JP2001354975A

JP2001354975A - 石炭ガス化および灰溶融炉、および複合発電システム

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Publication number: JP2001354975A
Application number: JP2000177008A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukuhara; 広嗣福原; Hidekazu Fujimura; 秀和藤村; Yasushi Iwai; 康岩井; Zensuke Tamura; 善助田村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-12-25

Abstract

(57)【要約】【課題】石炭火力等で発生する石炭灰の処理方法に関
して、石炭ガス化炉により自己の石炭灰を溶融するだけ
でなく、その数倍の灰の減容化と無害化を行い、さらに
高効率で環境性にも優れた発電を行わせる灰溶融に最も
適するガス化方式、ガス化炉運転方法、石炭灰の供給方
法および発電システムを提供する。【解決手段】酸化剤として酸素８０を用い、石炭ガス
化炉１のガス化反応室２を上下に２段３Ａ、３Ｂに分割
し、灰３５０を下段ガス化室３Ｂに供給し、下段ガス化
室の酸素／石炭比を従来より高く設定して灰を溶融スラ
グ化し、上段ガス化室３Ａに供給する酸素／石炭比は逆
に従来より小さくして、トータルの酸素供給量をできる
だけ抑えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭および灰の溶
融装置および複合発電システムに係り、特に、石炭灰や
その他の焼却灰、フライアッシュ等の処理と、これらの
灰処理システムを利用して効率的に石炭ガス化発電を行
う複合発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭火力発電所で発生した灰の処理は、
従来、灰捨て場に捨てられていたが、かさ密度が小さい
ため容積が大きく、処理場の確保も次第に困難になって
きている。また、捨てられる灰は水溶出性であり、環境
面でも問題を抱えている。

【０００３】そのため、灰の有効利用についても研究は
されているが、特に海外炭フライアッシュは、石炭性状
やプラント等でその品質が異なり、灰有効利用の開発
は、なかなか進んでいないのが現状である。その中で最
後まで残った焼却灰や飛灰（フライアッシュ）を溶融し
てガラス状のスラグにし、減容化と無害化を図るための
炉の開発も進んできている。

【０００４】灰を溶融する炉として、既存技術の一つ
に、加圧２段噴流床空気吹き石炭ガス化炉がある。ガス
化炉を上下２室に分け、灰の溶融安定排出が可能な高温
燃焼を得るコンバスタ部（下段の高空気比部）と、コン
バスタ部の高温ガスを有効利用しガス化反応を行うリダ
クタ部（上段の低空気比部）とから構成される。

【０００５】このような構成では、ガス化炉下段に位置
するコンバスタ部にて石炭中の灰分を溶融スラグ化し、
その上段に位置するリダクタ部にて、供給された石炭と
下段の高温燃焼ガスを用いてガス化が行われる。

【０００６】上段の反応に伴う吸熱作用により急冷させ
るとともに、そこで発生した未燃チャーを回収し、下段
のコンバスタ部に戻してそのチャーの未燃分を石炭とと
もに燃焼させ、その燃焼熱で石炭およびチャー中の灰分
を溶融させるものであった（三菱重工技報ＶＯＬ.３
３Ｎｏ.１（１９９６）参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年の廃棄物処理の関
心の高さとあいまって、石炭火力発電から出るフライア
ッシュや、種々の石炭灰の処理が問題になってきてい
る。すなわち、前述のように、フライアッシュや焼却灰
の処理として、溶融炉で処理して減容化ならびに無害化
することが求められている。

【０００８】本発明の意図の一つである灰の溶融という
観点から見た場合、上記空気吹きガス化炉では、灰を溶
融するための熱量を確保するためには、空気中の窒素も
加熱しなけれがならないので、それだけ燃料および空気
量が増加する。

【０００９】そのため、ガス化炉を出るガス流量が大幅
に増加し、後流側設備のシンガスクーラ、チャー回収装
置、およびガス精製設備の負担増となり、大量の灰の溶
融に使用するには、熱効率面からみて得策とはいえない
問題がある。

【００１０】勿論、酸素吹きガス化炉でも、灰の溶融ス
ラグ化は空気吹きガス化炉同様に行われているが、酸素
を酸化剤としているため、高ガス化効率は達成されやす
い反面、ガス化反応後も温度が高いため、発生ガスの一
部を低温循環させ、冷却させなければならない問題があ
る。

【００１１】冷却が不十分の場合、高温の溶融スラグの
一部がそのまま後流まで流れ、付着する可能性もあっ
た。さらに、還元雰囲気で温度が高くなり易いため、シ
アン化物（ＨＣＮ）の発生量が増えるなどの問題もあっ
た。

【００１２】また、ガス化炉とは別の溶融炉の開発も進
んでいるが、コストが高く操作も難しいなど、小規模自
治体や産業廃棄物処理業者が行うには限界がある。特
に、溶融炉で発生した高温熱を効率よくボイラで回収し
て、有効に発電に利用するまでには至っていない。

【００１３】本発明の課題は、これまでの石炭ガス化炉
にみられたように、供給した石炭中の灰を溶融するだけ
でなく、その数倍の量の灰を処理し、さらに高効率な発
電を行わせるために、石炭ガス化炉による灰溶融と、ガ
スタービンもしくは蒸気タービン発電用燃料ガスの生成
を、できるだけ少ない燃料および酸化剤供給量で提供す
ることである。

【００１４】そして、発電プラントの熱効率の低下を極
力抑え、また、石炭ガス化発電の問題点の一つであった
石炭ガス化炉から出るシアン化物やアンモニア等の有害
物質の発生を、同時に低減できるような灰溶融に適した
ガス化方式、ガス化炉運転方法、石炭灰の供給方法など
を踏まえた複合発電システムを提供することである。

【００１５】

【発明を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明が採用した要旨は次のとおりである。すなわ
ち、本発明の石炭ガス化および灰溶融炉は、石炭をガス
化する上下２段のガス化反応部を有する噴流床ガス化炉
と、上下２段のガス化反応部に酸化剤を供給する酸化剤
供給手段と、下段のガス化反応部に灰を供給する灰供給
手段とを備え、下段のガス化反応部の酸化剤／石炭比率
を高めて、灰を溶融スラグ化させることにより、石炭の
ガス化と同時に、従来に比べて大量の灰を溶融できるよ
うにした。

【００１６】また、本発明の複合発電システムは、石炭
をガス化する上下２段のガス化反応部を有する噴流床ガ
ス化炉と、噴流床ガス化炉からの生成ガスを利用して発
電するガスタービンまたは蒸気タービンとを備え、噴流
床ガス化炉の上下２段のガス化反応部に酸素を供給する
酸素供給手段と、下段のガス化反応部に灰を供給する灰
供給手段と、上下２段のガス化反応部の酸素／石炭比率
をそれぞれ調整する酸素／石炭比率調整手段とを備え、
灰の供給量の増減にしたがって、上下２段のガス化反応
部の酸素／石炭比率をそれぞれ調整することにより、大
量の灰の溶融と発電とを効率的に行わせるようにした。

