JP6847702B2 - フィルタ付ノズル、ガス化複合発電装置、フィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法 - Google Patents

フィルタ付ノズル、ガス化複合発電装置、フィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法 Download PDF

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Description

本発明は、フィルタ付ノズル、ガス化複合発電装置、フィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法に関するものである。
例えば、ガス化炉設備として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化装置（石炭ガス化設備）が知られている。
石炭ガス化複合発電設備（以下「ＩＧＣＣ」という。）は、石炭等の炭素含有固体燃料を用いてガス化炉設備で生成した生成ガスを、ガス精製装置で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン設備に供給して発電を行っている。
ガス化炉設備には、微粉炭などの微粉燃料（粉体）をガス化炉に供給するための微粉燃料供給ホッパ（粉体供給ホッパ）が設けられている。炭素含有固体燃料に石炭を用いる場合は、微粉燃料供給ホッパには外部から窒素ガス等のガスが送り込まれ、微粉燃料供給ホッパの圧力がガス化炉内の圧力以上に高められる。所定圧力まで加圧された微粉燃料供給ホッパは、ガス化炉との間の圧力差によって、微粉燃料供給ホッパ内に貯留された微粉炭をガス化炉内に供給する（特許文献１参照）。
微粉燃料供給ホッパは、バッファタンクから供給される窒素ガス等のガスを微粉燃料供給ホッパ内に噴出するための加圧ノズルを備えている。加圧ノズルの先端には、微粉炭の窒素系統への逆流を防止するためのフィルタが設置されている。
また、ガス化炉設備は、ガス化炉設備で生成された生成ガスに含まれるチャーを回収するチャー回収設備を備えている。チャー回収設備は、集塵設備と供給ホッパとを備えている。この場合、集塵設備は、サイクロンやポーラスフィルタなどにより構成され、ガス化炉設備で生成された生成ガスに含有されるチャーを分離する。供給ホッパは、集塵設備で生成ガスから分離されたチャーを貯留する。供給ホッパに貯留されたチャーは、チャー戻しラインを通してガス化炉設備に戻されてリサイクルされる。また、集塵設備と供給ホッパとの間にチャービンを配置し、このチャービンに複数の供給ホッパを接続するように構成する場合も有る。
このようなチャー回収設備のチャービン、供給ホッパには、チャーが窒素系統側に逆流しないように、フィルタが設置されている。
例えば特許文献２、３には、上記したようなガス化炉設備で用いられるフィルタとして、焼結金属からなるものが開示されている。
特許第４０７０３２５号公報 特許第４０７０３６３号公報 特許第５８６８８３９号公報
ところで、上記したようなガス化炉設備で用いられるフィルタは、網よりも強度のある燒結金属を用いたものであるが、微粉炭やチャーによって焼結金属からなるフィルタの摩耗や割れが生じることがある。このため、フィルタは、交換等のメンテナンスのために、加圧ノズル等に対して着脱可能に設けられるのが好ましい。
フィルタを着脱可能に設ける構成としては、例えば、図７に示すように、焼結金属からなるフィルタ１００を、ノズル１０１の端部１０１ａと、押さえ板１０２との間に挟む構成がある。このような構成では、押さえ板１０２をノズル１０１の端部１０１ａに対してボルト１０３で締結することで、押さえ板１０２をノズル１０１に対して着脱可能としている。このような構成では、フィルタ１００の外周部の両面側に、環状のガスケット１０４を配置することで、フィルタ１００と、ノズル１０１の端部１０１ａに形成した段部１０１ｂおよび押さえ板１０２との間の気密性を確保している。
しかしながら、例えば、ノズル１０１内を流れるガスが高温である場合、ガスケット１０４を軟鋼で形成することがある。この場合、ノズル１０１内を流れる高温のガスによる温度上昇が生じたときに、ガスケット１０４の熱伸び量と、ノズル１０１、押さえ板１０２、ボルト１０３の熱伸び量との間に差が生じて、ノズル１０１の端部１０１ａと押さえ板１０２との間に隙間Ｓが生じる場合がある。すると、ノズル１０１内を流れるガスが、フィルタ１００の外周端面１００ｓから、隙間Ｓを経てフィルタ１００を経由せずに外部に漏出してしまう。ガスの流れが隙間Ｓを通って外部に漏出すると、ノズル１０１の周囲に位置する微粉炭やチャーが漏出したガスの流れに巻き込まれ、フィルタ１００の周囲の部材の摩耗を招くことがある。
また、フィルタを着脱可能に設ける別の構成としては、例えば、図８に示すように、焼結金属からなるフィルタ１００を、ノズル１１１の端部１１１ａと、端部１１１ａに装着した押さえスリーブ１１２との間に挟み込む構成がある。押さえスリーブ１１２は、ノズル１１１の外周側に位置する筒状部１１２ａと、筒状部１１２ａの一端に形成され、内周中心軸Ｃ側に張り出すフランジ部１１２ｂと、を一体に備えている。筒状部１１２ａの内周中心軸Ｃ側には、ノズル１１１の外周面に形成された雄ネジ部１１１ｎに螺合する雌ネジ部１１２ｎを有し、これによって、押さえスリーブ１１２は、ノズル１１１の端部１１１ａに着脱可能となっている。このような構成では、フィルタ１００の外周部の両面側に環状のガスケット１０４をそれぞれ配置し、フィルタ１００と、ノズル１１１の端部１１１ａと、押さえスリーブ１１２のフランジ部１１２ｂとの間の気密性を確保している。この構造によれば、前述のように端部１０１ａと押え板１０２との間の隙間Ｓから、ガスの流れが外部へ漏出しにくくなる。
しかしながら、図８に示したような構成においては、フィルタ１００を押さえスリーブ１１２の締め込み具合によって、フィルタ１００の両面側のガスケット１０４におけるシール性が変わり得る。したがって、メンテナンスを終えて押さえスリーブ１１２を締め込んだ後には、ガスケット１０４の漏れ（リーク）をチェックする必要があり、さらにはノズル１１１の個数も多いため、メンテナンス作業に手間が掛かる課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フィルタの径方向外側へのガス等の漏れを確実に防止するとともに、フィルタのメンテナンス作業を容易に行うことができるフィルタ付ノズル、ガス化複合発電装置、フィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のフィルタ付ノズル、ガス化複合発電装置、フィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法は、以下の手段を採用する。
