JP2017180881A - 微粉炭供給システム及びその運転方法並びに石炭ガス化発電設備 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1には、微粉炭を供給ホッパからガス化炉へ加圧搬送した後、微粉炭を再度供給ホッパ内に導入するために供給ホッパから減圧ダクトを介して加圧ガスを排出することが開示されている。微粉炭の大気への放出を防ぐために、減圧ダクトには、加圧下での使用に適したバグフィルタ及びバグフィルタの下流側に位置する流量調節手段が設けられている。供給ホッパから排出された加圧ガスはバグフィルタ及び流量調節手段をこの順に通過し、系外に排出されるようになっている。
そこで、加圧フィルタで脱塵された後の加圧ガスを有効に再利用することができれば、微粉炭供給システムの設備コストを低減できる可能性がある。
この点、特許文献1には、加圧フィルタで脱塵された後の加圧ガスを有効に再利用するための具体的な構成は記載されていない。
第1微粉炭供給ホッパと、
前記第1微粉炭供給ホッパに接続された加圧ガス回収ラインと、
前記加圧ガス回収ラインに設けられ、前記第1微粉炭供給ホッパから回収された加圧ガス中の微粉炭を除去するための加圧フィルタと、を備え、
前記加圧ガス回収ラインは、
前記加圧フィルタの下流側に位置し、前記第1微粉炭供給ホッパから回収された前記加圧ガスを貯留するためのバッファタンク、又は、前記第1微粉炭供給ホッパに対して並列に設けられた第2微粉炭供給ホッパの少なくとも一方
に接続されている。
また、上記(1)の構成では、第1微粉炭供給ホッパから回収されて加圧フィルタで除塵された加圧ガスを、加圧フィルタの下流側に位置するバッファタンク又は第2微粉炭供給ホッパに移送することで、加圧フィルタの下流側に設けられる配管において微粉炭の存在に起因する摩耗を低減しながら、加圧ガスを有効に再利用することができる。
前記加圧ガス回収ラインは、前記バッファタンクと前記第2微粉炭供給ホッパとが並列になるように、前記バッファタンク及び前記第2微粉炭供給ホッパの両方に接続されており、
前記微粉炭供給システムは、前記加圧ガス回収ラインに設けられ、前記第1微粉炭供給ホッパからの前記加圧ガスの移送先を、前記バッファタンクと前記第2微粉炭供給ホッパとの間で切り替え可能に構成された切替部をさらに備える。
前記加圧ガス回収ラインは、前記バッファタンクに接続されており、
前記バッファタンクに接続され、前記バッファタンクに貯留された前記加圧ガスを加圧ガス使用機器に供給するための供給ラインをさらに備える。
前記加圧ガス使用機器は、前記第1微粉炭供給ホッパ、前記第2微粉炭供給ホッパ、前記加圧ガスのエネルギーを回収するように構成されたエネルギー回収タービン、又は、紛体を流動化させるための流動化ノズルの少なくとも1つを含む。
前記加圧ガス回収ラインは、前記第1微粉炭供給ホッパへの微粉炭の受け入れ前に、前記第1微粉炭供給ホッパ内の前記加圧ガスを回収するように構成され、
前記第2微粉炭供給ホッパは、該第2微粉炭供給ホッパへの微粉炭の受け入れ後に、前記第1微粉炭供給ホッパから回収した前記加圧ガスが導入されるように構成される。
前記第1微粉炭供給ホッパ又は前記第2微粉炭供給ホッパの少なくとも一方は、ガス化炉に微粉炭を供給するように構成される。
また、上記(6)の構成では、第1微粉炭供給ホッパから回収されて加圧フィルタで除塵された加圧ガスを、加圧フィルタの下流側に位置するバッファタンク又は第2微粉炭供給ホッパに移送することで、加圧フィルタの下流側に設けられる配管において微粉炭の存在に起因する摩耗を低減しながら、加圧ガスを有効に再利用することができる。
上記(1)〜(6)の何れかに記載の微粉炭供給システムと、
前記微粉炭供給システムにより供給される微粉炭をガス化するためのガス化炉と、
を備える。