【００１７】以下、具体的に説明する。（１）酸化剤として酸素を用い、石炭ガス化炉のガス化
反応室を上下２段に分割し、下段ガス化室は下部がスラ
グ取出し口を介して水槽を含む冷却部（クエンチ部）と
つながっている。外部からの灰を下段ガス化室に供給
し、供給した灰の顕熱および融解熱といった吸熱作用を
利用することにより、下段の酸素／石炭比を従来より高
く設定できるようにした。また、溶融スラグは前述のス
ラグ取出し口からクエンチ部に流下させるようにした。

【００１８】（２）上記ガス化反応室の上段側に供給す
る酸素／石炭比は、逆に従来の灰を供給しない場合より
小さくして、トータルの酸素供給量をできるだけ抑える
運転を行えるようにした。

【００１９】（３）灰の搬送はもちろん、石炭や回収し
たチャーなどを気流搬送する気体として、二酸化炭素ガ
スを用いるようにした。二酸化炭素は不活性ガスである
が、高温のガス化炉内では酸化剤の役割を果たすため、
プラント効率面でプラス効果がある。

【００２０】（４）灰供給の際には灰の融点を降下させ
る物質を供給する。これにより、種々の性状を有する灰
を効率的に溶融でき、また、灰の融点が下げられるた
め、炉壁への熱負荷が軽減できることになり、炉の信頼
性向上につながる。

【００２１】以下に、本発明の作用原理を詳述する。ガ
ス化炉のガス化反応部下段に供給した灰を溶融させるた
めには、灰の顕熱と融解熱に相当する熱量分を補う必要
がある。その温度にまで高めるための顕熱と融解熱が必
要になるため、石炭だけを供給する場合よりも、灰を供
給した部分（下段）の反応部では、余計に酸化剤を加え
て石炭と酸素の燃焼反応を進めて熱量を得なければなら
ない。

【００２２】したがって、好ましくは、酸化剤としては
空気よりも酸素の方が、空気中の窒素分の温度上昇に伴
う熱量を加えなくてすむため、反応および熱効率的に有
利となる。すなわち、灰を溶融するには下段への酸素量
を増やし、酸素／石炭比を高めて、下段における燃焼量
を高め、発生する熱量を増加させることによって達成さ
れる。

【００２３】これは見方を変えれば、これまで酸素量を
増すと温度が高くなり過ぎるため、酸素供給量に限界が
あったが、本発明では灰をガス化室下段に導入すること
により、酸素量を増し、発生熱量を増しても、温度の上
昇を従来並みに抑えることが可能となる。

【００２４】この結果、二酸化炭素（ＣＯ_２）や水（Ｈ
_２Ｏ）の発生量は、従来に比較して酸素量が増えている
ため増加することができる。また、下段での溶融スラグ
はすぐ下のクエンチ部にスムーズに流下させることがで
きる。

【００２５】そして、この下段で発生したＣＯ_２やＨ_２
Ｏが、上段反応部では石炭中のＣ分のガス化反応に寄与
する。すなわち、上段反応部では、その分だけ酸素量が
減ることと、吸熱反応が増えることにより、上段反応部
での反応温度が低下する。

【００２６】すなわち、ガス化反応部を上下２つの反応
室に分けて、下段の反応室にのみ灰を供給することによ
り、灰が下段の温度上昇を緩和し、また、下段ガス中に
含まれるＣＯ_２やＨ_２Ｏなどの、ガス化反応に必要な化
学種の量を増加させることにつながる。つまり、Ｃ
Ｏ_２、Ｈ_２Ｏがより多く下段から上段に流入するため、
下記に示す化学反応（吸熱反応）が進むことにな
る。

【００２７】ＣＯ_２＋Ｃ→２ＣＯ ……………… Ｈ_２Ｏ＋Ｃ→Ｈ_２＋ＣＯ ……………

【００２８】すなわち、酸素が減り、温度が結果的に下
がっても、上記反応がＣＯ_２、Ｈ_２Ｏの増加により進む
ことになるため、ガス化反応を従来どおり維持できるこ
とになる。したがって、下段への灰供給は、結果的に上
段の酸素量を従来より減らせることにつながり、トータ
ル酸素量の増加を極力抑えた運転が可能となる。

【００２９】また、これに伴い、上段で主に発生するＨ
ＣＮの低減も同時に図ることができる。すなわち、ＨＣ
Ｎは還元性雰囲気が強い場では、温度が低いほど平衡濃
度は低くなる（なお、上段に比べて還元性の弱い温度の
高い下段では、ＮＨ_３と同様にＨＣＮも発生量は少なく
問題とはならない）。したがって、ＨＣＮの発生量を抑
えるためには、上段において、できるだけ酸素の供給量
を低減して温度を低くする必要がある。

【００３０】前述のように、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏがより多く
下段から上段に流入するため、酸素が減り、また、吸熱
反応が進むために温度が下がり、ＨＣＮの濃度低減が図
られることになる。この結果、ガス精製における吸収液
寿命の向上、あるいは水洗設備コストの低減や、ＨＣＮ
処理設備のコスト低減が図られることになる。

【００３１】さらに、灰の供給により、新たなガス化炉
の温度制御を行うことができる。つまり、微妙なガス化
炉下段の温度調整を灰の増減で行うのである。これま
で、下段の温度調節は、下段に供給する酸素量の増減に
より行っていたが、酸素／石炭比が変化するため、少し
の酸素量変化に対してもガス化反応も変化するため、温
度が敏感に反応することによる制御面の難しさがある。

【００３２】本発明において、灰の増減による温度調整
は、酸素／石炭比は殆ど変化せず、灰量と正比例の関係
にある灰の顕熱や融解熱が変化するだけなので、下段反
応部の温度調節がより容易に、また、温度変化も緩やか
になるため、よりきめの細かい調節が可能になる。

【００３３】また、従来の方法では、下段の酸素流量を
調整することにより、トータルの酸素量も変化するた
め、生成ガスの発熱量の変動が大きくなる可能性があっ
た。また、酸素流量の変化もあり、酸素製造設備を含め
て運転が非常に複雑であった。本発明では、トータルの
酸素量を変える必要がないため、燃料の発熱量変化も小
さくできるし、酸素製造設備に与える影響もない。

【００３４】このほか、灰を供給した効果としては、上
記のように上段供給酸素量が減るために上段温度は下が
る。これまで、灰の付着対策のために、リサイクルガス
をガス化反応部出口において供給して冷却を行っていた
が、そのリサイクルガス量を上段温度の低下により減ら
すことができる。

