JP2003172504A - Fluid blow-out nozzle and fluidized bed reactor - Google Patents
Fluid blow-out nozzle and fluidized bed reactorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子層中に流体を
吹き出す流体吹き出しノズルおよび該流体吹き出しノズ
ルを備える流動層反応装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fluid blowing nozzle for blowing a fluid into a particle layer and a fluidized bed reactor equipped with the fluid blowing nozzle.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の、粒子層中に流体を吹き出す流体
吹き出しノズルは、吹き出しの安定化のため、吹き出し
部の流路面積を絞り、吹き出し流速を大きくすること
で、圧力損失を持たせている。2. Description of the Related Art A conventional fluid ejecting nozzle for ejecting a fluid into a particle layer has a pressure loss by narrowing a flow passage area of an ejecting portion and increasing an ejecting flow velocity in order to stabilize ejection. There is.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】流動層反応装置に備え
付けられる、流動する粒子層中に流体、特に気体を吹き
出す流体吹き出しノズルにおいては、吹き出し速度が大
き過ぎるとノズル周辺に近接する部品(例えば、他のノ
ズル、伝熱チューブ、炉床耐火物等)に対し、ブラスト
効果でダメージを与える恐れがある。In a fluid blowing nozzle for blowing a fluid, particularly a gas, into a fluidized particle bed, which is installed in a fluidized bed reactor, a component (for example, a part close to the periphery of the nozzle if the blowing velocity is too high). Other nozzles, heat transfer tubes, hearth refractories, etc.) may be damaged by the blast effect.
【0004】しかし、吹き出し流速を下げると適当な圧
力損失を持たせることができず、吹き出しの安定性が不
十分となり、複数のノズルが存在する場合には、各ノズ
ル吹き出し量の均一性が不十分となる恐れが生じる。However, when the flow velocity of the blowout is reduced, it is impossible to provide an appropriate pressure loss, the stability of the blowout becomes insufficient, and when a plurality of nozzles are present, the uniformity of the blowout amount of each nozzle is not uniform. There is a fear that it will be sufficient.
【0005】そこで本発明は、吹き出し流量が大幅に変
更されても、吹き出し流速を過大にせず、またノズル全
体に渡って適切な圧力損失を持たせ、吹き出しの安定性
が保て、複数のノズルが存在する場合には、各ノズル吹
き出し量の均一性が保てる流体吹き出しノズル、および
該吹き出しノズルを備える流動層反応装置を提供するこ
とを目的とする。Therefore, according to the present invention, even if the flow rate of the blowout is largely changed, the flow velocity of the blowout is not excessively increased, and an appropriate pressure loss is provided over the entire nozzle so that the stability of the blowout can be maintained and a plurality of nozzles can be maintained. In the presence of the above, the object of the present invention is to provide a fluid ejection nozzle capable of maintaining the uniformity of the ejection amount of each nozzle, and a fluidized bed reactor equipped with the ejection nozzle.
【0006】上記目的を達成するために、請求項1に係
る発明による流体吹き出しノズルは、図1に示すよう
に、粒子層R中に流体xを吹き込む流体吹き出しノズル
61において;流体xを粒子層Rに吹き出す吹き出し部
71であって、流体xに対して第1流れ抵抗を有する吹
き出し部71と;吹き出し部71よりも上流に配置さ
れ、前記第1流れ抵抗よりも常に大きい第2流れ抵抗を
有する絞り部64とを備え;吹き出し部71には1組の
吹き出し孔63が形成されており、前記1組の吹き出し
孔63に対して絞り部64が1個設けられている。In order to achieve the above object, a fluid ejection nozzle according to the invention according to claim 1 is a fluid ejection nozzle 61 for injecting a fluid x into a particle layer R as shown in FIG. A blow-out portion 71 that blows out to R and has a first flow resistance with respect to the fluid x; and a second flow resistance that is arranged upstream of the blow-out portion 71 and that is always larger than the first flow resistance. The blowing portion 71 has a pair of blowing holes 63 formed therein, and one narrowing portion 64 is provided for each of the pair of blowing holes 63.
【0007】このように構成すると、吹き出し部71
と、絞り部64とを備えるので、吹き出し部71より上
流に配置された絞り部64で、吹き出し部71の圧力損
失よりも常に大きな圧力損失を持たせることにより、吹
き出し流量が大幅に変更されても吹き出し部71から粒
子層R内への吹き出し流速を過大にすることがないよう
にし、且つ流体吹き出しノズル61での適正な圧力損失
を確保することが可能となる。よって、流体吹き出しノ
ズル61からの安定した吹き出しを確保でき、また、流
体吹き出しノズル61が複数の場合は、各流体吹き出し
ノズル61からの均一な吹き出しを確保できる。With this structure, the blowing portion 71
And the throttling portion 64, the throttling portion 64 disposed upstream of the blowing portion 71 has a pressure loss that is always greater than the pressure loss of the blowing portion 71, so that the blowing flow rate is significantly changed. Also, it becomes possible to prevent the flow velocity of the fluid from the blowing portion 71 into the particle layer R from becoming excessive and to secure an appropriate pressure loss at the fluid blowing nozzle 61. Therefore, stable ejection from the fluid ejection nozzles 61 can be ensured, and when there are a plurality of fluid ejection nozzles 61, uniform ejection from each fluid ejection nozzle 61 can be ensured.
