JP5972801B2 - ガス化炉およびガス化方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス化炉およびガス化方法に関し、特に、圧縮空気を用いて動作する空圧機械を利用するガス化炉およびガス化方法に関する。

石炭ガス化複合発電設備が知られている。固体炭素質燃料として石炭を用いる石炭ガス化複合発電設備は、石炭ガス化炉とガスタービン設備と排熱回収ボイラと蒸気タービン設備と発電機とを備えている。その石炭ガス化炉は、微粉炭をガス化することにより、可燃性を有する生成ガスを生成する。そのガスタービン設備は、その生成ガスを燃焼させることにより高温・高圧の燃焼ガスを生成し、回転動力を生成する。その排熱回収ボイラは、そのガスタービン設備の排ガスから熱エネルギーを回収し、高圧の蒸気を生成する。その蒸気タービン設備は、蒸気を用いて回転動力を生成する。その発電機は、そのガスタービン設備と蒸気タービン設備とにより生成された回転動力を電力に変換する（特許文献１、特許文献２参照。）。

その石炭ガス化炉は、石炭ガス化炉本体と圧縮機と空圧機械とを備えている。その石炭ガス化炉本体は、環境から隔離された雰囲気を形成し、その雰囲気で微粉炭とガス化剤とを化学反応させることにより生成ガスを生成する。その圧縮機は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。その空圧機械は、その圧縮空気を用いて動作する装置であり、その空圧機械としては、バルブ、清掃装置が例示される。そのバルブは、その圧縮空気を用いて、その石炭ガス化炉本体が備える流路を開閉する。その清掃装置は、その圧縮空気を汚れ・埃に噴射することによりその汚れ・埃を吹き飛ばし、その石炭ガス化炉本体が備える部品を清掃する。

特開平２−８６９２８号公報 特開平５−２４８２６０号公報

その石炭ガス化炉は、さらに、補助圧縮機を備えている。その補助圧縮機は、その圧縮機と同様にして、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成し、その圧縮機が圧縮空気を生成しないときに、その圧縮機に代わって、その空圧機械に圧縮空気を供給する。すなわち、その石炭ガス化炉は、その圧縮機が冗長化され、その空圧機械に圧縮空気を供給することがより確実に継続されるように形成されている。その石炭ガス化炉は、さらに、その圧縮機またはその補助圧縮機を備えることにより、大規模化する。

本発明の課題は、設備の規模をコンパクト化するガス化炉およびガス化方法を提供することにある。

本発明によるガス化炉は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成し、前記圧縮空気からガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成する空気分離装置と、そのガス化炉用ガスを用いて炭素含有固体物から生成ガスを生成するガス化炉本体と、その空圧機械用ガスを用いてそのガス化炉本体を機能させる空圧機械とを備え、前記空気分離装置が空気分離装置本体を有し、前記空気分離装置本体は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する原料空気圧縮機と、前記原料空気圧縮機で生成された前記圧縮空気を冷却して冷凍機出口空気を生成する冷凍機と、前記冷凍機出口空気から水分と二酸化炭素とを除去する吸着触媒を有したＭＳ吸着器と、を備え、前記空圧機械用ガスは、前記原料空気圧縮機と前記冷凍機との間から分岐して生成される。

このようなガス化炉は、ガス化炉本体に利用されるガス化炉用ガスを生成する空気分離装置により生成される空圧機械用ガスを用いて空圧機械を動作させることにより、その空気分離装置と別個に設けられる制御用空気圧縮機がその空圧機械を動作させるガスを生成する能力を低減することができ、または、その制御用空気圧縮機を省略することができる。その結果、このようなガス化炉は、コンパクトに形成されることができ、容易に作製されることができる。

そのガス化炉本体は、そのガス化炉用ガスを用いてその炭素含有固体物を搬送する。

このようなガス化炉は、炭素含有固体物を搬送する搬送用ガスを生成する空気分離装置が、空圧機械を動作させる空圧機械用ガスを生成することに利用される。このため、このようなガス化炉は、その空気分離装置と別個に設けられる制御用空気圧縮機が空圧機械を動作させるガスを生成する能力を低減することができ、または、その制御用空気圧縮機を省略することができる。その結果、このようなガス化炉は、コンパクトに形成されることができ、容易に作製されることができる。

本発明によるガス化炉は、その空圧機械用ガスを除湿する除湿機をさらに備えている。このとき、その空圧機械は、その除湿機により除湿されたガスを用いてそのガス化炉本体を機能させる。

このようなガス化炉は、空気分離装置により生成される空圧機械用ガスの露点が所定の露点より高いときでも、その所定の露点より低い露点を有するガスを空圧機械に供給することができ、空圧機械を適切に動作させることができ、ガス化炉本体を適切に機能させることができる。

その空気分離装置は、その空気から液体窒素とその空圧機械用ガスとそのガス化炉用ガスとを生成する空気分離装置本体と、その液体窒素を貯留する液体窒素タンクと、その液体窒素タンクに貯留された液体窒素を蒸発させることにより気体窒素を生成する液体窒素蒸発器とを備えている。このとき、その空圧機械は、その気体窒素をさらに用いてそのガス化炉本体を機能させる。

