JP7043285B2 - How to operate gasification furnace equipment, gasification combined cycle equipment and gasification furnace equipment - Google Patents

Description

本発明は、ガス化炉設備、ガス化複合発電設備及びガス化炉設備の運転方法に関するものである。 The present invention relates to a gasification furnace facility, a gasification combined cycle facility, and a method for operating the gasification furnace facility.

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。以下、炭素含有固体燃料の一例として石炭を用いる場合について説明する。 Conventionally, as a gasification furnace facility, carbon-containing solid fuel such as coal is supplied into the gasification furnace, and the carbon-containing solid fuel is partially combusted and gasified to generate combustible gas. Equipment (coal gasification equipment) is known. Hereinafter, a case where coal is used as an example of the carbon-containing solid fuel will be described.

ガス化炉の上流側に設置されている微粉炭機では、石炭が供給され、乾燥ガスによって石炭を加熱し、石炭中の水分を除去しながら石炭を細かい粒子状に粉砕することによって、微粉炭が製造される。 In the pulverized coal machine installed on the upstream side of the gasification furnace, coal is supplied, the coal is heated by dry gas, and the pulverized coal is crushed into fine particles while removing the water content in the coal. Is manufactured.

石炭ガス化複合発電設備の場合、微粉炭機に供給される乾燥ガスは、ガス化炉の下流側に設置されたガスタービンや排熱回収ボイラから排出された排ガスの一部を用いる場合がある。下記の特許文献１では、石炭ガス化複合発電設備において、ガスタービンの排ガスや排熱回収ボイラから抽気した排ガスの一部を乾燥ガスとして微粉炭機に導入することが記載されている。 In the case of integrated coal gasification combined cycle equipment, the dry gas supplied to the pulverized coal mill may use a part of the exhaust gas discharged from the gas turbine or exhaust heat recovery steam installed on the downstream side of the gasification furnace. .. Patent Document 1 below describes that in an integrated coal gasification combined cycle facility, a part of exhaust gas extracted from a gas turbine exhaust gas or an exhaust heat recovery boiler is introduced into a pulverized coal mill as dry gas.

特開２０１３－１７０４６３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-17463

ガス化複合発電設備では、内部が高圧であるガス化炉に微粉炭を供給する必要があるため、ホッパ内部を加圧してからガス化炉へ微粉炭を供給する。そのため、ホッパの圧力調整の間、一時的に微粉炭をガス化炉へ供給できないタイミングがあり、その間、微粉炭ビンなどで微粉炭を保有している。一方、上述したとおり、微粉炭の乾燥ガスとして排ガスが使用されており、石炭の種類など燃料の性状が変更された場合には、排ガス中の酸素（Ｏ_２）濃度が変わり、酸素濃度が高い場合には、微粉炭集塵器や微粉炭ビンに貯留された微粉炭が酸化昇温に至る。また、排ガス中の酸素濃度が爆発限界以上になると、微粉炭が発火するなどしてガス化複合発電設備が損傷するおそれがある。さらに、石炭の種類など燃料の性状に応じて爆発限界が異なる場合は、燃料の性状が変更されたとき、既に設定されている排ガスの酸素濃度の上限が変わることがある。 In a gasification combined cycle facility, it is necessary to supply pulverized coal to a gasification furnace whose inside is high pressure, so the inside of the hopper is pressurized before supplying pulverized coal to the gasification furnace. Therefore, during the pressure adjustment of the hopper, there is a timing when the pulverized coal cannot be temporarily supplied to the gasification furnace, and during that time, the pulverized coal is held in the pulverized coal bottle or the like. On the other hand, as described above, exhaust gas is used as a dry gas for pulverized coal, and when the properties of the fuel such as the type of coal are changed, the oxygen (O ₂ ) concentration in the exhaust gas changes and the oxygen concentration is high. In some cases, the pulverized coal stored in the pulverized coal dust collector or the pulverized coal bottle leads to an oxidation temperature rise. In addition, if the oxygen concentration in the exhaust gas exceeds the explosion limit, the pulverized coal may ignite and the gasification complex power generation facility may be damaged. Furthermore, if the explosion limit differs depending on the properties of the fuel such as the type of coal, the upper limit of the oxygen concentration of the exhaust gas that has already been set may change when the properties of the fuel are changed.

上記の特許文献１では、空気分離装置から窒素ガスを加圧搬送用ガスとしてホッパに導入し、微粉炭をホッパからガス化炉へ搬送することが開示されているが、微粉炭機に乾燥ガスとして供給される排ガス中の酸素濃度を調整する必要があることは記載されていない。 In the above Patent Document 1, it is disclosed that nitrogen gas is introduced into a hopper as a pressurized transport gas from an air separation device and pulverized coal is transported from the hopper to a gasifier, but a dry gas is transferred to the pulverized coal machine. It is not stated that it is necessary to adjust the oxygen concentration in the exhaust gas supplied as.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、石炭の種類など燃料の性状を変更した際にも、乾燥ガスとして微粉燃料機へ供給される排ガス中の酸素によって、貯留された微粉燃料の酸化昇温が生じることを抑制又は防止することが可能なガス化炉設備、ガス化複合発電設備及びガス化炉設備の運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the properties of the fuel such as the type of coal are changed, the present invention is stored by oxygen in the exhaust gas supplied to the pulverized fuel machine as dry gas. It is an object of the present invention to provide a method for operating a gasification furnace facility, a gasification combined cycle facility, and a gasification furnace facility capable of suppressing or preventing the occurrence of an oxidative temperature rise of pulverized fuel.

上記課題を解決するために、本発明のガス化炉設備、ガス化複合発電設備及びガス化炉設備の運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るガス化複合発電設備は、炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉を有するガス化炉設備であって、前記炭素含有固体燃料と、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料ガスとして燃焼するガスタービンからの排ガスとが供給され、前記炭素含有固体燃料を粉砕する微粉燃料機と、前記微粉燃料機で生成された微粉燃料を捕集する集塵器と、前記集塵器へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統とを備え、前記微粉燃料機へ前記排ガスが供給されるとき、前記微粉燃料機及び前記集塵器を介して前記ガス化炉までの系統の酸素濃度が所定の閾値を超える場合は、前記排ガスに含まれる酸素濃度が低減されるように、前記不活性ガス供給系統から前記集塵器へ前記不活性ガスが供給される。 In order to solve the above problems, the following means are adopted for the operation method of the gasification furnace equipment, the gasification combined cycle equipment and the gasification furnace equipment of the present invention.
That is, the gasification complex power generation facility according to the present invention is a gasification furnace facility having a gasification furnace that produces a gas produced from a carbon-containing solid fuel, and is produced by the carbon-containing solid fuel and the gasification furnace. The exhaust gas from the gas turbine that burns at least a part of the generated gas as fuel gas is supplied, and the fine powder fuel machine that crushes the carbon-containing solid fuel and the fine powder fuel generated by the fine powder fuel machine are collected. It is provided with a dust device and an inert gas supply system that supplies the inert gas to the dust collector, and when the exhaust gas is supplied to the fine fuel machine, the dust collector is used for the fine powder fuel machine and the dust collector. When the oxygen concentration of the system up to the gasifier exceeds a predetermined threshold value, the inert gas is supplied from the inert gas supply system to the dust collector so that the oxygen concentration contained in the exhaust gas is reduced. Will be done.

この構成によれば、炭素含有固体燃料から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料ガスとして燃焼しガスタービンで排ガスを生成して、微粉燃料機には、炭素含有固体燃料と、燃料ガスの燃焼によって生じた排ガスとが供給され、炭素含有固体燃料が排ガスの熱量によって乾燥されながら粉砕される。また、集塵器において、微粉燃料機で生成された微粉燃料が捕集される。さらに、微粉燃料機及び前記集塵器を介して前記ガス化炉までの系統の酸素濃度が所定の酸素濃度よりも高い場合には、不活性ガス供給系統から窒素等の不活性ガスが集塵器へ供給される。不活性ガス供給系統から集塵器へ不活性ガスが供給されるため、集塵器における酸素濃度が低減する。これにより、微粉燃料機へ供給される排ガス中の酸素によって、微粉燃料機の下流側の集塵器で貯留された微粉燃料の酸化昇温が生じることが抑制又は防止される。
例えば、集塵器における酸素濃度を炭素含有固体燃料で設定される爆発限界に基づいて設定することで、微粉燃料が酸化昇温に至る可能性を低減できる。 According to this configuration, at least a part of the generated gas generated in the gasifier facility from the carbon-containing solid fuel is burned as fuel gas to generate exhaust gas in the gas turbine, and the pulverized fuel machine is equipped with the carbon-containing solid fuel. , The exhaust gas generated by the combustion of the fuel gas is supplied, and the carbon-containing solid fuel is crushed while being dried by the calorific value of the exhaust gas. Further, in the dust collector, the fine powder fuel produced by the fine powder fuel machine is collected. Further, when the oxygen concentration of the system from the fine powder fuel machine and the dust collector to the gasification furnace is higher than the predetermined oxygen concentration, the inert gas such as nitrogen is collected from the inert gas supply system. It is supplied to the vessel. Since the inert gas is supplied from the inert gas supply system to the dust collector, the oxygen concentration in the dust collector is reduced. As a result, oxygen in the exhaust gas supplied to the fine powder fuel machine suppresses or prevents the oxidation temperature rise of the fine powder fuel stored in the dust collector on the downstream side of the fine powder fuel machine.
For example, by setting the oxygen concentration in the dust collector based on the explosion limit set for the carbon-containing solid fuel, it is possible to reduce the possibility that the fine powder fuel will reach an oxidative temperature rise.

上記発明において、前記集塵器から外部へ排出される前記排ガスが流通する排ガス排出系統と、前記排ガス排出系統を流通する前記排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、前記酸素濃度検出部によって検出された前記酸素濃度に基づいて、前記微粉燃料機へ供給される前記不活性ガスの供給量を調整する調整部とを更に備えてもよい。 In the above invention, the exhaust gas discharge system through which the exhaust gas discharged from the dust collector to the outside flows, the oxygen concentration detection unit for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust gas discharge system, and the oxygen concentration detection. It may further include an adjusting unit for adjusting the supply amount of the inert gas supplied to the fine powder fuel machine based on the oxygen concentration detected by the unit.

