本發(fā)明涉及氣化爐設備、氣化復合發(fā)電設備以及氣化爐設備的起動方法。

背景技術：

煤炭氣化復合發(fā)電設備(Integrated coal Gasification Combined Cycle：IGCC)是通過使作為固體碳質燃料的煤炭氣化并與復合循環(huán)發(fā)電組合而與以往類型的煤炭火力相比追求更高效化、高環(huán)境性的發(fā)電設備。公知該煤炭氣化復合發(fā)電設備能夠利用資源量豐富的煤炭也是很大的優(yōu)點，通過擴大應用煤種，其優(yōu)點進一步增大。

以往的煤炭氣化復合發(fā)電設備一般來說構成為具備供煤裝置、煤炭氣化爐、焦炭回收裝置、氣體提純設備、燃氣輪機設備、蒸汽輪機設備、以及廢熱回收鍋爐。因此，相對于煤炭氣化爐，利用供煤裝置供給煤炭(微粉煤)，并且送入氣化劑(空氣、富氧空氣、氧、水蒸汽等)。

在該煤炭氣化爐中，煤炭被氣化而生成可燃性氣體(煤炭氣化氣體)。然后，生成的可燃性氣體在通過焦炭回收裝置除去煤炭的未反應部分(焦炭)后進行氣體提純，之后供給至燃氣輪機設備。

供給至燃氣輪機設備的可燃性氣體作為燃料在燃燒器中燃燒，從而生成高溫高壓的燃燒氣體，燃氣輪機設備的燃氣輪機接收該燃燒氣體的供給而被驅動。

驅動燃氣輪機后的廢氣通過廢熱回收鍋爐將熱能回收而生成蒸汽。該蒸汽供給至蒸汽輪機設備，通過該蒸汽驅動蒸汽輪機。因此，能夠利用將燃氣輪機以及蒸汽輪機作為驅動源的發(fā)電機進行發(fā)電。

另一方面，利用廢熱回收鍋爐回收熱能后的廢氣經由煙囪向大氣放出。

在上述的煤炭氣化復合發(fā)電設備中，煤炭氣化爐的起動過程具備以下所示的步驟(1)～(9)。

即，煤炭氣化爐的一般起動過程以如下順序依次實施：(1)氮氣吹洗；(2)氣化爐內的加壓/加溫；(3)通過空氣通氣以及起動用燃料進行的氣化爐點火；(4)朝向多孔過濾器的氣體供給；(5)給壓(加壓)；(6)朝向氣體提純設備的通氣；(7)氣化爐燃料的切換；(8)燃氣輪機燃料的切換；(9)負荷上升。

需要說明的是，上述的情況是吹送空氣的情況，但在基于送氧氣化的化學合成品設備的情況下，上述過程的步驟(7)之前也是共用的。

在這樣的起動過程中，作為步驟(3)的氣化爐點火時使用的起動用燃料，例如能夠例示出燈油、輕油、天然氣等。

另外，在燃氣輪機燃料切換的步驟(8)中，從無法接收煤炭氣體的供給的起動時所使用的起動用燃料(例如燈油、輕油、天然氣體等)變更為由氣化爐生成的煤炭氣體。

在專利文獻1中記載有，在煤炭氣化復合發(fā)電設備的起動時，在氣體組成以及壓力穩(wěn)定并達到能夠在燃氣輪機中燃燒的條件之前，一邊利用火炬煙囪(火炬設備)使廢氣燃燒一邊進行氣化爐、氣體提純裝置的加溫。并且，還記載有在環(huán)境條件嚴苛的選址地點，需要火炬煙囪用的排煙處理裝置。

另外，在專利文獻2中公開了如下煤炭氣化設備，在連結煤炭氣化爐與除塵裝置的主系統(tǒng)線中，設置有在除塵裝置的上游側分支并到達火炬煙囪的旁通線。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開昭62-182443號公報

專利文獻2：日本特開2006-152081號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，在上述的起動過程中，由于在步驟(1)～(2)期間輸送氮氣，因此例如在純度99vol％的氮氣中基本不含有氧(O₂)。但是，在步驟(3)的通過空氣通氣以及起動用燃料進行氣化爐點火時，至少本步驟中最開始會產生含空氣以及殘存氧的燃燒廢氣(以下，也稱作“含氧氣體”)。

需要說明的是，強調“至少本步驟中最開始”是由于在步驟(4)之后再次將基本不含氧的氣體向多孔過濾器通氣。

將該空氣以及燃燒廢氣輸送至多孔過濾器以進行除塵，當存在于過濾器元件中的煤炭未燃部分(以下，稱作“焦炭”)燃燒時，該燃燒熱量成為使過濾器元件溫度過度上升的原因。

這樣的過濾器元件溫度的過度上升成為超出材料的設計溫度、損傷的原因，因此在通過空氣通氣以及起動用燃料進行的氣化爐點火最初，需要繞過至少多孔過濾器而利用火炬系統(tǒng)進行處理。需要說明的是，一般的旁通流路例如專利文獻2公開那樣，在連結氣化爐出口與旋風分離器之間的配管流路中在旋風分離器入口的上游側分支。

然而，在基于上述方式(過程)的通過空氣通氣以及起動用燃料進行的氣化爐點火的步驟中，雖然是暫時的，但是在通過火炬設備處理的處理氣體中，含有殘留于氣化爐內以及配管內的煤塵(焦炭)。這樣的焦炭的含有即便是暫時的也并不優(yōu)選，希望抑制氣化爐起動時的暫時的來自火炬設備的處理氣體中含有焦炭的情況。

本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供氣化爐設備、具備該氣化爐設備的氣化復合發(fā)電設備、以及氣化爐設備的起動方法，抑制使氣化爐設備起動時向火炬設備供給含焦炭的氣體的情況，并且抑制存在于焦炭回收部的焦炭中含有的未燃的固體碳質的著火。

用于解決課題的手段

本發(fā)明為了解決上述課題而采用下述的手段。

本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備具備：氣化爐，其使用含氧氣體使固體碳質燃料氣化，生成可燃性氣體；焦炭回收部，其回收通過所述氣化爐生成的所述可燃性氣體中所含的焦炭；火炬設備，其使通過所述焦炭回收部回收焦炭后的所述可燃性氣體燃燒；第一供給部，其向所述氣化爐供給所述含氧氣體；第二供給部，其向所述焦炭回收部的上游側供給惰性氣體；以及控制部，其控制所述第一供給部供給的所述含氧氣體的供給量以及所述第二供給部供給的所述惰性氣體的供給量，所述氣化爐具有使用從所述第一供給部供給的所述含氧氣體使起動用燃料燃燒的起動用燒嘴，所述控制部以使燃燒氣體與所述惰性氣體混合而成的混合氣體的氧濃度在著火濃度以下的方式，在開始利用所述起動用燒嘴進行所述起動用燃料的燃燒之前控制所述第二供給部供給的所述惰性氣體的供給量，所述燃燒氣體是通過利用所述起動用燒嘴進行的所述含氧氣體與所述起動用燃料的燃燒而生成的氣體。

本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備為了使氣化爐設備起動而使用起動用燒嘴使含氧氣體與起動用燃料燃燒。然后，通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體被供給至焦炭回收部。通過這樣做，在含氧氣體以及燃燒氣體中所含的焦炭被焦炭回收部回收之后將該氣體供給至火炬設備。由此，能夠防止或者抑制向火炬設備供給含焦炭的含氧氣體以及燃燒氣體。

在此，由于焦炭回收部存在含未燃的固體碳質的焦炭，因此在供給至焦炭回收部的燃燒氣體的氧濃度高的情況下，存在使焦炭所含的未燃的固體碳質著火的可能性。

因此，本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備在開始通過起動用燒嘴使起動用燃料燃燒之前控制向焦炭回收部的上游側供給的惰性氣體的供給量，使通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體與惰性氣體混合而成的混合氣體的氧濃度在著火濃度以下。

由此，從生成燃燒氣體的時刻開始，惰性氣體與燃燒氣體可靠地混合，具有更可靠地降低這些氣體混合而成的混合氣體的氧濃度的效果。

通過這樣做，即使在通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體的氧濃度高的情況下，也在焦炭回收部的上游側向燃燒氣體混合惰性氣體，氧濃度為著火濃度以下的混合氣體被供給至焦炭回收部。因此，能夠抑制存在于焦炭回收部中的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火。

