JP5960069B2

JP5960069B2 - ガス化炉、ガス化複合発電設備及びガス化炉の起動方法

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Publication number: JP5960069B2
Application number: JP2013006514A
Authority: JP
Inventors: 章悟吉田
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
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Filing date: 2013-01-17
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Also published as: JP2014136762A

Description

本発明は、例えば石炭ガス化複合発電設備（Integrated Gasification Combined Cycle／IGCC）等に適用されるガス化炉に係り、特に、ガス化炉のフレア系統に関するものである。

石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）は、固体炭素質燃料として石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べてさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。

従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、石炭ガス化炉、チャー回収装置、ガス精製設備、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラを具備して構成される。従って、石炭ガス化炉に対して、給炭装置により石炭（微粉炭）が供給されると共に、ガス化剤（空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気など）が取り込まれる。
この石炭ガス化炉では、石炭が燃焼してガス化され、可燃性ガス（石炭ガス）が生成される。そして、生成された可燃性ガスは、チャー回収装置にて石炭の未反応分（チャー）が除去されてからガス精製され、この後、ガスタービン設備に供給される。

ガスタービン設備に供給された可燃性ガスは、燃料として燃焼器で燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスの供給を受けてガスタービン設備のガスタービンが駆動される。
ガスタービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収されて蒸気を生成する。この蒸気は、蒸気タービン設備に供給され、この蒸気により蒸気タービンが駆動される。従って、ガスタービン及び蒸気タービンを駆動源とする発電機により、発電を行うことができる。
一方、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収された排気ガスは、煙突を介して大気へ放出される。

上述した石炭ガス化複合発電設備において、石炭ガス化炉の起動プロセスは、以下に示す（１）から（９）のステップを備えている。
すなわち、石炭ガス化炉の一般的な起動プロセスは、（１）炉内窒素ガス（Ｎ_２）パージ、（２）ガス化炉内の加圧／ウォーミング、（３）空気通気及び補助燃料によるガス化炉点火、（４）ポーラスフィルタへの通ガス、（５）ランピング（加圧）、（６）ガス精製設備への通ガス、（７）ガス化炉燃料を補助燃料から石炭に切替、（８）ガスタービン燃料の切替、（９）負荷上昇、の順に実施される。
なお、上述したものは空気吹きの場合であるが、酸素吹きガス化による化学合成品プラントの場合も、上述した起動プロセスのステップ（７）までは共通である。

このような起動プロセスにおいて、ステップ（３）のガス化炉点火時に使用される補助燃料としては、例えば灯油・軽油や天然ガス等を例示できる。
また、ガスタービン燃料切替のステップ（７）においては、石炭ガスの供給を受けられない起動時に使用する起動用燃料（例えば灯油・軽油や天然ガス等）から、ガス化炉で生成された石炭ガスに変更される。

下記の特許文献１には、石炭ガス化複合発電設備の起動時において、ガス組成及び圧力が安定しガスタービンで燃焼できる条件になるまで、フレアスタックで排ガスを燃焼しながらガス化炉やガス精製装置のウォーミングを行うことが記載されている。そして、環境条件の厳しい立地点では、フレアスタック用の排煙処理装置が必要になることも記載されている。
また、下記の特許文献２には、石炭ガス化炉と除塵装置とを連結する主系統ラインに、除塵装置の上流側で分岐してフレアスタックに至るバイパスラインを設けた石炭ガス化プラントが開示されている。

特開昭６２−１８２４４３号公報特開２００６−１５２０８１号公報

ところで、上述した起動プロセスにおいて、ステップ（１）〜（２）の間は窒素ガスを通ガスするため、例えば純度９９ｖｏｌ％の窒素ガス中には、略酸素（Ｏ_２）は含有されない。しかし、ステップ（３）のガス化炉点火時には、少なくともガス化炉点火当初は、残存酸素を含有する燃焼排ガス（以下、「酸素含有ガス」ともいう）が発生する。
なお、「少なくともガス化炉点火当初」としたのは、ステップ（４）以降において、再び略酸素が含有されないガスをポーラスフィルタに通ガスするためである。