【００３５】この結果、リサイクルガスの搬送や昇圧の
ための圧縮機容量、ガス精製設備における水洗塔容量、
洗浄水量の低減など、設備面でのコスト低減が図られ
る。しかも上段での温度が下がることは、ガス化炉の冷
却面からみて、炉のコンパクト化にもつながる。

【００３６】さらに、二酸化炭素の使用は、上記作用に
とどまらず、以下の点についても効果を発揮する。（１）二酸化炭素は石炭やチャー搬送条件下では不活性
ガスであるが、ＣＯ_２の酸素原子２個は、高温のガス化
炉内では酸化剤の役割を果たすため、その分だけガス化
炉に供給する酸素量の低減につながる。その結果、空気
分離設備の原料空気圧縮機、酸素圧縮機の流量がともに
減少するため、その分の圧縮機動力が低減し、プラント
効率面でプラス効果が出る。

【００３７】（２）液化炭酸ガスを使用することによ
り、気化装置で気化するだけで３ＭＰａ以上の圧力の二
酸化炭素を容易に発生できる。従来の窒素搬送では、空
気分離設備からの窒素を昇圧するために圧縮機が必要で
あったが、二酸化炭素では不要となり、設備コスト、補
機動力低減につながる。なお、液化炭酸ガスの気化に必
要なエネルギーは、熱効率に影響を及ぼすほどの量では
ない。

【００３８】（３）上記（１）で述べたように、二酸化
炭素のＣ原子の一部はＣＯの発生に寄与するため、結果
的に石炭ガス化ガスの発熱量は窒素搬送よりも高くな
る。同一石炭量から発生する生成ガス量は減少するが、
（流量×発熱量）は増加する。ただし、石炭ガス化炉と
熱回収ボイラから回収される熱量は酸素を減らし、上段
温度を下げたことから低減することになるが、発電効率
の面から見た場合、発熱量の効果の方が大きくなる。

【００３９】（４）搬送用窒素が不要になることによ
り、空気分離設備からの窒素に余裕が出るため、空気分
離設備の運転は酸素純度と流量だけを満足すればよいの
で、運転操作がより簡単になる。また、余分な窒素は、
チャーフィルターの逆洗やガス化炉およびシンガスクー
ラのスートブローに活用できるため、ガス化設備の信頼
性向上にもつながる。

【００４０】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１、２に、本発
明の石炭灰処理と石炭ガス化複合発電を、同時に行う方
法の第１の実施形態を示す。図１は、その中の石炭供給
設備およびガス化炉周りの灰供給系、灰処理方法を含む
石炭ガス化方法の詳細を示し、図２は、図１のガス化設
備から発生したガスを用いて発電まで行うプラントの全
体構成を示す。

【００４１】ここで、先ず石炭灰の溶融と石炭ガス化ガ
スを発生させる図１に示す本発明のガス化設備について
説明する。ガス化炉本体１のガス化反応室２は、上段３
Ａと下段３Ｂの各反応空間を有する。上段には上段バー
ナ４Ａが備わり、下段には下段バーナ４Ｂがそれぞれ複
数個、ガス化反応室２の周囲に備わる。

【００４２】粉砕機（図示せず）により微粉化された石
炭は、それぞれ上段用および下段用石炭に分けられる。
上段用の石炭１００Ａは、分級機５Ａにかけられたの
ち、上段石炭常圧ホッパ６Ａ、続いて上段石炭ロックホ
ッパ７Ａを介して、上段石炭フィードホッパ８Ａから、
エジェクタ９Ａにより上段バーナ４Ａに導かれる。

【００４３】下段用石炭１００Ｂも同様にして下段バー
ナに導かれる。石炭を該バーナまで搬送するために気流
搬送が行われるが、作用媒体として、窒素９０Ａ、９０
Ｂが、それぞれエジェクタ９Ａ、９Ｂに送り込まれ、石
炭の搬送を行う。

【００４４】また、上下段バーナ４Ａ、４Ｂには、石炭
の他、酸化剤として酸素が供給される。酸素は空気分離
設備１０で製造される。ここで空気は酸素と窒素に分離
されるが、分離された酸素８０は、酸素分配器１１で分
けられ、上段用酸素８１Ａは上段バーナ４Ａに、下段用
酸素８１Ｂは下段バーナ４Ｂに送られる。

【００４５】ガス化反応室２では、石炭と酸素が反応し
て生成した生成ガス２００が発生する。反応室を出た生
成ガス２００は、ガス化炉上部の熱回収部１２で、炉壁
まわりに設置された水冷管１４により冷却された後、ガ
ス化炉本体を出て、シンガスクーラ３５でさらに４００
℃前後まで冷却される。

【００４６】冷却後の生成ガス２０１は、チャー回収装
置（脱塵フィルタ、サイクロン等）２４に送られ、ここ
で固形物であるチャーとガスとが分離される。分離後の
生成ガス２０３は、後述するよう、精製処理を施して複
合発電システムのガスタービンの燃料ガスとして使用さ
れる。

【００４７】分離されたチャー３００は、チャーロック
ホッパ２５を介して、チャーフィードホッパ２６からチ
ャーバーナ３６を通って再びガス化反応室２に送られ
る。このチャーを搬送するため、石炭と同様に窒素９０
Ｃが用いられ、エジェクタ２７に送り込まれ、チャー・
窒素混相流３０１となる。

【００４８】次に、石炭灰の供給について説明する。石
炭火力発電所等で発生したフライアッシュなどの石炭灰
３５０は、貯蔵容器２８から常圧ホッパ２９、続いてロ
ックホッパ３０を介して加圧され、灰フィードホッパ３
１からエジェクタ３２に導かれる。

【００４９】エジェクタ３２には、搬送用媒体として窒
素９０Ｄが送られ、ここで灰・窒素混相流３０２とな
る。灰・窒素混相流３０２は、チャー・窒素混相流３０
１とガス化炉に導入される前に混合させ、チャー・灰・
窒素混相流３０３となってチャーバーナ３６に供給され
る。

【００５０】この灰とチャーを途中で混合させて搬送す
る方法は、チャーバーナの数を増やさない場合に有効で
ある。灰の供給量によっては、バーナ設計上、容量が足
りない場合が出てくるが、そのときは灰とチャーをそれ
ぞれ別々に搬送すればよい。

【００５１】すなわち、チャーはチャーバーナ３６から
噴出させ、灰は専用バーナをチャーバーナの近傍に設置
する。なお、チャーバーナ３６にはチャーのガス化反応
を促進させるために、空気分離設備の酸素分配器１１か
ら酸素８１Ｃを送り込む場合もある。

