ロータリフィーダ及び石炭ガス化装置
【課題】粉粒体の付着・堆積を防止または抑制したロータリフィーダを提供すること。
【解決手段】ハウジング５１内で回転するロータ５２が粉粒体を送出するロータリフィーダ５において、ハウジング５１の粉粒体出口側で、かつ、ロータ５２の翼体５４が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体５４に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズル６０を設置し、該噴射ノズル６０に翼体５４の回転方向裏面側表面５４ａへ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させる。
【解決手段】ハウジング５１内で回転するロータ５２が粉粒体を送出するロータリフィーダ５において、ハウジング５１の粉粒体出口側で、かつ、ロータ５２の翼体５４が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体５４に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズル６０を設置し、該噴射ノズル６０に翼体５４の回転方向裏面側表面５４ａへ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリフィーダ及び石炭ガス化装置に係り、特に、石炭ガス化複合発電設備のガスタービン燃料を石炭から精製する石炭ガス化装置において、石炭ガス化ガスに含まれるチャーを回収する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭をガス化して得られる石炭ガス化ガス（以下、「石炭ガス」と呼ぶ）を燃料としてガスタービンを運転するとともに、ガスタービンの排ガスから排熱を回収して得られた蒸気で蒸気タービンを運転して、ガスタービン及び蒸気タービンにより発電機を駆動して発電する石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）が知られている。
このような石炭ガス化複合発電設備の石炭ガス化装置においては、石炭ガス化炉で生成した石炭ガスを生成ガス冷却器で所望の温度に冷却した後、石炭ガス中に含まれているチャー（未燃分）を除去して回収する必要がある。
【０００３】
ここで、図４に基づいて、石炭ガス化複合発電設備の石炭ガス化装置に適用される従来のチャー回収システムを説明する。
図示のチャー回収システム１において、チャーを含む石炭ガスは、所望の温度に冷却された後、サイクロン２に導入されて比較的粗い粒径のチャー（粗粒子）が遠心分離により除去され、下方のチャービン３に落下してチャーホッパーに回収される。一方、粗粒子が分離・除去された石炭ガスは、サイクロン上部に開口するガス出口２ａからポーラスフィルタ装置４に導かれ、サイクロン２で遠心分離されることなく残ったチャー（微粒子）がポーラスフィルタ４ａに捕獲される。この微粒子は、粗粒子と同様に下方のチャービン３に落下してチャーホッパーに回収される。
一方、粗粒子及び微粒子のチャーを除去された石炭ガスは、ポーラスフィルタ装置４の上部からガス精製装置へ供給されてガスタービン燃料に精製される。
【０００４】
このように、サイクロン２及びポーラスフィルタ装置４から回収した粗粒子及び微粒子のチャーは、いずれもチャービン３からチャーホッパーに回収して貯められるが、サイクロン差圧の低減によるチャービン３からポーラスフィルタ装置４へ向けた逆流を防止するため、ポーラスフィルタ装置４の下部にはロータリーフィーダ５が設置されている。
また、図中の符号６は、ポーラスフィルタ装置４内のチャー堆積量検出手段として設けた温度計測装置であり、チャーの堆積量増加と温度上昇との関係を利用して堆積量を検出している。
【０００５】
このようなロータリーフィーダは、たとえば粒状物を供給口から排出口へ定量的に供給して袋詰め等の他の工程を円滑に進めるなど、従来より使用されている。
また、ロータリーフィーダにおいては、ロータの羽根先端部とロータ室（ハウジング）の内周壁面との間に設けた隙間に粉粒体が侵入していわゆる噛み込みを生じるので、ロータのスムーズな回転が妨げられるという問題が指摘されており、このような問題を解決するため、羽根先端部の吹出ノズルから内周壁面に向けてエアーを噴出させ、エアーカーテンを形成することが提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−２５３５４４号公報（第２−５頁、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した石炭ガス化装置のチャー回収システム１では、ロータリーフィーダ５により排出される微粒子のチャーは、チャービン３側から逆圧を受けるため、長期間の使用によりロータ５２の翼体表面でチャーが圧密されて付着量を増加させる原因となる。ここで作用する逆圧は、サイクロン差圧にサイクロン側とポーラスフィルタ装置側との粉体ヘッド差を加えたものである。
また、石炭ガス化の際に液状のタールが発生し、このタールが石炭ガス中のチャーに含まれる場合には、粘着性の強いタールがロータ５２の翼体表面に付着して残るため、微粒子のチャーが翼体表面に付着する速度は加速される。
【０００７】
上述したチャーの付着は、ロータ５２の翼体間に形成される移送室５５の容積を小さくし、ロータリーフィーダ５からチャービン３へのチャー排出量を減少させる原因となるので、ポーラスフィルタ装置４におけるチャー回収量がチャー排出量を上回った場合には、ポーラスフィルタ装置４の下部にチャーが堆積することとなる。従って、温度計測装置６で検出したチャー堆積量が許容値を超えると石炭ガス化装置の運転継続が困難になり、最終的には運転停止を余儀なくされる。
また、ロータリーフィーダ５を復旧させて石炭ガス化装置の運転を再開するためには、ロータリーフィーダ５を開放して清掃により付着物を除去し、移送室５５の容積を元に戻すメンテナンス作業が必要となる。しかし、特にタールが付着している場合には、粘着性が強いため清掃による物理的な除去作業は困難なものとなる。
【０００８】
このように、従来の石炭ガス化装置においては、チャー回収システムのロータリーフィーダ等において、チャーの付着・堆積を防止または抑制して運転継続時間を延長することが望まれる。
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、チャー回収システムのロータリーフィーダ等におけるチャーの付着・堆積を防止または抑制した石炭ガス化装置を提供することにある。また、本発明の目的は、石炭ガス化装置で回収するチャーのような粉粒体の付着・堆積を防止または抑制たロータリフィーダ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。
本発明のロータリフィーダは、ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のロータリフィーダによれば、ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、ロータの翼体が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させるので、高圧ガスの噴射圧力で翼体の回転方向裏側表面に付着した粉粒体を払い落とし、粉粒体出口から落下させることができる。すなわち、翼体の回転方向裏面側表面は、回転するロータの翼体間に形成される移動室とともに回転移動してきた粉粒体が粉粒体出口から落下した後に粉粒体出口上で露出するので、露出した翼体表面が粉粒体出口上にあるタイミングで高圧ガスを噴き付ければ、翼体表面の粉粒体付着部に対し直接高圧ガスを噴射し、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
この場合、噴射する高圧ガスとしては、窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００１１】
本発明のロータリフィーダは、ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記ハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
このようなロータリフィーダによれば、ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えているので、ハウジングを処理温度（たとえば、付着物となる炭素成分が気化する温度）に保持することにより、粉粒体に含まれて付着物となる炭素成分が気化するためハウジング等に付着して残ることはない。さらに、処理温度に保持し、付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができる。
