JP7248238B2 - 懸濁液濾過機、スラグ水濾過循環システム、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及び懸濁液濾過方法 - Google Patents
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Description
本開示の懸濁液濾過機は、濾過対象である懸濁液を貯水可能な水槽と、前記水槽内に設置され、前記懸濁液中に含まれる固形物を捕獲する濾過フィルタと、前記水槽の高さ方向に沿って直線状に伸びるように前記濾過フィルタに面して設けられるとともに、前記濾過フィルタを洗浄するための洗浄液が導入される洗浄管と、を備え、前記洗浄管には、複数の洗浄ノズルが、前記洗浄管の軸長手方向に沿って隣接する前記洗浄ノズルから噴射する前記洗浄液の水流に干渉しない位置にそれぞれが設けられており、前記複数の洗浄ノズルのそれぞれには、前記複数の洗浄ノズルから前記濾過フィルタの面側に向けて前記洗浄液を水平両方向に噴射するように、一対の噴出孔が形成されており、前記一対の噴出孔は、隣接する前記複数の洗浄ノズル間で噴射方向がずれるように前記洗浄ノズルの軸長手方向において千鳥状に形成されている。
以下、本発明の一実施形態に係る懸濁液濾過機について、図面を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る懸濁液濾過機を適用する石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
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。
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、最終的にスラグ水貯留部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。
次に、図3を示してガス化炉設備14のスラグ水系統(スラグ水濾過循環システム)1について説明する。
図3に示されているように、ガス化炉101内で微粉炭がガス化される際に、スラグ(固形物)が生成される。スラグは、約1800℃~約2000℃の顕熱を有しており、重力により下方に落下する。
なお、スラグ水循環ポンプ95及びスラグ水冷却器96は、本実施形態では、それぞれ並列に2つ設けられているが、個数に限定されることなくそれぞれ1つとしても良い。
次に、本実施形態に係る懸濁液濾過機について、図4~図6Fを示して説明する。
図4は、本実施形態の懸濁液濾過機の構成を示す斜視図である。本実施形態に係る懸濁液濾過機は、図3のスラグ水濾過機151に適用される。
なお、図5は、洗浄ノズル157の噴出孔163,163’から噴射される洗浄液Cの噴射方向と直交する方向から視たものである。
図6Aは本実施形態の懸濁液濾過機における洗浄管の斜視図である。
図6Bに示すように、円筒状の洗浄ノズル157には、洗浄液Cを噴射するための一対の噴出孔163,163’が正断面視で左右両側に設けられている。
なお、上記の正断面視は、洗浄ノズル157の噴出孔163,163’から噴射される洗浄液Cの噴射方向と直交する方向から視たものである。また、図6B中のハッチングは洗浄ノズル157の管厚を示す。
次に、本開示の懸濁液濾過方法の一例について説明する。
本開示の懸濁液濾過方法は、上述のスラグ水濾過機(懸濁液濾過機)151を用いた懸濁液濾過方法である。この懸濁液濾過方法は、洗浄管156に洗浄液Cを導入して、一対の噴出孔163,163’から濾過フィルタ153に洗浄液Cを噴き付けて濾過フィルタ153の洗浄を行う洗浄工程を含む。
洗浄工程を行うに当たり、予め水槽152内からスラグ水を抜いておく。洗浄工程においては、洗浄管156に洗浄液Cを導入して、一対の噴出孔163,163’から濾過フィルタ153に洗浄液Cを噴き付けて濾過フィルタ153の洗浄を行う。このとき、洗浄管156は台車158に取り付けられていて、台車158の移動速度と往復回数で洗浄時間を設定することができる。
本実施形態のスラグ水濾過機(懸濁液濾過機)151であれば、特に洗浄管156の水平両方向側に濾過フィルタ153が存在する場合においては、洗浄液Cを一方向のみに噴射する噴出孔を備えた洗浄ノズルを設ける場合に比べ、1本の洗浄管156に対して洗浄ノズル157の数を減らすことができる。このように洗浄ノズル157の数を減らすことで、スラグ水濾過機運転時に洗浄ノズル157からの洗浄液Cの噴射が停止していても、スラグ粒(固形粒)や錆等の小さい径の異物によって噴出孔163,163’が詰まる機会を減らすことができて、信頼性が向上する。
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 生成ガスライン
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
73 復水器
74 ガス浄化設備
75 煙突
78 スラグクラッシャ
79 水力輸送配管(スラグ取出部)
