JP4295731B2

JP4295731B2 - フィルタの再生方法及びその装置

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Publication number: JP4295731B2
Application number: JP2005004582A
Authority: JP
Inventors: 創研高瀬; 智規小山; 治品田; 雄一郎北川; 亮二高比良; 一成今釜
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: JP2006192337A

Description

本発明は、石炭ガス化装置の石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するフィルタを設置してなる石炭ガス化装置におけるフィルタの再生方法及びその装置に関する。

石炭ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電設備では、該石炭ガス化炉での生成ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するポーラスフィルタを設置している。かかる石炭ガス化炉の通常運転時には、前記ポーラスフィルタで捕獲されるチャーは圧縮窒素で該ポーラスフィルタ内を逆洗することによって払い落され、ホッパで回収された後、前記石炭ガス化炉に再投入される。
前記ポーラスフィルタの寿命は、該ポーラスフィルタ内のエレメントにおける通気抵抗の増加量で判断され、前記のような逆洗をしながらの通常使用では２年程度であることから、寿命に達したポーラスフィルタを再生する手段が種々提供されている。

前記ポーラスフィルタの再生手段の一つとして、特許文献１（特開平８−３０９１５１号公報）の技術が提供されている。
この技術においては、ディーゼルエンジンの排気ガス中のダストを捕獲するフィルタを再生するにあたり、該脱硝触媒層とフィルタとが併設された装置出口の排気ガスをフィルタ上流に還流させ、この排気ガスを温度が８０〜４００℃で、酸素を５〜２０％含有するように調整し、この調整排気ガスをフィルタ内に徐々に通気させ、該フィルタのエレメントに付着したダスト中の未燃炭素を酸化反応させて除去している。

特開平８−３０９１５１号公報

石炭ガス化炉での生成ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するポーラスフィルタを再生するには、石炭ガス特有の数％の揮発分を含むチャーを完全にかつ安全な手法で灰化することが要求される。
石炭ガス化炉用ポーラスフィルタを再生する際には、ポーラスフィルタ内に酸素を含有する灰化ガスを投入し、該ポーラスフィルタ内を所定の高温に加熱して前記チャーを灰化（酸化）しているが、かかるポーラスフィルタの再生に前記特許文献１（特開平８−３０９１５１号公報）の技術を適用する場合には、次のような問題点がある。

即ち、前記のように、石炭ガス化炉用ポーラスフィルタでの生成ガス中のチャーには石炭ガス特有の数％の揮発分を含んでいるため、かかるポーラスフィルタの再生に前記特許文献１のように２０％もの酸素を含有するガスを用いたのでは、ポーラスフィルタ再生中に、多量の酸素によるチャー揮発分の燃焼によって該ポーラスフィルタが爆発するおそれがあり、安全な状態でのポーラスフィルタの再生作業はできない。

また石炭ガス化炉用ポーラスフィルタの再生は、前記特許文献１のような高温の排気ガスを還流させてポーラスフィルタの再生用ガスとするのではなく、石炭ガス化炉の運転を停止して比較的低温の灰化ガスをポーラスフィルタの再生用ガスとしているので、特許文献１のように８０℃から４００℃未満の温度状態では灰化ガスによるチャーの灰化は困難である。
以上により、前記特許文献１の技術を石炭ガス化炉用ポーラスフィルタの再生に適用するのは困難となる。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、灰化ガスの酸素濃度及びフィルタの温度を常時適正値に制御して、該フィルタに捕獲されたチャーを安全な状態でかつ完全に灰化せしめるとともに、フィルタ再生時間を短縮し得る石炭ガス化装置におけるフィルタの再生方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するフィルタを設置してなる石炭ガス化装置のフィルタの再生方法において、前記フィルタの内部を酸素濃度が５％未満の不活性ガスで置換し、次いで該フィルタの温度が４００〜４５０℃に保持されるように加熱し、酸素濃度が５％〜１５％（容積％）に調整した灰化ガスを該フィルタ内に投入して、前記フィルタ内のチャーを灰化（酸化）させることを特徴とする。