従って、この燃焼排ガスを除塵のためポーラスフィルタまで通ガスすると、フィルタエレメント中に存在する石炭未燃分（以下、「チャー」と呼ぶ）が燃焼するので、この燃焼熱がフィルタエレメント温度を過上昇させる原因となる。
このようなフィルタエレメント温度の過上昇は、材料の設計温度超過や損傷の原因となるため、ガス化炉点火当初においては、少なくともポーラスフィルタをバイパスしてフレア系統で処理する必要がある。なお。一般的なバイパス流路は、例えば特許文献２に開示されているように、ガス化炉出口とサイクロンとの間を連結する配管流路において、サイクロン入口の上流側で分岐させている。

しかしながら、上述した方式（過程）によるガス化炉点火のステップでは、一時的にではあるものの、炉内及び配管内に残留するチャーがフレア設備の煙突より黒煙として排出されることが懸念される。このような黒煙の排出は、たとえ一時的なものであっても好ましいことではなく、従って、ガス化炉起動時における一時的な黒煙の発生を防止または抑制することが望まれる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ガス化炉起動時における一時的な黒煙発生の防止または抑制を可能にしたガス化炉を提供することにある。換言すれば、本発明の目的は、ガス化炉起動時に発生する酸素含有ガスをポーラスフィルタに通ガスしないことに伴い、フィルタをバイパスする流路を経由してフレア設備からチャーが放出されることを防止することにある。
さらに、本発明は、このガス化炉を備えたガス化複合発電設備、そして、ガス化炉の起動方法の提供も目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るガス化炉は、ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給し、ガス化するガス化炉であって、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、前記チャー回収装置の上流側で前記ガス供給流路から分岐してフレア設備に至るバイパス主流路と、前記バイパス主流路に設けた集塵装置と、前記チャー回収装置に至る前記ガス供給流路及び前記バイパス主流路の分岐位置下流に設けた流路入口開閉弁と、を備えていることを特徴とするものである。

このような本発明のガス化炉によれば、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、チャー回収装置の上流側でガス供給流路から分岐してフレア設備に至るバイパス主流路と、バイパス主流路に設けた集塵装置と、チャー回収装置に至るガス供給流路及びバイパス主流路の分岐位置下流に設けた流路入口開閉弁と、を備えているので、例えばガス化炉起動時のように、略酸素が含有されない排ガスが得られるまでの間に生成されたガスは、バイパス主流路を介して導入されるフレア設備で処理される前の段階で、ガス中に含まれるチャー等の粒子が集塵装置により除去される。

本発明に係るガス化炉は、ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給し、ガス化するガス化炉であって、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、前記チャー回収装置のサイクロンとフィルタとの連結管から分岐してフレア設備に至るバイパス主流路と、前記バイパス主流路に設けた集塵装置と、前記フィルタに至る前記連結管及び前記バイパス主流路の分岐位置下流に設けた流路入口開閉弁と、を備えていることを特徴とするものである。

このような本発明のガス化炉によれば、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、チャー回収装置のサイクロンとフィルタとの連結管から分岐してフレア設備に至るバイパス主流路と、バイパス主流路に設けた集塵装置と、フィルタに至る連結管及びバイパス主流路の分岐位置下流に設けた流路入口開閉弁と、を備えているので、例えばガス化炉起動時のように、所望の性状を有する可燃性ガスが得られるまでの間に生成されたガスは、バイパス主流路を介して導入されるフレア設備で処理される前の段階で、ガス中に含まれるチャー等の粒子が集塵装置により除去される。

上記のガス化炉において、前記集塵装置は、前記バイパス主流路から分岐して合流するとともに、流路切替弁により流路切替可能なバイパス副流路に設けられていることが好ましく、これにより、ガス火炉起動時にのみバイパス副流路の集塵装置を通過してフレア設備に至る流路の選択が可能になる。

本発明のガス化複合発電設備は、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス化炉で固体炭素質燃料をガス化した可燃性ガスを燃料としてガスタービン設備を駆動して発電するとともに、前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスから熱回収して生成された蒸気で蒸気タービンを駆動して発電することを特徴とするものである。