【0008】1組の吹き出し孔は1個の孔であってもよ
いが、複数例えば2個異なる方向に流体が吹き出される
ように形成されていてもよい。流れ抵抗の大小は、所定
の流体流れ中に配設したときに流体に与える圧力損失を
比較し、その大小で判断する。第1流れ抵抗よりも第2
流れ抵抗が常に大きいとは、絞り部64の流れ抵抗が可
変であっても、その流れ抵抗が第1流れ抵抗よりも小さ
くなることがないことをいう。流体xは典型的には気体
である。なお、絞り部64は、可変オリフィスであって
も、固定オリフィスであってもよいが、典型的には後者
である。The set of blow-out holes may be a single hole, but a plurality of, for example, two, blow-out holes may be formed so that the fluid is blown out in different directions. The magnitude of the flow resistance is judged by comparing the pressure loss applied to the fluid when the fluid is arranged in a predetermined fluid flow, and the magnitude thereof. Second rather than first flow resistance
The fact that the flow resistance is always large means that the flow resistance does not become smaller than the first flow resistance even if the flow resistance of the throttle portion 64 is variable. The fluid x is typically a gas. The throttle unit 64 may be a variable orifice or a fixed orifice, but is typically the latter.
【0009】請求項2に係る発明による流体吹き出しノ
ズル61は、請求項1に記載の流体吹き出しノズルにお
いて、図1に示すように、絞り部64が固定オリフィス
である。A fluid ejecting nozzle 61 according to a second aspect of the present invention is the fluid ejecting nozzle according to the first aspect, wherein the throttle portion 64 is a fixed orifice as shown in FIG.
【0010】このように構成すると、絞り部64が固定
オリフィスであるので、単純な構造で大きな流れ抵抗を
容易に発生させることができる。With this structure, since the throttle portion 64 is a fixed orifice, a large flow resistance can be easily generated with a simple structure.
【0011】上記目的を達成するために、請求項3に係
る発明による流動層反応装置1は、図1、図2に示すよ
うに、流動する粒子層R1中で反応が行われる流動層反
応装置1において;請求項1または請求項2に記載の流
体吹き出しノズル61と;流体吹き出しノズル61に流
体x1を供給する供給口83A、Bとを備える。In order to achieve the above object, a fluidized bed reactor 1 according to a third aspect of the present invention is a fluidized bed reactor in which a reaction is carried out in a fluidized particle bed R1 as shown in FIGS. 1, the fluid ejection nozzle 61 according to claim 1 or 2; and the supply ports 83A and B for supplying the fluid x1 to the fluid ejection nozzle 61.
【0012】このように構成すると、供給口83A、B
から流体吹き出しノズル61に供給され、該流体吹き出
しノズル61から吹き出される流体x1の吹き出し流量
が大幅に変更されても粒子層R1内への吹き出し流速を
過大にすることがないようにし且つ、流体吹き出しノズ
ル61での適正な圧力損失を確保することが可能とな
り、安定した流動層R1を流動層反応装置1内に形成す
ることができる。流動層反応装置とは、流動層反応器、
流動層炉(例えば、流動層ガス化炉)をいう。With this structure, the supply ports 83A, 83B
Is supplied to the fluid ejection nozzle 61 from the fluid ejection nozzle 61, and the ejection velocity into the particle layer R1 is not excessively increased even if the ejection flow rate of the fluid x1 ejected from the fluid ejection nozzle 61 is significantly changed. It is possible to secure an appropriate pressure loss in the blowing nozzle 61, and a stable fluidized bed R1 can be formed in the fluidized bed reactor 1. The fluidized bed reactor is a fluidized bed reactor,
It refers to a fluidized bed furnace (eg, fluidized bed gasification furnace).
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1を参照して説明する。図1は、本発明の第1の
実施の形態の流体吹き出しノズル61を備える、分散ノ
ズル装置51の部分断面図である。分散ノズル装置51
は、複数の流体吹き出しノズル61(図中流体吹き出し
ノズル61は1つのみ図示)と、流体吹き出しノズル6
1が挿入される複数の挿入孔52(図中挿入孔52は1
つのみ図示)が形成された分散板53を含んで構成され
る。分散板53は、分散ノズル装置51が組み込まれる
後述の流動層ガス化炉1の底部を形成する(図2参
照)。図中、分散板53の上方には、流体吹き出しノズ
ル61から吹き出される、流体としての流動化ガスxに
よって、流動媒体の粒子が形成する流動層である粒子層
Rが存在している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a dispersion nozzle device 51 including a fluid ejection nozzle 61 according to the first embodiment of this invention. Dispersion nozzle device 51
Is a plurality of fluid ejection nozzles 61 (only one fluid ejection nozzle 61 is shown in the figure), and a fluid ejection nozzle 6
A plurality of insertion holes 52 into which 1 is inserted (the insertion hole 52 in the drawing is 1
(Only one is shown in the figure). The dispersion plate 53 forms the bottom of the fluidized bed gasification furnace 1 described below, in which the dispersion nozzle device 51 is incorporated (see FIG. 2). In the figure, above the dispersion plate 53, there is a particle layer R which is a fluidized bed formed by particles of a fluidized medium by a fluidizing gas x as a fluid which is blown out from a fluid blowing nozzle 61.
