JPH0532977A - 石炭ガス化装置の石炭供給異常検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石炭ガス化炉の昇温バーナの運転制御を向上
するため、石炭供給量の低下を早期に検知可能とする。 【構成】 ロックホッパ３に石炭を投入したのち、加圧
ガスを加圧弁２３より導入して昇圧し、供給ホッパ４に
圧力調整用ガス７及び流動化用ガス８を導入して圧力調
整を行うとともに、投入された石炭の流動化を行い、供
給ホッパ４から搬出される石炭を石炭供給ガス１０によ
り石炭ガス化炉１２に供給し、石炭供給ガス１０と異な
る組成の圧力調整用ガス７及び流動化用ガス８を用い、
石炭供給ガス１０中の圧力調整用ガス７及び流動化用ガ
ス８の成分の濃度を検出し、その濃度増加により石炭の
供給量の低下を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭の供給に係り、特
に、石炭ガス化炉に供給される石炭供給量の異常を検知
し、安定運転を維持するのに公的な石炭ガス化装置の石
炭供給異常検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の石炭ガス化装置においては、特開
昭５７−４７７４８号公報等が知られているが、図５に
示すように、常圧ホッパ２に貯留された石炭は、定期的
に仕切弁２０を開にすることにより、ロックホッパ３に
投入される。この時、ロックホッパ３内のガスを放出弁
２２を開にして放出することにより、ロックホッパ３の
圧力を常圧ホッパ２と同一に保つ。常圧ホッパ２からの
石炭の供給が終了すると、仕切弁２０及び放出弁２２を
閉じ、加圧弁２３を開にして、高圧ガスをロックホッパ
３に供給し、ロックホッパ３の圧力を上昇させる。ロッ
クホッパ３の圧力が供給ホッパ４の圧力と同一になる
と、加圧弁２３を閉じる。供給ホッパ４内の石炭量はロ
ードセル５で検知し、石炭量がある一定値以下になると
均圧弁２４と仕切弁２１とを開け、供給ホッパ４に石炭
を供給する。石炭の供給が終了すると、均圧弁２４と仕
切弁２１とを閉じ、周期的にこれらの操作を繰り返す。

【０００３】供給ホッパ４に、石炭ガス化炉１２への石
炭の安定供給のため、圧力を石炭ガス化炉１２より高い
圧力に保つように、高圧の圧力調整用ガス７を供給す
る。圧力の調整は圧力計と圧力調整弁９とにより行う。
石炭ガス化炉１２への石炭供給量を一定に保つため、ロ
ードセル５により常時、供給ホッパ４の重量を測定し、
その重量の経時変化から石炭供給量を演算し、石炭供給
量に応じてロータリフィーダ６の回転数を制御する。

【０００４】また、供給ホッパ４内に貯留される石炭の
固着防止用に供給ホッパ４の底部より流動化用ガス８を
供給し、この流動化用ガス８を石炭の流動化媒体として
使用する。従って、供給ホッパ４には、圧力調整用ガス
７と流動化用ガス８とが供給されるが、一般に、供給ホ
ッパ内で粉体が固着し石炭ブリッジを形成して、供給ホ
ッパからの排出が良好に行われなくなる現象は良く知ら
れている。

【０００５】噴流層式の石炭ガス化炉では、このような
石炭が供給されない状態が長く続くと、石炭ガス化炉内
の温度が低下して、スラグの温度が溶融点より低くなる
ため徐々に固化し、ガス化部のスラグタップを徐々に閉
そくしてしまい、石炭ガス化炉の運転を停止することに
もなりかねない。このため、石炭ガス化炉には、通常、
ガス化部の温度低下を生じた際に強制的に炉内温度を、
スラグが溶融状態を保つのに必要な温度まで上昇させる
昇温バーナ１３が設置されている。しかしながら、ガス
化部の温度は千数百℃を超えるため、直接の温度測定は
困難であり、通常は石炭ガス化炉を出るガスの温度によ
りガス化部の温度を推測する。このため、昇温バーナ１
３の運転開始までには時間遅れを生じることになる。ま
た、昇温バーナ１３を常時運転しておくことは不経済的
でもあり、ガス化部の温度を必要以上に上昇させること
にもなる。

【０００６】従って、石炭ガス化炉の安定運転のため、
より早くガス化部の温度低下を察知すること、言い換え
れば、石炭供給量の低下をより早く検知することが重要
である。

【０００７】従来の石炭供給異常検知方法においては、
石炭供給量の低下は、ロードセル５の測定値の経時変化
が小さくなること、また、石炭搬送配管１１内の石炭搬
送ガス１０の差圧が小さくなることにより検知されるも
のの、ロードセル５では供給ホッパ４の重量も含めた石
炭重量を測定すること、供給ホッパ４の圧力変動により
測定値が変動する可能性が大きいこと、並びに、重量の
変化幅が非常に少ないこと、また、石炭搬送配管１１の
差圧については、脈動等があってこれらの検知結果で昇
温バーナ１３の運転を制御することは、十分信頼性を有
しているとは言えない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の石炭ガス化装置
の石炭供給異常検知装置にあっては、石炭供給量の低下
を石炭搬送管内の差圧で検出していたが、供給ホッパの
圧力変動により測定値が変動する。また石炭ガス化炉の
温度低下をその排出ガス温度により測定していたが、昇
温バーナの運転に時間遅れを生じる等の問題点があっ
た。

