JP5896777B2

JP5896777B2 - チャー回収装置

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Publication number: JP5896777B2
Application number: JP2012033374A
Authority: JP
Inventors: 山元　崇; 崇山元; 柴田　泰成; 泰成柴田; 悠一郎浦方; 小山　智規; 智規小山; 溝越　康隆; 康隆溝越
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: JP2013170185A

Description

本発明は、石炭ガス化複合発電設備のチャー回収に用いられる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、水蒸気等）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。

なお、従来のチャー回収装置としては、下記特許文献１〜３に記載されたものがある。

特許第３０５４７８８号公報特許第３６５２８４８号公報特開２００６−０６３０９８号公報

１つのビンに対してその上部に複数のチャー排出ラインを連結したり、下部に複数のチャー供給ラインを連結したりするとき、複数の集塵装置や複数のホッパを水平方向に並んで配置することから、複数のチャー排出ラインやチャー供給ラインは、この複数の集塵装置やホッパからビンに向って鉛直方向に対して所定の傾斜角度を持って配置されることとなる。上述したチャー回収装置にて、チャーの移送は乾式搬送であり、集塵装置からビンを介してホッパに至るチャーの移送は重力落下となっている。この場合、チャー排出ラインやチャー供給ラインの傾斜角度を小さく設定すると、配管内でのチャーが堆積してしまうおそれがある。そのため、チャー排出ラインやチャー供給ラインの傾斜角度を小さくすることができず、複数の集塵装置同士や複数のホッパ同士の干渉を考慮すると、チャー排出ラインやチャー供給ラインが長くなることとなり、ビンシステムやチャー回収装置の縦長化、つまり、装置の大型化や高コスト化を招いてしまう、という問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、装置の小型化を可能とするチャー回収装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、石炭をガス化してなる生成ガス中の微粉炭未反応分のチャーを分離する少なくとも２以上の分離手段と、前記分離手段から分離されたチャーを回収するチャービンと、回収されたチャーを一時的に貯蔵する少なくとも２以上のチャー供給ホッパと、前記分離手段から分離されたチャーを前記チャービンに排出するチャー排出ラインと、前記チャービンからチャーをチャー供給ホッパに供給するチャー供給ラインと、前記チャー供給ホッパよりチャーをガス化炉側へ搬送するチャー戻しラインとを具備すると共に、前記チャー供給ライン及びチャー排出ラインの傾斜角度が、水平方向に対して５０度以下に設定され、前記チャー供給ライン及びチャー排出ラインを構成する傾斜配管における内周下面に沿ってアシストガスを供給するアシストガス供給部を有することを特徴とするチャー回収装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記アシストガス供給部から供給されるアシストガスが、多孔質材料を介して配管内に供給されることを特徴とするチャー回収装置にある。

第３の発明は、第２の発明において、前記多孔質材料を介して配管内に供給されるアシストガスの噴出流速が、チャーの流動化開始速度相当の噴出流速であることを特徴とするチャー回収装置にある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記アシストガス供給部は、粉体の流量に応じてアシストガスの供給量を変更することを特徴とするチャー回収装置にある。

本発明のビンシステム及びチャー回収装置によれば、粉体搬送ラインを重力落下する粉体の流動をアシストするアシスト装置を設けるので、装置の小型化を可能とすることができる。

図１は、本発明の実施例１に係るビンシステムが適用された石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。図２は、実施例１のチャー回収装置の要部を表す概略図である。図３は、実施例２のチャー回収装置の要部を表す概略図である。図４は、アシストガスの噴出流速（ｍｍ／ｓ）と断面積当たりのチャー払出速度（ｋｇ／ｍ²／ｓ）との関係図である。図５は、払出管の角度（度）とチャー回収装置の全体の高さ（ｍ）との関係図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係るチャー回収装置を有する石炭ガス化複合発電設備について、図面を参照して説明する。図１は、チャー回収装置を有する石炭ガス化複合発電設備の概略図である。

