JP2014069927A - 粉体搬送装置及びチャー回収装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】粉体搬送装置及びチャー回収装置において、粉体やチャーを効率良く適正に搬送可能とする。
【解決手段】所定の傾斜角度をもってチャーを重力落下により搬送可能な粉体搬送ラインとしての搬送配管112と、所定の開口率を有して搬送配管112に沿って配置される第1多孔板101と、第1多孔板101より高い開口率を有して搬送配管112に沿って第1多孔板101の上方に配置される第2多孔板102と、第1多孔板101及び第2多孔板102を通して搬送配管112にアシストガスを供給するアシストガス供給装置103とを設ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、石炭ガス化複合発電設備などに用いられる粉体搬送装置、チャー回収装置に関するものである。
石炭ガス化複合発電設備は、石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べてさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。
従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、石炭ガス化炉、チャー回収装置、ガス精製設備、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラを有している。従って、石炭ガス化炉に対して、給炭装置により石炭(微粉炭)が供給されると共に、ガス化剤(空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気など)が取り込まれ、この石炭ガス化炉で石炭が燃焼ガス化されて生成ガス(可燃性ガス)が生成される。そして、この生成ガスは、チャー回収装置にて、石炭の未反応分(チャー)が除去されてからガス精製され、ガスタービン設備に供給されることで燃焼して高温・高圧の燃焼ガスを生成し、タービンを駆動する。タービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収され、蒸気を生成して蒸気タービン設備に供給され、タービンを駆動する。これにより発電が行なわれる。一方、熱エネルギが回収された排気ガスは煙突を介して大気へ放出される。
上述した石炭ガス化複合発電設備におけるチャー回収装置は、石炭ガス化炉で生成された生成ガスから、複数段の集塵装置を用いて含有するチャーを除去している。そして、回収したチャーは、チャー供給装置により、所定量ずつ石炭ガス化炉に戻している。即ち、ここにチャー搬送装置を有するビンシステムが適用されている。一般的なビンシステムは、1つ(もしくは複数個)のビンと、各集塵装置で回収したチャーをこのビンに排出する複数のチャー排出ラインと、ビンに回収したチャーを複数(または1つ)のホッパに供給する複数のチャー供給ラインとを有している。
従来のビンシステムとしては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがあり、粉体搬送装置としては、例えば、下記特許文献2に記載されたものがある。
特開2012−126571号公報 特開2008−230825号公報
上述した従来の粉体搬送装置では、粉体の流動方向に沿って不活性ガスを供給するアシストガス供給装置や粉体搬送ラインを構成する配管に多孔板を設け、この多孔板から上方に向けて不活性ガスを供給するアシストガス供給装置などを設けている。ところが、粉体の供給量が変動すると、単に粉体搬送ラインに向けてアシストガスを供給するだけでは不十分であり、粉体搬送ラインに粉体が堆積してしまうおそれがある。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、粉体やチャーを効率良く適正に搬送可能とする粉体搬送装置及びチャー回収装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明の粉体搬送装置は、所定の傾斜角度をもって粉体を重力落下により搬送可能な粉体搬送ラインと、所定の開口率を有して前記粉体搬送ラインに沿って配置される第1多孔板と、前記第1多孔板より高い開口率を有して前記粉体搬送ラインに沿って前記第1多孔板の上方に配置される第2多孔板と、前記第1多孔板の下方に設けられて前記第1多孔板及び前記第2多孔板を通して前記粉体搬送ラインにアシストガスを供給するアシストガス供給装置と、を有することを特徴とするものである。
従って、粉体が重力落下により粉体搬送ラインに沿って搬送されるとき、アシストガス供給装置により第1多孔板及び第2多孔板を通してこの粉体搬送ラインにアシストガスが供給されることで、粉体が粉体搬送ラインに堆積することなく、アシストガスにより適正に搬送される。このとき、下側の第1多孔板に対して上側の第2多孔板の開口率が高いことから、アシストガスは、第1多孔板の各孔により高速で上方に噴出され、第2多孔板の各孔により低速となって粉体搬送ラインの広範囲に拡散することとなり、粉体搬送ライン上に粉体を滞留させずに効率良く搬送することができる。
本発明の粉体搬送装置では、前記第1多孔板と前記第2多孔板は、互いに密着して配置されることを特徴としている。
従って、第1多孔板の上に第2多孔板が密着することで、アシストガスは、第1多孔板と第2多孔板の間から漏洩することはなく、粉体搬送ライン上に粉体に対して効率良く噴出して堆積を防止することができる。
本発明の粉体搬送装置では、前記粉体搬送ラインは、筒形状をなす配管を有し、該配管の内部に前記第1多孔板及び前記第2多孔板が配置され、前記配管の内部における前記第1多孔板及び前記第2多孔板の下方に前記アシストガス供給装置を構成するアシストガス室が設けられることを特徴としている。