本発明に係るフィルタ付ノズルは、筒状をなし、その内側を流体が流れるノズル本体と、前記ノズル本体の一端側の先端部において前記ノズル本体の内側断面を覆うように前記ノズル本体の中心軸方向に直交して設けられ、前記中心軸方向に所定の厚みを有した多孔質体からなるフィルタと、前記ノズル本体の前記先端部に対して着脱可能に取り付けられ、前記フィルタの外周部を、一対のシール部を介して固定する環状の押さえ部材と、前記フィルタの外周端面に沿うよう配置され、前記フィルタを通して前記外周端面から径方向外側に前記流体が流出するのを封止する封止部とを備え、前記ノズル本体の他端側の基端部には、前記ノズル本体と前記先端部を気密に支持できるフランジ部材が設けられている。
本発明に係るフィルタ付ノズルによれば、封止部により、フィルタを通してフィルタの外周端面から径方向外側に流体が流出するのを封止することができるので、微粉炭が流出したガスの流れに巻き込まれ、フィルタの周囲の部材の摩耗を抑制することが出来る。これにより、フィルタの径方向外側で、流出した流体によって固体物が流出したガスの流れに巻き込まれて、フィルタの周囲の部材との摩擦により摩耗や損傷することを抑制することができる。
また、フィルタは、ノズル本体の先端部に設けられた押さえ部材を取り外せば、ノズル本体の先端部からフィルタを容易に取り外すことができる。すなわち、ノズル本体の内側に流体を送給するためにノズル本体の基端部側に接続される配管等をノズル本体の基端部から取り外す必要が無いので、ノズル本体の基端部と配管等との密着部分でリークが無いことを確認する必要もない。これによって、ノズルの先端部側でのみ、フィルタの着脱作業を行うことが可能となる。したがって、フィルタのメンテナンス作業を容易に行い、作業時間を短縮することが可能となる。
上記フィルタ付ノズルにおいて、前記環状の押さえ部材は、前記ノズル本体の前記先端部に対して着脱可能に取り付けられ、前記フィルタの外周部を、前記ノズル本体の前記先端部との間に挟み込んで固定し、前記一対のシール部は、前記ノズル本体の前記先端部と前記フィルタの前記外周部との間、および前記押さえ部材と前記フィルタの前記外周部との間にそれぞれ設けられ、前記封止部は、前記一対のシール部の外周端部の間において前記フィルタの外周端面に沿うよう配置されている。
このようなフィルタ付ノズルによれば、一対のシール部と封止部とによって、フィルタの外周部を断面視コの字状に囲んでいるため、流体の径方向外側への流出を、より一層確実に封止することができる。
上記フィルタ付ノズルにおいて、前記封止部は、前記中心軸方向に前記フィルタと同じ厚さ以上の厚さを有する金属製のリング部材であるとさらに好適である。
このようなフィルタ付ノズルによれば、一対のシール部の外周端部の間においてフィルタ部材の外周端面に沿うよう、封止部として、フィルタと同じ厚さ以上の厚さ、つまり、フィルタと同じ厚さまたはそれ以上に大きい厚さを有する金属製のリング部材が配置されることで、一対のシール部との密着性を高め、フィルタを通してフィルタの外周端面から径方向外側に流体が流出するのを確実に封止することができる。
また、リング部材は、ノズル本体の中心軸方向においてフィルタと同じ厚さ以上の厚さを有しているので、一対のシール部の少なくとも外周部分は、ノズル本体の先端部とフィルタの外周部の径方向外側に位置するリング部材との間、および押さえ部材とフィルタの外周部の径方向外側に位置するリング部材との間に挟み込まれることになる。これによって、シール部におけるフィルタ側の接触面の少なくとも外周部分がリング部材によって形成されるので、接触面がフィルタのみによって形成される場合に比較し、接触面を平滑にすることができる。したがって、シール部におけるシール性が確実に発揮される。
上記フィルタ付ノズルにおいて、前記フィルタは、焼結金属からなり、前記リング部材は、前記フィルタの外周端面に沿って、前記中心軸方向のいずれか一方の表面で溶接されているとさらに好適である。
このようなフィルタ付ノズルによれば、リング部材をフィルタの外周端面に沿って極力熱を与えないように片側一端面を溶接することで、フィルタの着脱時に、フィルタとともにリング部材を一体に着脱することができ、その作業性が高まる。また、リング部材がフィルタに対して位置ズレするのを防ぐことができる。
また、溶接を、フィルタにおいて中心軸方向のいずれか一方の表面のみとすれば、フィルタ８２溶接による入熱量を抑えて変形や損傷を抑制できる
上記フィルタ付ノズルにおいて、前記フィルタと前記リング部材の溶接部分は、前記押さえ部材の内周端面よりも径方向外側に配置されているとさらに好適である。
このようなフィルタ付ノズルによれば、フィルタの外周部とリング部材との溶接部分が、押さえ部材の内周端面よりも径方向外側に位置することになる。フィルタが、ノズル本体の内側を通る流体の温度や圧力によってフィルタ面に圧力が印加されて変形した場合、その変形は、押さえ部材の内周端面とノズル本体とに挟まれた部位を固定端とし、ノズル本体の中心側を自由端としたものとなる。このため、フィルタの外周端面とリング部材との溶接部分は、フィルタ面に圧力が印加された際の、押さえ部材とフィルタの間で発生する曲げ応力の固定端となり応力が発生する。この固定端となる溶接部分が、押さえ部材の内周端面に一致していると、溶接部分にはせん断力も加わり大きな応力が発生して破損に至る場合がある。一方、本発明によれば、フィルタの外周部とリング部材との溶接部分が、押さえ部材の内周端面とノズル本体とに挟まれた部位である固定端よりも径方向外側に位置しているので、溶接部分へのせん断力発生を抑制するとともに、溶接部分にフィルタの変形による応力が作用するのを抑えることができる。したがって、フィルタに作用する応力を軽減させることによって、溶接部分が剥離や破損するのを抑え、耐久性を高めることができる。
上記フィルタ付ノズルにおいて、前記封止部は、一対の前記シール部と同材料からなり、一対の前記シール部と断面視コの字状に一体に形成されているとさらに好適である。
このようなフィルタ付ノズルによれば、一対のシール部と封止部とによって、フィルタの外周部を断面視コの字状に囲んでいるため、フィルタを通してフィルタの外周端面から径方向外側に流体が流出するのを確実に封止することができる。これにより、フィルタの径方向外側で、流出した流体によって固体物が流出したガスの流れに巻き込まれてフィルタの周囲の部位との摩耗や損傷を抑制することができる。
また、一対のシール部と封止部とが一体に形成されているので、ノズル本体の先端部に設けられた押さえ部材を取り外せば、一対のシール部および封止部をフィルタとともに一体に取り外すことができ、作業性が高まる。また、封止部がフィルタに対して位置ズレするのを防ぐことができる。
上記フィルタ付ノズルにおいて、前記ノズル本体の前記先端部、および前記押さえ部材の少なくとも一方に、前記シール部が嵌め込まれる溝が形成されているとさらに好適である。
このようなフィルタ付ノズルによれば、少なくとも一方にシール部が嵌め込まれる溝が形成されるので、シール部の組込時に、シール部の位置決めと、ずれないような保持を容易に行うことができる。また、押え材の両方にシール部が嵌め込まれる溝が形成されると更に好ましく、作業性を高めるとともに、シール性を確実に発揮させることができる。
さらに、シール部が溝に嵌め込まれることで、シール部との密着性が低下した場合でも、ノズル本体の先端部や押さえ部材とシール部との境界面がラビリンス状となり、シール性を高めることができる。