【００１３】
本発明の石炭ガス化装置は、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記ハウジングのチャー出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記チャー出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、
該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とするものである。
【００１４】
このような石炭ガス化装置によれば、ハウジングのチャー出口側で、かつ、ロータの翼体がチャー出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、該噴射ノズルに翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させるので、高圧ガスの噴射圧力で翼体の回転方向裏側表面に付着したチャーを払い落とし、チャー出口から落下させて回収することができる。すなわち、翼体の回転方向裏面側表面は、回転するロータの翼体間に形成される移動室とともに回転移動してきたチャーがチャー出口から落下した後にチャー出口上で露出するので、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで高圧ガスを噴き付ければ、翼体表面のチャー付着部に対し直接高圧ガスを噴射し、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
この場合、噴射する高圧ガスとしては、窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００１５】
上記の石炭ガス化装置において、ロータリーフィーダがポーラスフィルタ装置のチャー出口に接続されたチャー排出流路に設置され、ロータリーフィーダに設けたチャー堆積量検出手段が所定値以上の堆積量を検出してから噴射ノズルに間欠噴射を開始させることが好ましく、これにより、所定の付着状態となった時点から高圧ガスの噴射を開始することが可能になるので、高圧ガスの消費量を最小限に抑えることができる。
この場合のチャー堆積量検出手段は、チャー出口を通過した直後の位置において、移送室内の静電容量を検出して判断してもよいし、あるいは、移送室内の温度を検出して判断してもよい。
【００１６】
本発明の石炭ガス化装置は、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
このような石炭ガス化装置によれば、チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えているので、チャー付着部を処理温度（たとえば、付着物となる炭素成分が気化する温度）に保持することにより、チャーに含まれて付着物となるタール等の炭素成分が気化するため、付着物として残ることはない。さらに、チャーを灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができる。
【００１８】
本発明の石炭ガス化装置は、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような石炭ガス化装置によれば、チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えているので、チャー付着部を処理温度（たとえば、付着物となる炭素成分が気化する温度）に保持することにより、チャーに含まれて付着物となるタール等の炭素成分が気化するため、付着物として残ることはない。さらに、チャーを灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化したチャーを容易に除去することができる。
【００２０】
上記の石炭ガス化装置において、前記処理温度及び前記酸素濃度は、前記チャーの炭素成分及び／またはタールを灰化させる値に設定されることが好ましい。この場合の具体的な処理温度としてはタール気化温度がある。なお、好適なタール気化温度は４００〜４５０℃であり、このタール気化温度でチャーを灰化させる好適な酸素濃度は５〜１５％である。
また、上述した石炭ガス化装置において、好適なチャー付着部としてはロータリーフィーダがある。
【発明の効果】
【００２１】
上述した本発明のロータリフィーダは、ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、ロータの翼体が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、この噴射ノズルが翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射するので、粉粒体の付着・堆積を防止または抑制して運転時間の延長が可能となる。
【００２２】
また、上述した本発明のロータリフィーダは、ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えているので、ハウジングを処理温度に保持することにより、粉粒体に含まれて付着物となる炭素成分が気化するためハウジング等に付着して残ることはなく、さらに、処理温度に保持し、付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができ、従って、粉粒体の付着・堆積を防止または抑制して運転継続時間の延長が可能となる。
【００２３】
上述した本発明によれば、高圧ガスの噴射圧力で翼体の回転方向裏側表面に付着したチャーを払い落とし、チャー出口から落下させて回収することができるので、チャー回収システムを構成しているロータリーフィーダ等におけるチャーの付着・堆積を防止または抑制し、運転継続時間が延長されて生産効率の向上した石炭ガス化装置を提供することができる。
また、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで高圧ガスを間欠的に噴き付けるため、翼体表面のチャー付着部が露出する状況でのみ高圧ガスを付着部に向けて直接噴射し、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
【００２４】
上述した本発明によれば、チャー回収手段のチャー付着部に、タール気化温度等の処理温度に保持する加熱手段と、この処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを設けたので、これをロータリーフィーダに適用すると、運転中には加熱により内部の付着物（チャーの炭素成分及び／またはタール等）が気化して付着することはなく、停止中には加熱及び酸素濃度の維持により内部の付着物が灰化するため、容易に清掃して除去することができる。また、同様の構成は、ロータリフィーダを備えていない石炭ガス化装置のチャー付着部にも適用可能である。
従って、チャー回収システムのロータリーフィーダ等におけるチャー及び／またはタールの付着・堆積が防止または抑制されて運転継続時間の延長を可能とし、優れた生産効率及びメンテナンス性を有する石炭ガス化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る石炭ガス化装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は、石炭（微粉炭）をガス化してガスタービン運転用の石炭ガスを得る石炭ガス化装置の構成を示す系統図であり、石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）で使用する石炭ガス化燃料を製造するための装置（工程）となる。
図２に示す石炭ガス化装置において、図中の符号１０は石炭（微粉炭）をガス化する石炭ガス化炉、１１は石炭ガス化炉で生成されたガスを冷却する生成ガス冷却器である。また、図中の符号２は生成された石炭ガス中のチャー（粗粒子）を遠心分離させるサイクロン、３はサイクロン２及びポーラスフィルタ装置４で分離された粗粒子及び微粒子のチャーを収容するチャービン（ホッパー）、４はサイクロン２を経た石炭ガス中に残存している微粒子のチャーを捕獲するポーラスフィルタ装置であり、これらによりチャー回収システム１が構成される。
上述したチャー回収システム１でチャーを回収した後の石炭ガスは、ガス精製装置１３に供給される。
【００２６】
上述した生成ガス冷却器１１とサイクロン２のガス入口との間は、ガス通路１４で接続されている。