この構成によれば、排ガス排出系統を介して集塵器から外部へ排ガスが排出される。また、酸素濃度検出部によって、排ガス排出系統を流通する排ガスに含まれる酸素の濃度が検出され、検出結果に基づいて、微粉燃料機へ供給される不活性ガスの供給量が調整される。これにより、不活性ガスが混合された排ガス中の酸素濃度を検出でき、かつ、酸化昇温が生じやすい集塵器における酸素濃度がより正確に把握されるため、微粉燃料の酸化昇温を確実に抑制又は防止できる。 According to this configuration, the exhaust gas is discharged from the dust collector to the outside through the exhaust gas discharge system. Further, the oxygen concentration detection unit detects the concentration of oxygen contained in the exhaust gas flowing through the exhaust gas discharge system, and the supply amount of the inert gas supplied to the fine fuel machine is adjusted based on the detection result. As a result, the oxygen concentration in the exhaust gas mixed with the inert gas can be detected, and the oxygen concentration in the dust collector, which tends to cause an oxidation temperature rise, can be grasped more accurately. Can be suppressed or prevented.

上記発明において、前記集塵器から供給される前記微粉燃料を貯蔵する貯留装置と、前記貯留装置と前記排ガス排出系統とを接続し、前記酸素濃度検出部が設置される接続系統と、前記接続系統において、前記酸素濃度検出部の両側にそれぞれ一つずつ設置される二つの開閉弁とを更に備え、前記二つの開閉弁の開閉動作を切り替えることによって、前記酸素濃度検出部が、前記排ガス排出系統内部の酸素濃度と前記貯留装置内部の酸素濃度をそれぞれ検出してもよい。 In the above invention, the storage device for storing the fine fuel supplied from the dust collector, the connection system in which the storage device and the exhaust gas discharge system are connected, and the connection system in which the oxygen concentration detection unit is installed are connected. The system further includes two on-off valves, one on each side of the oxygen concentration detecting unit, and by switching the opening / closing operation of the two on-off valves, the oxygen concentration detecting unit discharges the exhaust gas. The oxygen concentration inside the system and the oxygen concentration inside the storage device may be detected respectively.

この構成によれば、開閉弁の操作によって接続系統の接続先が切り替えられ、酸素濃度検出部によって、排ガス排出系統内部の酸素濃度と貯留装置内部の酸素濃度がそれぞれ個別に検出可能である。 According to this configuration, the connection destination of the connection system is switched by operating the on-off valve, and the oxygen concentration inside the exhaust gas discharge system and the oxygen concentration inside the storage device can be individually detected by the oxygen concentration detection unit.

上記発明において、前記不活性ガス供給系統は、前記微粉燃料機に前記不活性ガスを供給し、前記不活性ガスは、前記微粉燃料機の運転が停止している間における前記微粉燃料機内部のパージにも用いられてもよい。 In the above invention, the inert gas supply system supplies the inert gas to the fine fuel machine, and the inert gas is used inside the fine fuel machine while the operation of the fine fuel machine is stopped. It may also be used for purging.

この構成によれば、不活性ガス供給系統は、微粉燃料機の運転が停止している間、微粉燃料機内部のパージに用いられる不活性ガスを微粉燃料機に供給する。微粉燃料機は、一般に微粉燃料機内部のパージに不活性ガスが供給されるパージ用不活性ガス供給系統を有している。そのため、運転中排ガスに含まれる酸素濃度を低減する不活性ガス供給用として既設のプラントへ新たに不活性ガス供給系統を設置する必要がない。 According to this configuration, the Inactive gas supply system supplies the Inactive gas used for purging the inside of the fine fuel machine to the fine fuel machine while the operation of the fine fuel machine is stopped. The pulverized fuel machine generally has an inert gas supply system for purging in which the inert gas is supplied to the purge inside the pulverized fuel machine. Therefore, it is not necessary to newly install an inert gas supply system in the existing plant for supplying the inert gas to reduce the oxygen concentration contained in the exhaust gas during operation.

上記発明において、前記ガスタービンの運転負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部によって検出された前記運転負荷に基づいて、前記微粉燃料機へ供給される前記不活性ガスの供給量を調整する調整部とを更に備えてもよい。 In the above invention, the supply amount of the inert gas supplied to the fine fuel machine is adjusted based on the load detection unit that detects the operating load of the gas turbine and the operating load detected by the load detecting unit. It may be further provided with an adjusting unit to be used.

この構成によれば、負荷検出部によって、ガスタービンの運転負荷が検出され、検出結果に基づいて、微粉燃料機へ供給される不活性ガスの供給量が調整される。たとえば、ガスタービンの運転負荷が所定の閾値よりも低いとき、排ガス中の酸素濃度が高くなるため、不活性ガスの供給量を増加させて、微粉炭機に供給される排ガス中の酸素濃度を低減させる。ただし、不活性ガス使用量に余裕がある場合は、制御の煩雑さを避けるために、一定流量を投入する運用とすることも可能である。 According to this configuration, the load detection unit detects the operating load of the gas turbine, and the supply amount of the inert gas supplied to the fine fuel machine is adjusted based on the detection result. For example, when the operating load of the gas turbine is lower than a predetermined threshold, the oxygen concentration in the exhaust gas becomes high, so the supply amount of the inert gas is increased to increase the oxygen concentration in the exhaust gas supplied to the pulverized coal machine. Reduce. However, if there is a margin in the amount of inert gas used, it is possible to operate with a constant flow rate in order to avoid complication of control.

上記発明において、前記ガス化複合発電設備の運転工程に基づいて、前記微粉燃料機へ供給される前記不活性ガスの供給量を調整する調整部を更に備えてもよい。 In the above invention, the adjusting unit for adjusting the supply amount of the inert gas supplied to the pulverized fueling machine may be further provided based on the operation process of the gasification combined power generation facility.

この構成によれば、ガス化複合発電設備の運転工程に基づいて、微粉燃料機へ供給される不活性ガスの供給量が調整される。 According to this configuration, the supply amount of the inert gas supplied to the pulverized fuel mill is adjusted based on the operation process of the gasification complex power generation facility.

上記発明において、前記調整部によって調整される前記不活性ガスの供給量は、前記炭素含有固体燃料の種類、前記炭素含有固体燃料中の揮発分に応じて変更されてもよい。 In the above invention, the supply amount of the inert gas adjusted by the adjusting unit may be changed according to the type of the carbon-containing solid fuel and the volatile content in the carbon-containing solid fuel.

この構成によれば、炭素含有固体燃料の種類、炭素含有固体燃料中の揮発分に応じて、調整部によって調整される不活性ガスの供給量が変更されるため、爆発限界が異なり酸化昇温が生じやすい炭素含有固体燃料に対して、より効果的に酸化昇温の発生を抑制又は防止できる。 According to this configuration, the supply amount of the inert gas adjusted by the adjusting unit is changed according to the type of the carbon-containing solid fuel and the volatile content in the carbon-containing solid fuel, so that the explosion limit is different and the oxidation temperature rises. It is possible to more effectively suppress or prevent the occurrence of oxidative temperature rise with respect to the carbon-containing solid fuel in which the gas is likely to occur.

本発明に係るガス化複合発電設備は、上記の前記ガス化炉設備と、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前記ガスタービンと、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る。 The gasification combined power generation facility according to the present invention includes the above-mentioned gasification furnace facility, the gas turbine that is rotationally driven by burning at least a part of the generated gas generated by the gasification furnace facility, and the gas turbine. A steam turbine that is rotationally driven by steam generated by an exhaust heat recovery boiler that introduces turbine exhaust gas discharged from the gas turbine and / or a generator that is rotationally connected to the gas turbine and / or the steam turbine is provided.

本発明に係るガス化複合発電設備の運転方法は、炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉を有するガス化炉設備において、前記炭素含有固体燃料と、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料ガスとして燃焼するガスタービンからの排ガスとが供給され、前記炭素含有固体燃料を粉砕する微粉燃料機と、前記微粉燃料機で生成された微粉燃料を捕集する集塵器と、前記集塵器へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統とを備えるガス化炉設備の運転方法であって、前記微粉燃料機へ前記排ガスを供給するとき、前記微粉燃料機及び前記集塵器を介して前記ガス化炉までの系統の酸素濃度が所定の閾値を超える場合は、前記排ガスに含まれる酸素濃度が低減されるように、前記不活性ガス供給系統から前記集塵器へ前記不活性ガスを供給する。 The method for operating the gasification complex power generation facility according to the present invention is to use the carbon-containing solid fuel and the production generated by the gasification furnace in a gasification furnace facility having a gasification furnace that produces a gas produced from the carbon-containing solid fuel. Exhaust gas from a gas turbine that burns at least a part of the gas as fuel gas is supplied, and a pulverized fuel machine that crushes the carbon-containing solid fuel and a dust collector that collects the pulverized fuel produced by the pulverized fuel machine. A method of operating a gasifier equipped with a device and an inert gas supply system for supplying an inert gas to the dust collector, wherein when the exhaust gas is supplied to the fine fuel machine, the fine fuel machine and the fine powder fuel machine When the oxygen concentration of the system from the dust collector to the gasifier exceeds a predetermined threshold value, the dust is collected from the inert gas supply system so that the oxygen concentration contained in the exhaust gas is reduced. The inert gas is supplied to the vessel.

本発明によれば、石炭の種類など燃料性状を変更した際にも、乾燥ガスとして微粉燃料機へ供給される排ガス中の酸素濃度を低減させることによって、排ガス中の酸素を原因として、貯留された微粉燃料の酸化昇温が生じることを抑制又は防止することができる。 According to the present invention, even when the fuel properties such as the type of coal are changed, the oxygen concentration in the exhaust gas supplied to the fine powder fuel machine as dry gas is reduced, so that the oxygen in the exhaust gas is stored as a cause. It is possible to suppress or prevent the occurrence of oxidative temperature rise of the pulverized fuel.

本発明の一実施形態に係るガス化炉設備を適用した石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the coal gasification combined cycle power generation facility which applied the gasification furnace facility which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るガス化炉設備の給炭設備を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the coal supply equipment of the gasification furnace equipment which concerns on one Embodiment of this invention. 空気分離設備の通常運転時を上限にした場合の使用率と、ガス化炉設備の各工程との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the utilization rate at the time of the normal operation of an air separation equipment, and each process of a gasification furnace equipment.