このような本発明のガス化複合発電設備によれば、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス化炉で固体炭素質燃料をガス化した可燃性ガスを燃料として使用するので、ガス化炉起動時において、所望の性状を有する可燃性ガスが得られるまでの間に生成されたガスは、バイパス主流路を介して導入されるフレア設備で処理される前の段階で、ガス中に含まれるチャー等の粒子が集塵装置により除去される。

本発明のガス化炉の起動方法は、ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給し、ガス化するガス化炉の起動方法であって、起動時に生成される排ガスをチャー回収装置のフィルタ上流側で分岐するバイパス主流路に導入し、フレア設備の上流側で集塵装置を通過させることを特徴とするものである。
この場合、バイパス主流路の分岐位置は、チャー回収装置の入口上流側でもよいし、あるいは、チャー回収装置を構成するサイクロン及びポーラスフィルタにおいて、下流側に配置されるポーラスフィルタの入口上流側でもよい。

このようなガス化炉の起動方法によれば、起動時に生成される排ガスをチャー回収装置のフィルタ上流側で分岐するバイパス主流路に導入し、フレア設備の上流側で集塵装置を通過させるので、ガス化炉起動時において、略酸素が含有されない排ガスが得られるまでの間に生成されたガスは、バイパス主流路を介して導入されるフレア設備で処理される前の段階で、ガス中に含まれるチャー等の粒子を集塵装置により除去できる。

上述した本発明によれば、ガス化炉起動時における一時的な黒煙発生の防止または抑制を可能にしたガス化炉を提供することができる。すなわち、発生する酸素含有ガスをポーラスフィルタに通ガスしないガス化炉起動時の運転において、フィルタをバイパスする流路を経由してフレア設備からチャーが放出されることを防止できるので、一時的な黒煙の発生を防止または抑制することが可能になる。

本発明に係るガス化炉の一実施形態として、ガス化炉で生成された可燃性ガスの供給系統を示す系統図である。図１に示したガス化炉の第１変形例として、ガス化炉で生成された可燃性ガスの供給系統を示す系統図である。図１に示したガス化炉の第２変形例として、ガス化炉で生成された可燃性ガスの供給系統を示す系統図である。石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）の概略構成例を示す系統図である。

以下、本発明に係るガス化炉、ガス化複合発電設備及びガス化炉の起動方法について、一実施形態を図面に基づいて説明する。
以下に説明するガス化炉は、例えば石炭ガス化複合発電設備（以下、「ＩＧＣＣ」と呼ぶ）１において、粉砕された石炭（微粉炭）を炉内に投入して可燃性ガス（石炭ガス）を生成するための装置に用いられる。なお、以下の説明では、微粉炭から可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉１０を例示するが、本発明のガス化炉は、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、など他の固体炭素質燃料をガス化するものにも適用可能である。

図４に概略構成例を示すＩＧＣＣ１は、主な構成要素として、燃料の微粉炭を供給する給炭装置２０と、ガス化剤とともに供給された微粉炭をガス化して可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉１０と、可燃性ガスとともに排出されるチャーを分離して回収するチャー回収装置３０と、可燃性ガスを精製してガス中から不純物を取り除くガス精製設備４０と、精製された可燃性ガスを燃料として運転されるガスタービン設備５０と、ガスタービン設備５０から排出される高温の燃焼排ガス中の熱を回収して蒸気を生成する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６０と、排熱回収ボイラ６０から供給される蒸気により運転される蒸気タービン設備７０と、を具備して構成される。

石炭ガス化炉１０は、ガス化剤とともに導入した固体炭素質燃料の微粉炭を供給し、ガス化させる装置である。ここで使用するガス化剤としては、空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気等を例示でき、例えばガスタービン設備５０から導入した圧縮空気に酸素分離装置（ＡＳＵ）８０から供給される酸素を混合して使用される。
石炭ガス化炉１０で生成された可燃性ガスは、チャーを含んだ状態でチャー回収装置３０へ導かれる。チャー回収装置３０は、サイクロン３１とポーラスフィルタ３２とが連結管３３を介して直列に接続された構成とされ、上流側に設置されたサイクロン３１で粒子を分離除去させた可燃性ガス成分がポーラスフィルタ３２へ導入される。なお、ポーラスフィルタ３２は、サイクロン３１の後流側に設置されたフィルタであり、可燃性ガスの微細チャーを回収する設備である。

