JP7086675B2 - Gasifier system - Google Patents

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Description

本発明は、ガス化炉システムに関するものである。 The present invention relates to a gasification furnace system.

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。 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.

また、石炭ガス化設備を用いて複合発電を行うプラントとして、石炭ガス化複合発電（Integrated Coal Gasification Combined Cycle；以下「ＩＧＣＣ」という。）が知られている。ＩＧＣＣは、石炭をガス化炉でガス化した可燃性ガスを燃料として、ガスタービンを運転し、ガスタービンの出力で発電機を駆動して発電する。さらに、ガスタービンから排出される高温の排ガスを排熱回収ボイラ（以下「ＨＲＳＧ」という。）に導入して蒸気を生成し、この蒸気で運転される蒸気タービンの出力でも発電機を駆動して発電するので、効率の良い発電設備となっている。 Further, as a plant that performs combined power generation using coal gasification equipment, coal gasification combined cycle (Integrated Coal Gasification Combined Cycle; hereinafter referred to as “IGCC”) is known. The IGCC operates a gas turbine using combustible gas obtained by gasifying coal in a gasification furnace as fuel, and drives a generator with the output of the gas turbine to generate electricity. Furthermore, the high-temperature exhaust gas discharged from the gas turbine is introduced into an exhaust heat recovery boiler (hereinafter referred to as "HRSG") to generate steam, and the output of the steam turbine operated by this steam also drives the generator. Since it generates electricity, it is an efficient power generation facility.

このようなＩＧＣＣにおいては、ガス化炉で生成した可燃性ガス（以下、「生成ガス」という。）をガスタービンに供給する際に、可燃性ガス中に含まれる硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）及びその他微量成分を除去するガス精製設備を備えているものがある（例えば、特許文献１）。 In such an IGCC, hydrogen sulfide ( H 2S) contained in the combustible gas when the combustible gas generated in the gasification furnace (hereinafter referred to as “produced gas”) is supplied to the gas turbine. Some are equipped with a gas purification facility for removing carbonyl sulfide (COS) and other trace components (for example, Patent Document 1).

このようなガス精製設備において、Ｈ２Ｓの除去は、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液を用いて行われる。ＣＯＳは、ＣＯＳ分解触媒により、例えば、下記式（１）に示す加水分解反応によってＨ２Ｓに転換し、転換したＨ２Ｓを上述のＨ２Ｓを吸収する吸収液で吸収することで除去する。 In such a gas purification facility, the removal of H 2 S is performed by using an absorbent liquid that absorbs H 2 S. COS is removed by using a COS decomposition catalyst, for example, by converting to H 2 S by a hydrolysis reaction represented by the following formula (1), and absorbing the converted H 2 S with the above-mentioned absorbing solution that absorbs H 2 S. do.

ＣＯＳ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｓ＋ＣＯ２・・・（１） COS + H 2 O → H 2 S + CO 2 ... (1)

ガス精製設備に導入される生成ガスに酸素が混入している場合、酸素が精製の阻害要因となり、生成ガスの精製が好適に行えない可能性がある。
具体的には、例えば、下記式（２）に示す反応によって、ＣＯＳ分解触媒で転換したＨ２Ｓが、再度ＣＯＳに転換されてしまう。これにより、ＣＯＳからＨ２Ｓへの転換性能が低下してしまう可能性がある。 When oxygen is mixed in the produced gas introduced into the gas refining facility, the oxygen may be an inhibitory factor for the purification, and the produced gas may not be appropriately purified.
Specifically, for example, by the reaction represented by the following formula (2), H2S converted by the COS decomposition catalyst is converted to COS again. This may reduce the conversion performance from COS to H2S.

２Ｈ２Ｓ＋２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯＳ＋２Ｈ２Ｏ・・・（２） 2H 2S + 2CO + O 2 → 2COS + 2H 2 O ... ( 2 )

このような問題を解決するために、ガス精製設備において、ＣＯＳ分解触媒の上流側に酸素除去触媒を設置するものがある（例えば、特許文献２）。
特許文献２では、ガス中に含まれている酸素を、ＣＯＳ転換触媒の直前に設置したＯ２除去触媒で除去している。 In order to solve such a problem, there is a gas refining facility in which an oxygen removal catalyst is installed on the upstream side of the COS decomposition catalyst (for example, Patent Document 2).
In Patent Document 2, oxygen contained in the gas is removed by an O 2 removing catalyst installed immediately before the COS conversion catalyst.

特開２０１３－１１９５６２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-119562 国際公開第２０１６／１０３３６４号International Publication No. 2016/103364

ところで、ガス化炉設備に用いられるガス化炉では、炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給するための搬送用のガス等に窒素が用いられる。また、チャー回収設備に用いられるポーラスフィルタでは、逆洗用のガス等に窒素が用いられる。ガス化炉及びポーラスフィルタで利用される窒素は、空気分離装置によって、空気を酸素と窒素とに分離することで生成される。
内部で窒素を利用するガス化炉では、ガス化炉内において、生成される生成ガスに窒素が混入してしまう可能性があった。また、ポーラスフィルタにおいて、生成ガスに窒素が混入してしまう可能性があった。さらに、空気分離装置では、酸素と窒素とを分離する際に、好適に分離が行われずに、窒素中に酸素が混入する場合があった。
したがって、ガス化炉またはポーラスフィルタで利用する窒素を空気分離装置にて生成している場合には、酸素が混入した窒素がガス化炉またはポーラスフィルタに供給され、その窒素が生成ガスに混入することで、結果として、生成ガスに酸素が混入した状態となるという問題が生じる可能性があることが判明した。 By the way, in the gasification furnace used in the gasification furnace equipment, nitrogen is used as a transport gas or the like for supplying the carbon-containing solid fuel into the gasification furnace. Further, in the porous filter used in the char recovery equipment, nitrogen is used as a gas for backwashing. Nitrogen used in gasifiers and porous filters is produced by separating air into oxygen and nitrogen by an air separation device.
In a gasification furnace that uses nitrogen internally, there is a possibility that nitrogen will be mixed in the produced gas generated in the gasification furnace. In addition, in the porous filter, there is a possibility that nitrogen is mixed in the generated gas. Further, in the air separation device, when oxygen and nitrogen are separated, oxygen may be mixed in the nitrogen without being properly separated.
Therefore, when the nitrogen used in the gasifier or the porous filter is generated by the air separation device, the nitrogen mixed with oxygen is supplied to the gasifier or the porous filter, and the nitrogen is mixed in the generated gas. As a result, it was found that there may be a problem that oxygen is mixed in the produced gas.

空気分離装置からの窒素を介して生成ガスに混入した酸素は、生成ガスの成分の酸化反応によって、消費されるとこともあるが、ガス化炉の運転状態によっては、反応に必要な温度条件等が整わず、生成ガスの成分と酸素とが反応せずに、生成ガス中に酸素が残留した状態となることがあった。 Oxygen mixed in the produced gas via nitrogen from the air separator may be consumed by the oxidation reaction of the components of the produced gas, but depending on the operating conditions of the gasifier, the temperature conditions required for the reaction. In some cases, oxygen did not react with the components of the produced gas and oxygen remained in the produced gas.

生成ガス中に酸素が混入した状態で、生成ガスがガス精製設備に導入されると、上述のように、生成ガスの精製が好適に行えないという問題が生じる可能性がある。また、生成ガスに酸素が混入した状態であると、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液の劣化を引き起こすという問題や、生成ガスが流通する配管に腐食生成物が形成され配管を損傷するという問題が生じる可能性があることも判明した。 If the produced gas is introduced into a gas refining facility with oxygen mixed in the produced gas, there may be a problem that the produced gas cannot be appropriately refined as described above. In addition, if oxygen is mixed in the generated gas, there is a problem that the absorption liquid that absorbs H2S deteriorates, and there is a problem that a corrosion product is formed in the pipe through which the generated gas flows and the pipe is damaged. It also turned out that it could happen.

また、特許文献２には、ガス中の酸素を除去することは開示されているが、ガス中の酸素の混入源については考慮されておらず、ＣＯＳ転換触媒の直前に設置したＯ２除去触媒で酸素を除去している。このように、ＣＯＳ転換触媒の直前で酸素を除去する場合には、様々な成分が含まれた生成ガス中から酸素を除去することとなり、除去工程が煩雑となる可能性があった。 Further, Patent Document 2 discloses that oxygen in a gas is removed, but does not consider the source of oxygen in the gas, and an O 2 removal catalyst installed immediately before the COS conversion catalyst. Is removing oxygen. As described above, when oxygen is removed immediately before the COS conversion catalyst, oxygen is removed from the generated gas containing various components, which may complicate the removal process.

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、精製部に導入される生成ガス中に酸素が含有される事態を簡易に抑制し、ガス化炉で生成された生成ガスの精製を好適に行うことができるガス化炉システム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 it is possible to simply suppress the situation where oxygen is contained in the produced gas introduced into the purification unit, and to obtain the produced gas produced in the gasification furnace. It is an object of the present invention to provide a gasification furnace system capable of performing purification suitably.

