JP2003113383A - 気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改質方法 - Google Patents
気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改質方法Info
- Publication number
- JP2003113383A JP2003113383A JP2001305572A JP2001305572A JP2003113383A JP 2003113383 A JP2003113383 A JP 2003113383A JP 2001305572 A JP2001305572 A JP 2001305572A JP 2001305572 A JP2001305572 A JP 2001305572A JP 2003113383 A JP2003113383 A JP 2003113383A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- methane
- gas
- burner
- containing gas
- reforming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭のガス化性能を低下させることなく、メ
タン含有ガスを有効利用して目的とする混合比のＨ2 、
ＣＯ混合ガスを回収できる気流層ガス化炉を提供する。 【解決手段】 固体炭素質原料を酸化剤とともに灰の融
点以上に加熱してＨ2 とＣＯにガス化するとともに、メ
タン含有ガスをスチームと共に加熱してＨ2 とＣＯに改
質し、生成したＨ2 とＣＯ混合ガスを回収する気流層ガ
ス化炉において、固体炭素質原料と酸化剤を供給するバ
ーナと、メタン含有ガスとスチームを供給するバーナを
それぞれ独立させ、この二種類のバーナをガス化炉の同
一平面上の周方向に沿って、かつその噴射方向が、ガス
化炉内のガス流が形成する断面仮想円に対して接線方向
となるように配置する。
タン含有ガスを有効利用して目的とする混合比のＨ2 、
ＣＯ混合ガスを回収できる気流層ガス化炉を提供する。 【解決手段】 固体炭素質原料を酸化剤とともに灰の融
点以上に加熱してＨ2 とＣＯにガス化するとともに、メ
タン含有ガスをスチームと共に加熱してＨ2 とＣＯに改
質し、生成したＨ2 とＣＯ混合ガスを回収する気流層ガ
ス化炉において、固体炭素質原料と酸化剤を供給するバ
ーナと、メタン含有ガスとスチームを供給するバーナを
それぞれ独立させ、この二種類のバーナをガス化炉の同
一平面上の周方向に沿って、かつその噴射方向が、ガス
化炉内のガス流が形成する断面仮想円に対して接線方向
となるように配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気流層ガス化炉、
ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改
質方法に係り、特に、石炭等の微粉固体炭素質原料を酸
素含有ガス、例えば酸素等の酸化剤を用いて部分酸化し
て水素と一酸化炭素の混合ガスを生成するとともに、石
炭ガス化炉の性能を低下させることなく、炭層ガス、天
然ガス等のメタン（ＣＨ4)含有ガスを改質して生成した
水素と一酸化炭素の混合ガスを前記石炭がガス化した水
素と一酸化炭素の混合ガスとともに回収することができ
る、気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタ
ン改質バーナおよび改質方法に関する。
ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改
質方法に係り、特に、石炭等の微粉固体炭素質原料を酸
素含有ガス、例えば酸素等の酸化剤を用いて部分酸化し
て水素と一酸化炭素の混合ガスを生成するとともに、石
炭ガス化炉の性能を低下させることなく、炭層ガス、天
然ガス等のメタン（ＣＨ4)含有ガスを改質して生成した
水素と一酸化炭素の混合ガスを前記石炭がガス化した水
素と一酸化炭素の混合ガスとともに回収することができ
る、気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタ
ン改質バーナおよび改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭の採掘に伴い、炭層ガスと呼ばれる
ＣＨ4 を主成分とするガスが発生し、その回収が行われ
ている。炭層ガス回収の主目的は、炭鉱活動の安全を確
保するためであり、一部燃料などに利用されるものを除
き、その大部分は大気に放出、廃棄されているのが現状
である。資源の有効利用の観点からすれば、炭層ガスは
石炭と同様に有用な資源でありこれを有効利用すること
が望まれている。一方、気候変動に関する枠組み条約に
おいて、メタン（ＣＨ4 ）の温室効果は二酸化炭素の２
１倍として計算されており、炭層ガスの有効利用は地球
の温暖化防止のためにも重要な課題となっている。
ＣＨ4 を主成分とするガスが発生し、その回収が行われ
ている。炭層ガス回収の主目的は、炭鉱活動の安全を確
保するためであり、一部燃料などに利用されるものを除
き、その大部分は大気に放出、廃棄されているのが現状
である。資源の有効利用の観点からすれば、炭層ガスは
石炭と同様に有用な資源でありこれを有効利用すること
が望まれている。一方、気候変動に関する枠組み条約に
おいて、メタン（ＣＨ4 ）の温室効果は二酸化炭素の２
１倍として計算されており、炭層ガスの有効利用は地球
の温暖化防止のためにも重要な課題となっている。
【０００３】ところで、石炭等の固体炭素質原料を微粉
にして酸素、スチーム等の酸化剤と共に、原料灰の溶融
温度以上の高い温度、例えば約１４００〜１６００℃に
加熱した火炉に供給し、可燃分を水素（Ｈ2)と一酸化炭
素（ＣＯ）を主成分とするガスに、灰分を有害成分の溶
出がないスラグにそれぞれ変換する気流層ガス化炉は、
ガス化効率が高く、適用原料種が多く、環境適合性に優
れている等の特長を有する。また得られる水素と一酸化
炭素の混合ガスは、複合発電、燃料電池等の燃料および
合成ガス等の原料の製造に適していることから、気流層
ガス化炉の開発は国内外で積極的に進められている。
にして酸素、スチーム等の酸化剤と共に、原料灰の溶融
温度以上の高い温度、例えば約１４００〜１６００℃に
加熱した火炉に供給し、可燃分を水素（Ｈ2)と一酸化炭
素（ＣＯ）を主成分とするガスに、灰分を有害成分の溶
出がないスラグにそれぞれ変換する気流層ガス化炉は、
ガス化効率が高く、適用原料種が多く、環境適合性に優
れている等の特長を有する。また得られる水素と一酸化
炭素の混合ガスは、複合発電、燃料電池等の燃料および
合成ガス等の原料の製造に適していることから、気流層
ガス化炉の開発は国内外で積極的に進められている。
【０００４】このような気流層ガス化炉において、上述
した炭層ガスに代表されるメタン含有ガスを処理または
活用できれば、資源の有効利用を図れるだけでなく、温
室効果ガスの放出が削減できるので、環境保全上も好ま
しく、その開発が進められている。ＣＨ4 を主成分とす
る炭層ガスを利用する気流層ガス化炉に関する技術とし
ては、例えば特開平９−６７５８２号公報が挙げられ
る。
した炭層ガスに代表されるメタン含有ガスを処理または
活用できれば、資源の有効利用を図れるだけでなく、温
室効果ガスの放出が削減できるので、環境保全上も好ま
しく、その開発が進められている。ＣＨ4 を主成分とす
る炭層ガスを利用する気流層ガス化炉に関する技術とし
ては、例えば特開平９−６７５８２号公報が挙げられ
る。
【０００５】図５は、このような従来技術の説明図であ
る。図５において、この気流層ガス化炉は、ガス化炉４
０の下部のガス化反応部４７に原料である石炭４１と酸
化剤４２としての、例えば酸素を供給する石炭供給バー
ナ４３と、上部のメタン改質部４８にメタン含有ガス４
４およびスチーム（Ｈ2 Ｏ）４５を供給するメタン含有
ガス供給バーナ４６を有しており、ガス化反応部４７で
石炭４１が部分酸化されてガス化し、Ｈ2 とＣＯが生成
し、上部メタン改質部４８でメタン含有ガス４４中のＣ
Ｈ4 が水蒸気改質してＨ2 とＣＯが生成する。図５中、
４９は、スラグ抜き出しライン、５１は、酸素５０の供
給ノズル、５２は、生成ガスラインである。
る。図５において、この気流層ガス化炉は、ガス化炉４
