CN101611122B - 气化燃料的气化方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，在将含固定碳成分多的高燃料比燃料气化时，提高可燃性固体成分的气化效率。将导入在介质分离装置9分离的流化介质10的介质流下管11、与导入气化燃料12的燃料供给口21配置在气化炉2的一侧，将把气化炉2内部的可燃性固体成分18与流化介质10供给燃烧炉1的固体成分供给口19配置在燃烧炉2的另一侧，在气化炉2内部的一侧与另一侧之间配置垂直的隔离板22，形成由气化炉2内部的一侧向着另一侧并上下曲折的Z字状弯曲流路23。

Description

气化燃料的气化方法和装置
技术领域
本发明涉及气化燃料的气化方法和装置，特别地涉及可使高燃料比燃料的气化有效进行的气化燃料的气化方法和装置。
背景技术
关于将煤等固体燃料、有机性废弃物等作为燃料并使其分解产生气体的流化床气化炉，以往已有多种提案。此类流化床气化炉的一种称为统合性气化炉，该统合性气化炉中，向各个下部供给流动化气体而形成流化床的气化室和碳(char)燃烧室通过在下端具有开口部的一片隔离壁隔开，整体上是一体的。在气化室和碳燃烧室之间，流化介质通过隔离壁的开口部进行循环，使碳(可燃性固体成分)伴随流化介质由气化室向碳燃烧室转移，并将在碳燃烧室由碳(可燃性固体成分)燃烧加热的流化介质由碳燃烧室向气化室转移(例如参照专利文献1)。
专利文献1所示的装置中，气化室和碳燃烧室隔着一片隔离壁横向并列配置，在气化室生成的可燃性固体成分的一部分从开口部导入燃烧室并燃烧，但由于可燃性固体成分从气化室向燃烧室的转移是任其自然的，所以存在非常不稳定的问题，因此，在专利文献1中设置了流动化气体的空塔速度的强流动化域和弱流动化域调节可燃性固体成分的流动。但是，即使如此调节空塔速度，也不可能有效地仅将在气化室进行了充分气化的可燃性固体成分向碳燃烧室供给，部分可燃性固体成分在未经充分气化的情况下供给了碳燃烧室。因此，在气化燃料尤其为含固定碳成分多的煤等高燃料比燃料、或混有含固定碳成分多的高燃料比原料的燃料(例如有机废弃物、混合燃料)时，由于不能仅将由高燃料比燃料生成的可燃性固体成分有效地留在气化室进行气化，所以存在不能得到高气化效率的问题。
另外，为了解决专利文献1具有的问题，本申请人提出采用外部循环方式的燃烧装置来使气化燃料进行气化的装置(参照专利文献2)。
图1简要示出了采用专利文献2的燃烧装置由气化燃料生成有用的可燃性气体的气化装置，该气化装置由主要进行可燃性固体成分燃烧的燃烧炉1、和主要进行气化燃料的气化的气化炉2构成。向前述燃烧炉1的下部供给空气3和城市煤气、煤油、重油等起动用燃料4，与砂等流化介质起泡的同时进行混合燃烧，以此形成加热流化介质的流化床5，进一步在燃烧炉1内的流化床5的上部形成高温的自由空间6。此时，虽然在图1中示出了通过散气板7向燃烧炉1内吹入空气3而形成流化床5的情况，但也可采用以往实施的散气喷嘴向燃烧炉1内吹入空气3来形成流化床5。起动用燃料4随着后述的气化燃料12的供给，减少其供给量，最终停止供给。
前述燃烧炉1的上部连接了排气管8，从该排气管8导出的排气导入介质分离装置9(热旋风分离器)并分离排气中的流化介质10，介质分离装置9分离的流化介质10通过介质流下管11供给前述气化炉2。
在前述气化炉2的上部设置气化燃料12的燃料供给口13，从该燃料供给口13供给煤、焦炭等含固定碳成分多的燃料(以下称“高燃料比燃料”)、各种废弃物或污泥等有机性废弃物或者包含它们的混合物的气化燃料。另外，向前述气化炉的下部供给蒸汽14，并由前述蒸汽14、高温流化介质10和气化燃料12起泡形成流化床15，通过前述高温流化介质10将前述气化燃料12气化。此时，虽然在图1中示出了通过散气板7a向气化炉2内吹入蒸汽14而形成流化床15的情况，但也可采用以往实施的散气喷嘴向气化炉2内吹入蒸汽14来形成流化床15。