本発明の一実施形態に係るガス化炉設備１４が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１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１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、実施形態１の石炭ガス化複合発電設備１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。 The integrated coal gasification combined cycle (IGCC) 1 to which the gasification combined cycle equipment 14 according to the embodiment of the present invention is applied uses air as a main oxidizing agent and is a gasification furnace. The equipment 14 employs an air combustion method for generating flammable gas (generated gas) from fuel. Then, the integrated coal gasification combined cycle facility 1 purifies the produced gas generated in the gasification furnace facility 14 into a fuel gas by the gas refining facility 16 and then supplies the gas to the gas turbine 17 to generate power. That is, the integrated coal gasification combined cycle facility 1 of the first embodiment is an air combustion type (air blown) power generation facility. As the fuel to be supplied to the gasification furnace facility 14, for example, a carbon-containing solid fuel such as coal is used.

石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１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。 As shown in FIG. 1, the integrated coal gasification combined cycle facility (gasification combined cycle facility) 1 includes a coal supply facility 11, a gasification furnace facility 14, a char recovery facility 15, a gas purification facility 16, and a gas turbine. It includes 17, a steam turbine 18, a generator 19, and an exhaust heat recovery steam generator (HRSG: Heat Recovery Steam Generator) 20.

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、石炭を微粉炭機（微粉燃料機）４で粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。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。 The coal supply facility 11 is supplied with coal, which is a carbon-containing solid fuel, as raw coal, and crushes the coal with a pulverized coal machine (fine pulverized fuel machine) 4 to produce pulverized coal pulverized into fine particles. The pulverized coal produced in the coal supply facility 11 is pressurized by nitrogen gas as a transport inertia gas supplied from the air separation facility 42 described later at the outlet of the coal supply line 11a and supplied to the gasifier facility 14. Will be done. Inert gas is an inert gas having an oxygen content of about 5% by volume or less, and nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas, etc. are typical examples, but it is not necessarily limited to about 5% by volume or less. ..

給炭設備１１は、図１及び図２に示すように、例えば原炭バンカ３と、微粉炭機４と、微粉炭集塵器５と、微粉炭ビン（貯留装置）６と、微粉炭ホッパ７などを有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the coal supply facility 11 includes, for example, a raw coal bunker 3, a pulverized coal machine 4, a pulverized coal dust collector 5, a pulverized coal bottle (storage device) 6, and a pulverized coal hopper. 7 and the like.

給炭設備１１は、例えば、原料炭が備蓄されている原炭バンカ３と、原料炭を微粉砕する微粉炭機４と、微粉炭機４に粉砕された微粉炭内のダストを捕集する微粉炭集塵器５と、複数の微粉炭集塵器５から微粉炭が集約される微粉炭ビン６と、微粉炭を貯留する微粉炭ホッパ７などを備えている。 The coal supply facility 11 collects, for example, the raw coal bunker 3 in which the coking coal is stored, the pulverized coal machine 4 for pulverizing the coking coal, and the dust in the pulverized coal pulverized by the pulverized coal machine 4. It is provided with a pulverized coal dust collector 5, a pulverized coal bottle 6 in which pulverized coal is collected from a plurality of pulverized coal dust collectors 5, a pulverized coal hopper 7 for storing the pulverized coal, and the like.

原炭バンカ３から微粉炭機４へと導かれた原炭（石炭）は、微粉炭機４によって数μｍ～数百μｍの微粉炭に粉砕される。微粉炭機４で粉砕された微粉炭は、微粉炭集塵器５によって捕集される。微粉炭集塵器５において捕集された微粉炭は、微粉炭を貯蔵する微粉炭ビン６を経て、微粉炭ホッパ７へと導かれる。 The raw coal (coal) led from the raw coal bunker 3 to the pulverized coal machine 4 is crushed into pulverized coal of several μm to several hundred μm by the pulverized coal machine 4. The pulverized coal crushed by the pulverized coal machine 4 is collected by the pulverized coal dust collector 5. The pulverized coal collected in the pulverized coal dust collector 5 is guided to the pulverized coal hopper 7 via the pulverized coal bottle 6 for storing the pulverized coal.

微粉炭ホッパ７内の微粉炭は、上述したとおり、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、その後一定流量ずつガス化炉設備１４へと搬送される。また、微粉炭ホッパ７内には、窒素ガスが供給されることによって加圧状態となっている。しかし、微粉炭ホッパ７内の微粉炭が全てガス化炉設備１４へと供給されて、微粉炭ホッパ７が空になった場合には、微粉炭ホッパ７内を減圧・排気する必要がある。そこで、空になった微粉炭ホッパ７に接続されている減圧排気系統の弁（図示せず。）を開くことにより微粉炭ホッパ７内の減圧・排気を行う。 As described above, the pulverized coal in the pulverized coal hopper 7 is pressurized by nitrogen gas as an inertia gas for transportation, and then transferred to the gasification furnace facility 14 at a constant flow rate. Further, the pulverized coal hopper 7 is in a pressurized state by being supplied with nitrogen gas. However, when all the pulverized coal in the pulverized coal hopper 7 is supplied to the gasification furnace facility 14 and the pulverized coal hopper 7 becomes empty, it is necessary to reduce the pressure and exhaust the inside of the pulverized coal hopper 7. Therefore, the pressure in the pulverized coal hopper 7 is reduced and exhausted by opening the valve (not shown) of the reduced pressure exhaust system connected to the emptied pulverized coal hopper 7.

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、再利用を目的としてチャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が供給されている。 The gasification furnace facility 14 is supplied with pulverized coal produced by the coal supply facility 11 and is supplied with char (unreacted coal and ash) recovered by the char recovery facility 15 for the purpose of reuse. There is.

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の圧縮機６１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（ＡＳＵ）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。 Further, a compressed air supply line 41 from the gas turbine 17 (compressor 61) is connected to the gasifier equipment 14, and a part of the compressed air compressed by the compressor 61 of the gas turbine 17 is a booster. At 68, the pressure is increased to a predetermined pressure so that the gas can be supplied to the gas turbine equipment 14. The air separation facility (ASU) 42 separates and generates nitrogen and oxygen from the air in the atmosphere, and the air separation facility 42 and the gasifier facility 14 are connected by a first nitrogen supply line 43. A coal supply line 11a from the coal supply facility 11 is connected to the first nitrogen supply line 43. Further, the second nitrogen supply line 45 branching from the first nitrogen supply line 43 is also connected to the gasifier facility 14, and the char return line 46 from the char recovery facility 15 is connected to the second nitrogen supply line 45. It is connected. Further, the air separation equipment 42 is connected to the compressed air supply line 41 by an oxygen supply line 47. Then, the nitrogen separated by the air separation equipment 42 is used as a transport gas for coal or char by flowing through the first nitrogen supply line 43 and the second nitrogen supply line 45. Further, the oxygen separated by the air separation facility 42 is used as an oxidant in the gasifier facility 14 by flowing through the oxygen supply line 47 and the compressed air supply line 41.

ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉（図示せず。）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、ガス生成ライン４９にシンガスクーラ（ガス冷却器）（図示せず。）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。 The gasification furnace equipment 14 includes, for example, a two-stage jet bed type gasification furnace (not shown). The gasification furnace facility 14 gasifies the coal (pulverized coal) and char supplied to the inside by partially burning them with an oxidizing agent (air, oxygen) to obtain a produced gas. The gasification furnace facility 14 is provided with a foreign matter removing facility 48 for removing foreign matter (slag) mixed in the pulverized coal. A gas generation line 49 for supplying the generated gas to the char recovery equipment 15 is connected to the gasifier facility 14, so that the generated gas containing the char can be discharged. In this case, by providing a thin gas cooler (gas cooler) (not shown) in the gas generation line 49, the generated gas may be cooled to a predetermined temperature and then supplied to the char recovery equipment 15.

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。 The char collection facility 15 includes a dust collector facility 51 and a supply hopper 52. In this case, the dust collecting facility 51 is composed of one or a plurality of cyclones or porous filters, and can separate the char contained in the generated gas generated by the gasifier facility 14. Then, the generated gas from which the char is separated is sent to the gas refining facility 16 through the gas discharge line 53. The supply hopper 52 stores the char separated from the generated gas by the dust collector 51. A bin may be arranged between the dust collector 51 and the supply hopper 52, and a plurality of supply hoppers 52 may be connected to the bin. Then, the char return line 46 from the supply hopper 52 is connected to the second nitrogen supply line 45.

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。 The gas refining facility 16 purifies the produced gas from which the char is separated by the char recovery facility 15 by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds. Then, the gas refining facility 16 purifies the produced gas to produce a fuel gas, which is supplied to the gas turbine 17. Since the produced gas from which the char is separated still contains sulfur ( _H2S , etc.), the gas refining equipment 16 removes and recovers the sulfur content with an amine absorber or the like for effective use. do.

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。 The gas turbine 17 includes a compressor 61, a combustor 62, and a turbine 63, and the compressor 61 and the turbine 63 are connected by a rotating shaft 64. The compressor 62 is connected to the compressed air supply line 65 from the compressor 61, the fuel gas supply line 66 from the gas refining facility 16, and the combustion gas supply line 67 extending toward the turbine 63. Is connected. Further, the gas turbine 17 is provided with a compressed air supply line 41 extending from the compressor 61 to the gasifier equipment 14, and a booster 68 is provided in the middle of the gas turbine 17. Therefore, in the combustor 62, a part of the compressed air supplied from the compressor 61 and at least a part of the fuel gas supplied from the gas purification facility 16 are mixed and burned to generate and burn the combustion gas. The generated combustion gas is supplied to the turbine 63. Then, the turbine 63 rotationally drives the generator 19 by rotationally driving the rotary shaft 64 with the supplied combustion gas.

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、ガス化炉のシンガスクーラ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。 The steam turbine 18 includes a turbine 69 connected to a rotary shaft 64 of a gas turbine 17, and a generator 19 is connected to a base end portion of the rotary shaft 64. The exhaust heat recovery boiler 20 is connected to the exhaust gas line 70 from the gas turbine 17 (turbine 63), and steam is exchanged between the water supplied to the exhaust heat recovery boiler 20 and the exhaust gas of the turbine 63. Is to generate. The exhaust heat recovery boiler 20 is provided with a steam supply line 71 and a steam recovery line 72 between the exhaust heat recovery boiler 20 and the turbine 69 of the steam turbine 18, and a condenser 73 is provided on the steam recovery line 72. Further, the steam generated by the exhaust heat recovery boiler 20 may include steam generated by heat exchange with the generated gas in the Shingas cooler of the gasification furnace. Therefore, in the steam turbine 18, the turbine 69 is rotationally driven by the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, and the generator 19 is rotationally driven by rotating the rotary shaft 64.

