特許 5863519 ガス化プラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5863519

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】ガス化プラント

(51)【国際特許分類】

   C10J 3/46 20060101AFI20160202BHJP

【ＦＩ】

   C10J3/46 L

   C10J3/46 J

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-56769(P2012-56769)

(22)【出願日】2012年3月14日

(65)【公開番号】特開2013-189553(P2013-189553A)

(43)【公開日】2013年9月26日

【審査請求日】2015年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】上川 由貴

(72)【発明者】

【氏名】木曽 文彦

(72)【発明者】

【氏名】石賀 琢也

(72)【発明者】

【氏名】流森 文彦

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２５６２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１１６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０８５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８０４２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｊ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素系燃料と酸化剤を供給してガス化する複数のバーナを備えたガス化炉を有するガス化設備と、前記ガス化設備に供給する酸素と窒素を空気から分離して製造する空気分離設備と、前記ガス化設備でガス化した生成ガス中の硫黄化合物を除去するガス精製設備と、前記ガス精製設備で精製された生成ガス中の一酸化炭素と水蒸気を水素と二酸化炭素に変換するシフト反応器と、前記シフト反応器で変換された水素と二酸化炭素のうち、二酸化炭素を回収すると共に水素を分離する二酸化炭素回収設備とを備え、前記二酸化炭素回収設備で分離させた水素を主成分とする生成ガスを下流の機器に供給するガス化プラントにおいて、
前記二酸化炭素回収設備で回収した二酸化炭素の一部を前記ガス化設備のガス化炉に供給するガス供給系統を配設し、前記ガス供給系統にガスを収容するガスホルダーを設置し、前記空気分離設備で空気から分離した窒素を前記ガスホルダーに供給する窒素ガス供給系統を配設し、
前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備からこのガスホルダーに供給した窒素を該ガスホルダーから前記ガス供給系統を通じて前記ガス化設備のガス化炉に供給するように構成したことを特徴とするガス化プラント。

【請求項2】

請求項１に記載のガス化プラントにおいて、
前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、この二酸化炭素回収設備から前記ガスホルダーに供給する二酸化炭素の供給を遮断する第１の弁を該ガスホルダーの上流側となる前記ガス供給系統に設け、前記空気分離設備から前記ガスホルダーに供給する窒素の供給を調節する第２の弁を前記窒素ガス供給系統に設け、更に前記ガスホルダーから前記ガス化設備のガス化炉に供給するガスの供給を調節する第３の弁を該ガスホルダーの下流側となる前記ガス供給系統に設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項3】

請求項１に記載のガス化プラントにおいて、
前記ガス化設備のガス化炉に炭素系燃料を供給するフィードホッパを備え、
前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備から前記ガスホルダーに供給した窒素を前記フィードホッパにフィードホッパ加圧ガス及びフィードホッパ流動化ガスとして前記ガス供給系統を通じて供給するように構成し、
前記フィードホッパに供給するフィードホッパ加圧ガス及びフィードホッパ流動化ガスの流量をそれぞれ調整する第１の流量調整弁及び第２の流量調整弁を該フィードホッパの上流側となる前記ガス供給系統に設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項4】

請求項１に記載のガス化プラントにおいて、
前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備から前記ガスホルダーに供給した窒素が前記ガス供給系統を通じて前記ガス化設備のガス化炉に設置したバーナに供給するように構成し、
前記ガス化設備のガス化炉に備えた前記バーナに供給するガスの流量を調整する第３の流量調整弁を該バーナの上流側に位置する前記ガス供給系統に設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項5】

請求項１に記載のガス化プラントにおいて、
前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備から前記ガスホルダーに供給した窒素が前記ガス供給系統を通じて前記ガス化設備のガス化炉の天井に設置した天井ノズルに供給するように構成し、
前記ガス化設備のガス化炉の天井に備えた前記天井ノズルに供給するガスの流量を調整する第４の流量調整弁を該天井ノズルの上流側に位置する前記ガス供給系統に設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項6】

請求項１に記載のガス化プラントにおいて、
前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備から前記ガスホルダーに供給した窒素が前記ガス供給系統を通じて前記ガス化設備のガス化炉出口に設置したガス化炉出口ガスノズルに供給するように構成し、
前記ガス化設備のガス化炉出口に備えた前記ガス化炉出口ガスノズルに供給するガスの流量を調整する第５の流量調整弁を該ガス化炉出口ガスノズルの上流側に位置する前記ガス供給系統に設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項7】

請求項１に記載のガス化プラントにおいて、
前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備から前記ガスホルダーに供給した窒素が前記ガス供給系統を通じて前記ガス化設備のガス化炉の外周側に設置された圧力容器に設置した隔壁ノズルに供給させて前記隔壁ノズルからガス化炉と圧力容器との間に形成された隔壁部にガスを供給するように構成し、
前記ガス化設備のガス化炉の外周側に備えた前記隔壁ノズルに供給するガスの流量を調整する第６の流量調整弁を該隔壁ノズルの上流側に位置する前記ガス供給系統に設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項8】

請求項４に記載のガス化プラントにおいて、
前記ガス化設備のガス化炉に備えた前記バーナに冷却水を供給する冷却水流路を配設すると共に、この冷却水流路に冷却水の温度を測定する冷却水温度検出器を設置し、
前記冷却水温度検出器で測定した冷却水温度に基づいて前記バーナに供給するガスの流量を演算し、この演算した二酸化炭素の流量に基づいて前記バーナに供給するガスの流量を調整する前記第３の流量調整弁を制御する制御器を設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項9】

請求項５に記載のガス化プラントにおいて、
前記前記ガス化設備のガス化炉の天井にガス化炉天井の温度を測定する天井温度検出器を設置し、
前記天井温度検出器で測定したガス化炉天井の温度に基づいて前記天井ノズルに供給するガスの流量を演算し、この演算した二酸化炭素の流量に基づいて前記天井ノズルに供給するガスの流量を調整する前記第４の流量調整弁を制御する制御器を設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項10】

請求項６に記載のガス化プラントにおいて、
前記前記ガス化設備のガス化炉の出口にガス化炉の出口ガス温度を測定するガス化炉出口ガス温度検出器を設置し、
前記ガス化炉出口ガス温度検出器で測定したガス化炉天井の温度に基づいて前記ガス化炉出口ガスノズルに供給するガスの流量を演算し、この演算した二酸化炭素の流量に基づいて前記ガス化炉出口ガスノズルに供給するガスの流量を調整する前記第５の流量調整弁を制御する制御器を設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項11】

請求項７に記載のガス化プラントにおいて、
前記ガス化設備のガス化炉の圧力と該ガス化炉の外周側に設置された圧力容器の圧力との差圧を測定する第１の差圧検出器を設置し、
前記第１の差圧検出器で測定したガス化炉と圧力容器の差圧に基づいて前記隔壁ノズルから隔壁部に供給するガスの流量を演算し、この演算したガスの流量に基づいて前記隔壁ノズルに供給するガスの流量を調整する前記第６の流量調整弁を制御する制御器を設けたことを特徴とするガス化プラント。

