JP2000355693A - 石炭ガス化設備 - Google Patents

石炭ガス化設備

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JP2000355693A
JP2000355693A JP11167215A JP16721599A JP2000355693A JP 2000355693 A JP2000355693 A JP 2000355693A JP 11167215 A JP11167215 A JP 11167215A JP 16721599 A JP16721599 A JP 16721599A JP 2000355693 A JP2000355693 A JP 2000355693A
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gas
coal
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combustor
temperature
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JP11167215A
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English (en)
Inventor
Takayuki Abe
高之 阿部
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd
石川島播磨重工業株式会社
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生ガス中の窒素濃度を低くしてガス発熱量
を高めることができると共に、CO2とH2Oによるガス
化反応を促進して炭素転換率を高めることができ、チャ
ーリサイクルのためのサイクロン等を不要とし得、設備
費の削減を図り得る石炭ガス化設備を提供する。 【解決手段】 ガス精製装置3で精製された発生ガスの
一部を酸素で燃焼させCO2とH2Oとからなる燃焼ガス
を発生させる燃焼器8と、該燃焼器8で発生させた燃焼
ガスを所要温度に冷却して搬送ガスとする熱回収器9と
を具備せしめ、該熱回収器9で所要温度に冷却した搬送
ガスにより微粉炭を石炭ガス化炉1へ搬送するよう構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化設備に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、石炭ガス化設備は、図3に示さ
れる如く、燃料としての微粉炭を酸素又は空気等の酸化
剤によって部分酸化させガス化する石炭ガス化炉1と、
該石炭ガス化炉1でガス化された発生ガスを冷却するガ
ス冷却装置2と、該ガス冷却装置2で冷却された発生ガ
スを精製するガス精製装置3とを備えてなる構成を有し
ている。
【0003】石炭ガス化設備の場合、石炭ガス化炉1へ
燃料を供給する方式としては、湿式(石炭水スラリー供
給)と乾式(搬送ガスによる微粉炭の気流搬送)とがある
が、図3には乾式のものを示しており、搬送ガスとして
は、窒素ガス(N2)が一般に用いられている。これは、
石炭ガス化炉1は高圧に保持されている関係上、搬送ガ
スも高圧であるため、搬送ガスとして空気を用いると微
粉炭が発火する虞があって使用不可であり、搬送ガスと
しては不活性ガスとする必要があるためである。
【0004】一方、石炭ガス化炉1内での石炭のガス化
反応は、以下に示すように、 ・水分蒸発(湿式の場合のみで、乾式の場合ほとんど起
こらない) ・揮発分の気化
【化1】石炭→C(S)+Cnm+O2 ・揮発分の酸化
【化2】 Cnm+(n+m/4)O2→nCO2+m/2H2O ・チャーの酸化
【化3】C(S)+1/2O2→CO CO+1/2O2→CO2 ・ガス化反応
【化4】C(S)+CO2→2CO C(S)+H2O→CO+H2(S)+2H2→CH4 ・気相平衡
【化5】CO+H2O=CO2+H2 となり、石炭を酸化剤中の酸素と高温高圧下で反応させ
て、COやH2等を主成分とする燃料ガスを発生させる