また、前記フィルタの再生方法を実施する装置の発明は、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するフィルタを設置してなる石炭ガス化装置におけるフィルタの再生装置において、前記フィルタを加熱する加熱手段と、前記灰化ガス入口の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、前記灰化ガスの酸素濃度を調整する灰化ガス酸素濃度調整手段と、前記フィルタの温度を検出する温度検出手段と、前記フィルタの温度の検出値が入力され、前記フィルタ温度の検出値に基づき前記フィルタの温度が４００〜４５０℃になるように前記加熱手段の加熱量を制御するとともに、前記酸素濃度の検出値に基づき前記灰化ガス中の酸素濃度が目標濃度である５％〜１５％（容積％）になるように灰化ガス酸素濃度調整手段を調整するコントローラとを備えたことを特徴とする。

かかる発明によれば、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するフィルタを設置してなる石炭ガス化装置におけるフィルタの再生時に、前記フィルタの内部を不活性ガスで置換した後、電気ヒータ等の加熱手段で該フィルタ内を該フィルタの温度が目標温度である４００〜４５０℃になるように加熱し、次いで、灰化ガス通路から、酸素濃度を目標濃度である５％〜１５％（容積％）に調整した灰化ガスを該フィルタ内に投入して、前記フィルタのエレメントに捕獲されているチャーを灰化させる。

かかるフィルタの再生動作において、電気ヒータ等の加熱手段で該フィルタ内を加熱して、前記フィルタのエレメントに捕獲されているチャーを灰化させるに当たっては、チャーにはカーボンやタール等の低酸化反応成分を多く含んでいることから、フィルタの温度が４００℃未満の低温状態にあると、かかる低酸化反応成分の灰化が困難であり、またフィルタの温度が４５０℃を超えるとフィルタケース、エレメント支持部材等のフィルタの構成部材に熱による破損の発生をみることを、発明者らの実験によって確認している。
従ってかかる発明によれば、電気ヒータ等の加熱手段でフィルタの温度を目標温度である４００〜４５０℃の範囲に保持して、前記チャーを灰化させることにより、フィルタの構成部材に熱による破損の発生をみることなく、安全に、かつチャー内の低酸化反応成分を灰化することが可能となる。
尚、灰化ガスの投入は必ずしもフィルタが目標温度に達するのを待つ必要はなく、加熱と同時に行なっても構わない。

また、かかるフィルタの再生動作において、酸素濃度が１５％（容積％）を超えると該フィルタ内において数％の揮発分を含むチャー（未燃物）の爆発が発生し、また前記酸素濃度が５％未満の低酸素雰囲気では、必要とするチャー（未燃物）の灰化がなされないことを、発明者らの実験によって確認している。
従ってかかる発明によれば、フィルタの温度を前記温度範囲（４００〜４５０℃）に加熱後、灰化ガスの酸素濃度を目標濃度である５％〜１５％（容積％）とすることにより、フィルタ内におけるチャー（未燃物）の爆発を伴うことなく、安全に、かつチャーを完全に灰化することができる。

さらに、かかる発明によれば、酸素濃度計により灰化ガス中の酸素濃度を検出し、コントローラにおいて前記酸素濃度の検出値に基づき灰化ガス中の酸素濃度が目標濃度である５％〜１５％（容積％）になるように灰化ガス酸素濃度調整手段を制御することにより、灰化ガス中の酸素濃度を精度良く前記目標濃度の範囲に保持できるとともに、フィルタの温度が４００〜４５０℃になるようにフィルタの加熱手段の加熱量を制御することにより、フィルタの温度を精度良く前記目標温度の範囲に保持できる。
これにより、フィルタにおけるチャーの灰化時間を短縮できて、フィルタ再生時間を短縮できる。

また本発明は、前記フィルタ出口における前記灰化ガス中の酸素濃度を検出し、該酸素濃度の検出値が予め設定された目標濃度になるように、灰化ガスの流量又は酸素濃度の少なくとも一方を制御することを特徴とする。

前記フィルタの再生方法を実施する装置の発明は、前記フィルタ出口の酸素濃度を検出するフィルタ出口酸素濃度検出手段と、前記フィルタ入口に前記灰化ガスの流量を調整する灰化ガス流量調整手段とを備えると共に、前記コントローラは、フィルタ出口の酸素濃度検出値が入力され、フィルタ出口の酸素濃度が予め設定された目標値になるように、前記灰化ガス流量調整手段又は前記灰化ガス酸素濃度調整手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする。