そして、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を備えている。 A gas purification facility 74 is provided from the outlet of the exhaust heat recovery boiler 20 to the chimney 75.

ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の作動について説明する。 Here, the operation of the integrated coal gasification combined cycle facility 1 of the present embodiment will be described.

本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１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。 In the integrated coal gasification combined cycle facility 1 of the present embodiment, when raw coal (coal) is supplied to the coal supply facility 11, the coal is pulverized into fine particles in the coal supply facility 11 to become pulverized coal. .. The pulverized coal produced in the coal supply facility 11 is supplied to the gasifier facility 14 through the first nitrogen supply line 43 by the nitrogen supplied from the air separation facility 42. Further, the char recovered by the char recovery facility 15 described later is circulated through the second nitrogen supply line 45 by the nitrogen supplied from the air separation facility 42 and supplied to the gasifier facility 14. Further, the compressed air extracted from the gas turbine 17 described later is boosted by the booster 68, and then supplied to the gasifier equipment 14 through the compressed air supply line 41 together with the oxygen supplied from the air separation equipment 42.

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。 In the gasification furnace facility 14, the supplied pulverized coal and char are burned by compressed air (oxygen), and the pulverized coal and char are gasified to generate a produced gas. Then, this generated gas is discharged from the gasification furnace equipment 14 through the gas generation line 49 and sent to the char recovery equipment 15.

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。 In the char recovery equipment 15, the generated gas is first supplied to the dust collecting equipment 51, so that fine chars contained in the generated gas are separated. Then, the generated gas from which the char is separated is sent to the gas refining facility 16 through the gas discharge line 53. On the other hand, the fine char separated from the generated gas is deposited on the supply hopper 52, returned to the gasifier facility 14 through the char return line 46, and recycled.

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。 The generated gas from which the char is separated by the char recovery facility 15 is gas refined by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds in the gas refining facility 16 to produce a fuel gas. The compressor 61 generates compressed air and supplies it to the combustor 62. The combustor 62 mixes the compressed air supplied from the compressor 61 and the fuel gas supplied from the gas refining facility 16 and burns them to generate combustion gas. By rotationally driving the turbine 63 with this combustion gas, the compressor 61 and the generator 19 are rotationally driven via the rotating shaft 64. In this way, the gas turbine 17 can generate electricity.

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。 Then, the exhaust heat recovery boiler 20 generates steam by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the turbine 63 in the gas turbine 17 and the water supplied to the exhaust heat recovery boiler 20, and the generated steam is used in the steam turbine 18. Supply to. In the steam turbine 18, the turbine 69 is rotationally driven by the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, so that the generator 19 can be rotationally driven via the rotary shaft 64 to generate electricity.
The gas turbine 17 and the steam turbine 18 do not have to rotate drive one generator 19 as the same axis, and may rotate drive a plurality of generators as different axes.

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。 After that, in the gas purification equipment 74, harmful substances of the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 20 are removed, and the purified exhaust gas is discharged from the chimney 75 to the atmosphere.

次に、図１及び図２を参照して、微粉炭機４内の微粉炭の乾燥ガスとして用いられる排ガスに対する酸素濃度の調整に関する構成について説明する。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は、排熱回収ボイラ２０で抽気されて、この排ガスが微粉炭機４へ供給される。 Next, with reference to FIGS. 1 and 2, a configuration relating to adjustment of the oxygen concentration with respect to the exhaust gas used as the dry gas of the pulverized coal in the pulverized coal machine 4 will be described. The exhaust gas discharged from the turbine 63 in the gas turbine 17 is extracted by the exhaust heat recovery boiler 20, and this exhaust gas is supplied to the pulverized coal machine 4.

ガス化炉設備１４の原料である石炭の種類など燃料の性状を変更した場合や、ガスタービン１７の運転負荷が変化した場合などで、排ガス中の酸素（Ｏ_２）濃度が変わる場合がある。また、石炭の種類など燃料の性状を変更した場合などで、従来の炭種での爆発限界が異なり排ガス中の酸素濃度の許容値が異なる場合がある。すなわち、爆発限界が異なることで排ガスの酸素濃度の許容上限値が変わる場合がある。 The oxygen (O ₂ ) concentration in the exhaust gas may change when the properties of the fuel such as the type of coal which is the raw material of the gasification furnace facility 14 are changed, or when the operating load of the gas turbine 17 is changed. Further, when the properties of the fuel such as the type of coal are changed, the explosion limit of the conventional coal type may be different and the permissible value of the oxygen concentration in the exhaust gas may be different. That is, the allowable upper limit of the oxygen concentration of the exhaust gas may change due to the difference in the explosion limit.

微粉炭集塵器５は複数（本実施形態では、例えば２つ）設けられ、排ガス排出ライン（排ガス検出系統）８は、一端が少なくとも１つの微粉炭集塵器５に接続され、他端が排熱回収ボイラ２０に接続される。微粉炭を乾燥するため微粉炭機４に導入された排ガスは、微粉炭集塵器５を通過した後、排ガス排出ライン８を介して排熱回収ボイラ２０へ供給され、排ガスが外部へ排出される。 A plurality of pulverized coal dust collectors 5 (for example, two in this embodiment) are provided, and one end of the exhaust gas discharge line (exhaust gas detection system) 8 is connected to at least one pulverized coal dust collector 5, and the other end is connected. It is connected to the exhaust heat recovery boiler 20. The exhaust gas introduced into the pulverized coal machine 4 for drying the pulverized coal is supplied to the exhaust heat recovery boiler 20 via the exhaust gas discharge line 8 after passing through the pulverized coal dust collector 5, and the exhaust gas is discharged to the outside. To.

接続ライン（接続系統）９は、一端が微粉炭ビン６に接続され、他端が排ガス排出ライン８に接続される。接続ライン９には、開閉弁１２，１３と酸素濃度計（酸素濃度検出部）２１が設置され、開閉弁１２，１３は、酸素濃度計２１の微粉炭ビン６側と排ガス排出ライン８側にそれぞれ一つずつ設置される。酸素濃度計２１よりも微粉炭ビン６側の開閉弁１２を開放し、排ガス排出ライン８側の開閉弁１３を閉じることで、酸素濃度計２１は、微粉炭ビン６の酸素濃度を測定できる。一方、微粉炭ビン６側の開閉弁１２を閉じ、排ガス排出ライン８側の開閉弁１３を開放することで、酸素濃度計２１は、排ガス排出ライン８側の酸素濃度を測定できる。 One end of the connection line (connection system) 9 is connected to the pulverized coal bottle 6, and the other end is connected to the exhaust gas discharge line 8. On-off valves 12 and 13 and an oxygen concentration meter (oxygen concentration detection unit) 21 are installed on the connection line 9, and the on-off valves 12 and 13 are located on the pulverized coal bottle 6 side and the exhaust gas discharge line 8 side of the oxygen concentration meter 21. One for each. By opening the on-off valve 12 on the pulverized coal bottle 6 side of the oxygen concentration meter 21 and closing the on-off valve 13 on the exhaust gas discharge line 8, the oxygen densitometer 21 can measure the oxygen concentration of the pulverized coal bottle 6. On the other hand, by closing the on-off valve 12 on the pulverized coal bottle 6 side and opening the on-off valve 13 on the exhaust gas discharge line 8, the oxygen concentration meter 21 can measure the oxygen concentration on the exhaust gas discharge line 8.

微粉炭ビン６は、乾燥が進み微粉炭の酸化昇温が生じやすい環境にあるので、試運転調整時など必要時には酸素濃度を測定して確認することが好ましい。一方、微粉炭ビン６の微粉炭の貯留部分では、粉砕された微粉炭の流動性を向上させて加圧搬送に用いられる図示しない窒素ガスをさらに導入する場合がある。微粉炭ビン６での酸素濃度よりも、排ガス排出ライン８側の微粉炭集塵器５における酸素濃度が若干高い酸素濃度を示す場合がある。 Since the pulverized coal bottle 6 is in an environment where drying progresses and the oxidative temperature rise of the pulverized coal is likely to occur, it is preferable to measure and confirm the oxygen concentration when necessary such as during trial run adjustment. On the other hand, in the pulverized coal storage portion of the pulverized coal bottle 6, the fluidity of the pulverized pulverized coal may be improved and nitrogen gas (not shown) used for pressurized transportation may be further introduced. The oxygen concentration in the pulverized coal dust collector 5 on the exhaust gas discharge line 8 side may show an oxygen concentration slightly higher than the oxygen concentration in the pulverized coal bin 6.

本実施形態では、微粉炭を乾燥するための排ガス中の酸素濃度を検出でき、かつ、微粉炭の酸化昇温が生じやすい微粉炭集塵器５における酸素濃度がより正確に把握されるため、排ガスにより乾燥される微粉炭の酸化昇温を確実に抑制又は防止できる。本実施形態では、微粉炭集塵器５における酸素濃度の計測が適切としているが、微粉炭集塵器５に限定するものでない。ガス化炉設備１４の燃料側供給系で、酸素濃度が高くなり、酸素濃度計２１での検出が可能であるものは、微粉炭集塵器５に代えて酸素濃度を計測してもよい。 In the present embodiment, the oxygen concentration in the exhaust gas for drying the pulverized coal can be detected, and the oxygen concentration in the pulverized coal dust collector 5 in which the oxidative temperature rise of the pulverized coal is likely to occur can be grasped more accurately. It is possible to surely suppress or prevent the oxidative temperature rise of the pulverized coal dried by the exhaust gas. In the present embodiment, the measurement of the oxygen concentration in the pulverized coal dust collector 5 is appropriate, but the measurement is not limited to the pulverized coal dust collector 5. In the fuel side supply system of the gasification furnace facility 14, the oxygen concentration may be measured instead of the pulverized coal dust collector 5 if the oxygen concentration is high and can be detected by the oxygen concentration meter 21.

