JP2001049268A - 石炭ガス化設備における給炭方法及び装置 - Google Patents

石炭ガス化設備における給炭方法及び装置

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JP2001049268A
JP2001049268A JP11223817A JP22381799A JP2001049268A JP 2001049268 A JP2001049268 A JP 2001049268A JP 11223817 A JP11223817 A JP 11223817A JP 22381799 A JP22381799 A JP 22381799A JP 2001049268 A JP2001049268 A JP 2001049268A
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liquid
slurry
equipment
gasifier
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JP11223817A
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English (en)
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Masabumi Okawa
正文 大川
Yasuhiro Koyake
康博 小宅
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Electric Power Development Co Ltd
IHI Corp
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Electric Power Development Co Ltd
IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固形分濃度を高くでき、潜熱によるエネルギ
ロス並びに粘度を小さくできる一方、ポンプによる微粉
炭の圧送を行うことができ、所内動力を削減し且つ設備
を簡略化し得、コストダウンを図り得ると共に、流量制
御が容易で正確な微粉炭流量コントロールを行い得る石
炭ガス化設備における給炭方法及び装置を提供する。 【解決手段】 石炭ガス化炉1でガス化された発生シン
ガスからCO2を分離除去するCO2除去装置6と、該C
2除去装置6で分離除去されたCO2を液化して液体C
2を生成するCO2液化装置10と、該CO2液化装置
10で生成された液体CO2と微粉炭とを混合し液体C
2スラリーを生成するスラリー化装置3とを具備せし
め、該スラリー化装置3で生成した液体CO2スラリー
を石炭ガス化炉1へ供給するよう構成する。

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
おける給炭方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、石炭をガス化して高温のシンガ
スを発生させ、該発生シンガスをガスタービン等による
発電や各種合成工程における燃料ガスとして利用する石
炭ガス化設備の場合、石炭ガス化炉へ燃料を供給する給
炭方式としては、石炭水スラリーによる湿式給炭と気流
搬送による乾式給炭とがある。
【0003】図4は従来の湿式給炭方式を採用した石炭
ガス化設備の一例を表わすものであって、1は燃料とし
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、2'は石炭を粉砕しつつ
水と混合して石炭水スラリーを生成するスラリー製造装
置である。
【0004】図4に示される石炭ガス化設備において
は、スラリー製造装置2'において石炭が微粉砕され、
その微粉炭と水とが混合され石炭水スラリーが生成さ
れ、該石炭水スラリーが石炭ガス化炉1へ図示していな
いポンプにより加圧搬送され且つ酸素又は空気等の酸化
剤が石炭ガス化炉1へ供給され、該石炭ガス化炉1にお
いて微粉炭が酸化剤によって部分酸化され、ガス化され
た発生シンガスが生成される。
【0005】尚、前記石炭ガス化炉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 ・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 となる。
【0006】前記石炭ガス化炉1でガス化された発生シ
ンガスは、図示していないガス冷却装置及びガス精製装
置を経て冷却・精製された後、燃料ガスとしてガスター
ビン等による発電や各種合成工程に利用される。
【0007】図5は従来の乾式給炭方式を採用した石炭
ガス化設備の一例を表わすものであって、特開平9−2
28807号公報に記載されたものであり、これは、複
数のロックホッパ4を切換バルブ(図示せず)を介して上
下に連結してなり微粉炭を加圧して供給するための燃料
供給装置5を設けると共に、石炭ガス化炉1で生成され
た発生シンガスからCO2を分離除去するCO2除去装置
6を、ガス精製装置7の一部を構成するように設け、該
CO2除去装置6で分離除去されたCO2を搬送ガスとし
て、前記燃料供給装置5で加圧された微粉炭を石炭ガス
化炉1へ搬送するようにしたものである。尚、図5中、
8はCO2除去装置6で分離除去されたCO2の一部を廃
棄可能に処理するCO2処理装置、9はガス精製装置で
精製された燃料ガスによりタービン発電を行う複合発電
設備である。
【0008】図5に示される石炭ガス化設備において
は、燃料供給装置5で加圧された微粉炭がCO2を搬送
ガスとして石炭ガス化炉1へ搬送され且つ酸素又は空気
等の酸化剤とH2Oが石炭ガス化炉1へ供給され、該石
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、ガス化された発生シンガスが生成され、該石炭ガ
ス化炉1でガス化された発生シンガスは、ガス精製装置
7の一部を構成するCO 2除去装置6でCO2が分離除去