【0014】流体吹き出しノズル61は、一端62Aが
閉鎖され、不図示の他端から流動化ガスxが供給される
管状の管状体62と、管状体62の一端62A近傍の外
周面62Bに形成された一対の吹き出し孔としての貫通
孔63と、管状体62の内周面62Cに密着して取り付
けられ、絞り部としての固定オリフィス64が形成され
た板状体65とを含んで構成される。貫通孔63と固定
オリフィス64の形状は円形である。管状体の一端62
Aを含む、貫通孔63が形成されている管状体62の先
端部分は本発明の吹き出し部71を構成する。吹き出し
部71の貫通孔63は、互いに対向する位置に配置さ
れ、各々の貫通孔63を流れる流量が等しくなるよう対
称に配置されている。The fluid blowing nozzle 61 is formed on a tubular body 62 having one end 62A closed and the fluidized gas x supplied from the other end (not shown), and an outer peripheral surface 62B near the one end 62A of the tubular body 62. Further, it is configured to include a pair of through holes 63 as blow-out holes and a plate-like body 65 that is attached in close contact with the inner peripheral surface 62C of the tubular body 62 and has a fixed orifice 64 as a narrowed portion. The shapes of the through hole 63 and the fixed orifice 64 are circular. One end 62 of the tubular body
The tip portion of the tubular body 62 including the through hole 63 including A constitutes the blowing portion 71 of the present invention. The through holes 63 of the blowing portion 71 are arranged at positions facing each other, and are symmetrically arranged so that the flow rates of the through holes 63 are equal.
【0015】流動化ガスxは、図中下から上へ向かう方
向、すなわち管状体62の長手上方向(図中、P方向)
に流れ、管状体62の内部へ供給される。流動化ガスx
は、固定オリフィス64を通過し、次に貫通孔63を通
過し、管状体62の外部の粒子層Rへ向かって、前述の
P方向に直角な方向(図中、Q方向)に吹き出される。
固定オリフィス64は、貫通孔63に対して流動化ガス
xの流れに関し上流側に配置されている。流動化ガスx
が固定オリフィス64を通過することにより第2流れ抵
抗が発生し、流動化ガスxが貫通孔63を通過すること
により第1流れ抵抗が発生する。第2流れ抵抗は、常に
(流動化ガスx流量が変動しても)第1流れ抵抗に比べ
て大きな値となるよう(流量がゼロの場合を除く)、貫
通孔63の径および固定オリフィス64の径、すなわち
貫通孔63の流路面積および固定オリフィス64の流路
面積が決められている。The fluidizing gas x is directed from the bottom to the top in the figure, that is, in the longitudinal upper direction of the tubular body 62 (P direction in the figure).
And is supplied to the inside of the tubular body 62. Fluidized gas x
Passes through the fixed orifice 64, then through the through hole 63, and is blown toward the particle layer R outside the tubular body 62 in the direction perpendicular to the P direction (Q direction in the drawing). .
The fixed orifice 64 is arranged upstream of the through hole 63 with respect to the flow of the fluidizing gas x. Fluidized gas x
Passes through the fixed orifice 64 to generate a second flow resistance, and the fluidized gas x passes through the through hole 63 to generate a first flow resistance. The diameter of the through hole 63 and the fixed orifice 64 are set so that the second flow resistance always has a larger value than the first flow resistance (even when the fluidized gas x flow rate varies) (except when the flow rate is zero). , That is, the flow passage area of the through hole 63 and the flow passage area of the fixed orifice 64 are determined.
【0016】板状体(したがって固定オリフィス)を含
まない従来の流体吹き出しノズルの場合で、例えば流体
吹き出しノズルが取り付けられた分散ノズル装置が組み
込まれた装置の運転パターンによって、大小2ケースの
流量を同一ノズルから供給する必要があるときがある。
このときは、大流量のケースに合わせて貫通孔の径(流
路面積)を定めると、小流量のケースでは、貫通孔の圧
力損失が小さくなりすぎ、複数の貫通孔の各吹き出し流
量の均一性が保てない場合がある。逆に、小流量のケー
スに合わせて貫通孔の径(流路面積)を定めると、大流
量のケースでは、貫通孔からの吹き出し流速が過大にな
り、近接する装置の部品に粒子のブラスト効果でダメー
ジを与える場合がある。In the case of a conventional fluid ejection nozzle that does not include a plate-like body (and therefore a fixed orifice), the flow rates of two cases, large and small, can be determined by the operation pattern of the device incorporating the dispersion nozzle device with the fluid ejection nozzle attached. Sometimes it is necessary to supply from the same nozzle.
At this time, if the diameter of the through hole (flow passage area) is determined according to the case of a large flow rate, the pressure loss of the through hole becomes too small in the case of a small flow rate, and the blowout flow rates of the plurality of through holes become uniform. There is a case where the sex cannot be maintained. Conversely, if the diameter of the through hole (flow passage area) is determined according to the case of a small flow rate, the flow velocity from the through hole will be too high in the case of a large flow rate, and the blast effect of particles on the parts of the adjacent device May cause damage.
【0017】本実施の形態の流体吹き出しノズル61の
場合は、圧力損失(圧力抵抗)が生じる箇所を貫通孔6
3とするだけでなく、固定オリフィス64でも圧力損失
(圧力抵抗)が生じるようにし、固定オリフィス64で
の圧力損失が、貫通孔63での圧力損失より常に大きく
なるようにしている。よって、小流量のケースに合わせ
て固定オリフィス64の圧力損失を定め、且つ大流量の
ケースに合わせて貫通孔63からの吹き出し流速を定め
ることにより、小流量のケースにおいて各々の貫通孔6
3での流量の均一性を保ち、大流量のケースにおいて貫
通孔63からの吹き出し流速が過大にならないようにす
ることができる。In the case of the fluid ejection nozzle 61 of this embodiment, the through hole 6 is formed at a location where pressure loss (pressure resistance) occurs.