これにより、フィルタに供給される灰化ガス中の酸素成分が灰化反応に不足する場合（フィルタ出口の酸素濃度が検出下限以下の場合）には灰化ガスの流量を増加させることで、また爆発の危険がない範囲で灰化ガス中の酸素成分を増加させることで、フィルタに供給される酸素成分を増加させて灰化反応を促進し、フィルタ再生時間を短縮できる。
逆にフィルタに供給される灰化ガス中の酸素が灰化反応に対し過剰である場合には、灰化ガスの流量を減少させることで、灰化ガスによるフィルタの冷却を抑制し、フィルタの加熱量を削減することができる。

また本発明は、前記フィルタ出入口間の差圧の目標差圧への収束、又は前記フィルタ出口の酸素濃度の目標濃度への収束、又は前記フィルタ出口のＣＯ_２濃度の目標濃度への収束の少なくとも一つをもって前記灰化ガスのフィルタへの投入を遮断し該フィルタの再生を終了することを特徴とする。

前記フィルタの再生方法を実施する装置の発明は、前記フィルタにおける出入口間の差圧を検出する差圧検出手段と、前記フィルタ出口の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、前記フィルタ出口のＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２濃度計のうち少なくとも一つを備え、前記コントローラは、前記差圧検出手段から入力される差圧検出値が予め設定された目標差圧に収束したとき、あるいは前記酸素濃度計から入力される酸素濃度検出値が予め設定された目標酸素濃度に収束したとき、あるいは前記ＣＯ_２濃度計から入力されるＣＯ_２濃度検出値が予め設定された目標ＣＯ_２濃度に収束したときの少なくとも一つにおいて前記灰化ガス入口弁を閉止して前記灰化ガスのフィルタへの投入を遮断せしめるように構成されてなることを特徴とする。

かかる発明によれば、差圧検出手段によりフィルタにおける出入口間の差圧を検出し、酸素濃度計によりフィルタ出口の酸素濃度を検出し、また好ましくはＣＯ_２濃度計によりフィルタ出口のＣＯ_２濃度を検出し、コントローラにおいて差圧検出値が予め設定された目標差圧に収束したとき、あるいは前記酸素濃度検出値が予め設定された目標酸素濃度に収束したとき、あるいは前記ＣＯ_２濃度検出値が予め設定された目標ＣＯ_２濃度に収束したときに、自動的に灰化ガス入口弁を閉止して灰化ガスのフィルタへの投入を遮断せしめるので、フィルタの再生が目標の状態までなされたことを自動的に検知してフィルタの再生を終了することができ、フィルタ再生時間を短縮できる。
また、前記のように構成されたフィルタ再生装置は、石炭ガス化複合発電設備に適用するのが最適である。

本発明によれば、電気ヒータ等の加熱手段でフィルタの温度が目標温度である４００〜４５０℃の範囲に保持して、前記チャーを灰化させることにより、フィルタの構成部材に熱による破損の発生をみることなく、安全に、かつチャー内の低酸化反応成分を完全に灰化することができるとともに、灰化ガスの酸素濃度を目標濃度である５％〜１５％（容積％）とすることにより、フィルタ内におけるチャー（未燃物）の爆発を伴うことなく、安全に、かつチャーを完全に灰化することができる。

また本発明によれば、検出したフィルタ出口酸素濃度をもとに灰化ガスの流量・酸素濃度を調整することで適切な量の酸素成分をフィルタに供給することができ、フィルタ再生時間を短縮することができる。
さらにまた本発明によれば、差圧検出値が予め設定された目標差圧に収束したとき、あるいは酸素濃度検出値が予め設定された目標酸素濃度に収束したとき、あるいはＣＯ_２濃度検出値が予め設定された目標ＣＯ_２濃度に収束したときの少なくとも一つにおいて、自動的に灰化ガス入口弁を閉止して灰化ガスのフィルタへの投入を遮断せしめるので、フィルタの再生が目標の状態までなされたことを自動的に検知してフィルタの再生を終了することができ、フィルタ再生時間を短縮できる。
さらにまた本発明のフィルタ再生装置を適用した石炭ガス化複合発電設備は、安全かつ短時間でフィルタの再生が可能であり、設備の運転停止時間を短縮することができる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１及び図３は本発明の実施例に係るポーラスフィルタを備えた石炭ガス化装置の全体構成を示す系統図で、図１はポーラスフィルタ再生時、図３は通常運転時を示す。
また、図２は前記実施例におけるポーラスフィルタ再生装置の制御ブロック図である。
図１及び図３において、１は石炭（微粉炭）をガス化する石炭ガス化炉、２は該石炭ガス化炉で生成されたガスを冷却する生成ガス冷却器、３は該生成ガス中のチャー（未燃物）を遠心分離するサイクロン、１０は該サイクロン３を経た生成ガス中に残存しているチャーを捕獲するポーラスフィルタ、７は前記サイクロン３及びポーラスフィルタ１０で分離されたチャーを収容するホッパ、１８はガス精製装置である。
また、１１は後述するポーラスフィルタ１０の再生時に該ポーラスフィルタ１０の内部を加熱する電気ヒータである。