【請求項12】

請求項３に記載のガス化プラントにおいて、
前記フィードホッパと前記ガス化設備のガス化炉の外周側に設置された圧力容器の圧力との差圧を測定する第２の差圧検出器を設置し、
前記第２の差圧検出器で測定したフィードホッパと圧力容器の差圧から前記フィードホッパに供給するフィードホッパ加圧ガスの流量を演算し、この演算したフィードホッパ加圧ガスの流量に基づいてフィードホッパに供給するガスの流量を調整する前記第１の流量調整弁を制御すると共に、前記フィードホッパに供給するフィードホッパ流動化ガスの流量を演算し、この演算したフィードホッパ流動化ガスの流量に基づいてフィードホッパに供給するガスの流量を調整する前記第２の流量調整弁を制御する制御器を設けたことを特徴とするガス化プラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭素系燃料をガス化した生成ガスを生成し、このガス化した生成ガスに含まれる炭素は二酸化炭素として生成ガスから回収して水素を主成分とする精製ガスを製造するガス化プラントに関するものであり、二酸化炭素の排出を抑制して地球温暖化防止に寄与する技術である。

【背景技術】

【0002】

二酸化炭素の排出を抑制する地球温暖化対策のため、水素と一酸化炭素の混合ガスを製造する炭素系燃料のガス化システムに対して、二酸化炭素を回収することが求められている。

【0003】

炭素系燃料のガス化システムでは、ガス化装置内で炭素系燃料をガス化して生成した水素と一酸化炭素を含む生成ガスを脱塵設備及びガス精製設備で精製し、シフト反応設備でこの精製した生成ガスと水蒸気をシフト反応（ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋Ｈ_２）させ、この生成ガスから分離させたＨ_２を発電設備の燃料や化学原料として用いる。

【0004】

炭素系燃料をガス化した生成ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収設備で精製ガスから分離・回収され、液化して貯蔵される。そして一部の二酸化炭素はガス化装置に再循環させて、二酸化炭素回収設備で再度回収される。

【0005】

二酸化炭素をガス化装置に再循環させると、生成ガス総量中の窒素濃度が循環する二酸化炭素によって低減できるため、発電設備から発生する窒素酸化物を抑制することができる。

【0006】

また生成ガスから分離させたＨ_２を化学原料として用いる際には、生成ガス中の窒素濃度が低くなると反応に不活性な窒素をプロセスから除去する工程が簡素化できるため、二酸化炭素の再循環による窒素濃度の低減は有効である。

【0007】

二酸化炭素回収設備で回収した二酸化炭素を再循環するプロセスを含む炭素系燃料のガス化システムとしては、例えば特開２０１０−５９９４０号公報に記載された技術がある。この技術に記載された炭素系燃料のガス化システムでは、二酸化炭素回収設備で回収した二酸化炭素はガス化設備の炭素系燃料をガス化炉に加圧搬送する搬送用ガスとして使用している。

【0008】

また特開２００８−２９１０８１号公報に記載された炭素系燃料のガス化システムの技術では、ガス化炉で炭素系燃料をガス化した生成ガスによって発電設備を駆動した後の排気から分離した二酸化炭素を微粉炭と共にガス化炉に供給することによってガス化炉の温度上昇を抑制して冷ガス効率を向上させるガス化システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−５９９４０号公報

【特許文献2】特開２００８−２９１０８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特開２００８−２９１０８１号公報に開示された炭素系燃料のガス化システムでは、ガス化炉でガス化した生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの要因によってトリップした場合に、二酸化炭素回収設備からガス化炉に導入する二酸化炭素の供給が断たれるため、ガス化炉の運転が継続できず停止せざるを得ないという課題がある。

【0011】

本発明の目的は、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明のガス化プラントは、炭素系燃料と酸化剤を供給してガス化する複数のバーナを備えたガス化炉を有するガス化設備と、前記ガス化設備に供給する酸素を空気から分離して製造する空気分離設備と、前記ガス化設備でガス化した生成ガス中の硫黄化合物を除去するガス精製設備と、前記ガス精製設備で精製された生成ガス中の一酸化炭素と水蒸気を水素と二酸化炭素に変換するシフト反応器と、前記シフト反応器で変換された水素と二酸化炭素のうち、二酸化炭素を回収すると共に水素を分離する二酸化炭素回収設備とを備え、前記二酸化炭素回収設備で分離させた水素を主成分とする生成ガスを下流の機器に供給するガス化プラントにおいて、
前記二酸化炭素回収設備で回収した二酸化炭素の一部を前記ガス化設備のガス化炉に供給するガス供給系統を配設し、前記ガス供給系統にガスを収容するガスホルダーを設置し、前記空気分離設備で空気から分離した窒素ガスを前記ガスホルダーに供給する窒素ガス供給系統を配設し、前記二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記ガスホルダーに収容した窒素ガスを該ガスホルダーから前記ガス供給系統を通じて前記ガス化設備のガス化炉に供給するように構成したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施例であるガス化プラントの構成を示す概略系統図。

【図2】図１に記載した第１実施例のガス化プラントのガス化設備を構成するガス化炉を示す詳細構成図。

【図3】本発明の第２実施例であるガス化プラントの制御器で行われるバーナガス流量の制御例を示したブロック図。

【図4】本発明の第３実施例であるガス化プラントの制御器で行われる天井ガス流量の制御例を示したブロック図。

【図5】本発明の第４実施例であるガス化プラントの制御器で行われるガス化炉出口ガス流量の制御例を示したブロック図。

【図6】本発明の第５実施例であるガス化プラントの制御器で行われる隔壁二酸化炭素流量の制御例を示したブロック図。

【図7】発明の第６実施例であるガス化プラントの制御器で行われる炭素系燃料のフィードホッパ加圧用二酸化炭素流量の制御例を示したブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明のガス化プラントの実施例について図面を引用して以下に説明する。

【実施例1】

【0016】

本発明の第１実施例であるガス化プラントについて図１及び図２を引用して説明する。

【0017】

図１は本発明の第１実施例である二酸化炭素を回収するガス化プラントの構成を示している。

【0018】

図１に示した本実施例のガス化プラントにおいて、フィードホッパ１から供給される炭素系燃料２と、空気分離設備３によって空気から分離して製造された酸素である酸化剤４は、酸素供給系統を通じて炭素系燃料をガス化するガス化炉５ａを備えたガス化設備５のバーナ２３又は別設されたノズル（図示せず）に供給され、このガス化炉５ａにて炭素系燃料２はガス化されて一酸化炭素と水素を主成分とする混合された生成ガスを生成する。

【0019】

ガス化設備５のガス化炉５ａで生成された生成ガスは、ガス化設備５の下流側に設置された熱回収設備６で該生成ガスが有する熱量を熱回収された後に、前記熱回収設備６の下流側に設置された脱塵設備７に供給される。

【0020】

前記脱塵設備７では、生成ガス中のチャー８などの微粒子が回収される。前記脱塵設備７で回収されたチャー８は、この脱塵設備７からガス化設備５に供給してリサイクルされ、ガス化設備５を構成するガス化炉５ａの内部で溶融スラグとして回収される。