【００５２】次に、ガス化反応室２の下段３Ｂ、上段３
Ａのそれぞれで生じている現象について説明する。ガス
化炉ガス化室下段３Ｂに供給した灰を溶融させるために
は、灰の顕熱と融解熱に相当する熱量分を補う必要があ
る。

【００５３】それには、下段反応空間３Ｂへの酸素量を
増やし、つまり、これまで灰を外部から供給しなかった
場合に比べて、下段の酸素／石炭比を高めて、下段にお
ける燃焼量を高め、発生する熱量を増加させることによ
って達成される。すなわち、酸素分配器１１の上下段設
定比率を、灰の供給がない場合と比べて下段への酸素供
給量を増やす運転を行う。

【００５４】この結果、下段反応空間３Ｂに供給された
石炭およびチャー中の未燃カーボンと、酸素とが反応
し、その燃焼熱により、灰の溶融温度以上（１６００〜
１７００℃）の高温となり、供給灰と下段石炭中の灰分
（数％〜１０数％含有）が溶融する。

【００５５】ガス化炉１には、噴流床型で最下部に下段
反応空間３Ｂに隣接してスラグ取出口３３が設けられて
おり、溶融した灰が炉壁およびスラグ取出口３３を伝わ
って流下するようになっている。流下した溶融スラグは
クエンチ（冷却）部３４において水槽１６に落ち、そこ
で冷却および水砕される。

【００５６】水槽１６は、冷却水４００をポンプ１９で
循環させることによって低温に保たれ、炉からの輻射
熱、スラグの持ち込む顕熱による温度上昇によって、水
が蒸発することを防ぐようになっている。

【００５７】水槽で冷却および水砕された後、スラグ１
５は、モーター１８で駆動するクラッシャ１７により、
さらに微細化され、スラグホッパ２０に貯えられた後、
スラグ分離機２１で、スラグ分離水４０３とガラス質に
覆われた完全な非水溶出性の無害なスラグ１５とを分離
し、スラグ１５は、スラグコンベア２２からスラグバン
カ２３に送られ、そこから取り出される。

【００５８】このスラグ１５は非水溶出性のため、フラ
イアッシュに比べて取り扱いが容易であり、また容積に
おいてもフライアッシュの１／２程度なため、灰捨て場
も半分ですむなど、環境面からも優れている。

【００５９】なお、従来の石炭ガス化炉のように炭種が
定まっている場合は、石炭中の灰の溶融温度の推定が可
能であるため、融点降下剤（フラックス）の投入の是非
は予めわかっており、また、灰処理量も本発明のように
多くはないので、必要性は少なかった。

【００６０】しかし、本発明においては、供給する灰の
性状は必ずしも一定とは限らない。そのため、溶融温度
も様々であり、したがって、特に溶融温度の高い灰の場
合に備えて、灰ホッパー２９には融点降下剤（フラック
ス）の一つである石灰石３７０を供給できる装置は必須
のものとなる。

【００６１】下段３Ｂでの灰溶融量の増加により、炉壁
への負荷が最も懸念されるわけであるが、石灰石を導入
することにより灰の融点が下げられるため、この下段で
の熱負荷が軽減できることになり、炉の信頼性向上につ
ながる。

【００６２】一方、下段反応部３Ｂでのガス化反応であ
るが、ガス化反応は、石炭１００Ｂ中の揮発分のカーボ
ンが酸素によりＣＯを生成したり、他の揮発分である水
素がＨ_２を生成する。石炭中の固定カーボンは、揮発分
に比べてガス化が難しくなるが、高温で酸素量も多いこ
とから全てガス化し、未燃カーボンはほとんど発生しな
いと考えられる。

【００６３】特に、下段に灰を供給した場合は、酸素が
より増えるため、石炭中のカーボンや水素が、酸素と反
応する割合が灰供給無しのケースよりも一層高まる。こ
の結果、主ガス成分であるＣＯ、Ｈ_２に対して、さらに
酸化が進んだＣＯ_２、Ｈ_２Ｏの割合が増えることにな
る。

【００６４】この下段反応部３Ｂで発生した生成ガス１
１０は、続いて上段反応部３Ａに入る。上段反応部３Ａ
では、上段の石炭１００Ａが上段酸素８１Ａと反応し、
主ガス成分であるＣＯ、Ｈ_２を生成するが、上段は下段
に比べて酸素量を少なくし、上段反応部３Ａの温度を灰
溶融温度よりも低くしなければならない。

【００６５】上段温度は低下し、酸素量も少なくなる
が、上段石炭１００Ａ中の揮発分のＣはＣＯになる。ま
た、残った固定カーボンＣは、酸素の他、下段からの生
成ガス１１０のＣＯ_２とＨ_２Ｏと反応し、さらにガス化
反応を進める働きをする。ただし、固定カーボン全部を
ガス化することは難しく、未燃カーボンが灰と一緒にチ
ャーとなり、生成ガスと同伴してガス化炉から出て行
く。（下式参照）

【００６６】ＣＯ_２＋Ｃ→２ＣＯ ……………… Ｈ_２Ｏ＋Ｃ→Ｈ_２＋ＣＯ ……………

【００６７】ところで、灰の供給により、下段側におい
て酸素量が増えたため、前述のように、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ
量が増加する。これが、下流側である上段反応空間部３
Ａにおいて供給された石炭中のＣと、上記反応に寄与す
るため、上段から供給する酸素は、その分少なくてすむ
ことになる。

【００６８】すなわち、上段の供給酸素の量を減らして
も、下段からの生成ガス１１０のＣＯ_２、Ｈ_２Ｏの働き
で、従来と同じガス化反応を維持できることになる。こ
のように、下段への灰供給は、結果的に上段の酸素量を
従来より減らせることにつながり、トータル酸素量の増
加を極力抑えた運転が可能となる。

【００６９】ここで、表１に、石炭灰を供給しないケー
ス（ベース）、供給灰／石炭比２０％（ケース１）、同
４０％（ケース２）のそれぞれの場合におけるガス化運
転条件とガス化特性を示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】石炭中の灰分濃度は１０％としているた
め、ケース１ではベースの灰処理量の３倍、ケース２で
は５倍の灰を処理することになる。上段と下段の石炭比
は５０／５０と一定である。

【００７２】下段反応部３Ｂの出口温度を１７２０℃に
保つように、水冷壁１４で冷却される。また、この下段
反応部３Ｂにおける水冷壁を通しての伝熱量は一定であ
る。また、上段反応部３Ａで発生する未燃カーボン量
は、どのケースも同一である。

【００７３】上記のような条件を満たすガス化炉運転方
法としては、図１の酸素分配器１１により酸素の上／下
段の分配比を変えて、灰の供給量が増えるほど下段の酸
素／石炭比を大きくし、上段の酸素／石炭比を小さくす
ることにより達成される。