上述したとおり、開閉弁１２，１３の開閉動作を切り替えることによって、酸素濃度計２１が、排ガス排出ライン８内部の酸素濃度と微粉炭ビン６内部の酸素濃度をそれぞれ検出する。これにより、開閉弁１２，１３によって接続ライン９の接続先が切り替えられ、一つの酸素濃度計２１によって、排ガス排出ライン８内部の酸素濃度と微粉炭ビン６内部の酸素濃度がそれぞれ個別に検出可能である。 As described above, by switching the opening / closing operation of the on-off valves 12 and 13, the oxygen concentration meter 21 detects the oxygen concentration inside the exhaust gas discharge line 8 and the oxygen concentration inside the pulverized coal bottle 6, respectively. As a result, the connection destination of the connection line 9 is switched by the on-off valves 12 and 13, and the oxygen concentration inside the exhaust gas discharge line 8 and the oxygen concentration inside the pulverized coal bottle 6 can be individually detected by one oxygen concentration meter 21. Is.

排ガスが微粉炭機４へ供給されるときは、酸素濃度計２１によって、微粉炭集塵器５を通過する排ガス中の酸素濃度を測定できるように、接続ライン９における排ガス排出ライン８側の開閉弁１３を開放し、微粉炭ビン６側の開閉弁１２を閉じる。このことにより、微粉炭集塵器５の酸素濃度を容易に正確に計測することができる。 When the exhaust gas is supplied to the pulverized coal machine 4, the oxygen concentration meter 21 opens and closes the exhaust gas discharge line 8 side of the connection line 9 so that the oxygen concentration in the exhaust gas passing through the pulverized coal dust collector 5 can be measured. The valve 13 is opened, and the on-off valve 12 on the pulverized coal bottle 6 side is closed. This makes it possible to easily and accurately measure the oxygen concentration of the pulverized coal dust collector 5.

窒素供給ライン（不活性ガス供給系統）２２は、例えば、微粉炭機４の上流側にて、排ガス供給ライン２３に接続される。窒素供給ライン２２は、空気分離設備４２と直接接続されてもよいし、第１窒素供給ライン４３又は第２窒素供給ライン４５から分岐されてもよい。窒素供給ライン２２には、例えば空気分離設備４２で生成された窒素ガスが流通し、空気分離設備４２から微粉炭機４へ窒素ガスが供給される。窒素供給ライン２２を介して、排ガス供給ライン２３によって供給される排ガスに対して窒素ガスを混合することができ、排ガス中の酸素を希釈して、排ガス中の酸素濃度を低減できる。また、窒素供給ライン２２には、流量調整弁２４（調整部）が設置される。 The nitrogen supply line (inert gas supply system) 22 is connected to the exhaust gas supply line 23, for example, on the upstream side of the pulverized coal machine 4. The nitrogen supply line 22 may be directly connected to the air separation facility 42, or may be branched from the first nitrogen supply line 43 or the second nitrogen supply line 45. For example, the nitrogen gas generated by the air separation equipment 42 flows through the nitrogen supply line 22, and the nitrogen gas is supplied from the air separation equipment 42 to the pulverized coal mill 4. Nitrogen gas can be mixed with the exhaust gas supplied by the exhaust gas supply line 23 via the nitrogen supply line 22, and the oxygen in the exhaust gas can be diluted to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas. Further, a flow rate adjusting valve 24 (adjusting unit) is installed in the nitrogen supply line 22.

なお、本実施形態では、不活性ガスの一例として、窒素ガスを用いる場合について説明したが、本発明は、この例に限定されない。排ガスを希釈するための不活性ガスは、例えば、水蒸気、二酸化炭素（ＣＯ_２）、アルゴンガスなどでもよい。 In the present embodiment, the case where nitrogen gas is used as an example of the inert gas has been described, but the present invention is not limited to this example. The inert gas for diluting the exhaust gas may be, for example, water vapor, carbon dioxide (CO ₂ ), argon gas or the like.

なお、微粉炭機４の運転が停止している間は微粉炭機４の内部を窒素ガスで置換する。このため、窒素供給ライン２２は、微粉炭機４の運転が停止している間は、微粉炭機４内部のパージに用いられる窒素ガスを微粉炭機４に供給することとしてもよい。微粉炭機４は、通常、微粉炭機４内部のパージによる窒素ガス置換に用いられる窒素ガスが供給されるパージ用窒素ガス系統（図示省略）を有している。既存のプラントに対して、本実施形態のように、排ガスに含まれる酸素濃度を低減する窒素ガスを供給しようとする場合、既設のパージ用窒素ガス系統を用いれば、新たに窒素供給ライン２２を設置する必要がない。なお、既設のパージ用窒素ガス系統を窒素供給ライン２２として用いる場合、パージ用窒素ガス系統に設置されているオリフィスの代わりに、流量調整弁２４を設置する。 While the operation of the pulverized coal machine 4 is stopped, the inside of the pulverized coal machine 4 is replaced with nitrogen gas. Therefore, the nitrogen supply line 22 may supply the nitrogen gas used for purging the inside of the pulverized coal machine 4 to the pulverized coal machine 4 while the operation of the pulverized coal machine 4 is stopped. The pulverized coal machine 4 usually has a nitrogen gas system for purging (not shown) to which nitrogen gas used for nitrogen gas replacement by purging inside the pulverized coal machine 4 is supplied. When trying to supply nitrogen gas that reduces the oxygen concentration contained in the exhaust gas to an existing plant as in the present embodiment, if the existing nitrogen gas system for purging is used, a new nitrogen supply line 22 is provided. No need to install. When the existing purge nitrogen gas system is used as the nitrogen supply line 22, the flow rate adjusting valve 24 is installed instead of the orifice installed in the purge nitrogen gas system.

上述した例では、窒素供給ライン２２は、排ガス供給ライン２３に接続され、微粉炭機４の上流側で排ガスに窒素ガスが追加で供給される構成について説明したが、本発明はこの例に限定されない。窒素供給ライン２２は、微粉炭機４と微粉炭集塵器５を結ぶラインに接続されて、微粉炭機４の下流側かつ微粉炭集塵器５の上流側で排ガスに窒素ガスが追加で供給され混合されるようにしてもよい。 In the above-mentioned example, the nitrogen supply line 22 is connected to the exhaust gas supply line 23, and the configuration in which nitrogen gas is additionally supplied to the exhaust gas on the upstream side of the pulverized coal machine 4 has been described, but the present invention is limited to this example. Not done. The nitrogen supply line 22 is connected to a line connecting the pulverized coal machine 4 and the pulverized coal dust collector 5, and nitrogen gas is added to the exhaust gas on the downstream side of the pulverized coal machine 4 and the upstream side of the pulverized coal dust collector 5. It may be supplied and mixed.

流量調整弁２４は、窒素供給ライン２２を流れる窒素ガスの供給量を調整する。流量調整弁２４の開度は、例えば、酸素濃度計２１で検出された排ガス中の酸素濃度に基づいて、調整される。または、流量調整弁２４の開度は、ガスタービン１７の運転負荷や、ガス化炉設備１４の運転工程に基づいて調整される。 The flow rate adjusting valve 24 adjusts the supply amount of nitrogen gas flowing through the nitrogen supply line 22. The opening degree of the flow rate adjusting valve 24 is adjusted based on, for example, the oxygen concentration in the exhaust gas detected by the oxygen concentration meter 21. Alternatively, the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 is adjusted based on the operating load of the gas turbine 17 and the operating process of the gasifier equipment 14.

排ガス供給ライン２３は、一端が排熱回収ボイラ２０に接続され、他端が微粉炭機４に接続される。排ガス供給ライン２３には、排熱回収ボイラ２０から微粉炭機４へ排ガスが流通する。排ガス供給ライン２３を介して、排熱回収ボイラ２０で抽気された排ガスが微粉炭機４へ供給されることによって、原炭バンカ３から微粉炭機４に供給される原炭（石炭）と粉砕された微粉炭を乾燥できる。 One end of the exhaust gas supply line 23 is connected to the exhaust heat recovery boiler 20, and the other end is connected to the pulverized coal machine 4. Exhaust gas flows from the exhaust heat recovery boiler 20 to the pulverized coal machine 4 in the exhaust gas supply line 23. The exhaust gas extracted by the exhaust heat recovery boiler 20 is supplied to the pulverized coal machine 4 via the exhaust gas supply line 23, so that the raw coal (coal) supplied from the raw coal bunker 3 to the pulverized coal machine 4 is crushed. The pulverized coal can be dried.

次に、本実施形態に係る乾燥ガスとして用いられる排ガスに対する酸素濃度の調整方法について説明する。 Next, a method for adjusting the oxygen concentration with respect to the exhaust gas used as the dry gas according to the present embodiment will be described.

排ガス中の酸素濃度の調整は、ガス化炉設備１４（または石炭ガス化複合発電設備１）の通常運転時、すなわち、微粉炭機４で原炭（石炭）を破砕し、生成された微粉炭が微粉炭集塵器５などを経由して、ガス化炉設備１４に供給されるときに行われる。このとき、石炭を乾燥させるため、排熱回収ボイラ２０から微粉炭機４へ排ガス供給ライン２３を介して排ガスが供給される。 The oxygen concentration in the exhaust gas is adjusted during normal operation of the gasification furnace facility 14 (or integrated coal gasification combined cycle facility 1), that is, the pulverized coal produced by crushing the raw coal (coal) with the pulverized coal machine 4. Is supplied to the gasifier facility 14 via the pulverized coal dust collector 5 and the like. At this time, in order to dry the coal, the exhaust gas is supplied from the exhaust heat recovery boiler 20 to the pulverized coal machine 4 via the exhaust gas supply line 23.

ガス化炉設備１４の原料である石炭の種類など燃料の性状を変更した場合などで、排ガス中の酸素濃度が変わるとともに、爆発限界が異なることで排ガスの酸素濃度の許容上限となる所定の閾値が変わる場合がある。このため、酸素濃度計２１により酸素濃度を計測する。 When the properties of fuel such as the type of coal that is the raw material of the gasification furnace facility 14 are changed, the oxygen concentration in the exhaust gas changes, and the explosion limit is different, so a predetermined threshold value that becomes the allowable upper limit of the oxygen concentration in the exhaust gas. May change. Therefore, the oxygen concentration is measured by the oxygen concentration meter 21.

