JP2002161283A

JP2002161283A - 石炭ガス化装置の起動方法

Info

Publication number: JP2002161283A
Application number: JP2000358876A
Authority: JP
Inventors: Naomi Yoshida; 直美吉田; Akio Ueda; 昭雄植田; Kunikatsu Yoshida; 邦勝吉田; Makoto Takeda; 誠竹田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、昇温バーナが不要な石炭ガ
ス化装置の起動方法を提供して、石炭ガス化装置を効率
よく起動させる。【解決手段】ガス化炉１と、このガス化炉１に設けら
れた微粉炭と酸素を炉内３に供給しながら加熱して微粉
炭をガス化する石炭バーナ５，７と、石炭バーナ７の下
方に設けられ溶融したスラグを炉内３から排出するスラ
グタップ１３と、このスラグタップ１３の下方に設けら
れスラグタップ１３を加熱してスラグによる閉塞を抑制
するタップバーナ１５とを備えた石炭ガス化装置を起動
する際に、微粉炭が石炭バーナ５，７に供給される前
に、タップバーナ１５に燃料と酸素を供給して、酸素供
給量／理論燃焼酸素量を１以下で燃焼させて、可燃性ガ
スを生成し、この可燃性ガスを石炭バーナ５，７から供
給された酸素により酸化させ、その酸化熱で炉内３の昇
温を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】石炭等の固体炭素質原料をガ
ス化する装置、特に微粉炭をガス化剤によってガス化す
る石炭ガス化装置の好適な起動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭等の固体炭素質原料をガス化する石
炭ガス化装置のガス化炉は、固定層、流動層、気流層、
噴流層などの方式が知られている。このうち噴流層型
は、原料灰の融点以上の温度（１３００〜１６００℃）
に加熱されたガス化炉内に、微粉砕した原料を、ガス化
剤とともに供給してガス化させる方法である。この方式
は、ガス化効率が高い、適用炭種が広い、環境適合性に
優れている等の特徴を有し、合成ガス、複合発電、燃料
電池などの燃料および原料製造に適しているため、国内
外で積極的に開発が進められている。特に複合発電は、
次期火力発電技術として位置付けられ、ここ数年開発が
加速されている。

【０００３】このような噴流層型の石炭ガス化装置を起
動する際には、供給される微粉炭とガス化剤とが反応す
るように、ガス化炉内の温度を着火温度以上にする必要
があり、また、微粉炭中の灰分は、ガス化炉内の温度が
高温のために溶融スラグとなる。このスラグを排出する
スラグタップの温度が低いと、スラグが冷却され硬化す
る。硬化したスラグは、スラグタップの閉塞の原因とな
る。このスラグタップの閉塞を防ぐため、スラグタップ
を加熱しなければない。そのため、起動時には、タップ
バーナを点火して、タップバーナによりスラグタップを
加熱して、スラグタップの閉塞を防止するとともに、昇
温バーナを用いてガス化炉内の温度を微粉炭の着火温度
以上に加熱する必要があった。加熱後は、昇温バーナを
停止して、石炭バーナに微粉炭および酸化剤を供給し
て、ガス化を行う。ガス化が行われると、高温により微
粉炭の灰分が溶融したスラグが、ガス化炉の壁面を流下
する。このため、装置を長時間運転した後は、溶融した
スラグが昇温バーナの噴射口を覆う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この状態でガ
ス化炉を停止すると、昇温バーナの噴射口に付着したス
ラグが硬化して昇温バーナの噴射口を塞いでしまう。昇
温バーナの噴射口が閉塞されと、ガス化炉内の昇温がで
きなくなるため、昇温バーナの噴射口が閉塞された石炭
ガス化装置を起動する際には、昇温バーナをガス化炉か
ら取り外して、硬化したスラグを取り除かなければな
い。また、昇温バーナの噴射口が、スラグに覆われない
ようにしようとすれば、昇温バーナの噴射口から何らか
のガスを常に噴出させなければならないという問題があ
った。

