CN108138058A

CN108138058A - 碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法

Info

Publication number: CN108138058A
Application number: CN201680058458.XA
Authority: CN
Inventors: 高木克彦
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-06-08
Also published as: EP3360948A4; EP3360948A1; WO2017061482A1; AU2016334756A1; JP2017071692A

Abstract

本发明的课题在于，提供能够以高收率使碳质燃料气化的碳质燃料的气化方法、以高收率使碳质燃料气化而使用的炼铁厂的操作方法以及能够以高收率由碳质燃料制造气化气体的气化气体的制造方法。通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂来解决该课题。

Description

碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法

技术领域

本发明涉及使用流化床气化炉的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法。

背景技术

对于将煤等碳质燃料气化而转换成发热量较高的生成气体的方法，以往公开了多种技术。

例如，在专利文献1中公开了如下的煤气化设备：将在煤气化炉中生成的生成气体的一部分抽出，并用氧气使抽出的生成气体燃烧而转换成CO₂和H₂O，将该CO₂和H₂O的混合气体作为将煤供给到煤气化炉中的载气。

专利文献1的煤气化设备通过具有这样的结构，与用N₂输送煤的情况相比提高了生成气体的燃烧热。

另外，在专利文献2中公开了如下的方法：在供给纯氧的气化炉中，向气化炉供给由炼钢炉产生的包含CO₂的炼铁副产气，利用由煤气化生成的煤焦与炼铁副产气中的CO₂的反应生成的CO，对生成气体进行改质而使发热量增加。

此外，在专利文献3中公开了如下的气化装置：其作为煤焦炭的气化装置，具有收容了包含煤焦炭粒子和流化介质的混合物的流化床的流化床气化炉(反应器)、以及在流化床的上面会聚阳光的单元，并且气化炉具有埋设在流化床中设置的导流筒以及将水蒸气从下方导入气化炉中的单元，具有利用导入的水蒸气使流化床在导流筒的内外进行循环流动的构成。另外，在专利文献3中，主要使用石英砂(SiO₂)作为流化介质。

专利文献3中记载的装置通过使用包含煤焦炭粒子与流化介质的混合物的流化床，防止流化床粒子的反应速率的降低，从而使气化反应顺畅地进行。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-355693号公报

专利文献2：日本特开2007-9069号公报

专利文献3：日本特开2015-86232号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在上述现有技术中存在如下所述的问题。

专利文献1中记载的设备，将在气化炉中生成的生成气体的一部分抽出，用氧气使其燃烧而转换成CO₂和H₂O，将CO₂和H₂O的混合气体作为煤的载气。

因此，无法任意地控制作为载气供给到气化炉内的CO₂与H₂O的比率。其结果是，无法控制下述式(1)和式(2)的各反应量来以高收率制造生成气体。

C+CO₂→2CO…式(1)

C+H₂O→CO+H₂…式(2)

另外，专利文献2中记载的方法是利用炼铁副产气中的CO₂以及气化炉中得到的煤焦通过上述式(1)对生成气体进行改质的方法，是依赖炼铁副产气中的CO₂浓度来决定改质效率的方法。

因此，在存在无法以高收率制造生成气体的问题方面与专利文献1中记载的设备是相同的。

而且，专利文献3中记载的装置能够使用太阳能来进行气化反应并且能够使气化反应顺畅地进行，但在生成气体的收率方面无法称之为充分。

另外，在使用二氧化硅作为流化介质的情况下，还存在如下问题：在使用如次烟煤那样钠量多的碳质燃料作为气化原料时，钠与二氧化硅反应而变成钠玻璃，钠玻璃在气化炉中发生熔融，无法顺畅地进行气化。

因此，本发明的目的在于，提供能够以高收率使碳质燃料气化的碳质燃料的气化方法、以高收率使碳质燃料气化而使用的炼铁厂的操作方法以及能够以高收率由碳质燃料制造气化气体的气化气体的制造方法。

用于解决问题的方法

本发明人为了解决上述问题反复进行了研究，结果发现，在用流化床气化炉使碳质燃料气化时，将包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂供给到流化床气化炉中、并且使用氧化铝作为流化介质是有效的。进而，对于氧化铝的晶系、炼铁副产气的优选组成范围也得到了见解，从而完成了本发明。

本发明是基于这样的见解而完成的，主旨如下。

即，本发明的碳质燃料的气化方法提供一种碳质燃料的气化方法，其特征在于，在用流化床气化炉使碳质燃料气化时，使用氧化铝作为流化介质，将包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂供给到所述流化床气化炉中。

