの酸素濃度及び温度の少なくとも一方を段階的に増加させることができる。さらに、容器に投入される再生用ガスの酸素濃度及び温度の一方を段階的に増加させるとともに、他方を段階的に減少させることができる。
【００１６】
つまり、カーボンの酸化反応は発熱反応であり、粉粒体にはカーボンのほかタールなどの酸化物も含まれていることから、フィルタ装置の再生処理中に急激な発熱反応が生じ、容器の低寿命化が進むおそれがある。この点、再生処理の初期は再生用ガスの酸素濃度及び温度の少なくとも一方を低めに設定することにより、再生初期の酸化反応を抑制して急激な発熱を抑制することができる。これに加えて、再生処理が進むにつれてフィルタエレメントに付着したカーボンは減少するから、これに応じて再生用ガスの酸素濃度及び温度の少なくとも一方を段階的に増加させることにより、急激な発熱反応を抑制しつつより短時間でカーボンを除去することができる。
【００１７】
また、容器に再生用ガスを投入してフィルタ装置の再生を開始した後、容器の入口側の再生用ガスの温度及び容器の出口側の再生用ガスの温度を検出し、この検出された入口側温度と出口側温度の差があらかじめ設定された閾値より小さくなったらフィルタ装置の再生を終了することができる。
【００１８】
また、本発明のフィルタ装置の再生システムは、石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉と、この石炭ガス化炉で生成された生成ガスが通流する生成ガス流路と、この生成ガス流路に設けられこの流路を通流する生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタ装置とを備えている。フィルタ装置は、生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、この容器の両開口を隔てて粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有して構成される。フィルタ装置の再生システムはまた、フィルタエレメントに捕集された粉粒体中のカーボンを燃焼させてフィルタ装置を再生させる再生用ガスを容器に投入する再生用ガス投入流路と、容器に投入されてフィルタエレメントを通過した再生用ガスを排出する再生用ガス排出流路と、容器の内部の再生用ガスの流れに対してフィルタエレメントより上流側に設けられた入口側温度検出器と、再生用ガス投入流路に設けられこの流路を通流する再生用ガスを加熱又は減熱する温度調整器と、フィルタ装置の内部圧力を検出する圧力検出器と、再生用ガス排出流路に設けられた再生用ガス出口弁と、フィルタ装置の再生制御を行なう再生制御器とを備えて構成される。
【００１９】
そして、再生制御器は、入口側温度検出器で検出されたフィルタ装置の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器における加熱量又は減熱量を制御し、圧力検出器で検出されたフィルタ装置の内部圧力が大気圧より高くあらかじめ設定された圧力になるように再生用ガス出口弁の弁開度を制御することを特徴としている。
【００２０】
また、入口側温度検出器での検出温度に応じて温度調整器を制御することに代えて、容器の内部の再生用ガスの流れに対してフィルタエレメントより下流側又は再生用ガスの出口側流路に出口側温度検出器を設けて、出口側温度検出器で検出されたフィルタ装置の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器における加熱量又は減熱量を制御するよう構成することもできる。
【００２１】
すなわち、カーボンの酸化反応は発熱反応であるから、再生用ガスの入口側の温度が４００℃未満であっても出口側が４００℃以上になるおそれもある。そこで、出口側の温度を検出して、検出温度が４００℃未満になるよう温度調整器を制御することが好ましい。入口側温度検出器での検出温度に応じて温度調整器を制御する場合、４００℃未満のあらかじめ設定された温度は、カーボンの酸化反応による再生用ガスの出口側温度の上昇を考慮して設定される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フィルタ装置の容器への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のフィルタ再生システムを含む石炭ガス化設備の全体構成を示す図である。
【図２】フィルタ装置の構造の一例を説明する図である。
【図３】タイマー式逆洗制御方式フィルタ装置の集塵・逆洗時のフィルタ差圧ΔＰの挙動例を示す図である。
【図４】フィルタエレメントによる集塵及び逆洗の原理を示す図である。
【図５】本実施形態のフィルタ装置の再生システムの構成を示す図である。
【図６】フィルタエレメントの雰囲気圧力変化に対する加熱再生条件を示す図である。
【図７】フィルタエレメントの酸素濃度変化に対する加熱再生条件を示す図である。
【図８】本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。
【図９】加熱再生処理前後のフィルタエレメントの様子を示す図である。
【図１０】本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。
【図１１】本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を適用してなるフィルタ装置の再生システム、及びフィルタ装置の再生方法の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２５】
図１は、本実施形態のフィルタ装置再生システムを含む石炭ガス化設備の全体構成を示す図である。図１に示すように、石炭ガス化設備１００は、石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉１０と、石炭ガス化炉１０で生成された生成ガス２８の流路に設けられ、生成ガス２８の熱を回収する熱回収ボイラ１２と、生成ガス２８中の粉粒体を捕集するサイクロン１４及びフィルタ装置１６とを備えて構成されている。粉粒体には、未燃分のカーボン（Ｃ）の他に灰分が存在する。灰分は珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びカルシウム（Ｃａ）などの酸化物、酸化シリカ（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）などで構成されている。
【００２６】