また、上記(7)の構成では、第1微粉炭供給ホッパから回収されて加圧フィルタで除塵された加圧ガスを、加圧フィルタの下流側に位置するバッファタンク又は第2微粉炭供給ホッパに移送することで、加圧フィルタの下流側に設けられる配管において微粉炭の存在に起因する摩耗を低減しながら、加圧ガスを有効に再利用することができる。
第1微粉炭供給ホッパと、前記第1微粉炭供給ホッパに接続された加圧ガス回収ラインと、前記加圧ガス回収ラインに設けられた加圧フィルタと、を備える微粉炭供給システムの運転方法であって、
前記第1微粉炭供給ホッパ内の加圧ガスを前記加圧ガス回収ラインを通して回収するステップと、
回収された前記加圧ガス中の微粉炭を前記加圧フィルタで除去するステップと、
前記第1微粉炭供給ホッパから回収された前記加圧ガスを貯留するためのバッファタンク、又は、前記第1微粉炭供給ホッパに対して並列に設けられた第2微粉炭供給ホッパの少なくとも一方に、前記加圧フィルタを通過後の前記加圧ガスを前記加圧ガス回収ラインを介して導く導入ステップと、
を備える。
また、上記(8)の方法では、第1微粉炭供給ホッパから回収されて加圧フィルタで除塵された加圧ガスを、バッファタンク又は第2微粉炭供給ホッパに移送することで、加圧フィルタの下流側に設けられる配管において微粉炭の存在に起因する摩耗を低減しながら、加圧ガスを有効に再利用することができる。
前記バッファタンク及び前記第2微粉炭供給ホッパは、前記加圧フィルタの下流側において前記加圧ガス回収ラインに並列に接続されており、
前記第1微粉炭供給ホッパからの前記加圧ガスの移送先を、前記バッファタンクと前記第2微粉炭供給ホッパとの間で切り替えるステップをさらに備える。
前記導入ステップでは、前記バッファタンクに前記加圧ガスを導入し、
前記バッファタンクに貯留された前記加圧ガスを、前記バッファタンクに接続された供給ラインを介して加圧ガス使用機器に供給するステップをさらに備える。
前記供給ラインを介して前記加圧ガスが供給される前記加圧ガス使用機器は、前記第1微粉炭供給ホッパ、前記第2微粉炭供給ホッパ、前記加圧ガスのエネルギーを回収するように構成されたエネルギー回収タービン、又は、紛体を流動化させるための流動化ノズルの少なくとも1つを含む。
前記第2微粉炭供給ホッパ内に微粉炭を受け入れるステップと、
前記微粉炭を前記第2微粉炭供給ホッパに受け入れた後、前記加圧ガス回収ラインを通して回収した前記第1微粉炭供給ホッパ内の前記加圧ガスを前記第2微粉炭供給ホッパに導入するステップと、
前記第2微粉炭供給ホッパに前記加圧ガスを導入した後、前記第2微粉炭供給ホッパ内の前記微粉炭を供給対象機器に供給するステップと、
をさらに備える。
なお、ガスタービン設備17と蒸気タービン設備18は同一軸として1つの発電機19を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
例えば、図2及び図4に示す実施形態では、加圧ガス回収ライン26は、加圧フィルタ28の下流側に位置し、第1微粉炭供給ホッパ22に対して並列に設けられた第2微粉炭供給ホッパ24に接続されている。これにより、第1微粉炭供給ホッパ22から回収されて加圧フィルタ28で除塵された加圧ガスを、第2微粉炭供給ホッパ24に導くことができる。
また、図3〜図6に示す実施形態では、加圧ガス回収ライン26は、加圧フィルタ28の下流に位置するバッファタンク32に接続されている。これにより、第1微粉炭供給ホッパ22から回収されて加圧フィルタ28で除塵された加圧ガスを、バッファタンク32に導くことができる。
そして、加圧ガス回収ライン26には、第1微粉炭供給ホッパ22からの加圧ガスの移送先を、バッファタンク32と第2微粉炭供給ホッパ24との間で切り替え可能に構成された切替部34をさらに備える。図4に示す実施形態においては、切替部34は、加圧ガス回収ライン26において加圧フィルタ28とバッファタンク32との間に設けられた開閉弁34aと、加圧ガス回収ライン26において加圧フィルタ28と第2微粉炭供給ホッパ24との間に設けられた開閉弁34bと、を含む。