サイクロン２は、ガス出口とポーラスフィルタ装置４のガス入口との間がガス通路１５で接続され、チャー出口とチャービン３との間がチャー通路１６で接続されている。
ポーラスフィルタ装置４は、ガス出口とガス精製装置１３との間がガス通路１７で接続され、チャー出口とチャービン３との間がチャー通路１８で接続されている。そして、チャー通路１８には、サイクロン差圧の低減によるチャービン３からポーラスフィルタ装置４への逆流を防止するため、ロータリーフィーダ５が設置されている。
なお、図中の符号１９は、チャービン３から石炭ガス化炉１０にチャーを供給するためのチャー通路である。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
さて、上述した構成の石炭ガス化装置は、排ガス源の石炭ガス化炉１０で生成された石炭ガスが生成ガス冷却器１１を経て所望の温度に冷却された後工程に、ガス流路（排ガス流路）１４に接続されたチャー回収システム（チャー回収手段）１を備えている。このチャー回収システム１は、石炭ガス中に含まれる粗粒子のチャーを分離除去するサイクロン２と、粗粒子除去後の石炭ガス中に含まれる微粒子のチャーを分離除去するポーラスフィルタ装置４とを具備して構成される。
【００２８】
このうち、ポーラスフィルタ装置４で分離除去した微粒子のチャーは、ポーラスフィルタ装置４の下方に溜まり、逆圧対策としてチャー通路（チャー排出流路）１８に設けたロータリーフィーダ５の動作により排出され、チャー通路１８を通ってチャービン３へ確実に排出される。
ロータリーフィーダ５は、図１に示すように、ハウジング５１内をロータ５２が回転するように構成されている。ロータ５２は、図示省略の駆動源に連結された軸部５３から複数の翼体５４が放射状に突出する構成とされ、隣接する翼体５４，５４間には移送室５５となる空間が形成されている。図示の例では、軸部５３から９０度ピッチに４枚の翼体５４が突設され、円周方向を分割した４つの移送室５４が形成されている。
なお、翼体５４の先端部とハウジング５１の内周面との間には、熱伸びを考慮した隙間が形成されている。
【００２９】
上述した構成のロータリーフィーダ５に対して、ハウジング５１の下方に設けられたチャー出口側で、かつ、ロータ５２の翼体５４がチャー出口の通過を完了する位置の近傍には、翼体５４に向けて高圧ガスである不活性ガスを噴き出す噴射ノズル６０が設置されている。換言すれば、移送室５５がチャービン３への排出側に移動したとき、各移送室５５を仕切る翼体５４の表面に不活性ガスを噴き付ける噴射ノズル６０を設置してある。
この噴射ノズル６０を設置する具体的な位置は、たとえば時計回りに回転する翼体５４がチャー通路１８に接続されるチャー出口側の開口部を通過した直後の位置近傍が好適であり、すなわち、ハウジング５１がチャー通路１８から外側への膨出を開始した直後となる位置に取り付けることが好ましい。この設置位置近傍に翼体５４があると、移動室５５とともに回転移動してきたチャーがチャー出口からチャー通路１８に落下し、翼体５４の回転方向裏面側表面５４ａが露出した状態になるので、噴射ノズル６０の噴射方向を回転方向裏面側表面５４ａの付着物に向けて容易に噴射することができる。
【００３０】
上述した噴射ノズル６０は、ロータ５２のロータ軸方向へ等間隔に複数箇所（図示の例では４箇所）設置されている。すなわち、ロータ５２の軸部５３と平行に複数個の噴射ノズル６０を等間隔に設置し、翼体５４の軸方向が全面にわたってカバーされる配置とすればよく、各噴射ノズル６０は、ヘッダー６１を介して不活性ガス供給配管６２に連結されている。
不活性ガス供給配管３２は図示省略の不活性ガス供給源に接続され、配管途中の適所には制御弁６３を備えている。この制御弁６３は、ロータ５２の回転に同期して開閉することにより、翼体５４が所定の回転範囲内に存在する場合にのみ開き、不活性ガスを間欠噴射させる機能を有している。なお、ここで使用する高圧ガスは、たとえば窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００３１】
さらに、上述した流量制御弁６３の開閉操作は、ロータリーフィーダ５の適所にチャー堆積量検出手段として設けた静電容量検出装置７０の検出値に基づく制御信号を受けて許容される。すなわち、流量制御弁６３は、静電容量検出装置７０が所定値（閾値）以上の堆積量を意味する静電容量値を検出した場合にのみ開閉操作が許容され、噴射ノズル６０による不活性ガスの間欠噴射が実施可能となるように制御される。
静電容量検出装置７０は、ロータ５２の回転方向において、チャー出口側の開口部からハウジング５１の上部に開口するチャー入口側の開口部までの間に形成される移送室５５の領域、すなわち、チャーの排出を完了して新たなチャーの受入をする前の移送室５５が空となる回転領域に設置して測定する配置とされる。
【００３２】
上述した構成により、ロータリーフィーダ５の翼体５４に付着するチャーの堆積量を静電容量検出装置７０で検出し、その検出値が所定値より小さい場合はチャーを払い落とす必要がないと判断し、ロータ５２の回転に同期する制御弁６３の開閉動作は停止される。
しかし、石炭ガス化装置の運転を継続することによりチャーが付着し、静電容量検出装置７０の検出値が所定値以上に大きくなった場合には、ロータ５２の回転に同期する制御弁６３の開閉動作が許容され、噴射ノズル６０から不活性ガスを間欠噴射して付着したチャーを払い落とすことが可能になる。このとき、噴射ノズル６０から噴射される不活性ガスは、移送室５５が搬送してきたチャーをチャー通路１８に落下させた後の露出した翼体表面に向けて直接噴射されるので、翼体表面のチャー付着部に噴射力を確実に作用させて払い落とすことができる。なお、噴射ノズル６０の噴射角度、翼体５４に向けた間欠噴射の噴射開始位置及び噴射終了位置については、翼体５４が回転移動しているので、空となった移動室５５内の翼体表面に向けて、特に、回転方向裏面側表面５４ａに向けた噴射タイミングで噴射を開始してから翼体表面の全面にわたって略均一な噴射がなされるように設定すればよい。
【００３３】
こうして払い落とされたチャーは、チャー通路１８に落下してチャービン３に回収される。従って、翼体５４の回転方向裏面側表面５４ａは、回転するロータ５２の翼体５４間に形成される移動室５５とともに回転移動してきたチャーがチャー出口から落下した後、噴射ノズル６０に近いチャー出口上で露出するので、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで不活性ガスの噴射を開始すれば、ロータ５２が回転してくるため常に噴射ノズル６０に近い位置で翼体表面に付着したチャーに対して直接不活性ガスの噴射力が作用するので、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
また、チャーの付着量が所定値以上に多い場合のみ不活性ガスの噴射を行うので、これによっても不活性ガスの消費量を最小限に抑えることができる。
【００３４】
また、翼体５４の先端とハウジング５１の内面との間には、熱伸びを考慮した隙間が設けられているため、差圧によりチャービン３からポーラスフィルタ装置４側へ向かうガス流れがあり、従って、このガス流れが噴射ノズル６０のガス吹出口を常にパージする効果を生む。
なお、上述した実施形態では、チャー堆積量検出手段は、チャー出口を通過した直後の位置において移送室５５内の静電容量を検出して判断するものとしたが、同じ位置における移送室５５内の温度を検出し、温度が所定値以上に上昇した場合に付着量が多いと判断してもよい。
【００３５】
ところで、上述した実施形態では、ロータリフィーダ５が取り扱う粉粒体を石炭ガス化装置のチャーとしたが、本発明のロータリフィーダ５はこれに限定されることはなく、石炭ガス化装置以外でチャーを取り扱う場合は勿論のこと、付着性を有する他の粉粒体を処理する場合にも適用可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。
この実施形態の石炭ガス化装置では、チャー回収システム１のチャー付着部に、チャー付着部をタール気化温度等の処理温度に保持する加熱手段と、タール気化温度等の処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えている。なお、タール気化温度は、チャーに含まれる灰成分及び炭素成分のうち、タールを含む炭素成分を気化させる温度である。
【００３７】
図３は、チャー付着部がロータリーフィーダ５である場合の加熱手段を示しており、ハウジング５１の周囲を電気加熱ヒータ８０で覆い、この電気加熱ヒータに８０に通電して内部をタール気化温度に加熱する。この電気加熱ヒータ８０は、温度センサ８１の検出温度に応じてスイッチ８２がＯＮ／ＯＦＦ制御され、ロータリーフィーダ５の内部を所定の温度範囲に維持することができる。この場合のタール気化温度は、４００〜４５０℃に維持することが好ましい。