In addition to 3, the pressure loss (pressure resistance) is also generated in the fixed orifice 64 so that the pressure loss in the fixed orifice 64 is always larger than the pressure loss in the through hole 63. Therefore, by determining the pressure loss of the fixed orifice 64 according to the case of the small flow rate, and by determining the flow velocity of the air blown out from the through hole 63 according to the case of the large flow rate, each through hole 6 in the case of the small flow rate is determined.
It is possible to maintain the uniformity of the flow rate in No. 3 and prevent the flow velocity of air blown out from the through hole 63 from becoming excessive in the case of a large flow rate.
【0018】次に、図2を参照し、また適宜図1を参照
し、分散ノズル装置51A、Bを備える本発明の第2の
実施の形態の、流動層反応装置としての流動層ガス化炉
1について説明する。図2は、流動層ガス化炉1の基本
構成を模式的に表したブロック断面図である。Next, referring to FIG. 2 and appropriately to FIG. 1, a fluidized bed gasification furnace as a fluidized bed reactor according to the second embodiment of the present invention equipped with dispersion nozzle devices 51A and 51B. 1 will be described. FIG. 2 is a block sectional view schematically showing the basic configuration of the fluidized bed gasification furnace 1.
【0019】流動層ガス化炉1には、原料供給口2と、
分散ノズル装置51A、Bと、不燃物排出シュート4
と、可燃ガス排出口5と、流動化ガス供給装置91とを
含んで構成される。分散ノズル装置51A、Bは、図1
に示す分散ノズル装置51と同じ構成であり、流体吹き
出しノズル61(図1参照)と、ノズル分散板53A、
Bと、供給口としての流動化ガス供給口83A、Bを含
んで構成され、分散板53A、Bは流動層ガス化炉1の
底部を形成している。分散ノズル装置51Aが、中央に
配置され、分散ノズル装置51Bが分散ノズル装置51
Aの外側に、分散ノズル装置51Aを囲って配置されて
いる。よって、分散板53Aは、炉底の中央部に配置さ
れ、分散板53Bが炉底の周囲部に配置されている。分
散板53Bの外側に不燃物排出シュート4が配置され、
不燃物排出シュート4からは、不燃物d1と流動媒体で
ある硅砂c1が排出される。The fluidized bed gasification furnace 1 has a raw material supply port 2 and
Dispersion nozzle devices 51A and 51B and incombustible material discharge chute 4
And a combustible gas discharge port 5 and a fluidizing gas supply device 91. The dispersion nozzle devices 51A and 51B are shown in FIG.
The same structure as that of the dispersion nozzle device 51 shown in FIG. 1, a fluid ejection nozzle 61 (see FIG. 1), a nozzle dispersion plate 53A,
B and fluidized gas supply ports 83A and B as supply ports, and the dispersion plates 53A and B form the bottom of the fluidized bed gasification furnace 1. The dispersion nozzle device 51A is disposed in the center, and the dispersion nozzle device 51B is the dispersion nozzle device 51.
The dispersion nozzle device 51 </ b> A is arranged outside of A to surround the dispersion nozzle device 51 </ b> A. Therefore, the dispersion plate 53A is arranged in the central portion of the furnace bottom, and the dispersion plate 53B is arranged in the peripheral portion of the furnace bottom. The incombustible discharge chute 4 is arranged outside the dispersion plate 53B,
From the incombustibles discharge chute 4, incombustibles d1 and silica sand c1 which is a fluid medium are discharged.
【0020】流動化ガス供給口83A、Bは、流体吹き
出しノズル61(図1参照)に連通している。流動化ガ
ス供給口83A、Bには、流動化ガス供給装置91が接
続されている。流動化ガス供給装置91は、供給配管8
6A、Bと、ヘッダ配管87と、分岐配管88A、B
と、流体としての第1流動化ガスx1を発生する第1流
動化ガス発生装置89と、流体としての第2流動化ガス
y1を発生する第2流動化ガス発生装置90とを含んで
構成される。供給配管86A、Bは、流動化ガス供給口
83A、Bに接続され、供給配管86A、Bにはヘッダ
配管87が接続され、ヘッダ配管87は再び分岐して分
岐配管88A、Bとなり、分岐配管88Aは、第1流動
化ガス発生装置89に接続され、分岐配管88Bは、第
2流動化ガス発生装置90に接続されている。The fluidizing gas supply ports 83A and 83B communicate with the fluid blowing nozzle 61 (see FIG. 1). A fluidizing gas supply device 91 is connected to the fluidizing gas supply ports 83A and 83B. The fluidizing gas supply device 91 includes the supply pipe 8
6A, B, header pipe 87, branch pipe 88A, B
A first fluidizing gas generator 89 that generates a first fluidizing gas x1 as a fluid, and a second fluidizing gas generator 90 that generates a second fluidizing gas y1 as a fluid. It The supply pipes 86A and B are connected to the fluidizing gas supply ports 83A and B, the supply pipes 86A and B are connected to a header pipe 87, and the header pipe 87 is branched again to branch pipes 88A and B. 88A is connected to the first fluidizing gas generator 89, and the branch pipe 88B is connected to the second fluidizing gas generator 90.
【0021】分散ノズル装置51A、Bは、分散板53
A、Bを通して吹き出す第1流動化ガスx1、第2流動
化ガスy1の流速を変化させることができるように構成
されている。空塔速度が各分散板53A、Bで異なって
おり、このため各分散板53A、Bの上方の硅砂c1の
流動状態が異なり、そのため流動層ガス化炉1内部で内
部旋回流が形成される。図中、分散ノズル装置51A、
Bに示す白抜き矢印の大きさは、吹き出される第1流動
化ガスx1、第2流動化ガスy1の流速の大小を示して
いる。炉底外周部の分散板53Bの箇所の太い矢印は、
炉底中央部の分散板53Aの箇所の細い矢印よりも流速
が大きいことを示している。なお、流動化ガスとは、水
蒸気、空気、可燃ガス等である。The dispersion nozzle devices 51A and 51B include a dispersion plate 53.
