JP7039795B2 - 粉体供給ホッパ加圧装置、ガス化炉設備およびガス化複合発電設備ならびに粉体供給ホッパ加圧装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉体供給ホッパを加圧する粉体供給ホッパ加圧装置、ガス化炉設備およびガス化複合発電設備ならびに粉体供給ホッパ加圧装置の制御方法に関するものである。

従来、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設備（石炭ガス化設備）が知られている。

ガス化炉設備には原料の原炭に石炭を用いたもので、微粉炭を供給する微粉炭供給ホッパを加圧する加圧装置が知られている（特許文献１）。同文献には、加圧用の窒素を一時的に貯留するバッファタンクを並列に２つ備えている。一方のバッファタンクを用いて微粉炭供給ホッパを所定圧力まで加圧し、その後、他方のバッファタンクを用いて微粉炭供給ホッパを目標圧力まで加圧するようになっている。

特開２０１７－１４１０７３号公報

しかし、上記文献に記載された加圧装置は、２つのバッファタンクがいずれも正常な動作が可能な場合に成立するものである。もし、いずれかのバッファタンクが異常を示して使用不可となった場合には、加圧用の窒素をバッファタンクからの供給とバッファタンクへの加圧を繰り返し実施して対応するなど目標圧力まで微粉炭供給ホッパを加圧するには大幅な時間がかかることになる。したがって、この様な場合にはガス化炉の運転圧力を下げて低負荷で運転せざるを得なくなるという課題がある。

また、加圧ガスを微粉炭供給ホッパに供給する加圧ノズルの先端には、微粉炭供給ホッパ内に貯留された微粉炭に面するように金属網よりも強度のある焼結金属等で構成されたフィルタが設けられているものがある。微粉炭供給ホッパ内に設けた加圧ノズルのフィルタには、加圧ガスの過流速等の理由によってフィルタが破損した場合に、微粉炭が加圧ノズル内部に侵入して別の不具合を誘発が危惧されるが、フィルタは複数用いられていることから、１つもしくはいくつかのフィルタ破損を発生してもフィルタの破損検出は容易ではなく、破損を検出する手段が設けられていない。したがって、運転員が常時、微粉炭供給ホッパ内の微粉炭の流動状態に注意して監視していなければ、微粉炭供給ホッパを開けて点検するまではフィルタの破損を確認できない。そのため、点検などで破損を確認してから交換部品を手配するタイミングが遅れてしまい、復旧に時間がかかる場合がある。

このような事情に鑑みてなされたものであって、本開示の粉体供給ホッパ加圧装置、ガス化炉設備およびガス化複合発電設備ならびに粉体供給ホッパ加圧装置の制御方法は、２つのバッファタンクのうちの一方が使用不可となった場合であっても目標圧力まで粉体供給ホッパを加圧することを目的とする。
また、運転中に加圧ノズルの先端に取り付けられたフィルタの破損を検出することを目的とする。

本発明の一態様に係る粉体供給ホッパ加圧装置は、加圧された粉体燃料を供給する粉体供給ホッパに対して供給する加圧ガスを所定の圧力で蓄積された第１バッファタンクと、前記第１バッファタンクに対して並列に設けられ、前記粉体供給ホッパに供給する加圧ガスを所定の圧力で蓄積された第２バッファタンクと、前記粉体供給ホッパに接続され、加圧された前記粉体燃料を供給する際に該粉体供給ホッパ内に貯留された前記粉体燃料に向けて加圧ガスを供給するガス供給系統と、前記第１バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第１圧力まで加圧した後に前記第２バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第２圧力まで加圧するように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクのいずれかが使用不可と判断した場合に、運用可能な前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクと、前記ガス供給系統を用いて前記粉体供給ホッパを加圧する。

粉体供給ホッパは、大気圧力にて粉体燃料が内部に供給された後に、目標圧力まで加圧される。加圧の際には、第１バッファタンクの加圧ガスによって第１圧力まで加圧した後に第２バッファタンクの加圧ガスによって第２圧力（例えば目標圧力）まで加圧する。したがって、一方のバッファタンクが異常を示すことによって第１バッファタンク又は第２バッファタンクが使用不可とされた場合には、目標圧力まで粉体供給ホッパ内を加圧できなくなり、加圧用のガスをバッファタンクからの供給とバッファタンクへの加圧を繰り返し実施して対応するなど、目標圧力になるまで時間を要することになる。そこで、一方のバッファタンクが使用不可とされた場合には、粉体燃料を供給する際に粉体供給ホッパ内に貯留された粉体燃料に向けて加圧ガスを供給するガス供給系統を用いて粉体供給ホッパを加圧することとした。つまり、通常の運転の際は、粉体供給ホッパが加圧後に粉体燃料を供給する際に使用され、粉体供給ホッパ壁面付近で堆積している粉体燃料を流動化させる搬送用のガスを追加供給するために用いられるガス供給系統を、粉体供給ホッパの加圧のための加圧ガス供給系統として兼用させることとした。これにより、第１バッファタンク又は第２バッファタンクが使用不可とされた場合であっても、目標圧力まで粉体供給ホッパを加圧することができる。

さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパ加圧装置では、前記第１バッファタンク、前記第２バッファタンク及び前記ガス供給系統に対して加圧ガスを供給する加圧ガス製造装置と、前記第１バッファタンクの前記加圧ガス製造装置側に設けられた第１バッファタンク入口弁と、前記第１バッファタンクの前記粉体供給ホッパ側に設けられた第１バッファタンク出口弁と、前記第２バッファタンクの前記加圧ガス製造装置側に設けられた第２バッファタンク入口弁と、前記第２バッファタンクの前記粉体供給ホッパ側に設けられた第２バッファタンク出口弁と、を備え、前記制御部は、前記第１バッファタンク入口弁または前記第１バッファタンク出口弁に異常が発生したときに第１バッファタンクが使用不可と判断し、前記第２バッファタンク入口弁または前記第２バッファタンク出口弁に異常が発生したときに第２バッファタンクが使用不可と判断する。

制御部は、バッファタンクの入口弁または出口弁に異常が発生したときに、その入口弁または出口弁に接続されたバッファタンクを使用不可と判断することとした。これにより、いずれかのバッファタンクの使用不可を制御部にて判断することができるので、運転員による粉体供給ホッパ加圧装置や粉体燃料の供給先のガス化炉の運転負荷調整への判断が不要となる。

さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパ加圧装置では、前記加圧ガス製造装置と、前記第１バッファタンク入口弁及び前記第２バッファタンク入口弁との間に設けられ、前記第１バッファタンク及び前記第２バッファタンクに供給する圧力を調整するバッファタンク圧力調整弁を備え、前記制御部は、少なくとも前記ガス供給系統を用いて前記粉体供給ホッパを加圧する際に、前記バッファタンク圧力調整弁を閉状態とする。

ガス供給系統を用いて粉体供給ホッパの加圧を行っている間は、加圧ガス製造装置で製造された加圧ガスが消費されることになる。このときに、少なくともバッファタンク圧力調整弁を閉として、第１バッファタンク及び第２バッファタンクに加圧ガスを導かないようにした。これにより、加圧ガス製造装置で製造された加圧ガスの供給量には上限量があることから、加圧ガス製造装置で製造された加圧ガスを主としてガス供給系統に供給することができ、加圧ガス製造装置の加圧ガス出口の元圧が低下して加圧ガスの供給不足を回避することができる。

さらに、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパ加圧装置では、前記粉体供給ホッパに加圧ガスを供給する複数の加圧ノズルと、前記加圧ノズルの先端に設けられ、前記粉体供給ホッパ内の粉体燃料が貯留された空間に面するとともに前記加圧ガスを透過する複数のフィルタと、前記粉体供給ホッパ内の圧力を検出する粉体供給ホッパ圧力センサと、前記加圧ノズルに分岐点で分岐して供給される前記加圧ガスの前記分岐点より上流側の圧力を検出する加圧ガス圧力センサと、を備え、前記制御部は、前記粉体供給ホッパ圧力センサで検出した圧力と前記加圧ガス圧力センサで検出した圧力との差圧が所定値以下となった場合に、前記フィルタの破損と判断する。

粉体供給ホッパに設けた複数の加圧ノズルの先端に設けた多孔質の焼結金属とされたフィルタは摩耗や急なガス流速変化により割れ等によって破損する場合がある。フィルタにおける圧力損失が小さくなるが、フィルタが摩耗や割れ等によって破損するとフィルタにおける圧力損失が小さくなるが、フィルタは数多く複数存在するので、１つもしくはいくつかのフィルタが破損を発生した際の破損発生を検出することは容易ではない。
発明者らの観察の結果、加圧ガスを供給する分岐点より上流の母管の加圧ガスの圧力と、粉体供給ホッパ内の圧力との差圧に注目した。数多く複数存在するフィルタの１つもしくはいくつかのフィルタが破損を発生した際に、この差圧に変化があることを確認できた。
そこで、粉体供給ホッパ内の圧力と加圧ガスの圧力との差圧により、が所定値以下となった場合に、フィルタの破損と判断することとした。これにより、作業員がフィルタを目視して確認する必要がなくなり、交換部品を適切なタイミングで準備することができる。

また、本発明の一態様に係るガス化炉設備は、上記のいずれかに記載の粉体供給ホッパ加圧装置と、該粉体供給ホッパ加圧装置から前記粉体燃料が供給されるガス化炉と、を備えている。

また、本発明の一態様に係るガス化複合発電設備は、上記のガス化炉設備と、前記ガス化炉設備で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出されたタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンと回転連結された発電機と、を備えている。

また、本発明の一態様に係る粉体供給ホッパ加圧装置の制御方法は、加圧された粉体燃料を供給する粉体供給ホッパに対して供給する加圧ガスを所定の圧力にて蓄積された第１バッファタンクと、前記第１バッファタンクに対して並列に設けられ、前記粉体供給ホッパに供給する加圧ガスを所定の圧力にて蓄積された第２バッファタンクと、前記粉体供給ホッパに接続され、加圧された前記粉体燃料を供給する際に該粉体供給ホッパ内に貯留された前記粉体燃料に向けて加圧ガスを供給するガス供給系統と、を備えた粉体供給ホッパ加圧装置の制御方法であって、前記第１バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第１圧力まで加圧した後に前記第２バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第２圧力まで加圧するように制御し、前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクのいずれかが使用不可と判断した場合に、運用可能な前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクと、前記ガス供給系統を用いて前記粉体供給ホッパを加圧する。

ガス供給系統を用いて粉体供給ホッパを加圧することとしたので、２つのバッファタンクのうちの一方が使用不可となった場合であっても目標圧力まで粉体供給ホッパを加圧することができる。