なお、ロータリーフィーダ５に接続されたチャー通路１８についても、ロータリーフィーダ５の近傍等を部分的に加熱してもよい。
【００３８】
このような構成の石炭ガス化装置は、チャー付着部となるロータリーフィーダ５を電気加熱ヒータ８０により加熱してタール気化温度に維持するため、チャーに含まれる炭素成分及び／またはタール分が気化してしまい、付着して残るようなことはない。従って、ロータリーフィーダ５の運転中に加熱してタール気化温度を維持すれば、ロータリーフィーダ５の内部に、チャーの炭素成分、タールを含むチャーの炭素成分、あるいは、タールのみが付着して残留することを防止できる。
なお、上述した説明では加熱手段を電気加熱ヒータ８０としたが、これに限定されることはなく、たとえば石炭ガス化複合発電設備を構成するガスタービンや排熱回収ボイラ等の排熱を利用してもよい。
【００３９】
また、上述したタール気化温度に維持する加熱手段に加えて、チャーを灰化させる酸素濃度に維持するための酸素供給手段を設けておけば、タール気化温度でチャーの炭素成分及び／またはタールを灰化させることができる。なお、タール気化温度でチャーを灰化させる好適な酸素濃度は、５〜１５％である。
この酸素供給手段は、たとえば上述した第１の実施形態における噴射ノズル６０を使用し、不活性ガスに代えて酸素を供給すればよい。この場合、不活性ガス及び酸素の供給ガスを選択切り換えする弁を設けておけばよいが、酸素専用の供給系統を設けてもよい。
【００４０】
このような構成の石炭ガス化装置では、チャー付着部となるロータリーフィーダ５の運転停止中に、タール気化温度に加熱した状態で５〜１５％の酸素濃度を維持することにより、内部に付着しているチャーが灰化（酸化）する。このため、灰化したチャーは、粘性の強いタールとは異なり清掃等により容易に除去することができる。
なお、上述した実施形態ではチャー付着部をロータリーフィーダ５としたが、たとえばロータリフィーダ５の有無に係わらず、チャー回収システム１においてタール付着やチャー付着が懸念されるバルブ等にも適用可能である。
【００４１】
上述した本発明によれば、高圧ガスの圧力で翼体５４の回転方向裏側表面５４ａ等の翼体表面に付着したチャーを払い落とし、チャー出口から落下させて回収することができるので、チャー回収システム１のロータリーフィーダ５等におけるチャーの付着・堆積を防止または抑制することができ、この結果、運転継続時間が延長されて生産効率のよい石炭ガス化装置となる。また、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで高圧ガスを間欠的に噴き付けるため、翼体表面のチャー付着部が露出して噴射ノズル６０に近づいた状況でのみ高圧ガスを付着部に向けて直接噴射することになるので、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
【００４２】
また、上述した本発明によれば、チャー回収システム１のチャー付着部に、処理温度（タール気化温度等）に保持する電気加熱ヒータ８０等の加熱手段と、この処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する噴射ノズル６０等の酸素供給手段とを設けたので、これをロータリーフィーダ５に適用すると、運転中には内部のチャーの炭素成分及び／またはタールが気化するため付着して残るようなことはなく、停止中には内部に付着したチャーが灰化するため容易に清掃して除去することができる。従って、チャー回収システム１のロータリーフィーダ５等におけるチャーの付着・堆積が防止または抑制されて運転継続時間の延長を可能とし、優れた生産効率及びメンテナンス性を有する石炭ガス化装置となる。
【００４３】
また、上述した本発明によれば、ハウジング５１の粉粒体出口側で、かつ、ロータ５２の翼体５４が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体５４に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズル６０を設置し、噴射ノズル６０に翼体５４の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させるロータリフィーダ５としたので、高圧ガスの噴射圧力で翼体５４の回転方向裏側表面に付着した粉粒体を払い落とし、粉粒体出口から落下させることができるようになり、粉粒体の付着や堆積を防止または抑制して連続運転時間を延長することができる。
【００４４】
また、上述した本発明によれば、ハウジング５１を処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でハウジング５１内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えたロータリフィーダ５としたので、ハウジング５１を処理温度に保持することにより、粉粒体に含まれて付着物となる炭素成分が気化するためハウジング５１等に付着して残ることはない。さらに、処理温度に保持し、付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明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。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る石炭ガス化装置の一実施形態としてロータリーフィーダ周辺の第１の実施形態を示す構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図２】石炭ガス化装置の全体構成例を示す系統図である。
【図３】本発明に係る石炭ガス化装置の一実施形態としてロータリーフィーダ周辺の第２の実施形態を示す側面図である。
【図４】石炭ガス化装置のチャー回収システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ チャー回収システム
２ サイクロン
３ チャービン
４ ポーラスフィルタ装置
５ ロータリーフィーダ
５１ ハウジング
５２ ロータ
５４ 翼体
５５ 移送室
６０ 噴射ノズル
７０ 静電容量検出装置
８０ 電気加熱ヒータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリフィーダ及び石炭ガス化装置に係り、特に、石炭ガス化複合発電設備のガスタービン燃料を石炭から精製する石炭ガス化装置において、石炭ガス化ガスに含まれるチャーを回収する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭をガス化して得られる石炭ガス化ガス（以下、「石炭ガス」と呼ぶ）を燃料としてガスタービンを運転するとともに、ガスタービンの排ガスから排熱を回収して得られた蒸気で蒸気タービンを運転して、ガスタービン及び蒸気タービンにより発電機を駆動して発電する石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）が知られている。
このような石炭ガス化複合発電設備の石炭ガス化装置においては、石炭ガス化炉で生成した石炭ガスを生成ガス冷却器で所望の温度に冷却した後、石炭ガス中に含まれているチャー（未燃分）を除去して回収する必要がある。
【０００３】
ここで、図４に基づいて、石炭ガス化複合発電設備の石炭ガス化装置に適用される従来のチャー回収システムを説明する。
図示のチャー回収システム１において、チャーを含む石炭ガスは、所望の温度に冷却された後、サイクロン２に導入されて比較的粗い粒径のチャー（粗粒子）が遠心分離により除去され、下方のチャービン３に落下してチャーホッパーに回収される。一方、粗粒子が分離・除去された石炭ガスは、サイクロン上部に開口するガス出口２ａからポーラスフィルタ装置４に導かれ、サイクロン２で遠心分離されることなく残ったチャー（微粒子）がポーラスフィルタ４ａに捕獲される。この微粒子は、粗粒子と同様に下方のチャービン３に落下してチャーホッパーに回収される。
一方、粗粒子及び微粒子のチャーを除去された石炭ガスは、ポーラスフィルタ装置４の上部からガス精製装置へ供給されてガスタービン燃料に精製される。
【０００４】
このように、サイクロン２及びポーラスフィルタ装置４から回収した粗粒子及び微粒子のチャーは、いずれもチャービン３からチャーホッパーに回収して貯められるが、サイクロン差圧の低減によるチャービン３からポーラスフィルタ装置４へ向けた逆流を防止するため、ポーラスフィルタ装置４の下部にはロータリーフィーダ５が設置されている。