上述气化燃料12气化后生成的可燃性气体16从设置在气化炉2上部的取出口17取出。上述可燃性气体16供给发电涡轮等利用类装置。
另外，经上述气化燃料12的气化在气化炉2内生成的可燃性固体成分18被从前述介质流下管11不断供给的流化介质10由图1的右侧向左侧依次推挤移动，通过从气化炉2的左侧端部的由高度方向中间部位置向下倾斜并连接于燃烧炉1的固体成分供给口19，可燃性固体成分18和流化介质10以混合状态供给前述燃烧炉1。
在上述气化装置中，由前述燃料供给口13向气化炉2供给的气化燃料12被前述高温的流化介质10加热，进一步通过与蒸汽14接触发生水性气化反应(C+H2O＝H2+CO)，在生成CO、H2等可燃性气体16的同时生成可燃性固体成分18。生成的可燃性气体16从气化炉2的取出口17供给未图示的发电用涡轮等利用类装置。
另一方面，在气化炉2内部生成的可燃性固体成分18，通过从前述介质流下管11不断供给的流化介质10从图1的一侧(右侧)向另一侧(左侧)流动，由气化炉2的左侧端部所具有的固体成分供给口19与流化介质10一起供给燃烧炉1，可燃性固体成分18通过流化床5而燃烧并因此使燃烧炉1内的燃烧气体和流化介质升温。另外，通过前述介质分离装置9分离的排气20经未图示的锅炉等排热回收装置和排气处理装置等排向大气中。
专利文献1：日本特开2004-196831号公报
专利文献2：日本特开2006-132885号公报
发明内容
在表示上述专利文献2的图1的气化装置中，供给气化炉2的气化燃料12为如有机性废弃物等的固定碳成分含量较少而挥发成分多的燃料(低燃料比燃料)时，气化容易进行且通过气化生成的可燃性固体成分18b的比重也比较小，因而这种比重轻的可燃性固体成分18在流化床15的相对上层部分如虚线箭头所示进行流动并在短时间气化，流入固体成分供给口19。
另一方面，供给气化炉2的燃料为煤、焦炭等固定碳成分含量多的燃料(高燃料比燃料)时、或混有含固定碳成分多的高燃料比原料的燃料(例如有机废弃物、混合燃料)时，由高燃料比燃料的气化生成的可燃性固体成分比重大，因而这种大比重可燃性固体成分18a有在气化炉2的底部贮留的倾向，进一步由于如前所述的流化介质10由一侧向另一侧的固体成分供给口19流动的作用，大比重可燃性固体成分18a集中在固体成分供给口19侧的底部而贮留。
因此，向气化炉2内部供给高燃料比燃料而新生成的大比重可燃性固体成分18a，产生如实线箭头所示通过前述贮留的可燃性固体成分18b的上侧流入固体成分供给口19的倾向，因此大比重可燃性固体成分18a未经充分气化就供给了燃烧炉1，出现在供给高燃料比燃料时大比重可燃性固体成分18a的气化率不能有效提高的问题。
本发明是为了解决上述以往课题而进行的，提供尤其在将含固定碳成分多的高燃料比燃料气化时，可提高可燃性固体成分的气化效率的气化燃料的气化方法和装置。
本发明提供气化燃料的气化方法，其为将燃烧炉的排气导入介质分离装置分离流化介质，通过将分离的流化介质和气化燃料供给气化炉并通过蒸汽的流化床将气化燃料气化并取出可燃性气体，将通过前述气化在气化炉内部生成的可燃性固体成分和流化介质供给前述燃烧炉，并通过空气使前述可燃性固体成分燃烧来加热流化介质的气化燃料的气化方法；通过前述介质分离装置分离的流化介质和气化燃料供给前述气化炉内部的一侧，且将前述气化炉内部的可燃性固体成分和流化介质从设置于前述气化炉的另一侧的固体成分供给口供给前述燃烧炉，在前述气化炉内部的一侧和另一侧之间设置隔离板并形成上下曲折的Z字状弯曲流路，在使供给气化炉内的一侧的气化燃料和流化介质沿前述弯曲流路移动的同时进行气化，供给另一侧的固体成分供给口。