このようなガス化炉は、空気分離装置が空圧機械用ガスを生成しないときに、液体窒素タンクに貯留された液体窒素が蒸発した気体窒素を用いて空圧機械の動作を継続させることができ、ガス化炉本体の機能を継続させることができる。

本発明によるガス化炉は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する制御用空気圧縮機をさらに備えている。このとき、その空圧機械は、その圧縮空気をさらに用いてそのガス化炉本体を機能させる。

このようなガス化炉は、空気分離装置が空圧機械用ガスを生成しない場合でも、制御用空気圧縮機により生成された圧縮空気を用いて空圧機械の動作を継続させることができ、ガス化炉本体の動作を継続させることができる。

そのガス化炉本体は、そのガス化炉用ガスを用いてその炭素含有固体物から第１生成ガスを生成する第１ガス化炉本体と、そのガス化炉用ガスを用いてその炭素含有固体物から第２生成ガスを生成する第２ガス化炉本体とを備えている。その空圧機械は、その空圧機械用ガスを用いてその第１ガス化炉本体を機能させる第１空圧機械と、その空圧機械用ガスを用いてその第２ガス化炉本体を機能させる第２空圧機械とを備えている。

このようなガス化炉は、生成ガスを生成するガス化炉本体を冗長化することにより、生成ガスの生成を継続することができる。

その空気分離装置は、その空気から第１ガス化炉用ガスと第１空圧機械用ガスとを生成する第１空気分離装置と、その空気から第２ガス化炉用ガスと第２空圧機械用ガスとを生成する第２空気分離装置とを備えている。このとき、その第１ガス化炉本体は、その第１ガス化炉用ガスを用いてその第１生成ガスを生成する。その第２ガス化炉本体は、その第２ガス化炉用ガスを用いてその第２生成ガスを生成する。その空圧機械用ガスは、その第１空圧機械用ガスまたはその第２空圧機械用ガスを含有している。

このようなガス化炉は、空圧機械用ガスを生成する空気分離装置を冗長化することにより、空圧機械の動作を継続させることができ、ガス化炉本体の動作を継続させることができる。

本発明による石炭ガス化複合発電設備は、本発明によるガス化炉とガスタービンと排熱回収ボイラと蒸気タービンと発電機とを備えている。ガスタービンは、その生成ガスを燃焼させることにより生成される燃焼ガスの運動エネルギーを用いて第１回転動力を生成する。排熱回収ボイラは、そのガスタービンから排気される排ガスの熱を用いて蒸気を生成する。蒸気タービンは、その蒸気の運動エネルギーを用いて第２回転動力を生成する。発電機は、その第１回転動力とその第２回転動力とを用いて発電する。

このような石炭ガス化複合発電設備は、そのガス化炉がよりコンパクトに形成されることにより、よりコンパクトに形成されることができる。

本発明によるガス化方法は、空気分離装置が空気からガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成すること、ガス化炉本体がそのガス化炉用ガスを用いて炭素含有固体物から生成ガスを生成すること、その空圧機械用ガスを用いてそのガス化炉本体を機能させる空圧機械を動作させることとを備え、前記ガス化炉用ガスの生成は、前記圧縮空気を冷却して冷凍機出口空気を生成すること、および吸着触媒により前記冷凍機出口空気から水分および二酸化炭素を除去することを備え、前記空圧機械用ガスの生成は、前記圧縮空気を冷凍機で冷却する前に前記圧縮空気の一部を分岐することを含む。

その空圧機械としては、炭素含有固体物から生成ガスを生成するガス化炉本体が備える流路を開閉するバルブが例示される。このようなガス化方法を実行するガス化炉は、ガス化炉用ガスとともに生成される空圧機械用ガスを用いてガス化炉本体を機能させることにより、ガス化炉用ガスを生成する空気分離装置と別個に設けられる制御用空気圧縮機が、ガス化炉本体を機能させるガスを生成する能力を低減することができ、または、その制御用空気圧縮機を省略することができる。その結果、そのガス化炉は、よりコンパクトに形成されることができ、より容易に作製されることができる。

本発明によるガス化炉およびガス化方法は、ガス化炉用ガスを生成する空気分離装置により生成される空圧機械用ガスを用いて空圧機械を動作させることにより、設備の規模をよりコンパクトに形成することができる。

石炭ガス化炉を示すブロック図である。 他の石炭ガス化炉を示すブロック図である。 さらに他の石炭ガス化炉を示すブロック図である。 さらに他の石炭ガス化炉を示すブロック図である。 さらに他の石炭ガス化炉を示すブロック図である。

図面を参照して、ガス化炉の実施の形態が以下に記載される。その石炭ガス化炉１は、図１に示されているように、空気分離装置２とガス化炉本体３と制御用空気圧縮機５と空気溜め６と除湿機７と空圧機械８とを備えている。

空気分離装置２は、空気分離装置本体１０と液体窒素タンク１１と液体窒素蒸発器１２とを備えている。空気分離装置本体１０は、原料空気圧縮機１４と冷凍機１５とＭＳ吸着器１６と熱交換機１７と精留塔１８と圧縮機１９とを備えている。原料空気圧縮機１４は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。冷凍機１５は、原料空気圧縮機１４により生成された圧縮空気を冷却することにより、冷凍機出口空気を生成する。

