JP6685816B2 - スラグ排出システム、これを備えたガス化炉、およびスラグ排出システムの運転方法 - Google Patents
スラグ排出システム、これを備えたガス化炉、およびスラグ排出システムの運転方法 Download PDFInfo
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Description
即ち、本発明の第1態様に係るスラグ排出システムは、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉の底部に設けられ、前記炭素含有固体燃料から生じたスラグを受容するとともに、該スラグを急冷するスラグ冷却水が貯留されたスラグホッパと、前記スラグホッパ内部に設けられ、前記スラグホッパの底部に堆積する前記スラグと前記スラグ冷却水とを吸い出すスラグ吸出口と、前記スラグ吸出口から吸い出された前記スラグと前記スラグ冷却水とをスラグ分離装置に送り、該スラグ分離装置にて前記スラグを分離させるスラグ冷却水送水ラインと、前記スラグホッパの底部付近から前記ガス化炉の側方へ延出して前記ガス化炉の外部に通じるスラグ払い出しラインと、前記スラグ払い出しラインに設けられたスラグ払い出し弁と、を備えてなり、前記スラグ払い出しラインの開口端部は、前記スラグホッパ内で前記スラグホッパの底部よりも上方に離間し、かつ、前記スラグ吸出口よりも下方に離間した前記スラグ吸出口の近傍に位置する。
これにより、所定の内容積を有するスラグ払い出しラインの出口であるスラグ出口弁が閉ざされた状態で、スラグ払い出しラインの内部にスラグホッパからスラグが払い出されるので、ガス化炉とスラグ払い出しラインとの圧力差を低減し、ガス化炉からスラグ払い出しラインに移送されるスラグの勢いを緩衝するバッファ機能を奏させて、払い出し用設備の破損等を防止することができる。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態を示すガス化炉およびスラグ排出システムの概略構成図である。このスラグ排出システム1Aは、例えば石炭ガス化複合発電プラント(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)において、石炭(炭素含有固体燃料)をミル等で粉砕した微粉炭を空気や酸素等のガス化剤とともに炉内に投入して熱分解し、ガス化するガス化炉2(ガス化炉)に備えられている。なお、石炭ガス化炉に限らず、例えば間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、古タイヤ等のバイオマス燃料など、他の炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉に置き換えてもよい。また、このスラグ排出システム1Aは、発電プラントに限らず、例えば化学プラントにおけるガス化炉等にも適用することができる。
後に説明するように、スラグ排出システム1Aの起動時および運転時には、図2に示す圧力測定工程と、閉塞判定工程と、スラグ払い出し工程と、流体供給工程の4工程が実行される。
なお、スラグ払い出し工程S3と流体供給工程S4の前後関係はこのフローチャートの通りとは限らず、前後逆になったり、同時に行われたりすることもある。その後、制御は元に戻り、運転中は各ステップS1〜S4が反復される。
図3は、本発明の第2実施形態を示すガス化炉2およびスラグ排出システム1Bの概略構成図である。このスラグ排出システム1Bは、スラグ払い出しライン24に拡径部24aが設けられている点において第1実施形態のスラグ排出システム1Aと相違し、その他の点において同一である。したがって、同一構成の各部には同一符号を付して重複する説明は省略する。
2 ガス化炉
5 スラグホッパ
5a スラグホッパの底部
7A スラグ冷却水送水ライン
7B スラグ冷却水循環ライン
7p スラグ吸出口
10 スラグ分離装置
16 圧力計
18 循環ポンプ
24 スラグ払い出しライン
24a 拡径部
26 スラグ払い出し弁
28 スラグ出口弁
30 流体供給ライン
35 制御部
S スラグ
SF 流体
S1 圧力測定工程
S2 閉塞判定工程
S3 スラグ払い出し工程
S4 流体供給工程
W スラグ冷却水
Claims (18)
- 炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉の底部に設けられ、前記炭素含有固体燃料から生じたスラグを受容するとともに、該スラグを急冷するスラグ冷却水が貯留されたスラグホッパと、
前記スラグホッパ内部に設けられ、前記スラグホッパの底部に堆積する前記スラグと前記スラグ冷却水とを吸い出すスラグ吸出口と、
前記スラグ吸出口から吸い出された前記スラグと前記スラグ冷却水とをスラグ分離装置に送り、該スラグ分離装置にて前記スラグを分離させるスラグ冷却水送水ラインと、
前記スラグホッパの底部付近から前記ガス化炉の側方へ延出して前記ガス化炉の外部に通じるスラグ払い出しラインと、