また、図中の符号６は、ポーラスフィルタ装置４内のチャー堆積量検出手段として設けた温度計測装置であり、チャーの堆積量増加と温度上昇との関係を利用して堆積量を検出している。
【０００５】
このようなロータリーフィーダは、たとえば粒状物を供給口から排出口へ定量的に供給して袋詰め等の他の工程を円滑に進めるなど、従来より使用されている。
また、ロータリーフィーダにおいては、ロータの羽根先端部とロータ室（ハウジング）の内周壁面との間に設けた隙間に粉粒体が侵入していわゆる噛み込みを生じるので、ロータのスムーズな回転が妨げられるという問題が指摘されており、このような問題を解決するため、羽根先端部の吹出ノズルから内周壁面に向けてエアーを噴出させ、エアーカーテンを形成することが提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−２５３５４４号公報（第２−５頁、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した石炭ガス化装置のチャー回収システム１では、ロータリーフィーダ５により排出される微粒子のチャーは、チャービン３側から逆圧を受けるため、長期間の使用によりロータ５２の翼体表面でチャーが圧密されて付着量を増加させる原因となる。ここで作用する逆圧は、サイクロン差圧にサイクロン側とポーラスフィルタ装置側との粉体ヘッド差を加えたものである。
また、石炭ガス化の際に液状のタールが発生し、このタールが石炭ガス中のチャーに含まれる場合には、粘着性の強いタールがロータ５２の翼体表面に付着して残るため、微粒子のチャーが翼体表面に付着する速度は加速される。
【０００７】
上述したチャーの付着は、ロータ５２の翼体間に形成される移送室５５の容積を小さくし、ロータリーフィーダ５からチャービン３へのチャー排出量を減少させる原因となるので、ポーラスフィルタ装置４におけるチャー回収量がチャー排出量を上回った場合には、ポーラスフィルタ装置４の下部にチャーが堆積することとなる。従って、温度計測装置６で検出したチャー堆積量が許容値を超えると石炭ガス化装置の運転継続が困難になり、最終的には運転停止を余儀なくされる。
また、ロータリーフィーダ５を復旧させて石炭ガス化装置の運転を再開するためには、ロータリーフィーダ５を開放して清掃により付着物を除去し、移送室５５の容積を元に戻すメンテナンス作業が必要となる。しかし、特にタールが付着している場合には、粘着性が強いため清掃による物理的な除去作業は困難なものとなる。
【０００８】
このように、従来の石炭ガス化装置においては、チャー回収システムのロータリーフィーダ等において、チャーの付着・堆積を防止または抑制して運転継続時間を延長することが望まれる。
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、チャー回収システムのロータリーフィーダ等におけるチャーの付着・堆積を防止または抑制した石炭ガス化装置を提供することにある。また、本発明の目的は、石炭ガス化装置で回収するチャーのような粉粒体の付着・堆積を防止または抑制たロータリフィーダ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。
本発明のロータリフィーダは、ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明のロータリフィーダによれば、ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、ロータの翼体が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させるので、高圧ガスの噴射圧力で翼体の回転方向裏側表面に付着した粉粒体を払い落とし、粉粒体出口から落下させることができる。すなわち、翼体の回転方向裏面側表面は、回転するロータの翼体間に形成される移動室とともに回転移動してきた粉粒体が粉粒体出口から落下した後に粉粒体出口上で露出するので、露出した翼体表面が粉粒体出口上にあるタイミングで高圧ガスを噴き付ければ、翼体表面の粉粒体付着部に対し直接高圧ガスを噴射し、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
この場合、噴射する高圧ガスとしては、窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００１１】
本発明のロータリフィーダは、ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記ハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
このようなロータリフィーダによれば、ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えているので、ハウジングを処理温度（たとえば、付着物となる炭素成分が気化する温度）に保持することにより、粉粒体に含まれて付着物となる炭素成分が気化するためハウジング等に付着して残ることはない。さらに、処理温度に保持し、付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができる。
【００１３】
本発明の石炭ガス化装置は、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記ハウジングのチャー出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記チャー出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、
該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とするものである。
【００１４】
このような石炭ガス化装置によれば、ハウジングのチャー出口側で、かつ、ロータの翼体がチャー出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、該噴射ノズルに翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させるので、高圧ガスの噴射圧力で翼体の回転方向裏側表面に付着したチャーを払い落とし、チャー出口から落下させて回収することができる。すなわち、翼体の回転方向裏面側表面は、回転するロータの翼体間に形成される移動室とともに回転移動してきたチャーがチャー出口から落下した後にチャー出口上で露出するので、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで高圧ガスを噴き付ければ、翼体表面のチャー付着部に対し直接高圧ガスを噴射し、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
この場合、噴射する高圧ガスとしては、窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００１５】
上記の石炭ガス化装置において、ロータリーフィーダがポーラスフィルタ装置のチャー出口に接続されたチャー排出流路に設置され、ロータリーフィーダに設けたチャー堆積量検出手段が所定値以上の堆積量を検出してから噴射ノズルに間欠噴射を開始させることが好ましく、これにより、所定の付着状態となった時点から高圧ガスの噴射を開始することが可能になるので、高圧ガスの消費量を最小限に抑えることができる。
この場合のチャー堆積量検出手段は、チャー出口を通過した直後の位置において、移送室内の静電容量を検出して判断してもよいし、あるいは、移送室内の温度を検出して判断してもよい。
【００１６】
本発明の石炭ガス化装置は、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
このような石炭ガス化装置によれば、チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えているので、チャー付着部を処理温度（たとえば、付着物となる炭素成分が気化する温度）に保持することにより、チャーに含まれて付着物となるタール等の炭素成分が気化するため、付着物として残ることはない。さらに、チャーを灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができる。
【００１８】