従って、粉体搬送ラインを筒形状の配管により構成し、この配管の内部に第1多孔板及び第2多孔板を配置すると共に、アシストガス室を設けることから、装置を簡素化して小型化することができる。
本発明の粉体搬送装置では、前記粉体搬送ラインの基端部に粉体を供給可能な粉体供給ラインが接続され、少なくとも前記粉体搬送ラインにおける前記粉体供給ラインの接続部に前記第1多孔板及び前記第2多孔板及び前記アシストガス供給装置が配置されることを特徴としている。
従って、粉体の供給量が変動すると、粉体搬送ラインにおける粉体供給ラインからの粉体供給部にこの粉体が堆積しやすくなることから、この位置に第1多孔板、第2多孔板、アシストガス供給装置を配置することで、粉体の堆積を効果的に防止することができる。
本発明の粉体搬送装置では、前記粉体供給ラインから前記粉体搬送ラインに向けてアシストガスを噴出可能な第1アシストガス噴出装置が設けられることを特徴としている。
従って、第1アシストガス噴出装置により粉体供給ラインから粉体搬送ラインに向けてアシストガスを噴出することで、粉体の堆積を効果的に防止することができる。
本発明の粉体搬送装置では、前記粉体搬送ラインにおける前記粉体供給ラインの接続部に向けてアシストガスを噴出可能な第2アシストガス噴出装置が設けられることを特徴としている。
従って、第2アシストガス噴出装置により粉体搬送ラインにおける粉体供給ラインの接続部に向けてアシストガスを噴出することで、粉体の堆積を効果的に防止することができる。
本発明の粉体搬送装置では、前記アシストガス噴出装置は、間欠的にアシストガスを噴出することを特徴としている。
従って、アシストガス噴出装置により間欠的にアシストガスを噴出することで、粉体の堆積を効果的に防止することができる。
本発明の粉体搬送装置では、前記アシストガス噴出装置は、円錐形状をなすガス噴出孔を有することを特徴としている。
従って、アシストガス噴出装置がガス噴出孔から円錐形状をなしてガスを噴出することで、広範囲にわたって噴出することが可能となり、粉体の堆積を効果的に防止することができる。
また、本発明のチャー回収装置は、固形燃料をガス化して生成された生成ガスから未反応分を回収するチャー回収装置であって、生成ガスの生成ラインに連結される第1集塵装置と、前記第1集塵装置における第1ガス排出ラインに連結される第2集塵装置と、前記第1集塵装置における第1未反応分排出ライン及び前記第2集塵装置における第2未反応分排出ラインに連結されるビンと、前記ビンから未反応分を戻す未反応分戻しラインと、所定の開口率を有して前記未反応分排出ラインに沿って配置される第1多孔板と、前記第1多孔板より高い開口率を有して前記未反応分排出ラインに沿って前記第1多孔板の上方に配置される第2多孔板と、前記第1多孔板の下方に設けられて前記第1多孔板及び前記第2多孔板を通して前記未反応分排出ラインにアシストガスを供給するアシストガス供給装置と、を有することを特徴とするものである。
従って、第1集塵装置で生成ガスから粗粒の未反応分が分離され、第2集塵装置で生成ガスから微粒の未反応分が分離され、この未反応分が各未反応分排出ラインを通ってビンに貯留され、このビンに貯留された未反応分が未反応分戻しラインにより戻されることとなる。粉体が重力落下により未反応分排出ラインに沿って搬送されるとき、アシストガス供給装置により第1多孔板及び第2多孔板を通してこの未反応分排出ラインにアシストガスが供給されることで、粉体が未反応分排出ラインに堆積することなく、アシストガスにより適正に搬送される。このとき、下側の第1多孔板に対して上側の第2多孔板開口率が高いことから、アシストガスは、第1多孔板の各孔により高速で上方に噴出され、第2多孔板の各孔により低速となって未反応分排出ラインの広範囲に拡散することとなり、未反応分排出ライン上に粉体を滞留させずに効率良く搬送することができる。
本発明の粉体搬送装置及びチャー回収装置によれば、粉体搬送ライン(未反応分排出ライン)に所定の開口率を有する第1多孔板を設けると共にその上に高い開口率を有する第2多孔板を設け、各多孔板を通してアシストガスを供給するアシストガス供給装置を設けるので、粉体搬送ライン(未反応分排出ライン)上に粉体(チャー)を滞留させずに効率良く搬送することができる。
図1は、本発明の一実施例に係る粉体搬送装置が適用される石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 図2は、本実施例の粉体搬送装置を表す概略図である。 図3は、本実施例の粉体搬送装置の側面図である。 図4は、本実施例の粉体搬送装置における多孔板を表す断面図である。 図5は、本実施例の粉体搬送装置におけるガス噴射ノズルの変形例を表す断面図である。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る粉体搬送装置及びチャー回収装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
図1は、本発明の一実施例に係る粉体搬送装置が適用される石炭ガス化複合発電設備の概略構成図、図2は、本実施例の粉体搬送装置を表す概略図、図3は、本実施例の粉体搬送装置の側面図、図4は、本実施例の粉体搬送装置における多孔板を表す断面図、図5は、本実施例の粉体搬送装置におけるガス噴射ノズルの変形例を表す断面図である。
本実施例の石炭ガス化複合発電設備(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)は、空気をガス化剤としてガス化炉で石炭ガスを生成する空気吹き方式を採用し、ガス精製設備で精製した後の石炭ガスを燃料ガスとしてガスタービン設備に供給して発電を行っている。即ち、本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、空気吹き方式の発電設備である。