【0021】

前記脱塵設備７で脱塵後の生成ガスは該脱塵設備７の下流側に設置された水洗塔９へ送られ、塩化水素等を除去した後に硫化カルボニル(ＣＯＳ)転化器１０へ送られる。

【0022】

前記ＣＯＳ転化器１０は、チタニア系やアルミナ系の触媒を内部に充填しており、この触媒を用いて生成ガス中のＣＯＳと水蒸気を反応させ、硫化水素と二酸化炭素に変換する。

【0023】

前記ＣＯＳ転化器１０で生成ガス中のＣＯＳを硫化水素と二酸化炭素に変換させる理由は、前記ＣＯＳ転化器１０の下流側に設置された硫化水素除去設備１１で用いるアミン系の吸収液はＣＯＳを吸収しないので、高い脱硫率を達成するためには、ＣＯＳを硫化水素とする必要があるためである。

【0024】

前記ＣＯＳ転化器１０を経た生成ガスは、次に該ＣＯＳ転化器１０の下流側に設置された硫化水素除去設備１１に導かれ、前記硫化水素除去設備１１にて生成ガス中の硫化水素を除去する。この硫化水素の除去には、アミン水溶液などの吸収液が用いられる。そして硫化水素を吸収した吸収液は、前記硫化水素除去設備１１を構成する吸収液再生塔に供給され、吸収液中の硫化水素を分離して吸収液を再生する。

【0025】

吸収液再生塔で再生した吸収液は、前記硫化水素除去設備１１内で循環利用できるように該硫化水素除去設備１１が構成されている。

【0026】

前記硫化水素除去設備１１で硫化水素が除去された生成ガスは、硫化水素除去設備１１の下流側に設置されたシフト反応器１２に送られ、このシフト反応器１２で生成ガス中の一酸化炭素と、水蒸気とを反応させて二酸化炭素と水素に変換するシフト反応を行なう。

【0027】

一酸化炭素は可燃性ガスであり、一酸化炭素を直接除去すると生成ガスの発熱量が低下するので、シフト反応器１２で生成ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変換するシフト反応を進行させる。シフト反応は、鉄−クロム系や銅−亜鉛系の触媒を用いて進められる。

【0028】

前記シフト反応器１２でのシフト反応後の二酸化炭素と水素を含んだ生成ガスは、更に該シフト反応器１２の下流側に設置された二酸化炭素吸収設備１３に送られる。

【0029】

この二酸化炭素吸収設備１３では、生成ガスに含まれた二酸化炭素を吸収塔の吸収液に吸収させて除去させることによって、水素を主成分とする生成ガスを得ることができる。

【0030】

前記二酸化炭素吸収設備１３で生成ガス中の二酸化炭素を吸収した吸収液は、該二酸化炭素吸収設備１３の下流側に設置された二酸化炭素再生設備１４に送られ、この二酸化炭素再生設備１４の再生塔にて吸収液に吸収された二酸化炭素を分離することによって吸収液を再生する。

【0031】

そして、前記二酸化炭素再生設備１４にて二酸化炭素を分離して再生した吸収液は、前記二酸化炭素再生設備１４から前記二酸化炭素吸収設備１３に循環するように供給され、この二酸化炭素吸収設備１３にて生成ガス中の二酸化炭素を吸収液で吸収するように、前記吸収液が循環利用できるように前記二酸化炭素吸収設備１３及び前記二酸化炭素再生設備１４が構成されている。

【0032】

前記二酸化炭素再生設備１４にて吸収液から分離された二酸化炭素は、前記二酸化炭素再生設備１４の下流側に設置された第１圧縮機１５で圧縮し、該第１圧縮機１５の下流側に設置された第１冷却器１６によって圧縮した二酸化炭素を冷却し、更にこれらの機器の下流側にそれぞれ設置された第２圧縮機１５ｂで冷却した二酸化炭素を圧縮し、該第２圧縮機１５ｂの下流側に設置された第２冷却器１６ｂによって圧縮した二酸化炭素を更に冷却して液化し、この液化した二酸化炭素を前記第２冷却器１６ｂの下流側に設置された液化貯蔵装置１７に供給して貯蔵する。

【0033】

また、第１冷却器１６によって冷却した二酸化炭素２０の一部は、液化貯蔵装置１７で貯蔵せずに、前記第１冷却器１６と第２圧縮機１５ｂとの間から分岐してガス供給系統２０ａを通じて導かれ、このガス供給系統２０ａに設置された二酸化炭素ホルダ１８に供給されて貯留される。

【0034】

前記二酸化炭素ホルダ１８に貯留された二酸化炭素２０は、この二酸化炭素ホルダ１８からガス供給系統２０ｂを通じてガス化設備のガス化炉５ａのバーナ２３に供給される。

【0035】

前記二酸化炭素ホルダ１８には、空気分離設備３から該空気分離設備３によって空気から分離された窒素１９が窒素ガス供給系統１９ａを通じて供給できる構成となっている。

【0036】

そして生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素吸収設備１３及び二酸化炭素再生設備１４を備えた二酸化炭素回収設備の何れかが何らかの原因によってトリップして、ガス化設備５のガス化炉５ａに前記二酸化炭素再生設備１４からガス供給系統２０ａを通じて二酸化炭素２０が供給できなくなった場合、或いは、前記二酸化炭素ホルダ１８に貯蔵した二酸化炭素２０を使い尽くして該二酸化炭素ホルダ１８からガス供給系統２０ｂを通じて供給できなくなった場合に、前記二酸化炭素回収設備から制御器３９に入力するトリップ信号７５に基づいて前記制御器３９から出力された指令信号によって、二酸化炭素ホルダ１８の上流側に位置するガス供給系統２０ａに設置した流量調節弁７１を閉弁し、ガス供給系統２０ａを通じた二酸化炭素２０の供給を停止する。

【0037】

次に、前記制御器３９から出力された指令信号によって、窒素ガス供給系統１９ａに設置した流量調節弁７２を開弁し、空気分離設備３によって空気から分離された窒素１９を該空気分離設備３から窒素ガス供給系統１９ａを通じて二酸化炭素ホルダ１８に導入する。

【0038】

そして、前記二酸化炭素ホルダ１８に導入された窒素ガスは、前記制御器３９から出力された指令信号によってガス化炉５ａに設けたバーナ２３の上流側のガス供給系統２０ｂに設置した流量調節弁３０の開度が制御され、前記二酸化炭素ホルダ１８からガス供給系統２０ｂ、及びバーナ２３を通じてガス化炉５ａ内に供給される窒素ガスの供給量が調節される。

【0039】

よって、二酸化炭素回収設備に何らかの原因でトリップが生じて、この二酸化炭素回収設備からガス化炉５ａへの二酸化炭素の供給が断たれた場合でも、ガス化炉５ａに供給する供給ガスを二酸化炭素ホルダ１８からガス化炉５ａに供給する窒素ガスに切り替え、更にこの窒素ガスの供給量は流量調節弁３０の開度制御によって、二酸化炭素２０から窒素１９への供給ガスの切り替えに伴う圧力変動が回避しているので、二酸化炭素回収設備のトリップに起因したガス化炉５ａの運転停止は防止され、ガス化炉５ａが安定な運転を継続し得るように二酸化炭素２０から窒素１９へガス化炉５ａへの供給ガスをスムーズに切り替えることができる。

【0040】

前記二酸化炭素ホルダ１８に二酸化炭素２０或いは窒素ガス１９を貯留するのは、ガス化炉５ａへの供給ガスを二酸化炭素２０から窒素１９へ切り替える際、或いはガス化炉５ａを起動する際の供給ガスの圧力変動を抑制するためである。