また、石炭ガス化設備１００は、サイクロン１４及びフィルタ装置１６で捕集された粉粒体を回収するホッパ１８と、ホッパ１８で回収された粉粒体を石炭ガス化炉１０に循環する搬送管２０と、搬送管２０に設けられたロータリーバルブ２２とを備えて構成されている。
【００２７】
石炭ガス化炉１０には、ガス化用バーナ２４及びチャーバーナ２６が設置され、微粉炭及びカーボンを含むチャー等の微粉燃料を高温下で一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ２）を主成分とする生成ガス２８にガス化する。一方、石炭ガス化炉１０の底部には冷却水プール３０が設けられており、冷却水プール３０によって生成された水砕スラグ３２は石炭ガス化炉１０の底部から排出される。
【００２８】
熱回収ボイラ１２に送られた生成ガス２８は、熱回収ボイラ１２に供給される例えば水などの媒体３４に熱回収された後、生成ガス２８の流路を介してサイクロン１４へ送られる。一方、熱回収ボイラ１２で熱回収した水などの媒体３４は蒸気３５として熱回収ボイラ１２から排出される。サイクロン１４へ送られた生成ガス２８は、生成ガス２８中に含まれる粉粒体がサイクロン１４により捕集され、さらに生成ガスの流路を介してフィルタ装置１６へ送られる。フィルタ装置１６に送られた生成ガス２８は、サイクロン１４で捕集できなかった微細な粉粒体がフィルタ装置１６で捕集される。粉粒体が捕集された生成ガス２８は脱塵ガス３６としてフィルタ装置１６から排出される。一方、サイクロン１４及びフィルタ装置１６で捕集された粉粒体はホッパ１８で回収されたあと、ロータリーバルブ２２にて切り出され、搬送管２０を介して再度石炭ガス化炉１０へ投入される。
【００２９】
ここで、図２を用いてフィルタ装置１６の構造の一例を説明する。図２に示すように、フィルタ装置１６は、生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器４０と、容器４０の両開口を隔てて生成ガスに含まれる粉粒体を捕集する金属製のフィルタエレメント４２とを有して構成される。また、フィルタエレメント４２に付着した粉粒体を逆洗ガス４４で払い落とすために逆洗ガス供給バルブ４６が備えられている。ガス化設備１００運転時、石炭をガス化して得られた生成ガス２８はフィルタ装置１６の下部から投入される。フィルタエレメント４２は、生成ガス２８中の粉粒体を捕集して生成ガス２８中の固形分を除去し、クリーンな脱塵ガス３６とする。
【００３０】
ここで、容器４０内の生成ガス２８の流れに対してフィルタエレメント４２より上流側には、容器４０内部の圧力を計測する入口側圧力計４８が設けられるとともに、容器４０内部の生成ガスの上流側及び下流側の温度を計測する入口側温度計５０，出口側温度計５１が設けられている。粉粒体を捕集するとフィルタエレメント４２の通気抵抗が大きくなると、フィルタ装置１６に設置されている差圧計５２で測定されるフィルタ差圧ΔＰが上昇する。このフィルタ差圧ΔＰがあらかじめ決めた設定値に達すると、あるいは設定した時間間隔毎に、逆洗ガス供給バルブ４６が一瞬開き、逆洗ガス４４によりフィルタエレメント４２に捕集された粉粒体が払い落とされる。この操作によってフィルタエレメント４２の洗浄が行われ、フィルタ差圧ΔＰが粉粒体を捕集する前の差圧に回復される。
【００３１】
続いて、フィルタ装置１６による粉粒体の捕集・逆洗時の差圧変化と、フィルタエレメント４２での粉粒体の捕集原理について詳細に説明する。図３は、フィルタ装置１６の集塵・逆洗時のフィルタ差圧ΔＰの挙動を示す図であり、図４は、フィルタエレメント４２による集塵及び逆洗の原理を示す図である。
【００３２】
生成ガス２８から粉粒体５４を捕集すると、フィルタエレメント４２のろ過面積が小さくなり通気抵抗が徐々に大きくなるため、フィルタ差圧ΔＰが徐々に上昇する。この時、図４（ａ）のようにフィルタエレメント４２の表面で粉粒体５４が捕集される。ここで、フィルタエレメント４２の表面から少し入った所に粉粒体５４が入り込み、パーマネント層５６を形成する。さらに粉粒体５４の捕集をしていくとフィルタエレメント４２の差圧ΔＰが上昇する。差圧ΔＰが上昇し続けると石炭ガス化設備１００の安定運転が困難となるため、事前に設定したタイマーの時間に、あるいは設定したフィルタ差圧ΔＰになると、逆洗操作が行われる。図３には、設定した時間間隔で逆洗操作を繰り返すタイマー式逆洗方式のフィルタ差圧ΔＰの挙動の一例を示した。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、この操作により捕集された粉粒体５４はフィルタエレメント４２から払い落とされるが、パーマネント層５６はフィルタエレメント４２内に残る。フィルタエレメント４２使用開始直後、フィルタ差圧ΔＰは、粉粒体５４の捕集直後の差圧にほぼ回復する。しかし、粉粒体５４の捕集及び逆洗を繰り返すうちに、逆洗操作で除去しきれない粉粒体５４がパーマネント層５６に残り、フィルタエレメント４２の差圧ΔＰが回復しなくなる。
【００３４】
これに対して、例えば常圧下において酸素濃度５〜１５Ｖｏｌ.％に調整されたガスをフィルタ装置へ供給し、そのガス中でフィルタエレメントを４００〜４５０℃で加熱処理することにより、パーマネント層内のカーボンを酸化させて除去することが知られている。また、常圧下で燃焼排ガスの一部を取り出して酸素濃度を５〜２０Ｖｏｌ.％に調整したガスを８０〜４００℃に加熱し、酸化反応速度の遅いいわゆる「おき燃焼」処理という方法によってフィルタエレメントに付着した未燃炭素を除去する方法も知られている。
【００３５】
しかしながら、フィルタエレメント４２が収容されている容器４０は、通常、圧力容器として製作されており、圧力容器の材質は耐熱鋼であるＣｒ−Ｍｏ鋼などが使用される。一般的に、耐熱鋼は４００℃以上となると強度が落ち、容器４０の寿命が短くなってしまう。したがって、フィルタエレメント４２を４００〜４５０℃で加熱処理すると、フィルタ装置の再生をする度に、容器４０の低寿命化が懸念される。特に、フィルタエレメント４２を取り付けている管板への熱影響が大きく、フィルタエレメント４２の再生処理後の歪みが大きくなってしまうおそれがある。この点、再生時には容器４０からフィルタエレメント４２を取り外すことも考えられるが、この場合、大気中の水分吸収によるフィルタエレメント４２の腐食及びフィルタエレメント４２取付け管板の熱歪変形に対する管理が必要になり好ましくないので、容器内での再生が望まれている。
【００３６】
一方、おき燃焼では、容器の低寿命化のおそれは少ないが、特に低温及び低酸素濃度の条件でのカーボンの酸化反応速度が遅く、カーボンを完全に燃焼除去してフィルタ装置の再生をするのに大変多くの時間（日数）が掛かってしまうので好ましくない。