ものである(但し、前記反応式中におけるC(S)は石炭
から揮発分が抜けて生成されたチャー中の固体の炭素で
ある。)。
【0005】前記石炭ガス化設備の運転時には、石炭ガ
ス化炉1へ搬送ガスにより燃料としての微粉炭が搬送さ
れ且つ酸素又は空気等の酸化剤が供給され、石炭ガス化
炉1において微粉炭が酸化剤によって部分酸化され、石
炭ガス化炉1でガス化された発生ガスがガス冷却装置2
において冷却され、該ガス冷却装置2で冷却された発生
ガスがガス精製装置3において精製されるようになって
おり、通常、前記ガス精製装置3で精製された発生ガス
をガスタービン4へ導いて燃焼させ、該ガスタービン4
の駆動により図示していない発電機を駆動して発電を行
うと共に、前記ガスタービン4を駆動した後の排ガスを
排熱回収ボイラ5へ導入し、該排熱回収ボイラ5におい
て排ガスの熱を回収して給水から蒸気を発生させ、該蒸
気による蒸気タービン6の駆動により図示していない発
電機を駆動して発電を行い、前記排熱回収ボイラ5を通
過した後の排ガスは煙突7から大気へ放出するようにな
っている。
【0006】尚、前記ガス冷却装置2においては、給水
により石炭ガス化炉1でガス化された発生ガスの冷却を
行っており、該発生ガスからの熱回収により発生した蒸
気を、前記排熱回収ボイラ5で発生させた蒸気と一緒に
蒸気タービン6へ導入するようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如く、微粉炭の搬送ガスとして窒素ガスを用いた場合、
発生ガス中の窒素濃度が高くなり、ガス発熱量が低下す
るという欠点を有していた。
【0008】又、前述のガス化反応における反応式から
も明らかなように、一般に、CO2やH2Oが多いほどガ
ス化は進むが、乾式の場合、湿式に比べて発生ガス中の
CO2濃度やH2O濃度が低いため、CO2とH2Oによる
ガス化反応が進まず、石炭が未燃チャーとして排出さ
れ、炭素転換率が低くなるという問題があり、場合によ
っては、石炭ガス化炉1とガス冷却装置2との間に、石
炭ガス化炉1から排出される未燃チャーを捕集するため
のサイクロン(図示せず)を設け、該サイクロンで捕集し
た未燃チャーを石炭ガス化炉1へ戻す、いわゆるチャー
リサイクルを行う必要が生じ、設備費の増加につながる
ことがあった。
【0009】尚、従来の乾式給炭における発生ガス組成
並びにガス発熱量の一例は、図2に示されるようになっ
ている。
【0010】本発明は、斯かる実情に鑑み、発生ガス中
の窒素濃度を低くしてガス発熱量を高めることができる
と共に、CO2とH2Oによるガス化反応を促進して炭素
転換率を高めることができ、チャーリサイクルのための
サイクロン等を不要とし得、設備費の削減を図り得る石
炭ガス化設備を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料としての
微粉炭を酸化剤によって部分酸化させガス化する石炭ガ
ス化炉と、該石炭ガス化炉でガス化された発生ガスを冷
却するガス冷却装置と、該ガス冷却装置で冷却された発
生ガスを精製するガス精製装置とを備えた石炭ガス化設
備であって、ガス精製装置で精製された発生ガスの一部
を酸素で燃焼させCO2とH2Oとからなる燃焼ガスを発
生させる燃焼器と、該燃焼器で発生させた燃焼ガスを所
要温度に冷却して搬送ガスとする熱回収器とを具備せし
め、該熱回収器で所要温度に冷却した搬送ガスにより微
粉炭を石炭ガス化炉へ搬送するよう構成したことを特徴
とする石炭ガス化設備にかかるものである。
【0012】前記石炭ガス化設備においては、熱回収器
で所要温度に冷却した搬送ガスの一部を燃焼器へ戻し、
該燃焼器での燃焼温度を所要温度に調節するよう構成す
ることが有効である。
【0013】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。
【0014】石炭ガス化設備の運転時には、石炭ガス化
炉へ搬送ガスにより燃料としての微粉炭が搬送され且つ
酸化剤が供給され、石炭ガス化炉において微粉炭が酸化
剤によって部分酸化され、石炭ガス化炉でガス化された
発生ガスがガス冷却装置において冷却され、該ガス冷却
装置で冷却された発生ガスがガス精製装置において精製