在这样的本发明的碳质燃料的气化方法中，优选所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。

另外，优选所述炼铁副产气的CO浓度为5体积％以上且N₂浓度为60体积％以下。

另外，优选所述氧化铝为选自γ-Al₂O₃、δ-Al₂O₃、θ-Al₂O₃以及α-Al₂O₃中的1种以上。

另外，优选所述氧化铝为α-Al₂O₃。

另外，优选所述碳质燃料为选自泥煤、褐煤以及次烟煤中的1种以上。

本发明的炼铁厂的操作方法的第一方式提供一种炼铁厂的操作方法，其通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，使所述碳质燃料气化，将生成的气体作为炼铁厂的能源的至少一部分使用。

另外，本发明的炼铁厂的操作方法的第二方式提供一种炼铁厂的操作方法，其通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，使所述碳质燃料气化，将生成的气体作为氧化铁的还原材料的至少一部分使用。

在这样的本发明的炼铁厂的操作方法中，优选所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。

另外，优选所述生成的气体为包含CO、H₂以及碳原子数1～4的烃的混合气体。

此外，本发明的气化气体的制造方法提供一种气化气体的制造方法，其特征在于，通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，使所述碳质燃料气化。

在这样的本发明的气化气体的制造方法中，优选所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。

发明效果

根据本发明的碳质燃料的气化方法，能够以高收率使碳质燃料气化，并且能够以低成本进行碳质燃料的气化。另外，根据本发明的炼铁厂的操作方法，通过以高收率使碳质燃料气化并将生成的气体用于炼铁厂的能源、氧化铁的还原，能够降低炼铁厂的操作成本。而且，根据本发明的气化气体的制造方法，能够利用碳质燃料的气化以高收率制造气化气体。

附图说明

图1是用于说明本发明的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法的一例的概念图。

具体实施方式

下面，基于后附的附图所示的优选例对本发明的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法详细地进行说明。

图1是示出用于说明本发明的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法的一例的概念图。需要说明的是，本发明的炼铁厂的操作方法中，将利用图1所示的方法生成的生成气体作为炼铁厂中的能量的至少一部分或者炼铁厂中氧化铁的还原中的还原材料的至少一部分使用。

本发明是将煤等碳质燃料气化的技术。

在图1所示的例子中，在流化床气化炉10内设置气体分散板12，在流化床气化炉10内的气体分散板12上填充作为流化介质的氧化铝(粉状)，从而形成流化床16。需要说明的是，在下面的说明中，将“流化床气化炉10”也称为“气化炉10”。

另外，在气化炉10的下方设置有变换转化器14。在图1中，将炼铁副产气和水蒸气供给至变换转化器14，将用变换转化器14转化后的炼铁副产气(变换转化炼铁副产气)作为气化剂。将该气化剂经由气体分散板12吹入至流化床16，由此将气化剂供给到气化炉10中，并且使流化床16、即作为流化介质的氧化铝流化。

成为气化原料的褐煤等碳质燃料被未图示的供给器切下预定量，从上部连续地或断续地定量供给到气化炉10内。被供给到气化炉10中的碳质燃料通过气化剂与作为流化介质的氧化铝的作用而被气化。通过碳质燃料的气化生成的生成气体从气化炉10的上部被排出(回收)。

在本发明中，对气化炉10没有制约。因此，除了可使用一般的鼓泡流化床以外，还可以使用高速流化床、外循环流化床或者内循环流化床等公知的各种形式的流化床气化炉。

本发明中，通过使用热迁移快的流化床气化炉并且使用氧化铝作为流化介质，使温度分布消失而实现气化炉内的反应的进行以及生成气体的均匀化，进而使后述的氧化铝的作为催化剂的作用充分地显现出来，由此，能够以高收率使碳质燃料气化。

对变换转化器14也没有制约，可使用固定床反应器、流化床反应器等能够进行变换转化反应的公知的反应器。

变换转化器14中通常填充市售的变换催化剂。需要说明的是，作为变换催化剂，有低温变换催化剂和高温变换催化剂，在本发明中，可使用其中任意的变换催化剂。

在图示例子中，将炼铁副产气和水蒸气均用公知的方法调节流量地供给到变换转化器14中。另外，也可以根据需要对炼铁副产气、或者水蒸气、或者炼铁副产气与水蒸气的混合气体进行预热。