本実施例の石炭ガス化複合発電設備は、図1に示すように、給炭装置11、石炭ガス化炉12、チャー回収装置13、ガス精製設備14、ガスタービン設備15、蒸気タービン設備16、発電機17、排熱回収ボイラ(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)18を有している。
給炭装置11は、石炭粉砕機(ミル)21とこの石炭粉砕機21で乾燥微粉砕された微粉炭を加圧供給する微粉炭供給設備22を有している。石炭粉砕機21は、石炭を乾燥ガスにより乾燥しながら細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造するものである。この場合、乾燥用ガスとして、ガスタービン設備15や排熱回収ボイラ18からの排ガスの一部を利用する。そして、石炭粉砕機21の下流側には、微粉炭供給設備22として、微粉炭分離装置(例えば、集塵機)23、微粉炭ビン24、複数の微粉炭供給ホッパ25a,25b,25cが設けられている。
石炭ガス化炉12は、微粉炭供給設備22から給炭ライン31が接続されており、微粉炭を供給可能となっている。また、石炭ガス化炉12は、チャー回収装置13からチャー戻しライン32が接続されており、このチャー回収装置13で回収されたチャー(石炭の未反応分、粉体)をリサイクル可能となっている。
更に、石炭ガス化炉12は、ガスタービン設備15(圧縮機61)から圧縮空気供給ライン33が接続されており、このガスタービン設備15で圧縮された空気の一部を抽気空気昇圧機で昇圧して供給可能となっている。空気分離装置34は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第1窒素供給ライン35が給炭ライン31に接続されると共に、第2窒素供給ライン36がチャー戻しライン32に接続され、酸素供給ライン37が圧縮空気供給ライン33に接続されている。この場合、窒素は、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用され、酸素は、ガス化剤として利用される。
石炭ガス化炉12は、例えば、噴流床形式のガス化炉であって、内部に供給された石炭(微粉炭)をガス化剤(空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気など)により部分酸化・ガス化することにより、二酸化炭素や水素を主成分とする可燃性ガス(生成ガス、石炭ガス)を発生させる。なお、石炭ガス化炉12は噴流床ガス化炉に限らず、流動床ガス化炉や固定床ガス化炉としてもよい。そして、この石炭ガス化炉12の後流には生成ガスライン38が設けられておりチャー回収装置13に接続される。同チャー回収装置13にて生成ガス中に含まれるチャーと生成ガスを分離可能となっている。この場合、ガス化炉後流にガス冷却装置を設けることで可燃性ガスを所定温度まで冷却した後に生成ガスライン38を経てチャー回収装置13に供給するとよい。
チャー回収装置13は、本発明の粉体搬送装置を適用しており、第1集塵装置としてのサイクロン41と、第2集塵装置として第1フィルタ42a及び第2フィルタ42bと、各ロータリバルブ43a,43bと、ビン44と、ホッパ45a,45b,45c,45dとを有している。サイクロン41は、石炭ガス化炉12で生成された可燃性ガスに含まれるチャーの一次分離(粗粒を分離)するもので、上部に粗粒チャーが分離された可燃性ガスを排出する第1ガス排出ライン46が接続されると共に、下部に可燃性ガスから分離した粗粒チャーを排出する第1チャー排出ライン(第1未反応分排出ライン)47が接続されている。
第1、第2フィルタ42a,42bは、側部に第1ガス排出ライン46が分岐してそれぞれ接続され、上部に微粒チャーが分離された可燃性ガスを排出する第2ガス排出ライン48が接続されると共に、下部に可燃性ガスから分離した微粒チャーを排出する第2チャー排出ライン(第2未反応分排出ライン)49a,49bが接続されている。各フィルタ42a,42bにおける第2チャー排出ライン49a,49bへの排出部にロータリバルブ43a,43bがそれぞれ設けられている。このフィルタ42a,42bは、ポーラスフィルタであって、例えば、セラミック製のろ材を有しており、可燃性ガスがろ材を通過するときに、この可燃性ガス中のチャーを除去可能となっている。そして、このフィルタ42a,42bにより捕集されたチャーは、逆洗処理などにより落下し、ロータリバルブ43a,43bによりフィルタ容器から排出され、第2チャー排出ライン49a,49bを通してビン44に払い出される。
そして、第1ガス排出ライン46とビン44との間には、両者の圧力を均一化させる第1均圧ライン50が設けられている。
ビン44は、第1チャー排出ライン47及び第2チャー排出ライン49a,49bの下流端部が接続されており、サイクロン41及び第1、第2フィルタ42a,42bにより可燃性ガスから分離された粗粒チャーや微粒チャーを集合してから分配するものである。各ホッパ45a,45b,45c,45dは、ビン44と切替ライン51a,51b,51c,51dを介して接続され、この切替ライン51a,51b,51c,51dは、ホッパ45a,45b,45c,45dの上流側に第1切替弁52a,52b,52c,52dが装着され、下流側に第2切替弁53a,53b,53c,53dが装着されている。