The flow velocity of the first fluidizing gas x1 and the second fluidizing gas y1 blown out through A and B can be changed. The superficial velocity is different in each of the dispersion plates 53A and B, and therefore the flow state of the silica sand c1 above each of the dispersion plates 53A and B is different, so that an internal swirl flow is formed inside the fluidized bed gasification furnace 1. . In the figure, a dispersion nozzle device 51A,
The size of the white arrow shown in B indicates the magnitude of the flow velocity of the first fluidized gas x1 and the second fluidized gas y1 that are blown out. The thick arrow at the location of the dispersion plate 53B on the outer periphery of the furnace bottom is
This indicates that the flow velocity is higher than that of the thin arrow at the dispersion plate 53A at the center of the furnace bottom. The fluidizing gas is water vapor, air, combustible gas, or the like.
【0022】通常運転状態において、第1流動化ガス発
生装置89から、分岐配管88Aと、ヘッダ配管87
と、供給配管86A、Bと、流動化ガス供給口83A、
Bとをこの順序で介して、第1流動化ガスx1が分散板
53A、Bから流動層ガス化炉1内部に供給される。流
動層ガス化炉1内部は、450〜650℃の温度に保持
される。分散板53Bからの吹き出し速度は、分散板5
3Aからの吹き出し速度より大きいので、流動層ガス化
炉1内部に流動層(粒子層)R1が形成される。In the normal operating condition, the first fluidizing gas generator 89, the branch pipe 88A, and the header pipe 87.
, Supply pipes 86A, B, fluidized gas supply port 83A,
The first fluidized gas x1 is supplied to the inside of the fluidized bed gasification furnace 1 from the dispersion plates 53A and 53B through B and B in this order. The inside of the fluidized bed gasification furnace 1 is maintained at a temperature of 450 to 650 ° C. The blowing speed from the dispersion plate 53B is the same as that of the dispersion plate 5
Since it is faster than the blowing speed from 3A, a fluidized bed (particle layer) R1 is formed inside the fluidized bed gasification furnace 1.
【0023】流動層ガス化炉1に、原料供給口2から原
料a1が供給され、原料a1は熱せられた硅砂c1およ
び第1流動化ガスx1に接触することにより速やかに熱
分解ガス化され、可燃ガスb1が生成される。生成され
た可燃ガスb1は、可燃ガス排出口5から後段の可燃ガ
スb1を利用する不図示の可燃ガス利用装置に送られ
る。不燃物排出シュート4から排出された硅砂c1は、
不燃物d1から分別されて、流動層ガス化炉1に戻され
る。原料a1、および後述の原料a2、a3、a4は、
廃棄物、RDF、バイオマス等の低級資源や石炭等の化
石燃料等である。The raw material a1 is supplied to the fluidized bed gasification furnace 1 from the raw material supply port 2, and the raw material a1 is rapidly pyrolyzed and gasified by contacting the heated silica sand c1 and the first fluidized gas x1. Combustible gas b1 is generated. The generated combustible gas b1 is sent from the combustible gas outlet 5 to a combustible gas utilization device (not shown) that uses the combustible gas b1 in the subsequent stage. The silica sand c1 discharged from the incombustibles discharge chute 4 is
It is separated from the incombustible material d1 and returned to the fluidized bed gasification furnace 1. The raw material a1 and raw materials a2, a3, and a4 described later are
These include low-grade resources such as waste, RDF, and biomass, and fossil fuels such as coal.
【0024】流動層ガス化炉1の起動時には、第2流動
化ガス発生装置90から、分岐配管88Bと、ヘッダ配
管87と、供給配管86A、Bと、流動化ガス供給口8
3A、Bとをこの順序で介して、高温の第2流動化ガス
y1が分散板53A、Bから流動層ガス化炉1内部に供
給される。When the fluidized bed gasification furnace 1 is started up, the branch pipe 88B, the header pipe 87, the supply pipes 86A and B, and the fluidized gas supply port 8 are connected from the second fluidized gas generator 90.
The high temperature second fluidizing gas y1 is supplied from the dispersion plates 53A and B to the inside of the fluidized bed gasification furnace 1 through 3A and B in this order.
【0025】流動層ガス化炉1には、なるべく大量の第
2流動化ガスy1を供給し、流動層ガス化炉1の温度を
可能な限り速く上昇させ、原料a1の投入が可能な温度
にする。ところが、流動層ガス化炉1は、原料a1をガ
ス化する定常ガス化運転状態では、流動化ガス量は、温
度維持に必要な酸素量を含有し、なおかつ適切な流動化
状態に必要な量があればよい。よって、流動層ガス化炉
1への必要以上の第1流動化ガスx1の供給は、全体プ
ロセスの効率の低下になるので定常ガス化運転状態で
は、第1流動化ガスx1の供給量は、起動時の第2流動
化ガスy1の供給量に比べて小流量である。すなわち、
流動層ガス化炉1は、起動時は流体吹き出しノズル61
(図1参照)からの第2流動化ガスy1の吹き出し量は
大流量であり、定常ガス化運転状態では、第1流動化ガ
スx1の流量は小流量である。したがって、流動層ガス
化炉1は、流体吹き出しノズル61(図1参照)を有す
る分散ノズル装置51A、Bを備えるので、定常ガス化
運転状態で、各流体吹き出しノズル61から吹き出され
る流量の均一性を保ち、流動層ガス化炉1で適切な流動
層R1が形成されるようにし、起動運転時において各流
体吹き出しノズル61の吹き出し流速が過大にならない
ようにすることができる。よって、流動層ガス化炉1で
は、起動時間を短縮することが可能となる。The fluidized bed gasification furnace 1 is supplied with a large amount of the second fluidized gas y1 as much as possible to raise the temperature of the fluidized bed gasification furnace 1 as quickly as possible to a temperature at which the raw material a1 can be charged. To do. However, in the fluidized bed gasification furnace 1, in the steady gasification operation state in which the raw material a1 is gasified, the fluidization gas amount contains the oxygen amount necessary for maintaining the temperature, and is the amount necessary for an appropriate fluidization state. If there is Therefore, since the supply of the first fluidized gas x1 to the fluidized bed gasification furnace 1 more than necessary lowers the efficiency of the entire process, the supply amount of the first fluidized gas x1 in the steady gasification operation state is The flow rate is smaller than the supply amount of the second fluidizing gas y1 at the time of startup. That is,
The fluidized bed gasification furnace 1 starts up with the fluid blowing nozzle 61.