されるが、該ガス精製装置で精製された発生ガスの一部
は燃焼器へ導かれ、該燃焼器において酸素で燃焼されC
2とH2Oとからなる燃焼ガスが発生し、該燃焼器で発
生させた燃焼ガスは熱回収器へ導かれ、該熱回収器にお
いて給水により所要温度に冷却されて搬送ガスとされ、
該熱回収器で所要温度に冷却された搬送ガスにより微粉
炭が石炭ガス化炉へ搬送される。
【0015】微粉炭の搬送ガスとして窒素ガスではな
く、燃焼器で発生させたCO2とH2Oとからなる燃焼ガ
スを用いたことにより、発生ガス中の窒素濃度が非常に
低くなり、ガス発熱量が高められることとなる。
【0016】又、燃焼器で発生させたCO2とH2Oとか
らなる燃焼ガスを微粉炭の搬送ガスとして用いたことに
より、発生ガス中のCO2濃度やH2O濃度が高くなっ
て、CO2とH2Oによるガス化反応が促進され、石炭が
未燃チャーとして排出されなくなり、炭素転換率が高く
なるため、石炭ガス化炉とガス冷却装置との間に、石炭
ガス化炉から排出される未燃チャーを捕集して該石炭ガ
ス化炉へ戻すためのサイクロン等を設けなくて済み、チ
ャーリサイクルを行う必要がなくなる。尚、炭種に応じ
て搬送ガスの量を調整することにより、炭素転換率をあ
る程度調整することも可能となる。
【0017】一方、前記燃焼器においては、ガス精製装
置で精製された発生ガスの一部を酸素で燃焼させている
ため、そのままでは燃焼温度が極高温になってしまう
が、前記熱回収器で所要温度に冷却した搬送ガスの一部
を燃焼器へ戻し、該燃焼器での燃焼温度を所要温度に調
節するよう構成すれば、燃焼器が焼損したりする心配は
ない。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。
【0019】図1は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図3と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、基本的な構成は図3に示す従来のものと同
様であるが、本図示例の特徴とするところは、図1に示
す如く、ガス精製装置3で精製された発生ガスの一部を
酸素で燃焼させCO2とH2Oとからなる燃焼ガスを発生
させる燃焼器8と、該燃焼器8で発生させた燃焼ガスを
所要温度(およそ100〜300℃程度)に冷却して搬送
ガスとする熱回収器9とを具備せしめ、該熱回収器9で
所要温度に冷却した搬送ガスにより微粉炭を石炭ガス化
炉1へ搬送するよう構成した点にある。
【0020】前記燃焼器8においては、ガス精製装置3
で精製された発生ガスの一部を酸素で燃焼させており、
燃焼温度が極高温になるため、熱回収器9で所要温度に
冷却した搬送ガスの一部を燃焼器8へ戻し、該燃焼器8
での燃焼温度を所要温度(およそ1000〜1500℃
程度)に調節するようにしてある。
【0021】尚、図1中、10は熱回収器9で所要温度
に冷却した搬送ガスを圧送するためのブロワである。
【0022】又、前記熱回収器9においては、給水によ
り燃焼器8で発生させた燃焼ガスの冷却を行っており、
該燃焼ガスからの熱回収により発生した蒸気を、ガス冷
却装置2で発生させた蒸気と一緒に蒸気タービン6へ導
入するようにしてある。
【0023】次に、上記図示例の作動を説明する。
【0024】石炭ガス化設備の運転時には、石炭ガス化
炉1へ搬送ガスにより燃料としての微粉炭が搬送され且
つ酸素又は空気等の酸化剤が供給され、石炭ガス化炉1
において微粉炭が酸化剤によって部分酸化され、石炭ガ
ス化炉1でガス化された発生ガスがガス冷却装置2にお
いて冷却され、該ガス冷却装置2で冷却された発生ガス
がガス精製装置3において精製されるが、該ガス精製装
置3で精製された発生ガスの一部は燃焼器8へ導かれ、
該燃焼器8において酸素で燃焼されCO2とH2Oとから
なる燃焼ガスが発生し、該燃焼器8で発生させた燃焼ガ
スは熱回収器9へ導かれ、該熱回収器9において給水に
より所要温度(およそ100〜300℃程度)に冷却され
て搬送ガスとされ、該熱回収器9で所要温度に冷却され
た搬送ガスにより微粉炭が石炭ガス化炉1へ搬送され
る。
【0025】微粉炭の搬送ガスとして窒素ガスではな