上述气化燃料的气化方法中，前述气化燃料可以为高燃料比燃料。
上述气化燃料的气化方法中，前述气化燃料可以为有机性废弃物。
上述气化燃料的气化方法中，前述气化燃料可以为高燃料比燃料与有机性废弃物的混合物。
本发明提供气化燃料的气化装置，其包括：
由燃烧炉的排气分离流化介质的介质分离装置、和
将用该介质分离装置分离的流化介质通过介质流下管导入的同时通过燃料供给口导入气化燃料，通过由蒸汽形成的流化床将气化燃料气化，排出可燃性气体的气化炉、和
将在气化炉气化时产生的可燃性固体成分和流化介质供给前述燃烧炉的固体成分供给口、和
将来自该固体成分供给口的可燃性固体成分和流化介质导入并通过空气流化床燃烧可燃性固体成分，加热流化介质的前述燃烧炉，
将导入在前述介质分离装置分离的流化介质的介质流下管、与导入气化燃料的燃料供给口配置在前述气化炉的一侧，
将把前述气化炉内部的可燃性固体成分与流化介质供给前述燃烧炉的固体成分供给口配置在前述气化炉的另一侧，
在前述气化炉内部的一侧与另一侧之间配置垂直的隔离板，形成由气化炉内部的一侧向着另一侧并上下曲折的Z字状弯曲流路。
在上述气化燃料的气化装置中，对于前述隔离板，可将下端固定于气化炉底面的下部隔离板、与下端和气化炉底面之间形成连通间隔的上部隔离板交替配置多个。
在上述气化燃料的气化装置中，前述Z字状弯曲流路中的另一侧部可形成可燃性固体成分与流化介质上升而导入固体成分供给口的上升流。
在上述气化燃料的气化装置中，前述隔离板可调节相互间隔。
根据上述方法，可达到如下作用。
在上述本发明的气化燃料的气化方法和装置中，供给气化炉的气化燃料通过气化炉内部的流化床气化而生成可燃性气体和可燃性固体成分，可燃性气体为用于发电等而被取出至外部。此时，由于在气化炉的一侧与另一侧之间通过间隔地配置多个垂直隔离板而形成了由气化炉内部的一侧向着另一侧并上下曲折的Z字状弯曲流路，所以在前述气化炉内部气化生成的可燃性固体成分全部通过弯曲流路由一侧向另一侧流动，因此，前述可燃性固体成分在流入固体成分供给口之前被均匀且充分地气化。
根据本发明的气化燃料的气化方法和装置，由于在气化炉的一侧与另一侧之间间隔地配置多个垂直隔离板而形成了由气化炉内部的一侧向着另一侧并上下曲折的Z字状弯曲流路，所以在前述气化炉内部气化生成的可燃性固体成分全部通过弯曲流路由一侧向另一侧流动。
因此，作为气化燃料，即使单独使用高燃料比燃料或有机性废弃物，或者使用高燃料比燃料与有机性废弃物的混合物，通过气化燃料的气化而生成的全部可燃性固体成分确实沿着弯曲流路流动，因此，可防止大比重可燃性固体成分集中在气化炉内部并贮留，以及由于该贮留使新生成的大比重可燃性固体成分未充分气化就流入固体成分供给口的问题，特别是可大幅提高高燃料比燃料产生的大比重可燃性固体成分的气化效率，因此，起到大幅提高可燃性气体的生成效率(生产性)的优良效果。
附图说明
图1使用以往的燃烧装置由气化燃料生成可燃性气体的气化装置的示意图
图2作为本发明的实施例的气化装置的整体示意图
图3图2的主要部分的示意图
符号说明
1 燃烧炉
2 气化炉
3 空气
5 流化床
9 介质分离装置
10 流化介质
11 介质流下管
12 气化燃料
14 蒸汽
15 流化床
16 可燃性气体
18 可燃性固体成分
19 固体成分供给口
21 燃料供给口
22 隔离板
22a 下部隔离板
22b 上部隔离板
23 弯曲流路
24 上升流
S 连通间隔
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行说明。