０の下部のガス化反応部４７に原料である石炭４１と酸
化剤４２としての、例えば酸素を供給する石炭供給バー
ナ４３と、上部のメタン改質部４８にメタン含有ガス４
４およびスチーム（Ｈ2 Ｏ）４５を供給するメタン含有
ガス供給バーナ４６を有しており、ガス化反応部４７で
石炭４１が部分酸化されてガス化し、Ｈ2 とＣＯが生成
し、上部メタン改質部４８でメタン含有ガス４４中のＣ
Ｈ4 が水蒸気改質してＨ2 とＣＯが生成する。図５中、
４９は、スラグ抜き出しライン、５１は、酸素５０の供
給ノズル、５２は、生成ガスラインである。
【０００６】このような従来の水素・一酸化炭素混合ガ
ス製造技術によれば、炭素系燃料、例えば石炭の部分酸
化反応 ２ＣＨ＋Ｏ2 → ２ＣＯ＋Ｈ2 （１） と、メタンの水蒸気改質反応 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 （２） が生じる。なお、（１）式中、ＣＨは石炭を表わしてい
る。
ス製造技術によれば、炭素系燃料、例えば石炭の部分酸
化反応 ２ＣＨ＋Ｏ2 → ２ＣＯ＋Ｈ2 （１） と、メタンの水蒸気改質反応 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ2 （２） が生じる。なお、（１）式中、ＣＨは石炭を表わしてい
る。
【０００７】（１）式において、石炭から生成する混合
ガス中のＨ2 ／ＣＯ比は、Ｈ2 ／ＣＯ＝０．５であり、
（２）式において、メタンの改質によって生成する混合
ガス中のＨ2 ／ＣＯ比は、Ｈ2 ／ＣＯ＝３．０となる。
従って、石炭とメタン含有ガスの投入割合を調整するこ
とによって、目的とするＨ2 ／ＣＯ比の混合ガスが得ら
れる。Ｈ2 とＣＯの混合ガスは、ガスタービン、燃料電
池等を用いる発電装置、メタノール、ジメチルエーテル
（ＤＭＥ）、ＦＴ合成油などの燃料を製造する燃料製造
装置、または発電と燃料製造を同時に行なう燃料・電力
併産プラントなどに適用される。なお、ＤＭＥ製造用混
合ガス中の水素／一酸化炭素比は、例えば１．０であ
る。
ガス中のＨ2 ／ＣＯ比は、Ｈ2 ／ＣＯ＝０．５であり、
（２）式において、メタンの改質によって生成する混合
ガス中のＨ2 ／ＣＯ比は、Ｈ2 ／ＣＯ＝３．０となる。
従って、石炭とメタン含有ガスの投入割合を調整するこ
とによって、目的とするＨ2 ／ＣＯ比の混合ガスが得ら
れる。Ｈ2 とＣＯの混合ガスは、ガスタービン、燃料電
池等を用いる発電装置、メタノール、ジメチルエーテル
（ＤＭＥ）、ＦＴ合成油などの燃料を製造する燃料製造
装置、または発電と燃料製造を同時に行なう燃料・電力
併産プラントなどに適用される。なお、ＤＭＥ製造用混
合ガス中の水素／一酸化炭素比は、例えば１．０であ
る。
【０００８】しかしながら、ＣＨ4 の水蒸気による改質
反応は吸熱反応であるため、図５の装置においてメタン
含有ガス改質反応を独立して生じさせる場合には、反応
を促進するための熱源が必要である。比較的少量のメタ
ン含有ガスを利用する場合には、ＣＨ4 の水蒸気改質反
応の前流で生じる石炭のガス化反応で発生する熱量を利
用することもできるが、メタン含有ガス処理量が増加し
た場合には、石炭ガス化反応で生じる熱量だけでは不十
分となり、他の熱源、例えばメタン含有ガスを一部を燃
焼させて熱量を得るか、または低温でＣＨ4 の水蒸気改
質反応を促進させるための触媒を設置すること等によっ
て、メタンの水蒸気改質反応を促進させる必要がある。
反応は吸熱反応であるため、図５の装置においてメタン
含有ガス改質反応を独立して生じさせる場合には、反応
を促進するための熱源が必要である。比較的少量のメタ
ン含有ガスを利用する場合には、ＣＨ4 の水蒸気改質反
応の前流で生じる石炭のガス化反応で発生する熱量を利
用することもできるが、メタン含有ガス処理量が増加し
た場合には、石炭ガス化反応で生じる熱量だけでは不十
分となり、他の熱源、例えばメタン含有ガスを一部を燃
焼させて熱量を得るか、または低温でＣＨ4 の水蒸気改
質反応を促進させるための触媒を設置すること等によっ
て、メタンの水蒸気改質反応を促進させる必要がある。
【０００９】一方、石炭ガス化反応部に直接メタン含有
ガスを供給する方法も考えられるが、この方法では、灰
の溶融温度以上の高温場における熱源を確保することは
できるものの、石炭と共に供給される酸素がメタン含有
ガス中のメタンを選択的に燃焼させる反応 ＣＨ4 ＋２Ｏ2 → ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ ・・・（３） が生じるので、石炭のガス化反応を進行させるために必
要な酸素量が不足するという問題がある。
ガスを供給する方法も考えられるが、この方法では、灰
の溶融温度以上の高温場における熱源を確保することは
できるものの、石炭と共に供給される酸素がメタン含有
ガス中のメタンを選択的に燃焼させる反応 ＣＨ4 ＋２Ｏ2 → ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ ・・・（３） が生じるので、石炭のガス化反応を進行させるために必
要な酸素量が不足するという問題がある。
【００１０】ところで、メタン、天然ガス等の炭化水素
含有ガスを酸素により部分酸化させる従来技術として、
例えば特開昭６３−２９７２０１号公報が挙げられる。
含有ガスを酸素により部分酸化させる従来技術として、
例えば特開昭６３−２９７２０１号公報が挙げられる。
【００１１】図６は、炭化水素含有ガスを酸素等により
部分酸化または改質させる従来の複オリフィスバーナの
説明図である。図６において、この複オリフィスバーナ
６０は、管状同軸流路の配列体であって、酸素含有ガス
とスチームが混合された酸化剤６５を供給する中心流路
６１と、その外周部に順次同心円状に設けられた、燃料
６６を供給する第１流路６２、酸化剤６７を供給する第
２流路６３および燃料と調節剤６８を供給する第３流路
６４とを有している。
部分酸化または改質させる従来の複オリフィスバーナの
説明図である。図６において、この複オリフィスバーナ
６０は、管状同軸流路の配列体であって、酸素含有ガス
とスチームが混合された酸化剤６５を供給する中心流路
６１と、その外周部に順次同心円状に設けられた、燃料
６６を供給する第１流路６２、酸化剤６７を供給する第
２流路６３および燃料と調節剤６８を供給する第３流路
６４とを有している。
【００１２】このような複オリスィスバーナにおいて、
酸化剤６５が中心流路６１から、例えば５〜４５m/s の
比較的低い速度で供給され、燃料としての炭化水素含有
ガス６６が前記中心流路６１を取り囲む第１流路６２か
ら、例えば５０〜１５０m/sの比較的高い速度で供給さ
れ、また酸化剤６７が前記第１流路６２を取り囲む第２
流路６３から、例えば５〜４５m/s の比較的低い速度で
供給され、さらに燃料および／または調節剤６８が前記
第２流路６３を取り囲む第３の流路６４から、例えば５
〜４５m/s の比較的低い速度で供給され、前記第１流路
６２から供給される燃料６６の高速噴流エネルギによっ
て、酸化剤と燃料を混合させて部分酸化または改質反応
を促進させるとともに、反応ガスの火炎６９、すなわち
高温反応領域をバーナ長手方向へ延長させ、これによっ
てバーナ本体およびバーナ近傍の壁面の熱損傷防止が図
られている。
酸化剤６５が中心流路６１から、例えば５〜４５m/s の
比較的低い速度で供給され、燃料としての炭化水素含有
ガス６６が前記中心流路６１を取り囲む第１流路６２か
ら、例えば５０〜１５０m/sの比較的高い速度で供給さ
れ、また酸化剤６７が前記第１流路６２を取り囲む第２
流路６３から、例えば５〜４５m/s の比較的低い速度で
供給され、さらに燃料および／または調節剤６８が前記
第２流路６３を取り囲む第３の流路６４から、例えば５
〜４５m/s の比較的低い速度で供給され、前記第１流路
６２から供給される燃料６６の高速噴流エネルギによっ
て、酸化剤と燃料を混合させて部分酸化または改質反応
を促進させるとともに、反応ガスの火炎６９、すなわち
高温反応領域をバーナ長手方向へ延長させ、これによっ
てバーナ本体およびバーナ近傍の壁面の熱損傷防止が図
られている。
【００１３】しかしながら、このようなバーナをガス化
炉に適用し、単にメタン等の炭化水素を含むガス、改質
用のスチームおよび改質反応を促進させる熱源を確保す
るために必要な酸化剤をそれぞれ独立して供給した場合
には、炭化水素含有ガスが高速の噴流としてガス化炉内