即ち、各切替弁52a,52b,52c,52d,53a,53b,53c,53dにより使用する切替ライン51a,51b,51c,51dを切り替えることで、ホッパ45a,45b,45c,45dを交互に使用して連続運転を可能としている。そして、各切替ライン51a,51b,51c,51dは、ホッパ45a,45b,45c,45dの下流側で合流し、チャー戻しライン32に接続されている。この場合、本実施例では、4つの切替ライン51a,51b,51c,51d(4つのホッパ45a,45b,45c,45d)のために、その上流側にビン44を配置しており、チャーを集合し各ホッパ45a,45b,45c,45dへ分配及び一時的に貯留するビン44を設けている。
なお、サイクロン41の第1ガス排出ライン46とホッパ45a,45b,45c,45dとの間には、ガス化炉へチャーを供給している状態(例えば、ホッパ45aの場合、切替弁52aが閉状態、第1切替弁53aが開状態で、ホッパ45aの圧力がビン44よりも高い状態)を終了し、ビン44のチャーを受け入れるためにホッパ45a内ガスを減圧排気して圧力を均圧化させる均圧ライン(図示略)が設けられている。
このように本実施例のチャー回収装置13は、サイクロン41、第1チャー排出ライン47、第1フィルタ42a及び第2フィルタ42b、第2チャー排出ライン49a,49b、ロータリバルブ43a,43bと、ビン44、ホッパ45a,45b,45c,45d、チャー戻しライン32などから構成されている。そして、本実施例の粉体搬送装置は、このチャー回収装置13に適用されており、例えば、第1フィルタ42aにより捕集されたチャーをビン44に払い出す第2チャー排出ライン49aに設けられている。
但し、本発明の粉体搬送装置は、第2チャー排出ライン49aだけでなく、例えば、第2チャー排出ライン49b、第1チャー排出ライン47、切替ライン51a,51b,51c,51dなどにも適用することができる。
本実施例の粉体搬送装置は、図2から図4に示すように、所定の傾斜角度をもってチャー(粉体)を重力落下により搬送可能な第2チャー排出ライン(粉体搬送ライン)49aと、所定の開口率を有して第2チャー排出ライン49aに沿って配置される第1多孔板101と、この第1多孔板101より高い開口率を有して第2チャー排出ライン49aに沿って第1多孔板101の上方に配置される第2多孔板102と、第1多孔板101の下方に設けられて第1多孔板101及び第2多孔板102を通して第2チャー排出ライン49aにアシストガスを供給するアシストガス供給装置103とから構成されている。
即ち、第2チャー排出ライン49aは、円筒形状(または、角筒形状、下半円形状など)をなす供給配管(粉体供給ライン)111と搬送配管112と排出配管113とを有している。搬送配管112は、基端部から先端部に掛けて下方に所定の角度で傾斜して配置されており、基端上部にチャーを供給可能な供給配管111が接続される一方、先端下部にチャーを排出可能な排出配管113が接続されている。この場合、供給配管111と排出配管113は、鉛直方向に沿って配置されているが、搬送配管112より大きな角度で傾斜していてもよい。
搬送配管112は、内部に第1多孔板101と第2多孔板102が重なって配置されている。そして、第1多孔板101が下側に配置され、第2多孔板102が上側に配置されており、第2多孔板102は、第1多孔板101より高い開口率に設定されている。この場合、第1多孔板101は、例えば、ステンレス鋼板に多数の孔101aが形成されたパンチングメタルにより構成され、第2多孔板102は、例えば、ステンレス金網により構成されている。この第1多孔板101と第2多孔板102は、互いに隙間なく密着して配置されている。
アシストガス供給装置103において、搬送配管112は、内部における第1多孔板101及び第2多孔板102の下方にアシストガス室121が設けられている。このアシストガス室121は、搬送配管112の下部と、搬送配管112の基端部側に固定された縦壁122と、搬送配管112の先端部側に固定された仕切板123により区画されており、上方に第1多孔板101が配置されている。また、アシストガス室121は、下部にアシストガス供給配管124が接続されており、アシストガス供給配管124に開閉弁125が装着されている。このアシストガス供給配管124は、アシストガス室121にアシストガス(不活性ガス)を供給することができる。
また、供給配管111から搬送配管112に向けてアシストガス(不活性ガス)を噴出可能な第1アシストガス噴出装置131が設けられている。この第1アシストガス噴出装置131は、供給配管111に装着されるガス噴射ノズル132と、ガス噴射ノズル132にアシストガスを供給するガス供給配管133と、ガス供給配管133に装着される開閉弁134とから構成されている。
更に、搬送配管112における供給配管111の接続部に向けてアシストガス(不活性ガス)を噴出可能な第2アシストガス噴出装置141が設けられている。第2アシストガス噴出装置141は、搬送配管112の縦壁122に装着されるガス噴射ノズル142と、ガス噴射ノズル142にアシストガスを供給するガス供給配管143と、ガス供給配管143に装着される開閉弁144とから構成されている。
この場合、アシストガス供給装置103、第1アシストガス噴出装置131、第2アシストガス噴出装置141で使用される不活性ガスは、窒素ガスや二酸化炭素ガスが望ましいが、酸素濃度が3%以下の不活性ガス(イナートガス)、または、可燃性ガス(チャー回収装置の出口またはガス精製設備の出口ガスを昇圧リサイクルしたもの)とすればよく、第2チャー排出ライン49aを流れるガスの燃焼を防止することができる。また、不活性ガスは、第2チャー排出ライン49aを流れるガスの露点以上の温度のガスとすることが望ましい。そして、第1アシストガス噴出装置131と第2アシストガス噴出装置141は、連続的または間欠的に不活性ガスを供給する。