【0041】

また、前述した様に二酸化炭素回収設備に何らかの原因によってトリップが生じた場合だけでなく、ガス化炉５ａを起動する場合においても、二酸化炭素回収設備が未稼働なため該二酸化炭素回収設備からガス化炉５ａに供給する二酸化炭素が存在していないので、前述した実施例と同様に、前記制御器３９からの指令信号によって窒素ガス供給系統１９ａに設置した流量調節弁７２を開弁して、空気分離設備３によって空気から分離された窒素１９をこの空気分離設備３から窒素ガス供給系統１９ａを通じて二酸化炭素ホルダ１８に導入する。

【0042】

更に、前記二酸化炭素ホルダ１８に導入された窒素ガスは前記制御器３９からの指令信号によってガス化炉５ａに設けたバーナ２３の上流側のガス供給系統２０ｂに設置した流量調節弁３０の開度を制御して、前記二酸化炭素ホルダ１８からガス供給系統２０ｂ、及びバーナ２３を通じてガス化炉５ａ内に供給される窒素ガスの供給量を調節して、前記ガス化炉５ａを起動させることが可能となる。

【0043】

本実施例において、ガス化プラントが通常運転時に二酸化炭素ホルダ１８を経由してガス供給系統２０ｂを通じてガス化炉５ａに供給される二酸化炭素２０、或いは、二酸化炭素回収設備がトリップ時に二酸化炭素２０から切り替えて供給される窒素ガス１９は、ガス化設備のバーナ２３、天井ガスノズル３５、ガス化炉出口ガスノズル４０、及びガス化設備のガス化炉５ａと圧力容器２７との間に設置されている隔壁部２８へ供給される隔壁ガスノズル４４に夫々供給されるように構成されている。

【0044】

また、二酸化炭素ホルダ１８からガス化炉５ａに供給される二酸化炭素２０、或いは二酸化炭素２０から切り替えて供給される窒素ガス１９は、炭素系燃料の搬送ガス、及びチャーの搬送ガスとしても供給されるように構成されている。

【0045】

本実施例のガス化プラントでは、ガス化設備５のバーナ２３、天井ガスノズル３５、ガス化炉出口ガスノズル４０、及びガス化設備のガス化炉５ａと圧力容器２７との間に設置されている隔壁部２８へ供給される隔壁ガスノズル４４に供給するガスとして、通常の運転中は生成ガスから回収した二酸化炭素を用いている。

【0046】

図２は本実施例のガス化プラントのガス化設備５におけるガス化炉５ａの詳細構造を示している。

【0047】

図２に示された本実施例のガス化設備５を構成するガス化炉５ａは、フィードホッパ１から供給される炭素系燃料２と、空気分離設備３で空気から製造された酸化剤４を、複数設置されたバーナ２３から投入して燃焼させてガス化するガス化部２４と、このガス化部２４の下方に設けられ、ガス化部２４で生じたスラグを回収するスラグ回収部２５と、このガス化部２４の上方に設けられ、ガス化部２４で生じた一酸化炭素と水素を主成分とする生成ガスを冷却するガス冷却部２６とを備えている。

【0048】

前記ガス化炉５ａの外側には圧力容器２７が設置されており、ガス化炉５ａと圧力容器２７との間には隔壁部２８が設けられ、この隔壁部２８には不活性ガスが充填されている。

【0049】

前記ガス化部２４に設置された前記複数のバーナ２３は、前記ガス化部２４の上段と下段に位置するようにそれぞれ配置されている。更にチャーバーナ２９が前記ガス化部２４の下段に位置するように配置されている。

【0050】

前記バーナ２３には、ガス化プラントが通常運転中は、二酸化炭素回収設備を構成する二酸化炭素再生設備１４等から回収された二酸化炭素が、ガス供給系統２０ａ、二酸化炭素ホルダ１８及びガス供給系統２０ｂを通じて二酸化炭素２０として供給されるように構成されており、この二酸化炭素２０を二酸化炭素ホルダ１８からガス化炉５ａのバーナ２３に供給するガス供給系統２０ｂに設置されたバーナ用二酸化炭素流量調整機構３０の開度を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、前記バーナ２３に供給するバーナ用の二酸化炭素２０の流量が調整される。

【0051】

そして、二酸化炭素回収設備を構成する二酸化炭素吸収設備１３及び前記二酸化炭素再生設備１４のいずれかに何らかの原因でトリップが生じて、前記二酸化炭素回収設備からガス化炉５ａへの二酸化炭素の供給が断たれた場合は、前記二酸化炭素回収設備から制御器３９に入力するトリップ信号７５に基づいて前記制御器３９から出力された指令信号によって、二酸化炭素ホルダ１８の上流側に位置するガス供給系統２０ａに設置した流量調節弁７１を閉弁し、ガス供給系統２０ａを通じた二酸化炭素ホルダ１８への二酸化炭素２０の供給を停止する。

【0052】

同時に、前記制御器３９から出力された指令信号によって、窒素ガス供給系統１９ａに設置した流量調節弁７２を開弁し、空気分離設備３で空気から分離された窒素１９を該空気分離設備３から窒素ガス供給系統１９ａを通じて二酸化炭素ホルダ１８に導入する。

【0053】

そして、前記二酸化炭素ホルダ１８に導入された窒素１９は、前記制御器３９から出力された指令信号でガス化炉５ａに設けたバーナ２３の上流側のガス供給系統２０ｂに設置した流量調節弁３０の開度を制御することによって、前記二酸化炭素ホルダ１８からガス供給系統２０ｂ、及びバーナ２３を通じてガス化炉５ａ内に供給される窒素１９の供給量を調節することによって、前記二酸化炭素回収設備のトリップ時にガス化炉５ａへの二酸化炭素の供給から窒素への供給に切り替えられる。

【0054】

下記する本実施例の説明では、ガス化プラントが通常運転中で二酸化炭素回収設備で回収した二酸化炭素２０をガス供給系統２０ａ、２０ｂを通じてガス化炉５ａに供給する場合と、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備がトリップして二酸化炭素の供給から窒素の供給に切り替えて前記空気分離設備３からガスホルダー１８に供給した窒素１９の一部をガス供給系統２０ｂを通じてガス化炉５ａに供給する場合について説明しているが、前者の場合では二酸化炭素２０がガス化炉５ａに供給されるケースとなり、後者の場合では窒素１９がガス化炉５ａに供給されるケースとなっています。

【0055】

そして、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備にトリップが生じた場合や、ガス化プラントのガス化炉５ａの起動時の場合など、二酸化炭素回収設備で二酸化炭素を回収できない場合は、ガス化炉５ａへの二酸化炭素の供給から切り替えて、空気分離設備３から二酸化炭素ホルダ１８に供給した窒素１９を、ガス供給系統２０ｂを通じてガス化炉５ａに供給するように構成している。

【0056】

本実施例のガス化プラントにおいて、前記ガス化炉５ａのバーナ２３に供給するバーナ用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量は、バーナ２３の入口部に配設した冷却水流路６１に設置されたバーナ冷却水温度検出器３１で測定したバーナ冷却水温度を前記制御器３９に入力し、この制御器３９で冷却水の設定温度と比較して、バーナ冷却水温度検出器３１で測定したバーナ冷却水温度３２が前記冷却水の設定温度よりも高い温度の時は前記バーナ２３に供給するバーナ供給用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が多くなるように前記バーナ用二酸化炭素流量調整機構３０を制御し、バーナ冷却水温度検出器３１で測定したバーナ冷却水温度３２が前記冷却水の設定温度よりも低い温度の時は前記バーナ２３に供給するバーナ用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が少なくなるように前記バーナ用二酸化炭素流量調整機構３０を制御して、前記バーナ２３に供給するバーナ用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量を前記制御器３９によって調整している。