まず、酸素濃度計２１が、微粉炭集塵器５の出口側の排ガス排出ライン８に接続される場合について説明する。
排ガスが微粉炭機４へ供給されるとき、酸素濃度計２１によって、微粉炭集塵器５を通過する排ガス中の酸素濃度を測定できるように、接続ライン９における排ガス排出ライン８側の開閉弁１３を開放し、微粉炭ビン６側の開閉弁１２を閉じる。 First, a case where the oxygen concentration meter 21 is connected to the exhaust gas discharge line 8 on the outlet side of the pulverized coal dust collector 5 will be described.
An on-off valve on the exhaust gas discharge line 8 side in the connection line 9 so that the oxygen concentration in the exhaust gas passing through the pulverized coal dust collector 5 can be measured by the oxygen concentration meter 21 when the exhaust gas is supplied to the pulverized coal machine 4. 13 is opened, and the on-off valve 12 on the pulverized coal bottle 6 side is closed.

そして、排ガスが微粉炭機４へ供給されるとき、酸素濃度計２１によって、微粉炭集塵器５を通過する排ガス中の酸素濃度を測定する。測定結果に基づいて、排ガス中の酸素濃度が所定の閾値を超えないように、窒素供給ライン２２に設けられた流量調整弁２４の開度を調整し、排ガス供給ライン２３を流通する排ガスへ窒素ガスを供給する。これにより、排ガス供給ライン２３を流通する排ガス中の窒素量が増加することで微粉炭機４へ排ガスが供給されるとき、ガスタービン１７出口の排ガスに含まれる酸素濃度よりも、微粉炭集塵器５へ供給される排ガスに含まれる酸素濃度が低減される。なお、排ガス中の酸素濃度が所定の閾値を超えない場合には、窒素供給ライン２２から排ガス供給ライン２３を流通する排ガスへ窒素ガスを供給する必要はない。但し、酸素濃度計２１による酸素濃度によって都度に窒素ガスの供給を調整するのではなく、予め設定した窒素ガスを供給し続けて、ガス化炉設備１４の運用を容易にしてもよい。 Then, when the exhaust gas is supplied to the pulverized coal machine 4, the oxygen concentration meter 21 measures the oxygen concentration in the exhaust gas passing through the pulverized coal dust collector 5. Based on the measurement results, the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 provided in the nitrogen supply line 22 is adjusted so that the oxygen concentration in the exhaust gas does not exceed a predetermined threshold, and nitrogen is supplied to the exhaust gas flowing through the exhaust gas supply line 23. Supply gas. As a result, when the exhaust gas is supplied to the pulverized coal machine 4 by increasing the amount of nitrogen in the exhaust gas flowing through the exhaust gas supply line 23, the pulverized coal dust collection is higher than the oxygen concentration contained in the exhaust gas at the outlet of the gas turbine 17. The concentration of oxygen contained in the exhaust gas supplied to the vessel 5 is reduced. When the oxygen concentration in the exhaust gas does not exceed a predetermined threshold value, it is not necessary to supply nitrogen gas from the nitrogen supply line 22 to the exhaust gas flowing through the exhaust gas supply line 23. However, instead of adjusting the supply of nitrogen gas each time according to the oxygen concentration by the oxygen concentration meter 21, the preset nitrogen gas may be continuously supplied to facilitate the operation of the gasification furnace facility 14.

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（排熱回収ボイラ２０で抽気された排ガス）中の酸素濃度は、通常では例えば１０～１５体積％にある。例えば供給される石炭の炭種によって爆発限界が異なる場合があることを考慮して、所定の閾値を設定してもよい。 The oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the turbine 63 in the gas turbine 17 (exhaust gas extracted by the exhaust heat recovery boiler 20) is usually, for example, 10 to 15% by volume. For example, a predetermined threshold value may be set in consideration of the fact that the explosion limit may differ depending on the type of coal supplied.

所定の閾値は、例えば供給される石炭の炭種、及び微粉炭機４の運転条件などによって定まる爆発限界に基づいて設定される。なお、ガス化炉設備１４に、例えば様々な炭種の石炭が供給されることが想定されるとした場合、炭種が変更されるたびに、その炭種の爆発限界に基づいて閾値を設定してもよいし、想定される炭種のうち最も酸素濃度が低い爆発限界を有する炭種を基準として閾値を固定して設定してもよい。これにより、排ガス中の酸素濃度の検出及び所定の閾値以下とするための調整が簡易化される。 The predetermined threshold value is set based on the explosion limit determined by, for example, the coal type of the coal to be supplied, the operating conditions of the pulverized coal mill 4, and the like. If it is assumed that coal of various coal types is supplied to the gasifier facility 14, for example, a threshold is set based on the explosion limit of the coal type each time the coal type is changed. Alternatively, the threshold may be fixed and set based on the coal type having the explosion limit with the lowest oxygen concentration among the assumed coal types. This simplifies the detection of the oxygen concentration in the exhaust gas and the adjustment to keep it below a predetermined threshold.

上述した閾値、すなわち、流量調整弁２４によって調整される窒素ガスの供給量は、石炭の炭種で設定されるだけでなく、石炭などの炭素含有固体燃料から揮発する揮発ガスに応じて設定されてもよい。爆発限界酸素濃度は、石炭中の揮発分に応じて変化するものである。石炭中の揮発分の割合が高いものほど爆発限界酸素濃度は低くなる。すなわち、揮発分が高いほど、反応性が高いため、より低い酸素濃度でも酸化昇温が生じやすくなるため、排ガスの酸素濃度の上限となる所定の閾値が変わる場合がある。このため、酸素濃度計２１による酸素濃度の計測結果に基づいて、流量調整弁２４によって窒素ガスの供給量を調整して、酸化昇温が生じやすい炭素含有固体燃料に対して、より効果的に酸化昇温の発生を抑制又は防止できる。 The above-mentioned threshold, that is, the supply amount of nitrogen gas adjusted by the flow control valve 24 is set not only by the coal type of coal but also by the volatile gas volatilized from the carbon-containing solid fuel such as coal. You may. The flammability limit oxygen concentration changes according to the volatile matter in coal. The higher the proportion of volatile matter in coal, the lower the explosive limit oxygen concentration. That is, the higher the volatile content, the higher the reactivity, and the higher the oxidation temperature is likely to occur even at a lower oxygen concentration, so that the predetermined threshold value that is the upper limit of the oxygen concentration of the exhaust gas may change. Therefore, based on the measurement result of the oxygen concentration by the oxygen concentration meter 21, the supply amount of nitrogen gas is adjusted by the flow rate adjusting valve 24, which is more effective for the carbon-containing solid fuel in which the oxidation temperature rise is likely to occur. It is possible to suppress or prevent the occurrence of oxidative temperature rise.

なお、窒素供給ライン２２が微粉炭機４の上流側の排ガス供給ライン２３で接続される場合、微粉炭機４の通常運転が停止している間、微粉炭集塵器５には新たな微粉炭が供給されることなく、微粉炭機４内部のパージに用いられる窒素ガスが、窒素供給ライン２２を介して微粉炭機４に供給される場合がある。この場合には、微粉炭機４内部が必要なパージでされればよい。このため、排ガス中の酸素濃度が所定の閾値を超えないように供給する窒素ガスの流量を可変にする必要がなく、一定量の窒素ガスが微粉炭機４に供給されてもよい。 When the nitrogen supply line 22 is connected by the exhaust gas supply line 23 on the upstream side of the pulverized coal machine 4, new pulverized coal dust collector 5 is connected to the pulverized coal dust collector 5 while the normal operation of the pulverized coal machine 4 is stopped. Nitrogen gas used for purging inside the pulverized coal machine 4 may be supplied to the pulverized coal machine 4 via the nitrogen supply line 22 without supplying charcoal. In this case, the inside of the pulverized coal machine 4 may be purged as required. Therefore, it is not necessary to change the flow rate of the nitrogen gas supplied so that the oxygen concentration in the exhaust gas does not exceed a predetermined threshold value, and a certain amount of nitrogen gas may be supplied to the pulverized coal mill 4.

排ガス中の酸素濃度の調整は、排ガス中の酸素濃度を測定するのではなく、ガスタービン１７の運転負荷に基づいて行ってもよい。
具体的には、まず、乾燥ガスとしての排ガスが微粉炭機４へ供給されるとき、負荷検出部（図示省略）が、ガスタービン１７の運転負荷を検出する。検出結果に基づいて、排ガス中の酸素濃度が所定の閾値を超えないように、予め窒素供給が設定され、例えば記憶部（図示省略）に記憶されていてもよい。窒素供給ライン２２に設けられた流量調整弁２４の開度を調整し、排ガス供給ライン２３を流通する排ガスへ窒素ガスを供給する。
この場合、予め記憶部（図示省略）に記録されているガスタービン１７の運転負荷と流量調整弁２４の開度の関係に基づいて、流量調整弁２４の開度が設定されてもよい。 The adjustment of the oxygen concentration in the exhaust gas may be performed based on the operating load of the gas turbine 17 instead of measuring the oxygen concentration in the exhaust gas.
Specifically, first, when the exhaust gas as a dry gas is supplied to the pulverized coal machine 4, the load detecting unit (not shown) detects the operating load of the gas turbine 17. Based on the detection result, the nitrogen supply may be set in advance so that the oxygen concentration in the exhaust gas does not exceed a predetermined threshold value, and may be stored in, for example, a storage unit (not shown). The opening degree of the flow rate adjusting valve 24 provided in the nitrogen supply line 22 is adjusted to supply nitrogen gas to the exhaust gas flowing through the exhaust gas supply line 23.
In this case, the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 may be set based on the relationship between the operating load of the gas turbine 17 and the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 previously recorded in the storage unit (not shown).