され、該CO2除去装置6で分離除去されたCO2の一部
が搬送ガスとして使用され、前記燃料供給装置5で加圧
された微粉炭が石炭ガス化炉1へ搬送され、前記搬送ガ
スとして使用されない残りのCO2は、CO2処理装置8
に送られ、廃棄のために処理され、こうして、発生シン
ガスから分離回収されたCO2がリサイクルされ、搬送
ガスとして繰り返し使用される一方、前記ガス精製装置
7でCO2等が分離除去された発生シンガスは複合発電
設備9に送られ、ガスタービン等による発電のために用
いられた後、大気放出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示されるような石炭水スラリーによる湿式給炭の場合に
は、固形分濃度が60〜70[wt%]で、残りの水の
潜熱が大きく、エネルギロスが大となる一方、図5に示
されるような乾式給炭の場合には、微粉炭の搬送用とし
て圧縮機を用いるため所内動力が大きくなり、且つロッ
クホッパ4と切換バルブによる大掛かりな燃料供給装置
5が必要となり、コストアップにつながると共に、気流
搬送のため流量制御が容易ではなく正確な微粉炭流量コ
ントロールが行いにくいという欠点を有していた。
【0010】本発明は、斯かる実情に鑑み、固形分濃度
を高くでき、潜熱によるエネルギロス並びに粘度を小さ
くできる一方、ポンプによる微粉炭の圧送を行うことが
でき、所内動力を削減し且つ設備を簡略化し得、コスト
ダウンを図り得ると共に、流量制御が容易で正確な微粉
炭流量コントロールを行い得る石炭ガス化設備における
給炭方法及び装置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
ス化炉を備えた石炭ガス化設備における給炭方法であっ
て、石炭ガス化炉でガス化された発生シンガスからCO
2を分離除去し、該CO2を液化して液体CO2を生成
し、該液体CO2と微粉炭とを混合し液体CO2スラリー
を生成し、該液体CO2スラリーを石炭ガス化炉へ供給
することを特徴とする石炭ガス化設備における給炭方法
にかかるものである。
【0012】又、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を備え
た石炭ガス化設備における給炭装置であって、石炭ガス
化炉でガス化された発生シンガスからCO2を分離除去
するCO2除去装置と、該CO2除去装置で分離除去され
たCO2を液化して液体CO2を生成するCO2液化装置
と、該CO2液化装置で生成された液体CO2と微粉炭と
を混合し液体CO2スラリーを生成するスラリー化装置
とを具備せしめ、該スラリー化装置で生成した液体CO
2スラリーを石炭ガス化炉へ供給するよう構成したこと
を特徴とする石炭ガス化設備における給炭装置にかかる
ものである。
【0013】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。
【0014】本発明の石炭ガス化設備における給炭方法
においては、石炭ガス化炉でガス化された発生シンガス
からCO2が分離除去され、該CO2が液化されて液体C
2が生成され、該液体CO2と微粉炭とが混合され液体
CO2スラリーが生成され、該液体CO2スラリーが石炭
ガス化炉へ供給され、該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ガス化される。
【0015】又、本発明の石炭ガス化設備における給炭
装置においては、CO2除去装置において石炭ガス化炉
でガス化された発生シンガスからCO2が分離除去さ
れ、CO2液化装置において前記CO2除去装置で分離除
去されたCO2が液化されて液体CO2が生成され、スラ
リー化装置において前記CO2液化装置で生成された液
体CO2と微粉炭とが混合され液体CO2スラリーが生成
され、該スラリー化装置で生成された液体CO2スラリ
ーが石炭ガス化炉へ供給され、該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ガス化される。
【0016】本発明の石炭ガス化設備における給炭方法
及び装置の場合、微粉炭の搬送用として水やCO2ガス
の代りに液体CO2を使用したことにより、固形分濃度
が80[wt%]程度まで高められ、潜熱によるエネル
ギロスが小さくなると共に粘度も小さくなる一方、ポン
プによる微粉炭の圧送が可能となり、圧縮機と比較して
所内動力が小さくなり、且つロックホッパと切換バルブ
による大掛かりな燃料供給装置等が不要となり、コスト
ダウンにつながると共に、気流搬送ではないため流量制
御が容易で正確な微粉炭流量コントロールが行いやすく
なる。
【0017】
【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。
【0018】図1は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図4及び図5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4及び図5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、石炭ガス化炉1でガス化され
た発生シンガスからCO2を分離除去するCO2除去装置
6と、該CO2除去装置6で分離除去されたCO2を液化
して液体CO2を生成するCO2液化装置10と、該CO
2液化装置10で生成された液体CO2と微粉炭とを混合
し液体CO2スラリーを生成するスラリー化装置3とを
具備せしめ、該スラリー化装置3で生成した液体CO2
スラリーを石炭ガス化炉1へ供給するよう構成した点に
ある。
【0019】前記CO2除去装置6は、例えば、図2に
示す如く、石炭ガス化炉1から供給されるCO2を含む
発生シンガスと吸収液とを気液接触させ吸収液にCO2
のみを選択的に吸収させる吸収塔11と、加温・減圧操
作によりCO2を吸収した吸収液からCO2を放出させて
吸収液の再生を行う再生塔12と、該再生塔12から放
出されるCO2を所要温度に冷却する冷却器13と、前
記再生塔12内の吸収液の一部を抜き出し所定温度に昇