【０００９】本発明の目的は、昇温バーナの運転制御の
信頼性を向上するため、石炭ガス化炉への石炭供給量の
低下を早期に検知できる石炭ガス化装置の石炭供給異常
検知方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る石炭ガス化装置の石炭供給異常検知方
法は、ロックホッパに石炭を投入したのち加圧ガスを導
入して昇圧し、供給ホッパに圧力調整用ガス及び流動化
用ガスを導入して圧力調整を行うとともに投入された石
炭の流動化を行い、供給ホッパから搬出されかつ石炭供
給ガスにより石炭ガス化炉に供給される石炭の供給量を
検知する石炭ガス化装置の石炭供給異常検知方法におい
て、石炭供給ガスと異なる組成の圧力調整用ガス及び流
動化用ガスを用い、石炭供給ガス中の圧力調整用ガス及
び流動化用ガスの成分の濃度を検出し、その濃度増加に
より供給量の低下を検知する構成とする。

【００１１】そして石炭供給ガスに、石炭ガス化炉で生
成された生成ガスの一部を用い、ロックホッパの加圧ガ
ス、供給ホッパの圧力調整用ガス及び流動化用ガスに生
成ガスから分離された二酸化炭素の一部を用いる構成で
ある。

【００１２】

【作用】本発明の石炭ガス化装置の石炭供給異常検知方
法によれば、石炭がロックホッパを経由して供給ホッパ
から石炭ガス化炉に安定して供給されている場合は、供
給ホッパが粉体シールされ石炭搬送配管への圧力調整用
ガス及び流動化用ガスの流出が少ないが、供給ホッパ内
で石炭ブリッジが形成し始めるとそれらのガスの流出が
多くなる。従って供給ホッパへ供給する圧力調整用ガス
及び流動化用ガスの組成を石炭供給ガスの組成と変える
ことにより、石炭搬送配管内の石炭供給ガス中の圧力調
整用及び流動化用ガスの成分の濃度を検出し、その濃度
増加から石炭供給量の低下を早期に検知することによ
り、石炭ガス化炉に挿着した昇温バーナの運転が開始さ
れる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図１を参照しながら説明
する。

【００１４】一例として図１に示す石炭ガス化装置によ
り水素を製造するプラントのように、ロックホッパ３に
常圧ホッパ２より仕切弁２０を経由して石炭を投入した
のち、加圧ガスを加圧弁２３より導入して昇圧し、供給
ホッパ４に圧力調整用ガス７及び流動化用ガス８を導入
して圧力調整を行うとともに、投入された石炭の流動化
を行い、供給ホッパ４から搬出されかつ石炭供給ガス１
０により石炭ガス化炉１２に供給される石炭の供給を検
知する石炭ガス化装置の石炭供給異常検知方法であっ
て、石炭供給ガス１０と異なる組成の圧力調整用ガス７
及び流動化用ガス８を用い、石炭供給ガス１０中の圧力
調整用ガス７及び流動化用ガス８の成分の濃度を検出
し、その濃度増加により石炭の供給の低下を検知する構
成である。

【００１５】石炭ガス化炉１２で生成したガスは、冷却
されて脱硫装置１５に導かれ、ガス中のＨ₂Ｓ，ＣＯＳ
等の硫黄化合物が除去される。脱硫された生成ガスは、
一部をコンプレッサ１８により昇圧し、石炭ガス化炉１
２への石炭供給ガス１０として使用する。残りの生成ガ
スはＣＯ変成装置３０に導かれ、生成ガス中の一酸化炭
素が水素と二酸化炭素とに変成される。更に生成ガスは
脱炭酸装置３１に導かれ、ここで二酸化炭素が除去さ
れ、製品水素ガス１９を得る。脱炭酸装置３１で分離除
去された二酸化炭素１６は、一部をコンプレッサ１７で
昇圧し、石炭供給用のロックホッパ３の加圧ガス並びに
供給ホッパ４の圧力調整用ガス７及び石炭の流動化用ガ
ス８として使用する。また石炭搬送配管１１内の二酸化
炭素濃度を濃度計１４により測定する。

【００１６】次に本発明の動作を図１〜図４を参照しな
がら説明する。

【００１７】供給ホッパから石炭が安定して供給されて
いる場合は図２に示すように、ロータリフィーダ６は粉
体でシールされるため、供給ホッパ４へ供給される圧力
調整用及び流動化用ガス７、８は、石炭搬送配管１１内
へ流出することはほとんどない。