発明者らは、ガスタービン１７の運転負荷が低い場合、排ガス中の酸素濃度が高くなる傾向にあるという知見を得ている。これに基づいて、ガスタービン１７の低運転負荷時は、爆発限界から設定した酸素濃度の所定の閾値を超えないように、窒素ガスの供給量を増加させて酸素濃度を低減する必要がある場合があるため、流量調整弁２４の開度を大きくする。他方で、ガスタービン１７の運転負荷が高い場合、排ガス中の酸素濃度は低くなることから、窒素ガスの供給量を低下させてもよく、流量調整弁２４の開度を小さくする。 The inventors have obtained the finding that when the operating load of the gas turbine 17 is low, the oxygen concentration in the exhaust gas tends to be high. Based on this, when it is necessary to increase the supply amount of nitrogen gas and reduce the oxygen concentration so as not to exceed the predetermined threshold value of the oxygen concentration set from the explosion limit when the operating load of the gas turbine 17 is low. Therefore, the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 is increased. On the other hand, when the operating load of the gas turbine 17 is high, the oxygen concentration in the exhaust gas is low, so that the supply amount of nitrogen gas may be reduced and the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 is reduced.

また、ガス化炉設備１４（または石炭ガス化複合発電設備１）において、空気分離設備４２で生成される窒素ガスの使用率が低い工程で、排ガス中の酸素濃度の調整を行うようにしてもよい。図３には、ガス化炉設備１４の起動にあたり、空気分離設備４２の通常運転時を上限（１００％）にした場合の窒素ガスの使用率と、ガス化炉設備１４の各工程との関係を示す。図３に示すように、ガス化炉設備１４の、ガス化炉燃料切替えから、ガスタービン燃料切替え完了までは、ガスタービン１７は低運転負荷時であり、排ガス中の酸素濃度が高くなる傾向にある。一方、この期間は、空気分離設備４２で生成される窒素ガスの使用率が低い期間で、窒素ガスの供給に余裕があるため、窒素ガスを多めに微粉炭集塵器５に供給することによって、微粉炭集塵器５内の酸素濃度を低くする。他方では、反対に、ガスタービン１７の運転負荷が高くなるガス化炉設備１４の通常運転時の工程では、排ガス中の酸素濃度は低くなることから、窒素ガスの供給量を低下させてもよい。空気分離設備４２で生成される窒素ガスの使用率が高くなることから、窒素の供給量を低下させることができる。発明者らは、この方法でも、排ガス中の酸素濃度が所定の閾値を超えないように維持されることを確認した。
このように、空気分離設備４２で生成される窒素ガスの使用率が低い工程で排ガス中の酸素濃度の調整を行うことによって、空気分離設備４２で生成可能な最大窒素量を増加させることなく、排ガス中の酸素濃度を効果的に低減できる。 Further, in the gasification furnace facility 14 (or the integrated coal gasification combined cycle facility 1), the oxygen concentration in the exhaust gas may be adjusted in a process in which the usage rate of the nitrogen gas generated in the air separation facility 42 is low. good. FIG. 3 shows the relationship between the usage rate of nitrogen gas when the normal operation of the air separation equipment 42 is set to the upper limit (100%) when starting the gasification furnace equipment 14, and each process of the gasification furnace equipment 14. Is shown. As shown in FIG. 3, from the gas turbine fuel switching to the gas turbine fuel switching completion of the gas turbine equipment 14, the gas turbine 17 is under a low operating load, and the oxygen concentration in the exhaust gas tends to be high. be. On the other hand, during this period, the usage rate of nitrogen gas generated by the air separation facility 42 is low, and since there is a margin in supplying nitrogen gas, a large amount of nitrogen gas is supplied to the pulverized coal dust collector 5. , Reduce the oxygen concentration in the pulverized coal dust collector 5. On the other hand, on the contrary, in the process during normal operation of the gasifier equipment 14 in which the operating load of the gas turbine 17 is high, the oxygen concentration in the exhaust gas is low, so that the supply amount of nitrogen gas may be reduced. .. Since the usage rate of the nitrogen gas generated by the air separation equipment 42 is high, the supply amount of nitrogen can be reduced. The inventors have confirmed that even with this method, the oxygen concentration in the exhaust gas is maintained so as not to exceed a predetermined threshold value.
In this way, by adjusting the oxygen concentration in the exhaust gas in the process where the usage rate of the nitrogen gas generated by the air separation equipment 42 is low, the maximum amount of nitrogen that can be produced by the air separation equipment 42 is not increased. The oxygen concentration in the exhaust gas can be effectively reduced.

詳しく述べると、上述した空気分離設備４２で生成される窒素ガスの使用率が低い工程とは、図３に示すように、例えば、ガス化炉設備１４（または石炭ガス化複合発電設備１）の起動時において、ガス化炉設備１４のウォーミングが完了した後、起動用補助燃料だけではなく、ガス化炉設備１４で生成されたガスも用いてガスタービン１７の燃焼を開始し、さらに、起動用補助燃料の供給を停止してガス化炉設備１４からのガスのみによってガスタービン１７の燃焼を開始するまでの期間の工程である。 More specifically, as shown in FIG. 3, the step in which the usage rate of the nitrogen gas generated in the above-mentioned air separation facility 42 is low is, for example, the gasification furnace facility 14 (or the integrated coal gasification combined cycle facility 1). At the time of start-up, after the warming of the gasifier equipment 14 is completed, the combustion of the gas turbine 17 is started using not only the auxiliary fuel for starting but also the gas generated in the gasifier equipment 14, and further started. This is the process of stopping the supply of auxiliary fuel and starting the combustion of the gas turbine 17 only by the gas from the gasification furnace facility 14.

この期間の工程は、ガスタービン１７の運転負荷が低く、かつ、空気分離設備４２で生成され窒素ガスの使用率も低い。このタイミングで、窒素ガスを多めに微粉炭集塵器５に供給することによって、微粉炭集塵器５の酸素濃度を、余裕をもって低減させてもよい。 In the process during this period, the operating load of the gas turbine 17 is low, and the usage rate of nitrogen gas generated by the air separation facility 42 is also low. At this timing, the oxygen concentration of the pulverized coal dust collector 5 may be reduced with a margin by supplying a large amount of nitrogen gas to the pulverized coal dust collector 5.

なお、起動時において、上述したタイミングで窒素ガスを多く排ガスに混合させることが望ましいが、本発明はこの例に限定されない。ただし、ガス化炉ウォーミングが完了するまでの間は、ガスタービン１７は、ガス化炉で生成されたガスではなく起動用補助燃料を用いて起動を行う。ガスタービン１７の起動完了後からガス化炉設備１４のウォーミングが完了するまでの間や、ガス化炉設備１４の通常運転時でガス化炉設備１４からの生成ガスのみによってガスタービン１７の燃焼を開始した後の通常運転時は、空気分離設備４２で生成される窒素ガスの使用率が比較的高い。したがって、窒素ガスの微粉炭集塵器５への供給を少なめ、もしくはゼロにしても、微粉炭集塵器５の酸素濃度は所定の閾値を超えることはない。 It is desirable to mix a large amount of nitrogen gas with the exhaust gas at the above-mentioned timing at the time of starting, but the present invention is not limited to this example. However, until the gasification furnace warming is completed, the gas turbine 17 is started by using the starting auxiliary fuel instead of the gas generated in the gasifier. Combustion of the gas turbine 17 only by the gas generated from the gas turbine equipment 14 during the period from the completion of the start of the gas turbine 17 to the completion of the warming of the gas turbine equipment 14 and during the normal operation of the gas turbine equipment 14. During normal operation after starting the above, the usage rate of nitrogen gas generated by the air separation facility 42 is relatively high. Therefore, even if the supply of nitrogen gas to the pulverized coal dust collector 5 is reduced or reduced to zero, the oxygen concentration of the pulverized coal dust collector 5 does not exceed a predetermined threshold value.

以上、本実施形態によれば、微粉炭機４へ排ガスが供給されるとき、微粉炭集塵器５の酸素濃度が所定の閾値より高い場合は、窒素供給ライン２２から窒素ガスが微粉炭集塵器５へ供給される。窒素供給ライン２２から微粉炭集塵器５へ窒素ガスが排ガスに混合されて供給されるため、微粉炭集塵器５における酸素濃度が低減する。これにより、乾燥ガスとして微粉炭機４へ供給される排ガス中の酸素によって、微粉炭機４の下流側の微粉炭集塵器５で貯留された微粉炭の酸化昇温が生じることが抑制又は防止される。 As described above, according to the present embodiment, when the exhaust gas is supplied to the pulverized coal machine 4, if the oxygen concentration of the pulverized coal dust collector 5 is higher than a predetermined threshold value, the nitrogen gas is collected from the nitrogen supply line 22. It is supplied to the dust collector 5. Since the nitrogen gas is mixed with the exhaust gas and supplied from the nitrogen supply line 22 to the pulverized coal dust collector 5, the oxygen concentration in the pulverized coal dust collector 5 is reduced. As a result, oxygen in the exhaust gas supplied to the pulverized coal machine 4 as a dry gas suppresses the oxidative temperature rise of the pulverized coal stored in the pulverized coal dust collector 5 on the downstream side of the pulverized coal machine 4. Be prevented.

また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用し微粉炭から可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉を備えたＩＧＣＣを一例として説明したが、高品位炭や低品位炭など他の炭素含有固体燃料であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。本発明のガス化炉設備は、発電用に限らず、所望の化学物質を得る化学プラント用ガス化炉にも適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, the IGCC provided with a coal gasification furnace that uses coal as a fuel to generate flammable gas from pulverized coal has been described as an example, but contains other carbons such as high-grade coal and low-grade coal. It can be applied even if it is a solid fuel, and it may be a biomass used as an organic resource derived from renewable organisms, not limited to coal. For example, thinned wood, waste wood, drifting wood, grasses, etc. , Waste, sludge, tires and recycled fuels (pellets and chips) made from these can also be used. The gasifier equipment of the present invention is applicable not only to power generation but also to a gasifier for a chemical plant to obtain a desired chemical substance.

なお、本実施形態はガス化炉設備１４のガス化炉として、タワー型ガス化炉について説明してきたが、ガス化炉はクロスオーバー型ガス化炉でも、ガス化炉内の各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、同様に実施が可能である。 In this embodiment, the tower type gasification furnace has been described as the gasification furnace of the gasification furnace equipment 14, but even if the gasification furnace is a crossover type gasification furnace, the vertical up and down of each device in the gasification furnace. The same can be achieved by replacing the direction so as to match the gas flow direction of the generated gas.