在本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備的基礎上，也可以是，所述著火濃度比存在于所述焦炭回收部中的焦炭所含的未燃的固體碳質能夠著火的氧濃度的下限值低。

通過這樣做，能夠可靠地防止存在于焦炭回收部的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火。

在上述結構的基礎上，優(yōu)選的是，所述著火濃度是14體積百分比濃度。

發(fā)明人們得到以下見解，在燃燒氣體所含的煤塵的濃度比較低，并且起動時的氣化爐內的壓力相對于額定運轉壓力比較低(例如，相對于額定運轉壓力約15～50ata，起動時的氣化爐內的壓力約為2～10ata)的情況下，通過將混合氣體的氧濃度設為14體積百分比濃度以下，能夠防止存在于焦炭回收部的未燃的固體碳質的著火。因此，通過將混合氣體的氧濃度設為14體積百分比濃度以下，能夠防止未燃的固體碳質的著火。

在上述結構的基礎上，優(yōu)選的是，所述著火濃度是12體積百分比濃度。

發(fā)明人們得到以下見解，在起動時的氣化爐內的壓力相對于額定運轉壓力比較低的情況下，與燃燒氣體所含的煤塵的濃度無關地，通過將混合氣體的氧濃度設為12體積百分比濃度以下，能夠可靠地防止未燃的固體碳質的著火。因此，通過將混合氣體的氧濃度設為12體積百分比濃度以下，能夠可靠地防止未燃的固體碳質的著火。

在本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備的基礎上，也可以是，所述氣化爐具有使所述固體碳質燃料燃燒的燃燒室燒嘴，所述第二供給部向所述燃燒室燒嘴供給所述惰性氣體。

通過這樣做，能夠利用為了在氣化爐設備運轉時使固體碳質燃料燃燒而使用的燃燒室燒嘴，向通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體混合惰性氣體。

在上述結構的基礎上，優(yōu)選的是，所述氣化爐具有多個所述燃燒室燒嘴，多個該燃燒室燒嘴的吹出口以使從該吹出口排出的氣體在與氣化爐剖面大致正交的方向上形成旋渦的方式分別朝向不同的方向配置。

通過這樣做，利用從燃燒室燒嘴向氣化爐排出的惰性氣體形成旋渦，促進通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體與惰性氣體的混合。因此，混合氣體不存在氧濃度高的部分，能夠抑制未燃的固體碳質的著火。

在本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備的基礎上，也可以是，所述氣化爐具有通過所述可燃性氣體與水的熱交換而產生蒸汽的熱交換器，所述第二供給部向比所述熱交換器靠下游側且比可燃性氣體供給流路靠上游側的位置供給所述惰性氣體，該可燃性氣體供給流路從所述氣化爐向所述焦炭回收部供給所述可燃性氣體。

通過這樣做，與向比熱交換器靠上游側的位置供給惰性氣體而使燃燒氣體的溫度降低的情況相比，能夠提高熱交換器的熱回收效率。

在本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備的基礎上，也可以是，所述第二供給部向可燃性氣體供給流路供給所述惰性氣體，該可燃性氣體供給流路從所述氣化爐向所述焦炭回收部供給所述可燃性氣體。

通過這樣做，能夠不對氣化爐造成任何影響地向焦炭回收部的上游側供給惰性氣體，向通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體混合惰性氣體。

本發(fā)明的一方式所涉及的氣化復合發(fā)電設備具備：上述方式的氣化爐設備；燃氣輪機設備，其將通過所述氣化爐設備生成的所述可燃性氣體作為燃料而運轉；廢熱回收鍋爐，其回收通過由所述燃氣輪機設備進行的所述可燃性氣體的燃燒而生成的燃燒廢氣中的熱量，產生蒸汽；蒸汽輪機設備，其通過從該廢熱回收鍋爐供給的蒸汽而運轉；以及發(fā)電機，其被所述燃氣輪機設備供給的動力以及所述蒸汽輪機設備供給的動力驅動。

通過這樣做，能夠提供抑制在氣化爐設備起動時向火炬設備供給含焦炭的氣體并且抑制了存在于焦炭回收部的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火的氣化復合發(fā)電設備。

本發(fā)明的一方式涉及氣化爐設備的起動方法，該氣化爐設備包括通過使用含氧氣體使固體碳質燃料氣化而生成可燃性氣體的氣化爐、回收通過所述氣化爐生成的所述可燃性氣體所含的焦炭的焦炭回收部、使通過所述焦炭回收部回收焦炭后的所述可燃性氣體燃燒的火炬設備、向所述氣化爐供給所述含氧氣體的第一供給部、以及向所述焦炭回收部的上游側供給惰性氣體的第二供給部，其中，所述氣化爐設備的起動方法包括：控制所述第二供給部供給的所述惰性氣體的供給量的控制工序；以及通過起動用燒嘴使所述含氧氣體與起動用燃料燃燒而生成燃燒氣體的起動用燃燒工序，所述控制工序以使通過所述起動用燃燒工序生成的燃燒氣體與所述惰性氣體混合而成的混合氣體的氧濃度在著火濃度以下的方式，在所述起動用燃燒工序之前控制所述第二供給部供給的所述惰性氣體的供給量。

本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備的起動方法為了使氣化爐設備起動而通過起動用燃燒工序使用起動用燒嘴使含氧氣體與起動用燃料燃燒。然后，通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體被供給至焦炭回收部。通過這樣做，在含氧氣體以及燃燒氣體中所含的焦炭被焦炭回收部回收之后，將含氧氣體以及燃燒氣體供給至火炬設備。因此，抑制向火炬設備供給含焦炭的氣體的情況。

在此，由于焦炭回收部存在含未燃的固體碳質的焦炭，因此在供給至焦炭回收部的含氧氣體以及燃燒氣體的氧濃度高的情況下，存在焦炭所含的未燃的固體碳質著火的可能性。

因此，本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備的起動方法在開始通過起動用燒嘴使含氧氣體與起動用燃料燃燒之前控制向焦炭回收部的上游側供給的惰性氣體的供給量，使通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體與惰性氣體混合而成的混合氣體的氧濃度在著火濃度以下。

通過這樣做，即使在通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體的氧濃度高的情況下，也在焦炭回收部的上游側向燃燒氣體混合惰性氣體，氧濃度在著火濃度以下的混合氣體被供給至焦炭回收部。因此，能夠抑制存在于焦炭回收部的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火。

在本發(fā)明的一方式所涉及的氣化爐設備的起動方法的基礎上，也可以是，所述著火濃度比能使存在于所述焦炭回收部中的焦炭所含的未燃的固體碳質著火的氧濃度的下限值低。

通過這樣做，因此能夠可靠地防止存在于焦炭回收部的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火。

在上述結構的基礎上，優(yōu)選所述著火濃度是14體積百分比濃度。

發(fā)明人們得到以下見解，在燃燒氣體所含的煤塵的濃度比較低，并且起動時的氣化爐內的壓力相對于額定運轉壓力比較低的情況下，通過將混合氣體的氧濃度設為14體積百分比濃度以下，能夠防止存在于焦炭回收部的未燃的固體碳質的著火。因此，通過將混合氣體的氧濃度設為14體積百分比濃度以下，能夠防止未燃的固體碳質的著火。

在上述結構的基礎上，優(yōu)選所述著火濃度是12體積百分比濃度。

發(fā)明人們得到以下見解，在起動時的氣化爐內的壓力相對于額定運轉壓力比較低的情況下，與燃燒氣體所含的煤塵的濃度無關地，通過將混合氣體的氧濃度設為12體積百分比濃度以下，能夠可靠地防止未燃的固體碳質的著火。因此，通過將混合氣體的氧濃度設為12體積百分比濃度以下，能夠可靠地防止未燃的固體碳質的著火。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供抑制使氣化爐設備起動時向火炬設備供給含焦炭的氣體并且抑制存在于焦炭回收部的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火的氣化爐設備、具備該氣化爐設備的氣化復合發(fā)電設備、以及氣化爐設備的起動方法。