ＭＳ吸着器１６は、吸着触媒を備えている。ＭＳ吸着器１６は、その吸着触媒に水分と二酸化炭素とを吸着させることにより、冷凍機１５により生成された冷凍機出口空気から水分と二酸化炭素とを除去し、吸着器出口空気を生成する。ＭＳ吸着器１６は、さらに、精留塔１８により生成された製品窒素を用いて、その吸着触媒に吸着された水分と二酸化炭素とを脱離させることにより、水分と二酸化炭素とを含有する廃窒素を排気する。

熱交換機１７は、ＭＳ吸着器１６により生成された吸着器出口空気を冷却することにより、冷却後圧縮空気を生成する。精留塔１８は、熱交換機１７により生成された冷却後圧縮空気を精留することにより、製品窒素と製品酸素と液体窒素とを生成する。圧縮機１９は、精留塔１８により生成された製品窒素を圧縮することにより、ガス化炉用ガスを生成する。また、原料空気圧縮機１４と冷凍機１５の間から分岐して空圧機械用ガスを生成する。すなわち、空気分離装置本体１０は、空気から液体窒素とガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成する。

液体窒素タンク１１は、精留塔１８により生成された液体窒素を貯留する。液体窒素蒸発器１２は、液体窒素タンク１１により貯留されている液体窒素を蒸発させることにより、気体窒素を生成する。その気体窒素の圧力は、所定の圧力より大きい。

ガス化炉本体３は、容器と微粉炭供給流路とガス化剤供給流路と生成ガス搬出流路とチャー供給流路とを備えている。その容器は、環境と隔離された雰囲気を形成する。その微粉炭供給流路とガス化剤供給流路と生成ガス搬出流路とチャー供給流路とは、その雰囲気に接続されている。その微粉炭供給流路は、空気分離装置２により生成されるガス化炉用ガスを用いて、石炭から形成される微粉炭をその雰囲気に供給する。そのチャー供給流路は、空気分離装置２により生成されるガス化炉用ガスを用いて、ガス化炉本体３により生成された生成ガスから分離されたチャーをその雰囲気に供給する。そのガス化剤供給流路は、酸素を含有するガス化剤をその雰囲気に供給する。ガス化炉本体３は、さらに、その微粉炭とチャーとガス化剤とがその雰囲気に供給されているときに、そのガス化剤を用いてその微粉炭とチャーとをその雰囲気で燃焼させることにより生成ガスを生成する。ガス化炉本体３は、さらに、その生成ガス搬出流路を介して、その雰囲気で生成された生成ガスを外部に排出する。

制御用空気圧縮機５は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。その圧縮空気の圧力は、所定の圧力より大きい。空気溜め６は、制御用空気圧縮機５により生成された圧縮空気または空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを貯留する。除湿機７は、空気溜め６により貯留された気体を除湿することにより、制御用ガスを生成する。その制御用ガスの露点は、所定の露点より低い。その制御用ガスの圧力は、所定の圧力より大きい。

空圧機械８は、複数の装置から形成され、除湿機７により生成された制御用ガスを用いてガス化炉本体３を機能させる。その装置としては、バルブ、清掃装置が例示される。そのバルブは、ガス化炉本体３が備える流路に設けられている。その流路としては、その微粉炭供給流路とガス化剤供給流路と生成ガス搬出流路とチャー供給流路とが例示される。そのバルブは、除湿機７により除湿された制御用ガスを用いてその流路を開閉する。その清掃装置は、除湿機７により生成された制御用ガスを汚れ・埃に噴射することによりその汚れ・埃を吹き飛ばし、ガス化炉本体３が備える部品を清掃する。空圧機械８は、所定の気体が供給されているときに、適切に動作する。その所定の気体は、露点が所定の露点より低く、かつ、圧力が所定の圧力より高く、かつ、温度が所定の温度範囲に含まれている。

ガス化方法の実施の形態は、石炭ガス化炉１により実行され、通常動作と予備動作とを備えている。

その通常動作では、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成しないときに実行される。空気分離装置２は、ガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成する。ガス化炉本体３は、空気分離装置２により生成されるガス化炉用ガスを用いて、ガス化炉本体３により形成される雰囲気に微粉炭とチャーとを搬入する。ガス化炉本体３は、さらに、外部から供給されるガス化剤を用いてその微粉炭とチャーとを燃焼させることにより、生成ガスを生成する。

空気溜め６は、空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを貯留する。除湿機７は、空気溜め６に貯留された圧縮空気を除湿することにより、制御用ガスを生成する。空圧機械８は、除湿機７により生成された制御用ガスを用いて、ガス化炉本体３を機能させる。すなわち、空圧機械８に含まれるバルブは、その制御用ガスを用いて、その微粉炭供給流路とガス化剤供給流路と生成ガス搬出流路とチャー供給流路とをそれぞれ開閉する。空圧機械８に含まれる清掃装置は、除湿機７により生成された制御用ガスを汚れ・埃に噴射することによりその汚れ・埃を吹き飛ばし、石炭ガス化炉本体３が備える部品を清掃する。

