JP2013250162A - Detection device for condensate - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate a state of impurities of coal gasification gas from a state of char.SOLUTION: A Cl concentration (condensation concentration) fixed from a coal gasification gas g to char is estimated by detecting the concentration of Cl supplied from coal and the concentration of Cl ions included in a condensate fixed to the char and a condensate included in slag, and the state (concentration) of impurities (HCl) remaining in a gaseous state in a coal gasification gas h is accurately calculated.

Description

本発明は、石炭ガス化ガスの、アルカリ金属、アルカリ土類金属、水銀をはじめとする重金属、アンモニウム塩、ハロゲン化物、タール、多環芳香族等の様々な凝縮性物質(凝縮物)の状態を分析して凝縮物(不純物)を検出し、石炭ガス化ガスに含まれる凝縮物(不純物)の状態(濃度)を推定する凝縮物の検出装置に関する。   The present invention relates to states of various condensable substances (condensates) of coal gasification gas such as alkali metals, alkaline earth metals, heavy metals such as mercury, ammonium salts, halides, tars, polycyclic aromatics, etc. It is related with the condensate detection apparatus which estimates condensate (impurity) and the state (concentration) of the condensate (impurity) contained in coal gasification gas.

石炭は世界の広い地域に存在し、可採埋蔵量が多く、価格が安定しているため、供給安定性が高く発熱量あたりの価格が低廉である。石炭を燃料とする火力発電設備として、石炭ガス化複合発電(IGCC:Integrated coal Gasfication Combined Cycle)が知られている。石炭ガス化複合発電では、石炭ガス化ガスを燃料としてガスタービンを駆動して電力を得ると共に、ガスタービンの排気熱を回収して蒸気を発生させ、発生した蒸気により蒸気タービンを駆動して電力を得ている(例えば、特許文献1参照)。   Coal exists in a large area of the world, has a large recoverable reserve, and has a stable price, so it has a high supply stability and a low price per calorific value. As a thermal power generation facility using coal as fuel, an integrated coal gasfication combined cycle (IGCC) is known. In coal gasification combined cycle power generation, electric power is obtained by driving a gas turbine using coal gasification gas as fuel, exhaust gas from the gas turbine is recovered to generate steam, and the generated steam drives the steam turbine to generate electric power. (See, for example, Patent Document 1).

石炭ガス化炉で発生する石炭ガス化ガスにはハロゲン化物や水銀等の不純物や後続機器に対して影響を与える不純物、微量成分が含まれるため、ガス精製設備により石炭ガス化ガスの不純物を除去して燃料ガスとしている。不純物を除去する設備として、高温の石炭ガス化ガスの不純物を除去するための乾式ガス精製設備が種々検討されている。乾式で石炭ガス化ガスを精製することで石炭ガス化ガスを高温のまま精製することができるので、温度や圧力の昇降を抑えて燃料ガスを得ることができる。   The coal gasification gas generated in the coal gasification furnace contains impurities such as halides and mercury, impurities that affect the subsequent equipment, and trace components, so the gas purification equipment removes impurities from the coal gasification gas. It is used as fuel gas. As a facility for removing impurities, various dry gas refining facilities for removing impurities from high-temperature coal gasification gas have been studied. By refine | purifying coal gasification gas by dry type, since coal gasification gas can be refine | purified with high temperature, the raise and lower of temperature and pressure can be suppressed, and fuel gas can be obtained.

乾式ガス精製設備では、吸収剤を用いてハロゲン化物や水銀等の不純物を吸収することで、温度や圧力を維持して(圧力損失を抑制して)燃料ガスを得ている。不純物を吸収するための吸収剤の使用量は、石炭ガス化ガスに含まれる不純物の濃度により決定される。   In dry gas purification equipment, an absorbent is used to absorb impurities such as halides and mercury, thereby maintaining the temperature and pressure (suppressing pressure loss) to obtain fuel gas. The amount of absorbent used to absorb impurities is determined by the concentration of impurities contained in the coal gasification gas.

石炭ガス化ガスに含まれる凝縮物(不純物)は、温度により気体と固体との間で形態が変化するものであるため、石炭ガス化ガスに含まれる不純物の濃度を直接測定して把握することは困難である。このため、石炭ガス化炉で用いる石炭に元々含まれている不純物の量が石炭の種類に応じて異なっていることに基づいて、石炭ガス化ガスに含まれる不純物の状態が推定され、推定された不純物の濃度により吸収剤の使用量が設定されている。   Condensate (impurities) contained in coal gasification gas changes in form between gas and solid depending on temperature, so the concentration of impurities contained in coal gasification gas should be directly measured and grasped. It is difficult. For this reason, the state of impurities contained in the coal gasification gas is estimated based on the fact that the amount of impurities originally contained in the coal used in the coal gasification furnace differs depending on the type of coal. The amount of absorbent used is set according to the concentration of impurities.

しかし、不純物が凝縮等して固体化することで、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物(凝縮していない不純物)の濃度が変化し、吸収剤の使用量が適切に設定されない場合も考えられる。不純物の凝縮状態は、石炭ガス化ガスの温度による形態の変化のみならず、石炭に含まれる別の成分(凝縮性の不純物を生成させる成分)との化学反応によって凝縮性成分を生ずることによっても変化する。したがって、温度や化学反応によって生ずる凝縮性成分が影響しあうことから凝縮状態を一義的に決められるものではない。このため、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物(凝縮していない不純物)の濃度を推定することは困難な状況であった。   However, when impurities are condensed and solidified, the concentration of impurities contained in the gas state of coal gasification gas (impurities that are not condensed) changes, and the amount of absorbent used may not be set appropriately. Conceivable. The state of condensation of impurities is not only due to changes in the form of coal gasification gas depending on the temperature, but also by generating condensable components by chemical reaction with other components (components that produce condensable impurities) contained in coal. Change. Therefore, the condensed state cannot be uniquely determined because condensable components generated by temperature and chemical reaction influence each other. For this reason, it has been difficult to estimate the concentration of impurities (impurities that are not condensed) contained in the coal gasification gas in a gaseous state.

特開2005―171148号公報JP 2005-171148 A

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物を直接分析することなく、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物(凝縮していない不純物)の状態(濃度)を的確に導出することができる凝縮物の検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and without directly analyzing impurities contained in the gas state of the coal gasification gas, the impurities contained in the gas state of the coal gasification gas (impurities that are not condensed). An object of the present invention is to provide a condensate detection device that can accurately derive the state (concentration).

上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の凝縮物の検出装置は、石炭ガス化炉の系内に存在する凝縮物を分離・捕集する分離・捕集手段と、分離・捕集手段で分離された凝縮物を分析する分析手段と、分析手段で分析された凝縮物の状況に基づいて、分離・捕集手段で凝縮物が分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物(凝縮していない不純物)の状況を導出する導出手段とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a condensate detection device according to the first aspect of the present invention comprises a separation / collection means for separating / collecting condensate present in a coal gasification furnace system, and a separation / capture unit. The analysis means for analyzing the condensate separated by the collecting means, and the gasified coal gasification gas after the condensate is separated by the separation / collection means based on the state of the condensate analyzed by the analyzing means And derivation means for deriving the status of impurities contained in (impurities that have not been condensed).

