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WO2024214319A1 - フィルタ再生システム、ガス化複合発電設備およびフィルタ再生方法 - Google Patents

フィルタ再生システム、ガス化複合発電設備およびフィルタ再生方法 Download PDF

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Publication number
WO2024214319A1
WO2024214319A1 PCT/JP2023/035516 JP2023035516W WO2024214319A1 WO 2024214319 A1 WO2024214319 A1 WO 2024214319A1 JP 2023035516 W JP2023035516 W JP 2023035516W WO 2024214319 A1 WO2024214319 A1 WO 2024214319A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
filter
regeneration
porous filter
char
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/035516
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智規 小山
俊幸 山下
克彦 横濱
竜平 高島
哲也 木津
慎也 中野
Original Assignee
三菱重工業株式会社
三菱パワー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社, 三菱パワー株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Publication of WO2024214319A1 publication Critical patent/WO2024214319A1/ja

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Definitions

  • This disclosure relates to a filter regeneration system for regenerating a porous filter installed in a gasification furnace facility, an integrated gasification power generation facility, and a filter regeneration method.
  • a porous filter is installed to capture char (unburned material) in the gas produced by the coal gasifier.
  • the char captured by the porous filter is brushed off by backwashing the inside of the porous filter with compressed nitrogen, and is then collected in a hopper and re-introduced into the coal gasifier.
  • the lifespan of a porous filter is determined by the increase in airflow resistance in the elements inside the porous filter, and various means have been proposed for regenerating porous filters that have reached the end of their lifespan (Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 1 the inside of a filter that captures char in exhaust gas in an exhaust gas passage from an exhaust gas source including a coal gasifier is replaced with an inert gas, and then the filter is heated and an ashing gas with a specified oxygen concentration is introduced into the filter to ash (oxidize) the char inside the filter. After the porous filter is regenerated, the char that was ashed during regeneration (ash in the permanent dust layer) adheres to the surface of the porous filter, so the ashed char on the surface of the porous filter is removed by backwashing.
  • Patent Document 2 after the plant is shut down, air is supplied to the filter before the filter temperature drops below the char ignition temperature, and the filter temperature is detected and the flow rate of air supplied is adjusted.
  • the filter In order to check for and clean away the accumulated char, the filter must be cooled and then inspected and cleaned, which poses the problem of requiring time and energy for reheating.
  • the present disclosure has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a filter regeneration system, integrated gasification combined cycle power generation facility, and filter regeneration method that can avoid the risk of abnormal combustion of accumulated char that has fallen from the filter, and that can regenerate the filter without inspecting or cleaning the filter after it has been cooled.
  • the filter regeneration system includes a main container into which dust-containing gas containing char discharged from a gasification furnace that gasifies carbon-containing solid fuel is introduced, a porous filter disposed inside the main container and filtering the dust-containing gas, a regeneration gas supply means for supplying to the porous filter a regeneration gas that reacts (combusts) and regenerates the char attached to the porous filter when the porous filter is regenerated, and an inert gas supply means for supplying an inert gas to a lower space of the main container located below the porous filter.
  • the gasification combined cycle power generation facility includes a gasification furnace, the above-mentioned filter regeneration system, a gas turbine that is rotationally driven by burning at least a portion of the generated gas produced in the gasification furnace, a steam turbine that is rotationally driven by steam generated in a heat recovery boiler that receives turbine exhaust gas discharged from the gas turbine, and a generator connected to the rotational drive of the gas turbine and/or the steam turbine.
  • a filter regeneration method is a method for regenerating a porous filter provided inside a main container into which dust-containing gas containing char discharged from a gasification furnace that gasifies carbon-containing solid fuel is introduced, and when a regeneration gas that reacts (combusts) and regenerates the char adhering to the porous filter is supplied to the porous filter, an inert gas is supplied to the lower space of the main container that is located below the porous filter.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an integrated coal gasification combined cycle power generation facility according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a porous filter device provided in the dust collection equipment of FIG. 1.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a porous filter device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows an integrated coal gasification combined cycle power plant (gasification combined cycle power plant) according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the integrated coal gasification combined cycle power plant (IGCC) 10 uses air as an oxidizing agent, and adopts an air combustion method in which a gasifier 14 generates a combustible gas (generated gas) from fuel.
  • the integrated coal gasification combined cycle power plant 10 refines the generated gas generated in the gasifier 14 in a gas refinery 16 to produce a fuel gas, and then supplies the gas turbine 17 to generate power. That is, the integrated coal gasification combined cycle power plant 10 is an air combustion type (air-blown) power plant.
  • a carbon-containing solid fuel such as coal is used as the fuel supplied to the gasifier 14.
  • the upper and upper sides refer to the upper side in the vertical direction
  • the lower and lower sides refer to the lower side in the vertical direction
  • the vertical direction is not precise and includes an error.
  • the integrated coal gasification combined cycle power plant (integrated gasification combined cycle power plant) 10 includes a coal supply system 11, a gasification furnace system 14, a char recovery system 15, a gas purification system 16, a gas turbine 17, a steam turbine 18, a generator 19, and a heat recovery steam generator (HRSG) 20.
  • the coal supply facility 11 is supplied with coal, a carbon-containing solid fuel, as raw coal, and produces pulverized coal by pulverizing the coal using a coal mill (not shown) or the like.
  • the pulverized coal produced by the coal supply facility 11 is pressurized at the outlet of the coal supply line 11a with nitrogen gas as an inert gas for transport, supplied from an air separation facility 42 (described later), and supplied to the gasification furnace facility 14 via the fuel supply line 12.
  • An inert gas is an inert gas with an oxygen content of approximately 5% by volume or less, and typical examples include nitrogen gas, carbon dioxide gas, and argon gas, but is not necessarily limited to approximately 5% by volume or less.
  • the gasification furnace equipment 14 is supplied with pulverized coal produced by the coal supply equipment 11, and also with char (unreacted coal and ash) recovered by the char recovery equipment 15 for reuse.
  • a compressed air supply line 41 from the gas turbine 17 is connected to the gasification furnace equipment 14, and a portion of the compressed air compressed by the gas turbine 17 is boosted to a predetermined pressure by a booster 68 so that it can be supplied to the gasification furnace equipment 14.
  • the air separation equipment 42 separates and generates nitrogen and oxygen from air in the atmosphere, and the air separation equipment 42 and the gasification furnace equipment 14 are connected by a first nitrogen supply line 43.