４は前記生成ガス冷却器２とサイクロン３のガス入口とを接続するガス通路、１３はサイクロン３のガス出口とポーラスフィルタ１０のガス入口とを接続するガス通路、１５はポーラスフィルタ１０のガス出口とガス精製装置１８のガス入口とを接続するガス通路である。
１４は前記ポーラスフィルタ１０内に灰化用ガスを供給するための灰化ガス入口通路、１２は該ポーラスフィルタ１０内を通した灰化用ガスを排出するための灰化ガス出口通路である。
８は前記サイクロン３のチャー出口と前記ホッパとを接続するチャー通路、９は前記ポーラスフィルタ１０のチャー出口と前記ホッパとを接続するチャー通路、１９は前記ホッパのチャー出口と前記石炭ガス化炉１の下部とを接続するチャー戻し通路である。

１６は前記灰化ガス入口通路１４を開閉し灰化ガス流量を調整する灰化ガス入口弁、１７は前記ガス通路１５の前記灰化ガス入口通路との合流部よりも下流側通路を開閉する開閉弁である。６は前記灰化ガス出口通路１２を開閉する灰化ガス出口弁、５は前記ガス通路４の前記サイクロン３入口側通路を開閉する開閉弁である。
２０は前記サイクロン３からのチャー通路８を開閉する開閉弁、２１は前記ポーラスフィルタ１０からのチャー通路９を開閉する開閉弁である。

前記石炭ガス化装置の通常運転時には、図３のように、ガス通路４の開閉弁５及びガス通路１５の開閉弁１７を開くとともに、チャー通路８、９の開閉弁２０、２１を開く。また、前記灰化ガス入口弁１６及び灰化ガス出口弁６を閉じる。
前記のような弁の開閉状態での前記通常運転時には、石炭ガス化炉１で石炭（微粉炭）と空気によるガス化によって生成されたガスは、生成ガス冷却器２で４５０℃程度に冷却され、ガス通路４を通ってサイクロン３に入り、該サイクロン３において該生成ガス中の比較的粗い粒径のチャー（未燃物）が遠心分離される。

該サイクロン３でチャーを分離された生成ガスは、ガス通路１３を通ってポーラスフィルタ１０に入り、該ポーラスフィルタ１０において該生成ガス中に残存しているチャーが捕獲される。該ポーラスフィルタ１０において、残存チャーが除去され生成ガスはガス精製装置１８に送り込まれる。
また、前記サイクロン３で分離されたチャーはチャー通路８を通ってホッパ７に溜められ、ポーラスフィルタ１０で分離されたチャーはチャー通路９を通ってホッパ７に溜められる。該ホッパ７に溜められたチャーはチャー戻し通路１９を通って石炭ガス化炉１に再投入される。

次に、図１に示されるポーラスフィルタ１０の再生時において、５０はポーラスフィルタ１０への灰化ガス入口の酸素濃度を検出する入口酸素濃度計、５２はポーラスフィルタ１０への灰化ガス出口の酸素濃度を検出する出口酸素濃度計、５２ａはポーラスフィルタ１０への灰化ガス出口のＣＯ_２濃度を検出する出口ＣＯ_２濃度計、５７はポーラスフィルタ１０の温度（フィルタ容器温度）を検出する温度センサ、５３はポーラスフィルタ１０の灰化ガス入口側の圧力を検出する入口圧力計、５４はポーラスフィルタ１０の灰化ガス出口側の圧力を検出する出口圧力計である。
５５はコントローラで、前記入口酸素濃度計５０及び出口酸素濃度計５２から入力されるポーラスフィルタ１０入口及び出口における酸素濃度の検出値、前記出口ＣＯ_２濃度計から入力されるポーラスフィルタ１０出口におけるＣＯ_２濃度の検出値、前記温度センサ５７から入力されるポーラスフィルタ１０の容器温度の検出値、前記入口圧力計５３及び出口圧力計５４から入力されるポーラスフィルタ１０の灰化ガス入口側圧力及び灰化ガス出口側圧力の検出値に基づき、後述する演算、制御を行うものである。
５６は前記コントローラの制御信号を受けて前記電気ヒータ１１の電流値を制御するヒータコントローラである。