本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示した概略構成図である。 図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。 微粉炭供給ホッパを加圧する加圧装置を示した概略構成図である。 微粉炭供給ホッパに取り付けられた加圧ノズルを示した概略構成図である。 第２バッファタンクが使用不可とされた場合の加圧工程を示したタイミングチャートである。 第１バッファタンクが使用不可とされた場合の加圧工程を示したタイミングチャートである。

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。
［第１実施形態］
図１には、ガス化炉設備１４を適用した石炭ガス化複合発電設備１０の概略構成が示されている。
石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal
Gasification Combined Cycle）１０は、空気を主とする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、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（ガス化複合発電設備）１０は、図１に示すように、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（粉体燃料）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体積％以下に制限されるものではない。

給炭設備１１は、本実施形態に関する微粉炭供給ホッパ加圧装置（粉体供給ホッパ加圧装置）１を備えている。詳しくは後述する。
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：粉体燃料）が戻されて再利用を目的として供給されている。

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１０１（図２参照）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、図２に示すように、ガス生成ライン４９にシンガスクーラ１０２（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（Ｈ_２Ｓ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、排熱回収ボイラ２０への給水とタービン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１０１のシンガスクーラ１０２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。

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が設けられている。

次に、石炭ガス化複合発電設備１０の動作について説明する。
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排熱回収ボイラ２０への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を回転駆動する構成に代えて、別の軸として複数の発電機を回転駆動する構成としても良い。

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。

次に、図１及び図２を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。

図２に示すように、ガス化炉設備１４は、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。

ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられたガス化炉壁１１１とを有している。そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部の空間において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。

圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器１１０の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器１１０は円筒形状で、ガス化炉壁１１１のディフューザ部１１７も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁１１１は、図示しない支持部材により圧力容器１１０内面に連結されている。

ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間１５４と外部空間１５６に分離する。ガス化炉壁１１１は、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、バーナ１２６，１２７が挿入され、内部空間１５４にシンガスクーラ１０２が配置されている。ガス化炉壁１１１の構造については後述する。

アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間、つまり外部空間１５６であり、空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁１１１の内部（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７及びリダクタ部１１８）と外部（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。

コンバスタ部１１６は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２６からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部１１６で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。

リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと分解してガス化されて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。

シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられると共に、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。

上述のガス化炉設備１４は、以下のように動作する。
ガス化炉設備１４のガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部１１６のバーナ１２６により微粉炭及びチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁１１１へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ１２２内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。

［微粉炭供給ホッパ加圧装置］
図３には、図１に示した給炭設備１１に設けられた微粉炭供給ホッパ加圧装置（粉体供給ホッパ加圧装置）１の概略構成が示されている。微粉炭供給ホッパ加圧装置１は、微粉炭供給ホッパ８０（以下、「ホッパ８０」という。）を目標圧力まで加圧する。目標圧力は、微粉炭をガス化炉１０１のバーナ１２６，１２７へ供給するに必要な圧力であり、本実施形態では、ガス化炉１０１が運用される際の圧力容器１１０（図２参照）内の圧力以上の所定の圧力に設定される。
ホッパ８０は、複数（例えば、本実施形態では３つ）設けられており、ガス化炉設備１４の微粉炭供給先に対して並列に配置されている。各ホッパ８０は、微粉炭が大気圧で供給され、使用時に加圧された微粉炭を排出するように１つずつ順次に切り換えられるようになっている。したがって、いずれか１つのホッパ８０が微粉炭を排出している場合は、他のホッパ８０は排出に対して待機状態として、微粉炭が大気圧で供給されるもの、微粉炭を供給できるように所定の圧力へ加圧するものからなる。

ホッパ８０には、ホッパ８０内の圧力を検出するためのホッパ圧力センサ（粉体供給ホッパ圧力センサ）Ｐ１が設けられている。ホッパ圧力センサＰ１の検出出力は、制御部９０へと送信される。

ホッパ８０を加圧する加圧ガスには、本実施形態では窒素を用いる。ホッパ８０には、上段加圧窒素系統８１と、下段加圧窒素系統８２と、下部圧力調整窒素系統（ガス供給系統）８３と、流動化窒素系統８４とが接続されている。

上段加圧窒素系統８１には、上部加圧窒素遮断弁VI-1が設けられている。下段加圧窒素系統８２には、下部加圧窒素遮断弁VI-2が設けられている。上段加圧窒素系統８１及び下段加圧窒素系統８２のそれぞれには、遮断弁が開いた際に窒素ガスなどの流動化ガスの流量が急増することを制限するためのオリフィス８５ａを介して加圧窒素バイパス系統８５が接続されている。加圧窒素バイパス系統８５には、加圧窒素バイパス遮断弁XIが設けられている。

下部圧力調整窒素系統８３は、微粉炭をホッパ８０底部にある払出し口へ搬送するための圧力をホッパ８０内に付与するとともにホッパ８０の壁面付近に静止して堆積している微粉炭を流動化するためものである。したがって、下部圧力調整窒素系統８３は、微粉炭をホッパ８０からガス化炉１０１側に供給する際に使用される。さらに、本実施形態では、下部圧力調整窒素系統８３は、後述するように、ホッパ８０内を大気圧から運転圧力まで加圧する際にも使用する。下部圧力調整窒素系統８３には、下部圧力調整窒素遮断弁IXと、下部圧力調整窒素流量調整弁Xが設けられている。下部圧力調整窒素系統８３の上流側は、ＡＳＵ（Air Separation Unit：空気分離装置：加圧ガス製造装置）に接続されているので、大きな流量の窒素を供給することが可能であるが、ＡＳＵが供給できる窒素量には上限があるため、下部圧力調整窒素系統８３から常時に窒素を使用し続けると、ＡＳＵ出口の窒素供給元圧が低下して窒素供給量が不足する可能性がある。このため下部圧力調整窒素系統８３に窒素を供給する際には、他での窒素消費量を減少させる管理が重要となる。