前記スラグ払い出しラインに設けられたスラグ払い出し弁と、
を備えてなり、
前記スラグ払い出しラインの開口端部は、前記スラグホッパ内で前記スラグホッパの底部よりも上方に離間し、かつ、前記スラグ吸出口よりも下方に離間した前記スラグ吸出口の近傍に位置するスラグ排出システム。 - 前記スラグ払い出し弁の下流側で前記スラグ払い出しラインに接続され、前記スラグ払い出しラインの内部に流体を供給する流体供給ラインをさらに備えた請求項1に記載のスラグ排出システム。
- 前記流体供給ラインの下流側で前記スラグ払い出しラインに設けられたスラグ出口弁をさらに備えた請求項2に記載のスラグ排出システム。
- 前記スラグ払い出し弁と、前記スラグ出口弁との距離が所定の長さ以上ある請求項3に記載のスラグ排出システム。
- 前記流体は気体であり、該流体は前記スラグ払い出し弁が開く前に予め前記流体供給ラインから前記スラグ払い出しラインの内部に供給され、前記流体の供給によって前記スラグ払い出しラインの内部圧力が前記ガス化炉の内部圧力と大気圧との間の圧力に設定される請求項3に記載のスラグ排出システム。
- 前記流体は液体であり、該流体は前記スラグ払い出し弁が開く前に予め前記流体供給ラインから前記スラグ払い出しラインの内部に供給され、前記流体によって前記スラグ払い出しラインの内部空間の少なくとも一部が満たされる請求項3に記載のスラグ排出システム。
- 前記スラグ払い出しラインに、その管路内径を部分的に拡大させた拡径部が設けられている請求項1に記載のスラグ排出システム。
- 前記スラグ分離装置を介して前記スラグ冷却水送水ラインと接続され、前記スラグ分離装置にて前記スラグを分離された前記スラグ冷却水を前記スラグホッパに循環させるスラグ冷却水循環ラインと、
前記スラグ冷却水循環ラインに接続されている循環ポンプと、
前記循環ポンプの吸い込み側の圧力を計測する圧力計と、
前記圧力計により計測された圧力データを入力され、該圧力データが所定の閾値に達した時に、前記スラグ払い出し弁の開閉制御を行う制御部と、をさらに備えた請求項1に記載のスラグ排出システム。 - 請求項1から8のいずれかに記載のスラグ排出システムを備えたガス化炉。
- 炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉の底部のスラグホッパに落下したスラグをスラグ冷却水と共に前記スラグホッパ内部に設けられたスラグ吸出口から吸い出し、スラグ冷却水送水ラインを通してスラグ分離装置に送るスラグ排出システムの運転方法であって、
前記スラグ吸出口が前記スラグによって閉塞した時、または閉塞の予兆がある時に、前記スラグホッパから前記ガス化炉の外部の側方へ延出させたスラグ払い出しラインから前記スラグを払い出すスラグ払い出し工程を備え、
前記スラグ払い出しラインの開口端部は、前記スラグホッパ内で前記スラグホッパの底部よりも上方に離間し、かつ、前記スラグ吸出口よりも下方に離間した前記スラグ吸出口の近傍に位置するスラグ排出システムの運転方法。 - 前記スラグ払い出しラインに流体を供給する流体供給工程をさらに備える請求項10に記載のスラグ排出システムの運転方法。
- 前記スラグ払い出し工程の後に、前記流体供給工程を実行する請求項11に記載のスラグ排出システムの運転方法。
- 前記流体供給工程の実行時に、前記スラグ払い出しラインの上流部に設けられたスラグ払い出し弁の下流側に所定の距離を置いて設けられたスラグ出口弁を閉じる工程を実行する請求項11に記載のスラグ排出システムの運転方法。
- 前記スラグ払い出し工程の実行時に、前記スラグ払い出し弁を所定時間開いて閉じた後、前記流体供給工程を実行する請求項13に記載のスラグ排出システムの運転方法。
- 前記スラグ分離装置を介して前記スラグ冷却水送水ラインと接続され、前記スラグ分離装置にて前記スラグを分離された前記スラグ冷却水を前記スラグホッパに循環させるスラグ冷却水循環ラインをさらに備えたスラグ排出システムの運転方法において、
前記スラグ冷却水循環ラインの圧力を測定する圧力測定工程と、
前記圧力測定工程により測定した圧力データに基づいて、前記スラグ吸出口の閉塞状態を判定する閉塞判定工程と、をさらに備え、
前記閉塞判定工程にて前記スラグ吸出口が閉塞したと判定された時、または閉塞の予兆がある時と判定された時に、前記スラグ払い出し工程を実行する請求項10に記載のスラグ排出システムの運転方法。 - 前記スラグ払い出し工程の実行時に、前記スラグ吸出口および前記スラグ冷却水送水ラインによる前記スラグの吸い出しを停止させる請求項15に記載のスラグ排出システムの運転方法。
- 前記流体は気体であり、当該気体の充填圧力を前記ガス化炉の内部圧力と大気圧との間の圧力に設定する請求項13に記載のスラグ排出システムの運転方法。
- 前記流体は液体である請求項11に記載のスラグ排出システムの運転方法。
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