図１に示すポーラスフィルタ１０の再生時においては、前記石炭ガス化装置の運転を停止し、ガス通路４の開閉弁５及びガス通路１５の開閉弁１７を閉じるとともに、チャー通路８、９の開閉弁２０、２１を閉じる。
次いでポーラスフィルタ１０内の非加熱状態で、前記灰化ガス入口弁１６及び灰化ガス出口弁６を開き、前記灰化ガス入口通路１４から窒素ガス（酸素濃度が５％以下である不活性ガスであればよい）を前記ポーラスフィルタ１０内に封入して該ポーラスフィルタ１０内を非加熱状態にて窒素ガスで置換する。
尚、石炭ガス化装置の点検等のための停止時には、通常、安全のために系内を窒素ガスで置換する。この状態を利用し、上述のように別途不活性ガスを供給することなく以下の操作を行なってもよい。

次いで、前記灰化ガス入口弁１６及び灰化ガス出口弁４を一旦閉じて、前記コントローラ５５によって前記ヒータコントローラ５６を制御して前記電気ヒータ１１に電流を流し、該電気ヒータ１１によってポーラスフィルタ１０の容器温度が４００〜４５０℃の範囲になるように加熱する。該ポーラスフィルタ１０の温度は、前記コントローラ５５によって、前記温度センサ５７からのポーラスフィルタ１０の容器温度検出値に基づき、ヒータコントローラ５６を介して電気ヒータ１１の電流量を制御することにより、目標温度である４００〜４５０℃の範囲に制御される。

即ち、図２の制御ブロック図において、前記コントローラ５５の温度比較部５６０において、前記温度センサ５７からのポーラスフィルタ１０の容器温度検出値と予め温度設定部５６１に設定された前記目標温度範囲（４００〜４５０℃）とを比較し、その温度偏差をヒータコントローラ５６の電流量算出部５６２に入力する。
該電流量算出部５６２においては、電流量／温度設定部５６３に予め設定されている電気ヒータ１１の電流量とポーラスフィルタ１０の容器温度との関係から、前記温度偏差に対応する電流量の調整値を算出し、電気ヒータ１１の電流量を調整値で調整する。これにより、前記ポーラスフィルタ１０の容器温度は前記目標温度範囲（４００〜４５０℃）に保持される。
従って、かかるポーラスフィルタ１０の温度のフィードバック制御によって、ポーラスフィルタ１０の温度は前記目標温度範囲（４００〜４５０℃）に精度よく保持される。この場合、フィルタの内部温度は、該容器温度よりも若干低くなる。

次いで、前記ポーラスフィルタ１０の容器温度が前記目標温度範囲（４００〜４５０℃）に整定したら、前記灰化ガス入口弁１６を開き、前記灰化ガス入口通路１４から、酸素濃度が目標濃度である５％〜１５％（容積％、好ましくは１０％）に調整した窒素と空気の混合ガスからなる灰化ガスを該ポーラスフィルタ１０内に投入し、前記目標温度範囲（４００〜４５０℃）に保持されたポーラスフィルタ１０内で、該ポーラスフィルタ１０のエレメントに捕獲されたチャーを灰化させる。