流動化窒素系統８４は、ホッパ８０の微粉炭出口周りに堆積する微粉炭を流動化するものである。流動化窒素系統８４には、流動化窒素圧力調整弁VIIと、流動化窒素遮断弁VIIIとが設けられている。流動化窒素系統８４の上流側は、ＡＳＵに接続されている。

上段加圧窒素系統８１、下段加圧窒素系統８２及び加圧窒素バイパス系統８５の上流側は、共通の母管８６に接続されている。母管８６には、母管８６内の圧力を検出するための母管圧力センサ（加圧ガス圧力センサ）Ｐ２が設けられている。母管圧力センサＰ２の検出出力は、制御部９０へと送信される。

母管８６の上流側には、第１バッファタンク８７及び第２バッファタンク８８が設けられている。第１バッファタンク８７と第２バッファタンク８８とは、互いに並列に設けられている。すなわち、第１バッファタンク８７に接続された第１バッファタンク側窒素系統８７ａと、第２バッファタンク８８に接続された第２バッファタンク側窒素系統８８ａとは、並列に設けられており、共通の母管８６に接続されている。

第１バッファタンク８７の上流側には、第１バッファタンク入口遮断弁（第１バッファタンク入口弁）Iが設けられている。第１バッファタンク８７の下流側には、上流側から順に、第１バッファタンク出口遮断弁（第１バッファタンク出口弁）IIと、第１バッファタンク出口遮断弁IIを開けて加圧ガスを排出する際に、窒素等の流量が急増しないよう制限のための第１バッファタンク側オリフィス８７ｂとが設けられている。

第２バッファタンク８８の上流側には、第２バッファタンク入口遮断弁（第２バッファタンク入口弁）IIIが設けられている。第２バッファタンク８８の下流側には、上流側から順に、第２バッファタンク出口遮断弁（第２バッファタンク出口弁）IVと、第２バッファタンク出口遮断弁IVを開けて加圧ガスを排出する際に、窒素等の流量が急増しないように制限するための第２バッファタンク側オリフィス８８ｂとが設けられている。第２バッファタンク側オリフィス８８ｂの口径は、第１バッファタンク側オリフィス８７ｂの口径よりも大きくされている。これにより、第１バッファタンク８７による加圧後に行われる第２バッファタンク８８による加圧が速やかに行われる。

第１バッファタンク８７及び第２バッファタンク８８に対して並列にバッファタンクバイパス系統８９が設けられている。バッファタンクバイパス系統８９の下流側は、母管８６に接続されている。バッファタンクバイパス系統８９には、上流側から順に、バッファタンクバイパス遮断弁Vとバイパス側オリフィス８９ｂが設けられている。バイパス側オリフィス８９ｂの口径は、第１バッファタンク側オリフィス８７ｂの口径よりも小さくされている。

第１バッファタンク側窒素系統８７ａ、第２バッファタンク側窒素系統８８ａ及びバッファタンクバイパス系統８９の上流側は、共通のバッファタンク加圧窒素系統９１に接続されている。バッファタンク加圧窒素系統９１の上流側は、ＡＳＵに接続されている。バッファタンク加圧窒素系統９１には、第１バッファタンク８７，第２バッファタンク８８に供給する圧力を調整するためのバッファタンク圧力調整弁０が設けられている。

上述した各弁０，I～XIは、制御部９０によって制御される。制御部９０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

図４には、ホッパ８０に設けられた複数の加圧ノズル６が示されている。加圧ノズル６の上流側には、上段加圧窒素系統８１、下段加圧窒素系統８２、下部圧力調整窒素系統８３等に接続されている。加圧ノズル６の先端には、例えば金属網よりも強度のある多孔質の焼結金属とされたフィルタ６ａが設けられている。フィルタ６ａは、ホッパ８０内の微粉炭が貯留された空間に面するとともに、窒素等の加圧ガスを透過するようになっている。フィルタ６ａにより、ホッパ８０内の微粉炭が上述した各窒素系統（８１、８２、８３）へ逆流して混入することが防止されている。

次に、上述した微粉炭供給ホッパ加圧装置１を用いた加圧方法について説明する。なお、以下の説明では、各弁０，I～XIについては、符号を付すとともにその名称を省略して表現することとする。例えば、第１バッファタンク入口遮断弁Iは、単に「弁I」と表現する。
［両バッファタンクが正常な場合］
先ず、第１バッファタンク８７及び第２バッファタンク８８が正常に使用できる場合、例えば、弁I～IVのすべてが異常を示さず正常に動作する場合について説明する。
加圧前のホッパ８０内の圧力は、微粉炭ビン（図示せず）から微粉炭をホッパ８０内に導入した後であるため、大気圧とされている。その後、ホッパ８０内を密閉した後に窒素等の加圧ガスによる加圧が行われる。