本発明の石炭ガス化装置は、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような石炭ガス化装置によれば、チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えているので、チャー付着部を処理温度（たとえば、付着物となる炭素成分が気化する温度）に保持することにより、チャーに含まれて付着物となるタール等の炭素成分が気化するため、付着物として残ることはない。さらに、チャーを灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化したチャーを容易に除去することができる。
【００２０】
上記の石炭ガス化装置において、前記処理温度及び前記酸素濃度は、前記チャーの炭素成分及び／またはタールを灰化させる値に設定されることが好ましい。この場合の具体的な処理温度としてはタール気化温度がある。なお、好適なタール気化温度は４００〜４５０℃であり、このタール気化温度でチャーを灰化させる好適な酸素濃度は５〜１５％である。
また、上述した石炭ガス化装置において、好適なチャー付着部としてはロータリーフィーダがある。
【発明の効果】
【００２１】
上述した本発明のロータリフィーダは、ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、ロータの翼体が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、この噴射ノズルが翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射するので、粉粒体の付着・堆積を防止または抑制して運転時間の延長が可能となる。
【００２２】
また、上述した本発明のロータリフィーダは、ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えているので、ハウジングを処理温度に保持することにより、粉粒体に含まれて付着物となる炭素成分が気化するためハウジング等に付着して残ることはなく、さらに、処理温度に保持し、付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができ、従って、粉粒体の付着・堆積を防止または抑制して運転継続時間の延長が可能となる。
【００２３】
上述した本発明によれば、高圧ガスの噴射圧力で翼体の回転方向裏側表面に付着したチャーを払い落とし、チャー出口から落下させて回収することができるので、チャー回収システムを構成しているロータリーフィーダ等におけるチャーの付着・堆積を防止または抑制し、運転継続時間が延長されて生産効率の向上した石炭ガス化装置を提供することができる。
また、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで高圧ガスを間欠的に噴き付けるため、翼体表面のチャー付着部が露出する状況でのみ高圧ガスを付着部に向けて直接噴射し、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
【００２４】
上述した本発明によれば、チャー回収手段のチャー付着部に、タール気化温度等の処理温度に保持する加熱手段と、この処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを設けたので、これをロータリーフィーダに適用すると、運転中には加熱により内部の付着物（チャーの炭素成分及び／またはタール等）が気化して付着することはなく、停止中には加熱及び酸素濃度の維持により内部の付着物が灰化するため、容易に清掃して除去することができる。また、同様の構成は、ロータリフィーダを備えていない石炭ガス化装置のチャー付着部にも適用可能である。
従って、チャー回収システムのロータリーフィーダ等におけるチャー及び／またはタールの付着・堆積が防止または抑制されて運転継続時間の延長を可能とし、優れた生産効率及びメンテナンス性を有する石炭ガス化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る石炭ガス化装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は、石炭（微粉炭）をガス化してガスタービン運転用の石炭ガスを得る石炭ガス化装置の構成を示す系統図であり、石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）で使用する石炭ガス化燃料を製造するための装置（工程）となる。
図２に示す石炭ガス化装置において、図中の符号１０は石炭（微粉炭）をガス化する石炭ガス化炉、１１は石炭ガス化炉で生成されたガスを冷却する生成ガス冷却器である。また、図中の符号２は生成された石炭ガス中のチャー（粗粒子）を遠心分離させるサイクロン、３はサイクロン２及びポーラスフィルタ装置４で分離された粗粒子及び微粒子のチャーを収容するチャービン（ホッパー）、４はサイクロン２を経た石炭ガス中に残存している微粒子のチャーを捕獲するポーラスフィルタ装置であり、これらによりチャー回収システム１が構成される。
上述したチャー回収システム１でチャーを回収した後の石炭ガスは、ガス精製装置１３に供給される。
【００２６】
上述した生成ガス冷却器１１とサイクロン２のガス入口との間は、ガス通路１４で接続されている。
サイクロン２は、ガス出口とポーラスフィルタ装置４のガス入口との間がガス通路１５で接続され、チャー出口とチャービン３との間がチャー通路１６で接続されている。
ポーラスフィルタ装置４は、ガス出口とガス精製装置１３との間がガス通路１７で接続され、チャー出口とチャービン３との間がチャー通路１８で接続されている。そして、チャー通路１８には、サイクロン差圧の低減によるチャービン３からポーラスフィルタ装置４への逆流を防止するため、ロータリーフィーダ５が設置されている。
なお、図中の符号１９は、チャービン３から石炭ガス化炉１０にチャーを供給するためのチャー通路である。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
さて、上述した構成の石炭ガス化装置は、排ガス源の石炭ガス化炉１０で生成された石炭ガスが生成ガス冷却器１１を経て所望の温度に冷却された後工程に、ガス流路（排ガス流路）１４に接続されたチャー回収システム（チャー回収手段）１を備えている。このチャー回収システム１は、石炭ガス中に含まれる粗粒子のチャーを分離除去するサイクロン２と、粗粒子除去後の石炭ガス中に含まれる微粒子のチャーを分離除去するポーラスフィルタ装置４とを具備して構成される。
【００２８】
このうち、ポーラスフィルタ装置４で分離除去した微粒子のチャーは、ポーラスフィルタ装置４の下方に溜まり、逆圧対策としてチャー通路（チャー排出流路）１８に設けたロータリーフィーダ５の動作により排出され、チャー通路１８を通ってチャービン３へ確実に排出される。
ロータリーフィーダ５は、図１に示すように、ハウジング５１内をロータ５２が回転するように構成されている。ロータ５２は、図示省略の駆動源に連結された軸部５３から複数の翼体５４が放射状に突出する構成とされ、隣接する翼体５４，５４間には移送室５５となる空間が形成されている。図示の例では、軸部５３から９０度ピッチに４枚の翼体５４が突設され、円周方向を分割した４つの移送室５４が形成されている。
なお、翼体５４の先端部とハウジング５１の内周面との間には、熱伸びを考慮した隙間が形成されている。
【００２９】
上述した構成のロータリーフィーダ５に対して、ハウジング５１の下方に設けられたチャー出口側で、かつ、ロータ５２の翼体５４がチャー出口の通過を完了する位置の近傍には、翼体５４に向けて高圧ガスである不活性ガスを噴き出す噴射ノズル６０が設置されている。換言すれば、移送室５５がチャービン３への排出側に移動したとき、各移送室５５を仕切る翼体５４の表面に不活性ガスを噴き付ける噴射ノズル６０を設置してある。
この噴射ノズル６０を設置する具体的な位置は、たとえば時計回りに回転する翼体５４がチャー通路１８に接続されるチャー出口側の開口部を通過した直後の位置近傍が好適であり、すなわち、ハウジング５１がチャー通路１８から外側への膨出を開始した直後となる位置に取り付けることが好ましい。この設置位置近傍に翼体５４があると、移動室５５とともに回転移動してきたチャーがチャー出口からチャー通路１８に落下し、翼体５４の回転方向裏面側表面５４ａが露出した状態になるので、噴射ノズル６０の噴射方向を回転方向裏面側表面５４ａの付着物に向けて容易に噴射することができる。
【００３０】
上述した噴射ノズル６０は、ロータ５２のロータ軸方向へ等間隔に複数箇所（図示の例では４箇所）設置されている。すなわち、ロータ５２の軸部５３と平行に複数個の噴射ノズル６０を等間隔に設置し、翼体５４の軸方向が全面にわたってカバーされる配置とすればよく、各噴射ノズル６０は、ヘッダー６１を介して不活性ガス供給配管６２に連結されている。