The blowing amount of the second fluidizing gas y1 from (see FIG. 1) is a large flow rate, and the flow rate of the first fluidizing gas x1 is a small flow rate in the steady gasification operation state. Therefore, since the fluidized bed gasification furnace 1 includes the dispersion nozzle devices 51A and 51B having the fluid blowing nozzles 61 (see FIG. 1), the flow rate blown out from each fluid blowing nozzle 61 is uniform in the steady gasification operation state. It is possible to maintain the property and form an appropriate fluidized bed R1 in the fluidized bed gasification furnace 1 so that the flow velocity of each fluid blowing nozzle 61 does not become excessive during the startup operation. Therefore, in the fluidized bed gasification furnace 1, the start-up time can be shortened.
【0026】次に、図3を参照し、また適宜図1を参照
し、分散ノズル装置151A〜Fが組み込まれた本発明
の第3の実施の形態の統合型ガス化炉101について説
明する。図3は、発電ガスタービン用の統合型ガス化炉
101の基本構成を模式的に表したブロック断面図であ
る。Next, referring to FIG. 3 and also to FIG. 1 as needed, an integrated gasification furnace 101 of a third embodiment of the present invention in which the dispersion nozzle devices 151A to F are incorporated will be described. FIG. 3 is a block cross-sectional view schematically showing the basic configuration of the integrated gasification furnace 101 for a power generation gas turbine.
【0027】図3に示す統合型ガス化炉101は、熱分
解即ちガス化、チャー燃焼、熱回収の3つの機能をそれ
ぞれ担当するガス化室102、チャー燃焼室103、熱
回収室104を備え、例えば全体が円筒形を成した炉体
内に収納されている。統合型ガス化炉101は、さらに
流動化ガス供給装置191を備える。分散ノズル装置1
51A〜Fは、図1に示す分散ノズル装置51と同じ構
成であり、流体吹き出し61(図1参照)と、分散板1
53A〜Fと、供給口としての流動化ガス供給口183
A〜Fとを含んで構成される。The integrated gasification furnace 101 shown in FIG. 3 is equipped with a gasification chamber 102, a char combustion chamber 103, and a heat recovery chamber 104 which are responsible for the three functions of pyrolysis or gasification, char combustion, and heat recovery, respectively. For example, the whole is housed in a furnace body having a cylindrical shape. The integrated gasification furnace 101 further includes a fluidizing gas supply device 191. Dispersion nozzle device 1
51A to 51F have the same configuration as that of the dispersion nozzle device 51 shown in FIG. 1, and include a fluid blowout 61 (see FIG. 1) and the dispersion plate 1.
53A to F and a fluidizing gas supply port 183 as a supply port
A to F are included.
【0028】ガス化室102、チャー燃焼室103、熱
回収室104は仕切壁111、112、113、11
4、115で分割されており、それぞれの底部に流動媒
体を含む濃厚層である流動床が形成される。各室10
2、103、104の流動床、即ちガス化室流動床、チ
ャー燃焼室流動床、熱回収室流動床の流動媒体を流動さ
せるために、流動媒体中に第1流動化ガスx2、第2流
動化ガス(熱風)y2を吹き込む分散ノズル装置151
A〜Fは、各室102、103、104の底である炉底
に、設置されている。The gasification chamber 102, the char combustion chamber 103, and the heat recovery chamber 104 are divided into partition walls 111, 112, 113, and 11.
It is divided by 4, 115, and a fluidized bed, which is a dense layer containing a fluidized medium, is formed at the bottom of each of them. Each room 10
In order to fluidize the fluidized bed of Nos. 2, 103 and 104, that is, the fluidized bed of the gasification chamber, the fluidized bed of the char combustion chamber, and the fluidized bed of the heat recovery chamber, the first fluidized gas x2 and the second fluidized fluid in the fluidized medium. Dispersion nozzle device 151 that blows in the gasification (hot air) y2
A to F are installed at the bottom of the furnace, which is the bottom of each chamber 102, 103, 104.