即ち、図２の制御ブロック図において、前記コントローラ５５の入口酸素濃度比較部５５２において、前記入口酸素濃度計５０からのポーラスフィルタ１０の入口酸素濃度の検出値と、予め入口酸素濃度設定部５５１に設定された前記目標酸素濃度５％〜１５％（容積％、好ましくは１０％）とを比較し、その入口濃度偏差を算出して灰化ガス酸素濃度調整判断部５５５に入力する。
灰化ガス酸素濃度調整判断部５５５においては、前記入口濃度偏差に対応する窒素ガスと酸素ガスの調整量を判断し、窒素調整弁と空気調整弁に出力する。これによって、窒素と空気の混合ガスである灰化ガスが目標酸素濃度に調整されてポーラスフィルタ１０へ投入されるので、ポーラスフィルタ１０の酸素濃度は前記目標酸素濃度５〜１５％（容積％）に保持される。

また出口酸素濃度比較部５５３において、前記出口酸素濃度計５２からのポーラスフィルタ１０の出口酸素濃度の検出値と、予め出口酸素濃度設定部５５４に設定された出口目標酸素濃度（出口酸素濃度計５２での計測下限）とを比較し、その出口濃度偏差を算出して灰化ガス流量調整判断部５５６に入力する。
灰化ガス流量調整判断部５５６においては、前記出口濃度偏差に対応する灰化ガス入口弁１６の開度調整量を算出し、灰化ガス入口弁１６に出力する。これにより、灰化ガス入口弁１６の開度は前記開度調整量だけ補正されて前記出口目標酸素濃度に相当する開度となる。前記出口酸素濃度計の計測下限を下回った場合には、前記灰化ガス入口弁１６の開度を大きくして灰化ガス量を増加させる。
また、窒素調節弁及び空気調節弁の開度調整量を算出し、前記窒素調節弁及び空気調節弁に出力し前記出口目標酸素濃度に相当する開度となるようにしてもよい。
さらにまた、各弁は、開度により流量を調整する流量調整弁ではなく、単なる開閉弁として前記出口目標酸素濃度に相当する流量を供給する構成としても構わない。

かかるポーラスフィルタ１０の酸素濃度のフィードバック制御によって、ポーラスフィルタ１０内における灰化ガス中の酸素濃度は前記計測下限以上の酸素濃度に常時保持される。
出口酸素濃度が計測下限を下回る場合は、チャーの灰化が進行することによって、ポーラスフィルタ容器内の酸素量が足りなくなっていることを示している。よって、灰化ガス量または灰化ガス中の酸素成分を爆発の危険がない範囲で増やすことで、ポーラスフィルタ容器内の酸素量を補充する。その結果、灰化時間を短縮することができる。

次に、前記ポーラスフィルタ１０の再生終了は、以下のようにして行う。
即ち図２の制御ブロック図において、入口圧力計５３及び出口圧力計５４からのポーラスフィルタ１０の灰化ガス入口側圧力及び灰化ガス出口側圧力の検出値は、コントローラ５５の差圧算出部５５７に入力され、該差圧算出部５５７においてポーラスフィルタ１０の差圧（入口側圧力−出口側圧力）が算出され、差圧比較部５６５に入力される。
該差圧比較部５６５においては、最小差圧設定部５６７に予め設定された最小差圧ΔＰ_０（図４参照）と比較し、その比較結果を灰化ガス入口弁遮断判断部５６６に入力する。

一方、前記コントローラ５５の出口濃度算出部５５９には、前記出口酸素濃度計５２からポーラスフィルタ１０出口における酸素濃度の検出値、前記出口ＣＯ_２濃度計からポーラスフィルタ１０出口におけるＣＯ_２濃度の検出値がそれぞれ入力される。
該出口濃度算出部５５９には、前記灰化ガス入口弁１６を閉じてポーラスフィルタ１０への灰化ガスの供給を遮断する条件となる出口遮断酸素濃度目標値Ｏｓ（図４参照）及び出口遮断ＣＯ_２濃度目標値Ｃｓ（図４参照）が設定されている。該出口遮断酸素濃度目標値Ｏｓは前記目標酸素濃度（入口酸素濃度設定値と同値）に設定され、該出口遮断ＣＯ_２濃度目標値Ｃｓはポーラスフィルタ１０内での灰化が十分に進んだ最少ＣＯ_２濃度（ほぼ０％）に設定されている。