【００７４】しかも、トータルの酸素供給量の増加は、
ケース２でも４％の増加にとどめることができる。な
お、この酸素の増加量は、同量の灰をガス化炉ではなく
て、燃料として石炭を完全燃焼させて溶融させる場合に
必要となる酸素の１／２以下である。

【００７５】また、灰の供給量が増えるにしたがって、
特に、上段断熱温度の低下が大きくなるが、これに伴い
上段で主に発生するＨＣＮ平衡濃度の低減も、ケース２
で約６０％以上低減する。これは、ＨＣＮが還元性雰囲
気の強い場では、温度が低いほど平衡濃度は低くなるた
めである。

【００７６】ＨＣＮは、後述するガス精製設備の脱硫液
の劣化にとって、悪影響を及ぼす物質である。このＨＣ
Ｎの発生量の減少により、ガス精製における吸収液寿命
の向上あるいは水洗設備コストの低減や、ＨＣＮ処理設
備のコスト低減が図られることになる。

【００７７】表１における生成ガスの発熱量は、灰供給
量が増すに従い減少する。これは酸素量が増えたことに
よる影響である。また、回収熱量（ガス化炉の水冷壁か
らの伝熱量と前述のシンガスクーラ３５からの伝熱量の
合計）も、同じく減少する傾向を示すが、これは、上段
の断熱温度が低下したため、ガス化炉１の熱回収部１２
での伝熱量が低下した影響である。

【００７８】上記生成ガスの発熱量および回収熱量は発
電効率に影響する。そこで、図２において、本発明にお
ける石炭ガス化複合発電について説明する。図１にて説
明したように、ガス化炉１のガス化反応部２で発生した
生成ガス２００は、熱回収部１２で冷却され、約１００
０℃のガス化炉出口ガス２０２となって排出される。

【００７９】このガス化炉出口ガス２０２は、シンガス
クーラ３５の伝熱管３６にて蒸気を発生する。また、ガ
ス化炉熱回収部１２およびガス化反応部２の炉壁周囲全
面にめぐらした伝熱管１４でも蒸気発生を行う。

【００８０】シンガスクーラ３５を出た約４００℃まで
冷却された生成ガス２０１は、チャー回収装置（サイク
ロン２４）において、ガスと一緒に同伴されてきた固形
物であるチャーを分離回収する。回収されたチャー３０
０は、前述したように、供給された石炭灰３５０と一緒
にガス化炉へ戻される。

【００８１】空気分離設備１０には、空気圧縮機４０に
よって大気空気５１０の圧力を高められた、原料となる
べき空気５００が送り込まれ、設備内に備わる精留塔
（上下２塔方式）で酸素と上塔窒素、下塔窒素に分離さ
れる。

【００８２】酸素８０は酸素圧縮機４１により昇圧され
た後、上段用酸素８１Ａと下段用酸素８１Ｂとに分配さ
れ、ガス化反応室２に供給される。また下塔の窒素９１
は圧縮機４２により昇圧された後、前述のように、石炭
およびリサイクルチャー３００、供給灰３５０の搬送用
流体として使われる。

【００８３】チャー回収装置２４を出た生成ガス２０３
はガス精製設備に送られる。ガス精製設備における主要
な機器は、水洗浄塔、硫化カルボニル転換器、硫化水素
吸収塔、再生塔並びに、熱交換器類等である。

【００８４】先ず熱交換器５０で冷却され、水洗塔５１
にて煤塵のほか、ハロゲン化物、ＨＣＮ、ＮＨ_３などの
微量ガス成分が除去される。アンモニア、ハロゲン化物
は後流側機器の触媒や硫化水素吸収液の劣化の原因にも
なるため、水洗塔での除去が必要となる。この水洗過程
で最終的に、生成ガス２０４は約１２０〜１４０℃に冷
却される。

【００８５】洗浄後の生成ガスの一部は、リサイクルガ
ス２０６となって、噴出管１３（図１）を介して生成ガ
ス２００の冷却に使用され、下流側で生成ガス２００に
同伴して流れてきた微細な溶融灰の付着を防止する。

【００８６】本発明では表１に見られるように、上段断
熱温度が低下するため、冷却に用いるリサイクルガス２
０６の量が少なくてすみ、リサイクルガスブースター
（図示せず）の容量低減につながる。

【００８７】また、上段温度が下がることと、リサイク
ルガス２０６の低減に伴い、ガス化炉出口ガス２０２の
流量が減少するため、ガス化炉熱回収部１２およびシン
ガスクーラ３５の伝熱面積が低減し、ガス化炉やシンガ
スクーラのコンパクト化、チャー回収装置２４、水洗塔
５１などの容量も低減でき設備コストが低下する。

【００８８】残りのガス２０７は硫化カルボニル転化器
５２に送られ、生成ガス中のＣＯＳをＨ_２Ｓに転化す
る。硫化カルボニル転換器５２は、ＣＯＳをガス中の水
分と反応させて硫化水素に転換する触媒を充填した反応
容器である。

【００８９】この触媒は１６０℃から２５０℃の温度範
囲で作用する。ＣＯＳ転化後の生成ガス２０８は吸収塔
５３にてＭＤＥＡ吸収液によりＨ_２Ｓが除去される。ま
た、吸収塔の運転温度は約４０℃〜５０℃で作用する。

【００９０】脱硫後の生成ガス２０８は前述の熱交換器
５０にて加熱され、ガスタービン燃焼器５８に、中カロ
リー程度の燃料２０９として送り込まれる。硫化水素を
吸収した塔出口液（リッチ液）２１０は、熱交換器５５
で８０℃〜９０℃に加熱された後、再生塔５４頂部に送
られ、リボイラにて発生させた水蒸気６００と塔内を接
触しながら、硫化水素、二酸化炭素を始め、吸収された
ガスが脱離する。

【００９１】再生塔５４を出た吸収液２２０は、再び先
の熱交換器５５で冷却され、約４０℃で吸収塔５３に戻
される。脱離ガス２５０は石膏回収設備の燃焼炉５６に
送られ、そこで硫化水素が酸化され、ＳＯ_２あるいは一
部ＳＯ_３となる。

【００９２】燃焼炉５６からの燃焼ガス２６０は吸収塔
５７に送られ、硫黄酸化物がやはり塔内に供給した石灰
石３６０や、空気と反応して石膏２７０を生成する。吸
収塔５７から出る排ガス２８０は煙突５９に送られ大気
に放出される。