  • the first nitrogen supply line 43 is connected to the coal supply line 11a from the coal supply equipment 11.
  • a second nitrogen supply line 45 branching off from the first nitrogen supply line 43 is also connected to the gasification furnace equipment 14, and a char return line 46 from the char recovery equipment 15 is connected to the second nitrogen supply line 45.
  • the air separation equipment 42 is connected to the compressed air supply line 41 by an oxygen supply line 47.
  • the nitrogen separated by the air separation equipment 42 is used as a carrier gas for coal and char by flowing through the first nitrogen supply line 43 and the second nitrogen supply line 45.
  • the oxygen separated by the air separation equipment 42 is used as an oxidizing agent in the gasification furnace equipment 14 by flowing through the oxygen supply line 47 and the compressed air supply line 41.
  • the gasification furnace equipment 14 is equipped with, for example, a two-stage entrained bed type gasification furnace.
  • the gasification furnace equipment 14 gasifies the coal (pulverized coal) and char supplied therein by partially burning them with an oxidizing agent (air, oxygen) to produce a generated gas.
  • the gasification furnace equipment 14 is provided with a foreign matter removal equipment 48 that removes foreign matter (slag) mixed in with the pulverized coal.
  • the gasification furnace equipment 14 is connected to a generated gas line (gasification furnace exhaust gas piping) 49 that supplies generated gas toward the char recovery equipment 15, so that the generated gas containing char can be discharged.
  • a syngas cooler heat exchanger
  • a gas cooler that is a gas cooler may be provided in the generated gas line 49 to cool the generated gas to a predetermined temperature before supplying it to the char recovery equipment 15.
  • the char recovery equipment 15 includes a dust collection equipment 51 and a supply hopper 52.
  • the dust collection equipment 51 is composed of one or more cyclones or porous filters, and can separate the char contained in the generated gas generated in the gasification furnace equipment 14.
  • the generated gas from which the char has been separated is sent to the gas purification equipment 16 through a gas discharge line 53.
  • the supply hopper 52 stores the char separated from the generated gas in the dust collection equipment 51. It is also possible to arrange a bin between the dust collection equipment 51 and the supply hopper 52, and connect multiple supply hoppers 52 to this bin.
  • the char return line 46 from the supply hopper 52 is connected to the second nitrogen supply line 45.
  • the gas purification equipment 16 purifies the generated gas from which char has been separated by the char recovery equipment 15 by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds. The gas purification equipment 16 then purifies the generated gas to produce fuel gas, which is supplied to a gas turbine 17. Since the generated gas from which char has been separated still contains sulfur components (such as H2S ), the gas purification equipment 16 removes and recovers the sulfur components using an amine absorption liquid or the like for effective use.
  • sulfur components such as H2S
  • the gas turbine 17 includes a compressor 61, a combustor 62, and a turbine 63, and the compressor 61 and the turbine 63 are connected by a rotating shaft 64.
  • the combustor 62 is connected to a compressed air supply line 65 from the compressor 61, a fuel gas supply line 66 from the gas purification facility 16, and a combustion gas supply line 67 extending toward the turbine 63.
  • the gas turbine 17 is also provided with a compressed air supply line 41 extending from the compressor 61 to the gasification furnace facility 14, and a booster 68 is provided in the middle.
  • 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 combusted to generate combustion gas, and the generated combustion gas is supplied to the turbine 63.
  • the turbine 63 then drives the generator 19 by rotating the rotating shaft 64 with the supplied combustion gas.
  • the steam turbine 18 has a turbine 69 connected to the rotating shaft 64 of the gas turbine 17, and the generator 19 is connected to the base end of the rotating shaft 64.
  • the exhaust heat recovery boiler 20 is connected to an exhaust gas line 70 from the gas turbine 17 (turbine 63), and generates steam by exchanging heat between the water supplied to the exhaust heat recovery boiler 20 and the exhaust gas of the turbine 63.
  • the exhaust heat recovery boiler 20 is provided with a steam supply line 71 between the turbine 69 of the steam turbine 18 and the steam recovery line 72, and a condenser 73 is provided on the steam recovery line 72.
  • the steam generated by the exhaust heat recovery boiler 20 may include steam generated by exchanging heat with the generated gas in the syngas cooler of the gasification furnace facility 14. Therefore, in the steam turbine 18, the turbine 69 is driven to rotate by the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, which rotates the rotating shaft 64 to drive the generator 19.
  • Gas purification equipment 74 is installed between the outlet of the heat recovery boiler 20 and the chimney 75.
  • the integrated coal gasification combined cycle power generation facility 10 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 by flowing through a first nitrogen supply line 43 with nitrogen supplied from an air separation facility 42.
  • char recovered in a char recovery facility 15 described later is supplied to the gasifier facility 14 by flowing through a second nitrogen supply line 45 with nitrogen supplied from the air separation facility 42.
  • compressed air extracted from a gas turbine 17 described later is pressurized by a booster 68, and then supplied to the gasifier facility 14 through a compressed air supply line 41 together with oxygen supplied from the air separation facility 42.
  • the supplied pulverized coal and char are combusted with compressed air (oxygen), and the pulverized coal and char are gasified to generate generated gas. This generated gas is then discharged from the gasification furnace equipment 14 through the generated gas line 49 and sent to the char recovery equipment 15.
  • the generated gas is first supplied to a dust collection system 51, which separates the fine char contained in the generated gas.
  • the generated gas from which the char has been separated is then sent to the gas purification system 16 via a gas discharge line 53. Meanwhile, the fine char separated from the generated gas is piled up in a supply hopper 52 and returned to the gasification furnace system 14 via a char return line 46 for recycling.
  • the generated gas from which the char has been separated by the char recovery equipment 15 is refined in the gas purification equipment 16 to remove impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds, and fuel gas is produced.
  • 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 with the fuel gas supplied from the gas purification equipment 16, and burns them to generate combustion gas.
  • the combustion gas rotates the turbine 63, which rotates the compressor 61 and the generator 19 via the rotating shaft 64. In this way, the gas turbine 17 can generate electricity.
  • the heat recovery boiler 20 generates steam by exchanging heat between the exhaust gas discharged from a turbine 63 in the gas turbine 17 and water supplied to the heat recovery boiler 20, and supplies the generated steam to the steam turbine 18.
  • a turbine 69 is rotationally driven by the steam supplied from the heat recovery boiler 20, thereby rotating a generator 19 via a rotating shaft 64, thereby generating electricity.