图2、图3示出了在图1所示的气化炉2中，尤其是供给高燃料比燃料时，可提高大比重可燃性固体成分的气化率的本发明的实施例，因此对于图中与图1相同之处，对相同符号省略了说明，仅对本发明的特征部分进行详细说明。
如图2、图3所示，将把由前述介质分离装置9分离的流化介质10导入气化炉2的介质流下管11、与将气化燃料12导入气化炉2的燃料供给口21配置于前述气化炉2内部的一侧(图2、图3的右侧)，将用于把前述气化炉2内部的可燃性固体成分18与流化介质10供给前述燃烧炉1的固体成分供给口19配置于前述气化炉2的另一侧(图2、图3的左侧)。此时的构成为，前述燃料供给口21设置于气化炉2的一侧(图2、图3的右侧)的端部侧壁上，燃料供给口21在保持气化炉2的密封的同时供给气化燃料12。
前述气化炉2的内部的前述一侧与另一侧之间间隔地配置多个垂直的隔离板22，由此通过该隔离板22形成由气化炉内部的一侧向着另一侧上下曲折的Z字状弯曲流路23。
图示的隔离板22交替配置了将下端固定于气化炉2的底面的下部隔离板22a、与在下端与气化炉2的底面之间具有连通间隔S的上部隔离板22b。此时，前述上部隔离板22b具有使流化床15的粒子不飞越其上端流动的高度。
在前述Z字状弯曲流路23的另一侧部，形成可燃性固体成分18a与流化介质10上升而导入固体成分供给口19的上升流24。形成该上升流的上部隔离板22b的上端通过密封板25固定于气化炉2的另一侧侧板而密封。
前述隔离板22可设置成固定于气化炉2内部，但也可以为下述构成，即，气化炉2例如装卸自由地具备隔离板22，可调节隔离板22的相互间隔。
通过前述气化炉2气化而生成的可燃性气体16供给图2所示的利用类装置26。作为利用类装置26可以为将可燃性气体16直接作为燃料使用的发电用气体涡轮，将可燃性气体改性并制造富H2的燃料电池用燃料、制造乙醇或DME等液体燃料的改性装置等。
另外，由前述介质分离装置9分离的排气20可导入空气预热器27进行空气预热，预热的空气3通过空气管28导入前述燃烧炉1形成流化床5。
前述排气20还可以导入蒸汽发生器29并与水进行热交换产生蒸汽，产生的蒸汽14通过蒸汽管30导入前述气化炉2形成流化床15。另外，供给上述气化炉2的蒸汽14也可利用通过其他锅炉等制备的。如前所述进行了热回收的排气20通过排气处理装置31净化后排出至大气中。
另外，在前述气化炉2中，当将气化燃料12气化所必需的热量不足时，可分出由前述空气预热器27供给燃烧炉1的空气3的一部分，将该分出的空气3a供给前述气化炉2，使前述气化燃料12的一部分燃烧(部分燃烧)，以此使流化床15的温度上升。
接着说明上述图2、图3所示的实施例的作用。
作为供给前述气化炉2的气化燃料12，可以采用煤、焦炭等固定碳成分含量多的高燃料比燃料或有机性废弃物、或者高燃料比燃料与有机性废弃物的混合物等。
在上述气化装置中，由设置于气化炉2的一侧的燃料供给口21供给的气化燃料12被通过流化床15由前述介质流下管11供给的高温流化介质10加热，同时通过与蒸汽14的接触发生水性气化反应(C+H2O＝H2+CO)，在生成CO、H2等可燃性气体16的同时，生成可燃性固体成分18。生成的可燃性气体16从气化炉2的取出口17供给利用类装置26。
另一方面，虽然通过前述气化燃料12的气化在气化炉2内部生成可燃性固体成分18，但此时由于在气化炉的一侧与另一侧之间间隔地配置了多个垂直的隔离板22而形成了由气化炉2内部的一侧向着另一侧并上下曲折的Z字状弯曲流路23，所以在气化炉2内部生成的可燃性固体成分18全部通过弯曲流路23由一侧流向另一侧，因此，前述可燃性固体成分18在流入固体成分供给口19之前被均匀且充分地气化。