請求項1に係る本発明では、石炭ガス化炉の系内で分離・捕集した凝縮物を分析することで、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物(凝縮していない凝縮物)の形態等(化合物等)を導出手段で導出することができ、凝縮物や石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の化合物形態を推定することができる。   In this invention which concerns on Claim 1, by analyzing the condensate isolate | separated and collected in the system of a coal gasification furnace, the impurity (condensate which is not condensed) contained in gaseous state in coal gasification gas is analyzed. The form or the like (compound or the like) can be derived by the deriving means, and the compound form of the impurities contained in the gaseous state in the condensate or coal gasification gas can be estimated.

このため、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物を直接分析することなく、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物(凝縮していない不純物)の状態(濃度)を的確に導出することができ、運転計画や機器の設計、メンテナンスの計画等に石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を反映させることができる。   For this reason, the state (concentration) of impurities (impurities that are not condensed) contained in the gas state of the coal gasification gas is accurately derived without directly analyzing the impurities contained in the gas state of the coal gasification gas. It is possible to reflect the state of impurities contained in the gasified coal gas in the operation plan, equipment design, maintenance plan, and the like.

そして、請求項2に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項1に記載の凝縮物の検出装置において、分析手段では、アルカリ金属、アルカリ土類金属との反応で凝縮した凝縮物を分析する分析手段と、分析手段で分析された凝縮物の状況に基づいて、分離・捕集手段で凝縮物が分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物(凝縮していない不純物)の状況を導出する導出手段とを備えたことを特徴とする。   And the condensate detection device of the present invention according to claim 2 is the condensate detection device according to claim 1, wherein the analysis means uses the condensate condensed by the reaction with alkali metal or alkaline earth metal. Based on the analysis means to be analyzed and the state of the condensate analyzed by the analysis means, impurities (condensed) contained in the coal gasification gas after the condensate has been separated by the separation / collection means And a deriving means for deriving the state of the impurities).

請求項2に係る本発明では、アルカリ金属、アルカリ土類金属との反応で凝縮した凝縮物を分析することで、石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物(凝縮していない不純物)の状況(元素の形態等)を導出することができる。   In the present invention according to claim 2, by analyzing the condensate condensed by the reaction with alkali metal and alkaline earth metal, impurities contained in the gas state of coal gasification gas (impurities that are not condensed) It is possible to derive the situation (element form, etc.).

また、請求項3に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項2に記載の凝縮物の検出装置において、分析手段では、凝縮物を分析することでアルカリ金属、アルカリ土類金属を検出すると共に、検出されたアルカリ金属、アルカリ土類金属に基づいて凝縮性の不純物を推定し、導出手段は、分析手段で推定された凝縮性の不純物の状況に基づいて、分離・捕集手段で分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を導出することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the condensate detection apparatus according to the second aspect of the present invention. In the condensate detection apparatus according to the second aspect, the analyzing means detects the alkali metal or alkaline earth metal by analyzing the condensate. In addition, condensable impurities are estimated based on the detected alkali metal and alkaline earth metal, and the derivation means is a separation / collection means based on the state of the condensable impurities estimated by the analysis means. The present invention is characterized in that the state of impurities contained in a gaseous state in the coal gasification gas after being separated is derived.

請求項3に係る本発明では、アルカリ金属、アルカリ土類金属との反応で凝縮した凝縮物を分析することで不純物を推定し、石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を導出することができる。   In this invention which concerns on Claim 3, an impurity is estimated by analyzing the condensate condensed by reaction with an alkali metal and an alkaline-earth metal, and the situation of the impurity contained in gaseous form in coal gasification gas is shown. Can be derived.

また、請求項4に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項3に記載の凝縮物の検出装置において、導出手段では、分析手段で推定された凝縮性の不純物の濃度に基づいて、凝縮物に含まれる不純物の濃度が低くなった際に、石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の濃度が高くなったと判断して不純物の状況を導出することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the condensate detection apparatus according to the third aspect of the present invention, in the condensate detection apparatus according to the third aspect, wherein the derivation means is based on the concentration of condensable impurities estimated by the analysis means. When the concentration of impurities contained in the condensate becomes low, it is determined that the concentration of impurities contained in the gaseous state in the coal gasification gas is high, and the state of impurities is derived.

また、請求項5に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項1に記載の凝縮物の検出装置において、導出手段では、分離・捕集手段で凝縮物が分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を導出することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the condensate detection device according to the first aspect of the present invention, wherein the condensate detection device according to the first aspect is the coal gas after the condensate is separated by the separation / collection means in the derivation means. The present invention is characterized in that the state of impurities contained in gaseous form in the chemical gas is derived.

請求項5に係る本発明では、凝縮物における不純物(塩素、フッ素)を分析することで、石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況(濃度や形態)を導出することができる。   In the present invention according to claim 5, by analyzing the impurities (chlorine and fluorine) in the condensate, the situation (concentration and form) of the impurities contained in the gas state in the coal gasification gas can be derived. .

また、請求項6に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項5に記載の凝縮物の検出装置において、分析手段では、凝縮性の不純物(塩素・フッ素)の濃度を推定し、導出手段では、凝縮物に含まれる不純物の濃度に応じて石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の濃度を導出することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the condensate detection apparatus according to the fifth aspect, wherein the analysis means estimates the concentration of condensable impurities (chlorine / fluorine) and derives it. The means is characterized in that the concentration of impurities contained in a gaseous form in the coal gasification gas is derived according to the concentration of impurities contained in the condensate.

また、請求項7に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項6に記載の凝縮物の検出装置において、導出手段では、凝縮物に含まれる不純物の濃度が低くなった際に、石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の濃度が高くなったと判断して不純物の状況を導出することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the condensate detection apparatus according to the sixth aspect of the present invention, wherein in the condensate detection apparatus according to the sixth aspect, the derivation means is configured such that when the concentration of impurities contained in the condensate is low It is characterized in that the impurity state is derived by judging that the concentration of the impurity contained in the gaseous state in the gasification gas has increased.

また、請求項8に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、分離・捕集手段は、石炭ガス化ガスからチャーを分離するサイクロンもしくはダストフィルターであり、凝縮物は、サイクロンもしくはダストフィルターで分離されたチャーに固定されたものであることを特徴とする。   Further, the condensate detection device according to the present invention according to claim 8 is the condensate detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the separation / collection means is a coal gasification gas. It is a cyclone or dust filter which isolate | separates char from, The condensate is what was fixed to the char isolate | separated with the cyclone or dust filter.

また、請求項9に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、請求項1もしくは請求項2に記載の凝縮物の検出装置において、分離・捕集手段は、石炭が酸化反応によりガス化された後のスラグを回収する手段であり、凝縮物は、回収されたスラグに固定されたものであることを特徴とする。   A condensate detection apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the condensate detection apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the condensation according to the first or second aspect is performed. In the object detection apparatus, the separation / collection means is a means for recovering slag after the coal is gasified by an oxidation reaction, and the condensate is fixed to the recovered slag. And

また、請求項10に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、分離・捕集手段は、石炭ガス化ガスからチャーを分離するサイクロンもしくはダストフィルター、及び、石炭が酸化反応によりガス化された後のスラグを回収する手段であり、凝縮物は、サイクロンもしくはダストフィルターで分離されたチャーに固定されたもの、及び、回収されたスラグに固定されたものであることを特徴とする。   Further, the condensate detection device of the present invention according to claim 10 is the condensate detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the separation / collection means is a coal gasification gas. Is a cyclone or dust filter that separates char from coal, and means for collecting slag after the coal is gasified by oxidation reaction, and the condensate is fixed to the char separated by the cyclone or dust filter, And it is what was fixed to the collect | recovered slag.