附圖說明

圖1是示出第一實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備的系統(tǒng)圖。

圖2是示出第一實施方式的煤炭氣化爐的縱剖視圖。

圖3是示出燃燒室燒嘴的吹出口的方向的煤炭氣化爐的橫剖視圖。

圖4是示出第一實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備的起動工序的流程圖。

圖5是示出煤炭氣化復合發(fā)電設備的起動工序的比較例的流程圖。

圖6是示出從焦炭回收裝置排出的氣體的流量的圖，(a)示出第一實施方式的起動工序中的氣體的流量，(b)示出起動工序的比較例中的氣體的流量。

圖7是示出從煤炭氣化爐排出的混合氣體的氧濃度的圖，(a)示出第一實施方式的起動工序中的混合氣體的氧濃度，(b)示出起動工序的比較例中的混合氣體的氧濃度。

圖8是示出著火區(qū)域與不著火區(qū)域的邊界線處的微粉煤的煤塵濃度與氧濃度的關系的圖。

圖9是示出第二實施方式的煤炭氣化爐的縱剖視圖。

圖10是示出第三實施方式的煤炭氣化爐的縱剖視圖。

圖11是示出第四實施方式的煤炭氣化爐的縱剖視圖。

具體實施方式

〔第一實施方式〕

以下，使用附圖說明本發(fā)明的第一實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備。

如圖1所示那樣，本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備(Integrated Gasification Combined Cycle：IGCC)1具備煤炭氣化爐設備100、燃氣輪機設備50、廢熱回收鍋爐60、蒸汽輪機設備70以及發(fā)電機71。

煤炭氣化爐設備100是用于使作為固體碳質燃料的煤炭氣化而生成可燃性氣體的設備。通過煤炭氣化爐設備100生成的可燃性氣體經由可燃性氣體供給流路41而供給至燃氣輪機設備50的燃燒器51。煤炭氣化爐設備100的詳細情況后述。

燃氣輪機設備50具備燃燒器51、壓縮機52以及燃氣輪機53。燃燒器51利用通過壓縮機52壓縮后的壓縮空氣使從煤炭氣化爐設備100供給的可燃性氣體燃燒。這樣，可燃性氣體燃燒時，生成高溫高壓的燃燒氣體并從燃燒器51向燃氣輪機53供給。其結果，高溫高壓的燃燒氣體做功而驅動燃氣輪機53，排出高溫的燃燒廢氣。然后，燃氣輪機53的旋轉軸輸出被用作后述的發(fā)電機71、壓縮機52的驅動源。

壓縮機52將壓縮空氣的一部分用于可燃性氣體燃燒而向燃燒器51供給，并且將壓縮空氣的其他部分向煤炭氣化爐設備100的抽氣空氣升壓機54供給。供給至抽氣空氣升壓機54的壓縮空氣以升壓后的狀態(tài)供給至煤炭氣化爐10。

廢熱回收鍋爐60是回收從燃氣輪機53排出的高溫的燃燒廢氣所保有的熱量并生成蒸汽的設備。廢熱回收鍋爐60通過燃燒廢氣與水的熱交換而生成蒸汽，將生成的蒸汽向蒸汽輪機設備70供給。廢熱回收鍋爐60在對通過與水進行熱交換而溫度降低了的燃燒廢氣進行必要處理之后將其向大氣放出。

蒸汽輪機設備70是將從廢熱回收鍋爐60供給的蒸汽作為驅動源并使與發(fā)電機71連結的旋轉軸旋轉的設備。

發(fā)電機71與被燃氣輪機設備50與蒸汽輪機設備70雙方驅動的旋轉軸連結，通過旋轉軸的旋轉而進行發(fā)電。

如以上說明，本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備1利用使煤炭氣化而生成的可燃性氣體驅動燃氣輪機設備50，利用從燃氣輪機設備50排出的燃燒廢氣生成蒸汽，利用所生成的蒸汽驅動蒸汽輪機設備70，將燃氣輪機設備50以及蒸汽輪機設備70作為驅動源進行基于發(fā)電機71的發(fā)電。

接下來，更詳細地說明本實施方式的煤炭氣化爐設備100。

如圖1所示那樣，煤炭氣化爐設備100具備煤炭氣化爐(氣化爐)10、供煤裝置20、焦炭回收裝置(焦炭回收部)30、氣體提純設備40、空氣分離裝置(Air Separation Unit：ASU)80、火炬設備90、抽氣空氣升壓機54以及控制裝置CU。

煤炭氣化爐10是使與氣化劑一起供給的微粉煤氣化而生成可燃性氣體的裝置。煤炭氣化爐10例如采用被稱作噴氣兩級噴流床氣化爐的方式的爐。該煤炭氣化爐10是使與氣化劑一起導入的微粉煤(固體碳質燃料)部分燃燒并氣化的裝置。然后，在煤炭氣化爐10生成的可燃性氣體經由可燃性氣體供給流路11被引導向后述的焦炭回收裝置30。

作為供給至煤炭氣化爐10的氣化劑，能夠例示出空氣、富氧空氣、氧、水蒸汽等，例如向從燃氣輪機設備50經由抽氣空氣升壓機54導入的壓縮空氣混合從空氣分離裝置(ASU)80供給的氧而使用。煤炭氣化爐10的詳細情況后述。

供煤裝置20是使用煤炭磨粉機(省略圖示)將作為固體碳質燃料的煤炭粉碎而生成微粉煤并向煤炭氣化爐10供給的裝置。通過供煤裝置20生成的微粉煤被從空氣分離裝置80經由惰性氣體供給流路81供給的氮氣(惰性氣體)搬運，由此向煤炭氣化爐10供給。

例如，惰性氣體指的是氧含有率為約5體積％以下的不活潑氣體，以氮氣、二氧化碳氣體、氬氣等為代表例，但不必一定限于約5％以下。

焦炭回收裝置30是將從煤炭氣化爐10供給的可燃性氣體所含有的焦炭(未燃部分的微粉煤)從可燃性氣體分離并回收的裝置。焦炭回收裝置30構成為旋風分離器31與多孔過濾器32經由連結管33串聯(lián)連接。利用焦炭回收裝置30分離除去焦炭后的可燃性氣體經由可燃性氣體供給流路34被引導向氣體提純設備40。

旋風分離器31將從煤炭氣化爐10供給的可燃性氣體所含有的焦炭分離除去，將可燃性氣體成分向多孔過濾器32供給。

多孔過濾器32是設置在旋風分離器31的下游側的過濾器，回收可燃性氣體含有的微小焦炭。

通過焦炭回收裝置30回收的焦炭被經由惰性氣體供給流路81供給的氮氣(惰性氣體)搬運，由此經由焦炭回收流路38向煤炭氣化爐10供給。

氣體提純設備40是對利用焦炭回收裝置30分離除去焦炭后的可燃性氣體進行提純而除去雜質，提純出適合作為燃氣輪機設備50的燃料氣體的性狀的氣體的設備。通過氣體提純設備40提純出的可燃性氣體經由可燃性氣體供給流路41供給至燃氣輪機設備50的燃燒器51。

空氣分離裝置80是將空氣壓縮并冷卻從而液化，通過蒸餾分離成氧氣、氮氣、氬氣及其他的裝置。通過空氣分離裝置80分離出的氧氣經由氧供給流路82(第一供給部)向煤炭氣化爐10供給。通過空氣分離裝置80分離出的氮氣的一部分經由惰性氣體供給流路81向煤炭氣化爐10供給。通過空氣分離裝置80分離出的氮氣的另一部分經由惰性氣體供給流路81作為搬運用氣體向微粉燃料供給流路21以及焦炭回收流路38供給。

空氣分離裝置80能夠根據(jù)從后述的控制裝置CU發(fā)送的控制信號分別調整向惰性氣體供給流路81供給的氮氣的流量、以及向氧供給流路82供給的氧氣的流量。

火炬設備90是使通過焦炭回收裝置30回收焦炭后的可燃性氣體燃燒的設備?；鹁嬖O備90在煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動時或停止時使從煤炭氣化爐10排出的氣體燃燒并向大氣放出?；鹁嬖O備90在煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動時，使通過煤炭氣化爐10的起動用燒嘴使起動用燃料燃燒而產生的燃燒氣體所含有的未燃部分燃燒。

另外，火炬設備90在煤炭氣化復合發(fā)電設備1的停止時使通過氣體提純設備40進行提純后的可燃性氣體燃燒。另外，火炬設備90還能夠使在煤炭氣化復合發(fā)電設備1的運轉中產生的多余的可燃性氣體燃燒。

抽氣空氣升壓機54是使從燃氣輪機設備50的壓縮機52抽出的壓縮空氣升壓并向煤炭氣化爐10供給的裝置。通過抽氣空氣升壓機54升壓后的壓縮空氣經由空氣供給流路55向煤炭氣化爐10供給。