このようなガス化方法によれば、石炭ガス化炉１は、制御用空気圧縮機５が冗長化され、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成しないときにも、空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを用いて、空気溜め６と除湿機７とが制御用ガスを生成することができる。石炭ガス化炉１は、制御用空気圧縮機５が冗長化されていることにより、空圧機械８の動作を確実に継続させることができ、ガス化炉本体３の動作を確実に継続させることができる。

その予備動作では、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成するときに実行される。空気分離装置２はその通常動作のときと同様にして、ガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成し、空圧空気用ガスは空気溜め６に貯蔵される。ガス化炉本体３は、その通常動作のときと同様にして、空気分離装置２により生成されるガス化炉用ガスを用いて、ガス化炉本体３により形成される雰囲気に微粉炭とチャーとを搬入する。ガス化炉本体３は、さらに、外部から供給されるガス化剤を用いてその微粉炭とチャーとを燃焼させることにより、生成ガスを生成する。

制御用空気圧縮機５は、空気を圧縮することにより、圧縮空気を生成する。空気溜め６は、その圧縮空気を貯留する。除湿機７は、空気溜め６に貯留された圧縮空気を除湿することにより、制御用ガスを生成する。空圧機械８は、除湿機７により生成された制御用ガスを用いて、ガス化炉本体３を機能させる。すなわち、空圧機械８に含まれるバルブは、その制御用ガスを用いて、その微粉炭供給流路とガス化剤供給流路と生成ガス搬出流路とチャー供給流路とをそれぞれ開閉する。空圧機械８に含まれる清掃装置は、除湿機７により生成された制御用ガスを汚れ・埃に噴射することによりその汚れ・埃を吹き飛ばし、石炭ガス化炉本体３が備える部品を清掃する。

石炭ガス化炉１は、さらに、空気溜め６を備えていることにより、空気溜め６に気体が供給されることが停止した場合でも、所定の圧力より高い圧力を有する気体が空気溜め６に貯留されていれば、除湿機７が制御用ガスを一時的に生成することができ、空圧機械８をより確実に常時に動作させることができる。

石炭ガス化炉１は、さらに、除湿機７を備えていることにより、空気溜め６に貯留される気体の露点が所定の露点より高い場合でも、その所定の露点より低い露点を有する制御用ガスを空圧機械８に供給することができ、空圧機械８を適切に動作させることができる。

石炭ガス化炉の比較例は、石炭ガス化炉１が制御用空気圧縮機５と別個の補助空気圧縮機をさらに備えている。その補助空気圧縮機は、制御用空気圧縮機５と同様にして、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。このとき、空気溜め６は、制御用空気圧縮機５により生成された圧縮空気またはその補助空気圧縮機により生成された圧縮空気を貯留する。除湿機７は、空気溜め６に貯留された圧縮空気から制御用ガスを生成する。空圧機械８は、除湿機７により生成された制御用ガスを用いてガス化炉本体３を機能させる。

その比較例の石炭ガス化炉が実行する動作は、通常動作と予備動作とを備えている。その通常動作では、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成しないときに実行される。その比較例の石炭ガス化炉は、石炭ガス化炉１の通常動作と同様にして、空気分離装置２は、ガス化炉用ガスを生成する。ガス化炉本体３は、空気分離装置２により生成されるガス化炉用ガスを用いて、ガス化炉本体３により形成される雰囲気に微粉炭とチャーとを搬入し、生成ガスを生成する。その補助空気圧縮機は、空気を圧縮することにより、圧縮空気を生成する。空気溜め６は、その補助空気圧縮機により生成された圧縮空気を貯留する。除湿機７は、空気溜め６に貯留された圧縮空気から制御用ガスを生成する。空圧機械８は、除湿機７により生成された制御用ガスを用いて、ガス化炉本体３を機能させる。

その比較例の石炭ガス化炉は、制御用空気圧縮機５が冗長化され、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成していないときに、その補助空気圧縮機により生成された圧縮空気を用いて空圧機械８を動作させることができる。このため、その比較例の石炭ガス化炉は、既述の実施の形態における石炭ガス化炉１と同様にして、空圧機械８をより確実に常時に動作させることができ、ガス化炉本体３をより確実に常時に機能させることができる。

石炭ガス化炉１は、その補助空気圧縮機を備えていないことにより、このような比較例の石炭ガス化炉に比較して、その補助空気圧縮機を備えていない分だけ、よりコンパクトに形成されることができる。

その予備動作では、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成するときに実行される。空気分離装置２はガス化炉用ガスを生成する。ガス化炉本体３は、空気分離装置２により生成されるガス化炉用ガスを用いて、ガス化炉本体３により形成される雰囲気に微粉炭とチャーとを搬入し、生成ガスを生成する。制御用空気圧縮機５は、空気から圧縮空気を生成する。空気溜め６は、制御用空気圧縮機５により生成された圧縮空気を貯留する。除湿機７は、空気溜め６に貯留された圧縮空気から制御用ガスを生成する。空圧機械８は、除湿機７により生成された制御用ガスを用いて、ガス化炉本体３を機能させる。