【0057】

そして前記バーナ２３の冷却水流路６１に設置したバーナ冷却水温度検出器３１で測定した検出温度に基づいて制御装置３９の制御によって前記バーナ２３に供給する二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量を調整することにより、バーナ２３の全体を効果的に冷却することができる。

【0058】

ガス化炉５ａのガス化部２４に設置されたバーナ２３の構造は、炭素系燃料２を搬送する流路と、酸化剤４を供給する流路と、二酸化炭素２０、或いは窒素１９を供給する流路とがそれぞれ分断された構成となっており、二酸化炭素２０、或いは窒素１９を供給する流路がバーナ２３の入口からバーナの先端に至るまで形成されていると共に、この二酸化炭素２０、或いは窒素１９を供給する流路がバーナ２３の最も外側に配置される構成であることが望ましい。

【0059】

上記したように前記バーナ２３の内部構造を前記各流路が分断された構成にすると共に、これらの流路の内、最も外側に位置する流路に、二酸化炭素２０、或いは窒素１９を供給する流路を配設することによって、燃料と酸素の混合を阻害することなく前記バーナ２３によって燃焼する火炎温度を低くできるため、バーナ２３を効果的に冷却することができる。

【0060】

本実施例において、前記ガス化炉５ａのガス化部２４には、天井ガスとして二酸化炭素２０、或いは窒素１９の一部をガス化部２４内に供給する天井ガスノズル３５が前記ガス化部２４の天井面に設置されている。

【0061】

前記天井ガスノズル３５には二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０、或いは窒素１９の一部を供給するように構成されており、二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０、或いは窒素１９を天井ガスノズル３５に供給する経路に設置された天井ガス流量調整機構３６を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、前記天井ガスノズル３５に供給する天井ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が調整される。

【0062】

即ち、前記天井ガスノズル３５に供給する天井ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量は、前記ガス化炉５ａのガス化部２４の天井に設置された天井温度検出器３７で測定したガス化部２４の天井温度３８を前記制御器３９に入力し、この制御器３９によってガス化部２４の天井の設定温度と比較して、天井温度検出器３７で測定した天井温度３８が前記天井の設定温度よりも高い温度の時は前記天井ガスノズル３５に供給する天井ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が多くなるように天井ガス流量調整機構３６を制御し、天井温度検出器３７で測定した天井温度３８が前記天井の設定温度よりも低い温度の時は前記天井ガスノズル３５に供給する天井ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が少なくなるように天井ガス流量調整機構３６を制御して、前記天井ガスノズル３５に供給する天井ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量を前記制御器３９によって調整している。

【0063】

この結果、前記天井温度検出器３７で検出された天井温度３８の検出温度に基づいて制御装置３９の制御によって前記天井ガスノズル３５に供給する天井ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量を調整することにより、ガス化炉５ａのガス化部２４の天井の冷却に必要な二酸化炭素２０、或いは窒素１９を効率よく供給できる。

【0064】

本実施例において、前記ガス化炉５ａのガス冷却部２６には、二酸化炭素２０、或いは窒素１９の一部をガス化炉出口ガスとしてガス冷却部２６内に供給するガス化炉出口ガスノズル４０が前記ガス化炉冷却部２６の入口に設置されている。

【0065】

前記ガス化炉出口ガスノズル４０には二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０、或いは窒素１９の一部を供給するように構成されており、二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０、或いは窒素１９をガス化炉出口ガスノズル４０に供給する経路に設置されたガス化炉出口ガス流量調整機構４１を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、前記ガス化炉出口ガスノズル４０に供給するガス化炉出口ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が調整される。

【0066】

即ち、前記ガス化炉出口ガスノズル４０に供給するガス化炉出口ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量は、前記ガス化炉５ａのガス冷却部２６の入口に設置されたガス化炉出口ガス温度検出器４２で測定したガス冷却部２６のガス化炉出口ガス温度４３を前記制御器３９に入力し、この制御器３９によってガス冷却部２６の出口ガスの設定温度と比較して、ガス化炉出口ガス温度検出器４２で測定したガス化炉出口ガス温度４３が前記出口ガスの設定温度よりも高い温度の時は前記ガス化炉出口ガスノズル４０に供給する出口ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が多くなるように前記ガス化炉出口ガス流量調整機構４１を制御し、ガス化炉出口ガス温度検出器４２で測定したガス化炉出口ガス温度４３が前記出口ガスの設定温度よりも低い温度の時は前記ガス化炉出口ガスノズル４０に供給する出口ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が少なくなるように前記ガス化炉出口ガス流量調整機構４１を制御して、前記ガス化炉出口ガスノズル４０に供給する出口ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量を前記制御器３９によって調整している。

【0067】

この結果、前記ガス化炉出口ガス温度検出器４２で検出されたガス化炉出口ガス温度４３の検出温度に基づいて制御装置３９の制御によって前記ガス化炉出口ガスノズル４０に供給する出口ガス用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量を調整することにより、ガス化炉５ａのガス化部２４から排出されてガス冷却部２６に流入する生成ガスの温度を所望の温度に調節することが可能となる。

【0068】

本実施例において、前記ガス化炉５ａの外側に設置された圧力容器２７には、このガス化炉５ａと圧力容器２７との間に形成された隔壁部２８に、二酸化炭素ホルダ１８から導いた二酸化炭素２０、或いは窒素１９の一部を供給する隔壁ガスノズル４４が設置されている。

【0069】

前記隔壁ガスノズル４４から隔壁部２７内に供給する二酸化炭素２０、或いは窒素１９のガス流量は、二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０の一部を前記隔壁ガスノズル４４に供給する経路に設置された隔壁ガス流量調整機構５５を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、前記隔壁ガスノズル４４から隔壁部２７内に供給する二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が調整される。

【0070】

即ち、前記隔壁ガスノズル４４に供給する二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量は、前記ガス化炉５ａのガス化部２４と圧力容器２７との間に配設された差圧検出器４５で測定されたガス化部と圧力容器との差圧４６を前記制御器３９に入力し、この制御器３９によって前記差圧検出器４５で測定したガス化部と圧力容器との差圧４６が一定値となるように、隔壁ガス流量調整機構５５を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、隔壁ガスノズル４４から圧力容器２７に供給する二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量を調整している。

【0071】

更に、前記隔壁ガスノズル４４から隔壁部２８に供給する二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量は、ガス化プラントが通常運転時には、前記二酸化炭素ホルダ１８に二酸化炭素２０、或いは窒素１９を供給するガス供給系統２０ａに設置された回収二酸化炭素流量検出器５２で測定された回収二酸化炭素流量５３を前記制御器３９に入力し、この制御器３９による演算によって、前記回収二酸化炭素流量検出器５２で検出する二酸化炭素の濃度が高くなるように二酸化炭素の流量を決定する。

【0072】

フィードホッパ１へはフィードホッパ１を加圧するために、二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０、或いは窒素１９の一部が供給され、前記二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０をフィードホッパ１に供給する経路に設置されたフィードホッパ加圧ガス流量調整機構３３を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、前記フィードホッパ１に供給するフィードホッパ加圧用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が調整される。