上記課題を解決するために、本発明のガス化炉システムは以下の手段を採用する。
本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、前記窒素供給路に接続し、前記窒素供給路に酸素と反応することで酸素を除去する可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給路と、を備えている。 In order to solve the above problems, the gasification furnace system of the present invention adopts the following means.
The gasifier system according to the first aspect of the present invention includes a gasifier that produces a produced gas from a carbon-containing solid fuel, a purification unit that purifies the produced gas produced in the gasifier, and oxygen from air. An air separation device that separates nitrogen, a nitrogen supply path that supplies the nitrogen separated by the air separation device to the gasification furnace, and the nitrogen supply path are connected to react with oxygen in the nitrogen supply path. It is equipped with a flammable gas supply path that supplies flammable gas that removes oxygen.

上記構成では、可燃性ガス供給路によって、窒素供給路に可燃性ガスが供給されている。これにより、窒素中に混入した酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応が起きて、窒素中の酸素が消費されるため、窒素中から酸素が除去される。したがって、ガス化炉で生成される生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。よって、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。また、生成ガスに酸素が混入しないため、配管等の腐食生成物の形成を抑制し、配管等の損傷を防止することができる。
また、ガス化炉に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉で生成されて様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができる。
なお、可燃性ガスの一例として、炭化水素系ガスが挙げられる。 In the above configuration, the combustible gas is supplied to the nitrogen supply path by the combustible gas supply path. As a result, an oxidation reaction occurs between the oxygen mixed in the nitrogen and the components contained in the combustible gas, and the oxygen in the nitrogen is consumed, so that the oxygen is removed from the nitrogen. Therefore, it is possible to suppress the mixing of oxygen into the produced gas generated in the gasification furnace. Therefore, it is possible to preferably purify the produced gas in the purification unit. Further, since oxygen is not mixed in the generated gas, it is possible to suppress the formation of corrosion products such as pipes and prevent damage to the pipes and the like.
In addition, since oxygen is removed before it is supplied to the gasification furnace, it is simpler than the case of removing oxygen from the generated gas that is produced in the gasification furnace and contains various components. Oxygen can be removed.
As an example of the flammable gas, a hydrocarbon-based gas can be mentioned.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記可燃性ガス供給路は、前記ガス化炉で生成された生成ガスを前記窒素供給路に供給する第１供給路を有してもよい。 Further, in the gasification furnace system according to the first aspect of the present invention, the combustible gas supply path has a first supply path for supplying the produced gas generated in the gasification furnace to the nitrogen supply path. May be good.

上記構成では、窒素供給路に供給する可燃性ガスとして、ガス化炉で生成された生成ガスを用いている。これにより、窒素供給路に供給する可燃性ガスを生成する専用の装置等を別途設けることなく、窒素供給路に可燃性ガスを供給することができる。したがって、専用の装置等を設ける場合と比較して、コストを抑制することができる。 In the above configuration, the produced gas generated in the gasification furnace is used as the combustible gas supplied to the nitrogen supply path. As a result, the combustible gas can be supplied to the nitrogen supply path without separately providing a dedicated device or the like for generating the combustible gas to be supplied to the nitrogen supply path. Therefore, the cost can be suppressed as compared with the case where a dedicated device or the like is provided.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記可燃性ガス供給路は、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスを前記窒素供給路に供給する第２供給路を有してもよい。 Further, in the gasification furnace system according to the first aspect of the present invention, the combustible gas supply path has a second supply path for supplying combustible gas from the combustible gas supply device to the nitrogen supply path. May be good.

上記構成では、窒素供給路に供給する可燃性ガスに、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスを用いている。このように、窒素供給路に供給する可燃性ガスとして、燃料供給装置からの可燃性ガスを用いることで、ガス化炉の状態に依らずに、可燃性ガスを窒素供給路に供給することができる。したがって、例えば、ガス化炉システムの起動時等の、ガス化炉で生成ガスが十分に生成されていない状態であっても、窒素供給路に可燃性ガスを供給し、窒素中から酸素を除去することができる。 In the above configuration, the combustible gas from the combustible gas supply device is used as the combustible gas supplied to the nitrogen supply path. In this way, by using the combustible gas from the fuel supply device as the combustible gas supplied to the nitrogen supply path, the combustible gas can be supplied to the nitrogen supply path regardless of the state of the gasifier. can. Therefore, even when the gasified gas is not sufficiently generated, for example, when the gasifier system is started, the flammable gas is supplied to the nitrogen supply path and oxygen is removed from the nitrogen. can do.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路に設けられ、前記ガス化炉に供給されるガスを圧縮する圧縮機を備え、前記可燃性ガス供給路は、前記窒素供給路の前記圧縮機よりも上流側に接続されていてもよい。 Further, the gasifier system according to the first aspect of the present invention is provided in the nitrogen supply path and includes a compressor for compressing the gas supplied to the gasifier, and the combustible gas supply path is the combustible gas supply path. It may be connected to the upstream side of the compressor in the nitrogen supply path.

上記構成では、圧縮機よりも上流側に燃料供給路が接続している。これにより、可燃性ガスが混合された窒素を圧縮機で圧縮し、高圧のガス化炉に好適に供給することができる。このように、可燃性ガスが混合された後の窒素を圧縮しているので、窒素と可燃性ガスとを各々異なる圧縮機で圧縮する構成よりも、圧縮機の設置台数を抑制することができる。したがって、設置コストを抑制することができる。 In the above configuration, the fuel supply path is connected to the upstream side of the compressor. This makes it possible to compress nitrogen mixed with a flammable gas with a compressor and supply it to a high-pressure gasification furnace. In this way, since the nitrogen after the combustible gas is mixed is compressed, the number of compressors installed can be suppressed as compared with the configuration in which the nitrogen and the combustible gas are compressed by different compressors. .. Therefore, the installation cost can be suppressed.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、前記窒素供給路の内部を流れるガスの熱を回収する熱交換器が設けられていてもよい。 Further, the gasification furnace system according to the first aspect of the present invention recovers the heat of the gas flowing inside the nitrogen supply path on the downstream side of the connection portion of the combustible gas supply path of the nitrogen supply path. A heat exchanger may be provided.

窒素ガスと可燃性ガスとが混合され、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分とが酸化反応すると、酸化反応に伴って発熱する。上記構成では、窒素供給路の燃料供給路の接続部分よりも下流側に熱交換器が設けられているので、酸化反応に伴って発生する熱を回収することができる。例えば、回収した熱を復水系統等の、ガス化炉システムに利用した場合には、ガス化炉システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。 When nitrogen gas and flammable gas are mixed and oxygen in nitrogen and components contained in combustible gas undergo an oxidative reaction, heat is generated along with the oxidative reaction. In the above configuration, since the heat exchanger is provided on the downstream side of the connection portion of the fuel supply path of the nitrogen supply path, the heat generated by the oxidation reaction can be recovered. For example, when the recovered heat is used for a gasification furnace system such as a condensate system, the energy efficiency of the entire gasification furnace system can be improved.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、可燃性ガスの酸化反応を促進させる反応促進部が設けられていてもよい。 Further, in the gasification furnace system according to the first aspect of the present invention, a reaction promoting unit for promoting the oxidation reaction of the combustible gas is provided on the downstream side of the connecting portion of the combustible gas supply path of the nitrogen supply path. It may be provided.

上記構成では、窒素供給路の燃料供給路の接続部分よりも下流側に反応促進部が設けられている。これにより、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応を促進することができる。したがって、好適に窒素中から酸素が除去することができる。 In the above configuration, the reaction promoting portion is provided on the downstream side of the connecting portion of the fuel supply path of the nitrogen supply path. This makes it possible to promote the oxidation reaction between oxygen in nitrogen and the components contained in the flammable gas. Therefore, oxygen can be suitably removed from the nitrogen.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも上流側には、前記窒素供給路の内部を流れる窒素を加温する窒素加温部が設けられていてもよい。 Further, in the gasification furnace system according to the first aspect of the present invention, nitrogen flowing inside the nitrogen supply path is heated on the upstream side of the connection portion of the combustible gas supply path of the nitrogen supply path. A nitrogen heating unit may be provided.

上記構成では、窒素加温部によって、可燃性ガスと混合する窒素を予熱している。これにより、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。 In the above configuration, the nitrogen heating unit preheats nitrogen to be mixed with the flammable gas. As a result, the oxidation reaction between oxygen in nitrogen and the components contained in the flammable gas can be promoted, and oxygen can be suitably removed from nitrogen.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記可燃性ガス供給路には、前記可燃性ガス供給路の内部を流れる可燃性ガスを加温する可燃性ガス加温部が設けられていてもよい。 Further, in the gasification furnace system according to the first aspect of the present invention, the combustible gas supply path is provided with a combustible gas heating unit for heating the combustible gas flowing inside the combustible gas supply path. It may have been.

上記構成では、可燃性ガス加温部によって、窒素と混合する可燃性ガスを予熱している。これにより、窒素中の酸素と可燃性ガス中に含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。 In the above configuration, the combustible gas to be mixed with nitrogen is preheated by the combustible gas heating unit. As a result, the oxidation reaction between oxygen in nitrogen and the components contained in the flammable gas can be promoted, and oxygen can be suitably removed from nitrogen.