  • the gas turbine 17 and the steam turbine 18 do not have to be on the same shaft to rotate and drive one generator 19, but may be on different shafts to rotate and drive a plurality of generators.
  • a filter regeneration system for regenerating a porous filter will be described with reference to Fig. 2.
  • Fig. 2 mainly shows the porous filter device 22 provided in the dust collection facility 51 shown in Fig. 1.
  • the filter regeneration system is a system for regenerating the porous filter 24 by removing char adhering to the porous filter 24 of the porous filter device 22 and incinerated char.
  • the porous filter device 22 captures char remaining in the generated gas (dust-containing gas).
  • the porous filter device 22 includes a porous filter 24 in a porous filter container (main container) 23.
  • the porous filter 24 is a filter with many fine pores and is made of, for example, ceramics or metal.
  • the porous filters 24 are, for example, cylindrical in shape, and a plurality of them are provided in parallel with an axis in the vertical direction.
  • the porous filter 24 divides the space within the porous filter device 22 into upper and lower spaces, with the lower space being pre-filtration space 22a into which generated gas containing char flows before filtration, and the upper space being post-filtration space 22b after filtration.
  • the pre-filtration space 22a of the porous filter device 22 is connected to a product gas line 49 that guides the product gas containing char.
  • a shutoff mechanism (not shown), such as a valve, is provided upstream of the product gas line 49.
  • the downstream side of the generated gas line 49 is inserted into the pre-filtration space 22a inside the porous filter container 23, and its downstream end 49d opens upward.
  • the height H2 of the downstream end 49d of the generated gas line 49 is higher than the height H1 of the lower end 24a of the porous filter 24.
  • the generated gas line 49 is used as a supply pipe through which the generated gas flows into the porous filter container 23, but during filter regeneration to regenerate the porous filter 24, it is used as a regeneration exhaust gas discharge pipe that draws in the regeneration exhaust gas after filter regeneration and discharges it outside the porous filter container 23, as shown by arrow A1 in FIG. 2.
  • a char discharge passage 26 that discharges the char separated by the porous filter 24 is connected to the bottom of the pre-filtration space 22a of the porous filter device 22.
  • An opening/closing valve 26a is provided in the char discharge passage 26.
  • a gas exhaust line 53 is connected to the post-filtration space 22b of the porous filter device 22, which guides the generated gas (clean gas) after char separation to the gas purification equipment 16.
  • a shutoff mechanism (not shown), such as a valve, is provided downstream of the gas exhaust line 53.
  • An electric heater 32 is provided on the outer periphery of the porous filter container 23 to heat the inside of the porous filter device 22 during filter regeneration.
  • the output of the electric heater 32 is controlled by the control unit 30 so that the temperature of the porous filter 24 is the desired value.
  • the temperature of the porous filter 24 is controlled to be, for example, 200 to 600°C, preferably 350 to 450°C.
  • a regeneration gas supply pipe (regeneration gas supply means) 34 is provided at the top of the porous filter container 23. The downstream end of the regeneration gas supply pipe 34 is connected to the post-filtration space 22b. An oxygen-containing gas is supplied as regeneration gas from the regeneration gas supply pipe 34.
  • the regeneration gas has an oxygen concentration of, for example, 5 to 15 volume %, preferably 10 to 15 volume %.
  • a flow rate control valve 34a is provided on the regeneration gas supply pipe 34. The opening degree of the flow rate control valve 34a is controlled by the control unit 30.
  • An inert gas supply pipe (inert gas supply means) 35 is provided at the bottom of the porous filter container 23.
  • the downstream end of the inert gas supply pipe 35 is connected to the lower space 28 of the post-filtration space 22b, which is below the height H1 of the lower end 24a of the porous filter 24.
  • An inert gas such as nitrogen or carbon dioxide, is supplied from the inert gas supply pipe 35.
  • the inert gas has an oxygen concentration of, for example, less than 5% by volume.
  • a flow rate adjustment valve 35a is provided on the inert gas supply pipe 35. The opening degree of the flow rate adjustment valve 35a is controlled by the control unit 30.
  • the control unit 30 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and a computer-readable storage medium.
  • a series of processes for realizing various functions are stored in a storage medium in the form of a program, for example, and the CPU reads this program into the RAM and executes information processing and arithmetic processing to realize various functions.
  • the program may be pre-installed in a ROM or other storage medium, provided in a state stored in a computer-readable storage medium, or distributed via wired or wireless communication means.
  • Computer-readable storage media include magnetic disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, and semiconductor memories.
  • a filter regeneration operation is performed after the gasification process for gasifying coal is completed in the gasification furnace equipment 14. At this time, the porous filter container 23 is not opened for inspection and cleaning, but the filter regeneration operation is performed continuously from normal operation with the porous filter container 23 closed.
  • the temperature of the porous filter 24 is maintained at the aforementioned 200 to 600°C (preferably 350 to 450°C) using the heat retained during gasification operation. If the temperature of the porous filter 24 drops, the electric heater 32 operates according to a command from the control unit 30, and the porous filter 24 is controlled to reach the desired temperature.
  • the flow rate control valve 35a is opened from a fully closed state to the desired opening degree by a command from the control unit 30, and inert gas is supplied from the inert gas supply pipe 35 into the lower space 28 of the porous filter container 23. This supply of inert gas continues throughout the entire period of filter regeneration.
  • the flow control valve 34a is opened from its fully closed state to the desired opening degree by command from the control unit 30, and regeneration gas is supplied from the regeneration gas supply pipe 34 into the post-filtration space 22b at the top of the porous filter container 23.
  • the downstream side of the gas exhaust line 53 is closed by the above-mentioned shutoff mechanism (not shown).
  • the regeneration gas flows from the post-filtration space 22b toward the porous filter 24, passing from the inside to the outside of the porous filter 24. At this time, the flow of regeneration gas oxidizes (burns) the char adhering to the porous filter 24, converting the char to incineration and regenerating the porous filter 24. At this time, the accumulated char CH1 that has adhered to the porous filter 24 and accumulated in a bridge shape is also oxidized (burned) and heated, and some parts of it fall downward as indicated by arrow A2.
  • the fallen accumulated char CH1 is guided to the lower space 28, where the oxygen concentration is kept below the flammable limit concentration by the inert gas supplied from the inert gas supply pipe 35. Therefore, the accumulated char CH1 does not burn abnormally in the lower space 28.
  • the regeneration gas after the filter regeneration flows as regeneration exhaust gas from the downstream end 49d of the generated gas line 49, as indicated by an arrow A1, and is discharged to the outside of the porous filter container 23.
