KR20160146951A - 가스화로 설비, 가스화 복합 발전 설비, 및 가스화로 설비의 기동 방법 - Google Patents

가스화로 설비, 가스화 복합 발전 설비, 및 가스화로 설비의 기동 방법 Download PDF

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Abstract

석탄 가스화로(10)와, 챠 회수 장치(30)와, 플레어 설비(90)와, 석탄 가스화로(10)에 산소 함유 기체를 공급하는 공기 유량 조정 밸브(56), 산소 공급 유로(82)와, 챠 회수 장치(30)의 상류측에 질소 가스를 공급하는 이너트 가스 공급 유로(81)와, 산소 함유 기체의 공급량 및 질소 가스의 공급량을 제어하는 제어 장치(CU)를 구비하며, 석탄 가스화로(10)가 기동용 버너(BS)를 갖고, 제어 장치(CU)가, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 질소 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록, 기동용 버너(BS)에 의한 기동용 연료의 연소를 개시시키기에 앞서서, 질소 가스의 공급량을 제어하는 석탄 가스화로 설비(100)를 제공한다.

Description

가스화로 설비, 가스화 복합 발전 설비, 및 가스화로 설비의 기동 방법{GASIFIER EQUIPMENT, INTEGRATED GASIFICATION COMBINED CYCLE FACILITY, AND METHOD FOR STARTING GASIFIER EQUIPMENT}
본 발명은 가스화로 설비, 가스화 복합 발전 설비, 및 가스화로 설비의 기동 방법에 관한 것이다.
석탄 가스화 복합 발전 설비(Integrated coal Gasification Combined Cycle: IGCC)는, 고체 탄소질 연료인 석탄을 가스화하고, 복합 사이클 발전과 조합하는 것에 의해, 종래형의 석탄 화력에 비해서 한층더한 고효율화·고환경성을 목표로 한 발전 설비이다. 이러한 석탄 가스화 복합 발전 설비는, 자원량이 풍부한 석탄을 이용 가능하다는 것도 큰 메리트(merit)이며, 적용 탄종을 확대하는 것에 의해, 더욱 메리트가 커지는 것이 알려져 있다.
종래의 석탄 가스화 복합 발전 설비는, 일반적으로, 급탄 장치, 석탄 가스화로, 챠(char) 회수 장치, 가스 정제 설비, 가스 터빈 설비, 증기 터빈 설비, 배열(排熱) 회수 보일러를 구비하여 구성된다. 따라서, 석탄 가스화로에 대하여, 급탄 장치에 의해 석탄(미분탄)이 공급되는 동시에, 가스화제(공기, 산소 부화 공기, 산소, 수증기 등)가 취입된다.
이러한 석탄 가스화로에서는, 석탄이 가스화되어, 가연성 가스(석탄 가스화 가스)가 생성된다. 그리고, 생성된 가연성 가스는 챠 회수 장치에서 석탄의 미반응분(챠)이 제거되고나서 가스 정제되고, 그 후에 가스 터빈 설비에 공급된다.
가스 터빈 설비에 공급된 가연성 가스는, 연료로서 연소기에서 연소함으로써 고온·고압의 연소 가스를 생성하고, 이 연소 가스의 공급을 받아서 가스 터빈 설비의 가스 터빈이 구동된다.
가스 터빈을 구동한 후의 배기 가스는 배열 회수 보일러에서 열 에너지가 회수되어 증기를 생성한다. 이러한 증기는 증기 터빈 설비에 공급되고, 이 증기에 의해 증기 터빈이 구동된다. 따라서, 가스 터빈 및 증기 터빈을 구동원으로 하는 발전기에 의해 발전을 실행할 수 있다.
한편, 배열 회수 보일러에서 열 에너지가 회수된 배기 가스는 연돌(煙突)을 거쳐서 대기로 방출된다.
상술한 석탄 가스화 복합 발전 설비에 있어서, 석탄 가스화로의 기동 프로세스는 이하에 나타내는 (1) 내지 (9)의 단계를 구비하고 있다.
즉, 석탄 가스화로의 일반적인 기동 프로세스는, (1) 질소 가스 퍼지(purge), (2) 가스화로 내의 가압/워밍(warming), (3) 공기 통기 및 기동용 연료에 의한 가스화로 점화, (4) 다공성 필터(porous filter)에의 가스 공급, (5) 램핑(ramping)(가압), (6) 가스 정제 설비에의 통기, (7) 가스화로 연료의 전환, (8) 가스 터빈 연료의 전환, (9) 부하 상승의 순서로 실시된다.
또한, 상술한 것은 공기 블로잉(blowing)의 경우이지만, 산소 블로잉 가스화에 의한 화학 합성품 플랜트의 경우도 상술한 프로세스의 단계 (7)까지는 공통이다.
이러한 기동 프로세스에 있어서, 단계 (3)의 가스화로 점화시에 사용되는 기동용 연료로서는, 예를 들어 등유·경유나 천연 가스 등을 예시할 수 있다.
또한, 가스 터빈 연료 전환의 단계 (8)에 있어서는, 석탄 가스의 공급을 받을 수 없는 기동시에 사용하는 기동용 연료(예를 들면, 등유, 경유, 천연 가스 등)로부터, 가스화로에서 생성된 석탄 가스로 변경된다.
특허문헌 1에는, 석탄 가스화 복합 발전 설비의 기동시에 있어서, 가스 조성 및 압력이 안정되어 가스 터빈에서 연소할 수 있는 조건이 될 때까지, 플레어 스택(flare stack)(플레어 설비)에서 배기 가스를 연소하면서 가스화로나 가스 정제 장치의 워밍을 실행하는 것이 기재되어 있다. 그리고, 환경 조건의 엄격한 입지점에서는, 플레어 스택용의 배연 처리 장치가 필요하게 되는 것도 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 석탄 가스화로와 제진 장치를 연결하는 주 계통 라인에, 제진 장치의 상류측에서 분기되어 플레어 스택에 이르는 바이패스 라인을 마련한 석탄 가스화 플랜트가 개시되어 있다.
일본 공개 특허 제 1987-182443 호 공보 일본 공개 특허 제 2006-152081 호 공보
그런데, 상술한 기동 프로세스에 있어서, 단계 (1)~(2) 동안에는 질소 가스를 통기하기 때문에, 예를 들어 순도 99 vol%의 질소 가스 중에는, 산소(O2)는 전혀 함유되지 않는다. 그러나, 단계 (3)의 공기 통기 및 기동용 연료에 의한 가스화로 점화시에는, 적어도 본 단계 당초에는, 공기 및 잔존 산소를 함유하는 연소 배기 가스( 이하, 「산소 함유 가스」라고도 함)가 발생한다.
또한, 「적어도 본 단계 당초」라고 한 것은, 단계 (4) 이후에 있어서, 다시 산소가 전혀 함유되지 않은 가스를 다공성 필터에 통기하기 때문이다.
이러한 공기 및 연소 배기 가스를 제진을 위해 다공성 필터까지 통기하고, 필터 엘리먼트(filter element) 중에 존재하는 석탄 미연분(이하, 「챠」라고 칭함)이 연소하면, 이 연소열이 필터 엘리먼트 온도를 과상승시키는 원인이 된다.
이러한 필터 엘리먼트 온도의 과상승은 재료의 설계 온도 초과나 손상의 원인이 되기 때문에, 공기 통기 및 기동용 연료에 의한 가스화로 점화 당초에 있어서는, 적어도 다공성 필터를 바이패스하여 플레어 계통에서 처리할 필요가 있다. 또한, 일반적인 바이패스 유로는, 예를 들어 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 가스화로 출구와 사이클론(cyclone) 사이를 연결하는 배관 유로에 있어서, 사이클론 입구의 상류측에서 분기되어 있다.
그렇지만, 상술한 방식(과정)에 의한 공기 통기 및 기동용 연료에 의한 가스화로 점화의 단계에서는, 일시적이기는 하지만, 플레어 설비에서 처리되는 처리 가스 중에, 가스화로 내 및 배관 내에 잔류하는 매진(煤塵)(챠)이 포함된다. 이러한 챠의 함유는, 비유해 비록 일시적인 것이어도 바람직한 것이 아니고, 가스화로 기동시에 있어서의 일시적인 플레어 설비로부터의 처리 가스 중에의 챠의 함유를 억제하는 것이 요망된다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 가스화로 설비를 기동할 때에 플레어 설비에 챠를 포함하는 가스가 공급되는 것을 억제하면서, 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연(未然)의 고체 탄소질의 착화를 억제한 가스화로 설비, 그것을 구비한 가스화 복합 발전 설비, 및 가스화로 설비의 기동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 하기의 수단을 채용했다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비는, 산소 함유 기체를 이용하여 고체 탄소질 연료를 가스화하고, 가연성 가스를 생성하는 가스화로와, 상기 가스화로에 의해 생성된 상기 가연성 가스에 포함되는 챠를 회수하는 챠 회수부와, 상기 챠 회수부에 의해 챠가 회수된 상기 가연성 가스를 연소시키는 플레어 설비와, 상기 가스화로에 상기 산소 함유 기체를 공급하는 제 1 공급부와, 상기 챠 회수부의 상류측에 이너트 가스(inert gas)를 공급하는 제 2 공급부와, 상기 제 1 공급부가 공급하는 상기 산소 함유 기체의 공급량 및 상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 가스화로가 상기 제 1 공급부로부터 공급되는 상기 산소 함유 기체를 이용하여 기동용 연료를 연소시키는 기동용 버너를 갖고, 상기 제어부가, 상기 기동용 버너에 의한 상기 산소 함유 기체와 상기 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 상기 이너트 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록, 상기 기동용 버너에 의한 상기 기동용 연료의 연소를 개시시키기에 앞서서, 상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비는, 가스화로 설비를 기동하기 위해서, 기동용 버너를 이용하여 산소 함유 기체와 기동용 연료를 연소시킨다. 그리고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스는 챠 회수부에 공급된다. 이렇게 함으로써, 산소 함유 기체 및 연소 가스에 포함되는 챠가 챠 회수부에서 회수된 후에, 그 가스가 플레어 설비에 공급된다. 이것에 의해, 플레어 설비에 챠를 포함하는 산소 함유 기체 및 연소 가스가 공급되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
여기에서, 챠 회수부에는 미연의 고체 탄소질을 포함하는 챠가 존재하기 때문에, 챠 회수부에 공급되는 연소 가스의 산소 농도가 높을 경우, 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질을 착화시켜버릴 가능성이 있다.
그래서, 본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비는, 기동용 버너에 의한 기동용 연료의 연소를 개시시키기에 앞서서, 챠 회수부의 상류측에 공급하는 이너트 가스의 공급량을 제어하고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 이너트 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록 했다.
이것에 의해, 연소 가스가 생성되는 시점부터 이너트 가스와 연소 가스가 확실하게 혼합되고, 이들 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도를 보다 확실하게 저하시키는 효과가 있다.