【００３７】
本実施形態のフィルタ装置の再生システムは、この点に鑑みてなされたものであり、フィルタ装置１６の容器４０への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメント４２に付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置１６を再生するものである。以下、フィルタ装置１６の再生システムの詳細について説明する。
【００３８】
図５は、本実施形態のフィルタ装置の再生システムの構成を示す図である。図４で説明した部分と同様の構成については説明を省略する。図５に示すように、フィルタ装置１６の再生システムは、フィルタエレメント４２に捕集された粉粒体中のカーボンを燃焼させてフィルタ装置１６を再生させる再生用ガス５８を容器４０に投入する再生用ガス投入流路６０と、容器４０に投入されてフィルタエレメント４２を通過した再生用ガス５８を排出する再生用ガス排出流路６２が備えられている。
【００３９】
再生用ガス投入流路６０は、生成ガス２８を容器４０に投入する生成ガス流路６４に接続されており、再生用ガス５８は再生用ガス投入流路６０及び生成ガス流路６４の一部を介して容器４０に供給される。生成ガス流路６４における再生用ガス投入流路６０の接続部より上流側には、生成ガス入口弁６６が設けられている。一方、再生用ガス排出流路６２は、容器４０から排出される生成ガス（脱塵ガス３６）を通流させる生成ガス流路６８から分岐して設けられている。生成ガス流路６８における再生用ガス排出流路６２の分岐部より下流側には、生成ガス出口弁７０が設けられている。石炭ガス化設備１００の運転を停止した後チャーフィルタエレメントの再生処理を実施する際には、他へ再生用ガス５８が流れないよう、生成ガス入口弁６６および生成ガス出口弁７０を閉とする。また、容器４０の底部には、捕集された粉粒体を排出する粉粒体配管が設けられており、粉粒体配管には粉粒体出口弁７１が設けられている。
【００４０】
また、フィルタ装置の再生システムは、再生用ガス投入流路６０に設けられ、この流路を通流する再生用ガス５８を加熱又は減熱する温度調整器７３と、再生用ガス投入流路６０に設けられた酸素濃度分析計７２と、再生用ガス投入流路６０の酸素濃度分析計７２よりも上流側に酸素７４及び窒素７６を調整用ガスとして投入する調整用ガス投入流路７８と、再生用ガス投入流路６０に設けられた再生用ガス入口弁８０と、再生用ガス排出流路６２に設けられた再生用ガス出口弁８２と、フィルタ装置１６の再生制御を行なう再生制御器８４とを備えている。なおフィルタ装置１６の容器４０及び温度調整器７３より下流側の再生用ガス投入流路６０は保温材７５で覆われており、再生用ガス５８の温度が奪われ難くなっている。
【００４１】
なお、本実施形態では生成ガス２８の流れ方向と再生用ガス５８の流れ方向が同一方向であるので、上述の入口側温度計５０は、容器４０の内部の再生用ガス５８の流れに対してフィルタエレメント４２より上流側に設けられ、再生用ガス５８の容器入口ガス温度検出器となる。また、入口側圧力計４８は、フィルタ装置１６の内部圧力を検出する圧力検出器となる。
【００４２】
再生制御器８４には、入口側温度計５０で検出された温度、入口側圧力計４８で検出された圧力、及び酸素濃度分析計７２で検出された酸素濃度が入力されるようになっている。再生制御器８４は、入力された３つの検出値に基づいて、温度調整器７３における加熱量又は減熱量、再生用ガス出口弁８２の弁開度、及び調整用ガスの流量を制御するものである。
【００４３】
ところで、フィルタエレメント４２を再生するためには、フィルタエレメント４２表面のパーマネント層５６内に捕集された粉粒体を除去する必要がある。粉粒体にはカーボン（Ｃ）の他に灰分が存在する。灰分は珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びカルシウム（Ｃａ）などの酸化物、酸化シリカ（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）などで構成されている。これらの融点はＳｉＯ２
約１７００℃、Ａｌ２Ｏ３ 約２０５０℃、ＣＡＯ 約２５７０℃と非常に高く、熱力学的に非常に安定している。したがって、４００℃未満の温度では簡単に除去できない。そこで、パーマネント層５６に捕集されたカーボンを除去することに注目して、フィルタエレメントの再生を行なう。以下の式（１）及び（２）にカーボンと酸素の反応式を示す。
【００４４】
Ｃ ＋ １／２Ｏ２ → ＣＯ −１１１ＭＪ／ｋｍｏｌ ・・・ （１）
Ｃ ＋ Ｏ２ → ＣＯ２ −３９４ＭＪ／ｋｍｏｌ ・・・ （２）
【００４５】
カーボンは、ガス中の酸素と酸化反応し、一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）の気体となり、パーマネント層５６から除去される。このとき、カーボンの周りに酸素が多く存在すると、カーボンが酸素と出会う確率が高くなり酸化反応を起しやすい。そのためには、雰囲気圧力を高くして酸素分圧を増加させる方法がある。つまり容器４０内の酸素分子数を増加して、カーボンの周りの酸素分子を増やすのである。したがって、雰囲気圧力を高くすることでカーボンと酸素の酸化反応を促進し、再生時の加熱温度を低くすることができる。
【００４６】
この点に鑑みて、本実施形態の再生制御器８４は、入口側温度計５０で検出されたフィルタ装置１６の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器７３における加熱量又は減熱量を制御し、入口側圧力計４８で検出されたフィルタ装置１１６の内部圧力が大気圧より高くあらかじめ設定された圧力になるように再生用ガス出口弁８２の弁開度を制御する。内部温度の下限は例えば３００℃とし、内部圧力の上限は例えば３．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ）とする。また、再生制御器８４は、酸素濃度分析計７２で検出された再生用ガス５８の酸素濃度が３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度になるように調整用ガスの流量を制御する。酸素濃度の下限は例えば２Ｖｏｌ.％とする。また、入口側温度計５０での検出温度に応じて温度調整器７３における加熱量又は減熱量を制御する場合、４００℃未満のあらかじめ設定された温度は、カーボンの酸化反応による再生用ガス５８の出口側温度の上昇を考慮して設定される。
【００４７】