に供給されるために、ガス化炉内の旋回流が乱れ、炉内
温度が不均一となって上述した（２）式の改質反応が促
進されず、また（３）式に示した、石炭をガス化させる
ために供給した酸化剤による炭化水素の燃焼反応が進行
し、石炭のガス化効率が低下する。また、改質反応の熱
源を確保するために供給した酸化剤は、供給部近傍にお
いては、酸素濃度が非常に高いので多量の熱が発生して
異常な高温となるために、前記供給部近傍が損傷するお
それもある。
炉に適用し、単にメタン等の炭化水素を含むガス、改質
用のスチームおよび改質反応を促進させる熱源を確保す
るために必要な酸化剤をそれぞれ独立して供給した場合
には、炭化水素含有ガスが高速の噴流としてガス化炉内
に供給されるために、ガス化炉内の旋回流が乱れ、炉内
温度が不均一となって上述した（２）式の改質反応が促
進されず、また（３）式に示した、石炭をガス化させる
ために供給した酸化剤による炭化水素の燃焼反応が進行
し、石炭のガス化効率が低下する。また、改質反応の熱
源を確保するために供給した酸化剤は、供給部近傍にお
いては、酸素濃度が非常に高いので多量の熱が発生して
異常な高温となるために、前記供給部近傍が損傷するお
それもある。
【００１４】すなわち、上記従来技術は、気流層ガス化
炉における高い石炭ガス化効率を維持しつつ、炭層ガ
ス、天然ガスをはじめとするメタン含有ガスを有効利用
して目的とするＨ2 ／ＣＯ比の混合ガスを効率よく製造
することは困難であった。
炉における高い石炭ガス化効率を維持しつつ、炭層ガ
ス、天然ガスをはじめとするメタン含有ガスを有効利用
して目的とするＨ2 ／ＣＯ比の混合ガスを効率よく製造
することは困難であった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点を解決し、固体炭素質原料をガス化す
る気流層ガス化炉におけるガス化性能を低下させること
なく、メタン含有ガスを有効利用して目的とする混合比
の水素・一酸化炭素混合ガスを回収することができる、
気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改
質バーナおよび改質方法を提供することにある。
従来技術の問題点を解決し、固体炭素質原料をガス化す
る気流層ガス化炉におけるガス化性能を低下させること
なく、メタン含有ガスを有効利用して目的とする混合比
の水素・一酸化炭素混合ガスを回収することができる、
気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改
質バーナおよび改質方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は、石炭等の固体炭素質原料をガス化する
気流層ガス化炉におけるガス化性能を低下させることな
く、メタン含有ガスを利用して効率よくＨ2 とＣＯの混
合ガスを回収するためには、まず第一に、石炭をガス化
するために供給した酸化剤を石炭（固体）よりも反応性
に富むメタンと不必要に燃焼反応させないこと、第二
に、石炭ガス化反応を十分促進させ、かつガス化炉内の
均一温度を確保するためには炉内旋回流を乱さないこ
と、および第三に、メタンの改質反応に必要な熱源を十
分に確保する必要があること等に着目し、鋭意研究した
結果、気流層ガス化炉における固体炭素質原料と酸化剤
を供給するバーナと、メタン含有ガスとスチームを供給
するバーナをそれぞれ独立させ、この二種類のバーナ
を、ガス化炉の同一平面上の周方向に沿って、各バーナ
の噴射方向がガス化炉内の流動ガスが形成する円形のガ
ス流に対して接線方向となるように配置することによ
り、ガス化炉内に旋回流が形成されて炉内温度が均一と
なり、石炭のガス化反応を阻害することなくメタン含有
ガスをＨ2 とＣＯに改質できること、およびメタン含有
ガスを供給するバーナを、スチームと酸化剤の混合流体
を供給する内筒と、内筒の外周に同心円状に設けられた
メタン含有ガスを供給する外筒とを有し、該外筒の噴出
孔を縮径し、かつバーナの中心軸方向に傾斜させたもの
とすることにより、メタン含有ガスの噴射速度がスチー
ムと酸化剤の混合流体の噴射速度よりも速くなり、バー
ナ先端部で、まずメタン含有ガス中のＣＨ4 の一部が燃
焼し、その燃焼熱によって残りのメタンのスチームによ
る改質反応が促進されることを見出し、本発明に到達し
た。
め、本発明者は、石炭等の固体炭素質原料をガス化する
気流層ガス化炉におけるガス化性能を低下させることな
く、メタン含有ガスを利用して効率よくＨ2 とＣＯの混
合ガスを回収するためには、まず第一に、石炭をガス化
するために供給した酸化剤を石炭（固体）よりも反応性
に富むメタンと不必要に燃焼反応させないこと、第二
に、石炭ガス化反応を十分促進させ、かつガス化炉内の
均一温度を確保するためには炉内旋回流を乱さないこ
と、および第三に、メタンの改質反応に必要な熱源を十
分に確保する必要があること等に着目し、鋭意研究した
結果、気流層ガス化炉における固体炭素質原料と酸化剤
を供給するバーナと、メタン含有ガスとスチームを供給
するバーナをそれぞれ独立させ、この二種類のバーナ
を、ガス化炉の同一平面上の周方向に沿って、各バーナ
の噴射方向がガス化炉内の流動ガスが形成する円形のガ
ス流に対して接線方向となるように配置することによ
り、ガス化炉内に旋回流が形成されて炉内温度が均一と
なり、石炭のガス化反応を阻害することなくメタン含有
ガスをＨ2 とＣＯに改質できること、およびメタン含有
ガスを供給するバーナを、スチームと酸化剤の混合流体
を供給する内筒と、内筒の外周に同心円状に設けられた
メタン含有ガスを供給する外筒とを有し、該外筒の噴出
孔を縮径し、かつバーナの中心軸方向に傾斜させたもの
とすることにより、メタン含有ガスの噴射速度がスチー
ムと酸化剤の混合流体の噴射速度よりも速くなり、バー
ナ先端部で、まずメタン含有ガス中のＣＨ4 の一部が燃
焼し、その燃焼熱によって残りのメタンのスチームによ
る改質反応が促進されることを見出し、本発明に到達し
た。
【００１７】すなわち、本願で特許請求する発明は、以
下のとおりである。 （１）微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに該炭素質原
料の灰の溶融温度以上に加熱してガス化するとともに、
メタン含有ガスをスチームと共に加熱して改質し、前記
微粉固体炭素質原料のガス化によって生成した水素と一
酸化炭素の混合ガスをメタン含有ガスの改質によって生
成した水素と一酸化炭素の混合ガスとともに回収する気
流層ガス化炉において、前記微粉固体炭素質原料と酸化
剤を供給するバーナと、メタン含有ガスとスチームを供
給するバーナをそれぞれ独立させ、該二種類のバーナ
を、ガス化炉の同一平面上の周方向に沿って、かつ各バ
ーナの噴射方向が、前記ガス化炉内の流動ガスが形成す
る断面仮想円に対して接線方向となるように配置したこ
とを特徴とする気流層ガス化炉。
下のとおりである。 （１）微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに該炭素質原
料の灰の溶融温度以上に加熱してガス化するとともに、
メタン含有ガスをスチームと共に加熱して改質し、前記
微粉固体炭素質原料のガス化によって生成した水素と一
酸化炭素の混合ガスをメタン含有ガスの改質によって生
成した水素と一酸化炭素の混合ガスとともに回収する気
流層ガス化炉において、前記微粉固体炭素質原料と酸化
剤を供給するバーナと、メタン含有ガスとスチームを供
給するバーナをそれぞれ独立させ、該二種類のバーナ
を、ガス化炉の同一平面上の周方向に沿って、かつ各バ
ーナの噴射方向が、前記ガス化炉内の流動ガスが形成す
る断面仮想円に対して接線方向となるように配置したこ
とを特徴とする気流層ガス化炉。
【００１８】（２）前記メタン含有ガスとスチームを供
給するバーナに代えて、スチームと酸化剤の混合流体を
供給する内筒と、該内筒の外周に同心円状に設けられた
メタン含有ガスを供給する外筒とを有し、該外筒の噴出
孔を縮径し、かつバーナの中心軸方向に傾斜させたメタ
ン改質バーナを用いたことを特徴とする上記（１）に記
載の気流層ガス化炉。
給するバーナに代えて、スチームと酸化剤の混合流体を
供給する内筒と、該内筒の外周に同心円状に設けられた
メタン含有ガスを供給する外筒とを有し、該外筒の噴出
孔を縮径し、かつバーナの中心軸方向に傾斜させたメタ
ン改質バーナを用いたことを特徴とする上記（１）に記
載の気流層ガス化炉。