이렇게 함으로써, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스의 산소 농도가 높을 경우라도, 챠 회수부의 상류측에서 연소 가스에 이너트 가스가 혼합되고, 산소 농도가 착화 농도 이하의 혼합 가스가 챠 회수부에 공급된다. 그 때문에, 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비에 있어서는, 상기 착화 농도가 상기 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질이 착화할 수 있는 산소 농도의 하한값보다 낮은 구성으로 해도 좋다.
이렇게 함으로써, 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다.
상기 구성에 있어서는, 상기 착화 농도가 14 체적% 농도인 것이 바람직하다.
발명자들은, 연소 가스에 포함되는 탄진(炭塵)의 농도가 비교적 낮고, 또한 기동시의 가스화로 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮은(예를 들면, 정상 운전 압력 15∼50ata 정도에 대하여 기동시의 가스화로 내의 압력 2∼10ata 정도) 경우, 혼합 가스의 산소 농도를 14 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 챠 회수부에 존재하는 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다라는 지견을 얻었다. 따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 14 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다.
상기 구성에 있어서는, 상기 착화 농도가 12 체적% 농도인 것이 바람직하다.
발명자들은, 기동시의 가스화로 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮을 경우, 연소 가스에 포함되는 탄진의 농도에 관계없이, 혼합 가스의 산소 농도를 12 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다라는 지견을 얻었다. 따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 12 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비에 있어서는, 상기 가스화로가 상기 고체 탄소질 연료를 연소시키는 컴버스터 버너(combustor burner)를 갖고, 상기 제 2 공급부는 상기 컴버스터 버너에 상기 이너트 가스를 공급하는 구성으로 해도 좋다.
이렇게 함으로써, 가스화로 설비의 가동시에 고체 탄소질 연료를 연소시키는데 이용되는 컴버스터 버너를 이용하고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 이너트 가스를 혼합시킬 수 있다.
상기 구성에 있어서는, 상기 가스화로가 상기 컴버스터 버너를 복수 갖고, 해당 복수의 컴버스터 버너의 취출구(吹出口)가, 해당 취출구로부터 배출되는 가스가 가스화로 단면과 대략 직교 방향으로 소용돌이의 중심을 형성하도록, 각각 다른 방향을 향해서 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 컴버스터 버너로부터 가스화로로 배출되는 이너트 가스에 의해 소용돌이가 형성되고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 이너트 가스의 혼합이 촉진된다. 따라서, 혼합 가스에 산소 농도가 높은 부분이 존재하지 않아, 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비에 있어서는, 상기 가스화로가 상기 가연성 가스와 물의 열교환에 의해 증기를 발생시키는 열교환기를 갖고, 상기 제 2 공급부가, 상기 열교환기보다 하류측, 또한 상기 가스화로로부터 상기 챠 회수부로 상기 가연성 가스를 공급하는 가연성 가스 공급 유로보다 상류측에, 상기 이너트 가스를 공급하는 구성으로 해도 좋다.
이렇게 함으로써, 열교환기보다 상류측에 이너트 가스를 공급하여 연소 가스의 온도를 저하시키는 경우에 비하여, 열교환기의 열회수 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비에 있어서는, 상기 제 2 공급부가 상기 가스화로로부터 상기 챠 회수부로 상기 가연성 가스를 공급하는 가연성 가스 공급 유로에 상기 이너트 가스를 공급하도록 해도 좋다.
이렇게 함으로써, 가스화로에 어떠한 영향도 미치는 일없이 챠 회수부의 상류측에 이너트 가스를 공급하고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 이너트 가스를 혼합시킬 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화 복합 발전 설비는, 상기 태양의 가스화로 설비와, 상기 가스화로 설비에 의해 생성된 상기 가연성 가스를 연료로서 운전되는 가스 터빈 설비와, 상기 가스 터빈 설비에 의한 상기 가연성 가스의 연소에 의해 생성되는 연소 배기 가스 중의 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러와, 해당 배열 회수 보일러로부터 공급되는 증기에 의해 운전되는 증기 터빈 설비와, 상기 가스 터빈 설비가 공급하는 동력 및 상기 증기 터빈 설비가 공급하는 동력에 의해 구동되는 발전기를 구비한다.
이렇게 함으로써, 가스화로 설비를 기동할 때에 플레어 설비에 챠를 포함하는 가스가 공급되는 것을 억제하면서, 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제한 가스화 복합 발전 설비를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비의 기동 방법은, 산소 함유 기체를 이용하여 고체 탄소질 연료를 가스화함으로써, 가연성 가스가 생성되는 가스화로와, 상기 가스화로에 의해 생성된 상기 가연성 가스에 포함되는 챠를 회수하는 챠 회수부와, 상기 챠 회수부에 의해 챠가 회수된 상기 가연성 가스를 연소시키는 플레어 설비와, 상기 가스화로에 상기 산소 함유 기체를 공급하는 제 1 공급부와, 상기 챠 회수부의 상류측에 이너트 가스를 공급하는 제 2 공급부를 구비하는 가스화로 설비의 기동 방법으로서, 상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어하는 제어 공정과, 기동용 버너에 의해 상기 산소 함유 기체와 기동용 연료를 연소하여 연소 가스를 생성하는 기동용 연소 공정을 구비하며, 상기 제어 공정이, 상기 기동용 연소 공정에 의해 생성되는 연소 가스와 상기 이너트 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록, 상기 기동용 연소 공정에 앞서서, 상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어한다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비의 기동 방법은, 가스화로 설비를 기동하기 위해서, 기동용 연소 공정에 의해, 기동용 버너를 이용하여 산소 함유 기체와 기동용 연료를 연소시킨다. 그리고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스는 챠 회수부에 공급된다. 이렇게 함으로써, 산소 함유 기체 및 연소 가스에 포함되는 챠가 챠 회수부에서 회수된 후에, 산소 함유 기체 및 연소 가스가 플레어 설비에 공급된다. 그 때문에, 플레어 설비에 챠를 포함하는 가스가 공급되는 것이 억제된다.
여기에서, 챠 회수부에는 미연의 고체 탄소질을 포함하는 챠가 존재하기 때문에, 챠 회수부에 공급되는 산소 함유 기체 및 연소 가스의 산소 농도가 높을 경우, 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질이 착화할 가능성이 있다.
그래서, 본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비의 기동 방법은, 기동용 버너에 의한 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소를 개시시키기에 앞서서, 챠 회수부의 상류측에 공급하는 이너트 가스의 공급량을 제어하고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 이너트 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록 했다.
이렇게 함으로써, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스의 산소 농도가 높을 경우라도, 챠 회수부의 상류측에서 연소 가스에 이너트 가스가 혼합되고, 산소 농도가 착화 농도 이하의 혼합 가스가 챠 회수부에 공급된다. 그 때문에, 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 가스화로 설비의 기동 방법에 있어서는, 상기 착화 농도가 상기 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질이 착화할 수 있는 산소 농도의 하한값보다 낮은 구성으로 해도 좋다.
이렇게 함으로써, 그 때문에, 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다.
상기 구성에 있어서는, 상기 착화 농도가 14 체적% 농도인 것이 바람직하다.
발명자들은, 연소 가스에 포함되는 탄진의 농도가 비교적 낮고, 또한 기동시의 가스화로 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮을 경우, 혼합 가스의 산소 농도를 14 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 챠 회수부에 존재하는 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다라는 지견을 얻었다. 따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 14 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다.
상기 구성에 있어서는, 상기 착화 농도가 12 체적% 농도인 것이 바람직하다.
발명자들은, 기동시의 가스화로 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮을 경우, 연소 가스에 포함되는 탄진의 농도에 관계없이, 혼합 가스의 산소 농도를 12 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다라는 지견을 얻었다. 따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 12 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스화로 설비를 기동할 때에 플레어 설비에 챠를 포함하는 가스가 공급되는 것을 억제하면서, 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제한 가스화로 설비, 그것을 구비한 가스화 복합 발전 설비, 및 가스화로 설비의 기동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비를 도시하는 계통도,
도 2는 제 1 실시형태의 석탄 가스화로를 도시하는 종단면도,
도 3은 컴버스터 버너의 취출구의 방향을 도시하는 석탄 가스화로의 횡단면도,
도 4는 제 1 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비의 기동 공정을 도시하는 흐름도,
도 5는 석탄 가스화 복합 발전 설비의 기동 공정의 비교예를 도시하는 흐름도,
도 6은 챠 회수 장치로부터 배출되는 가스의 유량을 도시하는 도면으로서, (a)가 제 1 실시형태의 기동 공정에 있어서의 가스의 유량을 도시하고, (b)가 기동 공정의 비교예에 있어서의 가스의 유량을 도시하는 도면,
도 7은 석탄 가스화로로부터 배출되는 혼합 가스의 산소 농도를 도시하는 도면으로서, (a)가 제 1 실시형태의 기동 공정에 있어서의 혼합 가스의 산소 농도를 도시하고, (b)가 기동 공정의 비교예에 있어서의 혼합 가스의 산소 농도를 도시하는 도면,
도 8은 착화 영역과 불착화 영역의 경계에 있어서의 미분탄의 탄진 농도와 산소 농도의 관계를 도시하는 도면,
도 9는 제 2 실시형태의 석탄 가스화로를 도시하는 종단면도,
도 10은 제 3 실시형태의 석탄 가스화로를 도시하는 종단면도,
도 11은 제 4 실시형태의 석탄 가스화로를 도시하는 종단면도.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(Integrated Gasification Combined Cycle: IGCC)(1)는 석탄 가스화로 설비(100)와, 가스 터빈 설비(50)와, 배열 회수 보일러(60)와, 증기 터빈 설비(70)와, 발전기(71)를 구비한다.
석탄 가스화로 설비(100)는 고체 탄소질 연료인 석탄을 가스화하여, 가연성 가스를 생성하기 위한 설비이다. 석탄 가스화로 설비(100)에 의해 생성된 가연성 가스는 가연성 가스 공급 유로(41)를 거쳐서, 가스 터빈 설비(50)의 연소기(51)에 공급된다. 석탄 가스화로 설비(100)의 상세에 대해서는, 후술한다.
가스 터빈 설비(50)는 연소기(51)와, 압축기(52)와, 가스 터빈(53)을 구비한다. 연소기(51)는 석탄 가스화로 설비(100)로부터 공급되는 가연성 가스를 압축기(52)에 의해 압축된 압축 공기를 이용하여 연소시킨다. 이렇게 해서 가연성 가스가 연소하면, 고온 고압의 연소 가스가 생성되어 연소기(51)로부터 가스 터빈(53)에 공급된다. 이 결과, 고온 고압의 연소 가스가 일을 해서 가스 터빈(53)을 구동하고, 고온의 연소 배기 가스가 배출된다. 그리고, 가스 터빈(53)의 회전축 출력은 후술하는 발전기(71)나 압축기(52)의 구동원으로서 사용된다.
압축기(52)는, 압축 공기의 일부를 가연성 가스 연소용으로서 연소기(51)에 공급하는 동시에, 압축 공기의 다른 일부를 석탄 가스화로 설비(100)의 추기(抽氣) 공기 승압기(54)에 공급한다. 추기 공기 승압기(54)에 공급된 압축 공기는 승압된 상태로 석탄 가스화로(10)에 공급된다.