なお、この実施例では、搬送配管112の全域にわたって第1多孔板101と第2多孔板102とアシストガス供給装置103を設けたが、チャーが堆積しやすい搬送配管112における供給配管111の接続部、つまり、搬送配管112における上流部のみに第1多孔板101と第2多孔板102とアシストガス供給装置103を設けてもよい。
また、この実施例にて、ガス噴射ノズル132,142は、アシストガスを直線的に噴射するものとしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、図5に示すように、ガス噴射ノズル151の先端部に広角部152を設け、ガス流動孔153に連通するようにこの広角部152に円錐形状をなすガス噴出孔154を形成してもよい。このガス噴射ノズル151にあっては、ガス噴出孔154から円錐形状をなすアシストガス流が噴出することで、供給配管111から搬送配管112に供給されたチャーの堆積状態を適正に崩して搬送することができる。
従って、チャーは、供給配管111から重力落下により搬送配管112に流れ落ち、第2多孔板102上に供給される。このとき、アシストガス供給装置103によりアシストガスがアシストガス室121に供給され、第1多孔板101及び第2多孔板102を通して上方に供給される。すると、このアシストガスは、第2多孔板102上を流れるチャーに対して供給されることとなる。この場合、このアシストガスは、堆積状態にあるチャーを崩すと共に、第2多孔板102とチャーとの間に入り込んで摩擦抵抗を低減することとなり、搬送配管112におけるチャーの搬送流れを促進し、堆積を抑制することができる。
具体的に、下側の第1多孔板101より上側の第2多孔板102の開口率が高くなっている。そのため、アシストガス室121のアシストガスは、まず、第1多孔板101の各孔101aを通って第2多孔板102に至る。このとき、アシストガスは、各孔101aを通ることで流速が高くなった状態で第2多孔板102に送られる。次に、第1多孔板101を通過した高速のアシストガスは、第2多孔板102で拡散するように噴出される。そのため、第2多孔板102で拡散したアシストガスは、この第2多孔板102で上を移動するチャーに対して均一に作用することとなり、この第2多孔板102上でチャーを滞留させずに効率良く搬送することができる。
また、第1アシストガス噴出装置131におけるガス噴射ノズル132は、供給配管111から搬送配管112に向けてアシストガスを噴出する。そのため、アシストガスは、搬送配管112における基端部の第2多孔板102上に供給されたチャーに向けて供給されるため、第2多孔板102上を移動するチャーの流れが促進され、堆積を抑制することができる。
更に、第2アシストガス噴出装置141におけるガス噴射ノズル142は、搬送配管112における供給配管111の接続部に向けてアシストガスを噴出する。そのため、アシストガスは、搬送配管112の第2多孔板102上を流れるチャーに向けて供給されるため、第2多孔板102上を移動するチャーの流れが促進され、堆積を抑制することができる。
ガス精製設備14は、チャー回収装置13によりチャーが分離された可燃性ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物、ハロゲン化物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備14は、可燃性ガスから不純物を除去して燃料ガスを製造し、これをガスタービン設備15に供給する。
ガスタービン設備15は、圧縮機61、燃焼器62、タービン63を有しており、圧縮機61とタービン63は、回転軸64により連結されている。燃焼器62は、圧縮機61から圧縮空気65が供給されると共に、ガス精製設備14から燃料ガス66が供給され、タービン63に燃焼ガス67を供給する。また、ガスタービン設備15は、圧縮機61から石炭ガス化炉12に延びる圧縮空気供給ライン33が設けられており、中途部に昇圧機68が設けられている。従って、燃焼器62では、圧縮機61から供給された圧縮空気65とガス精製設備14から供給された燃料ガス66とを混合して燃焼し、タービン63にて、発生した燃焼ガス67により回転軸64を回転することで発電機17を駆動することができる。
蒸気タービン設備16は、ガスタービン設備15における回転軸64に連結されるタービン69を有しており、発電機17は、この回転軸64の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ18は、ガスタービン設備15(タービン63)からの排ガスライン70に設けられており、高温の排ガスと熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ18は、蒸気タービン設備16のタービン69との間に蒸気供給ライン71が設けられると共に、蒸気回収ライン72が設けられ、蒸気回収ライン72に復水器73が設けられている。従って、蒸気タービン設備16では、排熱回収ボイラ18から供給された蒸気によりタービン69が駆動し、回転軸64を回転することで発電機19を駆動することができる。そして、排熱回収ボイラ18で熱が回収された排ガスは、煙突74から大気へ放出される。
ここで、本実施例の石炭ガス化複合発電設備の作動について説明する。
本実施例の石炭ガス化複合発電設備において、図1に示すように、給炭装置11にて、石炭は、石炭粉砕機21により乾燥・粉砕され微粉炭が製造される。この微粉炭は、微粉炭分離装置23及び微粉炭ビン24からなる微粉炭供給設備22により加圧され、空気分離装置34から供給される窒素により給炭ライン31を通して石炭ガス化炉12に供給される。また、後述するチャー回収装置13で回収されたチャーが、空気分離装置34から供給される窒素によりチャー戻しライン32を通して石炭ガス化炉12に供給される。更に、後述するガスタービン設備15から抽気された圧縮空気が昇圧機68で昇圧された後、空気分離装置34から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン33を通して石炭ガス化炉12に供給される。