また、本発明の第１態様に係るガス化炉システムは、前記窒素供給路には、酸素を除去する酸素回収部が設けられていてもよい。 Further, in the gasification furnace system according to the first aspect of the present invention, an oxygen recovery unit for removing oxygen may be provided in the nitrogen supply path.

上記構成では、酸素回収部によって、酸素が混入した窒素中から酸素を除去することができる。これにより、可燃性ガスによる酸化反応及び酸素回収部によって、ガス化炉で生成される生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。したがって、確実に酸素を除去し、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。 In the above configuration, the oxygen recovery unit can remove oxygen from the nitrogen mixed with oxygen. As a result, it is possible to suppress the mixing of oxygen into the produced gas produced in the gasification furnace by the oxidation reaction by the flammable gas and the oxygen recovery unit. Therefore, oxygen can be reliably removed and the produced gas can be suitably purified in the purification unit.

本発明の第２態様に係るガス化炉システムは、炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、を備え、前記窒素供給路には、酸素を回収する酸素回収部が設けられている。 The gasifier system according to the second aspect of the present invention includes a gasifier that produces a produced gas from a carbon-containing solid fuel, a purification unit that purifies the produced gas produced in the gasifier, and oxygen from air. An air separation device for separating nitrogen and a nitrogen supply path for supplying the nitrogen separated by the air separation device to the gasification furnace are provided, and the nitrogen supply path has an oxygen recovery unit for recovering oxygen. It is provided.

上記構成では、窒素供給路に酸素回収部が設けられている。これにより、酸素回収部によって、酸素が混入した窒素中から酸素を除去することができるので、ガス化炉で生成される生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。したがって、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。
また、ガス化炉に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉で生成されて様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができる。 In the above configuration, an oxygen recovery unit is provided in the nitrogen supply path. As a result, the oxygen recovery unit can remove oxygen from the nitrogen mixed with oxygen, so that it is possible to suppress the mixing of oxygen into the produced gas generated in the gasification furnace. Therefore, it is possible to preferably purify the produced gas in the purification unit.
In addition, since oxygen is removed before it is supplied to the gasification furnace, it is simpler than the case of removing oxygen from the generated gas that is produced in the gasification furnace and contains various components. Oxygen can be removed.

本発明によれば、精製部に導入される生成ガス中に酸素が含有される事態を簡易に抑制し、ガス化炉で成された生成ガスの精製を好適に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to easily suppress the situation where oxygen is contained in the produced gas introduced into the purification unit, and it is possible to suitably purify the produced gas produced in the gasification furnace.

本発明の第１実施形態に係る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 concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the gasification furnace equipment of FIG. 本発明の第２実施形態に係る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 concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図１の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of FIG.

以下に、本発明に係るガス化炉システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the gasification furnace system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態を図１及び図２を用いて説明する。 [First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

［石炭ガス化複合発電設備］
本実施形態では、本発明に係るガス化炉システムの一例として石炭ガス化複合発電設備について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。 [Coal gasification combined cycle equipment]
In the present embodiment, an integrated coal gasification combined cycle facility will be described as an example of the gasification furnace system according to the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an integrated coal gasification combined cycle facility according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１０は、空気を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（ガス化炉システム）１０は、ガス化炉設備１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備（精製部）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、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１０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) 10 according to the present embodiment uses air as an oxidizing agent, and the gasification furnace facility 14 generates combustible gas (generated gas) from the fuel. The air combustion method is adopted. Then, in the coal gasification combined power generation facility (gasification furnace system) 10, the generated gas generated in the gasification furnace facility 14 is refined by the gas refining facility (refining section) 16 to be a fuel gas, and then the gas turbine 17 is used. It supplies electricity to the gas. That is, the integrated coal gasification combined cycle facility 10 according to the present 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１０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 coal gasification combined power generation facility 10 includes a coal supply facility 11, a gasifier furnace facility 14, a char recovery facility 15, a gas purification facility 16, a gas turbine 17, and a steam turbine 18. , A generator 19 and an exhaust heat recovery steam generator (HRSG: Heat Recovery Steam Generator) 20 are provided.

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、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、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（空気分離装置）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。 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 coal mill (not shown) to produce pulverized coal pulverized into fine particles. The pulverized coal produced in the coal supply equipment 11 is pressurized by nitrogen gas as a transport inertia gas supplied from the air separation equipment (air separation device) 42 described later at the outlet of the coal supply line 11a, and is pressurized by the gasifier equipment. It is supplied toward 14.

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、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）が戻されて再利用可能に供給されている。 In the gasification furnace facility 14, the pulverized coal produced in the coal supply facility 11 is supplied, and the char (unreacted coal and ash) recovered in the char recovery facility 15 is returned and supplied for reuse. Has been done.

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（窒素供給路）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。また、第１窒素供給ライン４３には、第２窒素供給ライン４５が接続される部分よりも上流側に窒素圧縮機４３ａが設けられている。 Further, a compressed air supply line 41 from the gas turbine 17 (compressor 61) is connected to the gasification furnace equipment 14, and a part of the compressed air compressed by the gas turbine 17 is pressured by the booster 68. It is boosted to the pressure and can be supplied to the gasification furnace equipment 14.
The air separation facility 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 (nitrogen supply path) 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 first nitrogen supply line 43 is provided with a nitrogen compressor 43a on the upstream side of the portion to which the second nitrogen supply line 45 is connected.

さらに、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。酸素供給ライン４７には、圧縮空気供給ライン４１の合流部分よりも上流側に酸素圧縮機４７ａが設けられている。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, the air separation equipment 42 is connected to the compressed air supply line 41 by an oxygen supply line 47. The oxygen supply line 47 is provided with an oxygen compressor 47a on the upstream side of the confluence portion of the compressed air supply line 41. Then, the nitrogen separated by the air separation facility 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 gasification furnace facility 14 by flowing through the oxygen supply line 47.

ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１０１（図２参照）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）及びチャーを酸化剤（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、異物除去ライン４８を介して微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備（図示省略）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生成ガスライン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、図２に示すように、ガス化炉１０１内にシンガスクーラ１０２（ガス冷却器）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。また、シンガスクーラ１０２において発生した蒸気は、蒸気供給路５４を介して後述する排熱回収ボイラ２０に供給している。 The gasification furnace equipment 14 includes, for example, a two-stage jet bed type gasification furnace 101 (see FIG. 2). 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 equipment 14 is provided with a foreign matter removing equipment (not shown) for removing foreign matter (slag) mixed in the pulverized coal via the foreign matter removing line 48. A production gas 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, as shown in FIG. 2, by providing a thin gas cooler 102 (gas cooler) in the gasification furnace 101, the produced gas may be cooled to a predetermined temperature and then supplied to the char recovery equipment 15. Further, the steam generated in the Shingas cooler 102 is supplied to the exhaust heat recovery boiler 20, which will be described later, via the steam supply path 54.

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つ又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 produced 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硫黄分（Ｈ２Ｓなど）等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 contains sulfur (H2S or the like), the gas refining facility 16 removes and recovers the sulfur with an amine absorbing liquid or the like for effective use.

詳細には、ガス精製設備１６は、生成ガスに含まれる硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）及びその他の微量成分を除去する。ガス精製設備１６は、ＣＯＳ変換器（図示省略）及びＣＯＳ変換器の下流側に配置されるＨ２Ｓ吸収塔（図示省略）などを備えている。Ｈ２Ｓ吸収塔では、吸収液を用いて、生成ガスからＨ２Ｓを吸収除去する。ＣＯＳ変換器では、ＣＯＳ分解触媒により、例えば、下記式（３）に示す加水分解反応によってＣＯＳをＨ２Ｓに転換する。すなわち、ＣＯＳは、ＣＯＳ変換器においてＨ２Ｓに転換されて、その後Ｈ２Ｓ吸収塔で吸収除去される。 Specifically, the gas purification facility 16 removes hydrogen sulfide ( H2S ), carbonyl sulfide (COS) and other trace components contained in the produced gas. The gas refining equipment 16 includes a COS converter (not shown), an H2S absorption tower (not shown) arranged on the downstream side of the COS converter, and the like. In the H2S absorption tower, H2S is absorbed and removed from the produced gas by using an absorbing liquid. In the COS converter, COS is converted to H2S by, for example, a hydrolysis reaction represented by the following formula (3) by a COS decomposition catalyst. That is, COS is converted to H2S in the COS transducer and then absorbed and removed in the H2S absorption tower.