【００１９】（３）上記（２）に記載の気流層ガス化炉
を用いた固体炭素質原料のガス化方法であって、前記メ
タン改質バーナの外筒から噴射されるメタン含有ガスの
噴射速度を内筒から噴射されるスチームと酸化剤の混合
流体の噴射速度よりも速くしてバーナ先端部に前記メタ
ン含有ガス中のメタンの一部を前記内筒から噴射される
酸化剤で燃焼させる火炎を形成し、該火炎内で前記メタ
ン含有ガス中の残りのメタンをスチームで水素と一酸化
炭素に改質し、得られた水素と一酸化炭素の混合ガスを
固体炭素質原料がガス化した水素と一酸化炭素の混合ガ
スとともに回収することを特徴とする気流層ガス化炉を
用いた固体炭素質原料のガス化方法。
を用いた固体炭素質原料のガス化方法であって、前記メ
タン改質バーナの外筒から噴射されるメタン含有ガスの
噴射速度を内筒から噴射されるスチームと酸化剤の混合
流体の噴射速度よりも速くしてバーナ先端部に前記メタ
ン含有ガス中のメタンの一部を前記内筒から噴射される
酸化剤で燃焼させる火炎を形成し、該火炎内で前記メタ
ン含有ガス中の残りのメタンをスチームで水素と一酸化
炭素に改質し、得られた水素と一酸化炭素の混合ガスを
固体炭素質原料がガス化した水素と一酸化炭素の混合ガ
スとともに回収することを特徴とする気流層ガス化炉を
用いた固体炭素質原料のガス化方法。
【００２０】（４）微粉固体炭素質原料を酸化剤ととも
に該炭素質原料の灰の溶融温度以上に加熱してガス化す
るとともに、メタン含有ガスをスチームと共に加熱して
改質し、前記微粉固体炭素質原料のガス化によって生成
した水素と一酸化炭素の混合ガスをメタン含有ガスの改
質によって生成した水素と一酸化炭素の混合ガスととも
に回収する気流層ガス化炉に適用するメタン改質バーナ
であって、スチームと酸化剤の混合流体を供給する内筒
と、該内筒の外周に同心円状に設けられたメタン含有ガ
スを供給する外筒とを有し、該外筒の噴出孔を縮径し、
かつバーナの中心軸方向に傾斜させたことを特徴とする
気流層ガス化炉用メタン改質バーナ。
に該炭素質原料の灰の溶融温度以上に加熱してガス化す
るとともに、メタン含有ガスをスチームと共に加熱して
改質し、前記微粉固体炭素質原料のガス化によって生成
した水素と一酸化炭素の混合ガスをメタン含有ガスの改
質によって生成した水素と一酸化炭素の混合ガスととも
に回収する気流層ガス化炉に適用するメタン改質バーナ
であって、スチームと酸化剤の混合流体を供給する内筒
と、該内筒の外周に同心円状に設けられたメタン含有ガ
スを供給する外筒とを有し、該外筒の噴出孔を縮径し、
かつバーナの中心軸方向に傾斜させたことを特徴とする
気流層ガス化炉用メタン改質バーナ。
【００２１】（５）上記（４）に記載のメタン改質バー
ナを用いたメタン改質方法であって、前記外筒から噴射
されるメタン含有ガスの噴射速度を内筒から噴射される
スチームと酸化剤の混合流体の噴射速度よりも速くして
バーナ先端部に前記メタン含有ガス中のメタンの一部を
前記内筒から噴射される酸化剤で燃焼させる火炎を形成
し、該火炎内で前記メタン含有ガス中の残りのメタンを
スチームと反応させて水素と一酸化炭素に改質すること
を特徴とするメタン改質方法。
ナを用いたメタン改質方法であって、前記外筒から噴射
されるメタン含有ガスの噴射速度を内筒から噴射される
スチームと酸化剤の混合流体の噴射速度よりも速くして
バーナ先端部に前記メタン含有ガス中のメタンの一部を
前記内筒から噴射される酸化剤で燃焼させる火炎を形成
し、該火炎内で前記メタン含有ガス中の残りのメタンを
スチームと反応させて水素と一酸化炭素に改質すること
を特徴とするメタン改質方法。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面を用いて詳細に
説明する。 実施例１ 図１は、本発明の一実施例である気流層ガス化炉の水平
断面を示す説明図である。図において、微粉固体炭素質
原料としての石炭１と酸化剤としての、例えば酸素２を
供給する石炭供給バーナ３と、メタン含有ガスとしての
炭層ガス４とスチーム５を供給するメタン含有ガス供給
バーナ６をそれぞれ独立させ、該二種類のバーナ３およ
び６が、ガス化炉１０の同一平面上の周方向に沿って、
かつその噴射方向がガス化炉１０内の流動ガスが形成す
る、水平断面における仮想円（以下、単に仮想円という
ことがある）７に対して接線方向となるように、それぞ
れ４個および２個配置されている。
説明する。 実施例１ 図１は、本発明の一実施例である気流層ガス化炉の水平
断面を示す説明図である。図において、微粉固体炭素質
原料としての石炭１と酸化剤としての、例えば酸素２を
供給する石炭供給バーナ３と、メタン含有ガスとしての
炭層ガス４とスチーム５を供給するメタン含有ガス供給
バーナ６をそれぞれ独立させ、該二種類のバーナ３およ
び６が、ガス化炉１０の同一平面上の周方向に沿って、
かつその噴射方向がガス化炉１０内の流動ガスが形成す
る、水平断面における仮想円（以下、単に仮想円という
ことがある）７に対して接線方向となるように、それぞ
れ４個および２個配置されている。
【００２３】このような構成において、石炭１は、微粉
砕されたのち窒素等の不活性ガスにより搬送されて石炭
供給バーナ３へ送られ、酸素２と共にガス化炉１０内に
供給されて前記石炭１が燃焼した灰の溶融温度以上の高
温、例えば１４００〜１６００℃の雰囲気でガス化して
Ｈ2 とＣＯの混合ガスが生じる。一方、炭層ガス４はス
チーム（Ｈ2 Ｏ）５と共にメタン含有ガス供給バーナ６
へ送られ、前記石炭１のガス化によって灰の溶融温度以
上の高温に維持されたガス化炉１０内へ供給され、前記
スチーム５と反応してＨ2 とＣＯに改質され、石炭１が
ガス化したＨ2とＣＯの混合ガスとともに回収される。
砕されたのち窒素等の不活性ガスにより搬送されて石炭
供給バーナ３へ送られ、酸素２と共にガス化炉１０内に
供給されて前記石炭１が燃焼した灰の溶融温度以上の高
温、例えば１４００〜１６００℃の雰囲気でガス化して
Ｈ2 とＣＯの混合ガスが生じる。一方、炭層ガス４はス
チーム（Ｈ2 Ｏ）５と共にメタン含有ガス供給バーナ６
へ送られ、前記石炭１のガス化によって灰の溶融温度以
上の高温に維持されたガス化炉１０内へ供給され、前記
スチーム５と反応してＨ2 とＣＯに改質され、石炭１が
ガス化したＨ2とＣＯの混合ガスとともに回収される。
【００２４】本実施例によれば、石炭１と空気２を供給
するバーナ３と、炭層ガス４とスチーム５を供給するバ
ーナ６を独立させ、それぞれガス化炉１０の同一平面の
周方向に沿って、かつ炉内に生じるガス流の仮想円７に
対して接線方向に配置したことにより、ガス化反応部に
供給されたガスおよび生成したガスが良好に混合し、十
分な旋回流を形成して炉内温度が均一に保持されるの
で、石炭１のガス化および炭層ガス４中のメタンの改質
効率が向上する。また、本実施例によれば、炭層ガス４
とスチーム５を同一のバーナ６によって同時に石炭ガス
化反応部に供給することができるので、水蒸気改質反応
に必要な熱量を十分に確保してＣＨ4 のＨ 2 Ｏによる改
質反応効率が向上するだけでなく、別のバーナ３から石
炭と共に供給されたＯ2 と前記ＣＨ4 との反応は生じに
くく、石炭のガス化反応を阻害することはない。
するバーナ３と、炭層ガス４とスチーム５を供給するバ
ーナ６を独立させ、それぞれガス化炉１０の同一平面の
周方向に沿って、かつ炉内に生じるガス流の仮想円７に
対して接線方向に配置したことにより、ガス化反応部に
供給されたガスおよび生成したガスが良好に混合し、十
分な旋回流を形成して炉内温度が均一に保持されるの
で、石炭１のガス化および炭層ガス４中のメタンの改質
効率が向上する。また、本実施例によれば、炭層ガス４
とスチーム５を同一のバーナ６によって同時に石炭ガス
化反応部に供給することができるので、水蒸気改質反応
に必要な熱量を十分に確保してＣＨ4 のＨ 2 Ｏによる改
質反応効率が向上するだけでなく、別のバーナ３から石
炭と共に供給されたＯ2 と前記ＣＨ4 との反応は生じに
くく、石炭のガス化反応を阻害することはない。
【００２５】すなわち本実施例によれば、石炭の部分酸
化によるガス化を阻害することなく、メタン含有ガスで
ある炭層ガス４から効率よくエネルギを回収することが
でき、これによって温室効果ガスである炭層ガスの大気
放出量を削減して地球温暖化を抑制することができる。
化によるガス化を阻害することなく、メタン含有ガスで
ある炭層ガス４から効率よくエネルギを回収することが