石炭ガス化炉12では、供給された微粉炭がガス化剤(圧縮空気、酸素など)により部分酸化・ガス化することで、二酸化炭素や水素を主成分とする可燃性ガス(生成ガス、石炭ガス)を生成する。そして、この可燃性ガスは、石炭ガス化炉12から生成ガスライン38を通して排出され、チャー回収装置13に送られる。
このチャー回収装置13にて、可燃性ガスは、まず、サイクロン41に供給されることで、ここで可燃性ガスからこのガスに含有するチャーが一次分離(粗粒を分離)される。そして、チャーが一次分離された可燃性ガスは、第1ガス排出ライン46に排出される一方、可燃性ガスから分離した粗粒チャーは、第1チャー排出ライン47を通してビン44に払い出される。
サイクロン41でチャーが一次分離され第1ガス排出ライン46に排出された可燃性ガスは、次に、各フィルタ42a,42bに供給され、可燃性ガスに残留するチャーが二次分離される。そして、残留チャーが分離された可燃性ガスは、第2ガス排出ライン48に排出される一方、可燃性ガスから分離したチャーは、ロータリバルブ43a,43bによりフィルタ容器から排出され、第2チャー排出ライン49a,49bを通してビン44に払い出される。ここで、ビン44は、第1チャー排出ライン47を通してビン44に払い出される一次分離チャーと、第2チャー排出ライン49a,49bを通してビン44に払い出される二次分離チャーとを集合し、各ホッパ45a,45b,45c,45dへ分離供給または貯留することができる。
この場合、生成ガスライン38の圧力P、第1ガス排出ライン46の圧力P、第2ガス排出ライン48の圧力Pとすると、その圧力関係は、P>P>Pとなっている。また、第1ガス排出ライン46とビン44との間に、第1均圧ライン50が設けられていることで、第1ガス排出ライン46の圧力Pとビン44の圧力Pがほぼ同圧となり、その圧力関係は、P>P4≒P>Pとなっている。そのため、サイクロン41により分離された一次分離チャーは、第1チャー排出ライン47からビン44に払い出されることとなり、第1チャー排出ライン47における粗粒チャーを含むガスの逆流が防止され、サイクロン41の集塵効率が高く維持される。この第1均圧ライン50がないと、一次分離チャーの体積と置換されるガスが第1チャー排出ライン47を逆流することとなり、一次分離チャーの排出量が増加すると、サイクロン41の排出部(スロート部)で一次分離チャーが吹き上がる現象が発生し、サイクロン41における集塵効率が低下してしまう。
なお、第1ガス排出ライン46の圧力Pとビン44の圧力Pとは、第1均圧ライン50によりほぼ同圧に調整されるものの、サイクロン41及びフィルタ42a,42bからチャーが各チャー排出ライン47,49a,49bを通してビン44に払い出されることから、ビン44にあるチャーを含むガスが第1均圧ライン50を通して第1ガス排出ライン46に放出される可能性があるが、第1均圧ライン50からの放出ガスは、各フィルタ42a,42bに供給されることで、可燃性ガスからチャーが分離される。
また、サイクロン41で可燃性ガスから分離した一次分離チャーは、第1チャー排出ライン47を通してビン44に払い出され、また、各フィルタ42a,42bで可燃性ガスから分離した二次分離チャーは、第2チャー排出ライン49a,49bを通してビン44に払い出される。このフィルタ42a,42bで可燃性ガスから分離した二次分離チャーが第2チャー排出ライン49a,49bからビン44に払い出されるとき、第2チャー排出ライン49a,49bへのアシストガスの供給により配管内の下面に沿って移動する粗粒チャーの流れが促進され、配管内へのチャーの堆積を抑制することができる。
即ち、図1及び図2に示すように、第2チャー排出ライン49aにて、チャーは、供給配管111から重力落下により搬送配管112に流れ落ち、第2多孔板102上に供給される。このとき、アシストガス室121のアシストガスは、第1多孔板101及び第2多孔板102を通して上方に供給され、このアシストガスが第2多孔板102上を流れるチャーに作用する。すると、このアシストガスは、堆積状態にあるチャーを崩すと共に、第2多孔板102とチャーとの間に入り込んで摩擦抵抗を低減し、搬送配管112におけるチャーの搬送流れを促進し、堆積を抑制することができる。
また、第1アシストガス噴出装置131におけるガス噴射ノズル132は、供給配管111から搬送配管112に向けてアシストガスを噴出する。そのため、アシストガスは、搬送配管112における基端部の第2多孔板102上に供給されたチャーに向けて供給されるため、第2多孔板102上を移動するチャーの流れが促進される。更に、第2アシストガス噴出装置141におけるガス噴射ノズル142は、搬送配管112における供給配管111の接続部に向けてアシストガスを噴出する。そのため、アシストガスは、搬送配管112の第2多孔板102上を流れるチャーに向けて供給されるため、第2多孔板102上を移動するチャーの流れが促進される。
そして、ビン44に集合または貯留されたチャーは、第1切替弁52a,52b,52c,52dと第2切替弁53a,53b,53c,53dを順次開閉することで、切替ライン51a及びホッパ45aと、切替ライン51b及びホッパ45b、切替ライン51c及びホッパ45c、切替ライン51d及びホッパ45dを順に使用するようにしている。これにより回収したチャーをビン44からホッパ45a,45b,45c,45dへの排出・供給作業を連続して行うことができ、チャー回収装置13の連続運転が可能となる。ホッパ45a,45b,45c,45dに供給されたチャーは、チャー戻しライン32を通して石炭ガス化炉12に戻されてガス化される。