図６は、フィルタエレメント４２の雰囲気圧力変化に対する加熱再生条件を示す図であり、図７は、フィルタエレメント４２の酸素濃度変化に対する加熱再生条件を示す図である。これらの図は、発明者らがカーボンの反応速度と雰囲気圧力、加熱温度及び酸素濃度との関係を試験により求め、カーボンの反応速度からエレメントの加熱再生条件を試算した結果の一例である。
【００４８】
図６は、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％でフィルタエレメント４２の雰囲気圧力を変化させたときの加熱温度と再生日数との関係を示している。図６において、曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは、それぞれ雰囲気圧力が０ＭＰａ（Ｇａｇｅ），０．５ＭＰａ（Ｇａｇｅ），１．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ），１．５ＭＰａ（Ｇａｇｅ），２．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ），２．５ＭＰａ（Ｇａｇｅ），３．０ＭＰａ（Ｇａｇｅ）のときの加熱温度と再生日数との関係を示している。一方、図７は、雰囲気圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）でフィルタエレメント４２の酸素濃度を変化させたときの加熱温度と再生日数との関係を示している。図７において、曲線ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌは、それぞれ酸素濃度が２Ｖｏｌ.％，５Ｖｏｌ.％，１０Ｖｏｌ.％，２１Ｖｏｌ.％，３０Ｖｏｌ.％のときの加熱温度と再生日数との関係を示している。
【００４９】
例えば、第６図において、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％で４８ｈ（２日）の再生処理をする場合、常圧下では約４１０℃の加熱温度であるのに対し、雰囲気圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）の場合約３４５℃と６５℃も加熱温度を低減できることが分かる。また、この加熱温度３４５℃において常圧条件で加熱処理をすると６４８ｈ（２７日）もの再生時間が必要となる。したがって、チャーフィルタの加熱再生処理において、雰囲気を加圧条件とすると非常に有効であることが分かる。
【００５０】
第７図では、２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）の雰囲気圧力で酸素濃度を２〜３０Ｖｏｌ.％に変化させた時の加熱温度と再生時間（日）との関係である。１２０ｈ（５日）の加熱再生処理とした場合、２Ｖｏｌ.％の低酸素濃度条件でも加圧下とすることで、加熱温度約３７０℃でカーボンを除去してフィルタエレメントの再生処理ができることが分かる。本図においても、雰囲気を加圧条件とすることが加熱処理再生に有効であり、低酸素濃度であってもチャーフィルタの再生処理が可能となることが分かる。ここで、酸素濃度を高くすると加熱温度を低く，再生時間（日）を少なくできる。ただしその効果、つまり図中の各濃度の傾向を示す線と線との間の幅は酸素濃度を２Ｖｏｌ.％、１０Ｖｏｌ.％、２１Ｖｏｌ.％及び３０Ｖｏｌ.％とすると徐々に小さくなることが明らかである。この傾向から３０Ｖｏｌ.％以上の条件では再生時間（日）を短縮する効果がそれほど大きくないと推測される。そこで、本実施形態では酸素濃度の上限を３０Ｖｏｌ.％とした。また、加熱温度が４００℃以下の条件ではチャー中カーボンの酸化反応が遅く、図６及び図７から分かるように再生時間（日）が急激に増加する傾向であり，条件によっては３０日も再生処理に要する。ただし、酸素濃度２Ｖｏｌ.％であっても雰囲気を２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）の加圧条件とし，３４０℃以上の加熱温度条件とすると１４日以内と比較的短い期間でフィルタエレメントの再生処理が可能となることから本実施形態では酸素濃度の下限を２Ｖｏｌ.％とした。
【００５１】
カーボンが酸化する場合、上記の式（１）及び（２）に示すように発熱反応であることが分かる。粉粒体にはカーボンのほかタールなどの酸化物が含まれている。フィルタエレメントの再生処理中に急激な発熱反応が起こると、容器４０の低寿命化の点で好ましくない。しかし、ガス化設備を停止する際、フィルタ装置１６の逆洗とパージを十分していれば、フィルタエレメント４２に付着して残っている粉粒体は少量だと思われる。仮に、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％で雰囲気圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）、２４０ｈ（１０日）の再生時間とすると、図６から加熱温度は約３１０℃である。カーボンが発熱して急激に酸化反応を起す温度、つまりカーボンの燃焼開始温度を発明者らが測定した結果、同条件では約４３０℃であるので、この３１０℃という条件ではカーボンの急激な発熱反応は起こらないと推定される。
【００５２】
続いて、フィルタ装置１６の再生方法の手順について説明する。まず、フィルタエレメント４２の再生を開始する際、生成ガス入口弁６６、生成ガス出口弁７０及び粉粒体出口弁７１が閉じられる。次に、再生用ガス入口弁８０が開けられて再生用ガス５８が容器４０に投入され、投入された再生用ガス５８の温度が入口側温度計５０で測定される。そして、この測定値がエレメント再生時のあらかじめ設定された加熱温度となるよう、再生用ガス５８が温度調整器７３で加熱される。
【００５３】
温度調整器７３は例えば熱交換器で構成することができる。この場合、熱交換器の熱源として燃料を燃焼した高温の燃焼ガスを供給することができる。また、温度調整器７３は、電気ヒータを用いて構成することもできる。また、高温の燃焼ガスをそのまま再生用ガス５８としてもよい。この場合、温度調整器７３は省略することができる。
【００５４】
次に、再生用ガス５８中の酸素濃度が酸素濃度分析計７２にて測定される。例えば再生用ガス５８として空気などの酸素濃度が分かっている場合、又はあらかじめ調整された窒素及び酸素の混合ガスを再生用ガス５８として用いる場合は、酸素濃度分析計７２は不要である。燃焼ガスのように酸素濃度が不明なガスを再生用ガス５８として使用する場合、酸素濃度分析計７２で測定した値に基づいて、あらかじめ設定された再生条件の酸素濃度となるよう酸素７４及び窒素７６の流量が決められる。
【００５５】