でき、これによって温室効果ガスである炭層ガスの大気
放出量を削減して地球温暖化を抑制することができる。
【００２６】また、本実施例によれば、炭層ガスに４の
供給量を制御することにより石炭１のガス化によって生
成した混合ガス中のＨ2 とＣＯとの混合割合を自由に調
整することができるので、目的とするＨ2 ／ＣＯ比の混
合ガスを回収することができる。
供給量を制御することにより石炭１のガス化によって生
成した混合ガス中のＨ2 とＣＯとの混合割合を自由に調
整することができるので、目的とするＨ2 ／ＣＯ比の混
合ガスを回収することができる。
【００２７】実施例２
図２は、本発明の他の実施例である気流層ガス化炉の水
平断面を示す説明図である。図において、ガス化炉１０
の同一平面の周方向に沿って同数の石炭供給バーナ３
と、メタン含有ガス供給バーナ６が、その噴射方向がガ
ス流による仮想円７に対して接線方向となるようにそれ
ぞれ均等に設置されている。
平断面を示す説明図である。図において、ガス化炉１０
の同一平面の周方向に沿って同数の石炭供給バーナ３
と、メタン含有ガス供給バーナ６が、その噴射方向がガ
ス流による仮想円７に対して接線方向となるようにそれ
ぞれ均等に設置されている。
【００２８】このような構成において、石炭供給バーナ
３から石炭１と酸化剤としての酸素２が、ＣＨ4 含有ガ
ス供給バーナ６から炭層ガス４とスチーム５がそれぞれ
供給され、上記実施例と同様、石炭１のガス化反応およ
び炭層ガス４中のＣＨ4 の改質反応が生じ、Ｈ2 とＣＯ
の混合ガスが得られるが、石炭供給バーナ３とメタン含
有ガス供給バーナ６の設置本数を同数とし、周方向に沿
って均等に配置したことにより、酸化剤、メタン含有ガ
スおよびスチームのガス噴射時の運動量が同一となるよ
うに調整できるので、良好な旋回流が形成され、炉内温
度をより均一化できる。従って、石炭供給バーナ３から
導入された石炭１は、酸素２によって、前記石炭の灰の
溶融温度以上の高温を維持しながらガス化してＨ2 とＣ
Ｏとなり、メタン含有ガス供給バーナより供給されたＣ
Ｈ4 は、該バーナより噴出されたスチームによって改質
されてＨ2 とＣＯとなる。
３から石炭１と酸化剤としての酸素２が、ＣＨ4 含有ガ
ス供給バーナ６から炭層ガス４とスチーム５がそれぞれ
供給され、上記実施例と同様、石炭１のガス化反応およ
び炭層ガス４中のＣＨ4 の改質反応が生じ、Ｈ2 とＣＯ
の混合ガスが得られるが、石炭供給バーナ３とメタン含
有ガス供給バーナ６の設置本数を同数とし、周方向に沿
って均等に配置したことにより、酸化剤、メタン含有ガ
スおよびスチームのガス噴射時の運動量が同一となるよ
うに調整できるので、良好な旋回流が形成され、炉内温
度をより均一化できる。従って、石炭供給バーナ３から
導入された石炭１は、酸素２によって、前記石炭の灰の
溶融温度以上の高温を維持しながらガス化してＨ2 とＣ
Ｏとなり、メタン含有ガス供給バーナより供給されたＣ
Ｈ4 は、該バーナより噴出されたスチームによって改質
されてＨ2 とＣＯとなる。
【００２９】本実施例によれば、これまで廃棄されてい
た炭層ガスから効率よくＨ2 およびＣＯ、すなわちエネ
ルギを回収することができ、かつ炭層ガス４の供給量を
制御することによって、ガスタービン発電、燃料電池、
化学合成等の各種用途に応じて、目的とする水素と一酸
化炭素比の混合ガスを得ることができる。また資源を有
効利用できるとともに、温室効果ガスであるＣＨ4 の大
気放出量を削減して地球温暖化を抑制することができ
る。
た炭層ガスから効率よくＨ2 およびＣＯ、すなわちエネ
ルギを回収することができ、かつ炭層ガス４の供給量を
制御することによって、ガスタービン発電、燃料電池、
化学合成等の各種用途に応じて、目的とする水素と一酸
化炭素比の混合ガスを得ることができる。また資源を有
効利用できるとともに、温室効果ガスであるＣＨ4 の大
気放出量を削減して地球温暖化を抑制することができ
る。
【００３０】なお本実施例において、回収混合ガス中の
Ｈ2 ／ＣＯ比を高くしたい場合は、石炭供給量に対する
ＣＨ4 供給量比を大きくし、多量の炭層ガスをガス化炉
１０内に供給する必要があるが、この場合、炉内で形成
される旋回流に及ぼす炭層ガス噴流の影響が大きくな
り、良好な流れ場が形成されなくなるおそれかあるが、
本実施例のように、石炭供給バーナ３およびメタン含有
ガス供給バーナ６を同数とし、炉周方向に均等に設置す
ることにより、炉内で形成される旋回流に及ぼす炭層ガ
ス噴流の影響をできる限り小さくして効率よく石炭のガ
ス化およびメタンの改質を行うことができる。図２にお
いては、石炭供給バーナ３およびメタン含有ガス供給バ
ーナ６がそれぞれ同数、等間隔に配置されているが、各
バーナから供給される酸化剤、炭層ガスおよびスチーム
の有する旋回力が同様であれば、バーナの設置本数およ
び設置間隔はとくに限定されるものではない。
Ｈ2 ／ＣＯ比を高くしたい場合は、石炭供給量に対する
ＣＨ4 供給量比を大きくし、多量の炭層ガスをガス化炉
１０内に供給する必要があるが、この場合、炉内で形成
される旋回流に及ぼす炭層ガス噴流の影響が大きくな
り、良好な流れ場が形成されなくなるおそれかあるが、
本実施例のように、石炭供給バーナ３およびメタン含有
ガス供給バーナ６を同数とし、炉周方向に均等に設置す
ることにより、炉内で形成される旋回流に及ぼす炭層ガ
ス噴流の影響をできる限り小さくして効率よく石炭のガ
ス化およびメタンの改質を行うことができる。図２にお
いては、石炭供給バーナ３およびメタン含有ガス供給バ
ーナ６がそれぞれ同数、等間隔に配置されているが、各
バーナから供給される酸化剤、炭層ガスおよびスチーム
の有する旋回力が同様であれば、バーナの設置本数およ
び設置間隔はとくに限定されるものではない。
【００３１】実施例３
図３は、本発明の一実施例である気流層ガス化炉用メタ
ン改質バーナを示す断面図である。図３において、この
メタン改質バーナ２０は、酸素含有ガス、例えば酸素１
６とスチーム１５の混合ガスを噴射する内筒１１と、該
内筒１１の外周に同心円状に設けられた、メタン含有ガ
スとしての炭層ガス１４を噴射する外筒１２とを有し、
該外筒１２の噴出孔１７を縮径し、かつバーナの中心軸
方向に傾斜させたものである。なお、１３は、バーナの
冷却手段としての冷却水ジャケット、１８および１９は
冷却水の入口および出口である。
ン改質バーナを示す断面図である。図３において、この
メタン改質バーナ２０は、酸素含有ガス、例えば酸素１
６とスチーム１５の混合ガスを噴射する内筒１１と、該
内筒１１の外周に同心円状に設けられた、メタン含有ガ
スとしての炭層ガス１４を噴射する外筒１２とを有し、
該外筒１２の噴出孔１７を縮径し、かつバーナの中心軸
方向に傾斜させたものである。なお、１３は、バーナの
冷却手段としての冷却水ジャケット、１８および１９は
冷却水の入口および出口である。
【００３２】このような構成において、外筒１２の噴出
孔１７を経て噴射される炭層ガス１４の噴射速度は内筒
１１を経て噴射されるスチーム１５と酸素１６の混合流
体の噴射速度よりも速くなるので、バーナ先端部に炭層
ガス１４に含まれるメタンの一部を内筒１１から噴射さ
れるＯ2 含有ガス、例えば酸素で燃焼させる火炎が形成
され、該火炎内で残りのメタンとスチームとが反応して
前記メタンが改質したＨ2 とＣＯの混合ガスが生成す
る。
孔１７を経て噴射される炭層ガス１４の噴射速度は内筒
１１を経て噴射されるスチーム１５と酸素１６の混合流
体の噴射速度よりも速くなるので、バーナ先端部に炭層
ガス１４に含まれるメタンの一部を内筒１１から噴射さ
れるＯ2 含有ガス、例えば酸素で燃焼させる火炎が形成
され、該火炎内で残りのメタンとスチームとが反応して
前記メタンが改質したＨ2 とＣＯの混合ガスが生成す
る。
【００３３】本実施例によれば、炭層ガスに含まれるメ
タンの一部を燃焼した燃焼熱を利用して残りのメタンを
効率よくＨ2 とＣＯに改質することができる。また外筒
１２の外周部に冷却水ジャケット１３を設けたことによ
り、異常高温によるバーナの損傷を防止することができ
る。本実施例において、外筒１２の噴出孔１７を複数個
に分割してもよい。
タンの一部を燃焼した燃焼熱を利用して残りのメタンを
効率よくＨ2 とＣＯに改質することができる。また外筒
１２の外周部に冷却水ジャケット１３を設けたことによ
り、異常高温によるバーナの損傷を防止することができ
る。本実施例において、外筒１２の噴出孔１７を複数個
に分割してもよい。