チャー回収装置13によりチャーが分離された可燃性ガスは、ガス精製設備14にて、硫黄化合物や窒素化合物、ハロゲン化物などの不純物が取り除かれ燃料ガスが製造される。そして、ガスタービン設備15では、圧縮機61が空気を圧縮し、燃焼器62に供給、燃焼器62にて圧縮機61から供給される圧縮空気と、ガス精製設備14から供給される燃料ガスを燃焼することで燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスによりタービン63を駆動することで、回転軸64を介して発電機17を駆動し発電を行うことができる。
そして、ガスタービン設備15におけるタービン63から排出された排気ガスは、排熱回収ボイラ18にて、熱交換を行うことで蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン設備16に供給する。蒸気タービン設備16では、排熱回収ボイラ18から供給された蒸気によりタービン69を駆動することで、回転軸64を介して発電機17を駆動し、発電を行うことができる。その後、排熱回収ボイラ18から排出された排気ガスは煙突74から大気へ放出される。
このように本実施例の粉体搬送装置にあっては、所定の傾斜角度をもってチャーを重力落下により搬送可能な粉体搬送ラインとしての搬送配管112と、所定の開口率を有して搬送配管112に沿って配置される第1多孔板101と、第1多孔板101より高い開口率を有して搬送配管112に沿って第1多孔板101の上方に配置される第2多孔板102と、第1多孔板101及び第2多孔板102を通して搬送配管112にアシストガスを供給するアシストガス供給装置103とを設けている。
従って、チャーが重力落下により搬送配管112に沿って搬送されるとき、アシストガス供給装置103により第1多孔板101及び第2多孔板102を通してアシストガスが供給されることで、チャーが搬送配管112の第2多孔板102上に堆積することなく、アシストガスにより適正に搬送される。このとき、下側の第1多孔板101に対して上側の第2多孔板102の開口率が高いことから、アシストガスは、第1多孔板101の各孔101aにより高速で上方に噴出され、第2多孔板102により低速となって広範囲に拡散することとなり、搬送配管112に粉体を滞留させずに効率良く搬送することができる。
本実施例の粉体搬送装置では、第1多孔板101と第2多孔板102を互いに密着して配置している。従って、第1多孔板101の上に第2多孔板102が密着することで、下方から供給されたアシストガスは、第1多孔板101と第2多孔板102の間から漏洩することはなく、第2多孔板102上のチャーに対して適正に導かれることとなり、チャーの堆積を防止することができる。
本実施例の粉体搬送装置では、筒形状をなす搬送配管112の内部に第1多孔板101及び第2多孔板102を配置し、搬送配管112の内部における第1多孔板101及び第2多孔板102の下方にアシストガス室121を設けている。従って、搬送配管112に第1多孔板101、第2多孔板102、アシストガス室121をセットで設けることで、装置を簡素化して小型化することができる。
本実施例の粉体搬送装置では、搬送配管112の基端部にチャーを供給可能な供給配管111を接続し、少なくとも搬送配管112における供給配管111の接続部に第1多孔板101、第2多孔板102、アシストガス室121を配置している。チャーの供給量が変動すると、供給配管111と搬送配管112の接続部にチャーが堆積しやすくなることから、この位置に第1多孔板101、第2多孔板102、アシストガス供給装置103を配置することで、チャーの堆積を効果的に防止することができる。
本実施例の粉体搬送装置にあっては、供給配管111から搬送配管112に向けてアシストガスを噴出可能な第1アシストガス噴出装置131を設けている。従って、アシストガスを供給配管111から搬送配管112に向けて噴出することで、搬送配管112に供給されたチャーの堆積を効果的に防止することができる。
本実施例の粉体搬送装置では、搬送配管112における供給配管111の接続部に向けてアシストガスを噴出可能な第2アシストガス噴出装置141を設けている。従って、搬送配管112に供給されたチャーの堆積を効果的に防止することができる。
本実施例の粉体搬送装置では、アシストガス噴出装置131,141は、間欠的にアシストガスを噴出している。従って、間欠的に噴出するアシストガスによりチャーを効果的に崩して適正に堆積を防止することができる。
本実施例の粉体搬送装置では、アシストガス噴出装置131,141のガス噴射ノズル151の先端部に円錐形状をなすガス噴出孔154を形成している。従って、ガス噴射ノズル151のガス噴出孔154から円錐形状をなすガス流を噴出することで、このアシストガスを広範囲にわたって噴出することが可能となり、チャーの堆積を効果的に防止することができる。
また、本実施例のチャー回収装置にあっては、石炭ガス化炉12から可燃性ガスを排出する生成ガスライン38にサイクロン41を連結し、このサイクロン41における第1ガス排出ライン46にフィルタ42a,42bを連結する一方、サイクロン41における第1チャー排出ライン47及びフィルタ42a,42bにおける第2チャー排出ライン49a,49bにビン44を連結し、このビン44にホッパ45a,45b,45c,45dを介してチャー戻しライン32を連結して構成し、チャー排出ライン47,49a,49bに、所定の開口率を有して搬送配管112に沿って配置される第1多孔板101と、第1多孔板101より高い開口率を有して搬送配管112に沿って第1多孔板101の上方に配置される第2多孔板102と、第1多孔板101及び第2多孔板102を通して搬送配管112にアシストガスを供給するアシストガス供給装置103とを設けている。
