特許 6833553 集塵装置

(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】6833553

(24)【登録日】2021年2月5日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】集塵装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 46/24 20060101AFI20210215BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20210215BHJP

【ＦＩ】

   B01D46/24 Z

   F01D25/00 Q

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-28086(P2017-28086)

(22)【出願日】2017年2月17日

(65)【公開番号】特開2018-130700(P2018-130700A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年10月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】山下 俊幸

(72)【発明者】

【氏名】小山 智規

(72)【発明者】

【氏名】篠田 治人

(72)【発明者】

【氏名】柴田 泰成

【審査官】 瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０２１２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０３９３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３０３０７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ４６／００−４６／５４

Ｆ０１Ｄ １３／００−１５／１２、２３／００−１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器と、
前記容器内に水平となるように設置され、前記容器内を二つの空間に分割する壁部と、
上端部が前記壁部に設けられた筒状である集塵管と、
前記壁部の下方に設けられ、粉塵が含まれたガスを前記容器内に供給するガス導入管と、
を備え、
前記ガス導入管の開口部は、前記壁部に対向しており、
前記ガス導入管の前記開口部の直径は、前記開口部における前記ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上１５ｍ／ｓ以下の範囲となるように設定され、
前記開口部と前記壁部の間の距離Ｈと、前記開口部の直径Ｄとの比であるＨ／Ｄは、０．５以上１．５以下の範囲であり、
前記開口部の中心と前記開口部から最も近い前記集塵管の中心の間の距離Ｌと、前記開口部の直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは、０．５以上１．０以下の範囲である集塵装置。

【請求項2】

前記ガス導入管は、複数の前記集塵管の中心に設置される請求項１に記載の集塵装置。

【請求項3】

前記壁部は、板部と、前記板部の前記ガス導入管側に設置された耐火材とを有する請求項１又は２に記載の集塵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集塵装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

石炭ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電設備では、石炭ガス化炉の下流側に、石炭ガス化炉で生成された生成ガス中に含まれる未燃分と灰分である粉塵（チャー）を集塵する集塵装置が設置されている。

【0003】

集塵装置で集塵された粉塵は、集塵装置の下方に設けられた供給ホッパに収容され、供給ホッパに収容された粉塵は、戻し管を介して石炭ガス化炉に戻される。

【0004】

集塵装置の内部には、ろ過材が筒状に形成された集塵管が複数配置される。ろ過材は、金属又はセラミックス等の焼結体から構成される。粉塵が含まれる生成ガスは、ガス導入管を介して集塵装置の中央にて下方から上方へ向けて供給され、ガス導入管出口から排出された生成ガスが周囲に広がりながら各集塵管へ向かって流れる。生成ガスに含まれた粉塵は、集塵管の表面に堆積する。集塵管の表面に堆積した粉塵は、所定時間毎に逆洗ガスを供給することで払い落とされる。払い落とされた粉塵はホッパに収容される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４３８８５１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ガス導入管から排出された生成ガスの流速が過大な場合、生成ガスに含まれたチャー等の粉塵が、集塵管の表面の保護被膜を摩耗させる。ろ過材が金属である場合、集塵管の摩耗は、集塵管の腐食を引き起こす原因となる。特にガス導入管の近傍では、生成ガスに含まれる粉塵濃度が高く、生成ガスの噴流が速いため、粉塵が集塵管に当たったときの衝撃により摩耗が発生しやすく、集塵管が損傷するおそれがある。

【0007】

上記特許文献１では、ガス導入管の出口部分にディフューザを設置したり、ディフューザの開口部に対向する管板に流量分散部を設置したりして、集塵管に対する粉塵を含む生成ガスの衝突流速を低減することが開示されている。

【0008】

ところで、プラント規模や運転条件によって、ガス導入管を流通する生成ガスの流量が異なるため、集塵装置において、集塵管に対する粉塵を含む生成ガスの衝突流速を簡易な構成で低減することが求められている。