【０００５】本発明の課題は、昇温バーナが不要な石炭
ガス化装置の起動方法を提供して、石炭ガス化装置を効
率よく起動させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の方法を実施する
のに好適な石炭ガス化装置は、ガス化炉と、このガス化
炉に設けられ、ガス化炉の炉内に微粉炭と酸素または空
気を供給しながら加熱して、微粉炭をガス化する石炭バ
ーナとを備えている。この石炭バーナの下方には、スラ
グタップが設けられている。このスラグタップは、石炭
バーナの加熱により微粉炭の灰分が溶融して生成された
溶融スラグを炉内から排出している。溶融スラグを排出
するスラグタップの下方には、スラグタップを加熱する
タップバーナが備えられ、スラグが冷却され硬化するこ
とによるスラグタップの閉塞を抑制している。

【０００７】このように構成された石炭ガス化装置を起
動させる際、微粉炭が石炭バーナに供給される前に、タ
ップバーナに燃料と酸素または空気を供給して、燃料を
燃焼させる。タップバーナにおける燃焼は、酸素供給量
／理論燃焼酸素量を１以下で行い、可燃性ガスが生成さ
れる。一方、炉内に、石炭バーナから酸素または空気を
供給する。この石炭バーナから供給される酸素または空
気で、タップバーナにより生成された可燃性ガスを酸化
させ、その酸化熱で炉内の昇温を行う。

【０００８】このような起動方法とすると、タップバー
ナでの燃焼が酸素比（酸素供給量／理論燃焼酸素量）≦
１で行われるため、酸素が不足した不完全燃焼となり、
ＣＯなどが生成される。このＣＯなどの可燃性ガスを含
む高温のガスが、炉内に流入し、石炭バーナから供給さ
れる酸素または空気により炉内で酸化され、このときの
酸化熱で炉内を昇温することができる。

【０００９】また、石炭ガス化装置の起動方法におい
て、酸素または空気の石炭バーナからの供給を制御する
ことにより、微粉炭が石炭バーナに供給される前の、ガ
ス化炉の後流側への酸素の流出を回避することができ
る。

【００１０】このように、起動時において、微粉炭が石
炭バーナに供給される前に、石炭バーナが供給する酸素
または空気の供給量を制御して、ガス化炉から排出され
る排ガス中に酸素を含まないようにすると、ガス化炉の
後流側に湿式脱硫器が設けられている場合、脱硫器の溶
媒が、酸素により分解されるのを防ぐことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明に好適な石炭ガス
化装置の一実施形態の主要部の構成図である。図１に示
すように、この石炭ガス化装置は、微粉炭（石炭クラッ
シャなどで微紛化された石炭）を、熱分解ならびにガス
化剤との反応によって、ガス状の燃料または原料に転換
する噴流層方式のガス化炉１を有している。

【００１２】ガス化炉１には、微粉炭とガス化剤である
例えば酸素とを炉内３に供給するとともに加熱して、微
粉炭をガス化する石炭バーナ５，７が、上下２段に配設
されている。上段に配設された石炭バーナ５の上方に
は、炉内３で生成された生成ガスなどを排出する排気口
９が設けられ、この排気口９には、排気口９より排出さ
れた生成ガスが通流する管１１が連通されている。ま
た、下段に配設された石炭バーナ７の下方には、溶融し
たスラグを炉内３から排出するスラグタップ１３が設け
られ、このスラグタップ１３の下方には、スラグタップ
１３を加熱するタップバーナ１５が、噴射口をスラグタ
ップ１３に向けて設けられている。このタップバーナ１
５の下方には、スラグを水砕するための冷却水が溜めら
れており、この冷却水と水砕されたスラグを排出する排
出口１７が、冷却水の溜められたガス化炉１の底部に設
けられている。

【００１３】冷却水は、ポンプ１９から弁２１を介して
ガス化炉１の下部に供給された後、底部に設けられた排
出口１７から弁２３を介して水砕されたスラグと共に排
出され、ホッパ２５に供給される。ホッパ２５に供給さ
れた冷却水と水砕されたスラグは、弁２７を介して系外
に排出される。

【００１４】この石炭ガス化装置は、加圧装置であるの
で、原料である微粉炭を貯蔵して下流に供給する常圧ホ
ッパ２９と、加圧ホッパ３１，３３とが直列に設けられ
ている。加圧ホッパ３３の下流には、加圧ホッパ３３か
ら供給される微粉炭を連続的、自動的に下流ヘ供給する
フィーダ３５，３７が並列に配設されている。この並列
に配設されたフィーダ３５，３７のそれぞれ下流には、
搬送ガスの巻き込み効果を利用して微粉炭の搬送を行う
エゼクタ３９，４１が備えられ、エゼクタ３９，４１と
加圧ホッパ３３の間には、加圧ホッパ３３の圧力低下を
防ぐため均圧管４３，４５がそれぞれ設けられている。
均圧管４３，４５により加圧ホッパ３３と連通されたエ
ゼクタ３９，４１は、弁４７，４９から供給される搬送
ガス（窒素や二酸化炭素などの不活性ガス）とともに微
粉炭を石炭バーナ５，７に供給する。エゼクタ３９，４
１から微粉炭が供給される石炭バーナ５，７には、弁５
１を介してガス化剤である例えば酸素が供給される。