배열 회수 보일러(60)는 가스 터빈(53)으로부터 배출되는 고온의 연소 배기 가스가 보유하는 열을 회수하여 증기를 생성하는 설비이다. 배열 회수 보일러(60)는 연소 배기 가스와 물의 열교환에 의해 증기를 생성하고, 생성된 증기를 증기 터빈 설비(70)에 공급한다. 배열 회수 보일러(60)는 물과의 열교환에 의해 온도 저하한 연소 배기 가스를, 필요한 처리를 실시한 후에 대기로 방출한다.
증기 터빈 설비(70)는 배열 회수 보일러(60)로부터 공급되는 증기를 구동원으로 하여, 발전기(71)가 연결되는 회전축을 회전시키는 설비이다.
발전기(71)는 가스 터빈 설비(50)와 증기 터빈 설비(70)의 쌍방에 의해 구동되는 회전축에 연결되어 있고, 회전축의 회전에 의해 발전을 실행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)는, 석탄을 가스화하여 생성된 가연성 가스에 의해 가스 터빈 설비(50)를 구동하고, 가스 터빈 설비(50)로부터 배출되는 연소 배기 가스에 의해 증기를 생성하고, 생성된 증기에 의해 증기 터빈 설비(70)를 구동하고, 가스 터빈 설비(50) 및 증기 터빈 설비(70)를 구동원으로 하여, 발전기(71)에 의한 발전을 실행하는 것이다.
다음에, 본 실시형태의 석탄 가스화로 설비(100)에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 석탄 가스화로 설비(100)는 석탄 가스화로(가스화로)(10)와, 급탄 장치(20)와, 챠 회수 장치(챠 회수부)(30)와, 가스 정제 설비(40)와, 공기 분리 장치(Air Separation Unit: ASU)(80)와, 플레어 설비(90)와, 추기 공기 승압기(54)와, 제어 장치(CU)를 구비한다.
석탄 가스화로(10)는 가스화제와 함께 공급된 미분탄을 가스화하여 가연성 가스를 생성하는 장치이다. 석탄 가스화로(10)에는, 예를 들어 공기 블로잉 2단 분류 바닥 가스화로라고 불리는 방식의 노가 채용되어 있다. 이러한 석탄 가스화로(10)는 가스화제와 함께 도입한 미분탄(고체 탄소질 연료)을 부분 연소시켜서 가스화하는 장치이다. 그리고, 석탄 가스화로(10)에서 생성된 가연성 가스는 가연성 가스 공급 유로(11)를 거쳐서 후술하는 챠 회수 장치(30)로 인도된다.
석탄 가스화로(10)에 공급되는 가스화제로서는, 공기, 산소 부화 공기, 산소, 수증기 등을 예시할 수 있고, 예를 들어 가스 터빈 설비(50)로부터 추기 공기 승압기(54)를 거쳐서 도입한 압축 공기에 공기 분리 장치(ASU)(80)로부터 공급되는 산소를 혼합하여 사용된다. 석탄 가스화로(10)의 상세에 대해서는 후술한다.
급탄 장치(20)는, 고체 탄소질 연료인 석탄을, 석탄 밀(mill)(도시 생략)을 히용하여 분쇄해서 미분탄을 생성하고, 석탄 가스화로(10)에 공급하는 장치이다. 급탄 장치(20)에 의해 생성된 미분탄은, 공기 분리 장치(80)로부터 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서 공급되는 질소 가스(이너트 가스)에 의해 반송되는 것에 의해, 석탄 가스화로(10)에 공급된다.
예를 들면, 이너트 가스란, 산소 함유율이 약 5 체적％ 이하의 불활성 가스이며, 질소 가스나 이산화탄소 가스나 아르곤 가스 등이 대표 예이지만, 반드시 약 5% 이하로 제한되는 것이 아니다.
챠 회수 장치(30)는 석탄 가스화로(10)로부터 공급되는 가연성 가스에 포함되는 챠(미연분의 미분탄)를 가연성 가스로부터 분리하여 회수하는 장치이다. 챠 회수 장치(30)는 사이클론(31)과 다공성 필터(32)가 연결관(33)을 거쳐서 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다. 챠 회수 장치(30)에서 챠가 분리 제거된 가연성 가스는 가연성 가스 공급 유로(34)를 거쳐서 가스 정제 설비(40)로 인도된다.
사이클론(31)은 석탄 가스화로(10)로부터 공급되는 가연성 가스에 포함되는 챠를 분리 제거하고, 가연성 가스 성분을 다공성 필터(32)에 공급한다.
다공성 필터(32)는 사이클론(31)의 후류측에 설치된 필터이며, 가연성 가스에 포함되는 미세 챠를 회수한다.
챠 회수 장치(30)에 의해 회수된 챠는, 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서 공급되는 질소 가스(이너트 가스)에 의해 반송되는 것에 의해, 챠 회수 유로(38)를 거쳐서 석탄 가스화로(10)에 공급된다.
가스 정제 설비(40)는, 챠 회수 장치(30)에서 챠가 분리 제거된 가연성 가스를 정제하여 불순물을 제거하고, 가스 터빈 설비(50)의 연료 가스로서 적합한 성상의 가스를 정제하는 설비이다. 가스 정제 설비(40)에 의해 정제된 가연성 가스는 가연성 가스 공급 유로(41)를 거쳐서 가스 터빈 설비(50)의 연소기(51)에 공급된다.
공기 분리 장치(80)는, 공기를 압축하면서 냉각하는 것에 의해 액화하고, 증류에 의해 산소 가스, 질소 가스, 아르곤 가스, 기타 가스로 분리하는 장치이다. 공기 분리 장치(80)에 의해 분리된 산소 가스는 산소 공급 유로(82)(제 1 공급부)를 거쳐서 석탄 가스화로(10)에 공급된다. 공기 분리 장치(80)에 의해 분리된 질소 가스는 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서, 그 일부가 석탄 가스화로(10)에 공급된다. 공기 분리 장치(80)에 의해 분리된 질소 가스는, 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서, 그 밖의 일부가 미분 연료 공급 유로(21) 및 챠 회수 유로(38)에 반송용 가스로서 공급된다.
공기 분리 장치(80)는, 후술하는 제어 장치(CU)로부터 송신되는 제어 신호에 따라서, 이너트 가스 공급 유로(81)에 공급하는 질소 가스의 유량과, 산소 공급 유로(82)에 공급하는 산소 가스의 유량을 각각 조정하는 것이 가능하게 되어 있다.
플레어 설비(90)는 챠 회수 장치(30)에 의해 챠가 회수된 가연성 가스를 연소시키는 설비이다. 플레어 설비(90)는, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동시 혹은 정지시에 있어서, 석탄 가스화로(10)로부터 배출되는 가스를 연소시켜서 대기에 방출한다. 플레어 설비(90)는, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동시에는, 기동용 연료를 석탄 가스화로(10)의 기동용 버너에 의해 연소시키는 것에 의해 발생하는 연소 가스에 포함되는 미연분을 연소시킨다.
또한, 플레어 설비(90)는, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 정지시에는, 가스 정제 설비(40)에 의해 정제된 가연성 가스를 연소시킨다. 또한, 플레어 설비(90)는 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 가동중에 발생하는 잉여의 가연성 가스를 연소시킬 수도 있다.
추기 공기 승압기(54)는 가스 터빈 설비(50)의 압축기(52)로부터 추기된 압축 공기를 승압하여, 석탄 가스화로(10)에 공급하는 장치이다. 추기 공기 승압기(54)에 의해 승압된 압축 공기는 공기 공급 유로(55)를 거쳐서 석탄 가스화로(10)에 공급된다.
제어 장치(제어부)(CU)는 석탄 가스화로 설비(100)의 각부를 제어하는 장치이다. 제어 장치(CU)는 제어 동작을 실행하기 위한 제어 프로그램이 기억된 기억부(도시 생략)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것에 의해, 이하에 설명하는 각종의 제어 동작을 실행한다.
제어 장치(CU)는, 공기 분리 장치(80)가 이너트 가스 공급 유로(81)에 공급하는 질소 가스의 유량을 제어하는 제어 신호를 공기 분리 장치(80)에 출력하는 것에 의해, 공기 분리 장치(80)로부터 석탄 가스화로(10), 미분 연료 공급 유로(21), 및 챠 회수 유로(38)에 공급되는 질소 가스의 유량을 제어한다.
또한, 제어 장치(CU)는, 공기 분리 장치(80)가 산소 공급 유로(82)에 공급하는 산소 가스의 유량을 제어하는 제어 신호를 공기 분리 장치(80)에 출력하는 것에 의해, 공기 분리 장치(80)로부터 석탄 가스화로(10)에 공급되는 산소 가스의 유량을 제어한다.
또한, 제어 장치(CU)는, 공기 유량 조정 밸브(제 1 공급부)(56)의 개도(開度)를 조정하는 제어 신호를 공기 유량 조정 밸브(56)에 출력하는 것에 의해, 추기 공기 승압기(54)로부터 석탄 가스화로(10)에 공급되는 압축 공기의 유량을 제어한다.
이와 같이, 공기 분리 장치(80)의 산소 공급 유로(82) 및 공기 유량 조정 밸브(56)는 각각 산소 함유 기체인 산소 가스 및 압축 공기를 석탄 가스화로(10)에 공급하는 제 1 공급부로서 기능한다.
또한, 공기 분리 장치(80)의 이너트 가스 공급 유로(81)는 이너트 가스인 질소 가스를 챠 회수 장치(30)의 상류측에 공급하는 제 2 공급부로서 기능한다.
또한, 제어 장치(CU)는, 압력 조정 밸브(97)의 개도를 조정하는 제어 신호를 압력 조정 밸브(97)에 출력하는 것에 의해, 석탄 가스화로(10) 내부의 압력을 조정할 수 있다.
여기에서, 석탄 가스화로(10)로부터 배출되는 가연성 가스가 유통하는 유로 및 그 유로 상에 마련되는 개폐 밸브에 대해서 설명한다.
석탄 가스화로(10)로부터 배출된 가연성 가스는 가연성 가스 공급 유로(11)의 상류단(A)에서 분기되고, 챠 회수 장치(30) 또는 바이패스 주 유로(91)로 유입된다.
바이패스 주 유로(91)는 상류단(A)으로부터 하류단(B)에 이르는 유로이며, 석탄 가스화로(10)로부터 배출되는 가연성 가스를, 챠 회수 장치(30)를 통과시키지 않고 플레어 설비(90)에 공급하기 위한 유로이다. 이러한 바이패스 주 유로(91)에 마련되는 개폐 밸브(92)는 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)를 긴급 정지시킬 경우 등에 개방 상태가 된다.
바이패스 주 유로(91)에 마련되는 개폐 밸브(92)가 폐쇄 상태, 또한 챠 회수 장치(30)의 상류측에 마련되는 개폐 밸브(12)가 개방 상태인 경우, 석탄 가스화로(10)로부터 배출되는 가연성 가스는 챠 회수 장치(30)에 공급된다.