なお、切替部34として、加圧ガス回収ライン26において加圧フィルタ28よりも下流側に三方弁等の方向切替弁を設け、これを用いて第1微粉炭供給ホッパ22からの加圧ガスの移送先をバッファタンク32と第2微粉炭供給ホッパ24との間で切り替えるようにしてもよい。
第1微粉炭供給ホッパ22から回収した加圧ガスをバッファタンク32に一旦貯留しておくことで、第1微粉炭供給ホッパ22からの加圧ガスの排出タイミングと、加圧ガス使用機器の加圧ガスの要求タイミングとがずれていても、加圧ガスを加圧ガス使用機器に適切に供給することができる。これにより、加圧フィルタ28の下流側の配管などの摩耗を抑制しながら、加圧ガス使用機器にて加圧ガスを有効に再利用することができる。
この場合、第1微粉炭供給ホッパ22の再加圧又は第2微粉炭供給ホッパ24の加圧のために、第1微粉炭供給ホッパ22から回収した加圧ガスを利用できる。
この場合、第1微粉炭供給ホッパ22から回収した加圧ガスの圧力エネルギーを回収して有効利用することができる。
エネルギー回収タービン38にて回収されたエネルギーは、例えば、石炭ガス化複合発電設備10(石炭ガス化発電設備)において、発電機19に接続される回転軸64の回転数の調整に利用してもよい。
この場合、バッファタンク32に貯留された加圧ガスを流動化ノズルから噴出させることで、チャービン54からチャー供給ホッパ52にチャーを導くためのシュート39に設けられた目皿の閉塞を抑制できる。
次に、大気開放弁13を閉止するとともに加圧ガス供給弁33を開放し、加圧タンク31から加圧ガスを第1微粉炭供給ホッパ22内に供給し、第1微粉炭供給ホッパ22内の圧力を規定圧力(ガス化炉よりも高い圧力)に上昇させて、微粉炭をガス化炉装置(ガス化炉)14へ搬送する。なお、加圧タンク31には、空気分離装置42からの窒素ガスが高圧の状態で貯蔵されている。
そして、加圧フィルタ28を通過して除塵された加圧ガスを、加圧ガス回収ライン26を介して、バッファタンク32又は第2微粉炭供給ホッパ24へ導く。
第1微粉炭供給ホッパ22内の圧力が大気圧まで減圧すれば、再度微粉炭ビン4から微粉炭を受け入れる(補給する)ことができる。すなわち、第1微粉炭供給ホッパ22への微粉炭の受け入れ前に、第1微粉炭供給ホッパ22内の加圧ガスを、加圧ガス回収ライン26を介して回収する。
この際、例えば図2又は図4に示すように、加圧ガス回収ライン26に第2微粉炭供給ホッパ24が接続されている微粉炭供給システム30においては、第1微粉炭供給ホッパ22から回収された加圧ガスを、加圧ガス回収ライン26を介して直接第2微粉炭供給ホッパ24に導入するようにしてもよい。
あるいは、例えば図3又は図4に示すように、加圧ガス回収ライン26にバッファタンク32が接続されているとともに、バッファタンク32と第2微粉炭供給ホッパ24とが供給ライン36を介して接続されている微粉炭供給システム30においては、第1微粉炭供給ホッパ22から加圧ガス回収ライン26を介して回収されてバッファタンク32に貯留された加圧ガスを、供給弁37bを開放することにより、供給ライン36を介して第2微粉炭供給ホッパに導入するようにしてもよい。
なお、通常、第1微粉炭供給ホッパ22からガス化炉装置(ガス化炉)14に微粉炭を供給した後の第1微粉炭供給ホッパ22内の加圧ガスの全てを第2微粉炭供給ホッパ24に移送することはできない。このため、第1微粉炭供給ホッパ22から回収して第2微粉炭供給ホッパ24に導入された加圧ガスのみでは、第2微粉炭供給ホッパ24からガス化炉装置(ガス化炉)14に微粉炭を供給するために必要な圧力を十分に得られない場合が通常である。