控制裝置(控制部)CU是控制煤炭氣化爐設備100的各部分的裝置?？刂蒲b置CU通過從存儲有用于執(zhí)行控制動作的控制程序的存儲部(省略圖示)讀取控制程序并執(zhí)行，由此執(zhí)行以下說明的各種控制動作。

控制裝置CU向空氣分離裝置80輸出控制空氣分離裝置80向惰性氣體供給流路81供給的氮氣的流量的控制信號，由此控制從空氣分離裝置80向煤炭氣化爐10、微粉燃料供給流路21以及焦炭回收流路38供給的氮氣的流量。

另外，控制裝置CU將控制從空氣分離裝置80向氧供給流路82供給的氧氣的流量的控制信號向空氣分離裝置80輸出，由此控制從空氣分離裝置80向煤炭氣化爐10供給的氧氣的流量。

另外，控制裝置CU將調整空氣流量調整閥(第一供給部)56的開度的控制信號向空氣流量調整閥56輸出，由此控制從抽氣空氣升壓機54向煤炭氣化爐10供給的壓縮空氣的流量。

這樣，空氣分離裝置80的氧供給流路82以及空氣流量調整閥56作為分別將含氧氣體即氧氣以及壓縮空氣向煤炭氣化爐10供給的第一供給部而發(fā)揮功能。

另外，空氣分離裝置80的惰性氣體供給流路81作為將惰性氣體即氮氣向焦炭回收裝置30的上游側供給的第二供給部而發(fā)揮功能。

另外，控制裝置CU通過將調整壓力調整閥97的開度的控制信號向壓力調整閥97輸出，由此能夠調整煤炭氣化爐10內部的壓力。

在此，說明供從煤炭氣化爐10排出的可燃性氣體流通的流路以及設置在該流路上的開閉閥。

從煤炭氣化爐10排出的可燃性氣體在可燃性氣體供給流路11的上游端A分支，向焦炭回收裝置30或者旁通主流路91流入。

旁通主流路91是從上游端A到達下游端B的流路，且是用于將從煤炭氣化爐10排出的可燃性氣體不通過焦炭回收裝置30地向火炬設備90供給的流路。設置于該旁通主流路91的開閉閥92在使煤炭氣化復合發(fā)電設備1緊急停止的情況等之下形成為打開狀態(tài)。

在設置于旁通主流路91的開閉閥92處于關閉狀態(tài)，并且設置在焦炭回收裝置30的上游側的開閉閥12處于打開狀態(tài)的情況下，從煤炭氣化爐10排出的可燃性氣體被供給至焦炭回收裝置30。

供給至焦炭回收裝置30的可燃性氣體從旋風分離器31經由連結管33而供給至多孔過濾器32。利用多孔過濾器32除去微小焦炭后的可燃性氣體被供給至可燃性氣體供給流路34。

分支配管37在開閉閥35的上游側從可燃性氣體供給流路34分支，并與旁通主流路91連接。在分支配管37上設置有開閉閥36。

另外，分支配管44在設置于將氣體提純設備40與燃燒器51之間連接的可燃性氣體供給流路41中的開閉閥42的上游側分支，并與旁通主流路91連接。在分支配管44上設置有開閉閥43。

接下來，使用圖2以及圖3更詳細地說明本實施方式的煤炭氣化爐10。

煤炭氣化爐10如圖2所示那樣，具備氣化部10a、合成氣冷卻器(熱交換器)10b以及壓力容器10c。

氣化部10a從下方依次配置有燃燒室10d、減壓器(reductor)10e。利用燃燒室10d與減壓器10e構成氣化部10a。在氣化部10a中，形成為氣體從下方朝向上方流動。另外，煤炭氣化爐10在氣化部10a的減壓器10e的上部設置有合成氣冷卻器10b。

從燃燒室燒嘴10f向燃燒室10d投入微粉煤、空氣以及氧氣，從焦炭燒嘴10g向燃燒室10d投入通過焦炭回收裝置30回收的焦炭。于是，燃燒室10d使微粉煤以及焦炭的一部分燃燒，維持為減壓器10e中的氣化反應所需的高溫狀態(tài)。微粉煤以及焦炭的剩余部分熱分解為揮發(fā)部分(一氧化碳、氫、初級烴等)。另外，在燃燒室10d中，熔融的微粉煤的煤灰貯存于煤灰料斗10h并從氣化部10a的下方排出。熔融的煤灰借助水被快速冷卻并粉碎，形成玻璃狀的爐渣。

在減壓器10e中，利用從燃燒室10d供給的高溫氣體使從減壓器燒嘴10i投入的微粉煤氣化。由此，從微粉煤生成一氧化碳、氫等氣體。煤炭氣化反應是微粉煤以及焦炭中的碳與高溫氣體中的二氧化碳以及水分發(fā)生反應而生成一氧化碳、氫的吸熱反應。

來自供煤裝置20的微粉煤經由微粉燃料供給流路21與在空氣分離裝置80中分離出的氮氣一起供給至燃燒室燒嘴10f。從抽氣空氣升壓機54經由空氣供給流路55向燃燒室燒嘴10f供給壓縮空氣。另外，從空氣分離裝置80經由氧供給流路82向燃燒室燒嘴10f供給氧氣。此外，經由惰性氣體供給流路81向燃燒室燒嘴10f供給氮氣。壓縮空氣與氧氣作為氣化劑(氧化劑)而供給至煤炭氣化爐10。于是，從燃燒室燒嘴10f向燃燒室10d內投入微粉煤、空氣、氮氣以及氧氣。

供給至燃燒室燒嘴10f的微粉煤的量、氧氣的流量、氮氣的流量以及壓縮空氣的流量由分別設置于微粉燃料供給流路21、氧供給流路82、惰性氣體供給流路81以及空氣供給流路55上的流量調整閥(省略圖示)調整。這些流量調整閥(省略圖示)的開度根據(jù)從控制裝置CU向流量調整閥輸出的控制信號進行控制。

如圖3所示那樣，煤炭氣化爐10具有多個燃燒室燒嘴10f。另外，多個燃燒室燒嘴10f的吹出口分別朝向不同的方向配置，以使得從吹出口排出的氣體(微粉煤、氧氣、氮氣、壓縮空氣的混合氣體)形成旋渦C。

來自焦炭回收裝置30的焦炭經由焦炭回收流路38與在空氣分離裝置80中分離出的氮氣一起供給至焦炭燒嘴10g。從抽氣空氣升壓機54經由空氣供給流路55向焦炭燒嘴10g供給壓縮空氣。另外，從空氣分離裝置80經由氧供給流路82向焦炭燒嘴10g供給氧氣。此外，經由惰性氣體供給流路81向焦炭燒嘴10g供給氮氣。壓縮空氣與氧氣作為氣化劑(氧化劑)被供給至煤炭氣化爐10。于是，從焦炭燒嘴10g將焦炭、空氣、氮氣以及氧氣向燃燒室10d內投入。

供給至焦炭燒嘴10g的微粉煤的量、氧氣的流量、氮氣的流量以及壓縮空氣的流量由分別設置于焦炭回收流路38、氧供給流路82、惰性氣體供給流路81以及空氣供給流路55上的流量調整閥(省略圖示)調整。這些流量調整閥(省略圖示)的開度根據(jù)從控制裝置CU向流量調整閥輸出的控制信號進行控制。

來自供煤裝置20的微粉煤經由微粉燃料供給流路21與在空氣分離裝置80中分離出的氮氣一起供給至減壓器燒嘴10i。壓縮空氣從抽氣空氣升壓機54經由空氣供給流路55供給至減壓器燒嘴10i。另外，經由惰性氣體供給流路81向減壓器燒嘴10i供給氮氣。于是，從減壓器燒嘴10i將微粉煤向減壓器10e內投入。

供給至減壓器燒嘴10i的微粉煤的量、氮氣的流量以及壓縮空氣的流量由分別設置于微粉燃料供給流路21、惰性氣體供給流路81以及空氣供給流路55上的流量調整閥(省略圖示)調整。這些流量調整閥(省略圖示)的開度根據(jù)從控制裝置CU向流量調整閥輸出的控制信號進行控制。

在氣化部10a的下游側、即氣化部10a的上部設置合成氣冷卻器10b。合成氣冷卻器10b也可以由多個熱交換器構成。在合成氣冷卻器10b中，從導出自減壓器10e的高溫氣體獲得顯熱，將引導至合成氣冷卻器10b的水產生成蒸汽。通過合成氣冷卻器10b后的生成氣體在被冷卻后向可燃性氣體供給流路11排出。