本発明に係るガス化複合発電装置は、上記したようなフィルタ付ノズルを備える。
本発明に係るガス化複合発電装置によれば、フィルタ付ノズルに設けられた封止部により、フィルタを通してフィルタの外周端面から径方向外側に流体が流出するのを封止することができる。これにより、フィルタの径方向外側で、流出した流体によって、微粉炭やチャー等の固体物が流動するのを抑え、固体物との摩擦によるフィルタの周囲の部位の摩耗や損傷を抑制することができる。
また、フィルタは、ノズル本体の先端部に設けられた押さえ部材を取り外せば、ノズル本体の先端部からフィルタを容易に取り外すことができ、メンテナンスの作業性が高まる。
本発明に係るフィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法は、筒状をなし、その内側を流体が流れるノズル本体と、前記ノズル本体の一端側の先端部において前記ノズル本体の内側断面を覆うように設けられた多孔質体からなるフィルタと、前記ノズル本体の前記先端部に対して着脱可能に取り付けられ、前記フィルタの外周部を、一対のシール部を介して固定する環状の押さえ部材と、前記フィルタの外周端面に沿うよう配置された封止部とを備えたフィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法であって、前記ノズル本体の前記先端部から、前記押さえ部材を取り外す工程と、前記ノズル本体の前記先端部から、一対の前記シール部および前記封止部を取り外す工程と、を有する。
本発明に係るフィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法によれば、ノズル本体の先端部から押さえ部材を取り外せば、フィルタと、シール部および封止部を取り外すことができる。すなわち、ノズル本体の内側に流体を送給するため、ノズル本体の基端部側に接続される配管等をノズル本体の基端部から取り外す必要が無く、ノズルの先端部側でのみ、フィルタの着脱作業を行うことが可能となる。したがって、フィルタのメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。
本発明に係るフィルタ付ノズル、ガス化複合発電装置、フィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法によれば、フィルタの径方向外側へのガス等の漏れを確実に防止するとともに、フィルタのメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。
本発明の実施形態に係るフィルタ付ノズルを備える石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 本発明の実施形態に係るフィルタ付ノズルを加圧ノズルとして備える加圧システムを示す概略構成図である。 上記加圧システムを構成するホッパを示す縦断面図である。 上記加圧ノズルを示す断面図である。 上記加圧ノズルを構成するフィルタの外周部におけるシール構造を示す拡大断面図である。 上記加圧ノズルを構成するフィルタの外周部におけるシール構造の変形例を示す拡大断面図である。 従来のフィルタ付ノズルにおけるフィルタの外周部のシール構造の一例を示す拡大断面図である。 従来のフィルタ付ノズルにおけるフィルタの外周部のシール構造の他の一例を示す拡大断面図である。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
先ず、本発明のガス化複合発電設備の一実施形態である石炭ガス化複合発電設備について説明する。
図１に示すように、石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１０は、空気を酸化剤として用いており、ガス化炉設備１４において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電装置）１０は、ガス化炉設備１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン１７に供給して発電を行っている。すなわち、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。ガス化炉設備１４に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。
石炭ガス化複合発電設備１０は、給炭設備１１と、ガス化炉設備１４と、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator）２０とを備えている。
給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で後述する空気分離設備４２にから供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。
ガス化炉設備１４は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が戻されて再利用可能に供給されている。
また、ガス化炉設備１４には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機６８で所定圧力に昇圧されてガス化炉設備１４に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２とガス化炉設備１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭設備１１からの給炭ライン１１ａが接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もガス化炉設備１４に接続されており、この第２窒素供給ライン４５には、チャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。更に、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。
ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉を備えている。ガス化炉設備１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）およびチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備１４は、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給するガス生成ライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、ガス生成ライン４９にシンガスクーラ（ガス冷却器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備１５に供給してもよい。
チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つまたは複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵設備５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。
ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物など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、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。
ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる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１７は、圧縮機６１からガス化炉設備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の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。
蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、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１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン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。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉設備１４のシンガスクーラで生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。従って、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。
そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、ガス浄化設備７４を備えている。
ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を流通してガス化炉設備１４に供給される。また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を流通してガス化炉設備１４に供給される。更に、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉設備１４に供給される。
ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備１４からガス生成ライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵設備５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉設備１４に戻されてリサイクルされる。
チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１及び発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。
そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン１７と蒸気タービン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。
その後、ガス浄化設備７４では排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図２〜図５を用いて説明する。
図２には、上述した石炭ガス化複合発電設備１０の給炭設備１１の下流側に接続された微粉炭供給ホッパ３の加圧システム１Ａの概略構成が示されている。
本実施形態では、炭素含有固体燃料に石炭を用いるとともに、微粉燃料（粉体）として微粉炭を用いて、微粉体供給ホッパにより、ガス化炉設備１４へと供給する。微粉炭供給ホッパ（以下、単に「ホッパ」という。）３は、石炭ガス化複合発電設備１０のガス化炉設備１４に供給する微粉炭を一時的に貯留するものである。
ホッパ３は、複数（本実施形態では３つ）設けられており、ガス化炉設備１４に対して並列に設けられている。図２では、１つのホッパ３のみが示されており、他の２つのホッパは図示が省略されている。ガス化炉設備１４は、ホッパ３から微粉炭の供給を受けて、微粉炭をガス化して燃料ガスを生成する。
ホッパ３には、ホッパ３内を加圧するための、例えば窒素ガス等の加圧ガスを供給する窒素ガス導入配管７が接続されている。ホッパ３に接続された窒素ガス導入配管７には、ホッパ３の入口側にホッパ入口弁４が設けられている。このホッパ入口弁４を開閉することによって、ホッパ３への窒素ガスの供給を制御する。
窒素ガス導入配管７の下流端には、図３に示すように、加圧ノズル（フィルタ付ノズル）８Ａが設けられている。加圧ノズル８Ａは、ホッパ３の鉛直下方のテーパ部に複数設けられており、それぞれの加圧ノズル８Ａは、窒素ガス導入配管７から分岐している。
ホッパ３には、図２に示されているように、流動化窒素配管２３が設けられている。流動化窒素配管２３から導かれた窒素ガス等の流動化ガスによって、ホッパ３内の微粉炭が流動化される。流動化窒素配管２３には、流量調整弁２１と開閉弁２２とが設けられている。
ホッパ３には、調整用窒素配管（調整用ガス供給系統）２５が設けられている。調整用窒素配管２５は、図３に示した各加圧ノズル８Ａに接続されており、ホッパ３内の微粉炭の流動状態を調整する際に用いられる。例えば、ホッパ３から石炭ガス化炉へ微粉炭を供給しているときに、微粉炭の流動状態が悪く連続的に微粉炭を供給することができない場合を回避するために窒素ガス等の調整用ガスを供給する。したがって、ホッパ３内を加圧する際に用いる圧力よりも低い圧力の窒素ガスが供給されるようになっている。調整用窒素配管２５には、流量調整弁２６と開閉弁２７とが設けられている。
ホッパ３には、窒素ガス供給源（図示せず）に接続された窒素ガス導入配管７から導かれた窒素ガスが、加圧ノズル８Ａを通して供給されるようになっている。これにより、ホッパ３へ窒素ガスが供給され、ホッパ３内が加圧される。
また、流動化窒素配管２３から導かれた窒素ガスも加圧ノズル８Ａと同様にフィルタ（図示せず）を通して供給される。
図３、図４に示すように、加圧ノズル８Ａの先端には、例えば多孔質の焼結金属とされたフィルタ８２が設けられている。フィルタ８２は、ホッパ３内の粉体が貯留された空間に面するとともに、窒素ガス導入配管７から供給される窒素ガスを透過するようになっている。フィルタ８２により、ホッパ３内の微粉炭の窒素ガス系統への逆流が防止されている。