【００１５】ここで、本実施の形態に好適な石炭ガス化
装置の動作について説明する。微粉炭は、常圧ホッパ２
９から２個の加圧ホッパ３１，３３を経て、フィーダ３
５，３７によってエゼクタ３９，４１に定量供給され
る。これらエゼクタ３９，４１には、微粉炭がフィーダ
３５，３７から供給される一方、弁４７，４９を介して
搬送ガスが供給される。この搬送ガスによりエゼクタ３
９，４１は、微粉炭をそれぞれ石炭バーナ５，７に供給
する。

【００１６】また、微粉炭が加圧ホッパ３３からフィー
ダ３５，３７に供給されるにつれ、加圧ホッパ３３内の
圧力が低下することにより、フィーダ３５，３７から加
圧ホッパ３３に向かって搬送ガスが流れて、加圧ホッパ
３３からフィーダ３５，３７への微粉炭の定量供給が妨
げられないように、加圧ホッパ３３とエゼクタ３９の間
に均圧管４３が、加圧ホッパ３３とエゼクタ４１の間に
均圧管４５が設けられ、加圧ホッパ３３内の圧力を維持
している。

【００１７】石炭バーナ５，７には、エゼクタ３９，４
１から供給される微粉炭と、弁５１から酸素が供給され
る。石炭バーナ５，７に供給された微粉炭は、炉内３で
ガス化され、このガス化により生成した生成ガスは、排
気口９から排出され、管１１を通流して取り出される。
一方、微粉炭中の灰分は、炉内３が１３００〜１６００
℃と高温なため、溶融して溶融スラグとなる。この溶融
スラグは、炉内３の側壁を流下して、スラグタップ１３
より炉内３から排出される。排出されたスラグは、ガス
化炉１の底部に溜められた冷却水中に落下し、水砕さ
れ、弁２３、ホッパ２５、弁２７を経て、系外に排出さ
れる。

【００１８】溶融スラグが、スラグタップ１３から排出
される際に、スラグタップ１３の温度が低いと、溶融し
ていたスラグが硬化してしまい、スラグタップ１３を閉
塞して、炉内３からスラグを排出できなくなる。そのた
め、弁５３を介して燃料として例えば灯油が、弁５５を
介して例えば酸化剤として例えば酸素が、タップバーナ
１５に供給され燃焼される。タップバーナ１５は、その
噴射口をスラグタップ１３に向けて設けられているの
で、その燃焼によりスラグタップ１３を加熱することが
でき、スラグタップ１３の閉塞を防ぐことができる。

【００１９】このように構成された本発明に好適な石炭
ガス化装置の起動方法を説明する。まず、タップバーナ
１５に灯油と酸素を供給して、タップバーナ１５を点火
する。このとき、酸素比が１以下の条件となるよう灯油
と酸素の量を調節し、ＣＯなどを含む高温の可燃性ガス
を発生させる。この可燃性ガスは、スラグタップ１３か
ら炉内３に流入する。そして、炉内３に流入した可燃ガ
スは、石炭バーナ５，７から炉内３に供給される酸素に
より、酸化して発熱する。酸化された可燃性ガスは、排
気口９から管１１を通流して系外へ排出される。

【００２０】スラグタップ１３から炉内３に流入する可
燃性ガスは、そのままの状態では、炉内３をほぼ垂直に
上昇して、排気口９より管１１を通流して系外へ排出さ
れるだけであるが、石炭バーナ５，７から酸素を供給し
て可燃性ガスを燃焼させることにより、炉内３を昇温す
ることができる。