【0073】

更に、前記フィードホッパ１へは、フィードホッパ１内の燃料を流動化させるために、二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０、或いは窒素１９の他の一部が供給され、前記二酸化炭素ホルダ１８から二酸化炭素２０、或いは窒素１９をフィードホッパ１に供給する経路に設置されたフィードホッパ流動化ガス流量調整機構３４を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、前記フィードホッパ１に供給するフィードホッパ流動化用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が調整される。

【0074】

前記二酸化炭素ホルダ１８からフィードホッパ１に供給するフィードホッパ加圧用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量は、フィードホッパ１とガス化炉５ａのガス化部２４との間に配設された差圧検出器５６で測定されたフィードホッパ１とガス化炉５ａのガス化部２４との差圧を前記制御器３９に入力し、この制御器３９によって差圧の設定圧力と比較して、差圧検出器５６で測定したフィードホッパとガス化炉との差圧４７が一定となるように、フィードホッパ加圧ガス流量調整機構３３を調節することにより、前記二酸化炭素ホルダ１８からフィードホッパ１に供給するフィードホッパ加圧用の二酸化炭素２０、或いは窒素１９の流量が調整される。

【0075】

そして、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備にトリップが生じた場合や、ガス化プラントのガス化炉５ａの起動時の場合など、二酸化炭素回収設備で二酸化炭素を回収できない場合は、二酸化炭素の供給から切り替えて、空気分離設備３から二酸化炭素ホルダ１８に供給した窒素１９を、ガス供給系統２０ｂを通じてフィードホッパ１にフィードホッパ加圧、及び流動化ガスとして供給するように構成している。

【0076】

そしてガス化プラントが通常運転時に二酸化炭素回収設備で二酸化炭素が回収されている場合は、フィードホッパ１のフィードホッパ加圧、及び流動化ガスとして前記二酸化炭素ホルダ１８からフィードホッパ１に二酸化炭素２０を供給する。

【0077】

ガス化プラントが通常運転時はフィードホッパ１のフィードホッパ加圧、及び流動化ガスに二酸化炭素ホルダ１８から供給される二酸化炭素２０を用いると、二酸化炭素とチャーとのガス化反応が促進されるため、ガス化炉５ａで使用される酸化剤４の使用量を低減できる。

【0078】

このため空気分離設備３の動力を低減することが可能である。なお図示していないが、チャー用のフィードホッパについても同様の方法で加圧及び流動化に必要な二酸化炭素、或いは窒素１９の流量が制御される。

【0079】

ガス化炉５ａに供給した二酸化炭素は、ガス化炉５ａの下流側の二酸化炭素吸収設備１３、及び二酸化炭素再生設備１４によって回収され、回収された二酸化炭素の一部は、再度、ガス化炉５ａに投入される構成となっている。

【0080】

本実施例によれば、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントが実現できる。

【0081】

また本実施例によれば、更にガス化炉出口へ回収した二酸化炭素を供給することによって、生成ガス、及び生成ガス中のチャーの温度を低減し、ガス化炉出口部での粒子付着を抑制することができる。

【実施例2】

【0082】

次に本発明の第２実施例であるガス化プラントについて図３を引用して説明する。

【0083】

図３に示した本実施例は、図１及び図２に示した本発明の第１実施例である二酸化炭素を回収するガス化プラントと基本的な構成及び作用は同じであるので、両者に共通した説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

【0084】

図３に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われるガス化炉５ａに設置されたバーナ２３に供給する窒素流量の制御例を示したブロック図において、本実施例では、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備３から前記ガスホルダー１８に供給した窒素１９の一部をガス供給系統２０ｂを通じてガス化炉５ａのガス化部２４に設置されたバーナ２３に二酸化炭素ホルダ１８から供給しており、この窒素１９のバーナ２３への供給に関して、バーナ２３に冷却水流路６１を通じて冷却水を供給する冷却水温度に基づいてバーナ用窒素流量を制御する方法を図３のブロック図を用いて説明する。

【0085】

図３に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われるバーナ用窒素流量の制御例を示したブロック図において、本実施例では、バーナ２３に冷却水を供給する冷却水流路６１に設置したバーナ冷却水温度検出器３１で測定されたバーナ冷却水温度３２は制御器３９に入力され、この制御器３９によって前記バーナ冷却水温度検出器３１で測定されたバーナ冷却水温度３２に基づいてバーナ２３に供給する窒素１９の流量であるバーナ用窒素流量の値が演算されて決定される。

【0086】

前記制御器３９では前記バーナ冷却水温度検出器３１でバーナ冷却水温度３２を常時計測して、バーナ２３へ供給するバーナ用窒素流量を計算する。

【0087】

制御器３９の演算で決定されたバーナ用窒素流量の値に対応する信号が、バーナ用窒素流量調整機構開度指令４９として窒素１９を二酸化炭素ホルダ１８からバーナ２３に供給するガス供給系統２０ｂに設置されたバーナ用窒素流量調整機構３０へ送られ、バーナ２３に二酸化炭素ホルダ１８から供給する窒素１９の流量が制御される。

【0088】

バーナ２３に供給する窒素流量は、バーナ２３を冷却するために必要な最小量とすることが望ましい。

【0089】

本実施例によれば、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントが実現できる。

【0090】

また本実施例によれば、更にガス化炉のバーナ冷却水温度に応じて少ない窒素供給量で効率よくバーナを冷却することが可能となる。

【実施例3】

【0091】

次に本発明の第３実施例であるガス化プラントについて図４を引用して説明する。

【0092】

図４に示した本実施例は、図１及び図２に示した本発明の第１実施例である二酸化炭素を回収するガス化プラントと基本的な構成及び作用は同じであるので、両者に共通した説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

【0093】

図４に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われるガス化炉の天井ノズル３５に供給される天井ガス流量となる窒素流量を制御する制御例を示したブロック図において、本実施例では、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備３から前記ガスホルダー１８に供給した窒素１９の一部をガス供給系統２０ｂを通じてガス化炉５ａの天井ガスノズル３５に供給しており、この窒素１９の天井ガスノズル３５への供給に関して、ガス化炉５ａのガス化部２４の天井温度に基づいて天井ガス流量を制御する方法について図４のブロック図を用いて説明する。

【0094】

図４に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われる天井ガス流量の制御例を示したブロック図において、本実施例では、ガス化炉５ａのガス化部２４の天井に設置した天井温度検出器３７で測定された天井温度３８は制御器３９に入力され、この制御器３９によって天井温度検出器３７で測定した天井温度３８を常時計測して、ガス化炉５ａのガス化部２４の天井に設置した天井ガスノズル３５に、天井ガス流量として二酸化炭素ホルダ１８から供給する二酸化炭素２０から供給を切り替えられた窒素１９の流量を演算する。

【0095】

制御器３９の演算で決定された天井ガス流量調整機構開度指令５０が窒素１９を二酸化炭素ホルダ１８から天井ガスノズル３５に至る流路に設置された天井ガス流量調整機構３６へ送られ、二酸化炭素ホルダ１８から天井ガス量として天井ガスノズル３５に供給する窒素１９の流量が制御される。