また、請求項11に係る本発明の凝縮物の検出装置は、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、分析手段では、水洗いすることにより水溶性の凝縮物を分離することを特徴とする。   An apparatus for detecting a condensate according to an eleventh aspect of the present invention is the apparatus for detecting a condensate according to any one of claims 1 to 10, wherein the analysis means is water-soluble by washing with water. It is characterized by separating the condensate.

凝縮物として、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムを検出することができる。そして、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムの状況、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムの状況を導出することで、石炭ガス化ガスに含まれる塩素、フッ素の状況を導出することが可能である。   Sodium, potassium, magnesium, and calcium can be detected as the condensate. And by deriving the situation of sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, the situation of sodium fluoride, potassium fluoride, magnesium fluoride, calcium fluoride, the chlorine and fluorine contained in coal gasification gas It is possible to derive the situation.

本発明の凝縮物の検出装置は、石炭ガス化ガスを直接分析することなく、石炭ガス化ガスの凝縮物(不純物)の状態(濃度)を的確に導出することが可能になる。   The condensate detection apparatus of the present invention can accurately derive the state (concentration) of the condensate (impurities) of the coal gasification gas without directly analyzing the coal gasification gas.

本発明の一実施例に係る凝縮物の検出装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the condensate detection apparatus which concerns on one Example of this invention. 不純物の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of an impurity. 本発明の一実施例に係る凝縮物の検出装置を備えた石炭ガス化複合発電設備の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a coal gasification combined power generation facility including a condensate detection device according to an embodiment of the present invention. 乾式ガス精製設備の概略系統図である。1 is a schematic system diagram of a dry gas purification facility. Na濃度とCl濃度の関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between Na concentration and Cl concentration. Cl濃度と、Na濃度、K濃度、Mg濃度、NH濃度との関係を表すグラフである。And Cl concentration is a graph showing the relationship between the Na concentration, K concentration, Mg concentration, NH 4 concentration. Ca濃度とCl濃度の関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between Ca concentration and Cl concentration. Na濃度とF濃度の関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between Na density | concentration and F density | concentration.

石炭ガス化炉では、石炭と酸化剤(酸素、空気)の反応により石炭ガス化ガスgが生成され、炭素および灰を含む物質がチャーとして分離される。チャーが分離された後の石炭ガス化ガスhにはハロゲン化物等の不純物が含まれるため、ガス精製設備で不純物が除去されて精製され、燃料ガスfとされる。不純物が除去される過程で、石炭ガス化ガスhに含まれる成分(不純物)の状況が予め推定できれば、石炭ガス化炉やガス生成設備の運転状況の計画を立てることができる。石炭ガス化ガスgは高温であるため、ガスをそのまま測定することができず、不純物等を石炭ガス化ガスgから直接検出することができないのが現状である。   In the coal gasification furnace, a coal gasification gas g is generated by a reaction between coal and an oxidizing agent (oxygen, air), and a substance containing carbon and ash is separated as char. Since the coal gasification gas h after the char is separated contains impurities such as halides, the impurities are removed and refined by the gas purification equipment to obtain the fuel gas f. If the status of the components (impurities) contained in the coal gasification gas h can be estimated in advance in the process of removing the impurities, the operation status of the coal gasification furnace and the gas generation facility can be planned. Since the coal gasification gas g is at a high temperature, the gas cannot be measured as it is, and impurities and the like cannot be directly detected from the coal gasification gas g.

石炭ガス化ガスgからは、高温状態であってもガス化されない炭素、灰の成分がサイクロンやダストフィルターでチャーとして分離される。チャーは回収されて再び石炭ガス化炉に投入されるが、回収の過程で温度が低下すると、周囲のガス中の成分で凝縮物となるものがあり、凝縮物はチャーやスラグに固定される。   From the coal gasification gas g, carbon and ash components that are not gasified even in a high temperature state are separated as char by a cyclone or a dust filter. Char is recovered and put back into the coal gasifier, but if the temperature drops during the recovery process, some of the components in the surrounding gas become condensate, and the condensate is fixed to char or slag. .

本願発明者は、石炭ガス化ガスgの成分が温度低下により凝縮してチャーやスラグに固定された凝縮物に着目し、凝縮物を分析することにより石炭ガス化ガスhに含まれる凝縮性の成分を導出できることを見出した。つまり、凝縮物を分析することにより、石炭ガス化ガスhの中の凝縮性の物質そのものや、凝縮性の物質の化合物の形態等を類推することができ、ハロゲン化物等の不純物の状況を導出することができる。   The inventor of the present application pays attention to the condensate that is condensed in the coal gasification gas g due to a decrease in temperature and fixed to char or slag, and by analyzing the condensate, the condensable gas contained in the coal gasification gas h is analyzed. We found that the components can be derived. In other words, by analyzing the condensate, the condensable substance itself in the coal gasification gas h and the form of the compound of the condensable substance can be inferred, and the state of impurities such as halides can be derived. can do.

図1、図2に基づいて凝縮物の検出装置の基本的な構成を説明する。図1には本発明の一実施例に係る凝縮物の検出装置の概略構成を概念的に表した状況、図2にはチャー及び石炭ガス化ガスに含まれる不純物の経時変化を表すグラフを示してある。   The basic configuration of the condensate detection device will be described with reference to FIGS. FIG. 1 conceptually shows a schematic configuration of a condensate detection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a graph showing changes over time in impurities contained in char and coal gasification gas. It is.

図1に示すように、石炭ガス化炉Aが備えられ、石炭ガス化炉Aでは石炭と酸化剤(酸素、空気)の反応により石炭ガス化ガスgが生成される。高温状態であってもガス化されなかった炭素および灰を含む物質が分離・捕集手段B(例えば、サイクロン)でチャーとして分離される。石炭ガス化炉Aの系内に存在する凝縮性の物質は温度の低下により凝縮し、凝縮物となってチャーに固定される。つまり、凝縮物がチャーに固定され、分離・捕集手段Bによってチャーと共に分離・捕集される。   As shown in FIG. 1, a coal gasification furnace A is provided, and in the coal gasification furnace A, a coal gasification gas g is generated by a reaction between coal and an oxidant (oxygen, air). Substances containing carbon and ash that have not been gasified even in a high temperature state are separated as char by the separation / collection means B (for example, cyclone). The condensable substance present in the system of the coal gasifier A is condensed by a decrease in temperature and becomes a condensate and is fixed to the char. That is, the condensate is fixed to the char and separated and collected together with the char by the separation / collection means B.

分離・捕集手段Bによってチャーが分離され、分離されたチャーに固定されている凝縮物の状況は分析手段により分析される。即ち、例えば、水洗いにより水溶性の凝縮物を分離して分析することで凝縮性の物質の元素(不純物の元素等)を分析する。分析手段で分析された凝縮物の状況に基づいて、分離・捕集手段Bを通過した石炭ガス化ガスhに含まれる凝縮物由来の物質(不純物)の状況が導出される(導出手段)。   The char is separated by the separation / collection means B, and the state of the condensate fixed to the separated char is analyzed by the analysis means. That is, for example, elements of the condensable substance (impurity elements, etc.) are analyzed by separating and analyzing the water-soluble condensate by washing. Based on the state of the condensate analyzed by the analysis means, the state of the substance (impurities) derived from the condensate contained in the coal gasification gas h that has passed through the separation / collection means B is derived (derivation means).