壓力容器10c是能夠承受來自內部的壓力的容器，在內部收容氣化部10a與合成氣冷卻器10b。壓力容器10c、氣化部10a以及合成氣冷卻器10b配置為共用軸線。

在壓力容器10c的內壁部與氣化部10a或者合成氣冷卻器10b的外壁部之間設置有環(huán)狀通路部10j。

在氣化部10a的下方還設置有起動用燃燒室10k，使從起動用燒嘴BS供給的起動用燃料燃燒。從氧供給流路82以及空氣供給流路55向起動用燒嘴BS供給含氧氣體即氧氣以及壓縮空氣。起動用燒嘴BS使含氧氣體與起動用燃料燃燒。從氧供給流路82供給至起動用燒嘴BS的氧氣量與從空氣供給流路55供給至起動用燒嘴BS的空氣量分別由流量調整閥(省略圖示)調整。

作為起動用燃料，例如使用燈油、輕油、天然氣等。

接下來，使用圖4所示的流程圖說明本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序。

圖4所示的流程圖的各工序通過控制裝置CU控制煤炭氣化復合發(fā)電設備1的各部分而執(zhí)行。但是，開閉閥12、35、36、42、43、92的開閉動作等各工序的至少一部分也可以由煤炭氣化復合發(fā)電設備1的操作者執(zhí)行。

在步驟S401中，控制裝置CU向空氣分離裝置80輸出控制信號，控制為經由惰性氣體供給流路81向煤炭氣化爐10供給氮氣。氮氣經由惰性氣體供給流路81朝向煤炭氣化爐10的供給持續(xù)至圖4所示的各工序結束。

在步驟S401中，控制裝置CU將開閉閥35、42、92設為關閉狀態(tài)，將開閉閥12、36、43設為打開狀態(tài)。

這樣，在步驟S401中，供給至煤炭氣化爐10的氮氣從焦炭回收裝置30經由分支配管37以及旁通主流路91被引導至火炬設備90。

這樣，利用氮氣對煤炭氣化爐10、焦炭回收裝置30、火炬設備90進行吹洗。

在步驟S402中，控制裝置CU輸出減小壓力調整閥97的開度的控制信號，關閉從煤炭氣化爐10到火炬設備90的流路，利用氮氣對煤炭氣化爐10內進行加壓。另外，控制裝置CU通過向煤炭氣化爐設備100具有的各部分供給氮氣以及水而進行煤炭氣化爐設備100的加溫。

在步驟S403中，控制裝置CU向設置在從惰性氣體供給流路81分支且與微粉燃料供給流路21連接的流路上的流量調整閥(省略圖示)輸出控制信號，控制流量調整閥以向微粉燃料供給流路21供給氮氣。向微粉燃料供給流路21供給的氮氣從燃燒室燒嘴10f向煤炭氣化爐10的燃燒室10d流入。

步驟S403中的氮氣的供給在步驟S404(基于起動用燃料的氣化爐點火)中的起動用燃料的燃燒之前開始。像這樣在起動用燃料的燃燒之前開始進行氮氣的供給的原因是，從燃燒開始時刻可靠地向通過起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體混合氮氣，可靠地使混合這些氣體而成的混合氣體的氧濃度降低，完全不存在氧濃度過高的時候。

在同時進行步驟S403與步驟S404的情況下，有可能從燃燒室燒嘴10f向燃燒室10d流入的氮氣的流量達到足夠量之前產生燃燒氣體，燃燒氣體與氮氣的混合氣體的氧濃度無法充分抑制未燃的固體碳質的著火。通過可靠地使混合氣體的氧濃度降低，能夠在焦炭回收裝置30中抑制焦炭含有的未燃的固體碳質的著火。

從使起動用燃料的燃燒開始的時刻多久之前開始進行步驟S403中的氮氣的供給是根據(jù)空氣分離裝置80的性能、煤炭氣化爐10的規(guī)格等各種條件而決定的。具體地說，考慮前述的條件，將開始步驟S403中的氮氣的供給的時刻確定為，在使步驟S404中的起動用燃料的燃燒開始的時刻，形成使目標流量的氮氣從燃燒室燒嘴10f向燃燒室10d流入的狀態(tài)。

該時刻是至少包括基于起動用燃料的氣化爐點火時刻的燃燒氣體的產生開始以前，設定為距離氣化爐點火的幾秒鐘到幾分鐘之前。

在步驟S403中，控制裝置CU調整空氣分離裝置80向惰性氣體供給流路81供給的氮氣的流量，以使得因后述的步驟S404中輸送的空氣(含氧氣體)與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體與氮氣混合而成的混合氣體的氧濃度達到著火濃度以下。

在此，作為著火濃度，例如優(yōu)選為比存在于焦炭回收裝置30的焦炭所含的未燃的固體碳質能夠著火的氧濃度的下限值更低。該氧濃度的下限值因煤炭的組成、煤炭氣化復合發(fā)電設備1的設置環(huán)境等而變化，但例如可例示出14體積百分比濃度，更優(yōu)選為12體積百分比濃度。

在此，說明氧濃度的下限值。

圖8是示出著火區(qū)域與不著火區(qū)域的邊界線處的微粉煤的煤塵濃度與氧濃度的關系的圖?？v軸表示煤塵濃度，橫軸表示氧濃度?？v軸以對數(shù)軸表示。圖8所示的例子基于發(fā)明人們獲得的實驗數(shù)據(jù)，以設定通過本實施方式的控制裝置CU控制的氧濃度的下限值。由此，圖8所示的例子并不直接示出本實施方式的煤炭氣化爐10中的煤塵濃度與氧濃度的關系。

圖8中的實線表示存在微粉煤的氣氛的絕對壓力為25ata的情況下的著火區(qū)域與不著火區(qū)域的邊界線處的微粉煤的煤塵濃度與氧濃度的關系。另一方面，圖8中的虛線表示存在微粉煤的氣氛的絕對壓力為大氣壓(lata)的情況下的著火區(qū)域與不著火區(qū)域的邊界線處的微粉煤的煤塵濃度與氧濃度的關系。

對于實線與虛線，比線靠左側(氧濃度低的一側)的部分均是不著火區(qū)域，比線靠右側(氧濃度高的一側)的部分均是著火區(qū)域。實線與虛線均表示著火區(qū)域與不著火區(qū)域的邊界線，但現(xiàn)實中因濕度、溫度等其他條件，會有在著火區(qū)域也不著火的情況。

如圖8所示那樣，在存在微粉煤的氣氛的氧濃度是15體積百分比濃度以下的情況下，只要滿足煤塵的濃度比較低，并且煤炭氣化爐10內的壓力相對于額定運轉壓力比較低的條件，則滿足該條件的未燃的固體碳質存在于不著火區(qū)域。

由于焦炭回收裝置30在起動時被加壓至與煤炭氣化爐10大致相同的壓力，因此存在于焦炭回收裝置30的未燃的固體碳質通過滿足前述的條件，從而防止其著火。

因此，通過將混合氣體的氧濃度設為15體積百分比濃度以下，并滿足前述的條件，從而即便向焦炭回收裝置30供給燃燒氣體，也能夠防止存在于焦炭回收裝置30的未燃的固體碳質的著火。

特別是在將混合氣體的氧濃度設為14體積百分比濃度以下的情況下，若煤炭氣化爐內的壓力為lata以下，這在所有煤塵濃度下，未燃的固體碳質均存在于不著火區(qū)域。因此，即便向焦炭回收裝置30供給燃燒氣體，也能夠防止存在于焦炭回收裝置30的未燃的固體碳質的著火。

另外，如圖8所示那樣，在存在微粉煤的氣氛的氧濃度為12體積百分比濃度以下的情況下，只要滿足起動時的氣化爐內的壓力相對于額定運轉壓力比較低的條件，則滿足該條件的微粉煤存在于不著火區(qū)域。如圖8所示那樣，在氧濃度是12體積百分比濃度以下的情況下，即便煤炭氣化爐10內的壓力是明顯比煤炭氣化爐10的起動時的爐內壓力高的25ata，也與煤塵濃度無關地成為不著火區(qū)域。因此，在煤炭氣化爐10內的壓力比25ata低很多的情況下，微粉煤存在于不著火區(qū)域。

因此，通過將混合氣體的氧濃度設為12體積百分比濃度以下，并滿足前述的條件，即便向焦炭回收裝置30供給燃燒氣體，也能夠可靠地防止存在于焦炭回收裝置30的未燃的固體碳質的著火。