不活性ガス供給配管３２は図示省略の不活性ガス供給源に接続され、配管途中の適所には制御弁６３を備えている。この制御弁６３は、ロータ５２の回転に同期して開閉することにより、翼体５４が所定の回転範囲内に存在する場合にのみ開き、不活性ガスを間欠噴射させる機能を有している。なお、ここで使用する高圧ガスは、たとえば窒素ガス等の不活性ガスが好ましい。
【００３１】
さらに、上述した流量制御弁６３の開閉操作は、ロータリーフィーダ５の適所にチャー堆積量検出手段として設けた静電容量検出装置７０の検出値に基づく制御信号を受けて許容される。すなわち、流量制御弁６３は、静電容量検出装置７０が所定値（閾値）以上の堆積量を意味する静電容量値を検出した場合にのみ開閉操作が許容され、噴射ノズル６０による不活性ガスの間欠噴射が実施可能となるように制御される。
静電容量検出装置７０は、ロータ５２の回転方向において、チャー出口側の開口部からハウジング５１の上部に開口するチャー入口側の開口部までの間に形成される移送室５５の領域、すなわち、チャーの排出を完了して新たなチャーの受入をする前の移送室５５が空となる回転領域に設置して測定する配置とされる。
【００３２】
上述した構成により、ロータリーフィーダ５の翼体５４に付着するチャーの堆積量を静電容量検出装置７０で検出し、その検出値が所定値より小さい場合はチャーを払い落とす必要がないと判断し、ロータ５２の回転に同期する制御弁６３の開閉動作は停止される。
しかし、石炭ガス化装置の運転を継続することによりチャーが付着し、静電容量検出装置７０の検出値が所定値以上に大きくなった場合には、ロータ５２の回転に同期する制御弁６３の開閉動作が許容され、噴射ノズル６０から不活性ガスを間欠噴射して付着したチャーを払い落とすことが可能になる。このとき、噴射ノズル６０から噴射される不活性ガスは、移送室５５が搬送してきたチャーをチャー通路１８に落下させた後の露出した翼体表面に向けて直接噴射されるので、翼体表面のチャー付着部に噴射力を確実に作用させて払い落とすことができる。なお、噴射ノズル６０の噴射角度、翼体５４に向けた間欠噴射の噴射開始位置及び噴射終了位置については、翼体５４が回転移動しているので、空となった移動室５５内の翼体表面に向けて、特に、回転方向裏面側表面５４ａに向けた噴射タイミングで噴射を開始してから翼体表面の全面にわたって略均一な噴射がなされるように設定すればよい。
【００３３】
こうして払い落とされたチャーは、チャー通路１８に落下してチャービン３に回収される。従って、翼体５４の回転方向裏面側表面５４ａは、回転するロータ５２の翼体５４間に形成される移動室５５とともに回転移動してきたチャーがチャー出口から落下した後、噴射ノズル６０に近いチャー出口上で露出するので、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで不活性ガスの噴射を開始すれば、ロータ５２が回転してくるため常に噴射ノズル６０に近い位置で翼体表面に付着したチャーに対して直接不活性ガスの噴射力が作用するので、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
また、チャーの付着量が所定値以上に多い場合のみ不活性ガスの噴射を行うので、これによっても不活性ガスの消費量を最小限に抑えることができる。
【００３４】
また、翼体５４の先端とハウジング５１の内面との間には、熱伸びを考慮した隙間が設けられているため、差圧によりチャービン３からポーラスフィルタ装置４側へ向かうガス流れがあり、従って、このガス流れが噴射ノズル６０のガス吹出口を常にパージする効果を生む。
なお、上述した実施形態では、チャー堆積量検出手段は、チャー出口を通過した直後の位置において移送室５５内の静電容量を検出して判断するものとしたが、同じ位置における移送室５５内の温度を検出し、温度が所定値以上に上昇した場合に付着量が多いと判断してもよい。
【００３５】
ところで、上述した実施形態では、ロータリフィーダ５が取り扱う粉粒体を石炭ガス化装置のチャーとしたが、本発明のロータリフィーダ５はこれに限定されることはなく、石炭ガス化装置以外でチャーを取り扱う場合は勿論のこと、付着性を有する他の粉粒体を処理する場合にも適用可能である。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。
この実施形態の石炭ガス化装置では、チャー回収システム１のチャー付着部に、チャー付着部をタール気化温度等の処理温度に保持する加熱手段と、タール気化温度等の処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えている。なお、タール気化温度は、チャーに含まれる灰成分及び炭素成分のうち、タールを含む炭素成分を気化させる温度である。
【００３７】
図３は、チャー付着部がロータリーフィーダ５である場合の加熱手段を示しており、ハウジング５１の周囲を電気加熱ヒータ８０で覆い、この電気加熱ヒータに８０に通電して内部をタール気化温度に加熱する。この電気加熱ヒータ８０は、温度センサ８１の検出温度に応じてスイッチ８２がＯＮ／ＯＦＦ制御され、ロータリーフィーダ５の内部を所定の温度範囲に維持することができる。この場合のタール気化温度は、４００〜４５０℃に維持することが好ましい。
なお、ロータリーフィーダ５に接続されたチャー通路１８についても、ロータリーフィーダ５の近傍等を部分的に加熱してもよい。
【００３８】
このような構成の石炭ガス化装置は、チャー付着部となるロータリーフィーダ５を電気加熱ヒータ８０により加熱してタール気化温度に維持するため、チャーに含まれる炭素成分及び／またはタール分が気化してしまい、付着して残るようなことはない。従って、ロータリーフィーダ５の運転中に加熱してタール気化温度を維持すれば、ロータリーフィーダ５の内部に、チャーの炭素成分、タールを含むチャーの炭素成分、あるいは、タールのみが付着して残留することを防止できる。
なお、上述した説明では加熱手段を電気加熱ヒータ８０としたが、これに限定されることはなく、たとえば石炭ガス化複合発電設備を構成するガスタービンや排熱回収ボイラ等の排熱を利用してもよい。
【００３９】
また、上述したタール気化温度に維持する加熱手段に加えて、チャーを灰化させる酸素濃度に維持するための酸素供給手段を設けておけば、タール気化温度でチャーの炭素成分及び／またはタールを灰化させることができる。なお、タール気化温度でチャーを灰化させる好適な酸素濃度は、５〜１５％である。
この酸素供給手段は、たとえば上述した第１の実施形態における噴射ノズル６０を使用し、不活性ガスに代えて酸素を供給すればよい。この場合、不活性ガス及び酸素の供給ガスを選択切り換えする弁を設けておけばよいが、酸素専用の供給系統を設けてもよい。
【００４０】
このような構成の石炭ガス化装置では、チャー付着部となるロータリーフィーダ５の運転停止中に、タール気化温度に加熱した状態で５〜１５％の酸素濃度を維持することにより、内部に付着しているチャーが灰化（酸化）する。このため、灰化したチャーは、粘性の強いタールとは異なり清掃等により容易に除去することができる。
なお、上述した実施形態ではチャー付着部をロータリーフィーダ５としたが、たとえばロータリフィーダ５の有無に係わらず、チャー回収システム１においてタール付着やチャー付着が懸念されるバルブ等にも適用可能である。
【００４１】
上述した本発明によれば、高圧ガスの圧力で翼体５４の回転方向裏側表面５４ａ等の翼体表面に付着したチャーを払い落とし、チャー出口から落下させて回収することができるので、チャー回収システム１のロータリーフィーダ５等におけるチャーの付着・堆積を防止または抑制することができ、この結果、運転継続時間が延長されて生産効率のよい石炭ガス化装置となる。また、露出した翼体表面がチャー出口上にあるタイミングで高圧ガスを間欠的に噴き付けるため、翼体表面のチャー付着部が露出して噴射ノズル６０に近づいた状況でのみ高圧ガスを付着部に向けて直接噴射することになるので、少ない噴射量で効率よく払い落とすことができる。
【００４２】
また、上述した本発明によれば、チャー回収システム１のチャー付着部に、処理温度（タール気化温度等）に保持する電気加熱ヒータ８０等の加熱手段と、この処理温度でチャーを灰化させる酸素濃度に維持する噴射ノズル６０等の酸素供給手段とを設けたので、これをロータリーフィーダ５に適用すると、運転中には内部のチャーの炭素成分及び／またはタールが気化するため付着して残るようなことはなく、停止中には内部に付着したチャーが灰化するため容易に清掃して除去することができる。従って、チャー回収システム１のロータリーフィーダ５等におけるチャーの付着・堆積が防止または抑制されて運転継続時間の延長を可能とし、優れた生産効率及びメンテナンス性を有する石炭ガス化装置となる。