  • the regeneration exhaust gas is discharged from an exhaust pipe (not shown) connected above the height H1 of the lower end 24a of the porous filter 24 as a regeneration exhaust gas discharge pipe.
  • the filter regeneration operation ends when the differential pressure detection value input to the control unit 30 from the differential pressure detectors (not shown) provided before and after the porous filter 24 converges to a preset target value, and/or when the oxygen concentration detection value input to the control unit 30 from the oxygen concentration meter (not shown) provided on the regeneration gas outlet side of the porous filter 24 converges to a preset target value, and/or when the carbon dioxide concentration detection value input from the carbon dioxide concentration meter (not shown) provided on the regeneration gas outlet side of the porous filter 24 converges to a preset target value.
  • the regeneration exhaust position for exhausting the regeneration exhaust gas is the downstream end 49d of the generated gas line 49, which is above the lower end 24a of the porous filter 24. This avoids as much as possible the introduction of the regeneration exhaust gas into the lower space 28 to which the inert gas is supplied, so that the oxygen concentration in the lower space 28 can be maintained at or below the desired value.
  • the oxygen concentration in the lower space 28 can be constantly maintained below the desired value.
  • FIG. Fig. 3 corresponds to Fig. 2, and is different from the first embodiment in the direction of the flow of the regeneration gas during filter regeneration. Since the rest is the same, the following will describe the differences, and the same reference numerals will be used to denote the same items as the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • the downstream end of the regeneration gas supply pipe (regeneration gas supply means) 34' is provided in the pre-filtration space 22a, between the height H1 of the lower end 24a of the porous filter 24 and the height H3 of the upper end 24b (i.e., the height range in which the porous filter 24 exists).
  • a flow rate control valve 34a' is provided in the regeneration gas supply pipe 34', and the opening degree is controlled by the control unit 30. Note that the regeneration gas may be supplied to the generated gas line 49, and the generated gas line 49 may serve as the regeneration gas supply pipe 34'.
  • the gas exhaust line 53 provided at the top of the porous filter container 23 is used as a regeneration exhaust gas exhaust means for exhausting the gas after regeneration.
  • the regeneration gas supplied from the regeneration gas supply pipe 34' is guided to the pre-filtration space 22a and flows from the outside to the inside of the porous filter 24 (forward flow) as shown by arrow A3, passes through the post-filtration space 22b, and is discharged from the gas discharge line 53 to the outside of the porous filter container 23.
  • the upstream side of the generated gas line 49 is closed by the above-mentioned shutoff mechanism (not shown).
  • a backwash device (not shown) may be provided in addition to the filter regeneration described above to brush off the char.
  • coal is used as the carbon-containing solid fuel, but various types of coal, such as high-grade coal and low-grade coal, can be used.
  • it is not limited to coal, and biomass fuels used as renewable organic resources derived from living organisms can also be used. For example, thinned wood, waste wood, driftwood, grass, waste, sludge, waste tires, and recycled fuels (pellets and chips) made from these materials can also be used.
  • the supply position of the inert gas can be either above the porous filter container or by using internal piping means that supplies the inert gas below the porous filter, and is not limited to the connection position with the container.
  • the filter regeneration system, gasification combined cycle power generation facility, and filter regeneration method described in each of the above-described embodiments can be understood, for example, as follows.
  • the filter regeneration system includes a main container (23) into which dust-containing gas containing char discharged from a gasification furnace (14) that gasifies carbon-containing solid fuel is introduced, a porous filter (24) that is provided inside the main container and filters the dust-containing gas, a regeneration gas supply means (34) that supplies a regeneration gas to the porous filter for reacting the char attached to the porous filter when regenerating the porous filter, and an inert gas supply means (35) that supplies an inert gas to a lower space (28) of the main container that is located below the porous filter.
  • the regeneration gas When regeneration gas is supplied to regenerate the porous filter, the accumulated char that has adhered to and accumulated on the porous filter falls from the porous filter and is guided to the lower space of the main body container.
  • the accumulated char is oxidized by the supply of regeneration gas and reaches a high temperature, which may cause it to ignite. Therefore, an inert gas is supplied to the lower space from an inert gas supply means. This makes it possible to prevent the high-temperature accumulated char from igniting in the lower space and causing abnormal combustion. Furthermore, since there is no risk of abnormal combustion of the fallen accumulated char, there is no need to inspect or clean the filter after it has cooled.
  • the regeneration gas has an oxygen concentration of, for example, 5 to 15% by volume, preferably 10 to 15% by volume.
  • the inert gas for example, a gas having an oxygen concentration of less than 5% by volume with the remaining components being nitrogen or carbon dioxide is used.
  • the temperature of the porous filter during regeneration is, for example, 200 to 600°C, preferably 350 to 450°C.
  • the filter regeneration system according to the second aspect of the present disclosure is the first aspect, and is equipped with a heating means for heating and increasing the temperature of the porous filter.
  • the regeneration gas exhaust position for exhausting the regeneration exhaust gas and the inert gas after reacting the char adhering to the porous filter is located above the lower space.
  • the regeneration exhaust position By positioning the regeneration exhaust position above the lower space, it is possible to prevent the regeneration exhaust gas from being introduced into the lower space to which the inert gas is supplied, and therefore the oxygen concentration in the lower space can be maintained at or below the desired value.
  • the filter regeneration system according to the fourth aspect of the present disclosure is any one of the first to third aspects, in which the regeneration gas exhaust position for exhausting the regeneration exhaust gas and the inert gas after generating the porous filter is located above the lower end (24a) of the porous filter.
  • the regeneration exhaust position By positioning the regeneration exhaust position above the bottom end of the porous filter, it is possible to prevent the regeneration exhaust gas from being introduced into the lower space to which the inert gas is supplied, and therefore the oxygen concentration in the lower space can be maintained at or below the desired value.
  • the filter regeneration system in any one of the first to fourth aspects, is provided with a control unit that continues to supply inert gas from the inert gas supply means while regeneration gas is being supplied from the regeneration gas supply means.
  • the oxygen concentration in the lower space can be maintained at or below the desired value.
  • the gasification combined cycle power generation facility includes a gasification furnace, the filter regeneration system described in claim 1, a gas turbine that is rotationally driven by burning at least a portion of the generated gas produced in the gasification furnace, a steam turbine that is rotationally driven by steam generated in a heat recovery boiler that introduces turbine exhaust gas discharged from the gas turbine, and a generator connected to the rotational drive of the gas turbine and/or the steam turbine.