図５に示すように、加圧ノズル８Ａは、ノズル本体８１と、フィルタ８２と、押さえ部材８３と、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと、封止部８５と、を備える。
ノズル本体８１は、筒状をなし、その内側を窒素ガス（流体）Ｇが流れる。図４に示すように、ノズル本体８１は、ホッパ３の内外を貫通するように気密に接合して設けられたサポート管９０の内側に挿入されている。加圧ノズル８Ａは、その先端部８ａがホッパ３の内側に臨むよう設けられている。ノズル本体８１は、先端部８１ａに、径方向外側に拡径する拡径部８１ｋを有し、この拡径部８１ｋが、ホッパ３の内側に臨むサポート管９０の先端部９０ａの内周面に近接している。
サポート管９０において、ホッパ３の外側に突出する基端部に接合して設けた基端部フランジ９０ｂには、フランジ部材９１が面接されて、周囲を締結ボルト・ナット（図示せず）により気密に密着されている。フランジ部材９１は、サポート管９０の基端部９０ｂ側の開口を閉塞するとともに、その中央部にノズル本体８１が挿通される挿通孔９１ｈを有していて、ノズル本体８１を接合している。ノズル本体８１は、フランジ部材９１の挿通孔９１ｈを通して、ホッパ３の外側で、サポート管９０から突出していて、その基端部８１ｂには接合フランジが設けられている。
このようにして、ノズル本体８１の基端部８１ｂからホッパ３の内側へと、気密な状態で通じる筒状の導入通路を形成することが出来る。このノズル本体８１には、図２に示した窒素ガス導入配管７が接続され、これによってノズル本体８１の内側に窒素ガスＧが流れる。
図５に示すように、フィルタ８２は、ノズル本体８１の先端部８１ａにおいて、ノズル本体８１の内側流路８１ｒの断面を覆い、ノズル本体８１の中心軸Ｃ方向に略直交するように設けられている。フィルタ８２は、内側流路８１ｒの内径よりも大きな外径を有した円盤状で、ノズル本体８１の中心軸Ｃ方向に所定の厚みを有している。この実施形態では、フィルタ８２は、強度を確保しながら圧力損失を抑えるために、中心軸Ｃ方向に、例えば５ｍｍから２０ｍｍの厚みを有している。
このフィルタ８２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の焼結金属からなる多孔質体によって形成されている。フィルタ８２を形成する焼結金属の開孔率は、内側流路８１ｒを流れる窒素ガスＧによってフィルタ８２に割れなどの破損が生じないよう、窒素ガスＧが予め定めた適切な流速以下となるように設定されている。
押さえ部材８３は、円環状で、その中央部に内側流路８１ｒの内径と同径の開口部８３ｈを有している。押さえ部材８３は、ノズル本体８１の先端部８１ａに対向する対向面８３ｆが、ノズル本体８１の先端部８１ａに形成された拡径部８１ｋの先端面８１ｆに面着するよう配置される。押さえ部材８３は、ノズル本体８１の先端面８１ｆにボルト８６によって締結されるように周方向に複数の貫通孔を設け、先端面８１ｆに対向する対向面８３ｆの周方向には貫通孔に対応した複数の雌ねじ部が設けられている。押さえ部材８３が複数のボルト８６により締結されることで、ノズル本体８１の先端部８１ａに対して着脱可能に取り付けられている。
この押さえ部材８３は、フィルタ８２の外周部８２ａと、後述する封止部８５としてのリング部材８７と、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂとを、ノズル本体８１の先端部８１ａとの間に挟み込んで固定する。
封止部８５は、円環状のリング部材８７からなる。リング部材８７は、中心軸Ｃ方向にフィルタ８２と同じ厚さ以上、具体的には、同じ厚さまたはフィルタ８２よりも僅かに大きい厚さを有する。このため一対のシール部８４Ａ，８４Ｂで挟み込んで密着させる際に、フィルタ８２の変形を抑制することができる。また、リング部材８７は、その内径がフィルタ８２の外径よりも僅かに大きく、フィルタ８２の外周端面８２ｓに沿うよう配置されている。リング部材８７は、フィルタ８２と同じ例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成されている。このリング部材８７は、焼結金属ではなく、中実材料によって形成されているので、リング部材８７そのものにはガス透過性は無い。
このリング部材８７からなる封止部８５は、フィルタ８２の径方向外側を囲うように設けられており、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂを用いることで、フィルタ８２を通して外周端面８２ｓから径方向外側に窒素ガスＧが流出するのを封止する。
リング部材８７は、フィルタ８２の外周端面８２ｓに沿って周方向に溶接されている。ここで、リング部材８７とフィルタ８２の外周端面８２ｓとの溶接は、ノズル本体８１側および押さえ部材８３側のいずれか一方の表面のみにおいて行うのが好ましい。溶接を一方の表面のみとすることで、焼結金属からなるフィルタ８２への溶接による入熱量を抑えて変形や損傷を抑制できるためである。
また、フィルタ８２は、その外径が押さえ部材８３の開口部８３ｈの内径よりも大きい。本実施形態では、内径が２ｍｍから１０ｍｍ大きく設定されている。このため、フィルタ８２の外周部８２ａは、押さえ部材８３の開口部８３ｈの内周端面８３ｉよりも径方向外側に配置されている。これにより、フィルタ８２の外周部８２ａとリング部材８７との溶接部分Ｗは、押さえ部材８３の内周端面８３ｉよりも径方向外側に位置している。
溶接部分Ｗは、フィルタ８２面に圧力が印加された際の、押さえ部材８３とフィルタ８２の間で発生する曲げ応力の固定端となり応力が発生する。この固定端となる溶接部分Ｗが、押さえ部材８３の内周端面８３ｉに一致していると、溶接部分Ｗにはせん断力も加わり大きな応力が発生して破損に至る場合がある。一方、溶接部分Ｗを、押さえ部材８３の内周端面８３ｉよりも径方向外側に位置された押さえ部材８３の母材に対向する部分に設けることで、溶接部分Ｗへのせん断力発生を抑制するとともに曲げ応力を軽減させて、耐久性を高くすることが出来る。
一対のシール部８４Ａ，８４Ｂのうち、シール部８４Ａは、押え部材８３と、フィルタ８２の外周部８２ａおよびその外周側に配置されたリング部材８７との間に設けられている。シール部８４Ｂは、ノズル本体８１の段部８１ｄと、フィルタ８２の外周部８２ａおよびその外周側に配置されたリング部材８７との間に設けられている。
これらシール部８４Ａ，８４Ｂは、それぞれ円環状で、中央部に内側流路８１ｒの内径よりも大きな内径の開口部８４ｈが形成されている。これらシール部８４Ａ，８４Ｂは、その外径がリング部材８７の外径と同寸法とされている。これによって、上記リング部材８７は、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂの外周端部８４ａ，８４ａの間に設けられている。
本実施形態において、シール部８４Ａ，８４Ｂは、ホッパ３に設けられた加圧ノズル８Ａに備えられたものである。ホッパ３内は、常温環境であるため、シール部８４Ａ，８４Ｂは、弾力性のあるゴム系材料や樹脂系材料等から形成することができる。