【００４３】
また、上述した本発明によれば、ハウジング５１の粉粒体出口側で、かつ、ロータ５２の翼体５４が粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、翼体５４に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズル６０を設置し、噴射ノズル６０に翼体５４の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させるロータリフィーダ５としたので、高圧ガスの噴射圧力で翼体５４の回転方向裏側表面に付着した粉粒体を払い落とし、粉粒体出口から落下させることができるようになり、粉粒体の付着や堆積を防止または抑制して連続運転時間を延長することができる。
【００４４】
また、上述した本発明によれば、ハウジング５１を処理温度に保持する加熱手段と、処理温度でハウジング５１内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えたロータリフィーダ５としたので、ハウジング５１を処理温度に保持することにより、粉粒体に含まれて付着物となる炭素成分が気化するためハウジング５１等に付着して残ることはない。さらに、処理温度に保持し、付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持することにより、清掃時等に灰化した炭素成分を容易に除去することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明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。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る石炭ガス化装置の一実施形態としてロータリーフィーダ周辺の第１の実施形態を示す構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図２】石炭ガス化装置の全体構成例を示す系統図である。
【図３】本発明に係る石炭ガス化装置の一実施形態としてロータリーフィーダ周辺の第２の実施形態を示す側面図である。
【図４】石炭ガス化装置のチャー回収システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ チャー回収システム
２ サイクロン
３ チャービン
４ ポーラスフィルタ装置
５ ロータリーフィーダ
５１ ハウジング
５２ ロータ
５４ 翼体
５５ 移送室
６０ 噴射ノズル
７０ 静電容量検出装置
８０ 電気加熱ヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、
該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とするロータリフィーダ。
【請求項２】
ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記ハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えていることを特徴とするロータリフィーダ。
【請求項３】
石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記ハウジングのチャー出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記チャー出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、
該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項４】
前記ロータリーフィーダがポーラスフィルタ装置のチャー出口に接続されたチャー排出流路に設置され、前記ロータリーフィーダに設けたチャー堆積量検出手段が所定値以上の堆積量を検出してから前記噴射ノズルに間欠噴射を開始させることを特徴とする請求項３に記載の石炭ガス化装置。
【請求項５】
石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項６】
石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項７】
前記処理温度及び前記酸素濃度は、前記チャーの炭素成分及び／またはタールを灰化させる値に設定されることを特徴とする請求項５または６に記載の石炭ガス化装置。
【請求項８】
前記チャー付着部が前記ロータリーフィーダであることを特徴とする請求項６または７に記載の石炭ガス化装置。
【請求項１】
ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングの粉粒体出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記粉粒体出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、
該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とするロータリフィーダ。
【請求項２】
ハウジング内で回転するロータが粉粒体を送出するロータリフィーダにおいて、
前記ハウジングを処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記ハウジング内の付着物中の炭素成分を灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段とを備えていることを特徴とするロータリフィーダ。
【請求項３】
石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記ハウジングのチャー出口側で、かつ、前記ロータの翼体が前記チャー出口の通過を完了する位置の近傍に、前記翼体に向けて高圧ガスを噴き出す噴射ノズルを設置し、
該噴射ノズルに前記翼体の回転方向裏面側表面へ向けた噴射タイミングで高圧ガスを間欠噴射させることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項４】
前記ロータリーフィーダがポーラスフィルタ装置のチャー出口に接続されたチャー排出流路に設置され、前記ロータリーフィーダに設けたチャー堆積量検出手段が所定値以上の堆積量を検出してから前記噴射ノズルに間欠噴射を開始させることを特徴とする請求項３に記載の石炭ガス化装置。
【請求項５】
石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項６】
石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を分離・除去して回収するチャー回収手段を備え、該チャー回収手段のチャー排出流路にハウジング内でロータが回転するロータリーフィーダを備えている石炭ガス化装置において、
前記チャー回収手段のチャー付着部が、該チャー付着部を処理温度に保持する加熱手段と、前記処理温度で前記チャーを灰化させる酸素濃度に維持する酸素供給手段と、を備えていることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項７】
前記処理温度及び前記酸素濃度は、前記チャーの炭素成分及び／またはタールを灰化させる値に設定されることを特徴とする請求項５または６に記載の石炭ガス化装置。
【請求項８】
前記チャー付着部が前記ロータリーフィーダであることを特徴とする請求項６または７に記載の石炭ガス化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１５３５８５（Ｐ２００７−１５３５８５Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５３７１６（Ｐ２００５−３５３７１６）
【出願日】平成１７年１２月７日（２００５．１２．７）
【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１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月７日（２００５．１２．７）
【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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