ＣＯＳ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２Ｓ＋ＣＯ２・・・（３） COS + H 2 O → H 2 S + CO 2 ... (3)

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。燃料ガス供給ライン６６のうち、後述する生成ガス供給ライン２１の分岐部分よりも下流側には、流量調整弁６６ａが設けられている。流量調整弁６６ａは、燃焼器６２に供給する生成ガスの流量を調整する。
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。したがって、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. A compressed air supply line 65 from the compressor 61 is connected to the combustor 62, a fuel gas supply line 66 from the gas refining facility 16 is connected, and a combustion gas supply line 67 extending toward the turbine 63 is connected. Is connected. A flow rate adjusting valve 66a is provided on the downstream side of the fuel gas supply line 66 on the downstream side of the branch portion of the generated gas supply line 21, which will be described later. The flow rate adjusting valve 66a adjusts the flow rate of the generated gas supplied to the combustor 62.
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、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（図示省略）が設けられ、蒸気回収ラインに復水器（図示省略）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１０１のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成され、蒸気供給路５４を介して供給された蒸気を含んでいる。したがって、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 the 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 an exhaust gas line 70 from a gas turbine 17 (turbine 63), and generates steam by exchanging heat between the water supply and the exhaust gas of the turbine 63. The exhaust heat recovery boiler 20 is provided with a steam supply line 71 and a steam recovery line (not shown) between the exhaust heat recovery boiler 20 and the turbine 69 of the steam turbine 18, and a condenser (not shown) is provided in the steam recovery line. It is provided. Further, the steam generated by the exhaust heat recovery boiler 20 includes steam generated by heat exchange with the generated gas in the Shingas cooler 102 of the gasifier 101 and supplied through the steam supply path 54. 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.

また、燃料ガス供給ライン６６は、分岐路５６が分岐している。分岐路５６には、放出流量調整弁５７及びグランドフレア５８が設けられている。グランドフレア５８は、不要の可燃性ガスを燃焼させ、無害なクリーンガスとして大気中に放出する。 Further, in the fuel gas supply line 66, the branch path 56 is branched. The branch path 56 is provided with a discharge flow rate adjusting valve 57 and a ground flare 58. The ground flare 58 burns an unnecessary combustible gas and releases it into the atmosphere as a harmless clean gas.

また、燃料ガス供給ライン６６の分岐路５６の分岐部分よりも下流側には、生成ガス供給ライン（第１供給路）２１の上流端が接続されている。すなわち、燃料ガス供給ライン６６の分岐路５６の分岐部分よりも下流側からは、生成ガス供給ライン２１が分岐している。生成ガス供給ライン２１の下流端は、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側に接続されている。生成ガス供給ライン２１は、内部に流通する生成ガスを第１窒素供給ライン４３に供給している。また、生成ガス供給ライン２１には、流通する生成ガスを加温する生成ガス加温部（可燃性ガス加温部）２６が設けられている。生成ガス加温部２６は、生成ガス供給ライン２１内を流通する生成ガスを加温可能な構成であればよい。例えば、生成ガス加温部２６は、ヒータを用いて生成ガスを加温する構成であってもよく、また、他の媒体と熱交換する熱交換器を用いることで生成ガスを加温する構成であってもよい。 Further, the upstream end of the generated gas supply line (first supply path) 21 is connected to the downstream side of the branch portion of the branch path 56 of the fuel gas supply line 66. That is, the generated gas supply line 21 branches from the downstream side of the branch portion of the branch path 56 of the fuel gas supply line 66. The downstream end of the generated gas supply line 21 is connected to the upstream side of the nitrogen compressor 43a of the first nitrogen supply line 43. The production gas supply line 21 supplies the production gas flowing inside to the first nitrogen supply line 43. Further, the generated gas supply line 21 is provided with a generated gas heating unit (combustible gas heating unit) 26 for heating the generated gas in circulation. The generated gas heating unit 26 may have a configuration capable of heating the generated gas flowing in the generated gas supply line 21. For example, the generated gas heating unit 26 may be configured to heat the generated gas using a heater, or may be configured to heat the generated gas by using a heat exchanger that exchanges heat with another medium. May be.

また、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側には、ユーティリティ燃料供給ライン（第２供給路）２２の下流端が接続されている。ユーティリティ燃料供給ライン２２の内部には、ユーティリティ燃料供給装置（可燃性ガス供給装置）２３から供給されたユーティリティ燃料が流通している。また、ユーティリティ燃料供給ライン２２には、流量調整弁２４が設けられている。流量調整弁２４は、ユーティリティ燃料供給ライン２２の内部を流通するユーティリティ燃料の流量を調整する。ユーティリティ燃料は、酸素によって酸化反応を起こすガスであればよく、特に限定されない。ユーティリティ燃料の一例としは、メタンガスや液化石油ガス（ＬＰＧ）等の炭化水素系ガスが挙げられる。
このように、本実施形態では、酸素と反応することで酸素を除去する可燃性ガスを第１窒素供給ライン４３に供給する可燃性ガス供給路として、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の２つの流路を設けている。 Further, the downstream end of the utility fuel supply line (second supply path) 22 is connected to the upstream side of the first nitrogen supply line 43 with respect to the nitrogen compressor 43a. The utility fuel supplied from the utility fuel supply device (combustible gas supply device) 23 is distributed inside the utility fuel supply line 22. Further, the utility fuel supply line 22 is provided with a flow rate adjusting valve 24. The flow rate adjusting valve 24 adjusts the flow rate of the utility fuel circulating inside the utility fuel supply line 22. The utility fuel is not particularly limited as long as it is a gas that undergoes an oxidation reaction due to oxygen. Examples of utility fuels include hydrocarbon gases such as methane gas and liquefied petroleum gas (LPG).
As described above, in the present embodiment, the generated gas supply line 21 and the utility fuel supply line 22 are used as the combustible gas supply path for supplying the flammable gas that removes oxygen by reacting with oxygen to the first nitrogen supply line 43. Two flow paths are provided.

また、第１窒素供給ライン４３には、窒素圧縮機４３ａよりも上流側であって、生成ガス供給ライン２１の合流部分の下流側に、熱交換器２５が設けられている。熱交換器２５は、内部に冷媒が流通する伝熱管で構成され、第１窒素供給ライン４３内を流通するガスと冷媒とが熱交換することで、第１窒素供給ライン４３内を流通するガスの熱を回収する。熱交換器２５で回収した熱は、例えば、排熱回収ボイラ２０で利用する。 Further, the first nitrogen supply line 43 is provided with a heat exchanger 25 on the upstream side of the nitrogen compressor 43a and on the downstream side of the confluence portion of the generated gas supply line 21. The heat exchanger 25 is composed of a heat transfer tube through which a refrigerant flows, and the gas flowing in the first nitrogen supply line 43 exchanges heat with the gas flowing in the first nitrogen supply line 43, so that the gas flows in the first nitrogen supply line 43. To recover the heat of. The heat recovered by the heat exchanger 25 is used, for example, in the exhaust heat recovery boiler 20.

また、第１窒素供給ライン４３には、ユーティリティ燃料供給ライン２２の接続部分よりも上流側に、流通する窒素を加温する窒素加温部２７が設けられている。窒素加温部２７は、第１窒素供給ライン４３内を流通する窒素を加温可能な構成であればよい。例えば、窒素加温部２７は、ヒータを用いて窒素を加温する構成であってもよく、また、他の媒体と熱交換する熱交換器を用いることで窒素を加温する構成であってもよい。
また、第１窒素供給ライン４３には、窒素圧縮機４３ａよりも下流側であって、第２窒素供給ライン４５の分岐部分よりも上流側に、供給される生成ガス及び／又はユーティリティ燃料と、酸素との酸化反応を促進する反応促進部２８が設けられている。反応促進部２８では酸化触媒等によって酸化反応を促進する。 Further, the first nitrogen supply line 43 is provided with a nitrogen heating unit 27 for heating the flowing nitrogen on the upstream side of the connection portion of the utility fuel supply line 22. The nitrogen heating unit 27 may have a configuration capable of heating the nitrogen flowing in the first nitrogen supply line 43. For example, the nitrogen heating unit 27 may be configured to heat nitrogen using a heater, or may be configured to heat nitrogen by using a heat exchanger that exchanges heat with another medium. May be good.
Further, the generated gas and / or utility fuel supplied to the first nitrogen supply line 43 on the downstream side of the nitrogen compressor 43a and on the upstream side of the branch portion of the second nitrogen supply line 45, and A reaction promoting unit 28 that promotes an oxidation reaction with oxygen is provided. In the reaction promoting unit 28, the oxidation reaction is promoted by an oxidation catalyst or the like.

また、第１窒素供給ライン４３からは、窒素圧縮機４３ａの下流側において、第３窒素供給ライン５５が分岐している。第１窒素供給ライン４３から第３窒素供給ライン５５に流入した窒素ガスは、後述するガス化炉１０１のアニュラス部１１５内に充填され、アニュラス部１１５のシールに用いられる。また、第３窒素供給ライン５５に流入した窒素ガスは、チャー回収設備１５に設けられたポーラスフィルタの逆洗を行う際には、チャー回収設備１５に供給され、逆洗に利用される。 Further, the third nitrogen supply line 55 is branched from the first nitrogen supply line 43 on the downstream side of the nitrogen compressor 43a. The nitrogen gas flowing from the first nitrogen supply line 43 to the third nitrogen supply line 55 is filled in the annulus portion 115 of the gasification furnace 101, which will be described later, and is used for sealing the annulus portion 115. Further, the nitrogen gas flowing into the third nitrogen supply line 55 is supplied to the char recovery equipment 15 and used for the backwash when the porous filter provided in the char recovery equipment 15 is backwashed.

ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の主な作動について説明する。 Here, the main operation of the integrated coal gasification combined cycle facility 10 of the present embodiment will be described.