実施例１において、図１に示すように、石炭ガス化複合発電設備１０は、原料炭である石炭等が微粉化された微粉炭３１を供給する微粉炭供給設備３０と、微粉炭３１を供給してガス化し生成ガス（可燃性ガス）１１Ａを生成する石炭ガス化炉１４と、ガス化ガスである生成ガス１１Ａ中のチャー５５を回収するチャー回収装置５０と、チャー５５が分離された生成ガス１１Ｂを精製するガス精製装置１６と、精製された燃料ガス１１Ｃを燃焼させてタービンを駆動するガスタービン設備１７と、前記ガスタービン設備１７からのタービン排ガス８１を導入する排熱回収ボイラ（ＨｅａｔＲｅｃｏｖｅｒｙＳｔｅａｍＧｅｎｅｒａｔｏｒ：ＨＲＳＧ）２０で生成した蒸気８１により運転される蒸気タービン（ＳＴ）設備１８と、前記ガスタービン設備１７及び／又は前記蒸気タービン設備１８と連結された発電機（Ｇ）１９とを具備している。

本実施例に係る微粉炭供給設備３０は、図示しない原炭バンカからの原炭（例えば石炭、褐炭等）を粉砕し、微粉炭３１とされたものを石炭ガス化炉１４に微粉炭バンカ３２より供給している。

石炭ガス化炉１４は、微粉炭バンカ３２から供給される微粉炭３１が供給可能である。

即ち、石炭ガス化炉１４は、ガスタービン設備１７（圧縮機６１）から圧縮空気供給ライン４１が接続されており、このガスタービン設備１７で圧縮された圧縮空気３７が供給可能となっている。空気分離装置４２は、大気中の空気４０から窒素（Ｎ₂）と酸素（Ｏ₂）を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３が石炭ガス化炉１４に接続されている。また、第２窒素供給ライン４５も石炭ガス化炉１４に接続され、この第２窒素供給ライン４５に、チャー回収装置５０から回収されたチャー５５をチャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃから戻すチャー排出ラインＬ₂₁、Ｌ₂₂、Ｌ₂₃が接続されている。更に、酸素供給ライン４７は、圧縮空気供給ライン４１に接続されている。この場合、窒素（Ｎ₂）は、微粉炭３１やチャー５５の搬送用ガスとして利用され、酸素（Ｏ₂）は、酸化剤として利用される。

ここで、本実施例では、チャー５５を石炭ガス化炉１４に供給しているが、チャー回収装置５０で回収されたチャー５５を微粉炭３１に混合し、その後石炭ガス化炉１４内に供給するようにしてもよい。

石炭ガス化炉１４は、例えば噴流床形式のガス化炉であって、内部に供給された微粉炭３１、チャー５５、空気（酸素）、またはガス化剤としての水蒸気を燃焼・ガス化すると共に、一酸化炭素を主成分とする生成ガス１１Ａを発生させ、この生成ガス１１Ａをガス化剤としてガス化反応を生じさせている。なお、石炭ガス化炉１４は、微粉炭３１の混入した溶融スラグ等の異物を除去する異物除去装置４８が設けられている。
本例では、石炭ガス化炉１４として噴流床ガス化炉を例示しているが、本発明は、これに限定されず、例えば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１４は、チャー回収装置５０に向けて生成ガス１１Ａのガス生成ライン４９が設けられており、チャー５５を含む生成ガス１１Ａが排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にガス冷却器を別途設けることで、生成ガス１１Ａを所定温度まで冷却してからチャー回収装置５０に供給するようにしてもよい。

チャー回収装置５０は、生成ガス１１Ａ中の微粉炭３１の未反応分のチャー５５を分離する分離手段のサイクロン５１Ａ及びフィルタ５１Ｂと、分離されたチャー５５を回収するチャービン５２と、回収されたチャー５５を本実施例では３つのチャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃに供給するチャー排出ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃と、前記チャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃよりチャー５５をガス化炉側へ搬送するチャー排出ラインＬ₂₁、Ｌ₂₂、Ｌ₂₃とを有する。

また、分離手段５１は、１つまたは複数のサイクロンやバグフィルタ等により構成され、石炭ガス化炉１４で生成された生成ガス１１Ａに含有するチャー５５を分離することができる。そして、チャー５５が分離された生成ガス１１Ａは、ガス排出ライン１５Ａ、１５Ｃを通してガス精製装置１６に送られる。チャー供給ホッパ５３Ａ，５３Ｂ、５３Ｃは、サイクロン５１Ａ及びフィルタ５１Ｂで生成ガス１１Ａから分離されたチャー５５を貯留するものである。なお、チャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂからのチャー排出ラインＬ₂₁、Ｌ₂₂、Ｌ₂₃は、第２窒素供給ライン４５及びチャー戻しライン４６に接続されている。