在步驟S404中，控制裝置CU使閉狀態(tài)的空氣流量調整閥56的開度增加，開始使從抽氣空氣升壓機54供給的壓縮空氣經由空氣供給流路55向煤炭氣化爐10供給。另外，控制裝置CU在確認到在步驟S403中開始供給的氮氣的流量達到目標流量的情況上，將起動用燃料向起動用燒嘴BS供給，開始進行基于起動用燃料的燃燒。通過該燃燒在起動用燃燒室10k中生成燃燒氣體。

在步驟S404中，開閉閥35、42、92處于關閉狀態(tài)，開閉閥12、36、43處于打開狀態(tài)。因此，在起動用燃燒室10k中生成的燃燒氣體與輸送的空氣一起供給至焦炭回收裝置30。由于供給至焦炭回收裝置30的燃燒氣體與空氣在除去燃燒氣體含有的焦炭之后供給至火炬設備90，因此在抑制來自火炬設備90的處理氣體中含有焦炭的方面是優(yōu)選的。

在步驟S405中，控制裝置CU使開閉閥12、35、36、42處于關閉狀態(tài)，使開閉閥92、43處于打開狀態(tài)。另外，控制裝置CU輸出使空氣流量調整閥56的開度增加的控制信號、以及減小壓力調整閥97的開度的控制信號。由此，利用從抽氣空氣升壓機54向煤炭氣化爐10供給的壓縮空氣進一步對煤炭氣化爐10的內部進行加壓。

在步驟S406中，控制裝置CU使開閉閥92、36、42處于關閉狀態(tài)，使開閉閥12、35、43處于打開狀態(tài)。由此，通過煤炭氣化爐10生成且利用焦炭回收裝置30回收焦炭后的燃燒氣體被供給至氣體提純設備40。經過氣體提純設備40后的燃燒氣體經由分支配管44被供給至火炬設備90。

在步驟S407中，控制裝置CU使朝向起動用燒嘴的起動用燃料的供給停止，并且開始從供煤裝置20向燃燒室燒嘴10f供給微粉煤。由此，煤炭氣化爐10所使用的氣化爐燃料從起動用燃料向微粉煤切換。

在步驟S408中，控制裝置CU使開閉閥92、36、43處于關閉狀態(tài)，使開閉閥12、35、42處于打開狀態(tài)。由此，由煤炭氣化爐10生成且經過氣體提純設備40提純的可燃性氣體被供給至燃氣輪機設備50的燃燒器51。與此相伴，控制裝置CU為了使步驟S401以前開始的使用起動用燃料進行的燃燒器51的燃燒停止而停止供給起動用燃料。由此，燃氣輪機設備50所使用的燃氣輪機燃料從起動用燃料切換為煤炭氣化可燃性氣體。

在步驟S409中，控制裝置CU通過增加抽氣空氣升壓機54的輸出、從空氣分離裝置80向氧供給流路82供給氧氣的供給量、供煤裝置20的供煤量等，由此使煤炭氣化復合發(fā)電設備1的負荷緩緩上升?？刂蒲b置CU在煤炭氣化復合發(fā)電設備1的負荷達到所希望的負荷的情況下，判斷為煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序結束。

接下來，使用圖5說明煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序的比較例。

需要說明的是，由于圖5中的步驟S501、S502、S505～S509與圖4中的步驟S401、S402、S405～S409相同，因此省略說明。

在圖5的步驟S503中，控制裝置CU使關閉狀態(tài)的空氣流量調整閥56的開度增加，開始使從抽氣空氣升壓機54供給的壓縮空氣經由空氣供給流路55向煤炭氣化爐10供給。另外，控制裝置CU將起動用燃料向起動用燒嘴BS供給，開始進行基于起動用燃料的燃燒。通過該燃燒在起動用燃燒室10k中生成燃燒氣體。

在步驟S503中，控制裝置CU將開閉閥12、35、36、42設為關閉狀態(tài)，將開閉閥92、43設為打開狀態(tài)。因此，在起動用燃燒室10k生成的燃燒氣體向旁通主流路91供給，而不供給至焦炭回收裝置30。向旁通主流路91供給的燃燒氣體在未除去燃燒氣體含有的焦炭的情況下供給至火炬設備90。

在步驟S504中，控制裝置CU使開閉閥92、35、42處于關閉狀態(tài)，使開閉閥12、36、43處于打開狀態(tài)。因此，在起動用燃燒室10k生成的燃燒氣體被供給至焦炭回收裝置30。供給至焦炭回收裝置30的燃燒氣體在除去燃燒氣體含有的焦炭之后供給至火炬設備90。

這樣，在煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序的比較例中，在步驟S503中，不除去燃燒氣體含有的焦炭地將燃燒氣體供給至火炬設備90。因此，存在從火炬設備90放出的氣體中含有燃燒氣體所含的焦炭的可能性。

另外，在步驟S503結束之前，通過起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體不供給至焦炭回收裝置30，因此多孔過濾器32不會變熱。因此，在煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序的比較例中，使多孔過濾器32達到規(guī)定溫度(例如，酸露點的約160℃)以上需要的時間與本實施方式的起動工序相比較長。

優(yōu)選將多孔過濾器32設為酸露點的約160℃以上是為了抑制供給至多孔過濾器32的氣體所含的硫磺成分氧化而產生SO₂的情況，或SO₂氧化而轉變?yōu)镾O₃，最終因這些的硫磺成分而引起腐蝕的情況。

另一方面，在示出本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序的圖4中，控制為在步驟S404中開始通過起動用燒嘴BS進行起動用燃料的燃燒之前，在步驟S403中增加由空氣分離裝置80向惰性氣體供給流路81供給的氮氣的供給量。

由于空氣分離裝置80向惰性氣體供給流路81供給的氮氣向燃燒室燒嘴10f供給，因此通過起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體在燃燒室10d混合而形成與燃燒氣體相比氧濃度較低的混合氣體。

這樣，根據(jù)本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序，與比較例的起動方法相比，能夠將使燃燒氣體通過多孔過濾器32的期間確保得長，故而能夠縮短使多孔過濾器32達到規(guī)定溫度(例如，約160℃)以上需要的時間。

另外，通過降低混合氣體含有的氧濃度，能夠抑制供給至多孔過濾器32的氣體含有的硫磺成分氧化而產生SO₂的情況，或SO₂氧化而轉變?yōu)镾O₃，最終因這些硫磺成分而引起腐蝕的情況。

接下來，使用圖6說明在本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序以及其比較例中從焦炭回收裝置30排出的氣體的流量。

在圖6中，(a)示出本實施方式的起動工序中的氣體的流量，(b)示出比較例的起動工序中的氣體的流量。圖6中的實線表示從煤炭氣化爐10的出口向可燃性氣體供給流路11供給的氣體量，虛線表示供給至煤炭氣化爐10的空氣量，點劃線表示供給至煤炭氣化爐10的氮氣量。

首先，說明圖6(a)的本實施方式的起動方法。圖4的步驟S401與圖6(a)的時刻T1～T2對應。在時刻T1，開始向煤炭氣化爐10供給氮氣，在到達時刻T2之前，將供給至煤炭氣化爐10的氮氣維持為大致恒定的流量。

圖4的步驟S402與圖6(a)的時刻T2～T3對應。

圖4的步驟S403與圖6(a)的時刻T2～T7對應。從時刻T2到時刻T3，從空氣分離裝置80向惰性氣體供給流路81供給的氮氣量上升，從時刻T3到時刻T6，供給至煤炭氣化爐10的氮氣量維持為大致恒定。

圖4的步驟S404與圖6(a)的時刻T2～T7對應。從時刻T2到時刻T3，使空氣流量調整閥56的開度增加，使從抽氣空氣升壓機54供給至煤炭氣化爐10的空氣量增加。從時刻T3到時刻T6，供給至煤炭氣化爐10的空氣量維持為大致恒定。

控制裝置CU當確認到在時刻T3氮氣量與空氣量達到目標量時，在時刻T4將起動用燃料向起動用燒嘴BS供給，開始進行基于起動用燃料的燃燒?？刂蒲b置CU從時刻T4到時刻T7一邊酌情改變各種條件，一邊繼續(xù)進行基于起動用燃料的燃燒。

圖4的步驟S405與圖6(a)的時刻T7～T8對應。在時刻T7，控制裝置CU輸出使空氣流量調整閥56的開度增加的控制信號、以及減小壓力調整閥97的開度的控制信號。由此，從時刻T7到時刻T8，供給至煤炭氣化爐10的空氣量增加，且煤炭氣化爐10被加壓。