【００１８】一方、供給ホッパ４内で石炭ブリッジを形
成し始めると、ロータリフィーダ６を通り排出される石
炭は少なくなるとともに、供給ホッパ４へ供給される圧
力調整用及び流動化用ガス７、８がロータリフィーダ６
を通過し、石炭搬送配管１１へ流出する量が多くなり、
完全に石炭ブリッジを形成すると、図３及び図４に示さ
れるように、圧力調整用及び流動化用ガス７、８のみが
ロータリフィーダ６を通過することとなる。この場合、
それぞれのガス７、８のロータリフィーダ６の通過量は
石炭供給ガス１０の量の約半分にもなる。

【００１９】噴流層式の石炭ガス化炉で生成するガスに
は、石炭の性状によっても異なるが、通常、約５％以下
の二酸化炭素を含んでおり、その値は脱硫装置１５を経
ても、増えることはない。従って、石炭供給ガス１０に
含まれる二酸化炭素は、多くても５％となる。一方、脱
炭酸装置１５により分離除去される二酸化炭素１６の濃
度は通常９０％以上である。

【００２０】従って、石炭が安定して石炭ガス化炉１２
に供給されている場合、石炭搬送配管１１内の二酸化炭
素は５％以下であるが、供給ホッパ４で石炭ブリッジを
形成し始めると、石炭搬送配管１１内の二酸化炭素濃度
が上昇を始め、完全に石炭ブリッジを形成してしまう
と、その濃度は、約４０％まで上昇する。

【００２１】すなわち、石炭搬送配管１１内の二酸化炭
素を濃度計１４で連続的に測定し、その濃度変化をみて
石炭ブリッジ等による石炭供給量の低下、並びに、それ
がもたらすガス化部の温度の低下を正確かつ迅速に察知
することが可能となる。この濃度の上昇変化を検知する
ことにより、石炭ガス化炉１２の昇温バーナ１３を、自
動的あるいは運転員の判断により運転する。と同時に、
供給ホッパ４の石炭ブリッジをバイブレータ又はハンマ
リングのような機械的操作により崩壊する。この操作を
石炭安定供給時に行うことは、かえって石炭を押し固め
ることになり逆効果であり、この操作は、石炭ブリッジ
が形成し始める初期に行うのが効果的である。石炭供給
ガス１０中の二酸化炭素の濃度上昇を検知することによ
り、この機械的操作も、迅速に行うことができる。

【００２２】本発明の他の効果は、石炭供給ガス１０に
生成ガスを、供給ホッパ４のそれぞれのガス７、８に生
成ガスから分離される二酸化炭素を用いることにより、
供給ホッパ４が石炭ブリッジを形成した場合でも、石炭
供給ガス中、すなわち、生成ガス中に、通常は生成ガス
中に含まれないガス、あるいは、生成ガスから分離する
ことが困難な窒素等のガスが混入しないこと、また石炭
ガス化装置系以外からのガスの導入を不要とする、さら
にロックホッパの放出ガスが二酸化炭素であるため、こ
のまま、大気に放出できる、等の効果が挙げられる。

【００２３】本発明の他の実施例として、石炭ガス化装
置の生成ガスから水素を製造するプロセスの例を示した
が、石炭ガス化装置の生成ガスから合成ガスを製造する
プロセス、又は燃料電池により発電を行うプロセス等で
も、プロセス内で分離除去される二酸化炭素を、供給ホ
ッパに供給することにより同様の効果が得られる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の石炭ガス化装置の石炭供給異常
検知方法によれば、石炭供給量の低下が石炭供給ガスの
濃度を検出することにより、早期に検知することができ
るため石炭ガス化炉の安定運転を長期にわたって維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の動作を説明する図である。

【図３】本発明の動作を説明する図である。

【図４】本発明の動作を説明する図である。

【図５】従来の技術を示す図である。

【符号の説明】

３ ロックホッパ ４ 供給ホッパ ７ 圧力調整用ガス ８ 流動化用ガス １０ 石炭搬送ガス １１ 石炭搬送配管 １２ 石炭ガス化炉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロックホッパに石炭を投入したのち加圧
   ガスを導入して昇圧し、供給ホッパに圧力調整用ガス及
   び流動化用ガスを導入して圧力調整を行うとともに投入
   された前記石炭の流動化を行い、前記供給ホッパから搬
   出されかつ石炭供給ガスにより石炭ガス化炉に供給され
   る前記石炭の供給量を検知する石炭ガス化装置の石炭供
   給異常検知方法において、前記石炭供給ガスと異なる組
   成の前記圧力調整用ガス及び前記流動化用ガスを用い、
   前記石炭供給ガス中の該圧力調整用ガス及び該流動化用
   ガスの成分の濃度を検出し、その濃度増加により前記供
   給量の低下を検知することを特徴とする石炭ガス化装置
   の石炭供給異常検知方法。
2. 【請求項２】 石炭供給ガスに、石炭ガス化炉で生成さ
   れた生成ガスの一部を用い、ロックホッパの加圧ガス、
   供給ホッパの圧力調整用ガス及び流動化用ガスに前記生
   成ガスから分離された二酸化炭素の一部を用いることを
   特徴とする請求項１記載の石炭ガス化装置の石炭供給異
   常検知方法。