【0009】

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、集塵管に対する粉塵を含む生成ガスの衝突流速を簡易な構成で低減することが可能な集塵装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の集塵装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第１態様に係る集塵装置は、容器と、前記容器内に水平となるように設置され、前記容器内を二つの空間に分割する壁部と、上端部が前記壁部に設けられた筒状である集塵管と、前記壁部の下方に設けられ、粉塵が含まれたガスを前記容器内に供給するガス導入管とを備え、前記ガス導入管の開口部は、前記壁部に対向しており、前記ガス導入管の前記開口部の直径は、前記開口部における前記ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上１５ｍ／ｓ以下の範囲となるように設定され、前記開口部と前記壁部の間の距離Ｈと、前記開口部の直径Ｄとの比であるＨ／Ｄは、０．５以上１．５以下の範囲であり、前記開口部の中心と前記開口部から最も近い前記集塵管の中心の間の距離Ｌと、前記開口部の直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは、０．５以上１．０以下の範囲である。

【0011】

この構成によれば、開口部におけるガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上であるため、開口部から噴出したガスを集塵管に向けて広げることができ、断面平均流速が１５ｍ／ｓ以下であるため、集塵管に対するガスの衝突流速を低減して粉塵による摩耗又は損傷を防止できる。
また、開口部と壁部の間の距離Ｈと、開口部の直径Ｄとの比であるＨ／Ｄは、０．５以上であるため、開口部から噴出したガスを集塵管に向けて広げることができ、Ｈ／Ｄは、１．５以下であるため、集塵管に対するガスの衝突流速を低減して粉塵による摩耗又は損傷を防止できる。
さらに、開口部の中心と開口部から最も近い集塵管の中心の間の距離Ｌと、開口部の直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは、０．５以上であるため、運転中にガス導入管と集塵管との干渉を防止できる。また、開口部の中心と開口部から最も近い集塵管の中心の間の距離Ｌが大きいため、集塵管に対するガスの衝突流速が低減される。Ｌ／Ｄは、１．０以下であるため、容器が大きくなりすぎることがない。

【0012】

上記第１態様において、前記ガス導入管は、複数の前記集塵管の中心に設置されてもよい。
この構成によれば、ガス導入管から容器内に供給されたガスは、複数の集塵管の中心に設置されたガス導入管から、ガス導入管の周囲に配置された集塵管に向かって流れる。また、ガスが、ガス導入管から周囲の方向に放射状に流れるため、開口部の中心と開口部から最も近い集塵管の中心の間の距離Ｌが大きくなると、集塵管に対するガスの衝突流速が低減される。

【0013】

上記第１態様において、前記壁部は、板部と、前記板部の前記ガス導入管側に設置された耐火材とを有してもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、集塵管に対する粉塵を含む生成ガスの衝突流速を簡易な構成で低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一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。

【図2】本発明の一実施形態に係る集塵設備を示す縦断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る集塵設備のガス導入管、集塵管及び管板を示す部分拡大縦断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る集塵設備のガス導入管、集塵管及び管板を示す部分拡大縦断面図である。

【図5】集塵管流速従来比とＬ／Ｄの関係を示すグラフである。

【図6】集塵管流速従来比とＬ／Ｄの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の一実施形態に係る集塵設備５１が適用され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、本実施形態の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。

【0017】

石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電装置）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。

【0018】

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４２にから供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。

【0019】

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ともに、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。

【0020】

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。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。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。

【0021】

ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉を備えている。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、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給するガス生成ライン（配管部）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。

【0022】

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、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。本実施形態に係る集塵設備５１の詳細については後述する。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。

【0023】

ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ_２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。

【0024】

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が接続されるとともに、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉設備１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。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。

【0025】

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が設けられるとともに蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。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。

【0026】

そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、ガス浄化設備７４を備えている。

【0027】

ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。

【0028】

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とも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。

【0029】

ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。

【0030】

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（粉塵）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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

その後、ガス浄化設備７４では排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。

【0034】

以下、図２を参照して、本実施形態に係る集塵設備５１について説明する。
集塵設備５１は、集塵装置の一例であり、容器１と、容器１内に設けられた管板２と、上端部が管板２に設置された集塵管３と、ガス化炉設備１４からのチャー（粉塵）が含まれた生成ガスが流通し容器１の内部に生成ガスを供給するガス導入管４等を備える。