石炭ガス化炉１は、石炭ガス化複合発電設備に適用される。その石炭ガス化複合発電設備は、その石炭ガス化複合発電設備は、石炭ガス化炉１とガスタービン設備と排熱回収ボイラと蒸気タービン設備と発電機とを備えている。そのガスタービン設備は、石炭ガス化炉１により生成された生成ガスを燃焼させることにより高温・高圧の燃焼ガスを生成し、回転動力を生成する。その排熱回収ボイラは、燃焼ガスから熱エネルギーを回収し、高圧の蒸気を生成する。その蒸気タービン設備は、蒸気を用いて回転動力を生成する。その発電機は、そのガスタービン設備と蒸気タービン設備とにより生成された回転動力を電力に変換する。このような石炭ガス化複合発電設備は、石炭ガス化炉１がコンパクトに形成されることにより、コンパクトに形成されることができる。

図２は、石炭ガス化炉の実施の他の形態を示している。その石炭ガス化炉２１は、既述の実施の形態における空圧機械用ガスに加えて、液体窒素蒸発器１２により生成される気体窒素も空圧機械用ガスとして利用する。

空気溜め６は、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成しているときに、その圧縮空気を貯留する。除湿機７は、空気溜め６に貯留された気体を除湿することにより制御用ガスを生成する。空圧機械８は、除湿機７により生成された制御用ガスを用いて動作する。

空気溜め６は、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成していないときに、液体窒素蒸発器１２により生成される気体窒素を貯留する。除湿機７は、空気溜め６に貯留された気体を除湿することにより制御用ガスを生成する。空圧機械８は、除湿機７により生成された制御用ガスを用いて動作する。

このような石炭ガス化炉２１は、既述の実施の形態における石炭ガス化炉１と同様にして、既述の比較例の石炭ガス化炉に比較して、よりコンパクトに形成されることができる。石炭ガス化炉２１は、さらに、制御用空気圧縮機５が冗長化され、空圧機械８を常時に動作させることができ、ガス化炉本体３を常時に機能させることができる。液体窒素蒸発器１２は、さらに、空気分離装置本体１０が動作していないときにも、液体窒素タンク１１により液体窒素が貯留されていれば、気体窒素を一時的に生成することができる。このため、石炭ガス化炉２１は、制御用空気圧縮機５と空気分離装置本体１０とが動作していないときにも、空圧機械８をより確実に常時に動作させることができ、ガス化炉本体３をより確実に常時に機能させることができる。

なお、その空圧機械用ガスは、空気分離装置２により生成される他のガスにさらに置換されることができる。そのガスは、所定の圧力より大きい圧力を有し、所定の温度より低い。そのガスとしては、冷凍機１５により生成される冷凍機出口空気、ＭＳ吸着器１６により生成される吸着器出口空気、熱交換機１７により生成される冷却後圧縮空気、精留塔１８により生成される製品窒素が例示される。このようなガスが空圧機械用ガスに適用された石炭ガス化炉も、既述の実施の形態における石炭ガス化炉１と同様にして、空圧機械８を常時に動作させることができ、ガス化炉本体３を常時に機能させることができ、コンパクトに形成されることができる。

図３は、石炭ガス化炉の実施のさらに他の形態を示している。その石炭ガス化炉４１は、既述の実施の形態における石炭ガス化炉１の制御用空気圧縮機５が省略されている。空圧機械８は、空気分離装置２の原料空気圧縮機１４と冷凍機１５の間から分岐して空圧機械用ガスを生成しているときに、その空圧機械用ガスを用いて動作する。空圧機械８は、空気分離装置２の圧縮機１９が空圧機械用ガスを生成していないときに、液体窒素蒸発器１２により生成される気体窒素を用いて動作する。

石炭ガス化炉４１は、制御用空気圧縮機５が省略されることにより、既述の実施の形態における石炭ガス化炉１に比較して、よりコンパクトに形成されることができる。

空圧機械８は、さらに、原料空気圧縮機１４と冷凍機１５の間から分岐して生成される空圧機械用ガスを用いることにより、または、液体窒素蒸発器１２により生成される気体窒素を用いることにより、常時に動作することができ、ガス化炉本体３を常時に機能させることができる。液体窒素蒸発器１２は、空気分離装置本体１０が動作していないときにも、液体窒素タンク１１により液体窒素が貯留されていれば、気体窒素を一時的に生成することができる。このため、石炭ガス化炉２１は、空気分離装置本体１０が動作していないときにも、空圧機械８を常時に動作させることができ、ガス化炉本体３を常時に機能させることができる。

なお、その空圧機械用ガスは、空気分離装置２により生成される他のガスにさらに置換されることができる。そのガスの温度は、所定の圧力より低く、そのガスの圧力は、所定の圧力より大きく、そのガスの露点は、所定の露点より低い。そのガスとしては、冷凍機１５により生成される冷凍機出口空気、ＭＳ吸着器１６により生成される吸着器出口空気、熱交換機１７により生成される冷却後圧縮空気、精留塔１８により生成される製品窒素が例示される。このようなガスが空圧機械用ガスに適用された石炭ガス化炉も、既述の実施の形態における石炭ガス化炉４１と同様にして、コンパクトに形成されることができ、空圧機械８を常時に動作させることができ、ガス化炉本体３を常時に機能させることができる。