弁IIを開き、第１バッファタンク８７を用いてホッパ８０内を目標圧力よりも低い第１圧力まで加圧する。第１圧力に到達したら、弁IIを閉じる。第１圧力は、例えば目標圧力の６０％以上９０％以下に設定される。
次に、弁IVを開き、第２バッファタンク８８を用いてホッパ８０内を目標圧力（第２圧力）まで加圧する。このとき、第２バッファタンク側オリフィス８８ｂの口径は、第１バッファタンク側オリフィス８７ｂの口径よりも大きくされているので、第１圧力から目標圧力までの加圧が速やかに行われる。
なお、第１バッファタンク８７および第２バッファタンク８８が正常に使用できる場合は、下部圧力調整窒素系統８３を用いたホッパ８０内の加圧は行われない。下部圧力調整窒素系統８３は、微粉炭を排出時に第１バッファタンク８７および第２バッファタンク８８に堆積している微粉炭を流動化するために用いられる。

［第１バッファタンク８７が正常で、第２バッファタンク８８が異常を示し使用不可の場合］
第１バッファタンク８７が正常で、第２バッファタンク８８が不調となり異常を示して使用不可とされた場合、例えば、弁I及び弁IIはいずれも正常で、弁III及び弁IVの少なくとも一方が不調となり異常を示して動作しない場合について説明する。

制御部９０は、弁III及び弁IVの少なくとも一方が不調となり異常を示して動作しなくなったことを検知すると、第２バッファタンク８８が使用不可になったと判断し、本制御に切り換える。本制御では、第１バッファタンク８７を用いたホッパ８０内への加圧と、下部圧力調整窒素系統８３を用いたホッパ８０内への加圧とを組み合わせて行う。

図５に示すように、ホッパ８０内への加圧が開始されると、弁Iが開状態から閉状態とされるとともに、弁XIが閉状態から開状態とされる。なお、図５において「Ｃ」は弁が閉状態となっていることを意味し、「Ｏ」は弁が開状態となっていることを意味する。弁XIを開状態とすることによって、母管８６内に残存した加圧窒素を加圧窒素バイパス系統８５から上段加圧窒素系統８１及び下段加圧窒素系統８２を介してホッパ８０内に供給して、母管８６内とホッパ８０内とを均圧させて、母管８６内に残存した加圧窒素がホッパ８０内へ急に突入することを抑制する。

弁I，弁XIの動作が終了すると、弁VII及び弁VIIIを閉状態から開状態へと制御し、流動化窒素系統８４を用いて加圧窒素をホッパ８０内に供給する。また、弁XIの開動作が終了してから数秒後に弁IXが開状態から閉状態へと制御される。弁IXは、開状態とした後は、常時開状態として作動頻度を低減させる。

そして、母管８６とホッパ８０との均圧が完了すると弁XIを開状態から閉状態へと制御する。その後、弁VI-1及び弁VI-2を閉状態から開状態へと制御し、上段加圧窒素系統８１及び下段加圧窒素系統８２を用いた加圧の準備をする。このときの開動作は、スピードコントローラ（図示なし）を用いて所定の時間をかけて開動作を行う。これにより、加圧ノズル６に取り付けたフィルタ６ａ（図４参照）に急に突入する過流速が加わらないようにして、破損を防止する。

弁VI-1及び弁VI-2の開動作が完了すると、弁IIを閉状態から開状態へと制御して第１バッファタンク８７による加圧を開始する。このとき、弁Iも閉状態から開状態へと制御してＡＳＵから窒素を供給する。したがって、弁０の開度が徐々に上昇する。

なお、弁Vについて破線（図５、図６参照）で示したように、母管８６とホッパ８０とを均圧させた後に所定の初期圧力までホッパ８０内が加圧されていない場合には、弁Vを閉状態から開状態へと制御し、バッファタンクバイパス系統８９を用いた加圧を行う。この加圧を行う場合は、弁I及び弁IIは、破線で示すように閉状態とされたままである。

そして、ホッパ８０内の圧力が第１圧力に到達したら、弁I及び弁IIを開状態から閉状態へと制御するとともに、弁Xの閉状態から開状態へと制御する。これにより、下部圧力調整窒素系統８３を用いたホッパ８０の加圧を開始する。
弁Xの開動作は、スピードコントローラを用いて所定の時間をかけて行う。これにより、加圧ノズル６に取り付けたフィルタ６ａ（図４参照）に急に突入する過流速が加わらないようにして、破損を防止する。
また、下部圧力調整窒素系統８３を用いた加圧を行う場合、弁０は全閉状態とされる。これにより、ＡＳＵの窒素供給量には上限量があることから、ＡＳＵから第１バッファタンク８７への窒素供給を停止させて、下部圧力調整窒素系統８３に窒素供給を限定することで、ＡＳＵ出口の元圧が低下して窒素供給量が不足することを回避する。

そして、ホッパ８０内の圧力が目標圧力に到達したら、弁VI-1及び弁VI-2を閉状態とするとともに、弁Xの開度を低下させて一定の開度で維持する。弁Xの開度を一定値に維持することで、下部圧力調整窒素系統８３を用いた微粉炭搬送用の加圧が行われる。また、弁VIIの開度も所定値まで低下させて一定の開度で維持する。これにより、流動化窒素系統８４を用いた微粉炭の流動化が行われる。
ホッパ８０内の加圧が終了すると、弁Iが閉状態から開状態へと制御されるとともに、弁０が開状態とされることによって第１バッファタンク８７の加圧が行われる。第１バッファタンク８７の圧力が回復すると、弁０が閉じられて第１バッファタンク８７の加圧が終了する。