【００９３】ガスタービン燃焼器５８には、燃料ガスと
空気分離設備１０の上塔窒素９２を圧縮機４３で昇圧後
の窒素９３が送り込まれ、空気圧縮機４４で大気空気５
３０を圧縮した空気５２０で燃焼する。高温燃焼ガス２
３０はガスタービン４５を回転させ、発電機４６により
発電する。

【００９４】ガスタービン出口排ガス２３１は、排熱回
収ボイラ６０にて熱回収により冷却された後、煙突５９
を経て大気に放出される。排熱回収ボイラ６０で発生し
た蒸気は、先のガス化炉１およびシンガスクーラ３５で
発生した蒸気と合わせて、蒸気タービン（図示せず）に
よる発電を行う。

【００９５】なお、この高温高圧の発生蒸気は、灰の供
給元である石炭火力発電所に導き、そこで発電に使用す
ることもできる。その場合は、該発電所と同一敷地内に
本発明の設備を設置すればよい。

【００９６】このような発電方法を行う場合、上記表１
の生成ガス発熱量の低下、並びにガス化炉熱回収量の低
下は、発電効率の低下を招き、表１中のケース２で約２
〜３ポイント低下する。

【００９７】しかしながら、石炭ガス化複合発電は高効
率発電システムであるが故に、たとえ効率が多少低下し
ても、それでも他の発電方式に比べて遜色ないことが示
される。むしろ本発明のような方式をとらず、単に灰溶
融に必要な熱量を石炭燃焼で行う場合に必要となる石炭
量まで考慮すると、効率低下の程度は、さらに小さなも
のになる。

【００９８】次に、本発明になる灰処理・複合発電シス
テムにおける排水処理設備について、さらに、図２を用
いて説明を続ける。前述のように、水洗塔５１における
洗浄後の排水４１０には、チャー回収装置２４で除去で
きなかった固形物の他、アンモニア、シアン化物、ハロ
ゲン化物等微量ガス成分が含まれている。

【００９９】洗浄後排水４１０は排水処理設備の排水ピ
ット６１に溜められる。ピット排水４２０は凝集沈降処
理装置６２に送られ、沈殿物４２１を脱水機６６にかけ
てケーキ４３０として取リ出す。凝集沈降処理装置６２
を出た排水４４０は、排水ストリッパ６３で排水中に溶
け込んでいたアンモニア、シアン他の微量ガスが加熱脱
気され、脱離したガス２９０は前記燃焼炉５６に送ら
れ、可燃分は燃焼する。

【０１００】排水ストリッパ６３を出た排水４５０は、
処理水タンク６４に貯えられ、リサイクル水４６０とし
て再び水洗塔に供給される。排水のうちの余剰排水分４
５１が、ＣＯＤ他高度処理装置６５で処理を施された
後、環境規制値をクリアした処理済の放流水４７０とし
て系外に放流される。

【０１０１】ここで、前述の表１で説明した灰供給によ
るＨＣＮ低減の効果について説明する。ガス化炉１での
ＨＣＮの発生量が少なくなると、水洗塔５１でのＨＣＮ
吸収を促進するためのｐＨ調整が軽減される。また、吸
収塔５３のＭＤＥＡ吸収液の寿命が向上するため、液交
換頻度の減少や再生作業の軽減が図られ、運転コストの
低減につながる。

【０１０２】また、排水処理設備の排水ストリッパ６３
においては、ＨＣＮとＮＨ_３を脱離させるが、ＮＨ_３が
アルカリであるのに対し、ＨＣＮは酸性ガスである。こ
のため、水への吸収性能や、脱気性能におけるｐＨ依存
性などは、逆な特性を有している。

【０１０３】すなわち、それぞれ脱離に適したｐＨ域が
異なるために、両方を満足するｐＨの運転域が非常に狭
くなり、これまではｐＨ調整が難しく、実用上の問題が
あったが、ＨＣＮが減ることにより、ｐＨ運転域の幅が
広がり、ｐＨ調整作業が軽減される。

【０１０４】また、ＮＨ_３を完全に脱離できる高ｐＨ域
でのストリッパ運転が可能になるため、リサイクル水中
のＮＨ_３濃度が減少することにより、ガス精製の水洗塔
でのＮＨ_３吸収の信頼性が向上し、ひいては、再生塔５
４でのアンモニア化合物の析出が抑制されるため、再生
塔トレイの目詰まりなどが防止できる。

【０１０５】また、シアンは特別管理型産業廃棄物に属
し、排水４２０中のシアン濃度が高いと、複雑なＨＣＮ
分解処理プロセスが必要となるが、その処理負担も軽減
できることになる。

【０１０６】［実施形態２］次に、本発明の第２の実施
形態を説明する。実施形態２は、実施形態１におけるプ
ラント熱効率の低下を改善するとともに、ガス化炉にお
けるアンモニアの発生をも抑制することを意図するもの
である。図３に、その構成を示す。

【０１０７】実施形態１では、石炭１００Ａ、１００
Ｂ、リサイクルチャー３００、および供給灰３５０の気
流搬送に、空気分離装置１０の窒素を使用していたが、
実施形態２では、液化炭酸ガスタンク７０を設置し、こ
れを気化器７１で３ＭＰａ以上の高圧ガスとして取出
し、上記固形物の気流搬送用媒体７２として運用する。

【０１０８】表２は、実施形態２におけるガス化特性と
運転条件を示し、前記表１のケース１における気流搬送
媒体が窒素の場合と、気流搬送媒体を二酸化炭素にした
本例の場合とを比べて表わしている。

【０１０９】

【表２】

【０１１０】先ず、ＣＯ_２搬送により酸素供給量が低減
する。これはＣＯ_２に含まれる酸素原子が、ガス化反応
に寄与するために減少したと考えられる。また、最大の
特徴として、アンモニアの平衡濃度が減少しており、ガ
ス化炉１のガス化反応室２の窒素濃度低減の効果と考え
る。

【０１１１】すなわち、アンモニアの発生は、搬送用流
体が二酸化炭素のため、Ｎ分は石炭中Ｎ分だけとなり、
ガス化反応部でのＮ濃度が低くなるため、ＮＨ_３の発生
量は従来の窒素搬送に比べて減少することになる。ま
た、ＨＣＮ濃度については、さらに大きく低減してい
る。これもシアンの形成に必要な窒素の濃度低減による
効果と、上段断熱温度の低下とが原因と考えられる。

【０１１２】発電面からみると、生成ガスの発熱量が増
加し、反面、回収熱量は減少するが、発電端効率では約
０.７ポイント向上する。また、酸素量が減り、原料空
気圧縮機４０および酸素圧縮機４１の動力低減、ガス化
炉への気流搬送用窒素の昇圧用圧縮機が不要になるな
ど、動力の低減により、送電端では約１ポイント効率が
改善されることが期待される。