温するリボイラ14と、前記CO2を吸収した吸収液と
再生塔12で再生された吸収液とを熱交換させる熱交換
器15と、該熱交換器15から吸収塔11へ戻される吸
収液を所要温度に冷却する冷却器16とを備え、石炭ガ
ス化炉1でガス化された発生シンガスからCO2を分離
除去し得るようにしてなる構成を有している。尚、前記
吸収液としては、例えば、CO2を選択的に吸収する性
質を持つアミン系の物質からなるMEA溶液(モノエタ
ノールアミン溶液)やSELEXOL溶液等が用いられ
る。
【0020】前記CO2液化装置10は、例えば、図3
に示す如く、CO2除去装置6で分離除去されたCO2
所定圧力(およそ80[ata]程度)まで加圧圧縮する
CO2ガス圧縮機17と、該CO2ガス圧縮機17で加圧
圧縮されたCO2を所要温度(およそ30[℃]程度)ま
で冷却し液化する圧縮CO2冷却器18と、該圧縮CO 2
冷却器18で冷却され液化された液体CO2に含まれる
微量のCO2ガスを分離して前記CO2ガス圧縮機17へ
戻す気液分離ドラム19とを備え、前記CO2除去装置
6で分離除去されたCO2を液化して液体CO2を生成し
得るようにしてなる構成を有している。尚、より温度の
低い冷却源がある場合には、CO2を所定圧力(およそ8
0[ata]程度)まで加圧圧縮しなくてもそれより低
い圧力で液化することも可能である。
【0021】次に、上記図示例の作動を説明する。
【0022】CO2除去装置6において石炭ガス化炉1
でガス化された発生シンガスからCO2が分離除去さ
れ、CO2液化装置10において前記CO2除去装置6で
分離除去されたCO2が液化されて液体CO2が生成さ
れ、スラリー化装置3において前記CO2液化装置10
で生成された液体CO2と微粉炭機2からの微粉炭とが
混合され液体CO2スラリーが生成され、該スラリー化
装置3で生成された液体CO2スラリーが石炭ガス化炉
1へ供給され、該石炭ガス化炉1において微粉炭が酸化
剤によって部分酸化されガス化される。
【0023】微粉炭の搬送用として水やCO2ガスの代
りに液体CO2を使用したことにより、固形分濃度が8
0[wt%]程度まで高められ、潜熱によるエネルギロ
スが小さくなると共に粘度も小さくなる一方、ポンプに
よる微粉炭の圧送が可能となり、圧縮機と比較して所内
動力が小さくなり、且つロックホッパと切換バルブによ
る大掛かりな燃料供給装置等が不要となり、コストダウ
ンにつながると共に、気流搬送ではないため流量制御が
容易で正確な微粉炭流量コントロールが行いやすくな
る。
【0024】尚、CO2は、石炭のガス化において
【化6】C+CO2→2CO で示される反応で寄与する形となり、これを積極的に利
用することにより、酸素量を削減し、効率を上げること
も可能となる。
【0025】こうして、固形分濃度を高くでき、潜熱に
よるエネルギロス並びに粘度を小さくできる一方、ポン
プによる微粉炭の圧送を行うことができ、所内動力を削
減し且つ設備を簡略化し得、コストダウンを図り得ると
共に、流量制御が容易で正確な微粉炭流量コントロール
を行い得る。
【0026】尚、本発明の石炭ガス化設備における給炭
方法及び装置は、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。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の石炭ガス
化設備における給炭方法及び装置によれば、固形分濃度
を高くでき、潜熱によるエネルギロス並びに粘度を小さ
くできる一方、ポンプによる微粉炭の圧送を行うことが
でき、所内動力を削減し且つ設備を簡略化し得、コスト
ダウンを図り得ると共に、流量制御が容易で正確な微粉
炭流量コントロール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全体概要構成図
である。
【図2】本発明を実施する形態の一例におけるCO2
去装置の概要構成図である。
【図3】本発明を実施する形態の一例におけるCO2
化装置の概要構成図である。
【図4】従来の湿式給炭方式を採用した石炭ガス化設備
の一例を表わす全体概要構成図である。
【図5】従来の乾式給炭方式を採用した石炭ガス化設備
の一例を表わす全体概要構成図である。
【符号の説明】
1 石炭ガス化炉 3 スラリー化装置 6 CO2除去装置 10 CO2液化装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小宅 康博 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内

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を備えた石炭ガス化
    設備における給炭方法であって、 石炭ガス化炉でガス化された発生シンガスからCO2
    分離除去し、該CO2を液化して液体CO2を生成し、該
    液体CO2と微粉炭とを混合し液体CO2スラリーを生成
    し、該液体CO2スラリーを石炭ガス化炉へ供給するこ
    とを特徴とする石炭ガス化設備における給炭方法。
  2. 【請求項2】 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を備えた石炭ガス化
    設備における給炭装置であって、 石炭ガス化炉でガス化された発生シンガスからCO2
    分離除去するCO2除去装置と、該CO2除去装置で分離
    除去されたCO2を液化して液体CO2を生成するCO2
    液化装置と、該CO2液化装置で生成された液体CO2
    微粉炭とを混合し液体CO2スラリーを生成するスラリ
    ー化装置とを具備せしめ、該スラリー化装置で生成した
    液体CO2スラリーを石炭ガス化炉へ供給するよう構成
    したことを特徴とする石炭ガス化設備における給炭装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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