［第１バッファタンクが異常を示して使用不可で、第２バッファタンクが正常な場合］
第１バッファタンク８７が使用不可で、第２バッファタンク８８が正常な場合、例えば、弁I及び弁IIの少なくとも一方が不調となり異常を示して動作せず、弁III及び弁IVが正常な場合について説明する。

制御部９０は、弁I及び弁IIの少なくとも一方が不調となり異常を示して動作しなくなったことを検知すると、第１バッファタンク８７が使用不可になったと判断し、本制御に切り換える。本制御では、第２バッファタンク８８を用いたホッパ８０内への加圧と、下部圧力調整窒素系統８３を用いたホッパ８０内への加圧とを組み合わせて行う。

図６に示すように、ホッパ８０内への加圧が開始されると、弁IIIが開状態から閉状態とされるとともに、弁XIが閉状態から開状態とされる。弁XIを開状態とすることによって、母管８６内に残存した加圧窒素を加圧窒素バイパス系統８５から上段加圧窒素系統８１及び下段加圧窒素系統８２を介してホッパ８０内に供給して、母管８６内とホッパ８０内とを均圧させる。

弁III，弁XIの動作が終了すると、弁VII及び弁VIIIを閉状態から開状態へと制御し、流動化窒素系統８４を用いて加圧窒素をホッパ８０内に供給する。また、弁XIの開動作が終了してから数秒後に弁IXが開状態から閉状態へと制御される。弁IXは、開状態とした後は、常時開状態として作動頻度を低減させる。

そして、母管８６とホッパ８０との均圧が完了すると弁XIを開状態から閉状態へと制御する。その後、弁VI-1及び弁VI-2を閉状態から開状態へと制御し、上段加圧窒素系統８１及び下段加圧窒素系統８２を用いた加圧の準備をする。このときの開動作は、スピードコントローラを用いて所定の時間をかけて開動作を行う。これにより、加圧ノズル６に取り付けたフィルタ６ａ（図４参照）に急に突入する過流速が加わらないようにして、破損を防止する。

なお、弁Vについて破線（図５、図６参照）で示したように、母管８６とホッパ８０とを均圧させた後に所定の初期圧力までホッパ８０内が加圧されていない場合には、弁Vを閉状態から開状態へと制御し、バッファタンクバイパス系統８９を用いた加圧を行う。

弁VI-1及び弁VI-2の開動作が完了すると、弁Xを閉状態から開状態へと制御して下部圧力調整窒素系統８３を用いた加圧を開始する。このタイミングで第２バッファタンク８８を用いた加圧を行わないのは、第２バッファタンク側オリフィス８８ｂの口径が第１バッファタンク側オリフィス８７ｂの口径よりも大きくされているので、第２バッファタンク８８を用いて初期加圧を行うと急に突入する過流速の窒素が流れてフィルタ６ａを破損させるおそれがあるからである。弁Xの開動作は、スピードコントローラを用いて所定の時間をかけて行う。これにより、加圧ノズル６に取り付けたフィルタ６ａ（図４参照）に急に突入する過流速が加わらないようにして、破損を防止する。

下部圧力調整窒素系統８３を用いた加圧によってホッパ８０内の圧力が所定値に到達すると、弁Xを開状態から閉状態へと制御するとともに、弁III及び弁IVを閉状態から開状態へと制御することによって、第２バッファタンク８８による加圧に切り換える。そして、ホッパ８０内の圧力が所定値に到達すると、弁IVを開状態から閉状態へと制御するとともに、弁Xを閉状態から開状態へと制御することによって、下部圧力調整窒素系統８３による加圧に切り換える。このとき、弁０は全閉状態とされる。これにより、ＡＳＵの窒素供給量には上限量があることから、ＡＳＵから第１バッファタンク８７への窒素供給を停止させて、下部圧力調整窒素系統８３に窒素供給を限定することで、ＡＳＵ出口の元圧が低下して窒素供給量が不足することを回避する。

そして、ホッパ８０内の圧力が目標圧力に到達したら、弁VI-1及び弁VI-2を閉状態とするとともに、弁Xの開度を低下させて一定の開度で維持する。弁Xの開度を一定値に維持することで、下部圧力調整窒素系統８３を用いた微粉炭搬送用の加圧が行われる。また、弁VIIの開度も所定値まで低下させて一定の開度で維持する。これにより、流動化窒素系統８４を用いた微粉炭の流動化が行われる。
ホッパ８０内の加圧が終了すると、弁０が閉状態から開状態へと制御されることによって第２バッファタンク８８の加圧が行われる。第２バッファタンク８８の圧力が回復すると、弁０が閉じられて第２バッファタンク８８の加圧が終了する。