ガス精製装置１６は、チャー回収装置５０によりチャー５５が分離された生成ガス１１Ｂに対して、硫黄化合物や窒素化合物等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、ガス精製装置１６は、チャー５５が分離された生成ガス１１Ｂを精製して燃料ガス１１Ｃを製造し、これをガスタービン設備１７に供給する。なお、このガス精製装置１６では、チャー５５が分離された生成ガス１１Ｂ中にはまだ硫黄分（Ｈ_２Ｓ）が含まれているため、例えばアミン吸収液等によって除去することで、硫黄分を最終的には石膏として回収し、有効利用する。

ガスタービン設備１７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から圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製装置１６から燃料ガス供給ライン６６が接続され、タービン６３に燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン設備１７は、圧縮機６１から石炭ガス化炉１４に延びる圧縮空気供給ライン４１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３７とガス精製装置１６から供給された燃料ガス１１Ｃとを混合して燃焼し、タービン６３にて、発生した燃焼ガス８０により回転軸６４を回転することで発電機１９を駆動することができる。

蒸気タービン設備１８は、ガスタービン設備１７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１９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２０は、ガスタービン設備１７（タービン６３）からの排ガスライン７０に設けられており、空気４０と高温のタービン排ガス８１との間で熱交換を行うことで、蒸気８２を生成するものである。そのため、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン設備１８のタービン６９との間に蒸気８２を供給する蒸気供給ライン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１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気８２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２０で熱が回収された排ガス８３は、ガス浄化装置７４により有害物質を除去され、浄化された排ガス８３Ａは、煙突７５から大気へ放出される。

ここで、実施例１の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。

実施例１の石炭ガス化複合発電設備１０において、微粉炭バンカ３２に貯留された微粉炭３１は、空気分離装置４２から供給される窒素により乾燥炭供給ライン３５を通して石炭ガス化炉１４に供給される。また、後述するチャー回収装置５０で回収されたチャー５５が、空気分離装置４２から供給される窒素によりチャー戻しライン４６を通して石炭ガス化炉１４に供給される。更に、後述するガスタービン設備１７から抽気された圧縮空気３７が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離装置４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通して石炭ガス化炉１４に供給される。

石炭ガス化炉１４では、供給された微粉炭３１及びチャー５５が圧縮空気（酸素）３７により燃焼し、微粉炭３１及びチャー５５がガス化することで、二酸化炭素を主成分とする生成ガス１１Ａを生成することができる。そして、この生成ガス１１Ａは、石炭ガス化炉１４からガス生成ライン４９を通して排出され、チャー回収装置５０に送られる。

このチャー回収装置５０にて、生成ガス１１Ａは、まず、分離手段５１に供給されることで、ここで生成ガス１１Ａに含有するチャー５５が分離される。そして、チャー５５が分離された生成ガス１１Ａは、ガス排出ライン１５Ｂを通してガス精製装置１６に送られる。一方、生成ガス１１Ａから分離した微粒のチャー５５は、チャービン５２を介してチャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃに堆積され、チャー戻しライン４６を通して石炭ガス化炉１４に戻されてリサイクルされる。

チャー回収装置５０によりチャー５５が分離された生成ガス１１Ａは、ガス精製装置１６にて、硫黄化合物や窒素化合物等の不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガス１１Ｃが製造される。そして、ガスタービン設備１７では、圧縮機６１が圧縮空気３７を生成して燃焼器６２に供給すると、この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気３７と、ガス精製装置１６から供給される燃料ガス１１Ｃとを混合し、燃焼することで燃焼ガス８０を生成し、この燃焼ガス８０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１９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１７におけるタービン６３から排出されたタービン排ガス８１は、排熱回収ボイラ２０にて、空気４０と熱交換を行うことで蒸気８２を生成し、この生成した蒸気８２を蒸気タービン設備１８に供給する。蒸気タービン設備１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気８２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１９を駆動し、発電を行うことができる。

その後、ガス浄化装置７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排ガス８３の有害物質が除去され、浄化された排ガス８３Ａが煙突７５から大気へ放出される。

次に、本実施例に係るチャー回収装置について、さらに詳述する。本実施例では、チャーを分離する分離手段としては、サイクロン５１Ａとフィルタ５１Ｂとから構成されている。
サイクロン５１Ａは、石炭ガス化炉１４で生成された可燃性ガスに含まれるチャー５５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１５Ａ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）Ｌ₁が接続されている。