続いて、フィルタ装置１６の内部圧力が入口側圧力計４８で測定される。この値があらかじめ設定された再生条件の圧力となるよう、再生用ガス出口弁８２の開度が調整される。このようにして、フィルタエレメント４２の再生に必要な温度、圧力及び酸素濃度の条件を整える。その後、この条件をエレメント再生に必要な時間保持して、フィルタエレメント４２の再生を行なう。
【００５６】
図８は、本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。図８は、横軸に時間を取り、上からフィルタ装置１６の内部圧力（容器４０の内部圧力）、再生用ガス中の酸素濃度、容器内部温度、フィルタエレメント付着カーボン量、フィルタ差圧ΔＰを示している。図８は、加熱処理条件としてフィルタ装置１６の内部圧力が２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）、酸素濃度が２１Ｖｏｌ.％、加熱温度が３１０℃、再生時間が２４０ｈ（１０日）での経時変化である。フィルタ装置１６の内部圧力、酸素濃度及びフィルタエレメントの入口ガス温度の３項目が再生条件となった時点をフィルタエレメントの再生処理開始としている。
【００５７】
図８に示すように、再生処理が完了するＡ点まで、フィルタ装置１６の内部圧力、再生ガス中の酸素濃度及びフィルタエレメント入口ガス温度は一定である。式（１）及び（２）に示したように、粉粒体中のカーボンは、再生用ガス中の酸素との酸化反応によりＣＯ又はＣＯ２の気体となって除去される。そのため、フィルタエレメントに付着したカーボン量は時間の経過とともに徐々に減少する。粉粒体中のカーボンが除去されると、フィルタエレメントの差圧ΔＰは減少し、再生処理時間経過後のＡ点でエレメントの再生処理が完了する。
【００５８】
図９は、加熱再生処理前後のフィルタエレメントの様子を示す図である。この図９は、フィルタエレメント４２の表層部のパーマネント層５６とパーマネント層５６内に入り込んでいる粉粒体５４及び粉粒体５４中の灰分９０とカーボン９２の様子を示している。図９（ａ）は再生前の状況で、パーマネント層５６に灰分９０とカーボン９２が存在している。図９（ｂ）は加熱再生後の様子で、加熱再生処理によりカーボン９２が除去され粉粒体５４中の灰分９０だけが残っている。カーボン９２が除去されるとカーボン９２が存在していた部分の容積が空間となるため流路面積が増加し、図８に示すようにエレメント差圧ΔＰは減少する。
【００５９】
加熱再生処理により粉粒体５４中のカーボン９２が除去されたパーマネント層５６は、空隙の増加で脆い状態であり、逆洗ガス４４においても通過しやすい。したがって、加熱再生処理で残ったパーマネント層５６内の灰分９０を逆洗操作で払い落とすことができる。図９（ｃ）にパーマネント層５６内の灰分９０を除去する様子を示す。加熱再生処理後、通常の逆洗操作と同様に、逆洗ガス供給バルブ４６を一瞬開いて逆洗ガス４４をフィルタエレメント４２に通過させて灰分９０を払い落とすことにより、より効果的にフィルタエレメント４２の再生をすることができる。
【００６０】
また、エレメントの再生処理後に逆洗をする代わりに、再生用ガスを逆洗方向から、つまり本実施形態の説明で流したガスの流れ方向と逆方向に再生用ガスを流して、エレメントの再生処理をしてもよい。しかしその際には、再生用ガス中に異物が混入していると、フィルタエレメント４２内側に異物が付着してしまうおそれがある。そのため、再生用ガスに異物が混入しないように、フィルタを付けるなど注意することが必要である。
【００６１】
ところで、上記の式（１）及び（２）示したカーボンの酸化反応式のように、カーボンの酸化反応はいずれも発熱反応である。そのため、図８に示すように、フィルタ出口ガス温度は、入口ガス温度よりもやや高くなる。加熱再生処理が進み付着カーボン量が減少すると、フィルタ出口ガス温度は徐々に低下する。粉粒体中のカーボン量がなくなると、酸化反応が終了するため発熱量が０となり、フィルタ入口ガス温度とフィルタ出口ガス温度が同じガス温度となる。このように入口ガス温度と出口ガス温度が同じ温度になった時を加熱再生処理が終了したと判断の目安にすることができる。
【００６２】
なお、再生制御器８４は、入口側温度計５０での検出温度に応じて温度調整器７３を制御することに代えて、出口側温度計５１での検出温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように温度調整器７３における加熱量又は減熱量を制御するよう構成することもできる。
【００６３】
すなわち、カーボンの酸化反応は発熱反応であるから、フィルタ容器の入口側のガス温度が４００℃未満であっても出口側のガス温度が４００℃以上になるおそれもある。そこで、出口側のガス温度を検出して、検出温度が４００℃未満になるよう温度調整器７３を制御することが好ましい。
【００６４】
図１０は、本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。図８と同様に横軸に時間を取り、上からフィルタ装置１６の内部圧力、再生用ガス５８中の酸素濃度、容器内部温度、フィルタエレメント付着カーボン量、フィルタ差圧ΔＰを示している。この例は、容器に投入される再生用ガス５８の酸素濃度及び容器内部温度の少なくとも一方が段階的に増加するように、調整用ガスの流量及び温度調整器７３における温度の少なくとも一方を制御するものである。より詳細には、再生用ガス５８の加熱温度を調整して容器内部温度を段階的に増加させるものである。なお、再生用ガス５８の加熱温度を調整して容器内部温度を段階的に増加させることに代えて、酸素濃度を段階的に増加させてもよいし、両者を段階的に増加させることもできる。
【００６５】
ここでは、容器内部温度をステップ１及びステップ２の２段階で加熱処理をする方法について説明する。ステップ１の容器内部温度を３１０℃、ステップ２の容器内部温度を３４５℃とした。これらの加熱温度条件におけるカーボンの酸化反応終了時間である再生加熱処理時間は、図６より、それぞれ２４０ｈ（１０日間）及び４８ｈ（２日間）である。ここでは２段階の加熱処理をするため、加熱時間としては両ステップともカーボンの酸化反応が完了する時間の半分、つまり、それぞれ１２０ｈ（５日間）及び２４ｈ（１日間）とした。
【００６６】
フィルタ装置１６の内部圧力及び再生ガス中の酸素濃度は、それぞれ２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）及び２１Ｖｏｌ.％で、エレメントの再生処理が完了するまで一定である。フィルタ装置１６の内部圧力、再生用ガス中の酸素濃度及びチャーフィルタ容器入口ガス温度の３項目が再生条件となった時点で、ステップ１の再生処理開始とする。カーボンと再生用ガス中の酸素との酸化反応が進み、フィルタエレメントの付着カーボン量が５０％になる時間１２０ｈ（５日間）経過後、ステップ２の加熱条件である３４５℃に加熱温度を変更する。