向变换转化器14中供给炼铁副产气与过量的水蒸气的混合气体。需要说明的是，过量的水蒸气表示在后述式(1)中相对于炼铁副产气中所含的CO为过量的量。

炼铁副产气中包含CO和H₂O。当向变换转化器14中供给炼铁副产气和过量的水蒸气时，如下述式(1)所示，炼铁副产气发生变换转化而成为包含CO₂、H₂和H₂O的气化剂(变换转化炼铁副产气)。

CO+H₂O→CO₂+H₂ (1)

即，通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的气化剂中，包含利用变换转化产生的CO₂和H₂、以及过量地添加的水蒸气的剩余量的H₂O。

如前所述，作为气化原料的碳质燃料从气化炉10的上部连续地或断续地被定量供给。

被供给到气化炉10内部的碳质燃料通过气化剂与流化介质的作用而被气化。在后面的实施例中也将示出，本发明通过在使用流化床气化炉的碳质燃料的气化中使用作为流化介质(流化床16)的氧化铝，能够以高收率使碳质燃料气化而制造生成气体(气化气体)。因此，可推测氧化铝具有对碳质燃料的气化反应的催化性能，但详情不明。

需要说明的是，作为利用氧化铝的催化功能的例子，可列举如式(2)～(5)这样的各种改质反应、如式(6)这样的氢解反应。

C+CO₂→2CO (2)

C+H₂O→CO+H₂ (3)

CH₄+CO₂→2CO+2H₂ (4)

CH₄+H₂O→CO+3H₂ (5)

C₂H₆+H₂→2CH₄ (6)

需要说明的是，在图1所示的例子中，示出了碳质燃料从气化炉10的上部供给，但也可以向气化炉10的中段供给，或者也可以向下段的流化床16的区域直接供给。

另外，也可以在向气化炉10供给碳质燃料的配管中供给N₂等载气，与载气一起将碳质燃料供给到气化炉10中。

通过碳质燃料的气化生成的生成气体从气化炉10的上部被抽出，经由未图示的旋风分离器、气体洗涤器、油水分离器等被纯化之后，作为生成气体被排出到系统外。

被排出的生成气体可广泛地用作燃料。在本发明的炼铁厂的操作方法中，将这样生成的生成气体作为炼铁厂的能源、炼铁厂中氧化铁的还原材料使用。

下面，对本发明的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法的详细内容以及优选的条件进行说明。

在本发明中，使用流化床气化炉使碳质燃料气化。另外，使用氧化铝作为流化介质。

氧化铝可使用公知的各种物质，但优选为选自γ-Al₂O₃、δ-Al₂O₃、θ-Al₂O₃、α-Al₂O₃中的1种以上。其中，若考虑稳定性、操作性、在后述的气化温度下γ-Al₂O₃等全部转化为α-Al₂O₃方面等，则特别优选α-Al₂O₃。

氧化铝不仅具有应对碳质燃料的气化的足够的耐热性，而且还如前所述作为碳质燃料的气化反应的催化剂发挥作用。因此，根据本发明，能够以高收率使碳质燃料气化来制造生成气体(气化气体)，而且能够将以高收率制造的生成气体作为炼铁厂的能量、氧化铁的还原材料使用。

对氧化铝的平均粒径没有限制，根据气化炉10的大小、预估的填充量、气化剂的供给量等适当地设定即可。

此处，在本发明中，将氧化铝作为(流化床)气化炉10的流化介质。若考虑这一点，优选氧化铝的平均粒径为约30μm～约300μm，更优选为约50μm～约200μm。通过使氧化铝的平均粒径为30～300μm，能够确保良好的流化性，并且能够稳定地进行气化炉10的操作。

对氧化铝的填充量没有限制，根据气化炉10的大小、供给到气化炉10中的碳质燃料的量、供给到气化炉10中的气化剂的量等适当地设定能适合地进行碳质燃料的气化的供给量即可。

在碳质燃料的气化中使用的气化剂包含H₂、CO₂和H₂O。

在图示例子中，作为优选的方式，将在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的变换转化炼铁副产气作为包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂。

通过使用将炼铁副产气变换转化而得到的气化剂作为气化剂，与将H₂和CO₂的纯气体混合到水蒸气中的气化剂相比，气化剂变得廉价，因而优选。

进行变换转化而制成气化剂的炼铁副产气优选CO浓度为5体积％以上且N₂浓度为60体积％以下。

通过使炼铁副产气的CO浓度为5体积％以上，能充分地提高通过变换转化得到的气化剂中的H₂和CO₂的浓度，从而能够提高生成气体收率。另外，通过使炼铁副产气的N₂浓度为60体积％以下，能够得到充分的气体燃料的燃烧热，并且还能够提高变换反应速率。