【００２１】このように、タップバーナ１５で得られた
ＣＯ等を含む可燃性ガスを燃料とし、石炭バーナ５，７
から供給される酸素を酸化剤として、炉内３で可燃性ガ
スを酸化させることにより、炉内３の昇温を行うので、
炉内３を加熱する昇温バーナのような昇温専用のバーナ
は不要となる。従って、昇温用に新たに専用のバーナを
設ける必要がなくなり、それに付随する燃料配管、弁を
設ける必要もなく、石炭ガス化装置を簡略化できる。

【００２２】また、昇温バーナが不要となるので、運転
中に溶融スラグにより昇温バーナの出口が閉塞されるこ
ともなくなり、運転後または運転再開前に、昇温バーナ
を交換したり、昇温バーナに付着したスラグを取り除い
たりする手間を省くことができる。タップバーナ１５
は、スラグタップ１３の下方に設けられているので、ス
ラグが流下してきて、タップバーナ１５の噴射口が閉塞
されることはない。

【００２３】更に、石炭バーナ５，７は、ガス化を行っ
ている間、常時使用されているので、石炭バーナ５，７
の噴出口に流下してくる溶融スラグは、石炭バーナ５，
７の噴射口より噴射される微粉炭と酸素で除去されるの
で、石炭バーナ５，７の噴射口がスラグにより閉塞され
るのを防ぐことができる。

【００２４】上記石炭ガス化装置の起動方法において、
タップバーナ１５の燃焼で得られた可燃性ガス中の可燃
成分と、石炭バーナ５，７から供給される酸素とを反応
させることにより、ガス化炉１から排出される燃焼ガス
には、酸素が含まれないように、石炭バーナ５，７の酸
素供給量を調節して石炭ガス化装置を起動させる。

【００２５】このような、石炭バーナ５，７に微粉炭を
供給する前のガス化炉１の昇温時に、ガス化炉１から排
出される燃焼ガスの中に酸素を含まないように、石炭バ
ーナ５，７から酸素を供給する起動方法によれば、ガス
化炉１の後流（管１１の後流）に湿式脱硫器が設置され
ている場合、この湿式脱硫器の溶媒、例えばＭＥＤＡ溶
媒が、ガス化炉１から排出される酸素により分解される
のを防ぐことができるので、微粉炭の供給前から連続的
に湿式脱硫器に燃焼ガスを送り込むことができ、石炭ガ
ス化装置の運転中における脱硫器の脱硫率の低下も抑制
することができる。

【００２６】また、本実施の形態では、石炭バーナ５，
７は、上下２段に構成されているが、本発明は基本的
に、石炭バーナの酸素供給量を運転状況により可変とし
たものであるので、石炭バーナの本数、段数に係りなく
有効であり、ガス化剤として空気を用いてもよい。ま
た、タップバーナ１５の燃料として灯油、酸化剤として
酸素を用いたが、他の油燃料あるいはガス燃料を用いて
もよく、酸化剤として空気を用いてもよい。また、タッ
プバーナ１５は、昇温を速めるために本数を増やすこと
もできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、昇温バーナが不要とな
り、石炭ガス化装置を効率よく起動させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の石炭ガス化装置の主要部
の構成図である。

【符号の説明】

１ガス化炉３炉内５，７石炭バーナ９排気口１１管１３スラグタップ１５タップバーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田邦勝広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者竹田誠広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス化炉と、該ガス化炉に設けられ、微粉炭と酸素または空気を前記
ガス化炉内に供給しながら加熱して、微粉炭をガス化す
るバーナと、該バーナの下方に設けられ、前記加熱により溶融したス
ラグを、前記ガス化炉内から排出するスラグタップと、該スラグタップの下方に設けられ、前記スラグタップを
加熱してスラグによる閉塞を抑制するタップバーナとを
備えた石炭ガス化装置を起動する際に、微粉炭が前記バーナに供給される前に、前記タップバー
ナに燃料と、酸素または空気を供給して、酸素供給量／
理論燃焼酸素量を１以下で燃焼させ可燃性ガスを生成
し、該可燃性ガスを前記バーナから供給された酸素また
は空気により酸化させ、その酸化熱で前記ガス化炉の昇
温を行うことを特徴とする石炭ガス化装置の起動方法。
【請求項２】請求項１に記載の石炭ガス化装置の起動
方法において、前記バーナから供給される前記酸素また
は空気の供給を制御して、前記ガス化炉の後流側に前記
酸化剤中の酸素が流出するのを回避することを特徴とす
る石炭ガス化装置の起動方法。