フィルタ５１Ｂは、側部に第１ガス排出ライン１５Ａが接続され、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１５Ｂ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Ｌ₂が接続されている。フィルタ５１Ｂにおける第２チャー排出ラインＬ₂への排出部には図示しないロータリバルブが設けられている。このフィルタ５１Ｂ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５５を除去可能となっている。そして、このフィルタ５１Ｂにより捕集されたチャー５５は、逆洗処理等により落下し、フィルタ容器から排出され、第２チャー排出ラインＬ₂を通してチャービン５２に払い出される。
なお、分離手段であるフィルタは本実施例では１つ用いて、本発明では１つに限定されるものではなく、さらにフィルタを追加してチャーを回収するようにしてもよい。

そして、第１ガス排出ライン１５Ａとチャービン５２との間には、両者の圧力を均一化させる第１均圧ライン１５Ｃが設けられている。

チャービン５２は、第１チャー排出ラインＬ₁及び第２チャー排出ラインＬ₂の下流端部が接続されており、サイクロン５１Ａ及びフィルタ５１Ｂ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等のチャー５５を集合して、各チャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃへ分配するものである。各チャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃは、チャービン５２と切替ラインであるチャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃を介して接続され、このチャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃は、その上流端部において、その流路を切替える切替部５７が設けられている。

即ち、切替部５７により使用するチャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃を切り替えることで、チャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃを交互に使用して連続運転を可能としている。そして、各チャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃は、チャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃの下流側で合流し、チャー戻しライン４６に接続されている。
この場合、本実施例では、３つのチャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃（３つのチャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ）のために、その上流側にチャービン５２を配置しており、チャー５５を集合し、各チャー供給ホッパへ分配及び一時的に貯留するチャービン５２を設けている。

そして、サイクロン５１Ａのガス排出ライン１５Ａとチャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃとの間には、石炭ガス化炉１４へチャー５５を供給している状態を終了し、チャービン５２のチャー５５を受け入れるために各ホッパ内のガスを減圧排気して圧力を均圧化させる均圧ライン（図示せず）が設けられている。この均圧ラインは、ガス排出ライン１５Ａに接続され、図示しない第３切替弁が装着されている。

本実施例では、チャー供給ホッパは３つ用いて、チャー５５の供給・保管・払出の３状態を各々並行して行うようにしているが、本発明では３つに限定されるものではなく、３つ以上のチャー供給ホッパを用いるようにしてもよい。

このように本実施例のチャー回収装置５０は、分離手段であるサイクロン５１Ａ、フィルタ５１Ｂと、チャー５５を回収するチャービン５２と、回収されたチャーを一時的に貯蔵するチャー供給ホッパ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃとから構成されており、本発明のチャー回収装置は、分離手段のサイクロン５１Ａ及びフィルタ５１Ｂと、チャー５５を集合し、各チャー供給ホッパ５３Ａ〜５３Ｃへの分配ならびに貯留可能な容器としてのチャービン５２と、チャー５５を重力落下によりチャービン５２に排出可能な所定の傾斜角度をもって配置される複数のチャー排出ラインＬ₁、Ｌ₂と、チャービン５２に集合してきたチャー５５もしくは貯留されたチャー５５を例えばチャー供給ホッパ５３Ａ〜５３Ｃへ重力落下により供給可能な所定の傾斜角度をもって配置される複数の粉体供給ラインとしてのチャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃等から構成されている。

そして、本実施例では、各チャー排出ラインＬ₁、Ｌ₂、チャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃に、重力落下するチャー５５の流動をアシストするアシスト装置として、チャーの流動方向に沿ってアシストガスを供給するアシストガス供給部が設けられている。
このアシストガスは、例えば窒素等の不活性ガスを供給するようにしており、本実施例では、空気分離装置４２で分離された窒素（Ｎ₂）を用いている。

本実施例にて、各チャー排出ラインＬ₁、Ｌ₂、チャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃に装着されたアシストガス供給部は、各ラインを構成する配管における内周下面に沿ってアシストガスを効率よく供給する風室を有している。

次に、チャー排出ラインＬ₁、Ｌ₂、チャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃でのチャーを払い出す機能は同一であるので、チャー排出ラインＬ₁のアシストガス供給部についてのみ説明する。