本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０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。さらに、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 10 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 facility 14 through the compressed air supply line 41 together with the oxygen supplied from the air separation facility 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）により部分燃焼し、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から生成ガスライン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 partially 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 facility 14 through the generated gas line 49 and sent to the char recovery facility 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 supply, and supplies the generated steam to the steam turbine 18. 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 on the same axis, and may rotate drive a plurality of generators as different axes.

その後、ガス浄化設備（図示省略）で、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, the gas purification equipment (not shown) removes harmful substances of the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 20, and the purified exhaust gas is discharged from the chimney 75 to the atmosphere.

また、ガス化炉設備１４に窒素を供給する第１窒素供給ライン４３には、生成ガス供給ライン２１によって、精製後の生成ガスが供給されている。生成ガス供給ライン２１を流通する生成ガスの流量（すなわち、生成ガス供給ライン２１を介して第１窒素供給ライン４３に供給される生成ガスの量）は、分岐路５６に設けられた放出流量調整弁５７の開度及び燃料ガス供給ライン６６に設けられた流量調整弁６６ａの開度によって調整される。 Further, the produced gas after purification is supplied to the first nitrogen supply line 43 that supplies nitrogen to the gasification furnace facility 14 by the produced gas supply line 21. The flow rate of the generated gas flowing through the generated gas supply line 21 (that is, the amount of the produced gas supplied to the first nitrogen supply line 43 via the generated gas supply line 21) is adjusted to the discharge flow rate provided in the branch path 56. It is adjusted by the opening degree of the valve 57 and the opening degree of the flow rate adjusting valve 66a provided in the fuel gas supply line 66.

また、第１窒素供給ライン４３には、ユーティリティ燃料供給ライン２２によって、ユーティリティ燃料が供給される。ユーティリティ燃料供給ライン２２を介して第１窒素供給ライン４３に供給されるユーティリティ燃料の量は、ユーティリティ燃料供給ライン２２に設けられた流量調整弁２４の開度によって調整される。 Further, utility fuel is supplied to the first nitrogen supply line 43 by the utility fuel supply line 22. The amount of utility fuel supplied to the first nitrogen supply line 43 via the utility fuel supply line 22 is adjusted by the opening degree of the flow rate adjusting valve 24 provided in the utility fuel supply line 22.

なお、ユーティリティ燃料供給ライン２２によるユーティリティ燃料の供給は、ガス化炉設備１４の運転中に常に行ってもよく、また、特定の運転時にのみ行ってもよい。具体的には、ガス化炉設備１４で生成ガスが生成される前であるガス化炉設備１４の起動時にのみ流量調整弁２４を開状態として、供給を行ってもよい。そして、ガス化炉設備１４で生成ガスが生成されるガス化炉設備１４の通常運転時には、流量調整弁２４を閉状態として、ユーティリティ燃料の供給を停止してもよい。 The utility fuel may be supplied by the utility fuel supply line 22 at all times during the operation of the gasification furnace facility 14, or may be performed only during a specific operation. Specifically, the flow rate adjusting valve 24 may be opened and supplied only when the gasifier equipment 14 is started before the generated gas is generated in the gasifier equipment 14. Then, during the normal operation of the gasifier equipment 14 in which the generated gas is generated by the gasifier equipment 14, the flow rate adjusting valve 24 may be closed and the supply of utility fuel may be stopped.

次に、図１及び図２を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。図２は、図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。 Next, the gasification furnace facility 14 in the above-mentioned integrated coal gasification combined cycle facility 10 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the gasification furnace equipment of FIG.

ガス化炉設備１４は、図２に示すように、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the gasification furnace equipment 14 includes a gasification furnace 101 and a thin gas cooler 102.

ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられるガス化炉壁（炉壁）１１１とを有している。そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部の空間において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。 The gasification furnace 101 is formed so as to extend in the vertical direction, and pulverized coal and oxygen are supplied to the lower side in the vertical direction, and the generated gas that is partially burned and gasified goes from the lower side to the upper side in the vertical direction. Is in circulation. The gasifier 101 has a pressure vessel 110 and a gasifier wall (furnace wall) 111 provided inside the pressure vessel 110. The gasifier 101 forms an annulus portion 115 in the space between the pressure vessel 110 and the gasifier wall 111. Further, in the space inside the gasification furnace wall 111, the gasifier 101 has a converter section 116, a diffuser section 117, and a reducer section 118 in order from the lower side in the vertical direction (that is, the upstream side in the flow direction of the generated gas). Is forming.

圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器１１０の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器１１０は円筒形状で、ガス化炉壁１１１のディフューザ部１１７も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁１１１は、図示しない支持部材により圧力容器１１０内面に連結されている。 The pressure vessel 110 is formed in a tubular shape having a hollow space inside, and a gas discharge port 121 is formed at the upper end portion, while a slug hopper 122 is formed at the lower end portion (bottom portion). The gasification furnace wall 111 is formed in a tubular shape having a hollow space inside, and the wall surface thereof is provided so as to face the inner surface of the pressure vessel 110. In the present embodiment, the pressure vessel 110 is formed in a cylindrical shape, and the diffuser portion 117 of the gasification furnace wall 111 is also formed in a cylindrical shape. The gasification furnace wall 111 is connected to the inner surface of the pressure vessel 110 by a support member (not shown).

ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間１５４と外部空間１５６に分離する。ガス化炉壁１１１は、後述するが、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、バーナ１２６、１２７が挿入され、内部空間１５４にシンガスクーラ１０２が配置されている。 The gasification furnace wall 111 separates the inside of the pressure vessel 110 into an internal space 154 and an external space 156. As will be described later, the gasification furnace wall 111 has a shape in which the cross-sectional shape changes at the diffuser portion 117 between the converter portion 116 and the reducer portion 118. The upper end of the gasification furnace wall 111 on the vertically upper side is connected to the gas discharge port 121 of the pressure vessel 110, and the lower end thereof on the vertically lower side is provided with a gap from the bottom of the pressure vessel 110. ing. The stored water is stored in the slag hopper 122 formed at the bottom of the pressure vessel 110, and the lower end of the gasification furnace wall 111 is flooded with the stored water to seal the inside and outside of the gasification furnace wall 111. It's stopped. Burners 126 and 127 are inserted into the gasification furnace wall 111, and a sink gas cooler 102 is arranged in the internal space 154.

アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間、つまり外部空間１５６であり、空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、第１窒素供給ライン４３の途中位置から分岐する第３窒素供給ライン５５を介して供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁１１１の内部（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７及びリダクタ部１１８）と外部（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。 The annular portion 115 is a space formed inside the pressure vessel 110 and outside the gasification furnace wall 111, that is, an external space 156, and nitrogen, which is an inert gas separated by the air separation facility 42, is the first nitrogen. It is supplied via the third nitrogen supply line 55 that branches from the middle position of the supply line 43. Therefore, the annulus portion 115 becomes a space filled with nitrogen. A pressure equalizing pipe (not shown) for equalizing the pressure inside the gasification furnace 101 is provided near the upper portion of the annulus portion 115 in the vertical direction. The pressure equalizing pipe in the furnace is provided so as to communicate the inside and outside of the gasification furnace wall 111, and the pressure between the inside (combustor part 116, diffuser part 117 and reducer part 118) and the outside (annular part 115) of the gasification furnace wall 111. The pressure is approximately equalized so that the difference is within a predetermined pressure.

コンバスタ部１１６は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２６からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部１１６で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。 The combustor section 116 is a space for partially burning pulverized coal, char, and air, and a combustion device composed of a plurality of burners 126 is arranged on the gasification furnace wall 111 of the combustor section 116. The high-temperature combustion gas that burns the pulverized coal and a part of the char in the combustor section 116 passes through the diffuser section 117 and flows into the reducer section 118.

リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持され、コンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと分解してガス化させて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。 The reducer section 118 is maintained at a high temperature state required for the gasification reaction, and pulverized coal is supplied to the combustion gas from the convertor section 116 and partially burned to volatile the pulverized carbon (carbon monoxide, hydrogen, lower hydrocarbon). Etc.), which is a space for generating gas by decomposing into gasification, and a combustion device composed of a plurality of burners 127 is arranged on the gasification furnace wall 111 in the reducer portion 118.

シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられると共に、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。 The thin gas cooler 102 is provided inside the gasification furnace wall 111, and is provided on the upper side of the burner 127 of the reducer portion 118 in the vertical direction. The sink gas cooler 102 is a heat exchanger, and the evaporator (evaporator) 131, the superheater (superheater) 132, and the node are in order from the lower side in the vertical direction (upstream side in the flow direction of the generated gas) of the gasification furnace wall 111. A coal device (economizer) 134 is arranged. These thin gas coolers 102 cool the generated gas by exchanging heat with the generated gas generated in the reducer portion 118. Further, the number of the evaporator (evaporator) 131, the superheater (superheater) 132, and the economizer (economizer) 134 is not limited as shown in the figure.