即，作为前述气化燃料12，即使单独使用高燃料比燃料或有机性废弃物，或者使用高燃料比燃料与有机性废弃物的混合物，通过气化燃料12的气化而生成的全部可燃性固体成分18确实沿着弯曲流路流动，因此，可防止大比重可燃性固体成分18a集中在气化炉2内部并贮留、由于该贮留使新生成的大比重可燃性固体成分18a未充分气化就流入固体成分供给口19的问题，从而可大幅提高尤其是高燃料比燃料产生的大比重可燃性固体成分18a的气化效率。
另外，在采用含有一部分高燃料比燃料的有机性废弃物、或将高燃料比燃料与有机性废弃物混合进行共气化的气化燃料12时，由于可防止大比重可燃性固体成分18a集中在气化炉2内部并贮留，所以可促进大比重可燃性固体成分18a的气化，提高气化燃料12整体的气化效率。
如上所述通过高效进行气化燃料12的气化，可大幅提高可燃性气体16的生成效率(生产性)。
另外，本发明的气化燃料的气化方法和装置并不仅限于上述实施例，在不偏离本发明要旨的范围内可进行各种变更，这是理所当然的。
产业实用性
本发明可适用于将煤、焦炭等含固定碳成分多的高燃料比燃料、各种废弃物或污泥等有机性废弃物、或者包含它们的混合物的气化燃料气化的情况。

Claims (7)

1.气化燃料的气化方法，其为将燃烧炉的排气导入介质分离装置分离流化介质，将分离的流化介质和气化燃料供给气化炉，通过利用蒸汽的流化床将气化燃料气化并取出可燃性气体，将通过前述气化在气化炉内部生成的可燃性固体成分和流化介质供给前述燃烧炉，并通过空气使前述可燃性固体成分燃烧来加热流化介质的气化燃料的气化方法，在前述介质分离装置分离的流化介质和气化燃料供给前述气化炉内部的一侧，且将前述气化炉内部的可燃性固体成分和流化介质从设置于前述气化炉的另一侧的固体成分供给口供给前述燃烧炉，设置隔离板，在前述气化炉内部的一侧和另一侧之间形成上下曲折的Z字状弯曲流路，且在该Z字状弯曲流路的另一侧部形成可燃性固体成分与流化介质上升而导入固体成分供给口的上升流，形成该上升流的上部隔离板的上端通过密封板固定于气化炉的另一侧侧板而密封，供给气化炉内的一侧的气化燃料和流化介质沿着上述弯曲流路移动的同时气化而供给另一侧的固体成分供给口。
2.权利要求1所述的气化燃料的气化方法，其中前述气化燃料为高燃料比燃料。
3.权利要求1所述的气化燃料的气化方法，其中前述气化燃料为有机性废弃物。
4.权利要求1所述的气化燃料的气化方法，其中前述气化燃料为高燃料比燃料与有机性废弃物的混合物。
5.气化燃料的气化装置，其具备：
由燃烧炉的排气分离流化介质的介质分离装置、
将用该介质分离装置分离的流化介质通过介质流下管导入的同时通过燃料供给口导入气化燃料，通过由蒸汽形成的流化床将气化燃料气化，取出可燃性气体的气化炉、
将在气化炉气化时产生的可燃性固体成分和流化介质供给前述燃烧炉的固体成分供给口、
将来自该固体成分供给口的可燃性固体成分和流化介质导入并通过空气流化床燃烧可燃性固体成分，加热流化介质的前述燃烧炉，
将导入在前述介质分离装置分离的流化介质的介质流下管、与导入气化燃料的燃料供给口配置在前述气化炉的一侧，
将把前述气化炉内部的可燃性固体成分与流化介质供给前述燃烧炉的固体成分供给口配置在前述气化炉的另一侧，
配置隔离板，在前述气化炉内部的一侧与另一侧之间形成上下曲折的Z字状弯曲流路，且使沿该Z字状弯曲流路流动的可燃性固体成分与流化介质在气化炉内的另一侧形成向着固体成分供给口的上升流，并配置将形成于上述气化炉的另一侧和隔离板之间的上升流的上部堵住的密封板。
6.权利要求5所述的气化燃料的气化装置，其中前述隔离板交替配置多个下端固定于气化炉底面的下部隔离板、和下端与气化炉底面之间形成连通间隔的上部隔离板。
7.权利要求5所述的气化燃料的气化装置，其中前述隔离板可调节相互间隔。
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