例えば、石炭の炭種により不純物物質の量(X)が含まれている石炭を用いた場合、チャーに固定されている凝縮物(不純物)を水洗いにより分離した時の不純物物質由来の凝縮物(不純物)の量が(X/2)であった際には、量(X/2)の不純物の物質がガス状の化合物として石炭ガス化ガスhに含まれていると推定できる。また、凝縮物として不純物そのものではない他の物質を分析することにより、凝縮物の由来となっている物質のガス中の形態を推定することができる。   For example, when coal containing the amount (X) of an impurity substance depending on the coal type is used, the condensate derived from the impurity substance when the condensate (impurities) fixed to the char is separated by washing with water ( When the amount of (impurities) is (X / 2), it can be estimated that the substance of the amount (X / 2) of impurities is contained in the coal gasification gas h as a gaseous compound. Moreover, the form in the gas of the substance from which the condensate originates can be estimated by analyzing the other substance which is not an impurity itself as a condensate.

図2に実線で示すように、チャーに固定されている不純物物質由来の凝縮物(不純物)が時間の経過と共に徐々に増加し、最大量となった後に徐々に減少したとする。この場合、図2に点線で示すように、石炭ガス化ガスhに含まれていると推定される不純物は、時間の経過と共に徐々に減少し、最少量となった後に徐々に増加する。   As shown by a solid line in FIG. 2, it is assumed that the condensate (impurities) derived from the impurity substance fixed to the char gradually increases with time and gradually decreases after reaching the maximum amount. In this case, as indicated by a dotted line in FIG. 2, the impurities estimated to be contained in the coal gasification gas h gradually decrease with time and gradually increase after reaching a minimum amount.

このように、チャーに固定されている不純物物質由来の凝縮物を分析することで、石炭ガス化ガスhに含まれていると推定される不純物の状況を導出することができる。不純物の状況を推定することができることにより、石炭ガス化炉で使用する石炭の炭種の選択や、ガス精製設備の不純物除去手段における不純物除去剤の供給量などを含む運転条件や不純物除去剤を充填した反応器の切り替えの適切な間隔などの運転方法の選択、さらに各種不純物除去装置のメンテナンスを炭種に応じて行う等、石炭ガス化炉やガス精製設備の運転状況の計画を立てることが容易に行える。   Thus, the state of impurities estimated to be contained in the coal gasification gas h can be derived by analyzing the condensate derived from the impurity substance fixed to the char. By being able to estimate the state of impurities, it is possible to select operating conditions and impurity removers, including the selection of coal types used in coal gasification furnaces and the supply of impurity removers in the impurity removal means of gas purification facilities. It is possible to plan the operating status of coal gasification furnaces and gas refining facilities, such as selection of operation methods such as appropriate intervals for switching packed reactors, and maintenance of various impurity removal devices according to the type of coal. Easy to do.

従って、石炭ガス化ガスにガス状で含まれる不純物を直接分析することなく、石炭ガス化ガスの凝縮物(不純物)の状態(濃度)を的確に導出することができ、運転計画や機器の設計、メンテナンスの計画等に石炭ガス化ガスの状況を反映させることができる。   Therefore, the state (concentration) of the coal gasification gas condensate (impurities) can be accurately derived without directly analyzing the impurities contained in the gas state in the coal gasification gas. The status of coal gasification gas can be reflected in maintenance plans.

尚、分離・捕集手段Bはサイクロンもしくはダストフィルターを想定してチャーを分離・捕集し、チャーに固定された凝縮物を回収する例を挙げて説明したが、配管を分離・捕集手段とし、配管の内部に固定された凝縮物を回収することも可能である。また、石炭ガス化ガスgの経路に冷却用のプローブを挿入して分離・捕集手段とし、プローブに凝縮物を固定させて回収することも可能である。   The separation / collection means B has been described with an example of separating and collecting char assuming a cyclone or dust filter, and collecting the condensate fixed to the char. It is also possible to recover the condensate fixed inside the pipe. It is also possible to insert a cooling probe into the coal gasification gas g path as separation / collection means and fix the condensate to the probe for recovery.

図3に基づいて上述した検出装置を備えた石炭ガス化複合発電設備を説明する。   The coal gasification combined power generation facility provided with the above-described detection device will be described with reference to FIG.

図3には凝縮物の検出装置及び乾式ガス精製設備を備えた石炭ガス化複合発電設備の全体の構成を説明するための概略系統を示してある。   FIG. 3 shows a schematic system for explaining the overall configuration of a combined coal gasification combined power generation facility equipped with a condensate detection device and a dry gas purification facility.

図に示した石炭ガス化複合発電設備1は、石炭ガス化炉2を備え、石炭ガス化炉2では石炭と酸化剤(酸素、空気)の反応により石炭ガス化ガスgが生成される。石炭ガス化ガスgは分離手段としてのサイクロン3でチャーや凝縮性成分が分離された石炭ガス化ガスhとされ、乾式ガス精製設備4で不純物が除去されて精製され、燃料ガスfとされる。   The combined coal gasification combined power generation facility 1 shown in the figure includes a coal gasification furnace 2, and a coal gasification gas g is generated in the coal gasification furnace 2 by a reaction between coal and an oxidizing agent (oxygen, air). The coal gasification gas g is made into a coal gasification gas h from which char and condensable components have been separated by a cyclone 3 as a separation means, and purified by removing impurities in a dry gas purification facility 4 to be a fuel gas f. .

燃料ガスfはタービン設備5の燃焼器6に送られる。即ち、タービン設備5は圧縮機16及びガスタービン7を備え、圧縮機16で圧縮された圧縮空気と燃料ガスfが燃焼器6に送られる。燃焼器6では燃料ガスfが燃焼され、燃焼ガスがガスタービン7に送られて膨張されて動力が得られる。ガスタービン7の排気ガスは排熱回収ボイラー8で熱回収され、排煙脱硝装置9で窒素酸化物が除去された後、煙突10から大気に放出される。   The fuel gas f is sent to the combustor 6 of the turbine equipment 5. That is, the turbine equipment 5 includes a compressor 16 and a gas turbine 7, and compressed air and fuel gas f compressed by the compressor 16 are sent to the combustor 6. In the combustor 6, the fuel gas f is combusted, and the combustion gas is sent to the gas turbine 7 and expanded to obtain power. The exhaust gas from the gas turbine 7 is heat recovered by the exhaust heat recovery boiler 8, and after nitrogen oxides are removed by the flue gas denitration device 9, the exhaust gas is discharged from the chimney 10 to the atmosphere.

一方、圧縮機16及びガスタービン7と蒸気タービン11が同軸状態で接続され、蒸気タービン11には発電機12が接続されている。排熱回収ボイラー8には、蒸気タービン11の排気蒸気を図示しない復水器で凝縮した復水が給水され、排熱回収ボイラー8ではガスタービン7の排気ガスにより蒸気を発生させる。排熱回収ボイラー8で発生した蒸気は蒸気タービン11に送られて動力が得られる。   On the other hand, the compressor 16 and the gas turbine 7 and the steam turbine 11 are connected in a coaxial state, and the generator 12 is connected to the steam turbine 11. The exhaust heat recovery boiler 8 is supplied with condensate obtained by condensing the exhaust steam of the steam turbine 11 with a condenser (not shown), and the exhaust heat recovery boiler 8 generates steam by the exhaust gas of the gas turbine 7. The steam generated in the exhaust heat recovery boiler 8 is sent to the steam turbine 11 to obtain power.