く、燃焼器8で発生させたCO2とH2Oとからなる燃焼
ガスを用いたことにより、発生ガス中の窒素濃度が非常
に低くなり、ガス発熱量が高められることとなる。
【0026】又、燃焼器8で発生させたCO2とH2Oと
からなる燃焼ガスを微粉炭の搬送ガスとして用いたこと
により、発生ガス中のCO2濃度やH2O濃度が高くなっ
て、CO2とH2Oによるガス化反応が促進され、石炭が
未燃チャーとして排出されなくなり、炭素転換率が高く
なるため、石炭ガス化炉1とガス冷却装置2との間に、
石炭ガス化炉1から排出される未燃チャーを捕集して該
石炭ガス化炉1へ戻すためのサイクロン等を設けなくて
済み、チャーリサイクルを行う必要がなくなる。尚、炭
種に応じて搬送ガスの量を調整することにより、炭素転
換率をある程度調整することも可能となる。
【0027】一方、前記燃焼器8においては、ガス精製
装置3で精製された発生ガスの一部を酸素で燃焼させて
いるため、そのままでは燃焼温度が極高温になってしま
うが、前記熱回収器9で所要温度に冷却した搬送ガスの
一部は燃焼器8へ戻されているため、該燃焼器8での燃
焼温度は所要温度(およそ1000〜1500℃程度)に
調節され、燃焼器8が焼損したりする心配はない。
【0028】尚、本図示例の場合、図2に示す如く、従
来の乾式給炭に比べ、発生ガス中の窒素濃度が非常に低
くなり、ガス発熱量が高くなると共に、発生ガス中のC
2濃度やH2O濃度が高くなることが確認されている。
【0029】こうして、発生ガス中の窒素濃度を低くし
てガス発熱量を高めることができると共に、CO2とH2
Oによるガス化反応を促進して炭素転換率を高めること
ができ、チャーリサイクルのためのサイクロン等を不要
とし得、設備費の削減を図り得る。
【0030】尚、本発明の石炭ガス化設備は、上述の図
示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。
【0031】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項1
記載の石炭ガス化設備によれば、発生ガス中の窒素濃度
を低くしてガス発熱量を高めることができると共に、C
2とH2Oによるガス化反応を促進して炭素転換率を高
めることができ、チャーリサイクルのためのサイクロン
等を不要とし得、設備費の削減を図り得るという優れた
効果を奏し得、又、本発明の請求項2記載の石炭ガス化
設備によれば、上記効果に加え更に、燃焼器の焼損を防
止して安定した運転を行い得るという優れた効果を奏し
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する形態の一例の概要構成図であ
る。
【図2】本発明を実施する形態の一例と従来例における
発生ガス組成並びにガス発熱量の比較を表わす図であ
る。
【図3】従来例の概要構成図である。
【符号の説明】
1 石炭ガス化炉 2 ガス冷却装置 3 ガス精製装置 8 燃焼器 9 熱回収器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料としての微粉炭を酸化剤によって部
    分酸化させガス化する石炭ガス化炉と、該石炭ガス化炉
    でガス化された発生ガスを冷却するガス冷却装置と、該
    ガス冷却装置で冷却された発生ガスを精製するガス精製
    装置とを備えた石炭ガス化設備であって、 ガス精製装置で精製された発生ガスの一部を酸素で燃焼
    させCO2とH2Oとからなる燃焼ガスを発生させる燃焼
    器と、該燃焼器で発生させた燃焼ガスを所要温度に冷却
    して搬送ガスとする熱回収器とを具備せしめ、該熱回収
    器で所要温度に冷却した搬送ガスにより微粉炭を石炭ガ
    ス化炉へ搬送するよう構成したことを特徴とする石炭ガ
    ス化設備。
  2. 【請求項2】 熱回収器で所要温度に冷却した搬送ガス
    の一部を燃焼器へ戻し、該燃焼器での燃焼温度を所要温
    度に調節するよう構成した請求項1記載の石炭ガス化設
    備。
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