チャー回収装置３０でチャーを分離除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給系統３４を介してガス精製設備４０へ導かれる。このガス精製設備４０では、可燃性ガスを精製して不純物を取り除き、ガスタービン設備５０の燃料ガスに適した性状のガスとする。
ガス精製設備４０で生成された可燃性ガス（燃料ガス）は、可燃性ガス供給系統４１を介してガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給され、圧縮機５２から導入した圧縮空気を用いて燃焼する。

こうして可燃性ガスが燃焼すると、高温高圧の燃焼ガスが生成されて燃焼器５１からガスタービン５３へ供給される。この結果、高温高圧の燃焼ガスが仕事をしてガスタービン５３を駆動し、高温の燃焼排ガスが排出される。そして、ガスタービン５３の軸出力は、後述する発電機や圧縮機５２の駆動源として使用される。
なお、圧縮機５２から供給される圧縮空気は、可燃性ガス燃焼用として燃焼器５１へ供給されるだけでなく、一部が抽気されて抽気空気昇圧器５４で昇圧された後、ガス化剤として石炭ガス化炉１０へも供給される。

ガスタービン５３で仕事をした燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ６０へ導かれる。この排熱回収ボイラ６０は、燃焼排ガスが保有する熱を回収して蒸気を生成する設備である。すなわち、排熱回収ボイラ６０では、燃焼排ガスと水との熱交換により蒸気を生成し、生成された蒸気は蒸気タービン７０へ供給され、温度低下した燃焼排ガスは必要な処理を施した後に大気へ放出される。
こうして駆動されたガスタービン５３及び蒸気タービン７０は、例えば同軸の発電機７１を駆動して発電する駆動源となる。なお、ガスタービン５３及び蒸気タービン７０は、各々専用の発電機を駆動するようにしてもよく、特に限定されることはない。

上述した構成のＩＧＣＣ１を起動する際の起動プロセスにおいて、従来技術で説明したステップ（１）の炉内窒素ガスパージ及びステップ（２）のガス化炉内の加圧／ウォーミングの過程では、例えば純度９９ｖｏｌ％の窒素ガスが酸素分離装置８０から通ガスされる。このため、ポーラスフィルタ３２には、略酸素（Ｏ_２）を含有しない高純度の窒素ガスが通ガスされる。
しかし、ステップ（３）のガス化炉点火時には、少なくとも石炭ガス化炉１０の点火当初に残存酸素を含有し、可燃性ガスとして使用しにくい燃焼排ガスが発生する。この燃焼排ガスは、除塵のためにポーラスフィルタ３２を通過させると、フィルタエレメント中に残存するチャーを燃焼させるため、チャー回収装置３０をバイパスしてフレア設備９０に至るバイパス配管系統のバイパス主流路９１が設けられている。

バイパス主流路９１は、サイクロン３１の入口上流で可燃性ガス供給系統（ガス供給流路）１１から分岐してフレア設備９０に至るガス流路であり、分岐後の両流路に流路切替用の開閉弁１２，９２が設けられている。そして、このバイパス主流路９１には、環境性改善の観点から、石炭ガス化炉１０内や可燃性ガス供給系統１１等に残留するチャーが黒煙としてフレア設備９０から排出されることを防止するため、分岐位置下流に設けられた流路入口開閉弁９２とフレア設備９０との間に、チャー等の粒子を除去する集塵装置９３が配設されている。