【0029】流動化ガス供給装置191は、供給配管1
86A〜Fと、ヘッダ配管187と、分岐配管188
A、Bと、第1流動化ガスx2を発生する第1流動化ガ
ス発生装置189と、第2流動化ガスy2を発生する第
2流動化ガス発生装置(熱風発生炉)190とを含んで
構成され、流動化ガス供給装置91(図2参照)と同じ
構成である。図3に示すように、供給配管186A〜F
は、それぞれ符号の末尾のアルファベットが一致する流
動化ガス供給口183A〜Fに接続されている。The fluidizing gas supply device 191 includes a supply pipe 1
86A-F, header piping 187, and branch piping 188
A, B, a first fluidizing gas generator 189 for generating a first fluidizing gas x2, and a second fluidizing gas generator (hot air generating furnace) 190 for generating a second fluidizing gas y2 are included. The fluidized gas supply device 91 (see FIG. 2) has the same configuration. As shown in FIG. 3, supply piping 186A-F
Are connected to the fluidizing gas supply ports 183A to 183F in which the letters at the end of the reference numerals are the same.
【0030】分散ノズル装置151A〜Fの分散板15
3A〜Fは各室102、103、104の炉底部を形成
し、該分散板153A〜Fを広さ方向に複数配置してお
り(熱回収室104は分散板は1つ)、各室102、1
03、4内の各部の空塔速度を変えるために、分散ノズ
ル装置151A〜Fの各分散板153A〜Fを通して吹
き出す第1流動化ガスx2、第2流動化ガスy2の流速
を変化させるように構成している。空塔速度が室の各部
で相対的に異なるので各室102、103、104内の
流動媒体も室102、103、104の各部で流動状態
が異なり、そのため内部旋回流が形成される。図中、分
散ノズル装置151A〜Fに示す白抜き矢印の大きさ
は、吹き出される第1流動化ガスx2、第2流動化ガス
y2の流速の大小を示している。例えば103bで示す
箇所の太い矢印は、103aで示す箇所の細い矢印より
も流速が大きい。Dispersion plate 15 of dispersion nozzle devices 151A-F
3A to F form the furnace bottom of each chamber 102, 103, 104, and a plurality of dispersion plates 153A to F are arranged in the width direction (the heat recovery chamber 104 has one dispersion plate). 1
In order to change the superficial velocity of each part in 03 and 4, the flow velocity of the first fluidizing gas x2 and the second fluidizing gas y2 blown out through the respective dispersion plates 153A to F of the dispersion nozzle devices 151A to F is changed. I am configuring. Since the superficial velocity is relatively different in each part of the chamber, the flowing medium in each chamber 102, 103, 104 also has a different flow state in each part of the chambers 102, 103, 104, so that an internal swirl flow is formed. In the figure, the size of the white arrows shown in the dispersion nozzle devices 151A to 151F indicates the magnitude of the flow velocity of the first fluidized gas x2 and the second fluidized gas y2 that are blown out. For example, the thick arrow indicated by 103b has a larger flow velocity than the thin arrow indicated by 103a.
【0031】ガス化室102の下方には分散ノズル装置
151A、Bが設置され、分散板153A、Bは、ガス
化室102の炉底を形成する。チャー燃焼室103の下
方には分散ノズル装置151C、D、Eが設置され、分
散板153C、D、Eは、チャー燃焼室103の炉底を
形成する。但し、分散ノズル装置151Eは、沈降チャ
ー燃焼室105に設置され、分散板153Eは沈降チャ
ー燃焼室105の炉底を形成する。熱回収室104の下
方には分散ノズル装置151Fが設置され、分散板15
3Fは、熱回収室4の炉底を形成する。図3に示すよう
に、分散ノズル装置と分散板は、符号の末尾のアルファ
ベットが一致するもの同士が対応する。Dispersion nozzle devices 151A and 151B are installed below the gasification chamber 102, and the dispersion plates 153A and B form the furnace bottom of the gasification chamber 102. Dispersion nozzle devices 151C, D, E are installed below the char combustion chamber 103, and the dispersion plates 153C, D, E form the furnace bottom of the char combustion chamber 103. However, the dispersion nozzle device 151E is installed in the sedimentation char combustion chamber 105, and the dispersion plate 153E forms the furnace bottom of the sedimentation char combustion chamber 105. A dispersion nozzle device 151F is installed below the heat recovery chamber 104, and the dispersion plate 15
3F forms the furnace bottom of the heat recovery chamber 4. As shown in FIG. 3, the dispersion nozzle device and the dispersion plate correspond to each other in which the letters at the end of the reference numerals are the same.
【0032】ガス化室102とチャー燃焼室103の間
は仕切壁111で仕切られ、チャー燃焼室103と熱回
収室104の間は仕切壁112で仕切られ、ガス化室1
02と熱回収室104の間は仕切壁113で仕切られて
いる(なお本図は、円筒形の炉を平面的に展開して図示
しているため、仕切壁111はガス化室102とチャー
燃焼室103の間にはないかのように示されている)。
即ち、別々の炉として構成されておらず、一つの炉とし
て一体に構成されている。更に、チャー燃焼室103の
ガス化室102と接する面の近傍には、流動媒体が下降
するべく沈降チャー燃焼室105を設ける。即ち、チャ
ー燃焼室103は沈降チャー燃焼室105と、沈降チャ
ー燃焼室105以外のチャー燃焼室本体部とに分かれ
る。このため、沈降チャー燃焼室105をチャー燃焼室
の他の部分(チャー燃焼室本体部)と仕切るための仕切
壁114が設けられている。沈降チャー燃焼室105と
チャー燃焼室の他の部分(チャー燃焼室本体部)とは、
同じ加圧下にある。また沈降チャー燃焼室105とガス
化室102は、仕切壁115で仕切られている。The gasification chamber 102 and the char combustion chamber 103 are partitioned by a partition wall 111, and the char combustion chamber 103 and the heat recovery chamber 104 are partitioned by a partition wall 112.