ここで、上述のガス化炉設備１４の動作について説明する。
ガス化炉設備１４のガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部１１６のバーナ１２６により微粉炭及びチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁１１１へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ１２２内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。 Here, the operation of the above-mentioned gasification furnace equipment 14 will be described.
In the gasifier 101 of the gasifier facility 14, nitrogen and pulverized coal are charged and ignited by the burner 127 of the reducer portion 118, and the pulverized coal, char and compressed air (oxygen) are discharged by the burner 126 of the combustor portion 116. It is thrown in and ignited. Then, in the combustor section 116, high-temperature combustion gas is generated by combustion of pulverized coal and char. Further, in the combustor portion 116, molten slag is generated in high-temperature gas by combustion of pulverized coal and char, and the molten slag adheres to the gasification furnace wall 111 and drops to the bottom of the furnace, and finally in the slag hopper 122. It is discharged to the water storage. Then, the high-temperature combustion gas generated in the converter section 116 passes through the diffuser section 117 and rises to the reducer section 118. In this reducer portion 118, the pulverized coal is maintained at the high temperature state required for the gasification reaction, mixed with the high temperature combustion gas, and the pulverized coal is partially burned in the high temperature reducing atmosphere to carry out the gasification reaction, and the generated gas is produced. Is generated. The gasified generated gas flows from the lower side in the vertical direction to the upper side.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to this embodiment, the following effects are exhibited.

本実施形態に係る構成のように、ガス化炉設備１４に窒素を供給してアニュラス部１１５をシールする場合や、チャー回収設備１５のポーラスフィルタの逆洗等に窒素を利用している場合には、ガス化炉設備１４内及びチャー回収設備１５等において、窒素が生成ガスに混入する場合がある。また、ガス化炉設備１４及びチャー回収設備１５に供給する窒素を生成する空気分離設備４２では、酸素と窒素とを分離する際に、好適に分離が行われずに、窒素中に酸素が混入する場合がある。具体的には、窒素中に０．１体積％程度の酸素が混入する。
このように、酸素が混入した窒素が生成ガスに混入することとなるので、生成ガスに酸素が混入した状態となる。生成ガスに酸素が混入すると、生成ガスを精製するガス精製設備１６において、酸素が精製を阻害するので、生成ガスの精製が好適に行えない可能性がある。具体的には、例えば、下記式（４）に示す反応によって、ＣＯＳ分解触媒で転換したＨ２Ｓが、再度ＣＯＳに転換されてしまう。これにより、ＣＯＳからＨ２Ｓへの転換性能が低下してしまう可能性がある。 When nitrogen is supplied to the gasifier equipment 14 to seal the annular portion 115 as in the configuration according to the present embodiment, or when nitrogen is used for backwashing the porous filter of the char recovery equipment 15. In the gasification furnace facility 14, the char recovery facility 15, and the like, nitrogen may be mixed in the generated gas. Further, in the air separation facility 42 that generates nitrogen to be supplied to the gasifier facility 14 and the char recovery facility 15, when oxygen and nitrogen are separated, oxygen is mixed in the nitrogen without being properly separated. In some cases. Specifically, about 0.1% by volume of oxygen is mixed in nitrogen.
In this way, nitrogen mixed with oxygen is mixed with the produced gas, so that the produced gas is in a state of being mixed with oxygen. When oxygen is mixed in the produced gas, the oxygen inhibits the purification in the gas refining facility 16 for purifying the produced gas, so that the produced gas may not be suitably purified. Specifically, for example, by the reaction represented by the following formula (4), H2S converted by the COS decomposition catalyst is converted to COS again. This may reduce the conversion performance from COS to H2S.

２Ｈ２Ｓ＋２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯＳ＋２Ｈ２Ｏ・・・（４） 2H 2S + 2CO + O 2 → 2COS + 2H 2 O ... ( 4 )

また、生成ガスに酸素が混入した状態であると、ガス精製設備１６において、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液の劣化を引き起こすという問題や、生成ガスが流通する配管に腐食生成物が形成され配管を損傷するという問題が生じる可能性がある。 Further, if oxygen is mixed in the generated gas, there is a problem that the absorption liquid that absorbs H2S is deteriorated in the gas refining facility 16, and a corrosion product is formed in the pipe through which the generated gas flows. May cause problems of damaging.

本実施形態では、第１窒素供給ライン４３に生成ガス及び／又はユーティリティ燃料が供給されている。これにより、窒素中に混入した酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料中に含まれる成分との酸化反応が起きて、窒素中の酸素が消費されるため、窒素中から酸素が除去される。したがって、ガス化炉設備１４に酸素の混入が抑制された窒素が供給されることとなり、生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。よって、ガス精製設備１６における生成ガスの精製を好適に行うことができる。また、生成ガスに酸素が混入しないため、生成ガスが流通する配管等の腐食生成物の形成を抑制し、配管等の損傷を防止することができる。また、ガス精製設備１６において、Ｈ２Ｓを吸収する吸収液の劣化を抑制することができる。 In this embodiment, the generated gas and / or the utility fuel is supplied to the first nitrogen supply line 43. As a result, an oxidation reaction occurs between the oxygen mixed in the nitrogen and the generated gas and / or the components contained in the utility fuel, and the oxygen in the nitrogen is consumed, so that the oxygen is removed from the nitrogen. Therefore, nitrogen with suppressed oxygen contamination is supplied to the gasification furnace equipment 14, and oxygen contamination with the generated gas can be suppressed. Therefore, it is possible to suitably purify the produced gas in the gas refining facility 16. Further, since oxygen is not mixed in the generated gas, it is possible to suppress the formation of corrosion products such as pipes through which the generated gas flows and prevent damage to the pipes and the like. Further, in the gas refining equipment 16, deterioration of the absorbing liquid that absorbs H2S can be suppressed.

また、ガス化炉設備１４に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉設備１４で生成されて様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができので、コストを抑制することができる。 Further, since oxygen is removed at the stage before being supplied to the gasification furnace equipment 14, it is compared with the case where oxygen is removed from the generated gas generated in the gasification furnace equipment 14 and containing various components. Therefore, oxygen can be easily removed, so that the cost can be suppressed.

また、窒素中の酸素を抑制する方法として、空気分離設備４２の分離精度を向上させることも考えられる。しかしながら、空気分離設備４２の分離精度を向上させるには、精留設備を大型化する必要があるので、占有スペースが増大するとともに、設置コスト及びメンテナンスコスト等のランニングコストが増大する。一方、本実施形態では、空気分離設備４２の分離精度を向上させることなく、窒素中の酸素を低減しているので、空気分離設備４２の占有スペースの増大させることがない。また、設置コスト及びランニングコストの増大を抑制することができる。 Further, as a method of suppressing oxygen in nitrogen, it is conceivable to improve the separation accuracy of the air separation equipment 42. However, in order to improve the separation accuracy of the air separation equipment 42, it is necessary to increase the size of the rectification equipment, so that the occupied space increases and the running cost such as the installation cost and the maintenance cost increases. On the other hand, in the present embodiment, since oxygen in nitrogen is reduced without improving the separation accuracy of the air separation equipment 42, the occupied space of the air separation equipment 42 is not increased. In addition, it is possible to suppress an increase in installation cost and running cost.

本実施形態では、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスを第１窒素供給ライン４３に供給している。これにより、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスを利用して、窒素に混入した酸素を除去することができる。 In the present embodiment, the generated gas generated by the gasification furnace facility 14 is supplied to the first nitrogen supply line 43. As a result, oxygen mixed in nitrogen can be removed by utilizing the generated gas generated in the gasification furnace facility 14.

本実施形態では、ユーティリティ燃料供給装置２３からのユーティリティ燃料を第１窒素供給ライン４３に供給している。これにより、ガス化炉設備１４の状態に依らずに、窒素に混入した酸素を除去することができる。したがって、例えば、ガス化炉設備１４の起動時等の、ガス化炉設備１４で生成ガスが十分に生成されていない状態であっても、窒素中から酸素を除去することができる。 In the present embodiment, the utility fuel from the utility fuel supply device 23 is supplied to the first nitrogen supply line 43. As a result, oxygen mixed in nitrogen can be removed regardless of the state of the gasification furnace equipment 14. Therefore, oxygen can be removed from the nitrogen even in a state where the generated gas is not sufficiently generated in the gasifier equipment 14, for example, at the time of starting the gasifier equipment 14.

本実施形態では、窒素圧縮機４３ａよりも上流側に生成ガス供給ライン２１が接続している。これにより、生成ガスが混合された窒素を、窒素圧縮機４３ａで圧縮し、高圧のガス化炉１０１に好適に供給することができる。このように、生成ガスが混合された後の窒素を圧縮しているので、窒素と生成ガスとを各々異なる圧縮機で圧縮する構成よりも、圧縮機の設置台数を抑制することができる。したがって、設置コストを抑制することができる。 In the present embodiment, the generated gas supply line 21 is connected to the upstream side of the nitrogen compressor 43a. As a result, the nitrogen mixed with the produced gas can be compressed by the nitrogen compressor 43a and appropriately supplied to the high-pressure gasification furnace 101. In this way, since the nitrogen after the produced gas is mixed is compressed, the number of compressors installed can be suppressed as compared with the configuration in which the nitrogen and the produced gas are compressed by different compressors. Therefore, the installation cost can be suppressed.