【０１１３】ＣＯ_２搬送の場合のガス化炉運転として
は、下段３Ｂにおける酸素／石炭比はほとんど変化させ
ないで、上段の酸素／石炭比を小さくする運転となる。
この結果、下段３Ｂでの断熱温度は変化しないが、上段
３Ａの断熱温度は低下する傾向を示す。

【０１１４】ここで、ＣＯ_２気流搬送の効果の一つであ
るアンモニアの低減が、石炭ガス化発電にとって、どの
ような効果を及ぼすのかを説明する。ガス化炉で発生す
るアンモニアのたどる流れは以下の３つである。

【０１１５】第一は、ガス精製設備水洗塔５１で除去さ
れ、排水処理設備において排水ストリッパ６３により、
加熱脱気されたアンモニアガス。第二は、ガス精製設備
で除去されずに精製ガス中に残り、ガスタービン燃料ガ
ス２０９に残るアンモニア。第三は、ガス精製設備の吸
収塔５３にて、ＭＤＥＡ吸収液に吸収され、再生塔５４
で阻害物質ＮＨ_４ＳＨ等を析出するか、あるいは脱硫装
置の再生塔５４にて脱気され、硫化水素や炭酸ガスを主
成分とする再生排ガス２５０中に存在するアンモニア。

【０１１６】これらのアンモニアガスのうち、第二のア
ンモニアはガスタービンにて、第一と第三のアンモニア
は石膏回収設備燃焼炉５６、あるいは第三のアンモニア
はフレアスタックにて、それぞれ燃焼することになる
が、そのとき、アンモニアからＮＯｘが発生する。高温
燃焼時に発生するサーマルＮＯｘと異なり、低温燃焼で
もアンモニアのＮ原子が酸素と結合するフューエルＮＯ
ｘが主である。

【０１１７】アンモニアガスのフューエルＮＯｘへの転
換率は決して低いものではなく、また、その転換率を抑
制することは難しいとされている。このため、環境面か
ら低ＮＯｘ化を図るためには、発生元であるガス化炉で
のアンモニア発生量を抑えなければならない。

【０１１８】先に述べた再生塔５４で発生する析出物Ｎ
Ｈ_４ＳＨは、再生塔トレイあるいは充填物の目詰まりを
引き起こし、最悪の場合、運転ができなくなる。これを
さけるためには、吸収塔５３入口でのＮＨ_３濃度をでき
るだけ低くすることが必要である。

【０１１９】そのために、上流の水洗塔５１のアンモニ
ア吸収性能を高めることが必要となる。したがって、水
洗塔を２基備えたケースも考えられ、ガス精製設備コス
トにも影響する。すなわち、ガス精製にかかる負荷を軽
減する上でも、やはりガス化炉でのＮＨ_３発生量を抑え
ることが重要である。

【０１２０】以上説明した実施形態２に見られるよう
に、二酸化炭素による気流搬送を行うことにより、窒素
を搬送媒体として使用する場合に生じる上記問題を、か
なり改善することができる。

【０１２１】［実施形態３］次に、本発明の第３の実施
形態を説明する。これまで述べた実施形態１および２
は、上段と下段の石炭供給配分は一定で、５０対５０で
あった。以下の実施形態３では、石炭配分の比率を変え
た運転を行う場合について、表３を用いて説明する。

【０１２２】

【表３】

【０１２３】表３には、先の表１のケース１で、上段／
下段石炭配分を変えた３ケース（ケース１‐Ａ、ケース
１‐Ｂ、ケース１‐Ｃ）のガス化特性を示す。先ず上段
／下段石炭比を変えても、供給酸素量は一定でよく、同
程度の生成ガス発熱量および回収熱量を得ることができ
る。またＮＨ_３やＨＣＮの平衡濃度にも大きな差はな
い。

【０１２４】運転に関しては、上段と下段での酸素／石
炭比が、それぞれ変化することになる。すなわち、上段
への石炭割合が増えるに従い、上／下段の酸素配分は上
段への割合を増して、上段の酸素／石炭比を大きくす
る。

【０１２５】下段については、その分、逆に酸素量が減
少するが、下段の酸素／石炭比も増加するように酸素分
配比を操作し、下段の石炭供給量が減少した分、温度を
高める運転をして、灰溶融に必要な熱量を確保すること
が重要である。

【０１２６】ケース１−Ａの下段の石炭量を低減した運
転は、下段に流入する固形物（石炭、供給灰、リサイク
ルチャー）の合計量が減少するため、固形物に対する下
段反応室３Ｂの空間容積を考えた場合、灰量が多い場合
には負荷的にみて楽な方向にいく。

【０１２７】逆に、上段の石炭量を低減したケース１−
Ｃは、下段での負担が大きくなるが、リサイクルチャー
量は減少するため、チャー回収装置２４の負担が減るた
め、設備コストの低減につながる。

【０１２８】以上説明したように、本発明の各実施形態
によれば、できるだけ少ない燃料および酸化剤供給量
で、単に自己の石炭灰を溶融するだけでなく、その数倍
の灰を処理し、さらに高効率な発電も同時に行わせるこ
とができる。

【０１２９】また、石炭ガス化発電の問題点の一つであ
った石炭ガス化炉から出る有害物質であるシアン化物の
低減が図れるため、ガス精製設備の信頼性向上、排水処
理設備の軽減につながり運転コストが低減できる。

【０１３０】あるいは、石炭ガス化炉における温度制御
に灰の供給量制御により、従来の温度制御に伴う生成ガ
スの発熱量変動をより小さくした穏やかで、細かい制御
が可能になる。

【０１３１】また灰を供給した効果としては、上記のよ
うに上段供給酸素量が減るため、上段温度は下がること
になる。これは灰付着の面からみて、この対策のために
リサイクルガスをガス化反応部出口において供給してい
たが、そのガス量を温度低下により減らすことができ
る。

【０１３２】したがって、リサイクルガスの搬送・昇圧
のための圧縮機容量、ガス精製設備における水洗塔容
量、洗浄水量の低減など設備面でコスト低減が図られ
る。さらに、上段での温度が下がることは、ガス化炉の
冷却面からみて、炉のコンパクト化にもつながる。

【０１３３】さらに、二酸化炭素を、石炭や供給灰、あ
るいはチャーなどの搬送流体として用いることにより、
発電効率の改善、アンモニア発生量の抑制によるＮＯｘ
発生量の低減などが行える。

【０１３４】

【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、これま
での石炭ガス化炉にみられたように、供給した石炭中の
灰を溶融するだけでなく、その数倍の量の灰を処理し、
さらに高効率な発電を行わせるために、石炭ガス化炉に
よる灰溶融と、ガスタービンもしくは蒸気タービン発電
用燃料ガスの生成を、できるだけ少ない燃料および酸化
剤供給量で実施できる。