【００３４】図４は、図３のメタン改質バーナを適用し
た気流層ガス火炉の水平断面を示す説明図である。図に
おいて、この気流層ガス化炉は、ガス化炉３０の同一平
面の外周に沿って均等に、かつその噴射方向が火炉３０
内にガス流が形成する仮想円３７に対して接線方向とな
るように設置された４個の石炭供給バーナ３３と、任意
の石炭供給バーナ３３、３３相互の間に、その噴射方向
が前記仮想円３７に対して接線方向となるように配置さ
れた１個のメタン改質バーナ２０を有している。
た気流層ガス火炉の水平断面を示す説明図である。図に
おいて、この気流層ガス化炉は、ガス化炉３０の同一平
面の外周に沿って均等に、かつその噴射方向が火炉３０
内にガス流が形成する仮想円３７に対して接線方向とな
るように設置された４個の石炭供給バーナ３３と、任意
の石炭供給バーナ３３、３３相互の間に、その噴射方向
が前記仮想円３７に対して接線方向となるように配置さ
れた１個のメタン改質バーナ２０を有している。
【００３５】このような構成において、石炭３１は、例
えば不活性ガスにより搬送されて各石炭供給バーナ３３
へ送られ、酸素含有ガスとしての、例えば酸素３２と共
にガス化炉３０内に供給されて前記石炭３１が灰の溶融
温度以上の高温、例えば１４００〜１６００℃の雰囲気
でガス化してＨ2 とＣＯの混合ガスが生じる。一方、メ
タン改質バーナ２０の外筒１２を経て火炉内に供給され
る、炭層ガス３４は、内筒１１を経て火炉内に噴射され
る、酸化剤としての、例えば空気３８とスチーム３５の
混合流体よりも速い速度で噴射されるので、前記炭層ガ
ス３４中のＣＨ 4 の一部が、まず内筒１１から噴射され
た混合流体中の酸素と反応して燃焼火炎を形成して十分
な熱量を発生する。このとき燃焼火炎である高温領域
（メタン改質反応領域）２１は、外筒１２を経て供給さ
れる炭層ガス３４で覆われるので、該メタン改質反応領
域２１内で上述した（２）式のメタンの水蒸気改質反応
が生じ、Ｈ2 とＣＯの混合ガスが発生する。得られたＨ
2 とＣＯの混合ガスは、上記石炭３１がガス化したＨ2
とＣＯの混合ガスとともに回収される。
えば不活性ガスにより搬送されて各石炭供給バーナ３３
へ送られ、酸素含有ガスとしての、例えば酸素３２と共
にガス化炉３０内に供給されて前記石炭３１が灰の溶融
温度以上の高温、例えば１４００〜１６００℃の雰囲気
でガス化してＨ2 とＣＯの混合ガスが生じる。一方、メ
タン改質バーナ２０の外筒１２を経て火炉内に供給され
る、炭層ガス３４は、内筒１１を経て火炉内に噴射され
る、酸化剤としての、例えば空気３８とスチーム３５の
混合流体よりも速い速度で噴射されるので、前記炭層ガ
ス３４中のＣＨ 4 の一部が、まず内筒１１から噴射され
た混合流体中の酸素と反応して燃焼火炎を形成して十分
な熱量を発生する。このとき燃焼火炎である高温領域
（メタン改質反応領域）２１は、外筒１２を経て供給さ
れる炭層ガス３４で覆われるので、該メタン改質反応領
域２１内で上述した（２）式のメタンの水蒸気改質反応
が生じ、Ｈ2 とＣＯの混合ガスが発生する。得られたＨ
2 とＣＯの混合ガスは、上記石炭３１がガス化したＨ2
とＣＯの混合ガスとともに回収される。
【００３６】本実施例によれば、気流層ガス化炉に適用
するバーナを、スチーム３５と酸素３８の混合流体を供
給する内筒１１と、その外周部に設けられた炭層ガス３
４を供給する外筒１２を有し、該外筒１２の噴出孔１７
を縮径し、かつバーナ中心軸方向に傾斜させたメタン改
質バーナ２０としたことにより、炭層ガス３４およびス
チーム３５と酸素３８の混合流体が同一のバーナから供
給され、バーナ先端部で直ちにメタンの一部が燃焼する
燃焼反応が生じて燃焼熱が発生し、この熱量を利用して
炭層ガス中の残りのメタンがスチームによって安定かつ
効率よく改質されてＨ2 とＣＯの混合ガスが生成する。
従って、炭層ガスが未反応のまま仮想円３７に沿ったガ
ス旋回流と混合することはなく、石炭のガス化反応が阻
害されることはない。
するバーナを、スチーム３５と酸素３８の混合流体を供
給する内筒１１と、その外周部に設けられた炭層ガス３
４を供給する外筒１２を有し、該外筒１２の噴出孔１７
を縮径し、かつバーナ中心軸方向に傾斜させたメタン改
質バーナ２０としたことにより、炭層ガス３４およびス
チーム３５と酸素３８の混合流体が同一のバーナから供
給され、バーナ先端部で直ちにメタンの一部が燃焼する
燃焼反応が生じて燃焼熱が発生し、この熱量を利用して
炭層ガス中の残りのメタンがスチームによって安定かつ
効率よく改質されてＨ2 とＣＯの混合ガスが生成する。
従って、炭層ガスが未反応のまま仮想円３７に沿ったガ
ス旋回流と混合することはなく、石炭のガス化反応が阻
害されることはない。
【００３７】また本実施例において、酸化剤としての酸
素３８はスチーム３５と混合して供給されるので、その
相対濃度が低くなり、かつスチームと空気の混合流体の
噴出流の外側には炭層ガス３４の噴出流が形成されるの
で、バーナおよび／またはバーナ近傍の炉壁の熱損傷を
防止して気流層ガス化炉の安定運転が可能になる。
素３８はスチーム３５と混合して供給されるので、その
相対濃度が低くなり、かつスチームと空気の混合流体の
噴出流の外側には炭層ガス３４の噴出流が形成されるの
で、バーナおよび／またはバーナ近傍の炉壁の熱損傷を
防止して気流層ガス化炉の安定運転が可能になる。
【００３８】本実施例において、内筒１１から噴射され
る酸素とスチームとの混合流体中の酸素の割合は、
（３）式に示すメタンの酸化反応により生じる発熱量
と、（２）式に示すメタンのスチーム改質反応による吸
熱量とのバランスによって決定され、例えば２５〜５０
％である。本実施例においては、メタン改質バーナ２０
を１本としたが、２本またはそれ以上設けることもでき
る。
る酸素とスチームとの混合流体中の酸素の割合は、
（３）式に示すメタンの酸化反応により生じる発熱量
と、（２）式に示すメタンのスチーム改質反応による吸
熱量とのバランスによって決定され、例えば２５〜５０
％である。本実施例においては、メタン改質バーナ２０
を１本としたが、２本またはそれ以上設けることもでき
る。
【００３９】
【発明の効果】本願の請求項１に記載の発明によれば、
石炭のガス化反応を阻害することなく、炭層ガス等のメ
タン含有ガスから効率よくＨ2 とＣＯを回収して資源の
有効利用を図れるとともに、温室効果ガスであるメタン
の放出量を削減して地球温暖化を抑制することができ
る。
石炭のガス化反応を阻害することなく、炭層ガス等のメ
タン含有ガスから効率よくＨ2 とＣＯを回収して資源の
有効利用を図れるとともに、温室効果ガスであるメタン
の放出量を削減して地球温暖化を抑制することができ
る。
【００４０】本願の請求項２に記載の発明によれば、メ
タンを改質する専用のバーナを適用したことにより、上
記発明の効果に加え、メタン含有ガス中のメタンのＨ2
とＣＯへの改質効率がより向上する。
タンを改質する専用のバーナを適用したことにより、上
記発明の効果に加え、メタン含有ガス中のメタンのＨ2
とＣＯへの改質効率がより向上する。
【００４１】本願の請求項３に記載の発明によれば、上
記発明と同様、石炭のガス化反応を阻害することなく、
炭層ガス等のメタン含有ガス中のメタンをＨ2 とＣＯに
改質して石炭がガス化したＨ2 とＣＯとともに回収する
ことができる。また、温室効果ガスであるメタンの放出
量を削減して地球温暖化を抑制することができる。
記発明と同様、石炭のガス化反応を阻害することなく、
炭層ガス等のメタン含有ガス中のメタンをＨ2 とＣＯに
改質して石炭がガス化したＨ2 とＣＯとともに回収する
ことができる。また、温室効果ガスであるメタンの放出
量を削減して地球温暖化を抑制することができる。
【００４２】本願の請求項４に記載の発明によれば、一
部のメタンを燃焼させた燃焼熱を利用してメタン含有ガ
ス中の残りのメタンを効率よくＨ2 とＣＯに改質し、石
炭がガス化したＨ2 とＣＯの混合ガスと共に回収するこ
とができる。
部のメタンを燃焼させた燃焼熱を利用してメタン含有ガ
ス中の残りのメタンを効率よくＨ2 とＣＯに改質し、石
炭がガス化したＨ2 とＣＯの混合ガスと共に回収するこ
とができる。
【００４３】本願の請求項５に記載の発明によれば、一
部のメタンを燃焼させた燃焼熱を利用してメタン含有ガ
ス中の残りのメタンを効率よくＨ2 とＣＯに改質するこ
とができる。
部のメタンを燃焼させた燃焼熱を利用してメタン含有ガ
ス中の残りのメタンを効率よくＨ2 とＣＯに改質するこ