【0035】

容器１は、中間部１Ａが円筒形状を有し、円筒軸方向が鉛直方向となるように設置される。容器１の中間部１Ａの下端部には、円錐状の円錐部１Ｂが設置され、円錐部１Ｂの下端部には、チャー払い出し口１ａが形成されている。チャー払い出し口１ａは、チャーが供給ホッパ５２へ排出される開口である。また、容器１の中間部１Ａの上端部には、例えば半球状のカバー部１Ｃが設置され、カバー部１Ｃの上端部には、生成ガス出口１ｂが形成されている。生成ガス出口１ｂは、生成ガスが排出される開口であり、集塵管３を通過してチャーが除去された生成ガスが排出される。

【0036】

管板２は、壁部の一例であり、円板状部材であり、容器１の内部において、例えば中間部１Ａとカバー部１Ｃとの境界付近に板面が水平となるように設置される。管板２には、集塵管３が設置される位置に複数の貫通孔２ａが形成されている。貫通孔２ａには、集塵管３の上端部が接続され、集塵管３を通過した生成ガスが流通する。

【0037】

複数の貫通孔２ａは、管板２において、例えば放射状に設けられ、複数の集塵管３も管板２において放射状に設けられる。

【0038】

管板２によって、容器１の内部は、ガス導入室６とガス排出室７に分けられる。なお、管板２におけるガス導入管４側には、耐火材（図示せず。）が設置されてもよい。この場合、管板２は、板部の一例であり、管板２と耐火材によって壁部が構成される。

【0039】

集塵管３は、ろ過材が円筒状に形成されたものであり、ろ過材はサポート材によって円筒形状に保持されている。ろ過材は、例えば金属、又は、セラミックス等の焼結体から構成される。集塵管３は、上端部が管板２に接続され、円筒軸方向が鉛直方向となるように管板２の下方に吊り下げられている。チャーを集塵するとき、生成ガスは、集塵管３の外側から内側へろ過材を通過し、チャーが集塵管３の外周面に捕集される。チャーが除去された生成ガスは、集塵管３の内側から貫通孔２ａを通過して、ガス排出室７へ導入される。

【0040】

集塵管３の外周面にはチャーが堆積されることから、所定時間毎に逆洗ガスによって払い落とされる。逆洗処理をするとき、逆洗ガスは、ガス排出室７から供給され、集塵管３の内側から外側へろ過材を通過し、集塵管３の外周面に堆積したチャーを払い落とす。払い落されたチャーはチャー払い出し口１ａを通過し供給ホッパ５２に収容される。

【0041】

ガス導入管４は、容器１の側面を貫通して設置され、容器１の外部から内部へ生成ガスを供給する。ガス導入管４は、例えば容器１の側面において水平に設けられ、容器１の内部のほぼ中間部で垂直方向に屈曲して、軸方向が鉛直方向に設置される。ガス導入管４の鉛直部分は、管板２の中心、複数の集塵管３の中心に位置する。ガス導入管４の開口部４ａは、管板２に対向している。ガス導入管４の開口部４ａから、チャーを含む生成ガスが吹き出され、生成ガスは管板２に向かって流れた後、放射状に配置された複数の集塵管３へ向かって広がって流れる。

【0042】

ガス導入管４の開口部４ａは、円筒形状の直管のままでもよいし、下流側に向かって広がる円錐台形状に形成されてもよい。

【0043】

次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係る集塵設備５１におけるガス導入管４、集塵管３及び管板２の関係について説明する。

【0044】

ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄ（図３参照）は、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上１５ｍ／ｓ以下の範囲となるように設定される。

【0045】

ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ未満である場合、開口部４ａから噴出した生成ガスが、外周側の集塵管３に届かず、均一に捕集できない。これに対し、本実施形態では、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上であるため、開口部４ａから噴出した生成ガスを集塵管３に向けて広げることができ、外周側に設置された集塵管３にも生成ガスが到達する。

【0046】

ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が１５ｍ／ｓを超える場合、集塵管３に対する生成ガスの衝突流速が速いため、チャーが集塵管３に当たったときの衝撃によって集塵管３の摩耗が発生しやすい。これに対し、本実施形態では、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が１５ｍ／ｓ以下であるため、集塵管３上部の局所流速を低減できる。その結果、集塵管３に対する生成ガスに含まれたチャーの衝突流速が低減され、チャーによる摩耗や損傷を防止できる。