作为炼铁副产气的具体例子，从上述优选的气体组成的观点出发，特别优选高炉煤气、竖炉煤气(通常的气体组成为CO：10～30体积％，CO₂：10～30体积％，N₂：55～30体积％，H₂：0～10体积％)。

另外，也可以使用其它的含有CO的炼铁副产气，但优选具有上述优选范围的气体组成。作为其它的含有CO的炼铁副产气，例如可列举从炼铁厂内的燃烧炉排出的废气、转炉气体等冶金炉产生废气等。如上所述的炼铁副产气可单独使用1种或者混合使用2种以上。

在本发明中，对气化剂中的H₂、CO₂和H₂O的浓度没有限制。

此处，从确保生成气体的收率的同时抑制生成气体中的CO₂的残留等的观点出发，H₂O浓度优选为约5体积％～70体积％。另外，从确保生成气体的收率的观点出发，气化剂中的H₂浓度和CO₂浓度均优选为3体积％以上。另外，从同样的观点出发，气化剂的优选组成为：H₂O浓度：20～70体积％、H₂浓度：5～40体积％、CO₂浓度：5～40体积％。需要说明的是，除了这些成分以外，还可以包含其它成分(例如，N₂等)。

需要说明的是，本发明中使用的气化剂不限于如前所述的在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的变换转化炼铁副产气。

即，在本发明中，例如也可以使用在使H₂气体和液化气体气化后的CO₂中混合在锅炉等中生成的水蒸气而制备的气化剂。或者，在本发明中，也可以使用将在炼铁工序等中副产生的气体纯化、混合而制备的包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂。

对气化剂的供给量没有限制，根据气化炉10的大小、填充到气化炉10中的氧化铝的量、碳质燃料的供给量等来适当地设定能适合地进行碳质燃料的气化的供给量即可。

作为成为气化原料的碳质燃料，可使用煤、生物质、废轮胎、废塑料等废弃物类等公知的各种碳质燃料。

其中，碳质燃料优选为选自泥煤、褐煤、次烟煤中的1种以上。泥煤、褐煤、次烟煤是比较容易气化的碳质燃料，并且是比较廉价且大量存在的资源，因而可优选地使用。

在本发明中，对碳质燃料的供给方式没有限制，可以是干式供给，也可以是使用水煤浆等的湿式供给。

另外，碳质燃料的大小没有特别制约，只要为作为供给到流化床的固体原料的标准尺寸即可。碳质燃料的大小具体地优选为1～50mm，更优选为3～30mm。碳质燃料的造粒也使用公知的方法进行即可。

对碳质燃料的供给量也没有限制，根据气化炉10的大小、填充到气化炉10中的氧化铝的量、可供给的气化剂的量等适当地设定能适合地进行碳质燃料的气化的供给量即可。

对碳质燃料的气化反应温度也没有限制，气化反应温度优选为600～1500℃，更优选为800～1200℃。

通过将反应温度设定为600℃以上，能够提高生成气体的收率，并且还能防止高粘性的焦油状物质的副产生，从而能够防止配管的阻塞等故障的产生。另外，通过将反应温度设定为1500℃以下，能够得到燃烧热高的生成气体。而且，通过将反应温度设定为1500℃以下，在能够抑制投入到气化炉10中的热源的量从而能够降低成本方面也是优选的。

对气化炉10的加热方法也没有限制，通过使用外热式加热器的方法、对包覆气化炉的夹套供给加热介质而进行加热的方法等可在碳质燃料的气化中的气化炉的加热中使用的公知的方法进行即可。

本发明的炼铁厂的操作方法将进行与本发明的碳质燃料的气化方法同样的处理而生成的气体用于炼铁厂的操作，向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，由此使碳质燃料气化，在第一实施方式中，将生成的气体作为炼铁厂的能源的至少一部分使用，在第二实施方式中，将生成的气体作为炼铁中氧化铁的还原中的还原材料的至少一部分使用。

本发明的生成气体作为燃料气体具有广泛的用途，由于如前所述使用变换转化后的炼铁副产气作为气化剂是优选的，因此，作为炼铁厂内的能源使用是合理的。作为本发明的生成气体的用途，具体而言，可列举：家用发电设备用燃料、铁矿石烧结用燃料气体、高炉热风炉用燃料气体或者混合各种副产气而制造的混合气体的原料气体等。