図２は、本発明の実施例１に係るチャー回収装置の要部を表す概略構成図である。図２に示すように、チャー排出ラインＬ₁は、第１直線部１０１及び第２直線部１０２と、各直線部１０１，１０２を連結する傾斜部１０３との配管から構成されている。そして、傾斜部１０３は、水平方向に対して所定角度θ（５０度以下）だけ傾斜して配置されている。そして、本実施例のアシストガス供給部１３１は、チャー排出ラインＬ₁を構成する配管の下部にアシストガスを供給する風室１３３を設け、この風室１３３から配管における内周下面にアシストガス（不活性ガス）を供給するようにしている。

即ち、チャー排出ラインＬ₁の傾斜部１０３の配管では、その下部にアシストガス供給部１３１が装着されている。このアシストガス供給部１３１は、アシストガス（不活性ガス）を供給するガス供給管１３２と、傾斜部１０３の下部に固定されてこのガス供給管１３２の先端部が連結される風室１３３を有しており、風室１３３は、チャー排出ラインＬ₁の傾斜部１０３を構成する配管内と連通している。一方、このチャー排出ラインＬ₁の傾斜部１０３を構成する配管は、その内部の下部に長手方向に沿って多孔質材料である多孔板１３４が敷設されている。そのため、風室１３３から傾斜部１０３の配管内の下面と多孔板１３４との間にアシストガス（不活性ガス）を供給することができる。

なお、多孔板１３４は、チャー排出ラインＬ₁を流れるチャー５５が風室１３３に流通しないようなポーラスメディア（キャンバス、焼結金属、焼結金網等）が好ましい。

従って、チャー５５は、重力落下によりチャー排出ラインＬ₁に流れ落ち、第１直線部１０１、傾斜部１０３、第２直線部１０２を通ってチャービン５２に貯留される。このとき、アシストガス供給部１３１は、風室１３３から傾斜部１０３内の下面と多孔板１３４との間にアシストガス（不活性ガス）が供給される。すると、このアシストガス（不活性ガス）は、傾斜部１０３内の下面と多孔板１３４との間の空間に供給され、同多孔板１３４の表面に流出することとなり、チャー排出ラインＬ₁を構成する配管の内部下面に沿って移動するチャー５５と多孔板１３４の間の摩擦抵抗を低減するとともにチャー粉体内の内部摩擦を低減することで流れを促進し、堆積を抑制することができる。

このように実施例１のチャー回収装置にあっては、チャー排出ラインＬ₁を構成する配管の下部に風室１３３を設け、この風室１３３から配管における内周下面に不活性ガスをアシストガスとして供給している。

従って、チャー排出ラインＬ₁を構成する配管の下部に設けられた風室１３３から配管における内周下面に不活性ガスが供給されることで、配管における内周下面に沿って流れるチャー５５がこの不活性ガスにより壁面摩擦抵抗およびチャー粉体内摩擦を低減しスムーズに流れ、配管内部での粉体の堆積を防止することができる。

ここで、チャー排出ラインＬ₁は高圧(密閉系)であるので、アシストガスの供給は、チャーの流動化開始速度相当(１〜１０ｍｍ／ｓｅｃ)に、その噴出流速(流量)を制御しながら少量の流動化用ガス(アシストガス)を配管下面の多孔板１３４に投入するようにしている。
これにより、チャー排出ラインＬ₁の管角度（θ）を１０〜５０度としても、チャー５５の払い出しをスムーズ行うことが可能となる。

ここで、チャー５５の払出状況は粉体物性や運転条件等により異なる場合があるが、チャービン５２、チャー供給ホッパ５３Ａ〜５３Ｃの各レベル変化、重量変化、内部圧力変化等によりモニタし、流動化ガス量を調整し、その投入量を最少とするようにしている。

図４は、アシストガスの噴出流速（ｍｍ／ｓ）と断面積当たりのチャー払出速度（ｋｇ／ｍ²／ｓ）との関係図である。なお、図４においては、チャー供給ホッパへの払い出しの状況である。
図４に示すように、払い出し角度が３０度以下において、アシストガスの噴出流速が、最小の場合(流動化開始速度相当)においても、十分チャーを払い出すことができることが判明した。

図４においては、払い出し角度が３０度〜２０度において、アシストガスの噴出流速（ｍｍ／ｓ）が１ｍｍ／ｓ以上、より好ましくは２ｍｍ／ｓ以上、さらに好ましくは５ｍｍ／ｓ以上で、実機における実用範囲のチャーの排出量を確保できることが確認された。