80 スラグサイクロン(スラグ分離部)
81 スラグロックホッパ
82 スラグ分配器
83 スラグ脱水貯留槽
84 第1スラグ排出弁
85 第2スラグ排出弁
86 車両
88 スラグ排水ピット
89 スラグ水濾過機給水ポンプ
90 スラグ水濾過タンク
91 スラグ濾過水給水ポンプ
94 スラグ水返送配管(スラグ水返送部)
95 スラグ水循環ポンプ
96 スラグ水冷却器(スラグ水熱回収部)
97 流量調整弁
98 流量計
99 清浄スラグ水給水ライン
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 スラグ水貯留部
126 バーナ
127 バーナ
131 蒸発器
132 過熱器
134 節炭器
144 内部空間
146 外部空間
151 スラグ水濾過機(懸濁液濾過機)
152 水槽
153 濾過フィルタ(濾布)
154 集水管
155 集水器
156 洗浄管
157 洗浄ノズル
158 台車
159 車輪
160 フランジ
161 フレキ管
162 給水ポンプ
163,163’ 噴出孔
164 ノズル取付部
165 制御部
C 洗浄液(洗浄水)
R 角度
S スラグ(固形物)
Claims (9)
- 濾過対象である懸濁液を貯水可能な水槽と、
前記水槽内に設置され、前記懸濁液中に含まれる固形物を捕獲する濾過フィルタと、
前記水槽の高さ方向に沿って直線状に伸びるように前記濾過フィルタに面して設けられるとともに、前記濾過フィルタを洗浄するための洗浄液が導入される洗浄管と、
を備え、
前記洗浄管には、複数の洗浄ノズルが、前記洗浄管の軸長手方向に沿って隣接する前記洗浄ノズルから噴射する前記洗浄液の水流に干渉しない位置にそれぞれが設けられており、
前記複数の洗浄ノズルのそれぞれには、前記複数の洗浄ノズルから前記濾過フィルタの面側に向けて前記洗浄液を水平両方向に噴射するように、一対の噴出孔が形成されており、
前記一対の噴出孔は、隣接する前記複数の洗浄ノズル間で噴射方向がずれるように前記洗浄ノズルの軸長手方向において千鳥状に形成されている懸濁液濾過機。 - 前記固形物はスラグであり、前記懸濁液は前記スラグを含むスラグ水である請求項1に記載の懸濁液濾過機。
- 前記洗浄管に設けられた複数の前記洗浄ノズルは、前記洗浄管の軸長手方向に沿って直線状に並んで等間隔に設けられている請求項2に記載の懸濁液濾過機。
- 前記水槽の鉛直方向上部側に設けられ、前記水槽の上部を前記濾過フィルタ長手方向に往復移動する台車と、
該台車と前記洗浄管とを接続する脱着可能なフランジと、を備える請求項2又は請求項3に記載の懸濁液濾過機。 - 前記スラグ水が貯留されるスラグ水貯留部と、
該スラグ水貯留部に導かれた前記スラグを前記スラグ水とともに取り出すスラグ取出部と、
該スラグ取出部に接続されるとともに清浄スラグ水と前記スラグを含む前記スラグ水とに分離するスラグ分離部と、
該スラグ分離部から分離及び排出された前記スラグ水と前記清浄スラグ水の少なくとも一部を濾過する請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の懸濁液濾過機と、
該懸濁液濾過機にて前記スラグを捕獲された濾過水を前記清浄スラグ水と混合して前記スラグ水貯留部に返送するスラグ水返送部と、
を備えるスラグ水濾過循環システム。 - 請求項5に記載のスラグ水濾過循環システムを備え、
炭素含有固体燃料を加圧下で加熱してガス化するガス化炉。 - 請求項6に記載のガス化炉と、
前記ガス化炉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る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の回転駆動に連結された発電機と、
を備えるガス化複合発電設備。 - 濾過対象である懸濁液を貯水可能な水槽と、前記水槽内に設置され、前記懸濁液中に含まれる固形物を捕獲する濾過フィルタと、前記水槽の高さ方向に沿って直線状に伸びるように前記濾過フィルタに面して設けられるとともに、前記濾過フィルタを洗浄するための洗浄液が導入される洗浄管と、を備え、前記洗浄管には、複数の洗浄ノズルが、前記洗浄管の軸長手方向に沿って隣接する前記洗浄ノズルから噴射する前記洗浄液の水流に干渉しない位置にそれぞれが設けられており、前記複数の洗浄ノズルのそれぞれには、前記複数の洗浄ノズルから前記濾過フィルタの面側に向けて前記洗浄液を水平両方向に噴射するように、一対の噴出孔が形成されており、前記一対の噴出孔は、隣接する前記複数の洗浄ノズル間で噴射方向がずれるように前記洗浄ノズルの軸長手方向において千鳥状に形成されている懸濁液濾過機を用いた懸濁液濾過方法において、
前記洗浄管に前記洗浄液を導入して、前記一対の噴出孔から前記濾過フィルタに前記洗浄液を噴き付けて前記濾過フィルタの洗浄を行う洗浄工程を含む懸濁液濾過方法。 - 前記固形物はスラグであり、前記懸濁液は前記スラグを含むスラグ水である請求項8に記載の懸濁液濾過方法。
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