さらに、本実施形態のバイパス主流路９１には、ポーラスフィルタ３２とガス精製設備４０との間を接続する可燃性ガス供給系統（ガス供給流路）３４から開閉弁３５の上流側で分岐するとともに、分岐位置下流に開閉弁３６を備えた分岐配管３７と、ガス精製設備４０と燃焼器５１との間を接続する可燃性ガス供給系統（ガス供給流路）４１から開閉弁４２の上流側で分岐するとともに、分岐位置下流に開閉弁４３を備えた分岐配管４４と、が連結されている。

図１に示した実施形態のバイパス主流路９１は、ガス化炉１０で生成した可燃性ガスをチャー回収装置３０へ導く可燃性ガス供給系１１から分岐してフレア設備９０に至る流路であり、この場合、チャー回収装置３０を構成するサイクロン３１の入口上流側から分岐している。可燃性ガス主流路１１から分岐したバイパス主流路９１には、分岐位置から下流側のフレア設備９０へ向けて、流路入口開閉弁９２及び集塵装置９３の順に設置されている。ここで使用する集塵装置９３としては、例えばサイクロンが好適である。なお、集塵装置９３は、圧力調整弁９７の下流側に設けられているので、処理するガス流体の圧力を制御して耐圧仕様を緩和すれば安価に製造することが可能となる。
また、バイパス主流路９１の分岐位置より下流側でサイクロン３１の入口より上流側の可燃性ガス供給系１１には、流路入口開閉弁１２が設けられている。

このように構成されたガス化炉１０は、ＩＧＣＣ１を起動する際の起動プロセスにおいて、窒素ガスを用いたステップ（１）の炉内窒素ガスパージ及びステップ（２）のガス化炉内の加圧／ウォーミングの過程が終了した後、ステップ（３）に進んでガス化炉点火となる。このようなガス化炉点火時には、灯油・軽油や天然ガス等の補助燃料を使用するが、石炭ガス化炉１０の点火当初は残存酸素を含有し、可燃性ガスとして使用しにくい燃焼排ガスが発生する。

そこで、石炭ガス化炉１０に点火する起動時には、起動時に生成される可燃性ガスである酸素含有の燃焼排ガスをチャー回収装置３０のフィルタ上流側で分岐するバイパス主流路９１に導入し、フレア設備９０の上流側で集塵装置９３を通過させる起動方法を採用する。すなわち、サイクロン３１の入口上流に設けた流路入口開閉弁１２を全閉とし、バイパス主流路９１の流路入口開閉弁９２を全開とすることにより、石炭ガス化炉１０で生成された酸素含有ガスは、チャー回収装置３０のポーラスフィルタ３２を通過することなく全量がフレア設備３０へ導かれる。従って、石炭ガス化炉１０の起動時に発生する酸素含有ガスは、ポーラスフィルタ３２へ流入することなくフレア設備９０で処理され、最終的に大気へ排出される。

このとき、石炭ガス化炉１０から集塵装置９３へ至る流路に残存するチャー等の粒子があれば、集塵装置９３により回収されるため、フレア設備９０から黒煙となって排出されることはない。
すなわち、本実施形態の石炭ガス化炉１０は、生成した可燃性ガスをチャー回収装置３０へ導く可燃性ガス供給系１１と、チャー回収装置３０の上流側で可燃性ガス供給系１１から分岐してフレア設備９０に至るバイパス主流路９１と、バイパス主流路９１に設けた集塵装置９３と、チャー回収装置３０に至る可燃性ガス供給系１１及びバイパス主流路９１の分岐位置下流に設けた流路入口開閉弁１２，９２とを備えているので、ガス化炉起動時のように所望の性状を有する可燃性ガスが得られるまでの間に生成された酸素含有ガスは、バイパス主流路９１を介して導入されるフレア設備９０で処理される前の段階で、ガス中に含まれるチャー等の粒子を集塵装置９３により除去することが可能となる。

この結果、チャー等の粒子がフレア設備９０に流入し、黒煙となって排出されることを防止または抑制できる。従って、発生する酸素含有ガスをポーラスフィルタ３２に通ガスしないガス化炉起動時の運転においても、ポーラスフィルタ３２をバイパスするバイパス主流路９１を経由してフレア設備９０からチャーが放出されることを防止できるので、一時的な黒煙の発生を防止または抑制できる。すなわち、ガス化炉起動時のあらゆるタイミングにおいて、フレア設備９０からのチャー排出は、従来型発電プラントのエミッションレベルまで低減される。