このように、チャー５５をチャー排出ラインＬ₁、Ｌ₂又はチャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃において、流動化ガスとしてのアシストガスの投入量を少量にすることによって、系内の圧力上昇や圧力逆転による粉体払出性の悪化を防止することが可能となる。
さらに、アシストガスの消費量を低減することにより、ユーティリティ使用量を低減し、運転コストの低減を図ることができる。

図５は、チャーをチャー排出ラインＬ₁、Ｌ₂又はチャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃等の払出管の角度（度）とチャー回収装置の全体の高さ（ｍ）との関係図である。
従来における実機の払出管の角度は、アシストガス供給部が設置されていないので、７０度であり、全体高さが８０ｍもあったので、石炭ガス化炉（例えば処理能力約３，５００ｔ／日）の高さ（約６０ｍ）の１．３倍もあり、ビンシステムを有するチャー回収装置の縦長化、つまり、装置の大型化や高コスト化を招いていた。
これに対し、本実施例によれば、払出管の角度を３０度とすることで、全体高さが６０ｍとなり、石炭ガス化炉の高さ（約６０ｍ）と略同等となることが確認された。
また、払出管の角度を２０度に低減することで、チャー回収装置の高さを約３０％低減することが可能となることが確認された。

なお、払出管の角度を１０度とする場合には、図５から全体高さが約５７ｍとなるが、その高さ低減効果よりも、図４に示すように、ガス噴出量がかなり多量となるので、好適な払出管の角度は、５０度以下で１０度以上、より好ましくは約３０〜２０度の範囲とするのが良い。

さらに、投入したアシストガスが払出管に滞留せずまた上部からの流れを妨害しないよう、払出傾斜管の上部もしくは下部に均圧管を設けてビンと接続し払出性を向上させるようにしている。
本実施例では、図２に示すように、アシストガス排出部として、チャー５５の移動による容積相当の置換ガス及び不活性ガスを排出するガス排出管１０４と、ガス回収部１０５とを有しており、ガス回収部１０５が傾斜部１０３の下流端部から内部のガスを排出することができる。このガス回収部１０５は、チャーとガスを分離する機能を持ち、具体的には、チャー排出方向と逆方向（第２直線部１０２の上方）に開口し、チャー５５とガスとを重力分離または慣性分離する構造である。
そして、分離されたガスは均圧管であるガス排出管１０４を介して、チャービン５２側にガスを逃がすようにしている。
これにより、投入したアシストガス(流動化ガス)による払出の傾斜管の圧力上昇を防止し、チャー５５の払出性に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

本実施例によれば、ビンシステムを有するチャー回収装置５０において、チャー５５を払い出すチャー排出ラインＬ₁、Ｌ₂、チャー供給ラインＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃の払出管の傾斜角を緩和し、システム全体の高さ、配置裕度を向上させることが出来る。
また、排出性の悪い粉体においても、アシストガスによる押し出し・流動化効果により安定したビンシステムの排出・運用が可能となる。また、消費するアシストガスを低減することが可能となる。

図３は、本発明の実施例２に係るチャー回収装置の要部を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２のビンシステムにおいて、図３に示すように、チャー排出ラインＬ₁は、第１直線部１０１及び第２直線部１０２と、各直線部１０１，１０２を連結する傾斜部１０３から構成されおり、傾斜部１０３は、水平方向に対して所定角度θだけ傾斜して配置されている。そして、本実施例のアシストガス供給装置は、チャー５５の流量に応じて不活性ガスの供給量を変更するようにしている。

即ち、チャー排出ラインＬ₁の傾斜部１０３は、下部にアシストガス供給部１４１が装着されている。このアシストガス供給部１４１において、傾斜部１０３の下部には風室１４２が固定されており、仕切板１４３によりチャー排出ラインＬ₁のチャー流れ方向に複数（本例では３つ）のガス室１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃが区画されている。この風室１４２（ガス室１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ）は、チャー排出ラインＬ¹の傾斜部１０３を構成する配管内と連通している。一方、このチャー排出ラインＬ₁の傾斜部１０３を構成する配管は、内部の下部に長手方向に沿って多孔板１３４が敷設され、各風室の仕切板１４３で区切られている。そのため、傾斜部１０３の配管内の下面にガス室１４４ａ，１４４ｂ、１４４ｃ毎に多孔板１３４を介してアシストガス（不活性ガス）を供給することができる。アシストガス（不活性ガス）を供給するガス供給管１４５は、先端部が３つの分岐管１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃに分岐され、ガス室１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃにそれぞれ連結されている。そして、各分岐管１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃに流量調整弁１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃが装着されている。また、ガス供給管１４５は、遮断弁１４７、逆止弁１４８が装着されている。なお、流量調整弁１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ及び遮断弁１４７は、図示しない制御装置により開閉制御可能となっている。