另外，本发明的生成气体是包含CO、H₂、碳原子数1～4的烃的气体。因此，该生成气体可作为投入高炉、竖炉等中的氧化铁的还原材料使用。此处，氧化铁除了包含铁矿石以外，还包含高炉、转炉等中产生的含有氧化铁的粉尘、污泥类。

后面在实施例中也将示出，根据本发明，能够由碳质燃料以高收率得到生成气体。因此，根据本发明的炼铁厂的操作方法，能够降低在炼铁厂中使用的能量的成本、氧化气体的还原成本。

另外，本发明的气化气体的制造方法进行与本发明的碳质燃料的气化方法同样的处理来制造气化气体，其是如下的气化气体的制造方法：向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，由此使碳质燃料气化。

如前所述，根据本发明，能够由碳质燃料以高收率得到生成气体。因此，根据本发明的气化气体的制造方法，能够以高收率制造气化气体，从而能够降低气化气体的制造成本。

以上，对本发明的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法详细地进行了说明，但本发明不限于上述例子，在不脱离本发明主旨的范围内，当然可以进行各种改良、变更。

实施例

下面，列举本发明的具体实施例来更详细地说明本发明的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法。

需要说明的是，本发明当然不限于下面的实施例。

[实施例1]

准备能够通过干式供给以10～30g/h(小时)供给煤的微型流化床气化试验装置(内径22mm)。

向气化试验装置内部填充静止时层高75mm的作为流化介质的高纯度化学研究所制造的试剂α-Al₂O₃。另外，将包含H₂：16体积％、H₂O：58体积％、CO₂：20体积％、N₂：6体积％的混合气体制备成模拟变换转化炼铁副产气，作为气化剂。

将该气化剂以400mL(升)/分钟从流化床的下部供给，使α-Al₂O₃流化。

碳质燃料使用以水作为粘合剂将褐煤(挥发成分55重量％，固定碳36重量％，灰分8重量％)造粒为φ1～3mm而得到的碳质燃料(造粒后的含水率：14重量％)。

利用外热式加热器将流化床内部的温度升温为1000℃之后，以供给量20g/h供给造粒褐煤，开始气化反应。将反应时间设定为1小时，每20分钟进行3次气体取样，进行生成气体的分析。

作为对3次气体分析结果进行平均而得到的结果，碳标准的生成气体收率为52％，生成气体的燃烧热为2.7Mcal/Nm³，以高收率得到了较高燃烧热的气体。若考虑该结果以及后述比较例1的结果，则可认为氧化铝作为碳质燃料的气化反应中的良好的催化剂发挥了作用。

作为生成气体中的气体成分，包含CO、H₂、碳原子数1～4的烃(链烷烃和烯烃的混合物)合计83体积％。此外，包含作为不燃成分的N₂和CO₂。该生成气体由于CO、H₂、碳原子数1～4的烃的浓度的合计为83％，因此显然不论作为炼铁厂的能源还是作为氧化铁的还原材料均不存在问题。

需要说明的是，如下地求出碳标准的生成气体收率。

在本发明中，供给至气化炉(气化试验装置)的碳源为碳质燃料(褐煤)和气化剂(模拟变换转化炼铁副产气)。

在将供给至气化炉的碳质燃料的供给量设为Akg/h、将碳质燃料的碳浓度设为x重量％时，由碳质燃料带来的碳向气化炉中的供给量β[kmol/h]可由下述式算出。需要说明的是，在下述式中，“12”为碳的原子量。

β[kmol/h]＝(A/12)×(x/100)

另外，在将供给至气化炉的气化剂的供给量设为BNm³/h、将气化剂的CO₂浓度设为y体积％时，由气化剂带来的碳向气化炉中的供给量γ[kmol/h]可由下述式算出。需要说明的是，在下述式中，“22.4”为1mol气体的体积(L)。

γ[kmol/h]＝(B/22.4)×(y/100)