ところで、上述した集塵装置９３の集塵タイミングは、ステップ（３）のガス火炉点火時であるが、集塵装置９３がバイパス主流路９１に設置されている場合、ステップ（４）のポーラスフィルタへの通ガス以降における増負荷後の可燃性ガスも集塵装置９３へ流入・通過することになる。このため、集塵装置９３の型式による影響の大小はあるが、ガス流量の増大に対応するためには、集塵装置９３の体格を大きくする必要が生じることも懸念される。

また、ガス化炉停止プロセスは、以下に示す（１０）から（１３）のステップを備えている。
すなわち、石炭ガス化炉１０の一般的な停止プロセスは、（１０）負荷降下／ＧＴ燃料切替、（１１）デランピング（減圧）、（１２）ガス系パージ、（１３）ガス系冷却、の順に実施される。しかし、停止操作開始初期はガス量が大きいため、これも集塵装置９３の体格を大きくする要素となる。

そこで、図２に示す第１変形例では、ステップ（３）のガス化炉点火時のみチャーを含む可燃性ガスが集塵装置９３へ流入するように、バイパス主流路９１から分岐して合流するバイパス副流路９４を設けてある。なお、上述した実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
すなわち、集塵装置９３は、バイパス主流路９１から分岐して合流するとともに、流路切替弁９５，９６ａ，９６ｂにより流路の選択切替が可能なバイパス副流路９４に設けられている。

具体的に説明すると、ステップ（３）のガス化炉点火時においては、流路切替弁９５を全閉とし、かつ、流路切替弁９６ａ，９６ｂを全開にして、バイパス主流路９１に導入した酸素含有ガスの全量をバイパス副流路９４に導入する。この結果、酸素含有ガスは集塵装置９３を通過して流れるので、上述した実施形態と同様に、チャー等の粒子が除塵されてからフレア設備９０に流入する。
一方、ステップ（３）のガス化炉点火時以外は、流路切替弁９５を全開とし、かつ、流路切替弁９６ａ，９６ｂを全閉にすることで、バイパス主流路９１に導入した酸素含有ガスは除塵装置９３を通過することなくフレア設備９０へ導かれる。従って、除塵装置９３の体格について、これを大きくするという問題が生じることはない。

次に、第２変形例について、図３を参照して説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例では、上述した実施形態と分岐位置の異なるバイパス主流路９１´が設けられている。すなわち、バイパス主流路９１´は、チャー回収装置３０を構成するサイクロン３１とポーラスフィルタ３２との間を連結する可燃性ガス流路の連結管３３から分岐してフレア設備９０に至る。バイパス主流路９１´の分岐位置下流には、流路入口開閉弁９２´が設けられている。また、連結管３３の分岐位置下流には、流路入口開閉弁３３ａが設けられている。

さて、本発明の課題は、上述したように、ガス化炉起動時の酸素含有ガスをポーラスフィルタ３２に通ガスしないことに伴い、バイパス主配管９１´を経由したチャーの放出防止である。
ここで、チャー回収装置３０の具体的な配置関係を考える場合、主に粗粒を分離するサイクロン３１と微粒を分離するポーラスフィルタ３２は、ともに一定以上（重力落下できる程度の角度）の傾斜角をつけた連絡管３１ａ，３２ａを介してチャー溜まりと接続されている。すなわち、サイクロン３１及びポーラスフィルタ３２内で分離回収されたチャーは、それぞれ連絡管３１ａ，３２ａを通る重力落下により、同一のチャー溜まりに回収される。