第１窒素供給ライン４３において、窒素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料とが混合され、窒素中の酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料中に含まれる成分とが酸化反応すると、酸化反応に伴って発熱する。本実施形態では、第１窒素供給ライン４３において、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の合流部分よりも下流側に、熱交換器２５が設けられている。これにより、酸化反応に伴って発生する熱を熱交換器２５によって回収することができる。また、本実施形態では、熱交換器２５によって回収した熱を排熱回収ボイラ２０に利用しているので、石炭ガス化複合発電設備１０全体のエネルギー効率を向上させることができる。 In the first nitrogen supply line 43, when nitrogen and the produced gas and / or the utility fuel are mixed and the oxygen in the nitrogen and the generated gas and / or the components contained in the utility fuel undergo an oxidation reaction, the oxidation reaction accompanies the oxidation reaction. It heats up. In the present embodiment, in the first nitrogen supply line 43, the heat exchanger 25 is provided on the downstream side of the confluence portion of the generated gas supply line 21 and the utility fuel supply line 22. As a result, the heat generated by the oxidation reaction can be recovered by the heat exchanger 25. Further, in the present embodiment, since the heat recovered by the heat exchanger 25 is used for the exhaust heat recovery boiler 20, the energy efficiency of the entire coal gasification combined cycle power generation facility 10 can be improved.

本実施形態では、第１窒素供給ライン４３において、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の合流部分よりも下流側に、反応促進部２８が設けられている。これにより、窒素中の酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料に含まれる成分との酸化反応を反応促進部２８によって促進することができる。したがって、好適に窒素中から酸素が除去することができる。 In the present embodiment, in the first nitrogen supply line 43, the reaction promoting unit 28 is provided on the downstream side of the confluence portion of the generated gas supply line 21 and the utility fuel supply line 22. As a result, the reaction promoting unit 28 can promote the oxidation reaction between oxygen in nitrogen and the generated gas and / or the components contained in the utility fuel. Therefore, oxygen can be suitably removed from the nitrogen.

本実施形態では、第１窒素供給ライン４３において、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２の接続部分よりも上流側に、窒素加温部２７が設けられている。これにより、窒素加温部２７によって、生成ガス及び／又はユーティリティ燃料と混同する窒素を予熱することができる。したがって、窒素中の酸素と生成ガス及び／又はユーティリティ燃料に含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。 In the present embodiment, in the first nitrogen supply line 43, the nitrogen heating unit 27 is provided on the upstream side of the connection portion between the generated gas supply line 21 and the utility fuel supply line 22. Thereby, the nitrogen heating unit 27 can preheat the nitrogen to be confused with the generated gas and / or the utility fuel. Therefore, it is possible to promote the oxidation reaction between the oxygen in the nitrogen and the generated gas and / or the components contained in the utility fuel, and preferably remove the oxygen from the nitrogen.

本実施形態では、生成ガス供給ライン２１に生成ガス加温部２６が設けられている。これにより、生成ガス加温部２６によって、窒素と混合する生成ガスを予熱することができる。したがって、窒素中の酸素と生成ガスに含まれる成分との酸化反応を促進し、好適に窒素中から酸素が除去することができる。 In the present embodiment, the generated gas heating unit 26 is provided on the generated gas supply line 21. As a result, the produced gas heating unit 26 can preheat the produced gas to be mixed with nitrogen. Therefore, it is possible to promote the oxidation reaction between the oxygen in the nitrogen and the components contained in the produced gas, and preferably remove the oxygen from the nitrogen.

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について図３を用いて説明する。
本実施形態では、生成ガス供給ライン２１及びユーティリティ燃料供給ライン２２を設けていない代わりに、第１窒素供給ライン４３に酸素回収部３１が設けられている点で第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG.
This embodiment is different from the first embodiment in that the oxygen recovery unit 31 is provided in the first nitrogen supply line 43 instead of providing the generated gas supply line 21 and the utility fuel supply line 22. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

酸素回収部３１は、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側に設けられている。酸素回収部３１は、並列に設けられた第１流路３２及び第２流路３３を備えている。また、第１流路３２及び第２流路３３には、各々、第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａが設けられている。また、第１流路３２には、第１酸素吸着塔３２ａの上流側及び下流側に流量調整弁３２ｂが設けられている。また、第２流路３３には、第２酸素吸着塔３３ａの上流側及び下流側に流量調整弁３３ｂが設けられている。 The oxygen recovery unit 31 is provided on the upstream side of the nitrogen compressor 43a of the first nitrogen supply line 43. The oxygen recovery unit 31 includes a first flow path 32 and a second flow path 33 provided in parallel. Further, the first oxygen flow path 32 and the second flow path 33 are provided with a first oxygen adsorption tower 32a and a second oxygen adsorption tower 33a, respectively. Further, the first flow path 32 is provided with a flow rate adjusting valve 32b on the upstream side and the downstream side of the first oxygen adsorption tower 32a. Further, the second flow path 33 is provided with a flow rate adjusting valve 33b on the upstream side and the downstream side of the second oxygen adsorption tower 33a.

第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａには、酸素吸着部（図示省略）が設けられており、酸素吸着部によって、供給された窒素中に混合した酸素を吸着除去する。また、第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａには、各々、第１回収酸素供給ライン３２ｃ及び第２回収酸素供給ライン３３ｃが接続されている。第１酸素吸着塔３２ａ及び第２酸素吸着塔３３ａで回収した酸素は、第１回収酸素供給ライン３２ｃ及び第２回収酸素供給ライン３３ｃを介して、酸素供給ライン４７に供給される。第１回収酸素供給ライン３２ｃ及び第２回収酸素供給ライン３３ｃには、各々、流量調整弁３２ｄ、３３ｄが設けられている。 The first oxygen adsorption tower 32a and the second oxygen adsorption tower 33a are provided with an oxygen adsorption unit (not shown), and the oxygen adsorption unit adsorbs and removes oxygen mixed in the supplied nitrogen. Further, the first recovered oxygen supply line 32c and the second recovered oxygen supply line 33c are connected to the first oxygen adsorption tower 32a and the second oxygen adsorption tower 33a, respectively. The oxygen recovered by the first oxygen adsorption tower 32a and the second oxygen adsorption tower 33a is supplied to the oxygen supply line 47 via the first recovered oxygen supply line 32c and the second recovered oxygen supply line 33c. The first recovered oxygen supply line 32c and the second recovered oxygen supply line 33c are provided with flow rate adjusting valves 32d and 33d, respectively.

酸素回収部３１が並列して２つの系統を有することで、どちらか一つの系統で酸素を吸着するとともに、もう一方で吸着した酸素を排出することが可能となる。このように、交互に吸着と排出を行うことで、連続的に酸素の吸着を行うことが可能となる。 By having the oxygen recovery unit 31 having two systems in parallel, it is possible to adsorb oxygen in one of the systems and discharge the adsorbed oxygen in the other system. By alternately adsorbing and discharging oxygen in this way, oxygen can be continuously adsorbed.

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、第１窒素供給ライン４３に酸素回収部３１が設けられている。これにより、酸素回収部３１によって、酸素が混入した窒素中から酸素を除去することができるので、生成ガスへの酸素の混入を抑制することができる。したがって、ガス精製設備１６における生成ガスの精製を好適に行うことができる。 According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In the present embodiment, the oxygen recovery unit 31 is provided in the first nitrogen supply line 43. As a result, the oxygen recovery unit 31 can remove oxygen from the nitrogen mixed with oxygen, so that it is possible to suppress the mixing of oxygen into the generated gas. Therefore, it is possible to suitably purify the produced gas in the gas refining facility 16.

また、ガス化炉設備１４に供給される前の段階で酸素を除去しているので、ガス化炉設備１４で生成され、様々な成分が含まれている生成ガスから酸素を除去する場合と比較して、簡易に酸素を除去することができる。 Further, since oxygen is removed at the stage before being supplied to the gasification furnace equipment 14, it is compared with the case where oxygen is removed from the generated gas generated in the gasification furnace equipment 14 and containing various components. Then, oxygen can be easily removed.

また、回収した酸素を酸素供給ライン４７に供給しているので、回収した酸素をガス化炉設備１４において、燃焼用酸素として用いることができる。このように、回収した酸素を排出せずに利用しているので、石炭ガス化複合発電設備１０全体のエネルギー効率を向上させることができる。 Further, since the recovered oxygen is supplied to the oxygen supply line 47, the recovered oxygen can be used as combustion oxygen in the gasification furnace facility 14. Since the recovered oxygen is used without being discharged in this way, the energy efficiency of the entire coal gasification combined cycle facility 10 can be improved.

なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、図４に示すように、上記第１実施形態と第２実施形態を組み合わせてもよい。このように構成する場合には、酸素回収部３１は、第１窒素供給ライン４３と生成ガス供給ライン２１との接続部分よりも上流側に設けられる。
このように構成することで、生成ガス等による酸化反応及び酸素回収部３１によって、窒素中から酸素を除去することができる。したがって、確実に酸素を除去し、精製部における生成ガスの精製を好適に行うことができる。 The present invention is not limited to the invention according to each of the above embodiments, and can be appropriately modified without departing from the gist thereof.
For example, as shown in FIG. 4, the first embodiment and the second embodiment may be combined. In this case, the oxygen recovery unit 31 is provided on the upstream side of the connection portion between the first nitrogen supply line 43 and the production gas supply line 21.
With this configuration, oxygen can be removed from the nitrogen by the oxidation reaction by the generated gas or the like and the oxygen recovery unit 31. Therefore, oxygen can be reliably removed and the produced gas can be suitably purified in the purification unit.