챠 회수 장치(30)에 공급된 가연성 가스는 사이클론(31)으로부터 연결관(33)을 경유하여 다공성 필터(32)에 공급된다. 다공성 필터(32)에서 미세 챠가 제거된 가연성 가스는 가연성 가스 공급 유로(34)에 공급된다.
분기 배관(37)은 가연성 가스 공급 유로(34)로부터 개폐 밸브(35)의 상류측에서 분기되고, 바이패스 주 유로(91)에 접속된다. 분기 배관(37)에는, 개폐 밸브(36)가 마련되어 있다.
또한, 분기 배관(44)은 가스 정제 설비(40)와 연소기(51) 사이를 접속하는 가연성 가스 공급 유로(41)에 마련되는 개폐 밸브(42)의 상류측에서 분기되고, 바이패스 주 유로(91)에 접속된다. 분기 배관(44)에는, 개폐 밸브(43)가 마련되어 있다.
다음에, 본 실시형태의 석탄 가스화로(10)에 대해서 도 2 및 도 3을 이용하여 보다 상세하게 설명한다.
석탄 가스화로(10)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 가스화부(10a)와, 신가스 냉각기(syngas cooler)(열교환기)(10b)와, 압력 용기(10c)를 구비한다.
가스화부(10a)는 하방으로부터 컴버스터(10d), 리덕터(reductor)(10e)의 순으로 배치된다. 컴버스터(10d)와 리덕터(10e)에 의해 가스화부(10a)가 구성된다. 가스화부(10a)에서는, 하방으로부터 상방으로 가스가 흐르도록 형성되어 있다. 또한, 석탄 가스화로(10)는 가스화부(10a)의 리덕터(10e)의 상부에 신가스 냉각기(10b)가 마련된다.
컴버스터(10d)에는, 컴버스터 버너(10f)로부터 미분탄, 공기 및 산소 가스가 투입되고, 챠 버너(10g)로부터 챠 회수 장치(30)에 의해 회수된 챠가 투입된다. 그리고, 컴버스터(10d)는 미분탄 및 챠를 일부 연소시켜서, 리덕터(10e)에 있어서의 가스화 반응에 필요한 고온 상태로 유지된다. 미분탄 및 챠의 잔부는 휘발분(일산화탄소, 수소, 저급 탄화수소 등)으로 열분해된다. 또한, 컴버스터(10d)에서는, 용융한 미분탄의 재는 재 호퍼(10h)에 저류되어 가스화부(10a)의 하방으로부터 배출된다. 용융한 재는 물로 급냉, 분쇄되어서 유리형상의 슬래그가 된다.
리덕터(10e)에서는, 컴버스터(10d)로부터 공급되는 고온 가스에 의해, 리덕터 버너(10i)로부터 투입된 미분탄이 가스화된다. 이것에 의해, 미분탄으로부터 일산화탄소나 수소 등의 가스가 생성된다. 석탄 가스화 반응은 미분탄 및 챠 중의 탄소가 고온 가스 중의 이산화탄소 및 수분과 반응하여 일산화탄소나 수소를 생성하는 흡열 반응이다.
컴버스터 버너(10f)에는, 미분 연료 공급 유로(21)를 거쳐서, 급탄 장치(20)로부터의 미분탄이 공기 분리 장치(80)에 있어서 분리된 질소 가스와 함께 공급된다. 컴버스터 버너(10f)에는, 추기 공기 승압기(54)로부터 공기 공급 유로(55)를 거쳐서 압축 공기가 공급된다. 또한, 컴버스터 버너(10f)에는, 공기 분리 장치(80)로부터 산소 공급 유로(82)를 거쳐서 산소 가스가 공급된다. 더욱이, 컴버스터 버너(10f)에는, 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서 질소 가스가 공급된다. 압축 공기와 산소 가스는 가스화제(산화제)로서 석탄 가스화로(10)에 공급된다. 그리고, 컴버스터 버너(10f)로부터 미분탄, 공기, 질소 가스 및 산소 가스가 컴버스터(10d) 내에 투입된다.
컴버스터 버너(10f)에 공급되는 미분탄의 양, 산소 가스의 유량, 질소 가스의 유량, 및 압축 공기의 유량은 미분 연료 공급 유로(21), 산소 공급 유로(82), 이너트 가스 공급 유로(81), 및 공기 공급 유로(55)의 각각에 마련된 유량 조정 밸브(도시 생략)에 의해 조정된다. 이들 유량 조정 밸브(도시 생략)의 개도는 제어 장치(CU)로부터 유량 조정 밸브에 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 석탄 가스화로(10)는 컴버스터 버너(10f)를 복수 갖고 있다. 또한, 복수의 컴버스터 버너(10f)의 취출구는, 취출구로부터 배출되는 가스(미분탄, 산소 가스, 질소 가스, 압축 공기의 혼합 가스)가 소용돌이(C)를 형성하도록, 각각 다른 방향을 향해서 배치되어 있다.
챠 버너(10g)에는, 챠 회수 유로(38)를 거쳐서, 챠 회수 장치(30)로부터의 챠가 공기 분리 장치(80)에 있어서 분리된 질소 가스와 함께 공급된다. 챠 버너(10g)에는, 추기 공기 승압기(54)로부터 공기 공급 유로(55)를 거쳐서 압축 공기가 공급된다. 또한, 챠 버너(10g)에는, 공기 분리 장치(80)로부터 산소 공급 유로(82)를 거쳐서 산소 가스가 공급된다. 더욱, 챠 버너(10g)에는, 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서 질소 가스가 공급된다. 압축 공기와 산소 가스는 가스화제(산화제)로서 석탄 가스화로(10)에 공급된다. 그리고, 챠 버너(10g)로부터 챠, 공기, 질소 가스 및 산소 가스가 컴버스터(10d) 내에 투입된다.
챠 버너(10g)에 공급되는 미분탄의 양, 산소 가스의 유량, 질소 가스의 유량, 및 압축 공기의 유량은, 챠 회수 유로(38), 산소 공급 유로(82), 이너트 가스 공급 유로(81), 및 공기 공급 유로(55)의 각각에 마련된 유량 조정 밸브(도시 생략)에 의해 조정된다. 이들 유량 조정 밸브(도시 생략)의 개도는 제어 장치(CU)로부터 유량 조정 밸브에 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
리덕터 버너(10i)에는, 미분 연료 공급 유로(21)를 거쳐서, 급탄 장치(20)로부터의 미분탄이 공기 분리 장치(80)에 있어서 분리된 질소 가스와 함께 공급된다. 리덕터 버너(10i)에는, 추기 공기 승압기(54)로부터 공기 공급 유로(55)를 거쳐서 압축 공기가 공급된다. 또한, 리덕터 버너(10i)에는, 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서 질소 가스가 공급된다. 그리고, 리덕터 버너(10i)로부터 미분탄이 리덕터(10e) 내에 투입된다.
리덕터 버너(10i)에 공급되는 미분탄의 양, 질소 가스의 유량, 및 압축 공기의 유량은, 미분 연료 공급 유로(21), 이너트 가스 공급 유로(81), 및 공기 공급 유로(55)의 각각에 마련된 유량 조정 밸브(도시 생략)에 의해 조정된다. 이들 유량 조정 밸브(도시 생략)의 개도는 제어 장치(CU)로부터 유량 조정 밸브에 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
가스화부(10a)의 하류측, 즉 가스화부(10a)의 상부에는, 신가스 냉각기(10b)가 마련된다. 신가스 냉각기(10b)는 복수의 열교환기로 이루어져도 좋다. 신가스 냉각기(10b)에서는, 리덕터(10e)로부터 인도된 고온 가스로부터 현열(顯熱)을 얻어서, 신가스 냉각기(10b)에 인도된 물을 증기로서 발생시킨다. 신가스 냉각기(10b)를 통과한 생성 가스는 냉각되고나서, 가연성 가스 공급 유로(11)로 배출된다.
압력 용기(10c)는 내부로부터의 압력을 견딜 수 있는 용기이며, 내부에 가스화부(10a)와 신가스 냉각기(10b)를 수용한다. 압력 용기(10c)와 가스화부(10a)와 신가스 냉각기(10b)는 축을 공통으로 하여 배치된다.
압력 용기(10c)의 내벽부와, 가스화부(10a) 또는 신가스 냉각기(10b)의 외벽부 사이에는, 애뉼러스부(annulus section)(10j)가 마련되어 있다.
가스화부(10a)의 하방에는, 또한 기동용 연소실(10k)이 마련되어 있고, 기동용 버너(BS)로부터 공급되는 기동용 연료를 연소시킨다. 기동용 버너(BS)에는, 산소 공급 유로(82) 및 공기 공급 유로(55)로부터, 산소 함유 기체인 산소 가스 및 압축 공기가 공급된다. 기동용 버너(BS)는 산소 함유 기체와 기동용 연료를 연소시킨다. 산소 공급 유로(82)로부터 기동용 버너(BS)에 공급되는 산소 가스량과, 공기 공급 유로(55)로부터 기동용 버너(BS)에 공급되는 공기량은 각각 유량 조정 밸브(도시 생략)에 의해 조정된다.
기동용 연료로서는, 예를 들어 등유, 경유, 천연 가스 등이 이용된다.
다음에, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정에 대해서 도 4에 도시하는 흐름도를 이용하여 설명한다.
도 4에 도시하는 흐름도의 각 공정은 제어 장치(CU)가 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 각부를 제어하는 것에 의해 실행하는 것으로 한다. 단, 개폐 밸브(12, 35, 36, 42, 43, 92)의 개폐 동작 등, 각 공정의 적어도 일부는 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 작업자가 실행해도 좋다.
단계 S401에서, 제어 장치(CU)는, 공기 분리 장치(80)에 제어 신호를 출력하고, 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서 석탄 가스화로(10)에 질소 가스가 공급되도록 제어한다. 이너트 가스 공급 유로(81)를 거친 석탄 가스화로(10)에의 질소 가스의 공급은 도 4에 도시하는 각 공정이 종료할 때까지 계속된다.
단계 S401에 있어서, 제어 장치(CU)는, 개폐 밸브(35, 42, 92)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(12, 36, 43)를 개방 상태로 한다.
이와 같이, 단계 S401에서는, 석탄 가스화로(10)에 공급되는 질소 가스가 챠 회수 장치(30)로부터 분기 배관(37) 및 바이패스 주 유로(91)를 경유하여 플레어 설비(90)로 인도된다.
이와 같이 하여, 석탄 가스화로(10)와, 챠 회수 장치(30)와, 플레어 설비(90)가 질소 가스에 의해 퍼지된다.
단계 S402에서, 제어 장치(CU)는, 압력 조정 밸브(97)의 개도를 작게 하는 제어 신호를 출력하고, 석탄 가스화로(10)로부터 플레어 설비(90)에 이르는 유로를 폐색하여, 석탄 가스화로(10) 내를 질소 가스에 의해 가압한다. 또한, 제어 장치(CU)는, 석탄 가스화로 설비(100)가 구비하는 각부에 질소 가스 및 물을 공급하는 것에 의해, 석탄 가스화로 설비(100)의 워밍을 실행한다.