圖4的步驟S406與圖6(a)的時刻T9對應。控制裝置CU確認到在時刻T8煤炭氣化爐10被加壓至目標壓力，結束給壓(加壓)?？刂蒲b置CU在時刻T9使開閉閥92、36、42處于關閉狀態(tài)，使開閉閥12、35、43處于打開狀態(tài)，以便將利用焦炭回收裝置30回收焦炭后的燃燒氣體向氣體提純設備40供給。

接著，說明圖6(b)的比較例的起動方法。圖5的步驟S501與圖6(b)的時刻T1～T2對應。在時刻T1開始向煤炭氣化爐10供給氮氣，到達時刻T2之前，供給至煤炭氣化爐10的氮氣量的流量緩緩減少。

圖5的步驟S502與圖6(b)的時刻T2～T3對應。

圖5的步驟S503與圖6(b)的時刻T2～T7對應。從時刻T2到時刻T3，使空氣流量調整閥56的開度增加，使從抽氣空氣升壓機54供給至煤炭氣化爐10的空氣量增加。從時刻T3到時刻T6，供給至煤炭氣化爐10的空氣量維持為大致恒定。

控制裝置CU當在時刻T3確認到空氣量達到目標量時，在時刻T4將起動用燃料向起動用燒嘴BS供給，開始進行基于起動用燃料的燃燒?？刂蒲b置CU從時刻T4到時刻T7一邊酌情改變各種條件一邊繼續(xù)進行基于起動用燃料的燃燒。

圖5的步驟S505與圖6(b)的時刻T7～T8對應。在時刻T7，控制裝置CU輸出使空氣流量調整閥56的開度增加的控制信號、以及減小壓力調整閥97的開度的控制信號。由此，從時刻T7到時刻T8，供給至煤炭氣化爐10的空氣量增加，且煤炭氣化爐10被加壓。

圖5的步驟S506與圖6(b)的時刻T9對應?？刂蒲b置CU確認到在時刻T8煤炭氣化爐10被加壓至目標壓力而結束給壓(加壓)?？刂蒲b置CU在時刻T9使開閉閥92、36、42處于關閉狀態(tài)，使開閉閥12、35、43處于打開狀態(tài)，以便將利用焦炭回收裝置30回收焦炭后的燃燒氣體供給至氣體提純設備40。

這樣，在圖6(a)所示的本實施方式的起動工序中，從在時刻T4開始進行基于起動用燃料的燃燒之前的時刻T2增加氮氣的供給量，在時刻T3使氮氣的供給量達到目標量，之后開始進行基于起動用燃料的燃燒。

與此相對，在比較例的起動工序中，在時刻T4開始進行基于起動用燃料的燃燒的時刻，供給至煤炭氣化爐10的氮氣量保持少量。

接下來，使用圖7說明在本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備1的起動工序以及該比較例中從煤炭氣化爐10排出的混合氣體的氧濃度。

在圖7中，(a)示出在本實施方式的起動工序中從煤炭氣化爐10排出的混合氣體的氧濃度，(b)示出在比較例的起動工序中從煤炭氣化爐10排出的混合氣體的氧濃度。

比較圖7(a)與圖7(b)，在時刻T3～時刻T4，在氧濃度達到最大值的方面是共通的。其原因在于，在時刻T2開始向煤炭氣化爐10供給空氣，在時刻T3達到恒定的流量。另外，由于在時刻T4開始進行基于起動用燃料的燃燒，因此在時刻T4之后氧因燃燒而被消耗。

另一方面，比較圖7(a)與圖7(b)，不同之處在于，相對于圖7(b)的氧濃度的最大值，圖7(a)的氧濃度的最大值較小。其原因在于，在本實施方式的起動工序中，通過在時刻T4開始進行基于起動用燃料的燃燒之前的時刻T2，使氮氣的供給量增加，從而氮氣與空氣混合而成的混合氣體的氧濃度降低。

這樣，在本實施方式的起動工序中，與比較例的起動工序相比，開始進行基于起動用燃料的燃燒的時刻的起動用燒嘴BS的周圍的氣氛的氧濃度足夠低。因此，能夠充分降低供給至焦炭回收裝置30的燃燒氣體與氮氣的混合氣體的氧濃度，能夠抑制存在于焦炭回收裝置30的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火。

接下來，說明本實施方式的煤炭氣化爐設備100起到的作用以及效果。

本實施方式的煤炭氣化爐設備100為了使煤炭氣化爐設備100起動而使用起動用燒嘴BS使含氧氣體與起動用燃料燃燒。然后，通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體被供給至焦炭回收裝置30。通過這樣做，在含氧氣體以及燃燒氣體所含的焦炭被焦炭回收裝置30回收之后，將該氣體供給至火炬設備90。由此，能夠防止或者抑制向火炬設備90供給含焦炭的含氧氣體以及燃燒氣體的情況。

在此，由于焦炭回收裝置30中存在含未燃的固體碳質的焦炭，因此在供給至焦炭回收裝置30的燃燒氣體的氧濃度高的情況下，存在使焦炭所含的未燃的固體碳著火的可能性。

因此，本實施方式的煤炭氣化爐設備100在開始通過起動用燒嘴BS進行起動用燃料的燃燒之前控制向焦炭回收裝置30的上游側供給的氮氣(惰性氣體)的供給量，使通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體與氮氣混合而成的混合氣體的氧濃度達到著火濃度以下。

通過這樣做，即使在通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體的氧濃度高的情況下，也在焦炭回收裝置30的上游側向燃燒氣體混合氮氣，氧濃度為著火濃度以下的混合氣體被供給至焦炭回收裝置30。因此，能夠抑制存在于焦炭回收裝置30的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火。

此外，由于在開始通過起動用燒嘴BS進行起動用燃料的燃燒之前，控制供給至焦炭回收裝置30的上游側的氮氣(惰性氣體)的供給量，因此，生成的燃燒氣體從產生時刻開始更可靠地混合氮氣(惰性氣體)，從而不存在這些氣體混合而成的混合氣體的氧濃度高的時候，具有更可靠地降低氧濃度的效果。

在本實施方式的煤炭氣化爐設備100中，優(yōu)選著火濃度低于存在于焦炭回收裝置30的焦炭所含的未燃的固體碳質能著火的氧濃度的下限值。

通過這樣做，能夠可靠地防止存在于焦炭回收裝置30的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火。

另外，優(yōu)選著火濃度是14體積百分比濃度。

發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)，不需要形成含燃燒氣體的混合氣體的氧濃度完全不存在的狀態(tài)，通過從包括基于起動用燃料的氣化爐點火時刻在內的燃燒氣體的產生開始可靠地使氧濃度達到規(guī)定濃度以下，由此能夠防止未燃的固體碳質的著火。

即，發(fā)明人們得到如下見解，在燃燒氣體所含的煤塵的濃度比較低，并且起動時的煤炭氣化爐10內的壓力相對于額定運轉壓力比較低的情況下，通過將混合氣體的氧濃度設為14體積百分比濃度以下，能夠防止存在于焦炭回收裝置30的未燃的固體碳質的著火。因此，通過將混合氣體的氧濃度設為14體積百分比濃度以下，能夠防止未燃的固體碳質的著火。

另外，進一步優(yōu)選著火濃度是12體積百分比濃度。

發(fā)明人們得到如下見解，在起動時的煤炭氣化爐10內的壓力相對于額定運轉壓力比較低的情況下，與燃燒氣體所含的煤塵的濃度無關地，通過將混合氣體的氧濃度設為12體積百分比濃度以下，能夠可靠地防止未燃的固體碳質的著火。因此，通過將混合氣體的氧濃度設為12體積百分比以下，能夠可靠地防止未燃的固體碳質的著火。

這樣，對于混合氣體的氧濃度，通過在大氣壓水平下將氧濃度始終設為14體積百分比濃度以下，并且在壓力高的狀態(tài)下將氧濃度始終設為12體積百分比濃度以下，由此能夠防止未燃的固體碳質的著火。

在此，“著火”表示因熱源等的存在而點著火發(fā)生燃燒反應，與緩緩地進行的氧化反應不同。另外，因未燃的固體碳質的量、狀態(tài)而使得火焰的產生狀況不同，不一定與自燃的起火相同。通過抑制存在于焦炭回收裝置30的焦炭所含的未燃的固體碳質的著火，防止固體碳質燃料的燃燒所帶來的燃燒熱使焦炭回收裝置30的溫度過度上升，成為超過材料的設計溫度、損傷的原因。