また、上記第１実施形態では、反応促進部２８を窒素圧縮機４３ａの下流側に設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。反応促進部２８は、窒素圧縮機４３ａの上流側に設けてもよい。 Further, in the first embodiment, the example in which the reaction promoting unit 28 is provided on the downstream side of the nitrogen compressor 43a has been described, but the present invention is not limited thereto. The reaction promoting unit 28 may be provided on the upstream side of the nitrogen compressor 43a.

また、上記第１実施形態では、生成ガス供給ライン２１の下流端部を、第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも上流側に接続する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１及び図４の破線で示すように、生成ガス供給ライン２１’の下流端部を第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも下流側に接続してもよい。生成ガス供給ライン２１の下流端部を窒素圧縮機４３ａよりも上流側に接続した場合には、空気分離設備４２で分離された窒素と比較して圧力が高い生成ガスが第１窒素供給ライン４３に合流した際に、生成ガスの圧力が低下してしまう。そして、再度、窒素圧縮機４３ａで昇圧されることとなるため、エネルギー効率が低下する可能性がある。一方、生成ガス供給ライン２１’の下流端部を第１窒素供給ライン４３の窒素圧縮機４３ａよりも下流側に接続する構成とした場合には、生成ガス供給ライン２１’に設けられた圧縮機２１ａ’において、必要最低限の昇圧を行えば、混合したガスを高圧のガス化炉１０１に好適に供給することができるので、昇圧に要するエネルギー効率を向上させることができる。 Further, in the first embodiment, an example in which the downstream end portion of the generated gas supply line 21 is connected to the upstream side of the nitrogen compressor 43a of the first nitrogen supply line 43 has been described, but the present invention is limited thereto. Not done. For example, as shown by the broken lines in FIGS. 1 and 4, the downstream end of the generated gas supply line 21'may be connected to the downstream side of the nitrogen compressor 43a of the first nitrogen supply line 43. When the downstream end of the production gas supply line 21 is connected to the upstream side of the nitrogen compressor 43a, the production gas having a higher pressure than the nitrogen separated by the air separation facility 42 is the first nitrogen supply line 43. When merging into, the pressure of the generated gas drops. Then, since the pressure is increased again by the nitrogen compressor 43a, the energy efficiency may decrease. On the other hand, when the downstream end of the generated gas supply line 21'is connected to the downstream side of the nitrogen compressor 43a of the first nitrogen supply line 43, the compressor provided in the generated gas supply line 21' In 21a', if the minimum necessary boosting is performed, the mixed gas can be suitably supplied to the high-pressure gasifier 101, so that the energy efficiency required for boosting can be improved.

また、上記各実施形態では、本発明に係るガス化炉システムの一例として石炭ガス化複合発電設備について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、化学プラントにおけるガス化炉等にも適用することができる。 Further, in each of the above embodiments, the integrated gasification combined cycle equipment has been described as an example of the gasification furnace system according to the present invention, but the present invention is not limited thereto. For example, it can be applied to a gasification furnace in a chemical plant.

１０ ：石炭ガス化複合発電設備（ガス化炉システム）
１６ ：ガス精製設備（精製部）
２１ ：生成ガス供給ライン（第１供給路）
２２ ：ユーティリティ燃料供給ライン（第２供給路）
２３ ：ユーティリティ燃料供給装置（可燃性ガス供給装置）
２５ ：熱交換器
２６ ：生成ガス加温部（可燃性ガス加温部）
２７ ：窒素加温部
２８ ：反応促進部
３１ ：酸素回収部
４２ ：空気分離設備（空気分離装置）
４３ ：第１窒素供給ライン（窒素供給路）
４３ａ ：窒素圧縮機（圧縮機）
１０１ ：ガス化炉 10: Coal gasification combined cycle equipment (gasification furnace system)
16: Gas refining equipment (refining department)
21: Generated gas supply line (first supply path)
22: Utility fuel supply line (second supply line)
23: Utility fuel supply device (flammable gas supply device)
25: Heat exchanger 26: Generated gas heating part (flammable gas heating part)
27: Nitrogen heating unit 28: Reaction promotion unit 31: Oxygen recovery unit 42: Air separation equipment (air separation device)
43: First nitrogen supply line (nitrogen supply path)
43a: Nitrogen compressor (compressor)
101: Gasification furnace

Claims (12)

炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、
空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、
前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、
前記窒素供給路に接続し、前記窒素供給路に酸素と反応することで酸素を除去する可燃性ガスを供給する可燃性ガス供給路と、を備えたガス化炉システム。 A gasifier that produces gas from carbon-containing solid fuel,
A refining unit that purifies the produced gas produced in the gasification furnace,
An air separation device that separates oxygen and nitrogen from the air,
A nitrogen supply path for supplying nitrogen separated by the air separation device to the gasifier, and
A gasification furnace system including a combustible gas supply path connected to the nitrogen supply path and supplying a flammable gas that removes oxygen by reacting with oxygen in the nitrogen supply path. 前記可燃性ガス供給路は、前記ガス化炉で生成された生成ガスを前記窒素供給路に供給する第１供給路を有する請求項１に記載のガス化炉システム。 The gasification furnace system according to claim 1, wherein the combustible gas supply path has a first supply path for supplying the produced gas generated in the gasification furnace to the nitrogen supply path. 前記可燃性ガス供給路は、可燃性ガス供給装置からの可燃性ガスを前記窒素供給路に供給する第２供給路を有する請求項１または請求項２に記載のガス化炉システム。 The gasification furnace system according to claim 1 or 2, wherein the combustible gas supply path has a second supply path for supplying the combustible gas from the combustible gas supply device to the nitrogen supply path. 前記窒素供給路に設けられ、前記ガス化炉に供給されるガスを圧縮する圧縮機を備え、
前記可燃性ガス供給路は、前記窒素供給路の前記圧縮機よりも上流側に接続されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス化炉システム。 A compressor provided in the nitrogen supply path to compress the gas supplied to the gasifier is provided.
The gasification furnace system according to any one of claims 1 to 3, wherein the combustible gas supply path is connected to the upstream side of the nitrogen supply path with respect to the compressor. 前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、前記窒素供給路の内部を流れるガスの熱を回収する熱交換器が設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス化炉システム。 Claims 1 to 4 are provided with a heat exchanger for recovering the heat of the gas flowing inside the nitrogen supply path on the downstream side of the connection portion of the combustible gas supply path of the nitrogen supply path. The gasifier system described in any of. 前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも下流側には、可燃性ガスの酸化反応を促進させる反応促進部が設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載のガス化炉システム。 6. Gasifier system. 前記窒素供給路の前記可燃性ガス供給路の接続部分よりも上流側には、前記窒素供給路の内部を流れる窒素を加温する窒素加温部が設けられている請求項１から請求項６のいずれかに記載のガス化炉システム。 Claims 1 to 6 are provided with a nitrogen heating unit for heating nitrogen flowing inside the nitrogen supply path on the upstream side of the connection portion of the combustible gas supply path of the nitrogen supply path. The gasifier system described in any of. 前記可燃性ガス供給路には、前記可燃性ガス供給路の内部を流れる可燃性ガスを加温する可燃性ガス加温部が設けられている請求項１から請求項７のいずれかに記載のガス化炉システム。 The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the combustible gas supply path is provided with a combustible gas heating unit for heating the combustible gas flowing inside the combustible gas supply path. Gasifier system. 前記窒素供給路には、酸素を除去する酸素回収部が設けられている請求項１から請求項８のいずれかに記載のガス化炉システム。 The gasification furnace system according to any one of claims 1 to 8, wherein the nitrogen supply path is provided with an oxygen recovery unit for removing oxygen. 前記可燃性ガス供給路は、前記窒素供給路に直接接続されている請求項１から請求項９のいずれかに記載のガス化炉システム。 The gasification furnace system according to any one of claims 1 to 9, wherein the flammable gas supply path is directly connected to the nitrogen supply path. 炭素含有固体燃料から生成ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成された生成ガスを精製する精製部と、
空気から酸素と窒素とを分離する空気分離装置と、
前記空気分離装置で分離された窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給路と、を備え、
前記窒素供給路には、酸素を回収する酸素回収部が設けられているガス化炉システム。 A gasifier that produces gas from carbon-containing solid fuel,
A refining unit that purifies the produced gas produced in the gasification furnace,
An air separation device that separates oxygen and nitrogen from the air,
A nitrogen supply path for supplying nitrogen separated by the air separation device to the gasifier is provided.
A gasification furnace system provided with an oxygen recovery unit for recovering oxygen in the nitrogen supply path. 前記空気分離装置で分離された酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給路を備え、
前記酸素回収部で回収した酸素は前記酸素供給路に供給される請求項１１に記載のガス化炉システム。
An oxygen supply path for supplying oxygen separated by the air separation device to the gasifier is provided.
The gasification furnace system according to claim 11, wherein the oxygen recovered by the oxygen recovery unit is supplied to the oxygen supply path.
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