【００６７】
容器内部温度の設定値を変更後、残りの付着カーボンは２４ｈ（１日間）の加熱処理で除去される。この例による２段階の加熱処理では、計１４４ｈ（６日間）で加熱処理が完了する。加熱処理温度３１０℃一定で加熱再生処理をすると２４０ｈ（１０日間）かかるのに対し、１４４ｈ（６日間）でエレメントの再生処理が完了する。したがって、４日間短縮できることになる。加熱温度を段階的に上げる際、高温条件から低温条件へ変化させると再生初期に存在する多くのカーボンが急激に反応して発熱する場合が考えられるため、低温条件から高温条件変化させる方がむしろ安全な方法である。
【００６８】
図１１は、本実施形態のフィルタ装置の再生方法の一例による結果を時系列で表した図である。図１０と同様に、横軸に時間をとり、上から順にフィルタ装置１６の内部圧力、再生ガス中の酸素濃度、容器内部温度、フィルタエレメント付着カーボン量、フィルタ差圧ΔＰを示している。この例は、容器４０に投入される再生用ガス５８の酸素濃度及び容器内部温度の一方が段階的に増加するように、調整用ガスの流量及び温度調整器７３における温度の少なくとも一方を制御するとともに、容器４０の内部に投入される再生用ガス５８の酸素濃度及び容器内部温度の他方が段階的に減少するように調整用ガスの流量及び温度調整器７３における温度の他方を制御するものである。以下では、再生用ガスの酸素濃度を段階的に増加させ、容器内部温度を段階的に減少させる例を説明するが、これに限らず、容器内部温度を段階的に増加させ、酸素濃度を段階的に減少させることもできる。
【００６９】
ここでは一例として、容器内部温度及び酸素濃度をステップ１及びステップ２の２段階で変化させて加熱処理を行なう方法について説明する。ステップ１の容器内部温度と酸素濃度は３７０℃×２Ｖｏｌ.％、ステップ２では３１０℃×２１Ｖｏｌ.％とした。これらの加熱温度条件における再生加熱処理時間は、図７より、それぞれ１２０ｈ（５日間）及び２４０ｈ（１０日間）である。上記の図１０と同様に、２段階の加熱処理であるため両ステップともカーボンの酸化反応完了時間の半分である６０ｈ（２.５日間）及び１２０ｈ（５日間）を加熱処理時間とした。
【００７０】
フィルタ装置１６の内部圧力は２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）で加熱再生処理が完了するまで一定である。フィルタ装置の内部圧力、再生用ガス５８中の酸素濃度及びチャーフィルタ容器入口ガス温度の３項目が再生条件となった時点で、ステップ１の再生処理開始とする。カーボンと再生用ガス中の酸素との酸化反応が進み、フィルタエレメントの付着カーボン量が５０％になる時間６０ｈ（２.５日間）経過後、ステップ２の加熱条件である酸素濃度を２Ｖｏｌ.％から２１Ｖｏｌ.％に高くし、容器内部温度を３７０℃から３１０℃に低下させる。容器内部温度及び酸素濃度を変更後、残りの付着カーボンは１２０ｈ（５日間）の加熱処理で除去される。
【００７１】
本２段階の加熱処理では計１８０ｈ（７.５日間）で加熱処理が完了する。加熱処理温度３１０℃一定で加熱再生処理をすると２４０ｈ（１０日間）かかるのに対し、６０ｈ（２.５日間）短縮できることになる。ところで、加熱処理においてチャー中のカーボンを確実に除去するため加熱温度を高く設定することが望ましい。しかし、加熱処理の初期段階では、カーボンの急激な酸化反応による発熱が懸念される。第７図に酸素濃度変化に対する加熱再生条件を示す。本実施形態ステップ１の再生条件である圧力２.５ＭＰａ（Ｇａｇｅ）及び温度３７０℃において、酸素濃度２１Ｖｏｌ.％では約１日間で、酸素濃度２Ｖｏｌ.％では約５日間でチャー中のカーボンを除去できることが分かる。このことから、加熱処理温度を３７０℃と高くしても酸素濃度を２１Ｖｏｌ．％から２Ｖｏｌ．％に低下させることで酸化反応速度を１／５に低くしてカーボンの急激な酸化反応による発熱を抑えることができる。また、図６には圧力変化に対する加熱再生条件を示す。本実施形態ステップ２の加熱処理条件である温度３１０℃で酸素濃度２１Ｖｏｌ．％において、圧力を常圧の０ＭＰａ（Ｇａｇｅ）とすると再生日数が３０日を越える。したがって、本実施形態のように加圧下として酸素濃度を２１Ｖｏｌ．％に高くすることで、３１０℃と低い加熱温度条件であっても短時間でフィルタエレメントの加熱再生処理が可能である。その結果、常圧再生よりも加熱温度及び酸素濃度の条件を広い範囲で設定でき、再生処理初期段階に酸素濃度を低く設定することによりチャーフィルタエレメントの再生処理を安全に行なうことができる。
【００７２】
以上、本実施形態のフィルタ装置の再生システム及び再生方法によれば、フィルタ装置の容器内部の圧力を大気圧より高くした状態で加熱再生処理を行っているので、比較的低い温度条件であっても、フィルタエレメントに捕集されているカーボンの酸化反応を促進してより短時間で除去することができる。その結果、フィルタ装置の容器への熱影響を抑制しつつ、フィルタエレメントに付着したカーボンをより短時間で除去してフィルタ装置を再生することができる。
【００７３】
また、フィルタ装置を含む石炭ガス化設備において、フィルタ装置の長寿命化、運転毎の差圧上昇を防止することによる石炭ガス化設備の安定運転、及び信頼性向上が図れる。また、フィルタ差圧が上昇するとガス化設備の運転中止を余儀なくされるところ、本実施形態によれば、石炭ガス化設備の停止期間中の時間を短縮することができるので、石炭ガス化設備を経済的に運用することが可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 石炭ガス化炉
１６ フィルタ装置
２８ 生成ガス
４０ 容器
４２ フィルタエレメント
４８ 入口側圧力計
５０ 入口側温度計
５２ 差圧計
５４ 粉粒体
５８ 再生用ガス
６０ 再生用ガス投入流路
６２ 再生用ガス排出流路
６４，６８ 生成ガス流路
６６ 生成ガス入口弁
７０ 生成ガス出口弁
７２ 酸素濃度分析計
７３ 温度調整器
７４ 酸素
７６ 窒素
７８ 調整用ガス投入流路
８０ 再生用ガス入口弁
８２ 再生用ガス出口弁
８４ 再生制御器
９０ 灰分
９２ カーボン