  • the filter regeneration method is a method for regenerating a porous filter provided inside a main container into which dust-containing gas containing char discharged from a gasification furnace that gasifies carbon-containing solid fuel is introduced, and when a regeneration gas for heating and reacting the char adhering to the porous filter is supplied to the porous filter, an inert gas is supplied to the lower space of the main container located below the porous filter.

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Abstract

フィルタから落下した堆積チャーの異常燃焼のおそれを回避するとともに、フィルタ冷却後にフィルタの点検・清掃を行うことなくフィルタを再生することができるフィルタ再生システムを提供する。フィルタ再生システムは、石炭をガス化するガス化炉から排出されたチャーを含む含塵ガスが導かれる本体容器（２３）と、本体容器（２３）の内部に設けられ、含塵ガスをろ過するポーラスフィルタ（２４）と、ポーラスフィルタ（２４）を再生するときにポーラスフィルタ（２４）に付着したチャーを加熱して反応させるための再生ガスをポーラスフィルタ（２４）に供給する再生ガス供給手段（３４）と、ポーラスフィルタ（２４）よりも下方に位置する本体容器（２３）の下部空間（２８）に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（３５）と、を備えている。

Description

フィルタ再生システム、ガス化複合発電設備およびフィルタ再生方法
　本開示は、ガス化炉設備に設けられたポーラスフィルタを再生するフィルタ再生システム、ガス化複合発電設備およびフィルタ再生方法に関するものである。
　石炭ガス化炉を備えたガス化複合発電設備には、石炭ガス化炉での生成ガス中のチャー（未燃物）を捕獲するポーラスフィルタが設けられている。石炭ガス化炉の通常運転時には、ポーラスフィルタで捕獲されたチャーは圧縮窒素でポーラスフィルタ内を逆洗することによって払い落され、ホッパで回収された後、石炭ガス化炉に再投入される。
　ポーラスフィルタの寿命は、ポーラスフィルタ内のエレメントにおける通気抵抗の増加量で判断され、寿命に達したポーラスフィルタを再生する手段が種々提案されている（特許文献１及び２）。
　特許文献１においては、石炭ガス化炉を含む排ガス源からの排ガス通路に排ガス中のチャーを捕獲するフィルタの内部を不活性ガスで置換し、次いでフィルタを加熱し、所定酸素濃度の灰化ガスをフィルタ内に投入して、フィルタ内のチャーを灰化（酸化）させている。ポーラスフィルタの再生後には再生時に灰化したチャー（永久ダスト層中の灰分）がポーラスフィルタの表面に付着しているので、逆洗を行うことによってポーラスフィルタ表面の灰化したチャーを除去する。
　特許文献２においては、プラント停止後に、フィルタの温度がチャーの着火温度よりも低くなる前に、フィルタに空気を供給し、フィルタの温度を検出し供給する空気流量を調整させるようになっている。
特開２００６－１９２３３７号公報 特開２０１２－１６４９号公報
　ところが、フィルタの再生を行う際に、ポーラスフィルタのエレメント間にチャーが付着して堆積した堆積チャー（ブリッジ等）が存在する場合がある。この状態でフィルタの再生を行うと、堆積チャーが着火昇温し、高温となった堆積チャーが落下し、下部空間で空気や可燃限界酸素濃度雰囲気ガスと混合し異常燃焼するおそれがある。
　堆積チャーを確認し、清掃除去するためには、フィルタを一度冷却した後に点検・清掃する必要があり、時間と再加熱エネルギーを必要とするという問題がある。
　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フィルタから落下した堆積チャーの異常燃焼のおそれを回避するとともに、フィルタ冷却後にフィルタの点検・清掃を行うことなくフィルタを再生することができるフィルタ再生システム、ガス化複合発電設備およびフィルタ再生方法を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係るフィルタ再生システムは、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉から排出されたチャーを含む含塵ガスが導かれる本体容器と、前記本体容器の内部に設けられ、前記含塵ガスをろ過するポーラスフィルタと、前記ポーラスフィルタを再生するときに該ポーラスフィルタに付着したチャーを反応（燃焼）再生する再生ガスを該ポーラスフィルタに供給する再生ガス供給手段と、前記ポーラスフィルタよりも下方に位置する前記本体容器の下部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を備えている。
　本開示の一態様に係るガス化複合発電設備は、ガス化炉と、上記のフィルタ再生システムと、前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出されたタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンの回転駆動に連結された発電機と、を備えている。
　本開示の一態様に係るフィルタ再生方法は、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉から排出されたチャーを含む含塵ガスが導かれる本体容器の内部に設けられたポーラスフィルタを再生するフィルタ再生方法であって、前記ポーラスフィルタに付着したチャーを反応（燃焼）再生する再生ガスを該ポーラスフィルタに供給するときに、前記ポーラスフィルタよりも下方に位置する前記本体容器の下部空間に不活性ガスを供給する。
　フィルタから落下した堆積チャーの異常燃焼のおそれを回避するとともに、フィルタ冷却後にフィルタの点検・清掃を行うことなくフィルタを再生することができる。
本開示の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示した概略構成図である。 図１の集塵設備に設けられたポーラスフィルタ装置を示した概略構成図である。 本開示の第２実施形態に係るポーラスフィルタ装置を示した概略構成図である。
　以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
＜石炭ガス化複合発電設備１０の構成＞
　図１には、本開示の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）が示されている。石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated　Coal　Gasification　Combined　Cycle）１０は、空気を主とした酸化剤を用いており、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、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。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。
　石炭ガス化複合発電設備（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。