図４は、石炭ガス化炉の実施のさらに他の形態を示している。その石炭ガス化炉５１は、既述の実施の形態における石炭ガス化炉１が空気分離装置５２をガス化炉本体５３と空圧機械５４とを備えている。

空気分離装置５２は、空気分離装置２と同様にして、空気分離装置本体５５と液体窒素タンク５６と液体窒素蒸発器５７とを備えている。空気分離装置本体５５は、原料空気圧縮機６１と冷凍機６２とＭＳ吸着器６３と熱交換機６４と精留塔６５と圧縮機６６とを備えている。原料空気圧縮機６１は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。冷凍機６２は、原料空気圧縮機６１により生成された圧縮空気を冷却することにより、冷凍機出口空気を生成する。

ＭＳ吸着器６３は、吸着触媒を備え、冷凍機６２により生成された冷凍機出口空気に含有される水分と二酸化炭素とをその吸着触媒に吸着させることにより、吸着器出口空気を生成する。ＭＳ吸着器６３は、さらに、精留塔６５により生成された製品窒素を用いて、その吸着触媒から水分と二酸化炭素とを脱離させ、水分と二酸化炭素とを含有する廃窒素を排気する。熱交換機６４は、ＭＳ吸着器６３により生成された吸着器出口空気を冷却することにより、冷却後圧縮空気を生成する。

精留塔６５は、熱交換機６４により生成された冷却後圧縮空気を精留することにより、製品窒素と製品酸素と液体窒素とを生成する。圧縮機６６は、精留塔６５により生成された製品窒素を圧縮することにより、ガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成する。そのガス化炉用ガスは、その空圧機械用ガスに一致している。

液体窒素タンク５６は、精留塔６５により生成された液体窒素を貯留する。液体窒素蒸発器５７は、液体窒素タンク５６により貯留されている液体窒素を蒸発させることにより、気体窒素を生成する。その気体窒素の圧力は、所定の圧力より大きい。

ガス化炉本体５３は、ガス化炉本体３と同様にして、環境と隔離された雰囲気を形成し、空気分離装置５２により生成されたガス化炉用ガスを用いて、微粉炭とチャーとをその雰囲気に供給する。ガス化炉本体３は、さらに、その微粉炭とチャーとガス化剤とがその雰囲気に供給されているときに、その微粉炭とチャーとをその雰囲気で燃焼させることにより生成ガスを生成する。

空圧機械５４は、空圧機械８と同様にして、複数の装置から形成され、供給される制御用ガスを用いてガス化炉本体５３を機能させる。その装置としては、バルブ、清掃装置が例示される。そのバルブは、ガス化炉本体５３が備える流路に設けられている。その流路としては、その微粉炭供給流路とガス化剤供給流路と生成ガス搬出流路とチャー供給流路とが例示される。そのバルブは、その制御用ガスを用いてその流路を開閉する。その清掃装置は、その制御用ガスを汚れ・埃に噴射することによりその汚れ・埃を吹き飛ばし、石炭ガス化炉本体５３が備える部品を清掃する。

石炭ガス化炉５１は、制御用ガス流路５８をさらに備えている。制御用ガス流路５８は、空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを制御用ガスとして空圧機械８と空圧機械５４とに供給する。このとき、空圧機械８と空圧機械５４とは、空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを用いて動作する。制御用ガス流路５８は、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を適切に生成しているときには、除湿機７により除湿された圧縮空気を制御用ガスとして空圧機械８と空圧機械５４とに供給する。このとき、空圧機械８と空圧機械５４とは、除湿機７により除湿された圧縮空気を用いて動作する。

このような石炭ガス化炉５１は、生成ガスを生成するガス化炉本体３が冗長化されていることにより、ガス化炉本体３が適切に生成ガスを生成していないときにも、ガス化炉本体５３が生成ガスを生成することにより、生成ガスの生成を継続させることができる。このため、石炭ガス化炉５１が適用された石炭ガス化複合発電設備は、発電をより確実に継続させることができる。

このような石炭ガス化炉５１は、さらに、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成しないときにも、空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを用いて、空圧機械８と空圧機械５４とをより確実に常時に動作させることができ、ガス化炉本体３とガス化炉本体５３とをより確実に常時に機能させることができる。

このような石炭ガス化炉５１は、さらに、制御用空気圧縮機５を冗長化させる補助空気圧縮機が石炭ガス化炉５１にさらに設けられた他の石炭ガス化炉に比較して、よりコンパクトに形成されることができる。

なお、石炭ガス化炉５１は、制御用空気圧縮機５を省略することができる。このとき、制御用ガス流路５８は、空気分離装置２が空圧機械用ガスを適切に生成しているときに、空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを空圧機械８と空圧機械５４とに供給する。制御用ガス流路５８は、空気分離装置２が空圧機械用ガスを適切に生成していないときに、空気分離装置５２により生成された空圧機械用ガスを空圧機械８と空圧機械５４とに供給する。