［フィルタ損傷検知］
制御部９０は、フィルタ６ａ（図４参照）の破損などの異常を以下のように検知する。ホッパ８０に設けた複数の加圧ノズル６の先端には、例えば金属網よりも強度のある多孔質の焼結金属とされたフィルタ６ａが設けられている。フィルタ６ａが摩耗や急なガス流速の変化により割れ等による破損が発生すると、フィルタ６ａにおける圧力損失が小さくなるが、フィルタ６ａは数多く複数存在するので、１つもしくはいくつかのフィルタ６ａが破損を発生した際にフィルタ６ａの破損発生を検出することは容易ではない。
発明者らの鋭意観察により、ホッパ８０に設けた複数の加圧ノズル６に加圧ガスを供給する分岐点より上流側の加圧ガスの圧力を母管圧力センサＰ２で検出し、ホッパ圧力センサＰ１で検出された圧力との差を確認し続けたところ、複数の加圧ノズル６に加圧ガスを供給する際に、数多く複数存在するフィルタ６ａの１つもしくはいくつかのフィルタ６ａが破損を発生した際に、母管圧力センサＰ２とホッパ圧力センサＰ１との差圧に変化があることを確認できた。
従って、ホッパ圧力センサＰ１で検出された圧力と、母管圧力センサＰ２で検出された圧力との差分を演算し、この差圧が所定値以下となった場合には、フィルタ６ａが破損して圧力損失が低下したとして異常を示していると判断する。そして、フィルタ６ａが破損したことを運転員や作業員に表示や音声によって報知する。これにより、運転員や作業員がフィルタ６ａを目視して破損の有無を確認する必要がなくなり、交換部品を適切なタイミングで準備することができる。
なお、この差分を判断する所定値は、フィルタ６ａが正常時の差圧に対して、４０％～８０％の間の差圧を設定することができる。所定値の精度が高い設定を行う際には、差圧とフィルタ６ａの状況を試験等で確認を行いながら設定することが好ましい。

以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
不調となり異常を示した等の理由によって第１バッファタンク８７又は第２バッファタンク８８が使用不可とされた場合には、バーナ１２６，１２７に微粉炭を供給する際にホッパ８０内に貯留された微粉炭に向けて窒素を供給する下部圧力調整窒素系統８３を用いてホッパ８０内を加圧することとした。つまり、下部圧力調整窒素系統８３は、通常の運用ではホッパ８０内の加圧が完了した後に微粉炭をバーナ１２６，１２７に供給する際に使用され、ホッパ８０壁面付近で堆積している微粉炭を流動化させる微粉炭搬送用の窒素を追加供給するために用いられる。この下部圧力調整窒素系統８３を、ホッパ８０内の加圧のための加圧ガス供給系統として兼用させることとした。これにより、第１バッファタンク８７又は第２バッファタンク８８のいずれか一方が使用不可とされた場合であっても、目標圧力までホッパ８０を加圧することができる。

制御部９０は、弁I～IVが不調となり異常を示したときに、その弁に接続された第１バッファタンク８７，第２バッファタンク８８を使用不可と判断することとした。これにより、第１バッファタンク８７，第２バッファタンク８８の使用不可を制御部９０にて判断することができるので、運転員や作業員が運転状態を監視して判断することが不要となる。

下部圧力調整窒素系統８３を用いてホッパ８０内の加圧を行っている間は、ＡＳＵで製造された窒素が消費されることになる。このときに、弁０を閉状態として、第１バッファタンク８７及び第２バッファタンク８８に窒素を導かないようにした。これにより、ＡＳＵの窒素供給量には上限量があることから、ＡＳＵで製造された窒素を主として下部圧力調整窒素系統８３に供給することができ、ＡＳＵ出口の元圧が低下して窒素の供給不足を回避することができる。

ホッパ８０に設けた複数の加圧ノズル６の先端に設けた多孔質の焼結金属のフィルタ６ａは、摩耗や急なガス流速変化により割れ等によって破損は発生する場合がある。加圧ガスを供給する分岐点より上流側の母管８６の加圧ガスの母管圧力センサＰ２と、粉体供給ホッパ内のホッパ圧力センサＰ１とで検出した圧力の差圧に注目したことで、複数存在するフィルタ６ａの１つもしくはいくつかのフィルタ６ａが破損を発生した際に、この差圧に変化があることを確認できた。そこで、ホッパ８０内の圧力と加圧ガスの圧力との差圧が所定値以下となった場合に、フィルタ６ａの破損と判断することとした。これにより、運転員や作業員がフィルタ６ａの破損有無を目視して確認する必要がなくなり、交換部品を適切なタイミングで準備することができる。

なお、上述した実施形態では、粉体燃料として微粉炭を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、粉砕したバイオマス燃料やチャーのような他の粉体燃料に対しても適用することができる。

バッファタンクバイパス系統８９を用いて加圧不足を補助することとしたが、下部圧力調整窒素系統８３の弁Xによって加圧を調節できるので、バッファタンクバイパス系統８９を省略しても良い。

１ 微粉炭供給ホッパ加圧装置（粉体供給ホッパ加圧装置）
６ 加圧ノズル
６ａ フィルタ
１０ 石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
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
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 微粉炭供給ホッパ（粉体供給ホッパ）
８１ 上段加圧窒素系統
８２ 下段加圧窒素系統
８３ 下部圧力調整窒素系統（ガス供給系統）
８４ 流動化窒素系統
８５ 加圧窒素バイパス系統
８６ 母管
８７ 第１バッファタンク
８７ａ 第１バッファタンク側窒素系統
８７ｂ 第１バッファタンク側オリフィス
８８ 第２バッファタンク
８８ａ 第２バッファタンク側窒素系統
８８ｂ 第２バッファタンク側オリフィス
８９ バッファタンクバイパス系統
８９ｂ バイパス側オリフィス
９０ 制御部
１０１ ガス化炉
１０２ シンガスクーラ
１１０ 圧力容器
１１１ ガス化炉壁
１１５ アニュラス部
１１６ コンバスタ部
１１７ ディフューザ部
１１８ リダクタ部
１２１ ガス排出口
１２２ スラグホッパ
１２６ バーナ
１２７ バーナ
１３１ 蒸発器
１３２ 過熱器
１３４ 節炭器
１５４ 内部空間
１５６ 外部空間
０ バッファタンク圧力調整弁
I 第１バッファタンク入口遮断弁
II 第１バッファタンク出口遮断弁
III 第２バッファタンク入口遮断弁
IV 第２バッファタンク出口遮断弁
V バッファタンクバイパス遮断弁
VI-1 上部加圧窒素遮断弁
VI-2 下部加圧窒素遮断弁
VII 流動化窒素圧力調整弁
VIII 流動化窒素遮断弁
IX 下部圧力調整窒素遮断弁
X 下部圧力調整窒素流量調整弁
XI 加圧窒素バイパス遮断弁
Ｐ１ ホッパ圧力センサ（粉体供給ホッパ圧力センサ）
Ｐ２ 母管圧力センサ（加圧ガス圧力センサ）