上記フィルタ８２の外周部８２ａと、封止部８５としてのリング部材８７と、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂとは、ノズル本体８１の先端部８１ａの内周側に形成された段部８１ｄに収容されている。この段部８１ｄは、ノズル本体８１の先端面８１ｆよりも押さえ部材８３から離間する方向に凹んでいる。これにより、ノズル本体８１は、段部８１ｄで一対のシール部８４Ａ，８４Ｂを圧接保持しながら、段部８１ｄに対して径方向外側で押さえ部材８３と面接している。
押さえ部材８３の対向面８３ｆと、ノズル本体８１の先端部８１ａとには、溝８９Ａ，８９Ｂが、周方向に連続して形成されている。この溝８９Ａ，８９Ｂには、シール部８４Ａ，８４Ｂの厚み方向の一部が嵌め込まれ、シール部８４Ａ，８４Ｂの位置がずれないように保持する。溝８９Ａ，８９Ｂは少なくとも一方を形成すると、シール部の組込時に、一方のシール部の位置決めを容易に行うことがでる。また溝８９Ａ，８９Ｂの両方を形成すると更に好ましい。
ここで、押さえ部材８３、ノズル本体８１において、シール部８４Ａ，８４Ｂと密着する部位、すなわち溝８９Ａ、８９Ｂの内周面は機械加工で容易に対応できる程度に平滑になっており、例えば、平均粗さＲａが２５μｍ未満となるように形成するのが好ましい。これにより、押さえ部材８３、ノズル本体８１において、シール部８４Ａ，８４Ｂと接触する接触面である溝８９Ａ，８９Ｂの内周面が平滑になり、シール部８４Ａ，８４Ｂとの密着性が高まる。
上記したような加圧ノズル８Ａは、図２に示した窒素ガス導入配管７から窒素ガスＧがノズル本体８１の内側流路８１ｒに送り込まれる。送り込まれた窒素ガスＧは、フィルタ８２を流通し、ホッパ３の内側に送り込まれ、ホッパ３内を加圧する。また、フィルタ８２により、ホッパ３内の微粉炭がノズル本体８１内に逆流するのを抑える。
加圧ノズル８Ａのフィルタ８２をメンテナンスする際には、ホッパ３の内部から作業を行い、ホッパ３の内側から、押さえ部材８３を固定するボルト８６を緩め、ノズル本体８１の先端部８１ａから、押さえ部材８３を取り外す。
この後、ノズル本体８１の先端部８１ａから、フィルタ８２と、リング部材８７（封止部８５）と、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂを取り外す。
取り外したフィルタ８２は、点検、必要に応じた清掃や交換を行う。
メンテナンス後にフィルタ８２を加圧ノズル８Ａに組み付けるときには、上記のフィルタ８２の取り外し方法と逆の手順で作業を行う。
すなわち、ノズル本体８１の先端部８１ａの段部８１ｄに、フィルタ８２と、リング部材８７（封止部８５）と、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂとをセットする。
この後、押さえ部材８３を、ボルト８６によってノズル本体８１の先端部８１ａにセットし、ボルト８６を締め付けて固定する。
このように、フィルタ８２のメンテナンスをホッパ３の内側から作業を行うことで、加圧ノズル８Ａの基端部フランジ９０ｂとフランジ部材９１を外す必要が無いため、基端部フランジ９０ｂとフランジ部材９１との密着部分でのリークが無いことを確認する必要が無く、作業時間を短縮することが出来る。
上述したような加圧ノズル８Ａ、石炭ガス化複合発電設備１０、加圧ノズル８Ａにおけるフィルタ８２の取り外し方法によれば、封止部８５により、フィルタ８２を通してフィルタ８２の外周端面８２ｓから径方向外側に窒素ガスＧが流出するのを封止することができるので、微粉炭が流出したガスの流れに巻き込まれ、フィルタ８２の周囲の部材の摩耗を抑制することが出来る。さらに、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと封止部８５とによって、フィルタ８２の外周部８２ａを断面視コの字状に囲んでいるため、窒素ガスＧの径方向外側への流出を、より一層確実に封止することができる。これにより、フィルタ８２の径方向外側で、流出した窒素ガスＧによってチャーや微粉炭等の固体物が流出したガスの流れに巻き込まれて、フィルタ８２の周囲の部材との摩擦により摩耗や損傷することを抑制することができる。
また、フィルタ８２は、ノズル本体８１の先端部８１ａに設けられた押さえ部材８３を取り外せば、ノズル本体８１の先端部８１ａからフィルタ８２を容易に取り外すことができる。すなわち、ノズル本体８１の内側に窒素ガスＧを送給するためにノズル本体８１の基端部８１ｂ側に接続される窒素ガス導入配管７をノズル本体８１の基端部８１ｂから取り外す必要が無く、加圧ノズル８Ａの基端部フランジ９０ｂとフランジ部材９１を外す必要が無いために、基端部フランジ９０ｂとフランジ部材９１との密着部分でリークが無いことを確認する必要が無く、ノズル本体８１の先端部８１ａ側、すなわちホッパ３内で、フィルタ８２の着脱作業を行うことが可能となる。したがって、フィルタ８２のメンテナンス作業を容易に行い、作業時間を短縮することが可能となる。
したがって、フィルタ８２の径方向外側へのガス等の漏れを確実に防止するとともに、フィルタ８２のメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。
また、封止部８５は、例えば、中心軸Ｃ方向にフィルタ８２と同じ厚さまたは僅かに大きい厚さを有する金属製のリング部材８７であるので、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂとの密着性を高め、フィルタ８２を通してフィルタ８２の外周端面８２ｓから径方向外側に窒素ガスＧが流出するのを確実に封止することができる。
また、リング部材８７は、例えば、ノズル本体８１の中心軸Ｃ方向においてフィルタ８２と同じ厚さまたは僅かに大きい厚さを有しているので、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂの少なくとも外周部分は、ノズル本体８１の先端部８１ａとフィルタ８２の外周部８２ａの径方向外側に位置するリング部材８７との間、および押さえ部材８３とフィルタ８２の外周部８２ａの径方向外側に位置するリング部材８７との間に挟み込まれることになる。これによって、シール部８４におけるフィルタ８２側の接触面の少なくとも外周部分がリング部材８７によって形成されるので、接触面が多孔質体である焼結金属からなるフィルタ８２のみによって形成される場合に比較し、接触面をガスタイトで平滑にすることができる。したがって、シール部８４におけるシール性が確実に発揮される。
さらに、リング部材８７をフィルタ８２の外周端面８２ｓに沿って溶接することで、フィルタ８２の着脱時に、フィルタ８２とともにリング部材８７を一体に着脱することができ、その作業性が高まる。また、リング部材８７がフィルタ８２に対して位置ズレするのを防ぐことができる。