단계 S403에서, 제어 장치(CU)는, 이너트 가스 공급 유로(81)로부터 분기되어 미분 연료 공급 유로(21)에 접속되는 유로 상에 마련되는 유량 조정 밸브(도시 생략)에 제어 신호를 출력하고, 미분 연료 공급 유로(21)에 질소 가스가 공급되도록 유량 조정 밸브를 제어한다. 미분 연료 공급 유로(21)에 공급된 질소 가스는 컴버스터 버너(10f)로부터 석탄 가스화로(10)의 컴버스터(10d)로 유입된다.
단계 S403에 있어서의 질소 가스의 공급은 단계 S404(기동용 연료에 의한 가스화로 점화)에 있어서의 기동용 연료의 연소에 앞서서 개시된다. 이와 같이 기동용 연료의 연소에 앞서서 질소 가스의 공급을 개시시키고 있는 것은, 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스에, 연소 개시 시점부터 확실하게 질소 가스를 혼합하고, 이들 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도를 일시적으로도 산소 농도가 높을 때가 존재하는 일없이 확실하게 저하시키기 위해서이다.
단계 S403과 단계 S404를 동시에 실행할 경우, 컴버스터 버너(10f)로부터 컴버스터(10d)로 유입되는 질소 가스의 유량이 충분한 양이 되기 전에 연소 가스가 발생하고, 연소 가스와 질소 가스의 혼합 가스의 산소 농도가 미연의 고체 탄소질의 착화를 충분히 억제할 수 없을 가능성이 있다. 혼합 가스의 산소 농도를 확실하게 저하시키는 것에 의해, 챠 회수 장치(30)에 있어서 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제할 수 있다.
단계 S403에 있어서의 질소 가스의 공급을, 기동용 연료의 연소를 개시시키는 시점부터 어느 정도 앞서서 개시시킬지는, 공기 분리 장치(80)의 성능이나, 석탄 가스화로(10)의 사양 등의 다양한 조건에 의해 결정하는 것으로 한다. 구체적으로는, 전술한 조건을 고려하여, 단계 S404에 있어서의 기동용 연료의 연소를 개시시키는 시점에서, 컴버스터 버너(10f)로부터 컴버스터(10d)로 목표로 하는 유량의 질소 가스가 유입되는 상태가 되도록 단계 S403에 있어서의 질소 가스의 공급을 개시하는 타이밍을 결정한다.
이러한 타이밍은, 적어도 기동용 연료에 의한 가스화로 점화 시점을 포함하는 연소 가스가 발생 개시하기 이전이며, 가스화로 점화의 몇 초간부터 몇 분간 전에 설정된다.
단계 S403에서, 제어 장치(CU)는, 후술하는 단계 S404에서 통기하는 공기(산소 함유 기체)와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 질소 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록, 공기 분리 장치(80)가 이너트 가스 공급 유로(81)에 공급하는 질소 가스의 유량을 조정한다.
여기에서, 착화 농도로서는, 예를 들어 챠 회수 장치(30)에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질이 착화할 수 있는 산소 농도의 하한값보다 낮도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 산소 농도의 하한값은 석탄의 조성이나 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 설치 환경 등에 의해 변화되지만, 예를 들어 14 체적% 농도, 보다 바람직하게는 12 체적% 농도가 예시된다.
여기에서, 산소 농도의 하한값에 대해서 설명한다.
도 8은 착화 영역과 불착화 영역의 경계에 있어서의 미분탄의 탄진 농도와 산소 농도의 관계를 나타내는 도면이다. 세로축이 탄진 농도를 나타내고, 가로축이 산소 농도를 나타낸다. 세로축은 대수축으로 표현되어 있다. 도 8에 도시하는 예는, 본 실시형태의 제어 장치(CU)에 의해 제어되는 산소 농도의 하한값을 설정하기 위해서, 발명자들에 의해 얻어진 실험 데이터에 근거하는 것이다. 따라서, 도 8에 도시하는 예는 본 실시형태의 석탄 가스화로(10)에 있어서의 탄진 농도의 산소 농도와의 관계를 직접적으로 나타내는 것은 아니다.
도 8 중의 실선은 미분탄이 존재하는 분위기의 절대 압력이 25ata인 경우의 착화 영역과 불착화 영역의 경계에 있어서의 미분탄의 탄진 농도와 산소 농도의 관계를 나타내고 있다. 한편, 도 8 중의 파선은 미분탄이 존재하는 분위기의 절대 압력이 대기압(1ata)인 경우의 착화 영역과 불착화 영역의 경계에 있어서의 미분탄의 탄진 농도와 산소 농도의 관계를 나타내고 있다.
실선과 파선의 어느 것에 있어서도, 선보다 좌측(산소 농도가 낮은 측)이 불착화 영역이며, 선보다 우측(산소 농도가 높은 측)이 착화 영역이다. 실선과 파선 모두는, 착화 영역과 불착화 영역의 경계를 나타내고 있지만, 현실에는 습도나 온도 등의 다른 조건에 의해, 착화 영역에서도 착화하지 않을 경우가 있을 수 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 미분탄이 존재하는 분위기의 산소 농도가 15 체적% 농도 이하인 경우, 탄진의 농도가 비교적 낮고, 또한 석탄 가스화로(10) 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮다라는 조건을 충족시키면, 그 조건을 충족시키는 미연의 고체 탄소질은 불착화 영역에 존재하게 된다.
챠 회수 장치(30)는 기동시에 석탄 가스화로(10)와 거의 동일 압력으로 가압되기 때문에, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 미연의 고체 탄소질은 전술한 조건을 충족시키는 것에 의해, 그 착화가 방지된다.
따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 15 체적% 농도 이하로 하고, 또한 전술한 조건을 충족시키도록 하는 것에 의해, 챠 회수 장치(30)에 연소 가스를 공급했더라도, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다.
특히, 혼합 가스의 산소 농도를 14 체적% 농도 이하인 경우, 석탄 가스화로내의 압력이 1ata 이하이면, 모든 탄진 농도에 있어서도 미연의 고체 탄소질은 불착화 영역에 존재하게 된다. 따라서, 챠 회수 장치(30)에 연소 가스를 공급했더라도, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 미분탄이 존재하는 분위기의 산소 농도가 12 체적% 농도 이하인 경우, 기동시의 가스화로 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮다라는 조건을 충족시키면, 그 조건을 충족시키는 미분탄은 불착화 영역에 존재하게 된다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 산소 농도가 12 체적% 농도 이하인 경우는, 석탄 가스화로(10) 내의 압력이 석탄 가스화로(10)의 기동시의 노내 압력보다 충분히 높은 25ata이어도 탄진 농도에 의하지 않고 불착화 영역이 된다. 그 때문에, 석탄 가스화로(10) 내의 압력이 25ata보다 충분히 낮은 경우, 미분탄은 불착화 영역에 존재하게 된다.
따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 12 체적% 농도 이하로 하고, 또한 전술한 조건을 충족시키도록 하는 것에 의해, 챠 회수 장치(30)에 연소 가스를 공급했더라도, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다.
단계 S404에서, 제어 장치(CU)는, 폐쇄 상태의 공기 유량 조정 밸브(56)의 개도를 증가시키고, 추기 공기 승압기(54)로부터 공급되는 압축 공기의, 공기 공급 유로(55)를 거쳐서 석탄 가스화로(10)에의 공급을 개시시킨다. 또한, 제어 장치(CU)는, 단계 S403에서 공급을 개시한 질소 가스의 유량이 목표 유량에 도달하고 있는 것을 확인한 후에, 기동용 연료를 기동용 버너(BS)에 공급하고, 기동용 연료에 의한 연소를 개시시킨다. 이러한 연소에 의해, 기동용 연소실(10k)에 있어서, 연소 가스가 생성된다.
단계 S404에서는, 개폐 밸브(35, 42, 92)가 폐쇄 상태이고, 개폐 밸브(12, 36, 43)가 개방 상태이다. 따라서, 기동용 연소실(10k)에 있어서 생성된 연소 가스는 통기되는 공기와 함께, 챠 회수 장치(30)에 공급된다. 챠 회수 장치(30)에 공급된 연소 가스와 공기는, 연소 가스에 포함되는 챠가 제거된 후에, 플레어 설비(90)에 공급되므로, 플레어 설비(90)로부터의 처리 가스 중에의 챠의 함유를 억제하는 점에서 바람직하다.
단계 S405에서, 제어 장치(CU)는, 개폐 밸브(12, 35, 36, 42)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(92, 43)를 개방 상태로 한다. 또한, 제어 장치(CU)는 공기 유량 조정 밸브(56)의 개도를 증가시키는 제어 신호와, 압력 조정 밸브(97)의 개도를 작게 하는 제어 신호를 출력한다. 이것에 의해, 추기 공기 승압기(54)로부터 석탄 가스화로(10)에 공급되는 압축 공기에 의해, 석탄 가스화로(10)의 내부를 더욱 가압한다.
단계 S406에서, 제어 장치(CU)는, 개폐 밸브(92, 36, 42)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(12, 35, 43)를 개방 상태로 한다. 이것에 의해, 석탄 가스화로(10)에서 생성되고, 챠 회수 장치(30)에서 챠가 회수된 연소 가스가 가스 정제 설비(40)에 공급된다. 가스 정제 설비(40)를 경유한 연소 가스는 분기 배관(44)을 경유하여, 플레어 설비(90)에 공급된다.
단계 S407에서, 제어 장치(CU)는, 기동용 버너에의 기동용 연료의 공급을 정지시키는 동시에, 급탄 장치(20)로부터 컴버스터 버너(10f)에의 미분탄의 공급을 개시시킨다. 이것에 의해, 석탄 가스화로(10)가 이용하는 가스화로 연료가 기동용 연료로부터 미분탄으로 전환된다.
단계 S408에서, 제어 장치(CU)는, 개폐 밸브(92, 36, 43)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(12, 35, 42)를 개방 상태로 한다. 이것에 의해, 석탄 가스화로(10)가 생성되고, 가스 정제 설비(40)에서 정제된 가연성 가스가 가스 터빈 설비(50)의 연소기(51)에 공급된다. 이에 따라, 제어 장치(CU)는, 단계 S401보다 이전에 개시하고 있는 기동용 연료를 이용한 연소기(51)의 연소를 정지시키기 위해, 기동용 연료의 공급을 정지한다. 이것에 의해, 가스 터빈 설비(50)가 이용하는 가스 터빈 연료가 기동용 연료로부터 석탄 가스화 가연성 가스로 전환된다.
단계 S409에서, 제어 장치(CU)는, 추기 공기 승압기(54)의 출력, 공기 분리 장치(80)로부터 산소 공급 유로(82)에의 산소 가스의 공급량, 급탄 장치(20)의 급탄량 등을 증가시키는 것에 의해, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 부하를 서서히 상승시킨다. 제어 장치(CU)는, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 부하가 소망의 부하에 도달했을 경우에, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정이 완료한 것으로 판단한다.
다음에, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정의 비교예에 대해서 도 5를 이용하여 설명한다.