そして該出口濃度算出部５５９においては、前記酸素濃度の検出値及びＣＯ_２濃度の検出値が入力されると、該酸素濃度の検出値及びＣＯ_２濃度の検出値と前記出口遮断酸素濃度目標値Ｏｓ及び出口遮断ＣＯ_２濃度目標値Ｃｓとを比較し、その比較結果を前記灰化ガス入口弁遮断判断部５６６に入力する。
該前記灰化ガス入口弁遮断判断部５６６においては、図４に示すように、前記差圧の検出値（算出値）が最小差圧ΔＰ_０に収束するか、あるいは前記出口酸素濃度検出値が出口遮断酸素濃度目標値Ｏｓに収束するか、あるいは出口ＣＯ_２濃度検出値が前記出口遮断ＣＯ_２濃度目標値Ｃｓに収束することの少なくとも一つにより、前記灰化ガス入口弁１６を閉じて前記ポーラスフィルタ１０内への灰化ガスの供給を遮断せしめる。

このように構成することにより、入口圧力計５３及び出口圧力計５４によってポーラスフィルタ１０における出入口間の差圧を検出し、出口酸素濃度計５２によってポーラスフィルタ１０出口の酸素濃度を検出し、出口ＣＯ_２濃度計５２ａによってポーラスフィルタ１０出口のＣＯ_２濃度を検出し、コントローラ５５において差圧検出値が予め設定された目標差圧つまり前記最小差圧ΔＰ_０に収束したとき、あるいは前記酸素濃度検出値が予め設定された出口遮断酸素濃度目標値Ｏｓに収束したとき、あるいは前記ＣＯ_２濃度検出値が予め設定された出口遮断ＣＯ_２濃度目標値Ｃｓに収束した場合に、自動的に灰化ガス入口弁１６を閉止して灰化ガスのポーラスフィルタ１０への投入を遮断せしめるので、ポーラスフィルタ１０の再生が目標の状態までなされたことを自動的に検知して該ポーラスフィルタ１０の再生を終了することができ、ポーラスフィルタ１０の再生時間を短縮できる。

以上の要領でポーラスフィルタ１０の再生を行った後、次のようにして該ポーラスフィルタ１０の逆洗を行う。
即ち図５は、前記実施例におけるポーラスフィルタ逆洗時の構成を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ矢視図である。
図５において、１０ａはポーラスフィルタ１０のエレメント、３２は該エレメント１０ａの上部に、図５（Ｂ）のように複数（この例では４個）形成された逆洗ガス通路、３１は逆洗ガスとしての圧縮窒素を導入する逆洗ガス管、３０は該逆洗ガス管３１を開閉する開閉弁である。１３はポーラスフィルタ１０入口側のガス通路である。

図６は前記ポーラスフィルタ１０内における逆洗前後のダストの蓄積状況の比較を示し、（Ａ）に示す通常運転時においては、エレメント１０ａには永久ダスト層Ｚの上層に着脱ダスト層Ｙが付着している。
ポーラスフィルタ１０の逆洗時には、前記逆洗ガス通路３１からポーラスフィルタ１０内に導入された圧縮窒素を複数（この例では４個）の逆洗ガス通路３２からエレメント１０ａに吹き付け、該エレメント１０ａに付着している着脱ダスト層Ｙを除去する。該着脱ダスト層Ｙは、チャーともにチャー戻し通路１９（図１参照）を通って石炭ガス化炉１に導入される。

かかる逆洗により、図６（Ｂ）のように着脱ダスト層Ｙがエレメント１０ａから除去されて、エレメント１０ａの表面には永久ダスト層Ｚが付着した状態となる。
かかる永久ダスト層Ｚを、前記のような要領でポーラスフィルタ１０の再生を行うことにより除去することとなるが、該ポーラスフィルタ１０の再生後には、再生時に灰化したチャー（永久ダスト層中の灰分）がエレメント１０ａの表面に付着しているので、該ポーラスフィルタ１０の再生後に前記のような逆洗を行うことにより、前記灰化したチャーを除去することができ、これにより、ポーラスフィルタ１０はほぼ新品に近い状態まで再生される。

本発明によれば、石炭ガス化装置におけるポーラスフィルタにおいて、灰化ガスの酸素濃度及びフィルタの温度を常時適正値に制御して、該フィルタに捕獲されたチャーを安全な状態でかつ完全に灰化し、かるフィルタ再生時間を短縮するフィルタの再生方法及び装置を提供できる。