【0096】

供給する二酸化炭素流量は、ガス化部２４の天井を冷却するために必要な最小量とすることが望ましい。本制御方法を用いれば、ガス化炉のガス化部の天井温度に応じて少ない窒素１９の供給量で効率よく天井を冷却することが可能となる。

【0097】

本実施例によれば、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントが実現できる。

【0098】

また本実施例によれば、更にガス化炉のガス化部の天井温度に応じて少ない窒素１９の供給量で効率よく天井を冷却することが可能となる。

【実施例4】

【0099】

次に本発明の第４実施例であるガス化プラントについて図５を引用して説明する。

【0100】

図５に示した本実施例は、図１及び図２に示した本発明の第１実施例である二酸化炭素を回収するガス化プラントと基本的な構成及び作用は同じであるので、両者に共通した説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

【0101】

図５に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われるガス化炉のガス化炉出口ガスノズル４０に供給される窒素流量を制御する制御例を示したブロック図において、本実施例では、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備３から前記ガスホルダー１８に供給した窒素１９の一部をガス供給系統２０ｂを通じてガス化炉５ａのガス化炉出口ガスノズル４０に供給しており、この窒素１９のガス化炉出口ガスノズル４０への供給に関して、ガス化炉５ａのガス化部２４のガス化炉出口ガス温度に基づいてガス化炉出口ガス流量を制御する方法について図５のブロック図を用いて説明する。

【0102】

図５に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われるガス化炉出口ガス流量の制御例を示したブロック図において、本実施例では、ガス化炉５ａのガス冷却部２６の入口に二酸化炭素ホルダ１８から導いた窒素１９を供給するガス化炉出口ガスノズル４０が設置されており、このガス化炉５ａのガス冷却部２６の入口に設置したガス化炉出口ガス温度検出器４２で測定されたガス化炉５ａのガス化部２４のガス化炉出口ガス温度４３は制御器３９に入力され、この制御器３９によってガス化炉出口ガス温度検出器４２で測定したガス化炉出口ガス温度４３を常時計測して、ガス化炉５ａのガス冷却部２６の入口に設置したガス化炉出口ガスノズル４０に、二酸化炭素ホルダ１８から供給する窒素１９の流量を演算する。

【0103】

制御器３９の演算で決定されたガス化炉出口ガス流量調整機構開度指令５１が窒素１９を二酸化炭素ホルダ１８からガス化炉出口ガスノズル４０に至るガス供給系統２０ｂに設置されたガス化炉出口ガス流量調整機構４１へ送られ、二酸化炭素ホルダ１８からガス化炉出口ガスノズル４０に供給する窒素１９の流量が制御され、この結果、ガス化炉出口ガス流量が制御される。

【0104】

本制御方法を用いれば、ガス化炉出口ガス温度に応じて少ない窒素供給量で効率よくガス化炉の生成ガスを冷却することが可能となる。

【0105】

本実施例によれば、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントが実現できる。

【0106】

また本実施例によれば、更にガス化炉出口ガス温度に応じて少ない窒素供給量で効率よくガス化炉の生成ガスを冷却することが可能となる。

【実施例5】

【0107】

次に本発明の第５実施例であるガス化プラントについて図６を引用して説明する。

【0108】

図６に示した本実施例は、図１及び図２に示した本発明の第１実施例である二酸化炭素を回収するガス化プラントと基本的な構成及び作用は同じであるので、両者に共通した説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

【0109】

図６に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われるガス化炉５ａの隔壁に供給する窒素流量の制御例を示したブロック図において、本実施例では、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備３から前記ガスホルダー１８に供給した窒素１９の一部をガス供給系統２０ｂを通じてガス化炉の隔壁部に隔壁ガスノズル４４から供給する窒素１９の供給に関して、ガス化炉と圧力容器の差圧に基づいて隔壁部に供給するガス量を計算し、隔壁ガス供給量に基づいてガス化炉５ａの隔壁に供給する窒素流量を制御する方法について図６のブロック図を用いて説明する。

【0110】

図２に示した本実施例では、ガス化炉５ａの外周側の圧力容器２７に二酸化炭素ホルダ１８から導いた窒素１９を供給する隔壁ガスノズル４４が設置されており、この隔壁ガスノズル４４からガス化炉５ａと該ガス化炉５ａの外周側の圧力容器２７との間に形成された隔壁部２８に窒素１９の一部を供給している。

【0111】

前記隔壁ガスノズル４４から該ガス化炉５ａと圧力容器２７との間に形成された隔壁部２８に供給する隔壁ガス流量となる窒素１９の流量は、前記ガス化炉５ａのガス化部２４と圧力容器２７との間に配設された差圧検出器４５で測定されたガス化部と圧力容器との差圧４６が一定値となるように、二酸化炭素ホルダ１８から隔壁ガスノズル４４に至るガス供給系統２０ｂに設置された隔壁ガス流量調整機構５５を制御器３９からの指令信号によって調節することにより、隔壁ガスノズル４４から隔壁部２８に供給する窒素１９の流量を調整している。

【0112】

前記差圧検出器４５で測定されたガス化部の圧力と圧力容器の差圧４６は制御器３９に入力され、この制御器３９によって前記差圧検出器４５で測定されたガス化部の圧力と圧力容器の差圧４６を常時計測して、前記差圧４６が一定となるように隔壁ガスノズル４４から隔壁部２８に供給する窒素１９流量を制御する。

【0113】

前記制御器３９では前記差圧検出器４５で測定したガス化炉と圧力容器の差圧４６を常時計測して、前記差圧検出器４５で測定したガス化炉と圧力容器の差圧４６に基づき前記制御装置３９による演算によって前記隔壁ノズル４４からガス化炉５ａの隔壁部２８に供給する隔壁ガスである窒素１９の流量を演算する。

【0114】

そして前記制御器３９では、演算した隔壁ガスの流量に対する窒素１９の流量の演算に基づいて隔壁ガス流量調整機構開度指令５４を決定し、前記制御器３９の演算で決定された隔壁ガス流量調整機構開度指令５４を、二酸化炭素ホルダ１８から隔壁ガスノズル４４に至るガス供給系統２０ｂに設置された隔壁ガス流量調整機構５５に送り、隔壁ガスノズル４４からガス化炉５ａの隔壁部２８内に供給する隔壁ガス流量が制御される。

【0115】

前記隔壁部２８は図１のガス化プラントに示したように、熱回収設備６の下部で生成ガス流通部と連通しているため、圧力変動によって隔壁部２８内へ硫化水素や水蒸気を含むガスが流入しないように、窒素などの不活性ガスを充填している。

【0116】

隔壁部２８の圧力はガス化炉５ａのガス化部２４に比べて高くなるように運転するため、隔壁部２８内のガスが生成ガス連通部を通じて生成ガス中へ導入される。

【0117】

ガス化炉５ａの起動時など二酸化炭素を回収できない場合においても同様に、隔壁部２８へ二酸化炭素を供給できないため、二酸化炭素の供給から切り替えた窒素１９の供給による差圧制御が必要となる。

【0118】

この場合は、空気分離設備３から二酸化炭素ホルダ１８に供給した窒素１９を、前記二酸化炭素ホルダ１８から隔壁ガスノズル４４を通じて隔壁部２８へ供給し、ガス化部と圧力容器の差圧４６が一定となるように制御する。