直列に接続されたガスタービン7及び蒸気タービン11の動力により発電機12が駆動され、ガスタービン7と蒸気タービン11による複合発電が行われる。   The generator 12 is driven by the power of the gas turbine 7 and the steam turbine 11 connected in series, and combined power generation by the gas turbine 7 and the steam turbine 11 is performed.

上記構成の石炭ガス化複合発電設備1では、乾式ガス精製設備4により石炭ガス化ガスhが乾式精製により精製されて燃料ガスfを得ている。   In the combined coal gasification combined power generation facility 1 having the above-described configuration, the coal gasification gas h is purified by the dry gas refining facility 4 by dry refining to obtain the fuel gas f.

図4に基づいて乾式ガス精製設備4を説明する。   The dry gas purification equipment 4 will be described with reference to FIG.

図4には乾式ガス精製設備4の概略系統を示してある。尚、図3に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。   FIG. 4 shows a schematic system of the dry gas purification equipment 4. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as the member shown in FIG.

図に示すように、乾式ガス精製設備4は、石炭ガス化炉2で生成された石炭ガス化ガスgからチャーや凝縮性成分が分離された石炭ガス化ガスhが約450℃(露点を上回る運転温度)で送られ、最も上流にはハロゲン化物除去反応器21が備えられ、ハロゲン化物除去反応器21には固定床型の充填槽にナトリウム系のハロゲン吸収剤(例えば、アルミン酸ナトリウム:NaAlO)がペレット状にされて充填されている。ハロゲン化物除去反応器21ではハロゲン化物である塩化水素(HCl)及びフッ化水素(HF)が同時に精密に除去される。 As shown in the figure, in the dry gas purification facility 4, the coal gasification gas h in which char and condensable components are separated from the coal gasification gas g generated in the coal gasification furnace 2 is about 450 ° C. (above the dew point). The halide removal reactor 21 is provided at the most upstream side. The halide removal reactor 21 is a sodium-based halogen absorbent (for example, sodium aluminate: NaAlO) in a fixed-bed packed tank. 2 ) is pelletized and filled. In the halide removal reactor 21, hydrogen chloride (HCl) and hydrogen fluoride (HF), which are halides, are simultaneously precisely removed.

ハロゲン化物除去反応器21の下流には脱硫装置22が備えられている。脱硫装置22には亜鉛フェライト脱硫剤が備えられ、約450℃で石炭ガス化ガスhに含まれる硫黄化合物(HS、COS)が除去される。 A desulfurization device 22 is provided downstream of the halide removal reactor 21. The desulfurizer 22 is provided with a zinc ferrite desulfurizing agent, and sulfur compounds (H 2 S, COS) contained in the coal gasification gas h are removed at about 450 ° C.

脱硫装置22の下流には水銀除去反応器23が備えられ、水銀除去反応器23には水銀吸収剤として、例えば、銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤が充填されている。水銀除去反応器23では石炭ガス化ガスhに含まれる水銀が約180℃の運転温度で除去される。   A mercury removal reactor 23 is provided downstream of the desulfurization apparatus 22, and the mercury removal reactor 23 is filled with, for example, a copper-based absorbent that mainly absorbs mercury as a mercury absorbent. In the mercury removal reactor 23, mercury contained in the coal gasification gas h is removed at an operating temperature of about 180 ° C.

水銀除去反応器23で水銀が除去されて燃料ガスfが得られ、燃料ガスfはタービン設備5の燃焼器6(図3参照)に送られる。   Mercury is removed by the mercury removal reactor 23 to obtain a fuel gas f, which is sent to the combustor 6 (see FIG. 3) of the turbine equipment 5.

乾式ガス精製設備4では、ハロゲン化物がハロゲン化物除去反応器21で精密に除去されるが、凝縮物の検出装置で検出(導出)されたハロゲン(主に、HCl)の濃度に基づいてハロゲン吸収剤の配設状況が適切に構築されている。   In the dry gas purification equipment 4, the halide is precisely removed by the halide removal reactor 21, but the halogen absorption is based on the concentration of halogen (mainly HCl) detected (derived) by the condensate detector. The arrangement situation of the agent is appropriately constructed.

即ち、図3に示すように、サイクロン3の下流には、チャーホッパー18、チャーロックホッパー19、計量ホッパー20が備えられている。サイクロン3で分離されたチャーは、チャーホッパー18、チャーロックホッパー19、計量ホッパー20に送られる。つまり、高温状態であってもガス化されない炭素、灰の成分がサイクロン3でチャーとして分離される。   That is, as shown in FIG. 3, a char hopper 18, a charlock hopper 19, and a weighing hopper 20 are provided downstream of the cyclone 3. The char separated by the cyclone 3 is sent to a char hopper 18, a charlock hopper 19, and a weighing hopper 20. That is, carbon and ash components that are not gasified even in a high temperature state are separated as char by the cyclone 3.

石炭ガス化炉2の系内に存在する凝縮性の物質は温度の低下により凝縮し、凝縮物となってチャーに固定される。つまり、凝縮物がチャーに固定され、サイクロン3によってチャーと共に分離・捕集される(分離・捕集手段)。   The condensable substance existing in the system of the coal gasification furnace 2 is condensed by a decrease in temperature, and becomes a condensate and is fixed to the char. That is, the condensate is fixed to the char and separated and collected together with the char by the cyclone 3 (separation / collection means).

計量ホッパー20に集められたチャーはNガスによりコンバスタ25に搬送され、微粉炭と共に炭素成分が燃焼されてガス化される。チャーは、サイクロン3、チャーホッパー18、チャーロックホッパー19、計量ホッパー20を循環してコンバスタ25に搬送される。コンバスタ25では、石炭及びチャーと酸化剤との反応(燃焼)によりガス化ガスが生成され、溶融スラグ26が回収される。 The char collected in the weighing hopper 20 is conveyed to the combustor 25 by N 2 gas, and the carbon component is combusted and gasified together with the pulverized coal. The char circulates through the cyclone 3, the char hopper 18, the charlock hopper 19, and the weighing hopper 20 and is conveyed to the combustor 25. In the combustor 25, gasified gas is generated by reaction (combustion) of coal and char with an oxidizing agent, and the molten slag 26 is recovered.

このため、溶融スラグ26に含まれる凝縮物を分離・捕集(分離・捕集手段)し、凝縮物を分析して不純物を導出することができる。溶融スラグ26に固定された凝縮物の分離・捕集は、以下に示すチャーの捕集と合わせて、または、単独で行うことができる。   For this reason, the condensate contained in the molten slag 26 can be separated and collected (separation / collection means), and the condensate can be analyzed to derive impurities. Separation / collection of the condensate fixed to the molten slag 26 can be performed together with the following char collection or alone.

計量ホッパー20のチャーの一部を捕集するチャー捕集手段31が備えられ、チャー捕集手段31には、捕集されたチャーに固定された凝縮物を分離して分析することで、アルカリ金属(Na、K)、アルカリ土類金属(Mg、Ca)を検出する検出手段32が備えられている。検出手段32では、アルカリ金属(Na、K)、アルカリ土類金属(Mg、Ca)の状況を分析し、Na、K、Mg、Ca等の量に基づいて、凝縮性の不純物であるCl、Fの量を推定する(分析手段)。   Char collecting means 31 for collecting a part of the char of the weighing hopper 20 is provided, and the char collecting means 31 separates and analyzes the condensate fixed to the collected char so as to obtain alkali. Detection means 32 for detecting metals (Na, K) and alkaline earth metals (Mg, Ca) is provided. The detection means 32 analyzes the situation of alkali metals (Na, K) and alkaline earth metals (Mg, Ca), and based on the amount of Na, K, Mg, Ca, etc., condensable impurities such as Cl, The amount of F is estimated (analyzing means).