또한, 도 5에 있어서의 단계 S501, S502, S505 내지 S509는 도 4에 있어서의 단계 S401, S402, S405 내지 S409와 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 5에 있어서의 단계 S503에서, 제어 장치(CU)는, 폐쇄 상태의 공기 유량 조정 밸브(56)의 개도를 증가시키고, 추기 공기 승압기(54)로부터 공급되는 압축 공기의, 공기 공급 유로(55)를 거쳐서 석탄 가스화로(10)에의 공급을 개시시킨다. 또한, 제어 장치(CU)는 기동용 연료를 기동용 버너(BS)에 공급하고, 기동용 연료에 의한 연소를 개시시킨다. 이러한 연소에 의해, 기동용 연소실(10k)에 있어서, 연소 가스가 생성된다.
단계 S503에서, 제어 장치(CU)는, 개폐 밸브(12, 35, 36, 42)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(92, 43)를 개방 상태로 한다. 따라서, 기동용 연소실(10k)에 있어서 생성된 연소 가스는 챠 회수 장치(30)에 공급되지 않고 바이패스 주 유로(91)에 공급된다. 바이패스 주 유로(91)에 공급된 연소 가스는 연소 가스에 포함되는 챠가 제거되지 않고, 플레어 설비(90)에 공급된다.
단계 S504에서, 제어 장치(CU)는, 개폐 밸브(92, 35, 42)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(12, 36, 43)를 개방 상태로 한다. 따라서, 기동용 연소실(10k)에 있어서 생성된 연소 가스는 챠 회수 장치(30)에 공급된다. 챠 회수 장치(30)에 공급된 연소 가스는 연소 가스에 포함되는 챠가 제거된 후에, 플레어 설비(90)에 공급된다.
이와 같이, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정의 비교예에 있어서는, 단계 S503에 있어서, 연소 가스에 포함되는 챠가 제거되지 않고, 플레어 설비(90)에 공급된다. 그 때문에, 연소 가스에 포함되는 챠가 플레어 설비(90)로부터 방출되는 가스 중에 함유될 가능성이 있다.
또한, 단계 S503이 완료할 때까지는, 기동용 연료의 연소에 의해 생성된 연소 가스가 챠 회수 장치(30)에 공급되지 않기 때문에, 다공성 필터(32)가 따뜻해지지 않는다. 따라서, 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정의 비교예에서는, 다공성 필터(32)가 소정 온도(예를 들면, 산노점(酸露点)의 약 160℃) 이상으로 하는데 필요한 시간이 본 실시형태의 기동 공정에 비해서 길어진다.
다공성 필터(32)를 산노점의 약 160℃ 이상으로 하는 것이 바람직한 것은, 다공성 필터(32)에 공급되는 가스에 포함되는 유황분이 산화하여 SO2가 발생하는 것이나, SO2가 산화에 의해 SO3으로 전환되고, 최종적으로 이들 유황분에 의해 부식이 일어나는 것을 억제하기 위해서이다.
한편으로, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정을 도시하는 도 4에 있어서는, 단계 S404에서 기동용 버너(BS)에 의한 기동용 연료의 연소를 개시시키기에 앞서서, 단계 S403에서 공기 분리 장치(80)가 이너트 가스 공급 유로(81)에 공급하는 질소 가스의 공급량을 증가시키도록 제어하고 있다.
공기 분리 장치(80)가 이너트 가스 공급 유로(81)에 공급하는 질소 가스는 컴버스터 버너(10f)에 공급되기 때문에, 기동용 연료의 연소에 의해 생성된 연소 가스는 컴버스터(10d)에서 혼합되어 연소 가스보다 산소 농도가 낮은 혼합 가스가 된다.
이와 같이, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정에 따르면, 비교예의 기동 방법에 비하여, 다공성 필터(32)에 연소 가스를 통과시키는 기간이 길게 확보될 수 있기 때문에, 다공성 필터(32)를 소정 온도(예를 들면, 약 160℃) 이상으로 하는데 필요한 시간을 단축할 수 있다.
또한, 혼합 가스에 포함되는 산소 농도를 낮게 함으로써, 다공성 필터(32)에 공급되는 가스에 포함되는 유황분이 산화하여 SO2가 발생하거나, SO2가 산화에 의해 SO3으로 전환되고, 최종적으로 이들 유황분에 의해 부식이 일어나는 것을 억제할 수 있다.
다음에, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정 및 그 비교예에 있어서, 챠 회수 장치(30)로부터 배출되는 가스의 유량에 대해서 도 6을 이용하여 설명한다.
도 6에 있어서, (a)가 본 실시형태의 기동 공정에 있어서의 가스의 유량을 나타내고, (b)가 비교예의 기동 공정에 있어서의 가스의 유량을 나타낸다. 도 6 중의 실선은 석탄 가스화로(10)의 출구로부터 가연성 가스 공급 유로(11)에 공급되는 가스량을 나타내고, 파선은 석탄 가스화로(10)에 공급되는 공기량을 나타내고, 일점쇄선은 석탄 가스화로(10)에 공급되는 질소 가스량을 나타낸다.
우선, 도 6의 (a)의 본 실시형태의 기동 방법을 설명한다. 도 4의 단계 S401은 도 6의 (a)의 시각 T1∼T2에 대응하고 있다. 시각 T1에서 석탄 가스화로(10)에의 질소 가스의 공급이 개시되고, 시각 T2에 이르기까지 석탄 가스화로(10)에 공급하는 질소 가스가 거의 일정한 유량을 유지하고 있다.
도 4의 단계 S402는 도 6의 (a)의 시각 T2∼T3에 대응하고 있다.
도 4의 단계 S403은 도 6의 (a)의 시각 T2∼T7에 대응하고 있다. 시각 T2로부터 시각 T3에 걸쳐서, 공기 분리 장치(80)로부터 이너트 가스 공급 유로(81)에 공급되는 질소 가스량이 상승하고, 시각 T3으로부터 시각 T6에 이르기까지 석탄 가스화로(10)에 공급되는 질소 가스량이 거의 일정하게 유지된다.
도 4의 단계 S404는 도 6의 (a)의 시각 T2∼T7에 대응하고 있다. 시각 T2로부터 시각 T3에 걸쳐서, 공기 유량 조정 밸브(56)의 개도를 증가시켜, 추기 공기 승압기(54)로부터 석탄 가스화로(10)에 공급되는 공기량을 증가시킨다. 시각 T3으로부터 시각 T6에 이르기까지 석탄 가스화로(10)에 공급되는 공기량이 거의 일정하게 유지된다.
제어 장치(CU)는, 시각 T3에서 질소 가스량과 공기량이 목표량에 도달한 것을 확인하면, 시각 T4에서 기동용 연료를 기동용 버너(BS)에 공급하고, 기동용 연료에 의한 연소를 개시시킨다. 제어 장치(CU)는, 시각 T4로부터 시각 T7에 이르기까지, 각종의 조건을 적절하게 변경하면서, 기동용 연료에 의한 연소를 계속한다.
도 4의 단계 S405는 도 6의 (a)의 시각 T7∼T8에 대응하고 있다. 시각 T7에 있어서, 제어 장치(CU)는 공기 유량 조정 밸브(56)의 개도를 증가시키는 제어 신호와, 압력 조정 밸브(97)의 개도를 작게 하는 제어 신호를 출력한다. 이것에 의해, 시각 T7로부터 시각 T8에 걸쳐서, 석탄 가스화로(10)에 공급되는 공기량이 증가하는 동시에, 석탄 가스화로(10)가 가압된다.
도 4의 단계 S406은 도 6의 (a)의 시각 T9에 대응하고 있다. 제어 장치(CU)는, 시각 T8에 있어서 석탄 가스화로(10)가 목표 압력까지 가압된 것을 확인하고 램핑(가압)을 종료한다. 제어 장치(CU)는, 시각 T9에 있어서, 챠 회수 장치(30)에서 챠가 회수된 연소 가스가 가스 정제 설비(40)에 공급되도록, 개폐 밸브(92, 36, 42)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(12, 35, 43)를 개방 상태로 한다.
계속해서, 도 6의 (b)의 비교예의 기동 방법에 대해서 설명한다. 도 5의 단계 S501은 도 6의 (b)의 시각 T1∼T2에 대응하고 있다. 시각 T1에서 석탄 가스화로(10)에의 질소 가스의 공급이 개시되고, 시각 T2에 이르기까지 석탄 가스화로(10)에 공급되는 질소 가스량이 서서히 유량이 감소하고 있다.
도 5의 단계 S502는 도 6의 (b)의 시각 T2∼T3에 대응하고 있다.
도 5의 단계 S503은 도 6의 (b)의 시각 T2∼T7에 대응하고 있다. 시각 T2로부터 시각 T3에 걸쳐서, 공기 유량 조정 밸브(56)의 개도를 증가시켜, 추기 공기 승압기(54)로부터 석탄 가스화로(10)에 공급되는 공기량을 증가시킨다. 시각 T3으로부터 시각 T6에 이르기까지 석탄 가스화로(10)에 공급되는 공기량이 거의 일정하게 유지된다.
제어 장치(CU)는, 시각 T3에서 공기량이 목표량에 도달한 것을 확인하면, 시각 T4에서 기동용 연료를 기동용 버너(BS)에 공급하고, 기동용 연료에 의한 연소를 개시시킨다. 제어 장치(CU)는, 시각 T4로부터 시각 T7에 이르기까지, 각종의 조건을 적절하게 변경하면서, 기동용 연료에 의한 연소를 계속한다.
도 5의 단계 S505는 도 6의 (b)의 시각 T7∼T8에 대응하고 있다. 시각 T7에 있어서, 제어 장치(CU)는 공기 유량 조정 밸브(56)의 개도를 증가시키는 제어 신호와, 압력 조정 밸브(97)의 개도를 작게 하는 제어 신호를 출력한다. 이것에 의해, 시각 T7로부터 시각 T8에 걸쳐서, 석탄 가스화로(10)에 공급되는 공기량이 증가하는 동시에, 석탄 가스화로(10)가 가압된다.
도 5의 단계 S506은 도 6의 (b)의 시각 T9에 대응하고 있다. 제어 장치(CU)는, 시각 T8에 있어서 석탄 가스화로(10)가 목표 압력까지 가압된 것을 확인하고 램핑(가압)을 종료한다. 제어 장치(CU)는, 시각 T9에 있어서, 챠 회수 장치(30)에서 챠가 회수된 연소 가스가 가스 정제 설비(40)에 공급되도록, 개폐 밸브(92, 36, 42)를 폐쇄 상태로 하고, 개폐 밸브(12, 35, 43)를 개방 상태로 한다.
이와 같이, 도 6의 (a)에 도시하는 본 실시형태의 기동 공정에 있어서는, 시각 T4에서 기동용 연료에 의한 연소를 개시시키기에 앞서서 시각 T2로부터 질소 가스의 공급량을 증가시키고, 시각 T3에서 질소 가스의 공급량을 목표량에 도달시키고, 그 후에 기동용 연료에 의한 연소를 개시시키고 있다.