【0119】

本実施例によれば、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントが実現できる。

【0120】

また本実施例によれば、更にガス化炉の隔壁部の二酸化炭素濃度を高くし、生成ガスへ流入する窒素量を低減することができる。

【実施例6】

【0121】

次に本発明の第６実施例であるガス化プラントについて図７を引用して説明する。

【0122】

図７に示した本実施例は、図１及び図２に示した本発明の第１実施例である二酸化炭素を回収するガス化プラントと基本的な構成及び作用は同じであるので、両者に共通した説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

【0123】

図７に示した本実施例のガス化プラントの制御器で行われる炭素系燃料のフィードホッパ加圧用窒素流量の制御例を示したブロック図において、本実施例では、ガス化プラントの二酸化炭素回収設備がトリップ時に、二酸化炭素の供給から切り替えて、前記空気分離設備３から前記ガスホルダー１８に供給した窒素１９の一部をガス供給系統２０ｂを通じてフィードホッパ１に供給しており、この窒素１９のフィードホッパ１への供給に関して、フィードホッパとガス化炉の差圧に基づいてフィードホッパ加圧用窒素流量、及びフィードホッパ流動化用窒素流量を制御する方法について図７のブロック図を用いて説明する。

【0124】

本実施例では、フィードホッパ１に二酸化炭素ホルダ１８から導いた窒素１９の一部を供給するフィードホッパ加圧ガス流量調整機構３３と、二酸化炭素ホルダ１８から導いた窒素１９の他の一部を供給するフィードホッパ流動化ガス流量調整機構３４とがそれぞれ設置されている。

【0125】

フィードホッパ１と、ガス化炉５ａの外周側の圧力容器２７との間にはフィードホッパ１とガス化炉５ａの差圧５７を計測するフィードホッパとガス化炉の差圧検出器５６が設置されており、この検出器５６で計測したフィードホッパとガス化炉の差圧５７が前記制御器３９に入力し、この制御器３９による演算によって、フィードホッパ１からガス化炉５ａのバーナ２３に炭素系燃料２を供給するためのフィードホッパ１の加圧に必要な窒素の流量が決定される。

【0126】

即ち、前記制御器３９では、フィードホッパとガス化炉の差圧検出器５６で計測したフィードホッパとガス化炉の差圧５７を常時計測して、前記差圧検出器５６で測定したフィードホッパとガス化炉の差圧５７に基づき前記制御装置３９による演算によって前記フィードホッパ１の加圧に必要な窒素流量が演算され、この演算に基づいてフィードホッパ加圧ガス流量調整機構開度指令５８が決定される。

【0127】

更に前記制御器３９では、この制御装置３９による演算によって前記フィードホッパ１の流動化に必要な窒素流量が演算され、この演算に基づいてフィードホッパ流動化ガス流量調整機構開度指令５９が決定される。

【0128】

そして前記制御器３９における演算によって決定されたフィードホッパ加圧ガス流量調整機構開度指令５８が前記制御器３９からフィードホッパ加圧ガス流量調整機構３３へ送られ、前記フィードホッパ加圧ガス流量調整機構３３を制御して二酸化炭素ホルダ１８からフィードホッパ１に供給する窒素１９の流量を調節し、前記フィードホッパ１の加圧に必要なフィードホッパ加圧ガス量を供給するように制御する。

【0129】

また制御器３９における演算によって決定されたフィードホッパ流動化ガス流量調整機構開度指令５９が前記制御器３９からフィードホッパ流動化ガス流量調整機構３４へ送られ、前記フィードホッパ流動化ガス流量調整機構３４を制御して二酸化炭素ホルダ１８からフィードホッパ１に供給する窒素１９の流量を調節し、前記フィードホッパ１のフィードホッパの流動化に必要なフィードホッパ流動化ガス量を供給するように制御する。

【0130】

また、ガス化炉５ａの起動時などガス化プラントの二酸化炭素回収設備によって二酸化炭素を回収できない場合も、フィードホッパ１へ二酸化炭素を供給できないため、窒素１９による搬送が必要となる。

【0131】

この場合も上記した本実施例の場合と同様に、空気分離設備３から二酸化炭素ホルダ１８に供給した窒素１９を、フィードホッパ１に供給し、フィードホッパを加圧、及び流動化できるように制御する。

【0132】

二酸化炭素が回収されている場合は、フィードホッパ１を加圧、及び流動化するガスとして二酸化炭素を供給する。

【0133】

本実施例によれば、炭素系燃料をガス化炉でガス化して炭素系燃料に含まれた水素と一酸化炭素が混合した生成ガスを生成してこの生成ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部をガス化炉に供給してガス化炉の冷ガス効率を向上させるように構成したガス化プラントにおいて、生成ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収設備が何らかの原因でトリップした場合に、ガス化炉を停止させずに安定な運転を継続し得るガス化プラントが実現できる。

【0134】

また本実施例によれば、更にフィードホッパとガス化炉の差圧と回収二酸化炭素流量に応じて炭素系燃料の供給量を制御して、効率よく炭素系燃料をフィードホッパからガス化炉に搬送することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0135】

本発明は、二酸化炭素の排出を抑制するガス化プラントに適用可能である。

【符号の説明】

【0136】

１：フィードホッパ、２：炭素系燃料、３：空気分離設備、４：酸化剤、５：ガス化設備、５ａ：ガス化炉、６：熱回収設備、７：脱塵設備、８：チャー、９：水洗塔、１０：ＣＯＳ転化器、１１：硫化水素除去設備、１２：シフト反応器、１３：二酸化炭素吸収設備、１４：二酸化炭素再生設備、１５：圧縮機、１６：冷却器、１７：液化貯蔵装置、１８：二酸化炭素ホルダ、１９：窒素、１９ａ：窒素ガス供給系統、２０：二酸化炭素、２０ａ：ガス供給系統、２０ｂ：ガス供給系統、２１：生成ガスリサイクル設備、２２：リサイクルした生成ガス、２３：バーナ、２４：ガス化部、２５：スラグ回収部、２６：ガス冷却部、２７：圧力容器、２８：隔壁部、２９：チャーバーナ、３０：バーナ用二酸化炭素流量調整機構、３１：バーナ冷却水温度検出器、３２：バーナ冷却水温度、３３：フィードホッパ加圧ガス流量調整機構、３４：フィードホッパ流動化ガス流量調整機構、３５：天井ガスノズル、３６：天井ガス流量調整機構、３７：天井温度検出器、３８：天井温度、３９：制御器、４０：ガス化炉出口ガスノズル、４１：ガス化炉出口ガス流量調整機構、４２：ガス化炉出口ガス温度検出器、４３：ガス化炉出口ガス温度、４４：隔壁ガスノズル、４５：差圧検出器、４６：ガス化部と圧力容器の差圧、４９：バーナ用二酸化炭素流量調整機構開度指令、５０：天井ガス流量調整機構開度指令、５１：ガス化炉出口ガス流量調整機構開度指令、５４：隔壁ガス流量調整機構開度指令、５５：隔壁ガス流量調整機構、５６：フィードホッパとガス化炉の差圧検出器、５７：フィードホッパとガス化炉の差圧、５８：フィードホッパ加圧ガス流量調整機構開度指令、５９：フィードホッパ流動化ガス流量調整機構開度指令、６１：冷却水流路、７１：流量調節弁、７２：流量調節弁、７５：トリップ信号。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】