また、フィルタ８２の外周端面８２ｓとリング部材８７との溶接部分Ｗが、押さえ部材８３の内周端面８３ｉよりも径方向外側に位置している。フィルタ８２は、ノズル本体８１の内側を通る窒素ガスＧの温度や圧力によってフィルタ８２面に圧力が印加されて変形した場合、その変形は、押さえ部材８３とノズル本体８１とに挟まれた部位を固定端とし、ノズル本体８１の中心側を自由端としたものとなる。このため、フィルタ８２の外周端面８２ｓとリング部材８７との溶接部分Ｗは、フィルタ８２面に圧力が印加された際の、押さえ部材８３とフィルタ８２の間で発生する曲げ応力の固定端となり応力が発生する。この固定端となる溶接部分Ｗが、押さえ部材８３の内周端面８３ｉに一致していると、溶接部分Ｗにはせん断力も加わり大きな応力が発生して破損に至る場合がある。一方、本実施形態のように、フィルタ８２の外周端面８２ｓとリング部材８７との溶接部分Ｗが、押さえ部材８３の内周端面８３ｉとノズル本体８１とに挟まれた部位よりも径方向外側に位置しているので、溶接部分Ｗへのせん断力発生を抑制するとともに、溶接部分Ｗにフィルタ８２の変形による応力が作用するのを抑えることができる。したがって、フィルタ８２に作用する応力を軽減させることによって、溶接部分Ｗが剥離や破損するのを抑え、耐久性を高めることができる。
また、ノズル本体８１の先端部８１ａと、押さえ部材８３とに、シール部８４が嵌め込まれる溝８９Ａ，８９Ｂが形成されている。これにより、シール部８４の組込時に、シール部８４の位置決めと、ずれないような保持を容易に行うことができ、作業性を高めるとともに、シール性を確実に発揮させることができる。溝８９Ａ，８９Ｂは少なくとも一方を形成すると、シール部８４の組込時に、一方のシール部８４の位置決めを容易に行うことができる。溝８９Ａ，８９Ｂの両方を形成すると、シール部８４の位置決めをさらに容易に行うことができ、更に好ましい。
さらに、シール部８４が溝８９Ａ，８９Ｂに嵌め込まれることで、シール部８４Ａ，８４Ｂとの密着性が低下した場合でも、ノズル本体８１の先端部８１ａや押さえ部材８３とシール部８４との境界面がラビリンス状となり、シール性を維持することができる。
なお、上記実施形態において、本発明に係るフィルタ付ノズルを、微粉炭供給ホッパ３に設けられた加圧ノズル８Ａに適用する例を示したが、これに限らない。本発明に係るフィルタ付ノズルを、例えばチャー回収設備１５に設けられた供給ホッパ５２、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビン等に設けられた各部のノズルに適用することもできる。このような構成においては、微粉炭よりも高温なチャーを取り扱う環境に有ることから、シール部８４Ａ，８４Ｂは、例えば膨張黒鉛等、応力緩和が少ない材料から形成するのが好ましい。
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係るフィルタ付ノズル、ガス化複合発電装置の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において、石炭ガス化複合発電設備１０の全体構成をはじめ、上記第１実施形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図６に示すように、加圧ノズル（フィルタ付ノズル）８Ｂは、筒状をなし、その内側を窒素ガスＧ等のガスが流れるノズル本体８１と、ノズル本体８１の先端部８１ａにおいて、ノズル本体８１の内側流路８１ｒの断面を覆うようにノズル本体８１の中心軸Ｃ方向に略直交するように設けられたフィルタ８２と、ノズル本体８１の先端面８１ｆにボルト８６によって締結されることで、ノズル本体８１の先端部８１ａに対して着脱可能に取り付けられた押さえ部材８３と、シールリング８０と、を備える。
第１実施形態における封止部８５のリング部材８７に対して、本実施形態では封止部８５の外周シ−ル部８８、シールリング８０は異なっている。シールリング８０は、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと、封止部８５を形成する外周シール部８８と、を一体に備えている。シールリング８０は、上記第１実施形態と同様、ホッパ３に設けられた加圧ノズル８Ｂに備えられたものである。ホッパ３内は、常温環境であるため、シールリング８０は、ゴム系材料や樹脂材料等から形成することができる。
シール部８４Ａ，８４Ｂは、それぞれ円環状で、中央部に内側流路８１ｒの内径と同径の開口部８４ｇが形成されている。これらシール部８４Ａ，８４Ｂは、例えば、その外径が外周シール部８８の外径と同寸法とされている。
封止部８５は、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと同材料からなり、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと一体に形成されている外周シール部８８からなる。外周シール部８８は、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂの外周端部８４ａの間に設けられている。外周シール部８８の内面側の厚さは、中心軸Ｃ方向にフィルタ８２と同じ厚さを有するとともに、その内径がフィルタ８２の外径よりも僅かに大きく、フィルタ８２の外周端面８２ｓに沿うよう配置されている。一対のシール部８４Ａ，８４Ｂの内径が押さえ部材８３の開口部８３ｈと同一、もしくは僅かに大きく、ノズル本体８１の内側流路８１ｒの窒素カスＧの流れがフィルタ８２面でシール部８４Ａ，８４Ｂにより阻害されないようになっている。
この外周シール部８８からなる封止部８５は、フィルタ８２の径方向外側を囲うように設けられることで、フィルタ８２を通して外周端面８２ｓから径方向外側に窒素ガスＧが流出するのを封止する。
上述したような加圧ノズル８Ｂ、石炭ガス化複合発電設備１０によれば、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと、外周シール部８８（封止部８５）とからなるシールリング８０によって、フィルタ８２の外周部８２ａを断面視コの字状に囲んでいるため、フィルタ８２の径方向外側への窒素ガスＧの流出を確実に封止することができる。これにより、フィルタ８２の径方向外側で、流出した窒素ガスＧによってチャー等の固体物が流出したガスの流れに巻き込まれ、固体物との摩擦によるフィルタ８２の周囲の部位の固体物との摩耗や損傷を抑制することができる。
また、フィルタ８２は、ノズル本体８１の先端部８１ａに設けられた押さえ部材８３を取り外せば、ノズル本体８１の先端部８１ａからフィルタ８２を容易に取り外すことができる。すなわち、ノズル本体８１の内側に窒素ガスＧを送給するため、ノズル本体８１の基端部８１ｂ側に接続される窒素ガス導入配管７をノズル本体８１の基端部８１ｂから取り外す必要が無く、加圧ノズル８Ａの基端部フランジ９０ｂとフランジ部材９１を外す必要が無いために基端部フランジ９０ｂとフランジ部材９１との密着部分でのリークが無いことを確認する必要が無い。これにより、ノズル本体８１の先端部８１ａ側、すなわちホッパ３内で、フィルタ８２の着脱作業を行うことが可能となる。したがって、フィルタ８２のメンテナンス作業を容易に行い、作業時間を短縮することが可能となる。
したがって、フィルタ８２の径方向外側へのガス等の漏れを確実に防止するとともに、フィルタ８２のメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。