尚、検出手段32は、不純物であるCl、Fを直接検出する構成にすることも可能である。   The detection means 32 may be configured to directly detect impurities Cl and F.

検出手段32により推定されたハロゲン(Cl、F等)の状況は、導出手段33に送られる。導出手段33では、検出手段32により推定されたハロゲン(Cl、F等)の状況に基づいて、チャーが分離された後の石炭ガス化ガスhに含まれるCl、Fの状況(主にHCl濃度)が導出される。   The status of halogen (Cl, F, etc.) estimated by the detection means 32 is sent to the derivation means 33. In the deriving unit 33, based on the state of halogen (Cl, F, etc.) estimated by the detecting unit 32, the state of Cl and F (mainly HCl concentration) contained in the coal gasification gas h after the char is separated. ) Is derived.

導出手段33でHCl濃度を導出する状況を説明する。   A situation where the derivation means 33 derives the HCl concentration will be described.

ハロゲンである塩素やフッ素は、石炭ガス化炉2の運転温度ではガス状であるが、降温する間に凝縮して凝縮物としてチャー等に付着する。乾式ガス精製設備4の運転温度では、アルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩)として凝縮して固化してチャー等に付着する。また、更に低い温度では、塩化アンモニウムを生成して固化する。   Chlorine and fluorine, which are halogens, are gaseous at the operating temperature of the coal gasification furnace 2, but condense as the temperature falls and adhere to char or the like as a condensate. At the operating temperature of the dry gas purification equipment 4, it condenses and solidifies as an alkali metal salt (sodium salt, potassium salt) and alkaline earth metal salt (calcium salt, magnesium salt) and adheres to char or the like. Further, at a lower temperature, ammonium chloride is produced and solidified.

チャーに固定した凝縮物とチャーとを分離する場合、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩ならびに、塩化アンモニウムはいずれも水溶性物質であり、チャーの成分(石炭灰と未燃炭素)は水に溶けないため、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩ならびに、塩化アンモニウムは水で抽出して分離することができる。   When separating the condensate and char fixed to char, sodium salt, potassium salt, calcium salt, magnesium salt and ammonium chloride are all water-soluble substances, and char components (coal ash and unburned carbon) are Since it does not dissolve in water, sodium salt, potassium salt, calcium salt, magnesium salt and ammonium chloride can be extracted with water and separated.

石炭に含まれるハロゲンの含有量に基づいて、石炭ガス化ガス中の塩素への移行率を100%とした際のHCl濃度(移行濃度)を推算することができる。また、チャーに固定されたナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩または塩化アンモニウムに基づいて、石炭ガス化ガス中のHCl濃度(凝縮濃度)を推算することができる。   Based on the halogen content contained in the coal, it is possible to estimate the HCl concentration (migration concentration) when the conversion rate to chlorine in the coal gasification gas is 100%. Further, the HCl concentration (condensation concentration) in the coal gasification gas can be estimated based on the sodium salt, potassium salt, calcium salt, magnesium salt or ammonium chloride fixed to the char.

図5、図6に基づいてアルカリ金属、アルカリ土類金属とClの関係について説明する。   The relationship between alkali metal, alkaline earth metal and Cl will be described with reference to FIGS.

図5にはチャー(もしくは/及び溶融スラグ26)に固定された凝縮成分に基づいて検出した水溶性Na濃度(ガス濃度換算:ppm)と水溶性Cl濃度(ガス濃度換算:ppm)との関係、図6にはチャー(もしくは/及び溶融スラグ26)に固定された凝縮成分の量に基づいて分析した、Cl濃度と、Na濃度、K濃度、Mg濃度、NH濃度との関係を示してある。 FIG. 5 shows the relationship between the water-soluble Na concentration (gas concentration conversion: ppm) and the water-soluble Cl concentration (gas concentration conversion: ppm) detected based on the condensed component fixed to the char (or / and the molten slag 26). FIG. 6 shows the relationship between the Cl concentration, the Na concentration, the K concentration, the Mg concentration, and the NH 4 concentration analyzed based on the amount of the condensed component fixed to the char (or / and the molten slag 26). is there.

図5に○印で示すように、水溶性のNaイオンの濃度に対し水溶性のClイオンの濃度が比例直線(一価の係数)に近い状態で増加する傾向にある結果が得られた。これにより、水溶性Na濃度の増減状況が水溶性Cl濃度の増減状況に相関していると推定されることが判る。   As indicated by the circles in FIG. 5, the result was that the concentration of water-soluble Cl ions tended to increase in a state close to a proportional straight line (monovalent coefficient) with respect to the concentration of water-soluble Na ions. Thus, it is understood that the increase / decrease state of the water-soluble Na concentration is correlated with the increase / decrease state of the water-soluble Cl concentration.

凝縮成分に基づいて検出した水溶性Na濃度の変化に基づいて水溶性Cl濃度の増減状況を推定することで、凝縮物元素の化合物の元の状態等を推定することができる。水溶性のNa濃度と水溶性Cl濃度の相関状態における石炭の種類やガス化設備の運転状況、機器の特性等を把握しておくことで、石炭ガス化ガスhに含まれるCl濃度の変化を導出することができる。   By estimating the increase / decrease state of the water-soluble Cl concentration based on the change in the water-soluble Na concentration detected based on the condensed component, the original state of the condensate element compound can be estimated. By grasping the type of coal in the correlation between the water-soluble Na concentration and the water-soluble Cl concentration, the operation status of the gasification facility, the characteristics of the equipment, etc., the change in the Cl concentration contained in the coal gasification gas h can be detected. Can be derived.

図6に○印及び点線で示すように、水溶性のClイオンの濃度に対し、水溶性のNaイオンの濃度は、一価の係数(係数1)の比例直線に応じて比例関係に近い状態で対応していることがわかる。   As indicated by a circle and a dotted line in FIG. 6, the concentration of the water-soluble Na ion is close to the proportional relationship according to the proportional line of the monovalent coefficient (coefficient 1) with respect to the concentration of the water-soluble Cl ion. It can be seen that it corresponds.

また、図6に◇印で示すように、水溶性のClイオンの濃度に対し、水溶性のKイオンの濃度は、一価の係数(係数1)の比例直線の傾向に応じているものが全くなく、Clイオンと明確な相関がないことがわかる。   In addition, as indicated by ◇ in FIG. 6, the concentration of water-soluble K ions corresponds to the concentration of a monovalent coefficient (coefficient 1) relative to the concentration of water-soluble Cl ions. It can be seen that there is no clear correlation with Cl ions.

また、図6に▽印で示すように、水溶性のClイオンの濃度に対し、水溶性のNHイオンの濃度は、ほとんどゼロに近い状態となっていることがわかる。これは、チャーに含まれていたNHイオンは塩化アンモニウムではなく、石炭ガス化ガスg中のアンモニアが吸着したものであると考えられる。従って、アンモニアはガス状で存在すると推定される。 Further, as shown by ▽ in FIG. 6, it can be seen that the concentration of water-soluble NH 4 ions is almost zero with respect to the concentration of water-soluble Cl ions. This, NH 4 ions contained in the char is not ammonium chloride, ammonia coal gasification gas g is believed to be adsorbed. Therefore, it is estimated that ammonia exists in a gaseous state.