在本實施方式的煤炭氣化爐設備100中，煤炭氣化爐10具有使微粉煤燃燒的燃燒室燒嘴10f，空氣分離裝置80經由惰性氣體供給流路81向燃燒室燒嘴10f供給氮氣。通過這樣做，利用為了在煤炭氣化爐設備100的運轉時使微粉煤燃燒而使用的燃燒室燒嘴10f，能夠向通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體混合氮氣。

在本實施方式中，煤炭氣化爐10具有多個燃燒室燒嘴10f，多個燃燒室燒嘴10f的吹出口分別朝向不同的方向配置，以使得從吹出口排出的氣體在與氣化爐剖面大致正交的方向上形成旋渦的中心。

通過這樣做，利用從燃燒室燒嘴10f向煤炭氣化爐10排出的氮氣形成旋渦，促進通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體與惰性氣體的混合。因此，混合氣體不存在氧濃度高的部分，能夠抑制未燃的固體碳質的著火。

〔第二實施方式〕

接下來，說明本發(fā)明的第二實施方式。本實施方式是第一實施方式的變形例，除了以下特別說明的情況之外均與第一實施方式相同，省略說明。

在本發(fā)明的第一實施方式中，空氣分離裝置80在開始通過起動用燒嘴BS進行含氧氣體與起動用燃料的燃燒之前向燃燒室燒嘴10f供給氮氣。

與此相對，在本實施方式中，代替向燃燒室燒嘴10f供給氮氣，向比燃燒室燒嘴10f靠下游側并且比可燃性氣體供給流路11靠上游側的環(huán)狀通路部10j供給來自空氣分離裝置80的氮氣。

如圖9所示那樣，在本實施方式中，在從空氣分離裝置80向煤炭氣化爐10供給氮氣的惰性氣體供給流路81中設置流量調整閥84，控制裝置CU控制流量調整閥84的開度。

如圖9所示那樣，經由流量調整閥84供給氮氣的位置是環(huán)狀通路部10j。供給至環(huán)狀通路部10j的氮氣在合成氣冷卻器10b的出口部101與通過合成氣冷卻器10b后的燃燒氣體混合。換句話說，經由流量調整閥84供給的氮氣與通過合成氣冷卻器10b進行熱交換后的燃燒氣體混合。

根據(jù)本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備，與向比合成氣冷卻器10b靠上游側的部分供給氮氣而使燃燒氣體的溫度降低的情況比較，能夠提高合成氣冷卻器10b的熱回收效率。

〔第三實施方式〕

接下來，說明本發(fā)明的第三實施方式。本實施方式是第一實施方式的變形例，除了以下特別說明的情況之外均與第一實施方式相同，省略說明。

在本發(fā)明的第一實施方式中，空氣分離裝置80在開始通過起動用燒嘴BS使含氧氣體與起動用燃料燃燒之前，向燃燒室燒嘴10f供給氮氣。

與此相對，在本實施方式中，代替向燃燒室燒嘴10f供給氮氣，向用于從煤炭氣化爐10向焦炭回收裝置30供給可燃性氣體的可燃性氣體供給流路11供給氮氣。

如圖10所示那樣，在本實施方式中，在從空氣分離裝置80向可燃性氣體供給流路11供給氮氣的惰性氣體供給流路81中設置流量調整閥85，控制裝置CU控制流量調整閥85的開度。

根據(jù)本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備，能夠不對煤炭氣化爐10造成影響地向焦炭回收裝置30的上游側供給氮氣，向通過含氧氣體與起動用燃料的燃燒而生成的燃燒氣體混合氮氣。

〔第四實施方式〕

在本發(fā)明的第二實施方式中，代替第一實施方式的燃燒室燒嘴10f而向比燃燒室燒嘴10f靠下游側并且比可燃性氣體供給流路11靠上游側的環(huán)狀通路部10j供給氮氣。另外，在本發(fā)明的第三實施方式中，代替第一實施方式的燃燒室燒嘴10f而向用于從煤炭氣化爐10向焦炭回收裝置30供給可燃性氣體的可燃性氣體供給流路11供給氮氣。

與此相對，在本實施方式中，在第一實施方式的燃燒室燒嘴10f的基礎上，向比合成氣冷卻器10b靠下游側并且比可燃性氣體供給流路11靠上游側的出口部101供給氮氣，或者進一步向用于從煤炭氣化爐10向焦炭回收裝置30供給可燃性氣體的可燃性氣體供給流路11供給氮氣。

如圖11所示那樣，本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備在比合成氣冷卻器10b靠下游側并且比可燃性氣體供給流路11靠上游側的合成氣冷卻器10b的出口部101具備供給來自空氣分離裝置80的氮氣的流量調整閥84。

另外，本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備1具備從空氣分離裝置80向可燃性氣體供給流路11供給氮氣的流量調整閥85。

這樣，本實施方式的煤炭氣化復合發(fā)電設備構成為能夠將從惰性氣體供給流路81供給的氮氣從燃燒室燒嘴10f、流量調整閥84、流量調整閥85供給到各位置。

并且，本實施方式的控制裝置CU能夠酌情控制向燃燒室燒嘴10f、流量調整閥84、流量調整閥85中的哪一方供給氮氣。另外，控制裝置CU能夠酌情控制應當分別向燃燒室燒嘴10f、流量調整閥84、流量調整閥85供給多少氮氣量。

具體地說，將分別向燃燒室燒嘴10f、流量調整閥84、流量調整閥85分配氮氣的分配裝置(省略圖示)設置于惰性氣體供給流路81。并且，控制裝置CU通過控制分配裝置而酌情控制向燃燒室燒嘴10f、流量調整閥84、流量調整閥85中的哪一方供給氮氣。另外，控制裝置CU通過控制分配裝置而決定分別向燃燒室燒嘴10f、流量調整閥84、流量調整閥85分配的分配量。

根據(jù)本實施方式，通過在焦炭回收裝置30的上游側的多個位置供給氮氣，能夠生成混合度更高且氧濃度分布均勻化的混合氣體，并將其供給至焦炭回收裝置30。

〔其他實施方式〕

在以上說明中，作為用于生成可燃性氣體的設備，示出了使用將粉碎了的煤炭(微粉煤)氣化的煤炭氣化爐10的例子，但也可以采用其他方式。

例如，作為用于生成可燃性氣體的設備，也可以使用使間伐材、廢木、流木、草類、廢棄物、污泥、輪胎等生物燃料等其他固體碳質燃料氣化的氣化爐設備。

在以上的說明中，燃氣輪機設備50與蒸汽輪機設備70雙方向與發(fā)電機71連結的旋轉軸賦予驅動力，但也可以采用其他方式。例如，也可以在燃氣輪機設備50賦予驅動力的旋轉軸上設置燃氣輪機設備50專用的發(fā)電機，在蒸汽輪機設備70賦予驅動力的其他旋轉軸上設置蒸汽輪機設備70專用的發(fā)電機。

在以上的說明中，作為惰性氣體(不活潑氣體)例示了氮氣，但也可以采用其他方式。例如，也可以代替氮氣，采用二氧化碳、二氧化碳與氮氣的混合氣體等其他惰性氣體。

附圖標記

1 煤炭氣化復合發(fā)電設備(氣化復合發(fā)電設備)

10 煤炭氣化爐(氣化爐)

10a 氣化部

10b 合成氣冷卻器(熱交換器)

10d 燃燒室

10f 燃燒室燒嘴

10j 環(huán)狀通路部

10k 起動用燃燒室

101 出口部

11、34、41 可燃性氣體供給流路

12、35、36、42、43、92 開閉閥

21 微粉燃料供給流路

30 焦炭回收裝置(焦炭回收部)

31 旋風分離器

32 多孔過濾器

40 氣體提純設備

50 燃氣輪機設備

54 抽氣空氣升壓機

55 空氣供給流路

56 空氣流量調整閥(第一供給部)

60 廢熱回收鍋爐(HRSG)

70 蒸汽輪機設備(ST)

80 空氣分離裝置(ASU)

81 惰性氣體供給流路(第二供給部)

82 氧供給流路(第一供給部)

84、85 流量調整閥

90 火炬設備

100 煤炭氣化爐設備(氣化爐設備)

BS 起動用燒嘴

CU 控制裝置(控制部)