また、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと封止部８５とが一体に形成されているので、ノズル本体８１の先端部８１ａに設けられた押さえ部材８３を取り外せば、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂおよび封止部８５をフィルタ８２とともに一体に取り外すことができ、作業性が高まる。また、段部８１ｄは、押さえ部材８３から離間する方向に凹んでいて、封止部８５がフィルタ８２に対して位置ズレするのを防ぐことができる。
また、シールリング８０は、一対のシール部８４Ａ，８４Ｂと外周シール部８８（封止部８５）と一体に備えているため、第１実施形態における封止部８５のリング部材８７とフィルタ８２の外周端面８２ｓの接合に用いた溶接部分Ｗが不要となる。
また、フィルタ８２は弾力性のある一対のシール部８４Ａ，８４Ｂで支持されるため、フィルタ８２に圧力が印加された際の、押さえ部材８３とフィルタ８２の間を固定端として発生する曲げ応力は小さい。このシール部８４Ａ，８４Ｂの端面８４ｇが、押さえ部材８３の内周端面８３ｉに一致していても、シール部８４Ａ，８４Ｂの端面８４ｇに発生するせん断力は小さく、大きな応力が発生して破損に至ることはない。
なお、上記実施形態において、微粉炭から可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉を備えたＩＧＣＣを一例として説明したが、本発明のガス化炉設備は、例えば間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、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ものにも適用可能である。また、本発明のガス化炉設備は、発電用に限らず、所望の化学物質を得る化学プラント用ガス化炉にも適用可能である。
また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。
１Ａ 加圧システム
３ 微粉炭供給ホッパ（ホッパ）
８Ａ、８Ｂ 加圧ノズル（フィルタ付ノズル）
１０ 石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電装置）
１１ 給炭設備
１１ａ 給炭ライン
１４ ガス化炉設備
１５ チャー回収設備
１６ ガス精製設備
１７ ガスタービン
１８ 蒸気タービン
１９ 発電機
２０ 排熱回収ボイラ
４１ 圧縮空気供給ライン
４２ 空気分離設備
４３ 第１窒素供給ライン
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 異物除去設備
４９ ガス生成ライン
５１ 集塵設備
５２ 供給ホッパ
５３ ガス排出ライン
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
７４ ガス浄化設備
７５ 煙突
８０ シールリング
８１ ノズル本体
８１ａ 先端部
８１ｂ 基端部
８１ｒ 内側流路
８２ フィルタ
８２ａ 外周部
８２ｓ 外周端面
８３ 押さえ部材
８３ｆ 対向面
８３ｉ 内周端面
８４Ａ、８４Ｂ シール部
８４ａ 外周端部
８５ 封止部
８７ リング部材
８８ 外周シール部
８９Ａ、８９Ｂ 溝
Ｃ 中心軸
Ｇ 窒素ガス（流体）
Ｗ 溶接部分

Claims (8)

  1. 筒状をなし、その内側を流体が流れるノズル本体と、
    前記ノズル本体の一端側の先端部において前記ノズル本体の内側断面を覆うように前記ノズル本体の中心軸方向に直交して設けられ、前記中心軸方向に所定の厚みを有した多孔質体からなるフィルタと、
    前記ノズル本体の前記先端部に対して着脱可能に取り付けられ、前記フィルタの外周部を、一対のシール部を介して固定する環状の押さえ部材と、
    前記フィルタの外周端面に沿うよう配置され、前記フィルタを通して前記外周端面から径方向外側に前記流体が流出するのを封止する封止部とを備え、
    前記ノズル本体の他端側の基端部には、前記ノズル本体と前記先端部を気密に支持できるフランジ部材が設けられていることを特徴とするフィルタ付ノズル。
  2. 前記環状の押さえ部材は、前記ノズル本体の前記先端部に対して着脱可能に取り付けられ、前記フィルタの外周部を、前記ノズル本体の前記先端部との間に挟み込んで固定し、
    前記一対のシール部は、前記ノズル本体の前記先端部と前記フィルタの前記外周部との間、および前記押さえ部材と前記フィルタの前記外周部との間にそれぞれ設けられ、
    前記封止部は、前記一対のシール部の外周端部の間において前記フィルタの外周端面に沿うよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ付ノズル。
  3. 前記フィルタは、焼結金属からなり、
    前記封止部は、金属製のリング部材であり、
    前記リング部材は、前記フィルタの外周端面に沿って、前記中心軸方向のいずれか一方の表面で溶接されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ付ノズル。
  4. 前記フィルタと前記リング部材の溶接部分は、前記押さえ部材の内周端面よりも径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ付ノズル。
  5. 前記封止部は、一対の前記シール部と同材料からなり、一対の前記シール部と断面視コの字状に一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ付ノズル。
  6. 前記ノズル本体の前記先端部、および前記押さえ部材の少なくとも一方に、前記シール部が嵌め込まれる溝が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ付ノズル。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタ付ノズルを備えることを特徴とするガス化複合発電装置。
  8. 筒状をなし、その内側を流体が流れるノズル本体と、前記ノズル本体の一端側の先端部において前記ノズル本体の内側断面を覆うように設けられた多孔質体からなるフィルタと、前記ノズル本体の前記先端部に対して着脱可能に取り付けられ、前記フィルタの外周部を、一対のシール部を介して固定する環状の押さえ部材と、前記フィルタの外周端面に沿うよう配置された封止部とを備えたフィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法であって、
    前記ノズル本体の前記先端部から、前記押さえ部材を取り外す工程と、
    前記ノズル本体の前記先端部から、前記フィルタと一対の前記シール部および前記封止部とを取り外す工程と、
    を有することを特徴とするフィルタ付ノズルにおけるフィルタの取り外し方法。
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