このように、アルカリ金属、アルカリ土類金属のうち、特に、NaはClとほぼ結合していることがわかり、NaとClとの間に相関関係があることがわかる。従って、検出されたアルカリ金属であるNaに基づいて凝縮性の不純物であるClを推定することが可能であり、Clの濃度を導出することができる。   Thus, it can be seen that, among alkali metals and alkaline earth metals, in particular, Na is almost bonded to Cl, and there is a correlation between Na and Cl. Therefore, it is possible to estimate Cl, which is a condensable impurity, based on the detected Na, which is an alkali metal, and to derive the concentration of Cl.

水溶性Na濃度変化に応じ、チャーに固定された(スラグに固定された)水溶性Cl濃度が変化して、石炭ガス化ガスhに含まれるCl濃度が低下した、石炭ガス化ガスhに含まれるCl濃度は変化しない、石炭ガス化ガスhに含まれるCl濃度が高くなった、等と判断することが可能になる。   Included in coal gasification gas h, in which the concentration of water-soluble Cl fixed to char (fixed to slag) is changed in accordance with the change in water-soluble Na concentration, and the Cl concentration in coal gasification gas h is reduced. Therefore, it can be determined that the concentration of Cl contained in the coal gasification gas h has not changed, or that the concentration of Cl contained in the coal gasification gas h has increased.

例えば、水溶性Na濃度に応じてチャーに固定された(スラグに固定された)水溶性Cl濃度が高くなったと判断された場合、石炭ガス化ガスhに含まれるCl濃度が低下していると判断することができる。   For example, when it is determined that the water-soluble Cl concentration fixed to the char (fixed to the slag) is increased according to the water-soluble Na concentration, the Cl concentration contained in the coal gasification gas h is decreased. Judgment can be made.

このように、Naの濃度はCl濃度との相関性が高いため、チャーに固定された(スラグに固定された)凝縮物であるNaイオンの濃度を検出することにより、石炭ガス化ガスh中の不純物の化合物の状態であるHCl濃度(凝縮濃度)を推算することができる。このため、石炭ガス化ガスhの不純物であるClの状態(濃度)を的確に導出することが可能になる。   As described above, since the concentration of Na is highly correlated with the Cl concentration, by detecting the concentration of Na ions that are condensate fixed to char (fixed to slag), It is possible to estimate the HCl concentration (condensation concentration) which is the state of the impurity compound. For this reason, it is possible to accurately derive the state (concentration) of Cl that is an impurity of the coal gasification gas h.

図7に基づいて他のアルカリ土類金属とClの関係について説明する。   The relationship between other alkaline earth metals and Cl will be described with reference to FIG.

図7にはチャー(もしくは/及び溶融スラグ26)に固定された凝縮成分に基づいて検出した水溶性Ca濃度(ガス濃度換算:ppm)と水溶性Cl濃度(ガス濃度換算:ppm)との関係を示してある。   FIG. 7 shows the relationship between the water-soluble Ca concentration (gas concentration conversion: ppm) and the water-soluble Cl concentration (gas concentration conversion: ppm) detected based on the condensed component fixed to the char (or / and the molten slag 26). Is shown.

図7に△印で示すように、水溶性のCaイオンの濃度に対し水溶性のClイオンの濃度が比例直線に応じて増加する傾向にある結果が得られた。これにより、水溶性Ca濃度の増減状況が水溶性Cl濃度の増減状況に相関していると推定されることが判る。このため、水溶性Ca濃度の変化を検出することにより、石炭ガス化ガスh中のHCl濃度(凝縮濃度)を推算することができる。   As indicated by Δ in FIG. 7, a result was obtained in which the concentration of water-soluble Cl ions tended to increase in accordance with the proportional line with respect to the concentration of water-soluble Ca ions. Thereby, it turns out that it is estimated that the increase / decrease state of water-soluble Ca density | concentration correlates with the increase / decrease situation of water-soluble Cl concentration. For this reason, the HCl concentration (condensation concentration) in the coal gasification gas h can be estimated by detecting the change in the water-soluble Ca concentration.

図8に基づいてアルカリ金属とFの関係について説明する。   The relationship between the alkali metal and F will be described based on FIG.

図8にはチャー(もしくは/及び溶融スラグ26)に固定された凝縮成分に基づいて検出した水溶性Na濃度(ガス濃度換算:ppm)と水溶性F濃度(ガス濃度換算:ppm)との関係を示してある。   FIG. 8 shows the relationship between the water-soluble Na concentration (gas concentration conversion: ppm) and the water-soluble F concentration (gas concentration conversion: ppm) detected based on the condensed component fixed to the char (or / and the molten slag 26). Is shown.

炭種が異なる石炭を検証し、A炭の場合、図8に□印で示すように、水溶性のNaイオンの濃度に対し水溶性のFイオンの濃度が急激に増加する傾向にある結果が得られた。また、B炭の場合、図8に×印で示すように、水溶性のNaイオンの濃度に対し水溶性のFイオンの濃度が比例直線(一価の係数)に近い状態で増加する傾向にある結果が得られた。これにより、炭種に応じて、水溶性Na濃度の増減状況が水溶性F濃度の増減状況に関係していると推定されることが判る。   In the case of coal A with different coal types, as shown by □ in FIG. 8, the result of the tendency that the concentration of water-soluble F ions rapidly increases with respect to the concentration of water-soluble Na ions is shown in FIG. Obtained. In the case of B charcoal, the concentration of water-soluble F ions tends to increase in a state close to a proportional straight line (monovalent coefficient) with respect to the concentration of water-soluble Na ions, as indicated by x in FIG. Some results were obtained. Thereby, it turns out that it is estimated that the increase / decrease state of water-soluble Na density | concentration is related to the increase / decrease situation of water-soluble F density | concentration according to charcoal type.

このため、Na濃度の変化を検出することにより、石炭ガス化ガスh中のHF濃度(凝縮濃度)を推算することができる。   For this reason, the HF concentration (condensation concentration) in the coal gasification gas h can be estimated by detecting the change in the Na concentration.

このように、Naの濃度はF濃度との相関性が高いため、チャーに固定された(スラグに固定された)凝縮物であるNaイオンの濃度を検出することにより、石炭ガス化ガスh中の不純物の化合物の状態であるHF濃度(凝縮濃度)を推算することができる。このため、石炭ガス化ガスhの不純物であるFの状態(濃度)を的確に導出することが可能になる。   Thus, since the concentration of Na is highly correlated with the F concentration, the concentration of Na ions, which are condensate fixed to the char (fixed to the slag), is detected to detect the concentration of Na ions in the coal gasification gas h. It is possible to estimate the HF concentration (condensation concentration) which is the state of the impurity compound. For this reason, it is possible to accurately derive the state (concentration) of F that is an impurity of the coal gasification gas h.

尚、アルカリ金属、アルカリ土類金属としては、他の金属を検出することが可能である。また、導出する不純物としては、Cl、F以外の不純物を適用することが可能である。   It should be noted that other metals can be detected as alkali metals and alkaline earth metals. Further, impurities other than Cl and F can be applied as the derived impurities.

上述した凝縮物検出装置は、石炭ガス化ガスの不純物の状態(濃度)を的確に導出することが可能になる。そして、乾式ガス精製設備4は、石炭ガス化ガスの不純物の状態(濃度)を的確に導出することができる凝縮物検出装置を備えたものとなる。   The condensate detection apparatus described above can accurately derive the state (concentration) of impurities in the coal gasification gas. The dry gas purification facility 4 includes a condensate detection device that can accurately derive the state (concentration) of impurities in the coal gasification gas.