このようなチャー回収装置３０は、傾斜角をつけた連絡管３１ａ，３２ａを介してチャー溜まりと接続されるサイクロン３１及びポーラスフィルタ３２の距離を相対的に大きくしようとすれば、サイクロン３１及びポーラスフィルタ３２とチャー溜まりとの距離（高さ）を増大させる必要があり、装置を収容する建屋高さの不要な増加につながるという問題が生じてくる。
この結果、サイクロン３１とポーラスフィルタ３２とを接続して可燃性ガス流路となる連絡管３３の長さは短い場合が多く、従って、サイクロン３１とポーラスフィルタ３２との間からバイパス主配管９１´を取り出すことは通常行わないが、あえて両者間の連絡管長を長くとり、連絡管３３上からバイパス主配管９１´を取り出している。

このようなバイパス主配管９１´は、ガス化炉点火当初においてもサイクロン３１での粗粒分離が可能となる。すなわち、ガス化炉点火当初に発生する酸素含有ガスは、ポーラスフィルタ３２をバイパスするものの、サイクロン３１を通過してからバイパス主配管９１´に流入するので、サイクロン３１による集塵が可能となる。
この結果、主にサイクロンを採用する集塵装置９３の仕様緩和が可能となり、諸条件によっては集塵装置９３の設置が不要となる可能性もある。なお、この第２変形例においても、上述した第１変形例のバイパス副流路９４を設けて集塵装置９３を設置する構成を採用してもよい。

このように、上述した本実施形態及び変形例によれば、ガス化炉起動時における一時的な黒煙発生の防止または抑制を可能にした石炭ガス化炉１０等のガス化炉を提供することができる。すなわち、発生する酸素含有ガスをポーラスフィルタ３２に通ガスしないガス化炉起動時の運転において、ポーラスフィルタ１０をバイパスするバイパス主流路９１，９１´やバイパス副流路９４を経由してフレア設備９０からチャーが放出されることを防止できるので、一時的な黒煙の発生を防止または抑制することが可能になる。

また、石炭をガス化する石炭ガス化炉１０を備えたＩＧＣＣ１においても、ガス化炉起動時においてフレア設備９０からの一時的な黒煙発生を防止または抑制できるので、優れたエミッションレベルを有する設備の提供が可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

１石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）
１０石炭ガス化炉（ガス化炉）
１１可燃性ガス供給系（ガス供給流路）
１２，９２，９２´ 流路入口開閉弁
２０給炭装置
３０チャー回収装置
３１サイクロン
３２ポーラスフィルタ
３３連絡管
４０ガス精製設備
５０ガスタービン設備
６０排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
７０蒸気タービン
８０酸素分離装置（ＡＳＵ）
９０フレア設備
９１，９１´ バイパス主流路
９３集塵装置
９４バイパス副流路
９５，９６ａ，９６ｂ流路切替弁

Claims

ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給し、ガス化するガス化炉であって、
生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、
前記チャー回収装置の上流側で前記ガス供給流路から分岐してフレア設備に至るバイパス主流路と、
前記バイパス主流路に設けた集塵装置と、
前記チャー回収装置に至る前記ガス供給流路及び前記バイパス主流路の分岐位置下流に設けた流路入口開閉弁と、
を備えていることを特徴とするガス化炉。
ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給し、ガス化するガス化炉であって、
生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、
前記チャー回収装置のサイクロンとフィルタとの連結管から分岐してフレア設備に至るバイパス主流路と、
前記バイパス主流路に設けた集塵装置と、
前記フィルタに至る前記連結管及び前記バイパス主流路の分岐位置下流に設けた流路入口開閉弁と、
を備えていることを特徴とするガス化炉。
前記集塵装置が、前記バイパス主流路から分岐して合流するとともに、流路切替弁により流路切替可能なバイパス副流路に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス火炉。
請求項１から３のいずれか１項に記載のガス化炉で固体炭素質燃料をガス化した可燃性ガスを燃料としてガスタービン設備を駆動して発電するとともに、前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスから熱回収して生成された蒸気で蒸気タービンを駆動して発電することを特徴とするガス化複合発電設備。
ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給し、ガス化するガス化炉の起動方法であって、
起動時に生成される排ガスをチャー回収装置のフィルタ上流側で分岐するバイパス主流路に導入し、フレア設備の上流側で集塵装置を通過させることを特徴とするガス化炉の起動方法。