このような場合、バッファタンク32又は第1微粉炭供給ホッパ22から第2微粉炭供給ホッパ24に加圧ガスを導入し、バッファタンク32又は第1微粉炭供給ホッパ22と第2微粉炭供給ホッパ24との圧力が同等(均圧)になったら、加圧ガス回収弁27又は供給弁37bを閉止するとともに、加圧ガス供給弁33’を開放し、より高圧の加圧ガスを加圧タンク31から第2微粉炭供給ホッパ24に導入するようにしてもよい。これにより、第2微粉炭供給ホッパ24の内部を規定圧力(ガス化炉よりも高い圧力)に上昇させて、第2微粉炭供給ホッパ24内の微粉炭をガス化炉装置(ガス化炉)14に供給するようにしてもよい。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
2 粉砕機
3 バグフィルタ
4 微粉炭ビン
5 供給ライン
10 石炭ガス化複合発電設備
11 微粉炭製造装置
12,12’ 大気開放ライン
13,13' 大気開放弁
14 ガス化炉装置
15 チャー回収装置
16 ガス精製装置
17 ガスタービン設備
18 蒸気タービン設備
19 発電機
20 排熱回収ボイラ
21 微粉炭供給ホッパ
22 第1微粉炭供給ホッパ
24 第2微粉炭供給ホッパ
26 加圧ガス回収ライン
27 加圧ガス回収弁
28 加圧フィルタ
30 微粉炭供給システム
31 加圧タンク
32 バッファタンク
33,33' 加圧ガス供給弁
34 切替部
34a,34b 開閉弁
36 供給ライン
37a〜37d 供給弁
38 エネルギー回収タービン
39 シュート
41 圧縮空気供給ライン
42 空気分離装置
43 第1窒素供給ライン
43a 供給ライン
45 第2窒素供給ライン
46 チャー戻しライン
47 酸素供給ライン
48 異物除去装置
49 ガス生成ライン
51 集塵装置
52 チャー供給ホッパ
53 ガス排出ライン
54 チャービン
61 圧縮機
62 燃焼器
63 タービン
64 回転軸
65 圧縮空気供給ライン
66 燃料ガス供給ライン
67 燃焼ガス供給ライン
68 昇圧機
69 タービン
70 排ガスライン
71 蒸気供給ライン
72 蒸気回収ライン
73 復水器
74 ガス浄化装置
75 煙突
Claims (12)
- 第1微粉炭供給ホッパと、
前記第1微粉炭供給ホッパに接続された加圧ガス回収ラインと、
前記加圧ガス回収ラインに設けられ、前記第1微粉炭供給ホッパから回収された加圧ガス中の微粉炭を除去するための加圧フィルタと、を備え、
前記加圧ガス回収ラインは、
前記加圧フィルタの下流側に位置し、前記第1微粉炭供給ホッパから回収された前記加圧ガスを貯留するためのバッファタンク、又は、前記第1微粉炭供給ホッパに対して並列に設けられた第2微粉炭供給ホッパの少なくとも一方
に接続されていることを特徴とする微粉炭供給システム。 - 前記加圧ガス回収ラインは、前記バッファタンクと前記第2微粉炭供給ホッパとが並列になるように、前記バッファタンク及び前記第2微粉炭供給ホッパの両方に接続されており、
前記微粉炭供給システムは、前記加圧ガス回収ラインに設けられ、前記第1微粉炭供給ホッパからの前記加圧ガスの移送先を、前記バッファタンクと前記第2微粉炭供給ホッパとの間で切り替え可能に構成された切替部をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の微粉炭供給システム。 - 前記加圧ガス回収ラインは、前記バッファタンクに接続されており、
前記バッファタンクに接続され、前記バッファタンクに貯留された前記加圧ガスを加圧ガス使用機器に供給するための供給ラインをさらに備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の微粉炭供給システム。 - 前記加圧ガス使用機器は、前記第1微粉炭供給ホッパ、前記第2微粉炭供給ホッパ、前記加圧ガスのエネルギーを回収するように構成されたエネルギー回収タービン、又は、紛体を流動化させるための流動化ノズルの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項3に記載の微粉炭供給システム。