그것에 대하여, 비교예의 기동 공정에 있어서는, 시각 T4에서 기동용 연료에 의한 연소를 개시시키는 시점에서 석탄 가스화로(10)에 공급되는 질소 가스량은 소량인 채로 있다.
다음에, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)의 기동 공정 및 그 비교예에 있어서, 석탄 가스화로(10)로부터 배출되는 혼합 가스의 산소 농도에 대해서 도 7을 이용하여 설명한다.
도 7에 있어서, (a)가 본 실시형태의 기동 공정에 있어서 석탄 가스화로(10)로부터 배출되는 혼합 가스의 산소 농도를 나타내고, (b)가 비교예의 기동 공정에 있어서 석탄 가스화로(10)로부터 배출되는 혼합 가스의 산소 농도를 나타낸다.
도 7의 (a)와 도 7의 (b)를 대비하면, 시각 T3∼시각 T4에 있어서 산소 농도가 최대값이 되고 있는 점에서 공통이다. 이것은, 시각 T2에서 석탄 가스화로(10)에의 공기의 공급이 개시되어 시각 T3에서 일정한 유량이 되고 있기 때문이다. 또한, 시각 T4에 있어서 기동용 연료에 의한 연소를 개시시키고 있기 때문에, 시각 T4 이후에 산소가 연소에 의해 소비되기 때문이다.
한편, 도 7의 (a)와 도 7의 (b)를 대비하면, 도 7의 (b)의 산소 농도의 최대값에 대하여, 도 7의 (a)의 산소 농도의 최대값이 작아지고 있는 점에서 차이가 있다. 이것은, 본 실시형태의 기동 공정에 있어서는, 시각 T4에서 기동용 연료에 의한 연소를 개시시키기에 앞서서 시각 T2에서 질소 가스의 공급량을 증가시킴으로써, 질소 가스와 공기가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 저하하고 있기 때문이다.
이와 같이, 본 실시형태의 기동 공정에 있어서는, 비교예의 기동 공정에 비하여, 기동용 연료에 의한 연소를 개시하는 시점에서의 기동용 버너(BS)의 주위의 분위기의 산소 농도가 충분히 낮아지고 있다. 그 때문에, 챠 회수 장치(30)에 공급되는 연소 가스와 질소 가스의 혼합 가스의 산소 농도를 충분히 낮게 하여, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제할 수 있다.
다음에, 본 실시형태의 석탄 가스화로 설비(100)가 발휘하는 작용 및 효과에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 석탄 가스화로 설비(100)는, 석탄 가스화로 설비(100)를 기동하기 위해서, 기동용 버너(BS)를 이용하여 산소 함유 기체와 기동용 연료를 연소시킨다. 그리고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스는 챠 회수 장치(30)에 공급된다. 이와 같이 함으로써, 산소 함유 기체 및 연소 가스에 포함되는 챠가 챠 회수 장치(30)에서 회수된 후에, 그 가스가 플레어 설비(90)에 공급된다. 이것에 의해, 플레어 설비(90)에, 챠를 포함하는 산소 함유 기체 및 연소 가스가 공급되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
여기에서, 챠 회수 장치(30)에는 미연의 고체 탄소질을 포함하는 챠가 존재하기 때문에, 챠 회수 장치(30)에 공급되는 연소 가스의 산소 농도가 높을 경우, 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소를 착화시켜버릴 가능성이 있다.
그래서, 본 실시형태의 석탄 가스화로 설비(100)는, 기동용 버너(BS)에 의한 기동용 연료의 연소를 개시시키기기에 앞서서, 챠 회수 장치(30)의 상류측에 공급하는 질소 가스(이너트 가스)의 공급량을 제어하고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 질소 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록 했다.
이와 같이 함으로써, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스의 산소 농도가 높은 경우라도, 챠 회수 장치(30)의 상류측에서 연소 가스에 질소 가스가 혼합되고, 산소 농도가 착화 농도 이하의 혼합 가스가 챠 회수 장치(30)에 공급된다. 그 때문에, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제할 수 있다.
또한, 기동용 버너(BS)에 의한 기동용 연료의 연소를 개시시키기기에 앞서서, 챠 회수 장치(30)의 상류측에 공급하는 질소 가스(이너트 가스)의 공급량을 제어하므로, 생성되는 연소 가스가 발생 시점부터 질소 가스(이너트 가스)가 보다 확실하게 혼합함으로써, 이들 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 높을 때가 존재하는 일없이, 보다 확실하게 산소 농도를 저하시키는 효과가 있다.
본 실시형태의 석탄 가스화로 설비(100)에 있어서는, 착화 농도가, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질이 착화할 수 있는 산소 농도의 하한값보다 낮은 구성으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 착화 농도는 14 체적% 농도인 것이 바람직하다.
발명자들은, 연소 가스를 포함하는 혼합 가스의 산소 농도가 완전히 없는 상태로 할 필요없이, 기동용 연료에 의한 가스화로 점화 시점을 포함하는 연소 가스의 발생 개시로부터 확실하게 산소 농도를 규정 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지하는 것이 가능한 것을 찾아냈다.
즉, 발명자들은, 연소 가스에 포함되는 탄진의 농도가 비교적 낮고, 또한 기동시의 석탄 가스화로(10) 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮을 경우, 혼합 가스의 산소 농도를 14 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 챠 회수 장치(30)에 존재하는 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다라는 지견을 얻었다. 따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 14 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다.
또한, 착화 농도는 12 체적% 농도인 것이 더욱 바람직하다.
발명자들은, 기동시의 석탄 가스화로(10) 내의 압력이 정상 운전 압력에 대하여 비교적 낮을 경우, 연소 가스에 포함되는 탄진의 농도에 관계없이, 혼합 가스의 산소 농도를 12 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다라는 지견을 얻었다. 따라서, 혼합 가스의 산소 농도를 12 체적% 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 확실하게 방지할 수 있다.
이와 같이, 혼합 가스의 산소 농도는, 시종에 있어서, 대기압 레벨에서는 산소 농도를 14 체적% 농도 이하로, 또한 압력이 높은 상태에서는 산소 농도를 12 체적% 농도 이하로 하는 것에 의해, 미연의 고체 탄소질의 착화를 방지할 수 있다.
여기에서, 「착화」란, 열원 등의 존재에 의해 불이 붙어 연소 반응이 발생하는 것을 의미하고, 서서히 진행되는 산화 반응과는 다른 것이다. 또한, 미연의 고체 탄소질의 양이나 상태에 의해 화염의 발생 상황은 다르고, 스스로 타기 시작하는 발화와는 반드시 동일하게 되지 않는다. 챠 회수 장치(30)에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제함으로써, 고체 탄소질 연료의 연소에 의한 연소열이 챠 회수 장치(30)의 온도를 과상승시켜, 재료의 설계 온도 초과나 손상의 원인이 되는 것이 방지된다.
본 실시형태의 석탄 가스화로 설비(100)에 있어서는, 석탄 가스화로(10)가 미분탄을 연소시키는 컴버스터 버너(10f)를 갖고, 공기 분리 장치(80)는 이너트 가스 공급 유로(81)를 거쳐서 컴버스터 버너(10f)에 질소 가스를 공급한다.
이와 같이 함으로써, 석탄 가스화로 설비(100)의 가동시에 미분탄을 연소시키는데 이용되는 컴버스터 버너(10f)를 이용하여, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 질소 가스를 혼합시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 석탄 가스화로(10)가 컴버스터 버너(10f)를 복수 갖고, 복수의 컴버스터 버너(10f)의 취출구가, 취출구로부터 배출되는 가스가 가스화로 단면과 대략 직교 방향으로 소용돌이의 중심을 형성하도록, 각각 다른 방향을 향해서 배치되어 있다.
이와 같이 함으로써, 컴버스터 버너(10f)로부터 석탄 가스화로(10)로 배출되는 질소 가스에 의해 소용돌이가 형성되어, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 이너트 가스의 혼합이 촉진된다. 따라서, 혼합 가스에 산소 농도가 높은 부분이 존재하지 않아, 미연의 고체 탄소질의 착화를 억제할 수 있다.
[제 2 실시형태]
다음에 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태는 제 1 실시형태의 변형예이고, 이하에서 특별히 설명하는 경우를 제외하고, 제 1 실시형태와 동일한 것으로 하여, 설명을 생략한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 있어서는, 공기 분리 장치(80)가, 기동용 버너(BS)에 의한 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소를 개시하기에 앞서서, 컴버스터 버너(10f)에 질소 가스를 공급하는 것으로 했다.
그것에 대해서, 본 실시형태는, 컴버스터 버너(10f)에 질소 가스를 공급하는 것 대신에, 컴버스터 버너(10f)보다 하류측 또한 가연성 가스 공급 유로(11)보다 상류측의 애뉼러스부(10j)에, 공기 분리 장치(80)로부터의 질소 가스를 공급하는 것이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 공기 분리 장치(80)로부터 석탄 가스화로(10)에 질소 가스를 공급하는 이너트 가스 공급 유로(81)에 유량 조정 밸브(84)를 마련하고, 제어 장치(CU)가 유량 조정 밸브(84)의 개도를 제어한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 유량 조정 밸브(84)를 거쳐서 질소 가스가 공급되는 개소는 애뉼러스부(10j)이다. 애뉼러스부(10j)에 공급된 질소 가스는, 신가스 냉각기(10b)의 출구부(10l)에서, 신가스 냉각기(10b)를 통과한 연소 가스와 혼합된다. 즉, 유량 조정 밸브(84)를 거쳐서 공급되는 질소 가스는 신가스 냉각기(10b)에서 열교환된 후의 연소 가스와 혼합된다.
본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비에 따르면, 신가스 냉각기(10b)보다 상류측에 질소 가스를 공급하여 연소 가스의 온도를 저하시키는 경우에 비하여, 신가스 냉각기(10b)의 열회수 효율을 향상시킬 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음에 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태는 제 1 실시형태의 변형예이며, 이하에서 특별히 설명하는 경우를 제외하고, 제 1 실시형태와 동일한 것으로 하여, 설명을 생략한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 있어서는, 공기 분리 장치(80)가, 기동용 버너(BS)에 의한 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소를 개시하기에 앞서서, 컴버스터 버너(10f)에 질소 가스를 공급하는 것으로 했다.
그것에 대해서, 본 실시형태는, 컴버스터 버너(10f)에 질소 가스를 공급하는 것 대신에, 석탄 가스화로(10)로부터 챠 회수 장치(30)에 가연성 가스를 공급하는 가연성 가스 공급 유로(11)에 질소 가스를 공급하는 것이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 공기 분리 장치(80)로부터 가연성 가스 공급 유로(11)에 질소 가스를 공급하는 이너트 가스 공급 유로(81)에 유량 조정 밸브(85)를 마련하고, 제어 장치(CU)가 유량 조정 밸브(85)의 개도를 제어한다.
본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비에 따르면, 석탄 가스화로(10)에 영향도 미치는 일없이 챠 회수 장치(30)의 상류측에 질소 가스를 공급하고, 산소 함유 기체와 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스에 질소 가스를 혼합시킬 수 있다.