即，β+γ[kmol/h]成为供给至气化炉的碳的量。

另一方面，将在气化炉中生成的生成气体的量设为CNm³/h。

如前所述，在生成气体中包含作为碳化合物的CO、CO₂、碳原子数1的烃(C₁)、碳原子数2的烃(C₂)、碳原子数3的烃(C₃)以及碳原子数4的烃(C₄)。此处，在将生成气体中的CO的含量设为Z₁体积％、将该生成气体中的CO₂的含量设为Z₂体积％、将该生成气体中的C₁的含量设为Z₃体积％、将该生成气体中的C₂的含量设为Z₄体积％、将该生成气体中的C₃的含量设为Z₅体积％、将该生成气体中的C₄的含量设为Z₆体积％时，生成气体中的碳的量α[kmol/h]变成下述式。需要说明的是，在下述式中，“22.4”为1mol气体的体积(L)。

α[kmol/h]＝{C×[(Z₁+Z₂+Z₃+2Z₄+3Z₅+4Z₆)/100]}/22.4

此处，在本发明中，在气化炉中生成的生成气体中还包含起因于气化剂的碳。据此，从生成气体中的碳的量α中减去由气化剂带来的碳向气化炉中的供给量γ，根据下述式算出碳标准的生成气体收率[％]。

生成气体收率[％]＝[(α-γ)/(β+γ)]/100

[实施例2]

除了将碳质燃料设定为挥发成分40重量％、固定碳52重量％、灰分9重量％、造粒后的含水率3重量％的次烟煤以外，与实施例1同样地进行了气化试验。

其结果是，碳标准的生成气体收率为16％，生成气体的燃烧热为2.4Mcal/Nm³。虽然与褐煤相比气体收率变低，但若考虑含有固定碳52重量％，则还是以较高收率得到了高燃烧热的气体。若考虑该结果以及后述比较例2的结果，则可认为与实施例1同样，氧化铝作为碳质燃料的气化反应中的良好的催化剂发挥了作用。

作为生成气体中的气体成分，包含CO、H₂、碳原子数1～4的烃(链烷烃和烯烃的混合物)合计71体积％。此外，包含作为不燃成分的N₂和CO₂。该生成气体由于CO、H₂、碳原子数1～4的烃的浓度的合计为71体积％，因此显然不论作为炼铁厂的能源还是作为氧化铁的还原材料均不存在问题。

[比较例1]

除了将流化介质设定为工业硅砂(SiO₂)以外，与实施例1同样地进行了气化试验。

其结果是，碳标准的生成气体收率为37％，生成气体的燃烧热为2.9Mcal/Nm³。由于SiO₂作为气化反应的催化剂可被认为是完全非活性的，因此，与以α-Al₂O₃作为流化介质的实施例1相比，气体收率变得非常低。需要说明的是，生成气体的燃烧热与实施例1为相同程度。

[比较例2]

除了将流化介质设定为工业硅砂(SiO₂)以外，与实施例2同样地进行了气化试验。

其结果是，碳标准的生成气体收率为9％，生成气体的燃烧热为2.3Mcal/Nm³。与比较例1同样，在将不具有催化活性的SiO₂作为流化介质的本例中，与实施例2相比气体收率变得非常低。需要说明的是，生成气体的燃烧热与实施例2为相同程度。

产业上的可利用性

本发明可适用于钢铁业、发电业等中使用的燃料气体的生成、炼铁厂中的氧化铁的还原。

符号说明

10 气化炉

12 气体分散板

14 变换转化器

16 流化床

Claims

1.一种碳质燃料的气化方法，其特征在于，在用流化床气化炉使碳质燃料气化时，使用氧化铝作为流化介质，将包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂供给到所述流化床气化炉中。

2.根据权利要求1所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。

3.根据权利要求2所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述炼铁副产气的CO浓度为5体积％以上且N₂浓度为60体积％以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述氧化铝为选自γ-Al₂O₃、δ-Al₂O₃、θ-Al₂O₃以及α-Al₂O₃中的1种以上。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述氧化铝为α-Al₂O₃。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述碳质燃料为选自泥煤、褐煤以及次烟煤中的1种以上。

7.一种炼铁厂的操作方法，其通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，使所述碳质燃料气化，将生成的气体作为炼铁厂的能源的至少一部分使用。

8.一种炼铁厂的操作方法，其通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，使所述碳质燃料气化，将生成的气体作为氧化铁的还原材料的至少一部分使用。

9.根据权利要求7或8所述的炼铁厂的操作方法，其中，所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的炼铁厂的操作方法，其中，所述生成的气体是包含CO、H₂以及碳原子数1～4的烃的混合气体。

11.一种气化气体的制造方法，其特征在于，通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H₂、CO₂和H₂O的气化剂，使所述碳质燃料气化。

12.根据权利要求11所述的气化气体的制造方法，其中，所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。