Claims (7)

1. 加圧された粉体燃料を供給する粉体供給ホッパに対して供給する加圧ガスを所定の圧力で蓄積された第１バッファタンクと、
   前記第１バッファタンクに対して並列に設けられ、前記粉体供給ホッパに供給する加圧ガスを所定の圧力で蓄積された第２バッファタンクと、
   前記粉体供給ホッパに接続され、加圧された前記粉体燃料を供給する際に該粉体供給ホッパ内に貯留された前記粉体燃料に向けて加圧ガスを供給するガス供給系統と、
   前記第１バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第１圧力まで加圧した後に前記第２バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第２圧力まで加圧するように制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクのいずれかが使用不可と判断した場合に、運用可能な前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクと、前記ガス供給系統を用いて前記粉体供給ホッパを加圧する粉体供給ホッパ加圧装置。
2. 前記第１バッファタンク、前記第２バッファタンク及び前記ガス供給系統に対して加圧ガスを供給する加圧ガス製造装置と、
   前記第１バッファタンクの前記加圧ガス製造装置側に設けられた第１バッファタンク入口弁と、
   前記第１バッファタンクの前記粉体供給ホッパ側に設けられた第１バッファタンク出口弁と、
   前記第２バッファタンクの前記加圧ガス製造装置側に設けられた第２バッファタンク入口弁と、
   前記第２バッファタンクの前記粉体供給ホッパ側に設けられた第２バッファタンク出口弁と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１バッファタンク入口弁または前記第１バッファタンク出口弁に異常が発生したときに第１バッファタンクが使用不可と判断し、前記第２バッファタンク入口弁または前記第２バッファタンク出口弁に異常が発生したときに第２バッファタンクが使用不可と判断する請求項１に記載の粉体供給ホッパ加圧装置。
3. 前記加圧ガス製造装置と、前記第１バッファタンク入口弁及び前記第２バッファタンク入口弁との間に設けられ、前記第１バッファタンク及び前記第２バッファタンクに供給する圧力を調整するバッファタンク圧力調整弁を備え、
   前記制御部は、少なくとも前記ガス供給系統を用いて前記粉体供給ホッパを加圧する際に、前記バッファタンク圧力調整弁を閉状態とする請求項２に記載の粉体供給ホッパ加圧装置。
4. 前記粉体供給ホッパに加圧ガスを供給する複数の加圧ノズルと、
   前記加圧ノズルの先端に設けられ、前記粉体供給ホッパ内の粉体燃料が貯留された空間に面するとともに前記加圧ガスを透過する複数のフィルタと、
   前記粉体供給ホッパ内の圧力を検出する粉体供給ホッパ圧力センサと、
   前記加圧ノズルに分岐点で分岐して供給される前記加圧ガスの前記分岐点より上流側の圧力を検出する加圧ガス圧力センサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記粉体供給ホッパ圧力センサで検出した圧力と前記加圧ガス圧力センサで検出した圧力との差圧が所定値以下となった場合に、前記フィルタの破損と判断する請求項１から３のいずれかに記載の粉体供給ホッパ加圧装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の粉体供給ホッパ加圧装置と、
   該粉体供給ホッパ加圧装置から前記粉体燃料が供給されるガス化炉と、
   を備えているガス化炉設備。
6. 請求項５に記載のガス化炉設備と、
   前記ガス化炉設備で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、
   前記ガスタービンから排出されたタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
   前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンと回転連結された発電機と、
   を備えているガス化複合発電設備。
7. 加圧された粉体燃料を供給する粉体供給ホッパに対して供給する加圧ガスを所定の圧力にて蓄積された第１バッファタンクと、
   前記第１バッファタンクに対して並列に設けられ、前記粉体供給ホッパに供給する加圧ガスを所定の圧力にて蓄積された第２バッファタンクと、
   前記粉体供給ホッパに接続され、加圧された前記粉体燃料を供給する際に該粉体供給ホッパ内に貯留された前記粉体燃料に向けて加圧ガスを供給するガス供給系統と、
   を備えた粉体供給ホッパ加圧装置の制御方法であって、
   前記第１バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第１圧力まで加圧した後に前記第２バッファタンクによって前記粉体供給ホッパを第２圧力まで加圧するように制御し、
   前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクのいずれかが使用不可と判断した場合に、運用可能な前記第１バッファタンク又は前記第２バッファタンクと、前記ガス供給系統を用いて前記粉体供給ホッパを加圧する体供給ホッパ加圧装置の制御方法。

Images