また、上述した実施形態では、酸素濃度計２１が、微粉炭集塵器５の出口側の排ガス排出ライン８に接続される場合について説明したが、酸素濃度計２１は、ガスタービン１７の出口に接続されてもよい。この場合、窒素ガスが排ガスへ混合される前の排ガス中の酸素濃度が測定される。したがって、所定の閾値を基準にして決定された、予め記録されたガスタービン１７の出口の酸素濃度と流量調整弁２４の開度の関係に基づいて、流量調整弁２４の開度が設定される。 Further, in the above-described embodiment, the case where the oxygen concentration meter 21 is connected to the exhaust gas discharge line 8 on the outlet side of the pulverized coal dust collector 5 has been described, but the oxygen concentration meter 21 is connected to the outlet of the gas turbine 17. May be connected. In this case, the oxygen concentration in the exhaust gas before the nitrogen gas is mixed with the exhaust gas is measured. Therefore, the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 is set based on the relationship between the oxygen concentration at the outlet of the gas turbine 17 and the opening degree of the flow rate adjusting valve 24, which is determined based on a predetermined threshold value. ..

１ ：石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
３ ：原炭バンカ
４ ：微粉炭機（微粉燃料機）
５ ：微粉炭集塵器（集塵器）
６ ：微粉炭ビン（貯留装置）
７ ：微粉炭ホッパ
８ ：排ガス排出ライン（排ガス排出系統）
９ ：接続ライン（接続系統）
１１ ：給炭設備
１１ａ ：給炭ライン
１２ ：開閉弁
１３ ：開閉弁
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
２１ ：酸素濃度計（酸素濃度検出部）
２２ ：窒素供給ライン（不活性ガス供給系統）
２３ ：排ガス供給ライン
２４ ：流量調整弁（調整部）
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
４８ ：異物除去設備
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
７３ ：復水器
７４ ：ガス浄化設備
７５ ：煙突 1: Coal gasification combined cycle equipment (gasification combined cycle equipment)
3: Raw coal bunker 4: Fine coal machine (fine fuel machine)
5: Fine coal dust collector (dust collector)
6: Fine pulverized coal bottle (storage device)
7: Fine coal hopper 8: Exhaust gas discharge line (exhaust gas discharge system)
9: Connection line (connection system)
11: Coal supply equipment 11a: Coal supply line 12: On-off valve 13: On-off valve 14: Gasification furnace equipment 15: Char recovery equipment 16: Gas purification equipment 17: Gas turbine 18: Steam turbine 19: Generator 20: Exhaust heat Recovery boiler 21: Oxygen meter (oxygen concentration detector)
22: Nitrogen supply line (inert gas supply system)
23: Exhaust gas supply line 24: Flow rate adjustment valve (adjustment unit)
41: Compressed air supply line 42: Air separation equipment 43: First nitrogen supply line 45: Second nitrogen supply line 46: Char return line 47: Oxygen supply line 48: Foreign matter removal equipment 49: Gas generation line 51: Dust collection equipment 52: Supply hopper 53: Gas discharge line 61: Compressor 62: Combustor 63: Turbine 64: Rotating shaft 65: Compressed air supply line 66: Fuel gas supply line 67: Combustion gas supply line 68: Booster 69: Turbine 70 : Exhaust gas line 71: Steam supply line 72: Steam recovery line 73: Water recovery device 74: Gas purification equipment 75: Chimney

Claims (9)

炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉を有するガス化炉設備であって、
前記炭素含有固体燃料と、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料ガスとして燃焼するガスタービンからの排ガスとが供給され、前記炭素含有固体燃料を粉砕する微粉燃料機と、
前記微粉燃料機で生成された微粉燃料を捕集する集塵器と、
前記集塵器へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統と、
を備え、
前記微粉燃料機へ前記排ガスが供給されるとき、前記微粉燃料機及び前記集塵器を介して前記ガス化炉までの系統の酸素濃度が所定の閾値を超える場合は、前記排ガスに含まれる酸素濃度が低減されるように、前記不活性ガス供給系統から前記集塵器へ前記不活性ガスが供給されるガス化炉設備。 It is a gasification furnace facility having a gasification furnace that produces generated gas from carbon-containing solid fuel.
A fine powder fuel machine in which the carbon-containing solid fuel and exhaust gas from a gas turbine that burns at least a part of the generated gas generated in the gasification furnace as fuel gas are supplied to crush the carbon-containing solid fuel.
A dust collector that collects the fine fuel produced by the fine fuel machine, and
An inert gas supply system that supplies the inert gas to the dust collector,
Equipped with
When the exhaust gas is supplied to the fine powder fuel machine, if the oxygen concentration of the system to the gasification furnace via the fine powder fuel machine and the dust collector exceeds a predetermined threshold value, the oxygen contained in the exhaust gas A gasifier facility in which the inert gas is supplied from the inert gas supply system to the dust collector so that the concentration is reduced. 前記集塵器から外部へ排出される前記排ガスが流通する排ガス排出系統と、
前記排ガス排出系統を流通する前記排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、
前記酸素濃度検出部によって検出された前記酸素濃度に基づいて、前記微粉燃料機へ供給される前記不活性ガスの供給量を調整する調整部と、
を更に備える請求項１に記載のガス化炉設備。 An exhaust gas discharge system through which the exhaust gas discharged from the dust collector to the outside flows,
An oxygen concentration detector for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust gas discharge system,
An adjusting unit that adjusts the supply amount of the inert gas supplied to the fine fuel machine based on the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detecting unit.
The gasifier equipment according to claim 1, further comprising. 前記集塵器から供給される前記微粉燃料を貯蔵する貯留装置と、
前記貯留装置と前記排ガス排出系統とを接続し、前記酸素濃度検出部が設置される接続系統と、
前記接続系統において、前記酸素濃度検出部の両側にそれぞれ一つずつ設置される二つの開閉弁と、
を更に備え、
前記二つの開閉弁の開閉動作を切り替えることによって、前記酸素濃度検出部が、前記排ガス排出系統内部の酸素濃度と前記貯留装置内部の酸素濃度をそれぞれ検出する請求項２に記載のガス化炉設備。 A storage device for storing the fine fuel supplied from the dust collector, and
A connection system that connects the storage device and the exhaust gas discharge system and in which the oxygen concentration detection unit is installed.
In the connection system, two on-off valves installed on both sides of the oxygen concentration detection unit, one on each side, and
Further prepare
The gasification furnace facility according to claim 2, wherein the oxygen concentration detecting unit detects the oxygen concentration inside the exhaust gas discharge system and the oxygen concentration inside the storage device by switching the opening / closing operation of the two on-off valves. .. 前記不活性ガス供給系統は、前記微粉燃料機に前記不活性ガスを供給し、
前記不活性ガスは、前記微粉燃料機の運転が停止している間における前記微粉燃料機内部のパージにも用いられる請求項１から３のいずれか１項に記載のガス化炉設備。 The inert gas supply system supplies the inert gas to the fine fuel machine.
The gasification furnace facility according to any one of claims 1 to 3, wherein the inert gas is also used for purging the inside of the fine powder fuel machine while the operation of the fine powder fuel machine is stopped. 前記ガスタービンの運転負荷を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部によって検出された前記運転負荷に基づいて、前記微粉燃料機へ供給される前記不活性ガスの供給量を調整する調整部と、
を更に備える請求項１に記載のガス化炉設備。 A load detection unit that detects the operating load of the gas turbine, and
An adjusting unit that adjusts the supply amount of the inert gas supplied to the fine fuel machine based on the operating load detected by the load detecting unit.
The gasification furnace equipment according to claim 1. 前記ガス化炉設備の運転工程に基づいて、前記微粉燃料機へ供給される前記不活性ガスの供給量を調整する調整部を更に備える請求項１に記載のガス化炉設備。 The gasification furnace equipment according to claim 1, further comprising an adjusting unit for adjusting the supply amount of the inert gas supplied to the fine powder fuel machine based on the operation process of the gasification furnace equipment. 前記調整部によって調整される前記不活性ガスの供給量は、前記炭素含有固体燃料の種類、前記炭素含有固体燃料中の揮発分に応じて変更される請求項２、５又は６に記載のガス化炉設備。 The gas according to claim 2, 5 or 6, wherein the supply amount of the inert gas adjusted by the adjusting unit is changed according to the type of the carbon-containing solid fuel and the volatile content in the carbon-containing solid fuel. Gasification furnace equipment. 請求項１から７のいずれかに記載の前記ガス化炉設備と、
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前記ガスタービンと、
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、
を備えるガス化複合発電設備。 The gasifier equipment according to any one of claims 1 to 7.
The gas turbine that is rotationally driven by burning at least a part of the generated gas generated in the gasification furnace equipment, and the gas turbine.
A steam turbine that is rotationally driven by steam generated by an exhaust heat recovery steam that introduces turbine exhaust gas discharged from the gas turbine, and
With the gas turbine and / or the generator rotationally connected to the steam turbine,
Gasification combined cycle power generation equipment. 炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉を有するガス化炉設備において、前記炭素含有固体燃料と、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料ガスとして燃焼するガスタービンからの排ガスとが供給され、前記炭素含有固体燃料を粉砕する微粉燃料機と、前記微粉燃料機で生成された微粉燃料を捕集する集塵器と、前記集塵器へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統とを備えるガス化炉設備の運転方法であって、
前記微粉燃料機へ前記排ガスを供給するとき、前記微粉燃料機及び前記集塵器を介して前記ガス化炉までの系統の酸素濃度が所定の閾値を超える場合は、前記排ガスに含まれる酸素濃度が低減されるように、前記不活性ガス供給系統から前記集塵器へ前記不活性ガスを供給するガス化炉設備の運転方法。
In a gasifier facility having a gasifier that produces produced gas from carbon-containing solid fuel, from a gas turbine that burns at least a part of the carbon-containing solid fuel and the produced gas generated in the gasifier as fuel gas. The exhaust gas of the above is supplied, and the fine powder fuel machine that crushes the carbon-containing solid fuel, the dust collector that collects the fine powder fuel generated by the fine powder fuel machine, and the inert gas are supplied to the dust collector. It is a method of operating a gasifier facility equipped with an inert gas supply system.
When the exhaust gas is supplied to the fine powder fuel machine, if the oxygen concentration of the system to the gasification furnace via the fine powder fuel machine and the dust collector exceeds a predetermined threshold value, the oxygen concentration contained in the exhaust gas A method of operating a gasifier facility that supplies the inert gas from the inert gas supply system to the dust collector so as to reduce the amount of gas.

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