とができる。
【図１】本発明である気流層ガス化炉の一実施例を示す
水平断面図。
水平断面図。
【図２】本発明である気流層ガス化炉の他の実施例を示
す水平断面図。
す水平断面図。
【図３】本発明であるメタン改質バーナを示す断面図。
【図４】本発明である気流層ガス化炉の別の実施例を示
す水平断面図。
す水平断面図。
【図５】従来技術の説明図。
【図６】従来技術の説明図。
１…石炭、２…酸化剤（酸素）、３…石炭供給バーナ、
４…炭層ガス（メタン含有ガス）、５…スチーム、６…
メタン含有ガス供給バーナ、７…円形のガス流（仮想
円）、１０…ガス化炉、１１…内筒、１２…外筒、１３
…冷却水ジャケット、１４…炭層ガス、１５…スチー
ム、１６…酸素、１７…外筒の噴出孔、１８…冷却水入
口、１９…冷却水出口、２０…メタン改質バーナ、２１
…メタン改質反応領域、３０…ガス化炉、３１…石炭、
３２…酸素、３３…石炭供給バーナ、３４…炭層ガス、
３５…スチーム、３７…仮想円、３８…酸素、４０…ガ
ス化炉、４１…石炭、４２…酸化剤、４３…石炭供給バ
ーナ、４４…メタン含有ガス、４５…スチーム、４６…
メタン含有ガス供給バーナ、４７…ガス化反応部、４８
…メタン改質部、４９…スラグ抜き出しライン、５０…
酸素、５１…酸素供給ノズル、５２…生成ガスライン、
６０…複オリフィスバーナ、６１…中心流路、６２…第
１流路、６３…第２流路、６４…第３流路、６５…酸化
剤（Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ）、６６…燃料、６７…酸化剤、６８
…燃料＋調節剤、６９…反応ガスの火炎。
４…炭層ガス（メタン含有ガス）、５…スチーム、６…
メタン含有ガス供給バーナ、７…円形のガス流（仮想
円）、１０…ガス化炉、１１…内筒、１２…外筒、１３
…冷却水ジャケット、１４…炭層ガス、１５…スチー
ム、１６…酸素、１７…外筒の噴出孔、１８…冷却水入
口、１９…冷却水出口、２０…メタン改質バーナ、２１
…メタン改質反応領域、３０…ガス化炉、３１…石炭、
３２…酸素、３３…石炭供給バーナ、３４…炭層ガス、
３５…スチーム、３７…仮想円、３８…酸素、４０…ガ
ス化炉、４１…石炭、４２…酸化剤、４３…石炭供給バ
ーナ、４４…メタン含有ガス、４５…スチーム、４６…
メタン含有ガス供給バーナ、４７…ガス化反応部、４８
…メタン改質部、４９…スラグ抜き出しライン、５０…
酸素、５１…酸素供給ノズル、５２…生成ガスライン、
６０…複オリフィスバーナ、６１…中心流路、６２…第
１流路、６３…第２流路、６４…第３流路、６５…酸化
剤（Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ）、６６…燃料、６７…酸化剤、６８
…燃料＋調節剤、６９…反応ガスの火炎。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 花山 文彦
広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立
株式会社呉事業所内
(72)発明者 木曽 文彦
茨城県日立市大みか町７丁目２番１号 株
式会社日立製作所日立研究所電力・電機開
発研究所内
Ｆターム(参考） 3K065 QB10 QB12 SA01 SA07
Claims (5)
- 【請求項１】 微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに該
炭素質原料の灰の溶融温度以上に加熱してガス化すると
ともに、メタン含有ガスをスチームと共に加熱して改質
し、前記微粉固体炭素質原料のガス化によって生成した
水素と一酸化炭素の混合ガスをメタン含有ガスの改質に
よって生成した水素と一酸化炭素の混合ガスとともに回
収する気流層ガス化炉において、前記微粉固体炭素質原
料と酸化剤を供給するバーナと、メタン含有ガスとスチ
ームを供給するバーナをそれぞれ独立させ、該二種類の
バーナを、ガス化炉の同一平面上の周方向に沿って、か
つ各バーナの噴射方向が、前記ガス化炉内の流動ガスが
形成する断面仮想円に対して接線方向となるように配置
したことを特徴とする気流層ガス化炉。 - 【請求項２】 前記メタン含有ガスとスチームを供給す
るバーナに代えて、スチームと酸化剤の混合流体を供給
する内筒と、該内筒の外周に同心円状に設けられたメタ
ン含有ガスを供給する外筒とを有し、該外筒の噴出孔を
縮径し、かつバーナの中心軸方向に傾斜させたメタン改
質バーナを用いたことを特徴とする請求項１に記載の気
流層ガス化炉。 - 【請求項３】 請求項２に記載の気流層ガス化炉を用い
た固体炭素質原料のガス化方法であって、前記メタン改
質バーナの外筒から噴射されるメタン含有ガスの噴射速
度を内筒から噴射されるスチームと酸化剤の混合流体の
噴射速度よりも速くしてバーナ先端部に前記メタン含有
ガス中のメタンの一部を前記内筒から噴射される酸化剤
で燃焼させる火炎を形成し、該火炎内で前記メタン含有
ガス中の残りのメタンをスチームで水素と一酸化炭素に
改質し、得られた水素と一酸化炭素の混合ガスを固体炭
素質原料がガス化した水素と一酸化炭素の混合ガスとと
もに回収することを特徴とする気流層ガス化炉を用いた
固体炭素質原料のガス化方法。 - 【請求項４】 微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに該
炭素質原料の灰の溶融温度以上に加熱してガス化すると
ともに、メタン含有ガスをスチームと共に加熱して改質
し、前記微粉固体炭素質原料のガス化によって生成した
水素と一酸化炭素の混合ガスをメタン含有ガスの改質に
よって生成した水素と一酸化炭素の混合ガスとともに回
収する気流層ガス化炉に適用するメタン改質バーナであ
って、スチームと酸化剤の混合流体を供給する内筒と、
該内筒の外周に同心円状に設けられたメタン含有ガスを
供給する外筒とを有し、該外筒の噴出孔を縮径し、かつ
バーナの中心軸方向に傾斜させたことを特徴とする気流
層ガス化炉用メタン改質バーナ。 - 【請求項５】 請求項４に記載のメタン改質バーナを用
いたメタン改質方法であって、前記外筒から噴射される
メタン含有ガスの噴射速度を内筒から噴射されるスチー
ムと酸化剤の混合流体の噴射速度よりも速くしてバーナ
先端部に前記メタン含有ガス中のメタンの一部を前記内
筒から噴射される酸化剤で燃焼させる火炎を形成し、該
火炎内で前記メタン含有ガス中の残りのメタンをスチー
ムと反応させて水素と一酸化炭素に改質することを特徴
とするメタン改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305572A JP2003113383A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305572A JP2003113383A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113383A true JP2003113383A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19125342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001305572A Pending JP2003113383A (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | 気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113383A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010070734A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 熱分解ガスの改質器 |
| JP2010254727A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Electric Power Dev Co Ltd | 気流層ガス化炉及びその運転方法 |
| CN101492615B (zh) * | 2008-01-23 | 2012-07-04 | 财团法人工业技术研究院 | 气化炉及其进料系统 |
| KR20140038207A (ko) * | 2012-09-20 | 2014-03-28 | 한국전력공사 | 가스화기 시스템 및 그의 합성가스 생성 방법 |