本発明の実施例に係るポーラスフィルタを備えた石炭ガス化装置の全体構成を示し、ポーラスフィルタ再生時の系統図である。前記実施例におけるポーラスフィルタ再生装置の制御ブロック図である。前記実施例における石炭ガス化装置の通常運転時の系統図である。前記実施例におけるポーラスフィルタ酸素量、ＣＯ_２量、及びポーラスフィルタ差圧の時間変化を示すグラフである。前記実施例におけるポーラスフィルタ逆洗時の構成を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ矢視図である。前記実施例におけるポーラスフィルタ内部の状態を示す説明図で、（Ａ）は通常運転時、（Ｂ）は逆洗時を示す。

符号の説明

１石炭ガス化炉
２生成ガス冷却器
３サイクロン
６灰化ガス出口弁
１１電気ヒータ
１０ポーラスフィルタ
１２灰化ガス出口通路
１４灰化ガス入口通路
１６灰化ガス入口弁
３１逆洗ガス管
３２逆洗ガス通路
５０入口酸素濃度計
５２出口酸素濃度計
５２ａ出口ＣＯ_２濃度計
５３入口圧力計
５４出口圧力計
５５コントローラ
５６ヒータコントローラ
５７温度センサ

Claims

石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するフィルタを設置してなる石炭ガス化装置において、前記フィルタの内部を酸素濃度が５％未満の不活性ガスで置換し、次いで該フィルタの温度が４００〜４５０℃に保持されるように加熱し、酸素濃度が５％〜１５％（容積％）となるように調整した灰化ガスを該フィルタ内に投入して、前記フィルタ内のチャーを灰化（酸化）させることを特徴とするフィルタの再生方法。
前記フィルタ出口における前記灰化ガス中の酸素濃度を検出し、該酸素濃度の検出値が予め設定された目標濃度になるように、灰化ガスの流量又は酸素濃度の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１記載のフィルタの再生方法。
前記フィルタ出入口間の差圧の目標差圧への収束、又は前記フィルタ出口の酸素濃度の目標濃度への収束、又は前記フィルタ出口のＣＯ_２濃度の目標濃度への収束の少なくとも一つをもって前記灰化ガスのフィルタへの投入を遮断し該フィルタの再生を終了することを特徴とする請求項１記載のフィルタの再生方法。
石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するフィルタを設置してなる石炭ガス化装置において、前記フィルタを加熱する加熱手段と、前記灰化ガス入口の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、前記灰化ガスの酸素濃度を調整する灰化ガス酸素濃度調整手段と、前記フィルタの温度を検出する温度検出手段と、前記フィルタの温度の検出値が入力され、前記フィルタ温度の検出値に基づき前記フィルタの温度が４００〜４５０℃になるように前記加熱手段の加熱量を制御するとともに、前記酸素濃度の検出値に基づき前記灰化ガス中の酸素濃度が目標濃度である５％〜１５％（容積％）になるように灰化ガス酸素濃度調整手段を調整するコントローラとを備えたことを特徴とするフィルタの再生装置。
前記フィルタ出口の酸素濃度を検出するフィルタ出口酸素濃度検出手段と、前記灰化ガスの流量を調整する灰化ガス流量調整手段とを備えると共に、前記コントローラは、フィルタ出口の酸素濃度検出値が入力され、フィルタ出口の酸素濃度が予め設定された目標値になるように、前記灰化ガス流量調整手段又は前記灰化ガス酸素濃度調整手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項４記載のフィルタの再生装置。
前記フィルタの出入口間の差圧を検出する差圧検出手段と、前記フィルタ出口の酸素濃度を検出する酸素濃度計と、前記フィルタ出口のＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２濃度計のうち少なくとも一つを備え、前記コントローラは、前記差圧検出手段から入力される差圧検出値が予め設定された目標差圧に収束したとき、あるいは前記酸素濃度計から入力される酸素濃度検出値が予め設定された目標酸素濃度に収束したとき、あるいは前記ＣＯ_２濃度計から入力されるＣＯ_２濃度検出値が予め設定された目標ＣＯ_２濃度に収束したときの少なくとも一つにおいて前記灰化ガス入口弁を閉止して前記灰化ガスのフィルタへの投入を遮断せしめるように構成されてなることを特徴とする請求項４記載のフィルタの再生装置。
請求項４乃至６の何れかに記載のフィルタ再生装置を備えた石炭ガス化複合発電設備。