　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、燃料供給ライン１２を介してガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５体積％以下に制限されるものではない。
　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）が再利用を目的として供給されている。
　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。更に、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。
　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）およびチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備１４は、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給する生成ガスライン（ガス化炉排出ガス配管）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、生成ガスライン４９にガス冷却器であるシンガスクーラ（熱交換部）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。
　チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つまたは複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。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。
　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（Ｈ２Ｓ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。
　ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉設備１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。
　蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、排熱回収ボイラ２０への給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉設備１４のシンガスクーラで生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。従って、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。
　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。
＜石炭ガス化複合発電設備の動作＞
　次に、上述した石炭ガス化複合発電設備１０の動作について説明する。
　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。更に、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉設備１４に供給される。
　ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備１４から生成ガスライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
　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。
　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。
　そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと排熱回収ボイラ２０への給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
　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。
＜フィルタ再生システムの構成＞
　次に、図２を用いてポーラスフィルタの再生を行うフィルタ再生システムについて説明する。図２には、図１に示した集塵設備５１に設けられたポーラスフィルタ装置２２が主として示されている。フィルタ再生システムは、ポーラスフィルタ装置２２のポーラスフィルタ２４に付着したチャーや灰化したチャーを除去してポーラスフィルタ２４を再生するシステムである。
　ポーラスフィルタ装置２２は、生成ガス（含塵ガス）中に残存しているチャーを捕獲する。ポーラスフィルタ装置２２は、ポーラスフィルタ容器（本体容器）２３内にポーラスフィルタ２４を備えている。ポーラスフィルタ２４は、細孔を多数有するフィルタであり、例えばセラミックス製や金属製とされている。ポーラスフィルタ２４は、例えば円筒形状とされており、鉛直方向に軸線を有して並列に複数設けられている。ポーラスフィルタ２４によってポーラスフィルタ装置２２内の空間が上下に仕切られており、下方がチャーを含む生成ガスが流入するろ過前のろ過前空間２２ａとなり、上方がろ過後のろ過後空間２２ｂとなる。
　ポーラスフィルタ装置２２のろ過前空間２２ａには、チャーを含む生成ガスを導く生成ガスライン４９が接続されている。生成ガスライン４９の上流側には、バルブなどの遮断できる遮断機構（図示せず）が設けられている。
　生成ガスライン４９の下流側はポーラスフィルタ容器２３の内部でかつろ過前空間２２ａに挿入され、その下流端４９ｄは上方に向けて開口している。生成ガスライン４９の下流端４９ｄの高さＨ２は、ポーラスフィルタ２４の下端２４ａの高さＨ１よりも上方とされている。
　生成ガスライン４９は、ガス化炉設備１４（図１参照）が通常運転している場合は生成ガスがポーラスフィルタ容器２３内に流れ込む供給管として用いられるが、ポーラスフィルタ２４を再生するフィルタ再生時には、図２にて矢印Ａ１で示すように、フィルタ再生後の再生排ガスを吸入してポーラスフィルタ容器２３の外部へと排出する再生排ガス排出管として用いられる。
　ポーラスフィルタ装置２２のろ過前空間２２ａの底部には、ポーラスフィルタ２４で分離されたチャーを排出するチャー排出路２６が接続されている。チャー排出路２６には、開閉弁２６ａが設けられている。
　ポーラスフィルタ装置２２のろ過後空間２２ｂには、チャーを分離した後の生成ガス（クリーンガス）をガス精製設備１６へと導くガス排出ライン５３が接続されている。ガス排出ライン５３の下流側には、バルブなどの遮断できる遮断機構（図示せず）が設けられている。
　ポーラスフィルタ容器２３の外周には、フィルタ再生時にポーラスフィルタ装置２２の内部を加熱するための電気ヒータ３２が設けられている。電気ヒータ３２の出力は、ポーラスフィルタ２４の温度が所望値となるように制御部３０によって制御される。ポーラスフィルタ２４の温度は、例えば２００～６００℃、好ましくは３５０～４５０℃となるように制御される。
　ポーラスフィルタ容器２３の上部には、再生ガス供給配管（再生ガス供給手段）３４が設けられている。再生ガス供給配管３４の下流端は、ろ過後空間２２ｂに接続されている。再生ガス供給配管３４から再生ガスとして酸素含有ガスが供給される。再生ガスは、例えば酸素濃度が５～１５体積％、好ましくは１０～１５体積％とされている。再生ガス供給配管３４には、流量調整弁３４ａが設けられている。流量調整弁３４ａの開度は、制御部３０によって制御される。
　ポーラスフィルタ容器２３の下部には、不活性ガス供給配管（不活性ガス供給手段）３５が設けられている。不活性ガス供給配管３５の下流端は、ろ過後空間２２ｂのうち、ポーラスフィルタ２４の下端２４ａの高さＨ１よりも下方の下部空間２８に接続されている。不活性ガス供給配管３５から不活性ガスとして例えば窒素または二酸化炭素が供給される。不活性ガスは、例えば酸素濃度が５体積％未満とされている。不活性ガス供給配管３５には、流量調整弁３５ａが設けられている。流量調整弁３５ａの開度は、制御部３０によって制御される。