- 前記加圧ガス回収ラインは、前記第1微粉炭供給ホッパへの微粉炭の受け入れ前に、前記第1微粉炭供給ホッパ内の前記加圧ガスを回収するように構成され、
前記第2微粉炭供給ホッパは、該第2微粉炭供給ホッパへの微粉炭の受け入れ後に、前記第1微粉炭供給ホッパから回収した前記加圧ガスが導入されるように構成されたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の微粉炭供給システム。 - 前記第1微粉炭供給ホッパ及び前記第2微粉炭供給ホッパは、ガス化炉に前記微粉炭を供給するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の微粉炭供給システム。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の微粉炭供給システムと、
前記微粉炭供給システムにより供給される微粉炭をガス化して燃料ガスを生成するためのガス化炉と、
前記ガス化炉からの前記燃料ガスを燃料として駆動されるガスタービンと、
を備えることを特徴とする石炭ガス化発電設備。 - 第1微粉炭供給ホッパと、前記第1微粉炭供給ホッパに接続された加圧ガス回収ラインと、前記加圧ガス回収ラインに設けられた加圧フィルタと、を備える微粉炭供給システムの運転方法であって、
前記第1微粉炭供給ホッパ内の加圧ガスを前記加圧ガス回収ラインを通して回収するステップと、
回収された前記加圧ガス中の微粉炭を前記加圧フィルタで除去するステップと、
前記第1微粉炭供給ホッパから回収された前記加圧ガスを貯留するためのバッファタンク、又は、前記第1微粉炭供給ホッパに対して並列に設けられた第2微粉炭供給ホッパの少なくとも一方に、前記加圧フィルタを通過後の前記加圧ガスを前記加圧ガス回収ラインを介して導く導入ステップと、
を備えることを特徴とする微粉炭供給システムの運転方法。 - 前記バッファタンク及び前記第2微粉炭供給ホッパは、前記加圧フィルタの下流側において前記加圧ガス回収ラインに並列に接続されており、
前記第1微粉炭供給ホッパからの前記加圧ガスの移送先を、前記バッファタンクと前記第2微粉炭供給ホッパとの間で切り替えるステップをさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の微粉炭供給システムの運転方法。 - 前記導入ステップでは、前記バッファタンクに前記加圧ガスを導入し、
前記バッファタンクに貯留された前記加圧ガスを、前記バッファタンクに接続された供給ラインを介して加圧ガス使用機器に供給するステップをさらに備えることを特徴とする請求項8又は9に記載の微粉炭供給システムの運転方法。 - 前記供給ラインを介して前記加圧ガスが供給される前記加圧ガス使用機器は、前記第1微粉炭供給ホッパ、前記第2微粉炭供給ホッパ、前記加圧ガスのエネルギーを回収するように構成されたエネルギー回収タービン、又は、紛体を流動化させるための流動化ノズルの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項10に記載の微粉炭供給システムの運転方法。
- 前記第2微粉炭供給ホッパ内に微粉炭を受け入れるステップと、
前記微粉炭を前記第2微粉炭供給ホッパに受け入れた後、前記加圧ガス回収ラインを通して回収した前記第1微粉炭供給ホッパ内の前記加圧ガスを前記第2微粉炭供給ホッパに導入するステップと、
前記第2微粉炭供給ホッパに前記加圧ガスを導入した後、前記第2微粉炭供給ホッパ内の前記微粉炭を供給対象機器に供給するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項8乃至11の何れか一項に記載の微粉炭供給システムの運転方法。
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