このような石炭ガス化炉は、制御用空気圧縮機５が省略されることにより、既述の実施の形態における石炭ガス化炉５１に比較して、よりコンパクトに形成されることができる。このような石炭ガス化炉は、さらに、空圧機械８と空圧機械５４とに供給される制御用ガスを生成する空気分離装置２が冗長化されていることにより、空圧機械８と空圧機械５４とを常時に動作させることができ、ガス化炉本体３とガス化炉本体５３とを常時に機能させることができる。

なお、制御用ガス流路５８は、制御用空気圧縮機５と空気分離装置２と空気分離装置５２との全部が空圧機械用ガスを適切に生成していないときに、液体窒素蒸発器１２または液体窒素蒸発器５７により生成された気体窒素を制御用ガスとして空圧機械８と空圧機械５４とに供給する他の制御用ガス流路に置換されることもできる。このような制御用ガス流路が適用された石炭ガス化炉は、制御用空気圧縮機５と空気分離装置２と空気分離装置５２との全部が空圧機械用ガスを適切に生成していないときにも、空圧機械８と空圧機械５４とをより確実に常時に動作させることができ、ガス化炉本体３とガス化炉本体５３とをより確実に常時に機能させることができる。

図５は、石炭ガス化炉の実施のさらに他の形態を示している。その石炭ガス化炉７１は、既述の実施の形態における石炭ガス化炉１がガス化炉本体７３と空圧機械７４とをさらに備えている。

ガス化炉本体７３は、ガス化炉本体３と同様にして、環境と隔離された雰囲気を形成し、空気分離装置２により生成されたガス化炉用ガスを用いて、微粉炭とチャーとをその雰囲気に供給する。ガス化炉本体７３は、さらに、その微粉炭とチャーとガス化剤とがその雰囲気に供給されているときに、その微粉炭とチャーとをその雰囲気で燃焼させることにより生成ガスを生成する。

空圧機械７４は、空圧機械８と同様にして、複数の装置から形成され、制御用ガス流路５８により生成された制御用ガスを用いてガス化炉本体５３を機能させる。その装置としては、バルブ、清掃装置が例示される。そのバルブは、ガス化炉本体５３が備える流路に設けられている。その流路としては、その微粉炭供給流路とガス化剤供給流路と生成ガス搬出流路とチャー供給流路とが例示される。そのバルブは、制御用ガス流路５８により生成された制御用ガスを用いてその流路を開閉する。その清掃装置は、制御用ガス流路５８により生成された制御用ガスを汚れ・埃に噴射することによりその汚れ・埃を吹き飛ばし、石炭ガス化炉本体５３が備える部品を清掃する。

空圧機械８と空圧機械７４とは、空気分離装置２により生成された空圧機械用ガスを用いて動作する。また、空圧機械８と空圧機械７４とは、制御用空気圧縮機５が圧縮空気を生成しているときに、除湿機７により生成される制御用ガスを用いて動作する。石炭ガス化炉７１は、このような動作により、既述の実施の形態における石炭ガス化炉と同様にして、空圧機械８の動作と空圧機械７４の動作とをより確実に継続させることができる。

このような石炭ガス化炉７１は、さらに、ガス化炉本体３が適切に生成ガスを生成していないときにも、ガス化炉本体７３が生成ガスを生成することにより、既述の実施の形態における石炭ガス化炉５１と同様にして、生成ガスの生成を継続させることができる。このため、石炭ガス化炉７１が適用された石炭ガス化複合発電設備は、発電をより確実に継続させることができる。

このような石炭ガス化炉７１は、さらに、ガス化炉本体３とガス化炉本体７３とに利用されるガス化炉用ガスを１つの空気分離装置２が生成することにより、既述の実施の形態における石炭ガス化炉５１に比較して、よりコンパクトに形成されることができる。

なお、空圧機械８と空圧機械７４とは、制御用空気圧縮機５と空気分離装置２との両方が空圧機械用ガスを適切に生成していないときに、液体窒素蒸発器１２により生成された気体窒素を用いて動作することもできる。石炭ガス化炉７１は、液体窒素蒸発器１２により生成された気体窒素を用いて空圧機械８と空圧機械７４とが動作することにより、ガス化炉本体３とガス化炉本体５３とをより確実に常時に機能させることができる。

なお、既述の実施の形態におけるガス化炉本体３は、空気分離装置２により生成される製品酸素を利用する他のガス化炉本体に置換されることができる。そのガス化炉本体は、その製品酸素を用いて、微粉炭とチャーとを燃焼させ、生成ガスを生成する。このようなガス化炉本体が適用された石炭ガス化炉も、既述の実施の形態における石炭ガス化炉と同様にして、よりコンパクトに形成され、さらに、空圧機械８の動作をより確実に継続させることができ、ガス化炉本体３の動作をより確実に継続させることができる。

なお、既述の実施の形態における石炭ガス化炉は、石炭ガス化複合発電設備と異なる他の用途に適用されることができる。たとえば、その石炭ガス化炉は、化学プラントに適用されることができる。その化学プラントは、その石炭ガス化炉により生成された生成ガスから化合物製品を生成する。その化合物製品としては、メタン等のＳＮＧ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ、Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）やメタノールが例示される。このような化学プラントは、その石炭ガス化炉がコンパクトに形成されることにより、コンパクトに形成されることができる。