【0047】

開口部４ａと管板２の間の距離Ｈと、開口部４ａの直径Ｄとの比であるＨ／Ｄは、０．５以上１．５以下の範囲である。

【0048】

また、開口部４ａと管板２の間の距離Ｈと、開口部４ａの直径Ｄとの比であるＨ／Ｄは、０．５未満である場合、集塵管３に対する生成ガスの衝突流速が速いため、チャーが集塵管３に当たったときの衝撃によって集塵管３の摩耗が発生しやすい。これに対し、本実施形態では、Ｈ／Ｄは、０．５以上であるため、図４に示すように、半径方向に広がるにつれて生成ガスの流速が低減される。その結果、集塵管３に対する生成ガスに含まれたチャーの衝突流速が低減され、チャーによる摩耗や損傷を防止できる。

【0049】

開口部４ａと管板２の間の距離Ｈと、開口部４ａの直径Ｄとの比であるＨ／Ｄは、１．５を超える場合、開口部４ａから噴出した生成ガスが、外周側の集塵管３に届かず、均一に捕集できない。これに対し、本実施形態では、Ｈ／Ｄは、１．５以下であるため、開口部４ａから噴出した生成ガスを集塵管３に供給することができ、外周側に設置された集塵管３にも生成ガスが到達する。

【0050】

開口部４ａの中心と開口部４ａから最も近い集塵管３の中心の間の距離Ｌと、開口部４ａの直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは、０．５以上１．０以下の範囲である。

【0051】

開口部４ａの中心と開口部４ａから最も近い集塵管３の中心の間の距離Ｌと、開口部４ａの直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは、０．５未満である場合、集塵設備５１の運転時において集塵管３が揺動したとき、ガス導入管４と集塵管３が接触するおそれがある。これに対し、本実施形態では、Ｌ／Ｄは、０．５以上であるため、集塵設備５１の運転中におけるガス導入管４と集塵管３との干渉を防止できる。また、図４に示すように、生成ガスが管板２の半径方向に広がるにつれて集塵管３上部の局所流速が減衰する。また、ガスは、ガス導入管４から周囲の方向に放射状に流れるため、開口部４ａの中心と開口部４ａから最も近い集塵管３の中心の間の距離Ｌが大きくなると、集塵管３に対する生成ガスの衝突流速が低減される。その結果、集塵管３に対する生成ガスに含まれたチャーの衝突流速が低減され、チャーによる摩耗や損傷を防止できる。

【0052】

また、開口部４ａの中心と開口部４ａから最も近い集塵管３の中心の間の距離Ｌと、開口部４ａの直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは、１．０を超える場合、各集塵管３の設置位置も管板２の中心から離れた位置になることから、容器１の大きさが大きくなる。これに対し、本実施形態では、Ｌ／Ｄは、１．０以下であるため、容器１が大きくなりすぎることがない。

【0053】

次に、図５及び図６のグラフを参照して、ガス導入管４から最も近い集塵管３における流速について、従来との比較を行う。

【0054】

図５に示すように、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓである場合において、Ｈ／Ｄが０．５であるとき（マーカー：菱形）、及び、Ｈ／Ｄが１．５であるとき（マーカー：正方形）のいずれの場合も、Ｌ／Ｄが、０．５以上１．０以下の範囲において、ガス導入管４から最も近い集塵管３における流速は、従来比が１．０未満であり、従来に比べて低減している。

【0055】

図６に示すように、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が１５ｍ／ｓである場合において、Ｈ／Ｄが０．５であるとき（マーカー：丸形）、Ｌ／Ｄが、０．９以上１．０以下の範囲において、ガス導入管４から最も近い集塵管３における流速は、従来比が１．０未満であり、従来に比べて低減している。また、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が１５ｍ／ｓである場合において、Ｈ／Ｄが０．５であるとき（マーカー：三角形）、Ｌ／Ｄが、０．５５以上１．０以下の範囲において、ガス導入管４から最も近い集塵管３における流速は、従来比が１．０未満であり、従来に比べて低減している。