　制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
＜フィルタ再生システムの動作＞
　次に、上述したフィルタ再生システムの動作について説明する。
　ガス化炉設備１４で石炭のガス化を行うガス化工程が終了した後に、フィルタ再生動作を行う。このとき、ポーラスフィルタ容器２３を開放して点検及び清掃を行うことはせず、ポーラスフィルタ容器２３を閉じたまま通常運転から継続してフィルタ再生動作を行う。
　フィルタ再生時には、ポーラスフィルタ２４の温度は、ガス化運転時の保有熱を用いて上述した２００～６００℃（好ましくは３５０～４５０℃）に維持される。ポーラスフィルタ２４の温度が低下した場合は、制御部３０の指令によって電気ヒータ３２が動作し、ポーラスフィルタ２４が所望温度となるように制御される。
　そして、制御部３０の指令によって、流量調整弁３５ａが全閉状態から所望開度まで開けられ、不活性ガス供給配管３５から不活性ガスがポーラスフィルタ容器２３の下部空間２８内に供給される。この不活性ガスの供給は、フィルタ再生の全期間にわたって継続して行われる。
　不活性ガスを供給し始めてから所定時間が経過し、下部空間２８内の酸素濃度が所定値以下となった後に、制御部３０の指令によって、流量調整弁３４ａが全閉状態から所望開度まで開けられ、再生ガス供給配管３４から再生ガスがポーラスフィルタ容器２３の上部のろ過後空間２２ｂ内に供給される。なお、このとき、ガス排出ライン５３の下流側は、上記した遮断機構（図示せず）により閉止されている。
　再生ガスは、ろ過後空間２２ｂからポーラスフィルタ２４へ向かい、ポーラスフィルタ２４の内部から外部へと通過する。この際に、再生ガスの流れによってポーラスフィルタ２４に付着したチャーが酸化（燃焼）されることによってチャーの灰化が行われてポーラスフィルタ２４が再生する。このときに、ポーラスフィルタ２４の間に付着してブリッジ状に堆積した堆積チャーＣＨ１も酸化（燃焼）昇温するとともに、矢印Ａ２に示すように下方へ落下する部位も発生する。
　落下した堆積チャーＣＨ１は、下部空間２８へと導かれるが、下部空間２８は不活性ガス供給配管３５から供給された不活性ガスによって酸素濃度が可燃限界濃度未満とされている。このため、堆積チャーＣＨ１が下部空間２８で異常燃焼することはない。
　フィルタ再生後の再生ガスは、矢印Ａ１に示すように、再生排ガスとして生成ガスライン４９の下流端４９ｄから流入してポーラスフィルタ容器２３の外部へと排出される。
　生成ガスライン４９の下流端４９ｄがポーラスフィルタ２４の下端２４ａの高さＨ１よりも下方に位置している場合には、再生排ガス排出管としてポーラスフィルタ２４の下端２４ａの高さＨ１よりも上方に接続された排出管（図示せず）から排出する。
　フィルタ再生動作の終了は、ポーラスフィルタ２４の前後に設けた差圧検出器（図示せず）から制御部３０に入力される差圧検出値が予め設定された目標値に収束したとき、及び／又は、ポーラスフィルタ２４の再生ガス出口側に設けた酸素濃度計（図示せず）から制御部３０に入力される酸素濃度検出値が予め設定された目標値に収束したとき、及び／又は、ポーラスフィルタ２４の再生ガス出口側に設けた二酸化炭素濃度計（図示せず）から入力される二酸化炭素濃度検出値が予め設定された目標値に収束したとき、に行われる。
　制御部３０でフィルタ再生動作が終了したと判断されると、再生ガス供給配管３４の流量調整弁３４ａ及び不活性ガス供給配管３５の流量調整弁３５ａが全閉とされる。
　以上説明した本実施形態の作用効果は以下の通りである。
　ポーラスフィルタ２４を再生するために再生ガスを供給している際に、ポーラスフィルタ２４に付着して堆積した堆積チャーＣＨ１がポーラスフィルタ２４から落下してポーラスフィルタ容器２３の下部空間２８に導かれる。堆積チャーＣＨ１は再生ガスの供給によって酸化反応して高温となっているので着火のおそれがある。そこで、下部空間２８に不活性ガス供給配管３５から不活性ガスを供給することとした。これにより、高温となった堆積チャーＣＨ１が下部空間２８で着火して異常燃焼が発生することを回避できる。そして、落下した堆積チャーＣＨ１の異常燃焼のおそれがないので、フィルタ冷却後に点検・清掃を行う必要がない。
　再生排ガスを排気する再生ガス排気位置を、生成ガスライン４９の下流端４９ｄとし、ポーラスフィルタ２４の下端２４ａよりも上方とすることとした。これにより、不活性ガスが供給された下部空間２８に再生排ガスが導かれることが可及的に回避されるので、下部空間２８の酸素濃度を所望値以下に維持することができる。
　フィルタ再生の全期間にわたって不活性ガス供給配管３５から不活性ガスを供給することとしたので、下部空間２８の酸素濃度を所望値以下に常に維持することができる。
［第２実施形態］
　次に、本開示の第２実施形態について、図３を用いて説明する。
　図３は、図２に対応し、第１実施形態に対してフィルタ再生時の再生ガスの流れの向きが異なる。それ以外については同様なので、以下では相違点について説明し、第１実施形態と同様の事項については同一符号を付しその説明を省略する。
　図３に示すように、再生ガス供給配管（再生ガス供給手段）３４’の下流端がろ過前空間２２ａでかつポーラスフィルタ２４の下端２４ａの高さＨ１から上端２４ｂの高さＨ３までの間（すなわちポーラスフィルタ２４が存在する高さの範囲）に設けられている。再生ガス供給配管３４’には流量調整弁３４ａ’が設けられており、制御部３０によって開度が制御される。なお、再生ガスを生成ガスライン４９に供給して生成ガスライン４９を再生ガス供給配管３４’としても良い。
　本実施形態では、ポーラスフィルタ容器２３の上部に設けられたガス排出ライン５３が、再生後のガスを排出する再生排ガス排出手段として用いられる。
　本実施形態では、フィルタ再生時に、再生ガス供給配管３４’から供給された再生ガスは、矢印Ａ３に示すように、ろ過前空間２２ａに導かれてポーラスフィルタ２４の外部から内部へと流れ（順流の流れ）、ろ過後空間２２ｂを経てガス排出ライン５３からポーラスフィルタ容器２３の外部へと排出される。なお、このとき、生成ガスライン４９の上流側は、上記した遮断機構（図示せず）により閉止されている。
　本実施形態についても、第１実施形態と同様に、ポーラスフィルタ２４に付着して堆積した堆積チャーＣＨ１がポーラスフィルタ２４から落下してポーラスフィルタ容器２３の下部空間２８に導かれたとしても、下部空間２８に不活性ガス供給配管３５から不活性ガスを供給されているので、高温となった堆積チャーＣＨ１が下部空間２８で着火して異常燃焼が発生することを回避できる。
　なお、上述した各実施形態では、上述したフィルタ再生とは別に、逆洗装置（図示せず）を設けてチャーを払い落とすようにしても良い。
　また、上述した各実施形態では、炭素含有固体燃料として石炭を使用したが、石炭の種類については、高品位炭や低品位炭など、多様な炭種の石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燃料であってもよく、例えば、間伐材、廃木材、流木、草類、廃棄物、汚泥、廃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。
　また、不活性ガスの供給位置については、前記ポーラスフィルタ容器の上方に接続位置があっても、不活性ガスを前記ポーラスフィルタよりも下方に供給するような内部配管手段によっても問題はなく、容器との接続位置に限定されるものではない。
　以上説明した各実施形態に記載のフィルタ再生システム、ガス化複合発電設備およびフィルタ再生方法は、例えば以下のように把握される。
　本開示の第１態様に係るフィルタ再生システムは、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉（１４）から排出されたチャーを含む含塵ガスが導かれる本体容器（２３）と、前記本体容器の内部に設けられ、前記含塵ガスをろ過するポーラスフィルタ（２４）と、前記ポーラスフィルタを再生するときに該ポーラスフィルタに付着したチャーを反応させるための再生ガスを該ポーラスフィルタに供給する再生ガス供給手段（３４）と、前記ポーラスフィルタよりも下方に位置する前記本体容器の下部空間（２８）に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段（３５）と、を備えている。