１００ 石炭ガス化設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉で生成された生成ガスの流路に設けられ前記生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、該容器の両開口を隔てて前記生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有してなるフィルタ装置に、前記フィルタエレメントに捕集されている粉粒体に含まれるカーボンを燃焼させる再生用ガスを通流させて前記フィルタ装置を再生する方法であって、
前記容器の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にした状態で、前記容器の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように前記再生用ガスの温度を制御して前記容器に投入するフィルタ装置の再生方法。
【請求項２】
請求項１のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度を３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度に制御するフィルタ装置の再生方法。
【請求項３】
請求項２のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の少なくとも一方を段階的に増加させるフィルタ装置の再生方法。
【請求項４】
請求項２のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の一方を段階的に増加させるとともに、他方を段階的に減少させるフィルタ装置の再生方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に前記再生用ガスを投入して前記フィルタ装置の再生を開始した後、前記容器の入口側の前記再生用ガスの温度及び前記容器の出口側の前記再生用ガスの温度を検出し、該検出された入口側温度と出口側温度の差があらかじめ設定された閾値より小さくなったら前記フィルタ装置の再生を終了するフィルタ装置の再生方法。
【請求項６】
石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉と、該石炭ガス化炉で生成された生成ガスが通流する生成ガス流路と、該生成ガス流路に設けられ該流路を通流する生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタ装置とを備え、該フィルタ装置は、前記生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、該容器の両開口を隔てて前記粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有して構成され、
前記フィルタエレメントに捕集された粉粒体中のカーボンを燃焼させて前記フィルタ装置を再生させる再生用ガスを前記容器に投入する再生用ガス投入流路と、前記容器に投入されて前記フィルタエレメントを通過した再生用ガスを排出する再生用ガス排出流路と、
前記容器の内部の前記再生用ガスの流れに対して前記フィルタエレメントより上流側に設けられた入口側温度検出器と、前記再生用ガス投入流路に設けられ該流路を通流する再生用ガス温度を調整する温度調整器と、前記フィルタ装置の内部圧力を検出する圧力検出器と、前記再生用ガス排出流路に設けられた再生用ガス出口弁と、前記フィルタ装置の再生制御を行なう再生制御器とを備え、
前記再生制御器は、前記入口側温度検出器で検出された前記フィルタ装置の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように前記温度調整器における加熱量又は減熱量を制御し、
前記圧力検出器で検出された前記フィルタ装置の内部圧力が大気圧より高くあらかじめ設定された圧力になるように前記再生用ガス出口弁の弁開度を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項７】
請求項６のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生用ガス投入流路に設けられた酸素濃度検出器と、該再生用ガス投入流路の前記酸素濃度検出器よりも上流側に酸素及び窒素の少なくとも一方の調整用ガスを投入する調整用ガス投入流路とを備え、
前記再生制御器は、前記酸素濃度検出器で検出された再生用ガスの酸素濃度が３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度になるように前記調整用ガスの流量を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項８】
請求項７のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生制御器は、前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の少なくとも一方が段階的に増加するように、前記調整用ガスの流量及び前記温度調整器における温度の少なくとも一方を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項９】
請求項７のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生制御器は、前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の一方が段階的に増加するように、前記調整用ガスの流量及び前記温度調整器における温度の少なくとも一方を制御するとともに、前記容器の内部に投入される再生用ガスの酸素濃度及び温度の他方が段階的に減少するように前記調整用ガスの流量及び前記温度調整器における温度の他方を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生用ガス排出流路に設けられた出口側温度検出器を備え、
前記再生制御器は、前記容器に前記再生用ガスを投入して前記フィルタ装置の再生を開始した後、前記入口側温度検出器で検出された温度と前記出口側温度検出器で検出された温度との差があらかじめ設定された閾値より小さくなったら前記フィルタ装置の再生を終了するフィルタ装置の再生システム。
【請求項１】
石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉で生成された生成ガスの流路に設けられ前記生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、該容器の両開口を隔てて前記生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有してなるフィルタ装置に、前記フィルタエレメントに捕集されている粉粒体に含まれるカーボンを燃焼させる再生用ガスを通流させて前記フィルタ装置を再生する方法であって、