従って、サイクロン41で生成ガスから粗粒のチャーが分離され、フィルタ42a,42bで生成ガスから微粒のチャーが分離され、このチャーがチャー排出ライン47,49a,49bを通ってビン44に貯留される。このとき、チャーが重力落下により搬送配管112に沿って搬送されるとき、アシストガス供給装置103により第1多孔板101及び第2多孔板102を通してアシストガスが供給されることで、チャーが搬送配管112の第2多孔板102上に堆積することなく、アシストガスにより適正に搬送される。このとき、下側の第1多孔板101に対して上側の第2多孔板102の開口率が高いことから、アシストガスは、第1多孔板101の各孔101aにより高速で上方に噴出され、第2多孔板102により低速となって広範囲に拡散することとなり、搬送配管112に粉体を滞留させずに効率良く搬送することができる。
なお、上述した実施例にて、粉体搬送ラインに第1多孔板と第2多孔板を配置したが、多孔板の数は2個に限らず、3個以上配置してもよい。また、第1多孔板の下方にアシストガス室を設け、下部にアシストガス供給装置を接続したが、アシストガス室の端部、例えば、粉体搬送ラインの基端部側にアシストガス供給装置を接続してもよい。
また、上述した実施例では、本発明に係る粉体搬送装置を石炭ガス化複合発電設備におけるチャー回収装置に適用して説明したが、この装置に限定されるものではなく、微粉炭供給設備やIGCCに関わらない設備での粉体を搬送する装置ならば、いずれの装置にも適用することができる。
11 給炭装置
12 石炭ガス化炉
13 チャー回収装置
14 ガス精製設備
15 ガスタービン設備
16 蒸気タービン設備
17 発電機
18 排熱回収ボイラ
32 チャー戻しライン
38 生成ガスライン
41 サイクロン(第1集塵装置)
42a 第1フィルタ(第2集塵装置)
42b 第2フィルタ(第2集塵装置)
43a,43b ロータリバルブ
44 ビン
45a,45b,45c,45d ホッパ
46 第1ガス排出ライン
47 第1チャー排出ライン(第1未反応分排出ライン)
48 第2ガス排出ライン
49a,49b 第2チャー排出ライン(粉体搬送ライン、第2未反応分排出ライン)
101 第1多孔板
102 第2多孔板
103 アシストガス供給装置
111 供給配管(粉体供給ライン)
112 搬送配管
113 排出配管
121 アシストガス室
131 第1アシストガス噴出装置
141 第2アシストガス噴出装置

Claims (9)

  1. 所定の傾斜角度をもって粉体を重力落下により搬送可能な粉体搬送ラインと、
    所定の開口率を有して前記粉体搬送ラインに沿って配置される第1多孔板と、
    前記第1多孔板より高い開口率を有して前記粉体搬送ラインに沿って前記第1多孔板の上方に配置される第2多孔板と、
    前記第1多孔板の下方に設けられて前記第1多孔板及び前記第2多孔板を通して前記粉体搬送ラインにアシストガスを供給するアシストガス供給装置と、
    を有することを特徴とする粉体搬送装置。
  2. 前記第1多孔板と前記第2多孔板は、互いに密着して配置されることを特徴とする請求項1に記載の粉体搬送装置。
  3. 前記粉体搬送ラインは、筒形状をなす配管を有し、該配管の内部に前記第1多孔板及び前記第2多孔板が配置され、前記配管の内部における前記第1多孔板及び前記第2多孔板の下方に前記アシストガス供給装置を構成するアシストガス室が設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の粉体搬送装置。
  4. 前記粉体搬送ラインの基端部に粉体を供給可能な粉体供給ラインが接続され、少なくとも前記粉体搬送ラインにおける前記粉体供給ラインの接続部に前記第1多孔板及び前記第2多孔板及び前記アシストガス供給装置が配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の粉体搬送装置。
  5. 前記粉体供給ラインから前記粉体搬送ラインに向けてアシストガスを噴出可能な第1アシストガス噴出装置が設けられることを特徴とする請求項4に記載の粉体搬送装置。
  6. 前記粉体搬送ラインにおける前記粉体供給ラインの接続部に向けてアシストガスを噴出可能な第2アシストガス噴出装置が設けられることを特徴とする請求項4または5に記載の粉体搬送装置。
  7. 前記アシストガス噴出装置は、間欠的にアシストガスを噴出することを特徴とする請求項5または6に記載の粉体搬送装置。
  8. 前記アシストガス噴出装置は、円錐形状をなすガス噴出孔を有することを特徴とする請求項5から7のいずれか一つに記載の粉体搬送装置。
  9. 固形燃料をガス化して生成された生成ガスから未反応分を回収するチャー回収装置であって、
    生成ガスの生成ラインに連結される第1集塵装置と、
    前記第1集塵装置における第1ガス排出ラインに連結される第2集塵装置と、
    前記第1集塵装置における第1未反応分排出ライン及び前記第2集塵装置における第2未反応分排出ラインに連結されるビンと、
    前記ビンから未反応分を戻す未反応分戻しラインと、
    所定の開口率を有して前記未反応分排出ラインに沿って配置される第1多孔板と、
    前記第1多孔板より高い開口率を有して前記未反応分排出ラインに沿って前記第1多孔板の上方に配置される第2多孔板と、
    前記第1多孔板の下方に設けられて前記第1多孔板及び前記第2多孔板を通して前記未反応分排出ラインにアシストガスを供給するアシストガス供給装置と、
    を有することを特徴とするチャー回収装置。
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