【０１３５】そして、発電プラントの熱効率の低下を極
力抑え、また、石炭ガス化発電の問題点の一つであった
石炭ガス化炉から出るシアン化物やアンモニア等の有害
物質の発生を、同時に低減できるような灰溶融に適した
ガス化方式、ガス化炉運転方法、石炭灰の供給方法など
を踏まえた複合発電システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる灰溶融を行うガス化設備の一実施
形態を示す系統図である。

【図２】本発明になる灰溶融を行う石炭ガス化複合発電
システムの一実施形態を示す系統図である。

【図３】本発明になる灰溶融を行う石炭ガス化複合発電
システムの他の実施形態を示す系統図である。

【符号の説明】

１ガス化炉３Ａ、３Ｂ上・下段ガス化反応部４Ａ、４Ｂ上・下石炭バーナ１０空気分離設備１１酸素分配器１２ガス化炉熱回収部１５スラグ１７クラッシャー２４チャー回収装置２８石炭灰貯蔵容器３３スラグ取出し口３４チャーバーナ４５タービン５１水洗塔５３吸収塔５４再生塔５６燃焼炉５８ガスタービン燃焼器６３排水ストリッパ７０液体炭酸ガス貯蔵タンク８０酸素９１搬送用窒素１００Ａ、１００Ｂ石炭２００生成ガス２０９燃料ガス２５０酸性排ガス２７０石膏３００リサイクルチャー３５０石炭灰３６０石灰石４００クエンチ水４１０洗浄後排水４６０リサイクル水４７０放流水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｃ 3/28 Ｆ０２Ｃ 3/28 6/00 6/00 Ａ 7/22 7/22 ＤＦ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 ＤＦ２３Ｊ 1/00 Ｆ２３Ｊ 1/00 Ｂ 15/00 Ｆ２３Ｒ 3/30 15/04 Ｆ２３Ｊ 15/00 ＢＦ２３Ｒ 3/30 Ｄ (72)発明者岩井康茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者田村善助茨城県日立市城南町五丁目10番５号Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA13 BB00 BC07 BD00 DA22 3K061 NB03 NB13 NB15 NB17 NB20 NB21 NB27 3K070 DA03 DA06 DA08 DA09 DA12 DA23 DA25 DA38 DA40 DA43 DA46 DA49 DA53 DA76 4H060 AA01 AA02 BB04 BB16 BB23 DD13 DD14 DD21 FF04 GG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭をガス化する上下２段のガス化反応
部を有する噴流床ガス化炉と、前記上下２段のガス化反
応部に酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、前記下段の
ガス化反応部に灰を供給する灰供給手段とを備え、前記
下段のガス化反応部の酸化剤／石炭比率を高めて、前記
灰を溶融スラグ化させる石炭ガス化および灰溶融炉。
【請求項２】請求項１に記載の石炭ガス化および灰溶
融炉を運転する運転方法において、前記灰の供給量の増
加にしたがって、前記下段のガス化反応部の酸化剤／石
炭比率を高めるとともに、前記上段のガス化反応部の酸
化剤／石炭比率を低減するように運転することを特徴と
する石炭ガス化および灰溶融炉の運転方法。
【請求項３】石炭をガス化する上下２段のガス化反応
部を有する噴流床ガス化炉と、前記噴流床ガス化炉から
の生成ガスを利用して発電するガスタービンまたは蒸気
タービンとを備え、前記噴流床ガス化炉の上下２段のガ
ス化反応部に酸素を供給する酸素供給手段と、前記下段
のガス化反応部に灰を供給する灰供給手段と、前記上下
２段のガス化反応部の酸素／石炭比率をそれぞれ調整す
る酸素／石炭比率調整手段とを備えてなる複合発電シス
テム。
【請求項４】前記生成ガスに含まれる未燃チャーを回
収し、前記噴流床ガス化炉に再供給するチャー回収リサ
イクル手段を有してなる請求項３に記載の複合発電シス
テム。
【請求項５】前記灰に、灰の融点を降下させる融点降
下促進物質を混入させる混入手段を備えてなる請求項３
または４に記載の複合発電システム。
【請求項６】前記灰、微粉炭、またはリサイクルチャ
ーの気流搬送用ガスとして、二酸化炭素を用いてなる請
求項３、４または５に記載の複合発電システム。
【請求項７】前記生成ガス中のアンモニア、ハロゲン
化物、またはシアン化物のいずれかを含む微量ガスを除
去するための水洗浄装置と、前記水洗浄装置の後流側に
配置され、前記生成ガス中の硫化水素を除去するための
脱硫装置と、前記水洗浄装置からの排水を処理する排水
処理設備とを備えてなる請求項３〜６のうちいずれかに
記載の複合発電システム。
【請求項８】石炭をガス化する上下２段のガス化反応
部を有する噴流床ガス化炉と、前記噴流床ガス化炉から
の生成ガスを利用して発電するガスタービンまたは蒸気
タービンとを備え、前記噴流床ガス化炉の上下２段のガ
ス化反応部に酸素を供給する酸素供給手段と、前記下段
のガス化反応部に灰を供給する灰供給手段と、前記上下
２段のガス化反応部の酸素／石炭比率をそれぞれ調整す
る酸素／石炭比率調整手段とを備えてなる複合発電シス
テムの運転方法において、前記灰の供給量の増減にした
がって、前記上下２段のガス化反応部の酸素／石炭比率
をそれぞれ調整することにより、前記灰の溶融と発電と
を同時に行わせるように運転することを特徴とする複合
発電システムの運転方法。
【請求項９】前記灰の供給量の増加にしたがって、前
記下段ガス化反応部の酸素／石炭比率を高めるととも
に、前記上段ガス化反応部の酸素／石炭比率を低減する
ように運転する請求項８に記載の複合発電システムの運
転方法。
【請求項１０】前記灰を石炭とともに前記下段ガス化
反応部に送り込み、前記上段ガス化反応部の酸素／石炭
比率を、灰を供給しない場合と同じかまたは小さくし
て、灰を供給しない場合に発生する生成ガスにできるだ
け近い発熱量を有する生成ガスを発生させるように運転
する請求項８に記載の複合発電システムの運転方法。
【請求項１１】前記灰の供給量と前記酸素のトータル
供給量とをそれぞれ一定で運転し、前記下段ガス化反応
部では石炭量の増加にしたがって酸素量も増加させ、か
つ、前記上下段のいずれのガス化反応部も、酸素／石炭
比率が小さくなるように運転する請求項８に記載の複合
発電システムの運転方法。
【請求項１２】前記下段ガス化反応部付近の温度を、
前記灰の供給量によって調節する請求項８に記載の複合
発電システムの運転方法。