[제 4 실시형태]
본 발명의 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태의 컴버스터 버너(10f) 대신에, 컴버스터 버너(10f)보다 하류측 또한 가연성 가스 공급 유로(11)보다 상류측의 애뉼러스부(10j)에 질소 가스를 공급하는 것이었다. 또한, 본 발명의 제 3 실시형태는, 제 1 실시형태의 컴버스터 버너(10f) 대신에, 석탄 가스화로(10)로부터 챠 회수 장치(30)에 가연성 가스를 공급하는 가연성 가스 공급 유로(11)에 질소 가스를 공급하는 것이었다.
그것에 대해서, 본 실시형태는, 제 1 실시형태의 컴버스터 버너(10f)에 부가하여, 신가스 냉각기(10b)보다 하류측 또한 가연성 가스 공급 유로(11)보다 상류측의 출구부(10l)에 질소 가스를 공급하거나, 혹은 석탄 가스화로(10)로부터 챠 회수 장치(30)에 가연성 가스를 공급하는 가연성 가스 공급 유로(11)에 질소 가스를 더 공급하는 것이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비는, 신가스 냉각기(10b)보다 하류측 또한 가연성 가스 공급 유로(11)보다 상류측의 신가스 냉각기(10b)의 출구부(10l)에, 공기 분리 장치(80)로부터의 질소 가스를 공급하는 유량 조정 밸브(84)를 구비한다.
또한, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비(1)는 공기 분리 장치(80)로부터 가연성 가스 공급 유로(11)에 질소 가스를 공급하는 유량 조정 밸브(85)를 구비한다.
이와 같이, 본 실시형태의 석탄 가스화 복합 발전 설비는, 이너트 가스 공급 유로(81)로부터 공급되는 질소 가스를, 컴버스터 버너(10f)와, 유량 조정 밸브(84)와, 유량 조정 밸브(85)로부터 각각의 개소에 공급하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.
그리고, 본 실시형태의 제어 장치(CU)는, 컴버스터 버너(10f), 유량 조정 밸브(84), 유량 조정 밸브(85) 중 어느 것에 질소 가스를 공급할지를 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 제어 장치(CU)는, 컴버스터 버너(10f), 유량 조정 밸브(84), 유량 조정 밸브(85)의 각각에 공급하는 질소 가스량을 어떠한 양으로 해야 할지를 적절하게 제어할 수 있다.
구체적으로는, 컴버스터 버너(10f), 유량 조정 밸브(84), 유량 조정 밸브(85)의 각각에 질소 가스를 분배하는 분배 장치(도시 생략)를 이너트 가스 공급 유로(81)에 마련한다. 그리고, 제어 장치(CU)는, 분배 장치를 제어하는 것에 의해, 컴버스터 버너(10f), 유량 조정 밸브(84), 유량 조정 밸브(85) 중 어느 것에 질소 가스를 공급할지를 적절하게 제어한다. 또한, 제어 장치(CU)는, 분배 장치를 제어하는 것에 의해, 컴버스터 버너(10f), 유량 조정 밸브(84), 유량 조정 밸브(85)의 각각에 분배하는 분배량을 결정한다.
본 실시형태에 따르면, 챠 회수 장치(30)의 상류측의 복수 개소에 있어서 질소 가스를 공급하는 것에 의해, 보다 혼합도가 높고 산소 농도 분포가 균일화된 혼합 가스를 생성하고, 챠 회수 장치(30)에 공급할 수 있다.
[기타의 실시형태]
이상의 설명에 있어서는, 가연성 가스를 생성하기 위한 설비로서, 분쇄된 석탄(미분탄)을 가스화하는 석탄 가스화로(10)를 이용하는 예를 나타냈지만, 다른 태양이어도 좋다.
예를 들면, 가연성 가스를 생성하기 위한 설비로서, 간벌재(間伐材), 폐재목(廢材木), 유목(流木), 풀류, 폐기물, 슬러지(汚泥), 타이어 등의 비이오매스(biomass) 연료 등, 다른 고체 탄소질 연료를 가스화하는 가스화로 설비를 이용하도록 해도 좋다.
이상의 설명에 있어서는, 가스 터빈 설비(50)와 증기 터빈 설비(70)의 쌍방이 발전기(71)에 연결되는 회전축에 구동력을 주는 것으로 했지만, 다른 태양이어도 좋다. 예를 들면, 가스 터빈 설비(50)가 구동력을 주는 회전축에 가스 터빈 설비(50) 전용의 발전기를 마련하고, 증기 터빈 설비(70)가 구동력을 주는 다른 회전축에 증기 터빈 설비(70) 전용의 발전기를 마련하도록 해도 좋다.
이상의 설명에 있어서는, 이너트 가스(불활성 가스)로서 질소 가스를 예시했지만, 다른 태양이어도 좋다. 예를 들면, 이산화탄소나 이산화탄소와 질소의 혼합 가스 등, 질소 가스 대신에 다른 이너트 가스를 채용해도 좋다.
1 : 석탄 가스화 복합 발전 설비(가스화 복합 발전 설비)
10 : 석탄 가스화로(가스화로) 10a : 가스화부
10b : 신가스 냉각기(열교환기) 10d : 컴버스터
10f : 컴버스터 버너 10j : 애뉼러스부
10k : 기동용 연소실 10l : 출구부
11, 34, 41 : 가연성 가스 공급 유로
12, 35, 36, 42, 43, 92 : 개폐 밸브
21 : 미분 연료 공급 유로 30 : 챠 회수 장치(챠 회수부)
31 : 사이클론 32 : 다공성 필터
40 : 가스 정제 설비 50 : 가스 터빈 설비
54 : 추기 공기 승압기 55 : 공기 공급 유로
56 : 공기 유량 조정 밸브(제 1 공급부)
60 : 배열 회수 보일러(HRSG) 70 : 증기 터빈 설비(ST)
80 : 공기 분리 장치(ASU)
81 : 이너트 가스 공급 유로(제 2 공급부)
82 : 산소 공급 유로(제 1 공급부)
84, 85 : 유량 조정 밸브 90 : 플레어 설비
100 : 석탄 가스화로 설비(가스화로 설비)
BS : 기동용 버너 CU : 제어 장치(제어부)

Claims (13)

  1. 산소 함유 기체를 이용하여 고체 탄소질 연료를 가스화하고, 가연성 가스를 생성하는 가스화로와,
    상기 가스화로에 의해 생성된 상기 가연성 가스에 포함되는 챠를 회수하는 챠 회수부와,
    상기 챠 회수부에 의해 챠가 회수된 상기 가연성 가스를 연소시키는 플레어 설비와,
    상기 가스화로에 상기 산소 함유 기체를 공급하는 제 1 공급부와,
    상기 챠 회수부의 상류측에 이너트 가스를 공급하는 제 2 공급부와,
    상기 제 1 공급부가 공급하는 상기 산소 함유 기체의 공급량 및 상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 가스화로가, 상기 제 1 공급부로부터 공급되는 상기 산소 함유 기체를 이용하여 기동용 연료를 연소시키는 기동용 버너를 갖고,
    상기 제어부가, 상기 기동용 버너에 의한 상기 산소 함유 기체와 상기 기동용 연료의 연소에 의해 생성되는 연소 가스와 상기 이너트 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록, 상기 기동용 버너에 의한 상기 기동용 연료의 연소를 개시시키기에 앞서서, 상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어하는
    가스화로 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 착화 농도가 상기 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질이 착화할 수 있는 산소 농도의 하한값보다 낮은
    가스화로 설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 착화 농도가 14 체적% 농도인
    가스화로 설비.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 착화 농도가 12 체적% 농도인
    가스화로 설비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스화로가 상기 고체 탄소질 연료를 연소시키는 컴버스터 버너를 갖고,
    상기 제 2 공급부가 상기 컴버스터 버너에 상기 이너트 가스를 공급하는
    가스화로 설비.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스화로가 상기 컴버스터 버너를 복수 갖고,
    상기 복수의 컴버스터 버너의 취출구가, 상기 취출구로부터 배출되는 가스가 소용돌이를 형성하도록, 각각 다른 방향을 향해서 배치되어 있는
    가스화로 설비.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스화로가 상기 가연성 가스와 물의 열교환에 의해 증기를 발생시키는 열교환기를 갖고,
    상기 제 2 공급부가, 상기 열교환기보다 하류측, 또한 상기 가스화로로부터 상기 챠 회수부에 상기 가연성 가스를 공급하는 가연성 가스 공급 유로보다 상류측에, 상기 이너트 가스를 공급하는
    가스화로 설비.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 공급부가, 상기 가스화로로부터 상기 챠 회수부에 상기 가연성 가스를 공급하는 가연성 가스 공급 유로에 상기 이너트 가스를 공급하는
    가스화로 설비.
  9. 제 1 항에 기재된 가스화로 설비와,
    상기 가스화로 설비에 의해 생성된 상기 가연성 가스를 연료로서 운전되는 가스 터빈 설비와,
    상기 가스 터빈 설비에 의한 상기 가연성 가스의 연소에 의해 생성되는 연소 배기 가스 중의 열을 회수하여 증기를 발생시키는 배열 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러로부터 공급되는 증기에 의해 운전되는 증기 터빈 설비와,
    상기 가스 터빈 설비가 공급하는 동력 및 상기 증기 터빈 설비가 공급하는 동력에 의해 구동되는 발전기를 구비하는
    가스화 복합 발전 설비.
  10. 산소 함유 기체를 이용하여 고체 탄소질 연료를 가스화함으로써, 가연성 가스가 생성되는 가스화로와, 상기 가스화로에 의해 생성된 상기 가연성 가스에 포함되는 챠를 회수하는 챠 회수부와, 상기 챠 회수부에 의해 챠가 회수된 상기 가연성 가스를 연소시키는 플레어 설비와, 상기 가스화로에 상기 산소 함유 기체를 공급하는 제 1 공급부와, 상기 챠 회수부의 상류측에 이너트 가스를 공급하는 제 2 공급부를 구비하는 가스화로 설비의 기동 방법에 있어서,
    상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어하는 제어 공정과,
    기동용 버너에 의해 상기 산소 함유 기체와 기동용 연료를 연소하여 연소 가스를 생성하는 기동용 연소 공정을 구비하며,
    상기 제어 공정이, 상기 기동용 연소 공정에 의해 생성되는 연소 가스와 상기 이너트 가스가 혼합된 혼합 가스의 산소 농도가 착화 농도 이하가 되도록, 상기 기동용 연소 공정에 앞서서, 상기 제 2 공급부가 공급하는 상기 이너트 가스의 공급량을 제어하는
    가스화로 설비의 기동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 착화 농도가 상기 챠 회수부에 존재하는 챠에 포함되는 미연의 고체 탄소질을 착화시킬 수 있는 산소 농도의 하한값보다 낮은
    가스화로 설비의 기동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 착화 농도가 14 체적% 농도인
    가스화로 설비의 기동 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 착화 농도가 12 체적% 농도인
    가스화로 설비의 기동 방법.
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