１ ：石炭ガス化炉
２ ：空気分離装置
３ ：ガス化炉本体
５ ：制御用空気圧縮機
６ ：空気溜め
７ ：除湿機
８ ：空圧機械
１０：空気分離装置本体
１１：液体窒素タンク
１２：液体窒素蒸発器
２１：石炭ガス化炉
４１：石炭ガス化炉
５１：石炭ガス化炉
５２：空気分離装置
５３：ガス化炉本体
５４：空圧機械
５５：空気分離装置本体
５６：液体窒素タンク
５７：液体窒素蒸発器
７１：石炭ガス化炉
７３：ガス化炉本体
７４：空圧機械

Claims (9)

1. 空気からガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成する空気分離装置と、
   前記ガス化炉用ガスを用いて炭素含有固体物から生成ガスを生成するガス化炉本体と、
   前記空圧機械用ガスを用いて前記ガス化炉本体を機能させる空圧機械と
   を備え、
   前記空気分離装置が空気分離装置本体を有し、
   前記空気分離装置本体は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する原料空気圧縮機と、前記原料空気圧縮機で生成された前記圧縮空気を冷却して冷凍機出口空気を生成する冷凍機と、前記冷凍機出口空気から水分と二酸化炭素とを除去する吸着触媒を有したＭＳ吸着器と、を備え、
   前記空圧機械用ガスは、前記原料空気圧縮機と前記冷凍機との間から分岐して生成されるガス化炉。
2. 前記ガス化炉本体は、前記ガス化炉用ガスを用いて前記炭素含有固体物を搬送する請求項１に記載されるガス化炉。
3. 前記空圧機械用ガスを除湿する除湿機をさらに備え、
   前記空圧機械は、前記除湿機により除湿されたガスを用いて前記ガス化炉本体を機能させる請求項１〜請求項２のうちのいずれか一項に記載されるガス化炉。
4. 前記空気分離装置は、
   前記空気から液体窒素と前記空圧機械用ガスと前記ガス化炉用ガスとを生成する前記空気分離装置本体と、
   前記液体窒素を貯留する液体窒素タンクと、
   前記液体窒素タンクに貯留された液体窒素を蒸発させることにより気体窒素を生成する液体窒素蒸発器とを備え、
   前記空圧機械は、前記気体窒素をさらに用いて前記ガス化炉本体を機能させる請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載されるガス化炉。
5. 空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する制御用空気圧縮機をさらに備え、
   前記空圧機械は、前記圧縮空気をさらに用いて前記ガス化炉本体を機能させる請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載されるガス化炉。
6. 前記ガス化炉本体は、
   前記ガス化炉用ガスを用いて前記炭素含有固体物から第１生成ガスを生成する第１ガス化炉本体と、
   前記ガス化炉用ガスを用いて前記炭素含有固体物から第２生成ガスを生成する第２ガス化炉本体とを備え、
   前記空圧機械は、
   前記空圧機械用ガスを用いて前記第１ガス化炉本体を機能させる第１空圧機械と、
   前記空圧機械用ガスを用いて前記第２ガス化炉本体を機能させる第２空圧機械とを備える請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載されるガス化炉。
7. 前記空気分離装置は、
   前記空気から第１ガス化炉用ガスと第１空圧機械用ガスとを生成する第１空気分離装置と、
   前記空気から第２ガス化炉用ガスと第２空圧機械用ガスとを生成する第２空気分離装置とを備え、
   前記第１ガス化炉本体は、前記第１ガス化炉用ガスを用いて前記第１生成ガスを生成し、
   前記第２ガス化炉本体は、前記第２ガス化炉用ガスを用いて前記第２生成ガスを生成し、
   前記空圧機械用ガスは、前記第１空圧機械用ガスまたは前記第２空圧機械用ガスを含有する請求項６に記載されるガス化炉。
8. 請求項１〜請求項７のうちのいずれか一項に記載されるガス化炉と、前記生成ガスを燃焼させることにより生成される燃焼ガスの運動エネルギーを用いて第１回転動力を生成するタービンと、
   前記タービンから排気される排ガスの熱を用いて蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
   前記蒸気の運動エネルギーを用いて第２回転動力を生成する蒸気タービンと、
   前記第１回転動力と前記第２回転動力とを用いて発電する発電機と
   を備える石炭ガス化複合発電設備。
9. 空気を圧縮することにより圧縮空気を生成し、前記圧縮空気からガス化炉用ガスと空圧機械用ガスとを生成すること、
   ガス化炉本体が前記ガス化炉用ガスを用いて炭素含有固体物から生成ガスを生成すること、
   前記空圧機械用ガスを用いて、前記ガス化炉本体を機能させる空圧機械を動作させること
   とを備え、
   前記ガス化炉用ガスの生成は、前記圧縮空気を冷却して冷凍機出口空気を生成すること、および吸着触媒により前記冷凍機出口空気から水分および二酸化炭素を除去することを備え、
   前記空圧機械用ガスの生成は、前記圧縮空気を冷凍機で冷却する前に前記圧縮空気の一部を分岐することを含むガス化方法。

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