| JP2015004111A (ja) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭装置 |
| JP2015004108A (ja) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 |
| JP2015140436A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 電源開発株式会社 | ガス化バーナ及び該ガス化バーナを備えた二段ガス化炉 |
| JP2016006236A (ja) * | 2015-09-30 | 2016-01-14 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 |
| CN106221813A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-12-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种防止炉壁烧损的“水包氧”强旋转粉煤气化炉 |
| CN114806645A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-07-29 | 华东理工大学 | 一种气化装置烧嘴保护装置及其方法和应用 |
| WO2023007929A1 (ja) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 株式会社豊田自動織機 | 燃焼器 |
-
2001
- 2001-10-01 JP JP2001305572A patent/JP2003113383A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101492615B (zh) * | 2008-01-23 | 2012-07-04 | 财团法人工业技术研究院 | 气化炉及其进料系统 |
| JP2010070734A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 熱分解ガスの改質器 |
| JP2010254727A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Electric Power Dev Co Ltd | 気流層ガス化炉及びその運転方法 |
| KR101918776B1 (ko) | 2012-09-20 | 2018-11-14 | 한국전력공사 | 가스화기 시스템 및 그의 합성가스 생성 방법 |
| KR20140038207A (ko) * | 2012-09-20 | 2014-03-28 | 한국전력공사 | 가스화기 시스템 및 그의 합성가스 생성 방법 |
| JP2015004111A (ja) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭装置 |
| JP2015004108A (ja) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 |
| JP2015140436A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 電源開発株式会社 | ガス化バーナ及び該ガス化バーナを備えた二段ガス化炉 |
| JP2016006236A (ja) * | 2015-09-30 | 2016-01-14 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 |
| CN106221813A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-12-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种防止炉壁烧损的“水包氧”强旋转粉煤气化炉 |
| CN106221813B (zh) * | 2016-07-14 | 2018-10-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种防止炉壁烧损的“水包氧”强旋转粉煤气化炉 |
| WO2023007929A1 (ja) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 株式会社豊田自動織機 | 燃焼器 |
| CN114806645A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-07-29 | 华东理工大学 | 一种气化装置烧嘴保护装置及其方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7229483B2 (en) | Generation of an ultra-superheated steam composition and gasification therewith | |
| KR970002887B1 (ko) | 탄화수소 함유 연료의 부분 산화 방법 및 그로부터 얻어진 합성 가스 | |
| US9481839B2 (en) | Hot oxygen nozzle and uses thereof in gasifiers | |
| US4440224A (en) | Method of underground fuel gasification | |
| JP2640979B2 (ja) | 液体もしくは固体および／または気体の炭火水素含有燃料の部分酸化方法 | |
| CN208898501U (zh) | 用于生产合成气的燃烧器 | |
| SE534810C2 (sv) | Tvåstegsförgasare som använder förupphettad ånga av hög temperatur | |
| CA2786642A1 (en) | Process and burner for producing synthesis gas | |
| CA1269842A (en) | Process for producing synthesis gas from hydrocarbon fuel | |
| CN102066532B (zh) | 气化气体的重整方法及装置 | |
| JP2003113383A (ja) | 気流層ガス化炉、ガス化方法、これらに用いるメタン改質バーナおよび改質方法 | |
| JP2001139303A (ja) | 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント | |
| KR20110065962A (ko) | 상부 공급 이중선회형 가스화기 | |
| NZ210165A (en) | Gasification of pulverulent carbonaceous starting material | |
| CA2406540A1 (en) | Feed nozzle for gasification reactor for halogenated materials | |
| WO2013014995A1 (ja) | 石炭ガスの製造方法およびメタンの製造方法 | |
| CN115851318A (zh) | 一种炼焦和烟气处理的耦合系统及方法 | |
| JP3904161B2 (ja) | 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法および製造装置 | |
| CN115803417A (zh) | 含碳原料气化方法及其实施装置 | |
| JPH08104882A (ja) | 噴流層石炭ガス化炉及び石炭ガス化方法 | |
| CN103484180A (zh) | 一种燃煤自供热的催化气化制天然气的工艺和系统 | |
| CN103517869B (zh) | 制备合成气的方法和反应器 | |
| JPH11302665A (ja) | バイオマスと化石燃料を用いたガス化方法 | |
| KR100834173B1 (ko) | 천연가스의 청정에너지 변환 장치의 버너 | |
| JP2003139309A (ja) | ガス化炉用バーナ |