前記容器の内部圧力を大気圧より高くあらかじめ設定された圧力にした状態で、前記容器の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように前記再生用ガスの温度を制御して前記容器に投入するフィルタ装置の再生方法。
【請求項２】
請求項１のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度を３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度に制御するフィルタ装置の再生方法。
【請求項３】
請求項２のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の少なくとも一方を段階的に増加させるフィルタ装置の再生方法。
【請求項４】
請求項２のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の一方を段階的に増加させるとともに、他方を段階的に減少させるフィルタ装置の再生方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項のフィルタ装置の再生方法において、
前記容器に前記再生用ガスを投入して前記フィルタ装置の再生を開始した後、前記容器の入口側の前記再生用ガスの温度及び前記容器の出口側の前記再生用ガスの温度を検出し、該検出された入口側温度と出口側温度の差があらかじめ設定された閾値より小さくなったら前記フィルタ装置の再生を終了するフィルタ装置の再生方法。
【請求項６】
石炭を部分燃焼してガス化する石炭ガス化炉と、該石炭ガス化炉で生成された生成ガスが通流する生成ガス流路と、該生成ガス流路に設けられ該流路を通流する生成ガス中の粉粒体を捕集するフィルタ装置とを備え、該フィルタ装置は、前記生成ガスの上流側及び下流側の流路とそれぞれ連通する開口が設けられた容器と、該容器の両開口を隔てて前記粉粒体を捕集するフィルタエレメントとを有して構成され、
前記フィルタエレメントに捕集された粉粒体中のカーボンを燃焼させて前記フィルタ装置を再生させる再生用ガスを前記容器に投入する再生用ガス投入流路と、前記容器に投入されて前記フィルタエレメントを通過した再生用ガスを排出する再生用ガス排出流路と、
前記容器の内部の前記再生用ガスの流れに対して前記フィルタエレメントより上流側に設けられた入口側温度検出器と、前記再生用ガス投入流路に設けられ該流路を通流する再生用ガス温度を調整する温度調整器と、前記フィルタ装置の内部圧力を検出する圧力検出器と、前記再生用ガス排出流路に設けられた再生用ガス出口弁と、前記フィルタ装置の再生制御を行なう再生制御器とを備え、
前記再生制御器は、前記入口側温度検出器で検出された前記フィルタ装置の内部温度が４００℃未満のあらかじめ設定された温度になるように前記温度調整器における加熱量又は減熱量を制御し、
前記圧力検出器で検出された前記フィルタ装置の内部圧力が大気圧より高くあらかじめ設定された圧力になるように前記再生用ガス出口弁の弁開度を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項７】
請求項６のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生用ガス投入流路に設けられた酸素濃度検出器と、該再生用ガス投入流路の前記酸素濃度検出器よりも上流側に酸素及び窒素の少なくとも一方の調整用ガスを投入する調整用ガス投入流路とを備え、
前記再生制御器は、前記酸素濃度検出器で検出された再生用ガスの酸素濃度が３０Ｖｏｌ.％以下のあらかじめ設定された濃度になるように前記調整用ガスの流量を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項８】
請求項７のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生制御器は、前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の少なくとも一方が段階的に増加するように、前記調整用ガスの流量及び前記温度調整器における温度の少なくとも一方を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項９】
請求項７のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生制御器は、前記容器に投入される再生用ガスの酸素濃度の前記あらかじめ設定された濃度及び前記容器の内部温度の前記あらかじめ設定された温度の一方が段階的に増加するように、前記調整用ガスの流量及び前記温度調整器における温度の少なくとも一方を制御するとともに、前記容器の内部に投入される再生用ガスの酸素濃度及び温度の他方が段階的に減少するように前記調整用ガスの流量及び前記温度調整器における温度の他方を制御するフィルタ装置の再生システム。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項のフィルタ装置の再生システムにおいて、
前記再生用ガス排出流路に設けられた出口側温度検出器を備え、
前記再生制御器は、前記容器に前記再生用ガスを投入して前記フィルタ装置の再生を開始した後、前記入口側温度検出器で検出された温度と前記出口側温度検出器で検出された温度との差があらかじめ設定された閾値より小さくなったら前記フィルタ装置の再生を終了するフィルタ装置の再生システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７００６（Ｐ２０１２−７００６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１７７２（Ｐ２０１０−１４１７７２）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【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)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【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)
【Ｆターム（参考）】
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