本発明は、石炭ガス化ガスの不純物の状態(濃度)を検出する凝縮物検出装置の産業分野で利用することができる。   The present invention can be used in the industrial field of a condensate detection device that detects the state (concentration) of impurities in coal gasification gas.

1 石炭ガス化複合発電設備
2 石炭ガス化炉
3 サイクロン
4 乾式ガス精製設備
5 タービン設備
6 燃焼器
7 ガスタービン
8 排熱回収ボイラー
9 排煙脱硝装置
10 煙突
11 蒸気タービン
12 発電機
16 圧縮機
18 チャーホッパー
19 チャーロックホッパー
20 計量ホッパー
21 ハロゲン化物除去反応器
22 脱硫装置
23 水銀除去反応器
25 コンバスタ
26 溶融スラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coal gasification combined cycle power generation equipment 2 Coal gasification furnace 3 Cyclone 4 Dry-type gas purification equipment 5 Turbine equipment 6 Combustor 7 Gas turbine 8 Waste heat recovery boiler 9 Flue gas denitration device 10 Chimney 11 Steam turbine 12 Generator 16 Compressor 18 Char hopper 19 Charlock hopper 20 Weighing hopper 21 Halide removal reactor 22 Desulfurization equipment 23 Mercury removal reactor 25 Combustor 26 Molten slag

Claims (11)

石炭ガス化炉の系内に存在する凝縮物を分離・捕集する分離・捕集手段と、
分離・捕集手段で分離された凝縮物を分析する分析手段と、
分析手段で分析された凝縮物の状況に基づいて、分離・捕集手段で凝縮物が分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を導出する導出手段とを備えた
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
Separation and collection means for separating and collecting the condensate present in the coal gasifier system;
An analysis means for analyzing the condensate separated by the separation / collection means;
Deriving means for deriving the state of impurities contained in the gaseous form in the coal gasification gas after the condensate is separated by the separation / collection means based on the state of the condensate analyzed by the analyzing means A condensate detection device characterized by comprising:
請求項1に記載の凝縮物の検出装置において、
分析手段では、アルカリ金属、アルカリ土類金属との反応で凝縮した凝縮物を分析する分析手段と、
分析手段で分析された凝縮物の状況に基づいて、分離・捕集手段で凝縮物が分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を導出する導出手段とを備えた
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
The condensate detection device according to claim 1,
In the analysis means, an analysis means for analyzing the condensate condensed by the reaction with alkali metal or alkaline earth metal,
Deriving means for deriving the state of impurities contained in the gaseous form in the coal gasification gas after the condensate is separated by the separation / collection means based on the state of the condensate analyzed by the analyzing means A condensate detection device characterized by comprising:
請求項2に記載の凝縮物の検出装置において、
分析手段では、凝縮物を分析することでアルカリ金属、アルカリ土類金属を検出すると共に、検出されたアルカリ金属、アルカリ土類金属に基づいて凝縮性の不純物を推定し、
導出手段は、分析手段で推定された凝縮性の不純物の状況に基づいて、分離・捕集手段で分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を導出する
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
In the condensate detection device according to claim 2,
The analysis means detects the alkali metal and alkaline earth metal by analyzing the condensate, and estimates condensable impurities based on the detected alkali metal and alkaline earth metal.
The deriving means shall derive the state of impurities contained in the gaseous form in the coal gasification gas after being separated by the separation / collection means based on the state of condensable impurities estimated by the analyzing means. Condensate detection device characterized by.
請求項3に記載の凝縮物の検出装置において、
導出手段では、分析手段で推定された凝縮性の不純物の濃度に基づいて、凝縮物に含まれる不純物の濃度が低くなった際に、石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の濃度が高くなったと判断して不純物の状況を導出する
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
In the condensate detection device according to claim 3,
In the derivation means, when the concentration of impurities contained in the condensate decreases based on the concentration of condensable impurities estimated by the analysis means, the concentration of impurities contained in the gaseous state in the coal gasification gas. A condensate detection device characterized by deriving the state of impurities based on the judgment that the value has become high.
請求項1に記載の凝縮物の検出装置において、
導出手段では、分離・捕集手段で凝縮物が分離された後の石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の状況を導出する
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
The condensate detection device according to claim 1,
The deriving means is characterized in that the state of impurities contained in the gaseous state in the coal gasification gas after the condensate is separated by the separating / collecting means is derived.
請求項5に記載の凝縮物の検出装置において、
分析手段では、凝縮性の不純物の濃度を推定し、
導出手段では、凝縮物に含まれる不純物の濃度に応じてガス状で石炭ガス化ガスに含まれている不純物の濃度を導出する
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
In the condensate detection apparatus according to claim 5,
The analytical tool estimates the concentration of condensable impurities,
The deriving means derives the concentration of impurities contained in the coal gasification gas in a gaseous state according to the concentration of impurities contained in the condensate.
請求項6に記載の凝縮物の検出装置において、
導出手段では、凝縮物に含まれる不純物の濃度が低くなった際に、石炭ガス化ガスにガス状で含まれている不純物の濃度が高くなったと判断して不純物の状況を導出する
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
The condensate detection device according to claim 6,
In the deriving means, when the concentration of impurities contained in the condensate decreases, it is judged that the concentration of impurities contained in the gaseous state in the coal gasification gas has increased, and the state of impurities is derived. A condensate detection device.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、
分離・捕集手段は、石炭ガス化ガスからチャーを分離するサイクロンもしくはダストフィルターであり、
凝縮物は、サイクロンもしくはダストフィルターで分離されてチャーに固定されたものである
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
In the condensate detection apparatus as described in any one of Claims 1-7,
The separation / collection means is a cyclone or dust filter that separates char from coal gasification gas,
A condensate detection device characterized in that the condensate is separated by a cyclone or dust filter and fixed to the char.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、
請求項1もしくは請求項2に記載の凝縮物の検出装置において、
分離・捕集手段は、石炭が酸化反応によりガス化された後のスラグを回収する手段であり、
凝縮物は、回収されたスラグに固定されたものである
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
In the condensate detection apparatus as described in any one of Claims 1-7,
In the condensate detection apparatus according to claim 1 or 2,
Separation / collection means is means for recovering slag after coal is gasified by oxidation reaction,
The condensate is fixed to the recovered slag. The condensate detection device.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、
分離・捕集手段は、石炭ガス化ガスからチャーを分離するサイクロンもしくはダストフィルター、及び、石炭が酸化反応によりガス化された後のスラグを回収する手段であり、
凝縮物は、サイクロンもしくはダストフィルターで分離されたチャーに固定されたもの、及び、回収されたスラグに固定されたものである
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
In the condensate detection apparatus as described in any one of Claims 1-7,
Separation / collection means are a cyclone or dust filter for separating char from coal gasification gas, and means for collecting slag after coal is gasified by oxidation reaction,
The condensate is fixed to a char separated by a cyclone or a dust filter and fixed to a recovered slag.
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の凝縮物の検出装置において、
分析手段では、水洗いすることにより水溶性の凝縮物を分離する
ことを特徴とする凝縮物の検出装置。
In the condensate detection device according to any one of claims 1 to 10,
A condensate detection device characterized in that the analysis means separates the water-soluble condensate by washing with water.
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