　ポーラスフィルタを再生するために再生ガスを供給している際に、ポーラスフィルタに付着して堆積した堆積チャーがポーラスフィルタから落下して本体容器の下部空間に導かれる。堆積チャーは再生ガスの供給によって酸化反応して高温となっているので着火のおそれがある。そこで、下部空間に不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給することとした。これにより、高温となった堆積チャーが下部空間で着火して異常燃焼が発生することを回避できる。そして、落下した堆積チャーの異常燃焼のおそれがないので、フィルタ冷却後に点検・清掃を行う必要がない。
　再生ガスは、例えば酸素濃度が５～１５体積％、好ましくは１０～１５体積％とされている。
　不活性ガスとしては、例えば酸素濃度が５体積％未満で残存成分が窒素または二酸化炭素などで構成されるガスが用いられる。
　再生時のポーラスフィルタの温度は、例えば２００～６００℃、好ましくは３５０～４５０℃とされる。
　本開示の第２態様に係るフィルタ再生システムは、前記第１態様において、前記ポーラスフィルタの温度を加熱上昇させる加熱手段を備えている。
　本開示の第３態様に係るフィルタ再生システムは、前記第１態様又は前記第２態様において、前記ポーラスフィルタに付着したチャーを反応させた後の再生排ガスおよび不活性ガスを排気する再生ガス排気位置は、前記下部空間よりも上方に設けられている。
　再生排ガスを排気する再生ガス排気位置を、下部空間よりも上方とすることによって、不活性ガスが供給された下部空間に再生排ガスが導かれることが可及的に回避されるので、下部空間の酸素濃度を所望値以下に維持することができる。
　本開示の第４態様に係るフィルタ再生システムは、前記第１態様から前記第３態様のいずれかにおいて、前記ポーラスフィルタを生成した後の再生排ガスおよび不活性ガスを排気する再生ガス排気位置は、前記ポーラスフィルタの下端（２４ａ）よりも上方に設けられている。
　再生排ガスを排気する再生ガス排気位置を、ポーラスフィルタの下端よりも上方とすることによって、不活性ガスが供給された下部空間に再生排ガスが導かれることが可及的に回避されるので、下部空間の酸素濃度を所望値以下に維持することができる。
　本開示の第５態様に係るフィルタ再生システムは、前記第１態様から前記第４態様のいずれかにおいて、前記再生ガス供給手段から再生ガスが供給されている間にわたって、前記不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給し続ける制御部を備えている。
　再生ガスが供給されている間にわたって不活性ガスを供給することとしたので、下部空間の酸素濃度を所望値以下に常に維持することができる。
　本開示の第１態様に係るガス化複合発電設備は、ガス化炉と、請求項１に記載のフィルタ再生システムと、前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出されたタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンの回転駆動に連結された発電機と、を備えている。
　本開示の第１態様に係るフィルタ再生方法は、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉から排出されたチャーを含む含塵ガスが導かれる本体容器の内部に設けられたポーラスフィルタを再生するフィルタ再生方法であって、前記ポーラスフィルタに付着したチャーを加熱して反応させるための再生ガスを該ポーラスフィルタに供給するときに、前記ポーラスフィルタよりも下方に位置する前記本体容器の下部空間に不活性ガスを供給する。
１０　　　：石炭ガス化複合発電設備
１１　　　：給炭設備
１１ａ　　：給炭ライン
１２　　　：燃料供給ライン
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
２２　　　：ポーラスフィルタ装置
２２ａ　　：ろ過前空間
２２ｂ　　：ろ過後空間
２３　　　：ポーラスフィルタ容器
２４　　　：ポーラスフィルタ
２４ａ　　：下端
２６　　　：チャー排出路
２６ａ　　：開閉弁
２８　　　：下部空間
３０　　　：制御部
３２　　　：電気ヒータ
３４　　　：再生ガス供給配管
３４ａ　　：流量調整弁
３４’　　：再生ガス供給配管
３４ａ’　：流量調整弁
３５　　　：不活性ガス供給配管
３５ａ　　：流量調整弁
４１　　　：圧縮空気供給ライン
４２　　　：空気分離設備
４３　　　：第１窒素供給ライン
４５　　　：第２窒素供給ライン
４６　　　：チャー戻しライン
４７　　　：酸素供給ライン
４８　　　：異物除去設備
４９　　　：生成ガスライン
４９ｄ　　：下流端
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
Ａ１　　　：矢印
Ａ２　　　：矢印
Ａ３　　　：矢印
ＣＨ１　　：堆積チャー
Ｈ１　　　：高さ
Ｈ２　　　：高さ

Claims (7)

  1. 　炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉から排出されたチャーを含む含塵ガスが導かれる本体容器と、
    　前記本体容器の内部に設けられ、前記含塵ガスをろ過するポーラスフィルタと、
    　前記ポーラスフィルタを再生するときに該ポーラスフィルタに付着したチャーを反応させるための再生ガスを該ポーラスフィルタに供給する再生ガス供給手段と、
    　前記ポーラスフィルタよりも下方に位置する前記本体容器の下部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
    　を備えているフィルタ再生システム。
  2. 　前記ポーラスフィルタの温度を加熱上昇させる加熱手段を備えている請求項１に記載のフィルタ再生システム。
  3. 　前記ポーラスフィルタに付着したチャーを反応させた後の再生排ガスおよび不活性ガスを排気する再生ガス排気位置は、前記下部空間よりも上方に設けられている請求項１に記載のフィルタ再生システム。
  4. 　前記ポーラスフィルタを生成した後の再生排ガスおよび不活性ガスを排気する再生ガス排気位置は、前記ポーラスフィルタの下端よりも上方に設けられている請求項１に記載のフィルタ再生システム。
  5. 　前記再生ガス供給手段から再生ガスが供給されている間にわたって、前記不活性ガス供給手段から不活性ガスを供給し続ける制御部を備えている請求項１に記載のフィルタ再生システム。
  6. 　ガス化炉と、
    　請求項１に記載のフィルタ再生システムと、
    　前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、
    　前記ガスタービンから排出されたタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
    　前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンの回転駆動に連結された発電機と、
    　を備えているガス化複合発電設備。
  7. 　炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉から排出されたチャーを含む含塵ガスが導かれる本体容器の内部に設けられたポーラスフィルタを再生するフィルタ再生方法であって、
    　前記ポーラスフィルタに付着したチャーを加熱して反応させるための再生ガスを該ポーラスフィルタに供給するときに、前記ポーラスフィルタよりも下方に位置する前記本体容器の下部空間に不活性ガスを供給するフィルタ再生方法。
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