従って、チャー５５は、重力落下によりチャー排出ラインＬ₁に流れ落ち、第１直線部１０１、傾斜部１０３、第２直線部１０２を通ってチャービン５２に集合または貯留される。このとき、アシストガス供給部１４１は、風室１４２の各ガス室１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃから傾斜部１０３内の下面と仕切板１４３との間に不活性ガスを供給する。すると、この不活性ガスは、傾斜部１０３内に各風室１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ上面の多孔板１３４表面から流出し、チャー排出ラインＬ₁を構成する配管の内部下面に沿って移動するチャー５５と多孔板１３４との間の摩擦抵抗を低減するとともにチャー粉体内の内部摩擦を低減することで流れを促進し、堆積を抑制することができる。

このとき、図示しないセンサは、チャー排出ラインＬ₁を流れるチャーの流量を検出して制御装置に出力しており、この制御装置は、チャーの流量に応じて流量調整弁１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃの開度を調整し、各ガス室１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃに供給されるアシストガス（不活性ガス）のガス量を調整してもよい。即ち、チャー排出ラインＬ₁を流れるチャーの流量により、流量調整弁１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃの開度を変化させ、チャー５５の安定した排出ができるものとする。このチャー５５の排出状況による流量調整弁１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃの開度を変化させることで供給される不活性ガスのガス量を必要最小流量とする。

この場合、各ガス室１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃに供給するアシストガス（不活性ガス）のガス量を均一とするが、例えば、傾斜部１０３の上流側の不活性ガスのガス量を多くするために、ガス室１４４ａに供給する不活性ガスのガス量を多くし、ガス室１４４ｃに供給する不活性ガスのガス量を少なくしてもよい。

このように実施例２のビンシステムにあっては、チャー５５の流量に応じてアシストガス（不活性ガス）の供給量を変更可能としている。

従って、チャーの流量に応じて適正量の不活性ガスを供給することで、チャーの搬送速度を適正速度に維持することができると共に、不活性ガスの使用量を低減して運転コストを低減することができる。

なお、上述した実施例にて、アシストガス供給装置弁の構成、順序を示したが、この構成、順序に限定されるものではない。

また、上述した各実施例では、本発明に係るビンシステム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チャー以外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。

１０石炭ガス化複合発電設備
１４石炭ガス化炉
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
５０チャー回収装置
５２チャービン
５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃチャー供給ホッパ
５５チャー
Ｌ₁、Ｌ₂ チャー排出ライン
Ｌ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃ チャー供給ライン
１０１、１０２直線部
１０３傾斜部
１３１、１４１アシストガス供給部
１３４多孔板

Claims

石炭をガス化してなる生成ガス中の微粉炭未反応分のチャーを分離する少なくとも２以上の分離手段と、
前記分離手段から分離されたチャーを回収するチャービンと、
回収されたチャーを一時的に貯蔵する少なくとも２以上のチャー供給ホッパと、
前記分離手段から分離されたチャーを前記チャービンに排出するチャー排出ラインと、
前記チャービンからチャーをチャー供給ホッパに供給するチャー供給ラインと、
前記チャー供給ホッパよりチャーをガス化炉側へ搬送するチャー戻しラインとを具備すると共に、
前記チャー供給ライン及びチャー排出ラインの傾斜角度が、水平方向に対して５０度以下に設定され、
前記チャー供給ライン及びチャー排出ラインを構成する傾斜配管における内周下面に沿ってアシストガスを供給するアシストガス供給部を有することを特徴とするチャー回収装置。
請求項１において、
前記アシストガス供給部から供給されるアシストガスが、多孔質材料を介して配管内に供給されることを特徴とするチャー回収装置。
請求項２において、
前記多孔質材料を介して配管内に供給されるアシストガスの噴出流速が、チャーの流動化開始速度相当の噴出流速であることを特徴とするチャー回収装置。
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記アシストガス供給部は、粉体の流量に応じてアシストガスの供給量を変更することを特徴とするチャー回収装置。