【0056】

Ｌ／Ｄが、０．９以上１．０以下の範囲では、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上１５ｍ／ｓ以下の範囲であり、かつ、Ｈ／Ｄが０．５以上１．５以下の範囲であるとき、ガス導入管４から最も近い集塵管３における流速は、従来に比べて必ず低減可能である。

【0057】

なお、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄの設定によって、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が１５ｍ／ｓであり、かつ、Ｈ／Ｄが０．５である場合において、Ｌ／Ｄが０．５であっても、ガス導入管４から最も近い集塵管３における流速は、従来に比べて２倍未満である。比較対象としたガス導入管４から最も近い集塵管３における従来の流速（絶対値）が、チャーが集塵管３に当たったときの衝撃により摩耗が発生しにくい流速であれば、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄが、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上１５ｍ／ｓ以下の範囲となるように設定され、Ｈ／Ｄは、０．５以上１．５以下の範囲であり、かつ、Ｌ／Ｄは、０．５以上１．０以下の範囲である場合において、チャーが集塵管３に当たったときの衝撃による摩耗が発生しにくい。

【0058】

以上、本実施形態において、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄが、開口部４ａにおける生成ガスの断面平均流速が５ｍ／ｓ以上１５ｍ／ｓ以下の範囲となるように設定され、Ｈ／Ｄは、０．５以上１．５以下の範囲であり、かつ、Ｌ／Ｄは、０．５以上１．０以下の範囲とすれば、チャーが集塵管３に当たったときの衝撃による摩耗が発生しにくい。すなわち、ガス導入管４の開口部４ａの直径Ｄ、開口部４ａと管板２の間の距離Ｈ、及び、開口部４ａの中心と開口部４ａから最も近い集塵管３の中心の間の距離Ｌを設定することによって、集塵管３に対するチャーを含む生成ガスの衝突流速を簡易に低減できる。

【0059】

したがって、集塵設備５１に対して付加的な設備や部品を設置することなく、簡易な構成、かつ、低コストで集塵管３の摩耗や損傷を低減できる。

【0060】

なお、上記実施形態では、集塵設備５１を通過した生成ガスを石炭ガス化複合発電設備１０に用いる場合について説明したが、ガス化炉設備１４で生成され集塵設備５１を通過した生成ガスは、合成ガスの原料として合成ガス製造プラントに用いられてもよい。

【0061】

また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。

【0062】

なお、本実施形態はガス化炉として、タワー型ガス化炉について図示したが、ガス化炉はクロスオーバー型ガス化炉でも、同様に実施が可能である。

【符号の説明】

【0063】

１ ：容器
１Ａ ：中間部
１Ｂ ：円錐部
１Ｃ ：カバー部
１ａ ：チャー払い出し口
１ｂ ：生成ガス出口
２ ：管板
２ａ ：貫通孔
３ ：集塵管
４ ：ガス導入管
４ａ ：開口部
６ ：ガス導入室
７ ：ガス排出室
１０ ：石炭ガス化複合発電設備
１１ ：給炭設備
１１ａ ：給炭ライン
１４ ：ガス化炉設備
１５ ：チャー回収設備
１６ ：ガス精製設備
１７ ：ガスタービン
１８ ：蒸気タービン
１９ ：発電機
２０ ：排熱回収ボイラ
４１ ：圧縮空気供給ライン
４２ ：空気分離設備
４３ ：第１窒素供給ライン
４５ ：第２窒素供給ライン
４６ ：チャー戻しライン
４７ ：酸素供給ライン
４８ ：異物除去設備
５１ ：集塵設備
５２ ：供給ホッパ
５３ ：ガス排出ライン
６１ ：圧縮機
６２ ：燃焼器
６３ ：タービン
６４ ：回転軸
６５ ：圧縮空気供給ライン
６６ ：燃料ガス供給ライン
６７ ：燃焼ガス供給ライン
６８ ：昇圧機
６９ ：タービン
７０ ：排ガスライン
７１ ：蒸気供給ライン
７２ ：蒸気回収ライン
７３ ：復水器
７４ ：ガス浄化設備
７５ ：煙突

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】