02 and the heat recovery chamber 104 are partitioned by a partition wall 113 (note that, in this figure, a cylindrical furnace is developed in a plan view, so the partition wall 111 is separated from the gasification chamber 102 and the char. Not shown between combustion chambers 103).
That is, they are not configured as separate furnaces but are integrally configured as one furnace. Further, a sedimentation char combustion chamber 105 is provided near the surface of the char combustion chamber 103 in contact with the gasification chamber 102 so that the fluidized medium descends. That is, the char combustion chamber 103 is divided into a settling char combustion chamber 105 and a char combustion chamber main body other than the settling char combustion chamber 105. Therefore, a partition wall 114 is provided to partition the sedimentation char combustion chamber 105 from the other part of the char combustion chamber (char combustion chamber main body). The settling char combustion chamber 105 and the other part of the char combustion chamber (char combustion chamber main body) are
Under the same pressure. The settling char combustion chamber 105 and the gasification chamber 102 are separated by a partition wall 115.
【0033】ここで、流動床と界面について説明する。
流動床は、その鉛直方向下方部にある、第1流動化ガス
x2、第2流動化ガスy2により流動状態に置かれてい
る流動媒体(例えば珪砂)を濃厚に含む濃厚層と、その
濃厚層の鉛直方向上方部にある流動媒体と多量のガスが
共存し、流動媒体が勢いよくはねあがっているスプラッ
シュゾーンとからなる。流動床の上方即ちスプラッシュ
ゾーンの上方には流動媒体をほとんど含まずガスを主体
とするフリーボード部がある。本発明でいう界面は、あ
る厚さをもった前記スプラッシュゾーンをいうが、また
スプラッシュゾーンの上面と下面(濃厚層の上面)との
中間にある仮想的な面ととらえてもよい。Here, the fluidized bed and the interface will be described.
The fluidized bed includes a concentrated layer at a vertically lower portion thereof, which contains a fluidized medium (for example, silica sand) in a fluidized state by the first fluidized gas x2 and the second fluidized gas y2 in a concentrated state, and the concentrated layer. And a large amount of gas coexist in the vertically upper part of the splash zone where the fluid medium is vigorously bounced. Above the fluidized bed, that is, above the splash zone, there is a freeboard section containing almost no fluidized medium and mainly gas. The interface in the present invention refers to the splash zone having a certain thickness, but it may be regarded as a virtual surface intermediate between the upper surface and the lower surface (the upper surface of the dense layer) of the splash zone.
【0034】ガス化室102とチャー燃焼室103の間
の仕切壁111は、炉の天井119から炉底(散気装置
の多孔板)に向かってほぼ全面的に仕切っているが、下
端は炉底に接することはなく、炉底近傍に開口部121
が形成されている。但しこの開口部121の上端が、ガ
ス化室流動床界面、チャー燃焼室流動床界面のいずれの
界面よりも上部にまで達することはない。さらに好まし
くは、開口部121の上端が、ガス化室流動床の濃厚層
の上面、チャー燃焼室流動床の濃厚層の上面のいずれよ
りも上部にまで達することはないようにする。言い換え
れば、開口部121は、常に濃厚層に潜っているように
構成するのが好ましい。即ち、ガス化室102とチャー
燃焼室103とは、少なくともフリーボード部において
は、さらに言えば界面より上方においては、さらに好ま
しくは濃厚層の上面より上方ではガスの流通がないよう
に仕切壁111により仕切られていることになる。The partition wall 111 between the gasification chamber 102 and the char combustion chamber 103 is almost entirely partitioned from the furnace ceiling 119 to the furnace bottom (perforated plate of the air diffuser), but the lower end is the furnace. There is no opening 121 near the bottom of the furnace without touching the bottom.
Are formed. However, the upper end of the opening 121 does not reach above the interface between the gasification chamber fluidized bed interface and the char combustion chamber fluidized bed interface. More preferably, the upper end of the opening 121 does not reach above the upper surface of the dense layer of the gasification chamber fluidized bed or the upper surface of the dense layer of the char combustion chamber fluidized bed. In other words, it is preferable that the opening 121 is always formed in the dense layer. That is, the gasification chamber 102 and the char combustion chamber 103 at least in the freeboard portion, more specifically above the interface, and more preferably above the upper surface of the dense layer, the partition wall 111 so that there is no gas flow. It will be partitioned by.
【0035】またチャー燃焼室103と熱回収室104
の間の仕切壁112はその上端が界面近傍、即ち濃厚層
の上面よりは上方であるが、スプラッシュゾーンの上面
よりは下方に位置しており、仕切壁112の下端は炉底
近傍までであり、仕切壁111と同様に下端が炉底に接
することはなく、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達
することのない開口部122が形成されている。Further, the char combustion chamber 103 and the heat recovery chamber 104
The partition wall 112 between is located at the upper end near the interface, that is, above the upper surface of the rich layer, but below the upper surface of the splash zone, and the lower end of the partition wall 112 is near the furnace bottom. Like the partition wall 111, the lower end does not contact the furnace bottom, and an opening 122 is formed near the furnace bottom that does not reach above the upper surface of the rich layer.
【0036】ガス化室102と熱回収室104の間の仕
切壁113は炉底から炉の天井119にわたって完全に
仕切っている。沈降チャー燃焼室105を設けるべくチ
ャー燃焼室103内を仕切る仕切壁114の上端は流動
床の界面近傍で、下端は炉底に接している。仕切壁11
4の上端と流動床との関係は、仕切壁112と流動床と
の関係と同様である。沈降チャー燃焼室105とガス化
室102を仕切る仕切壁115は、仕切壁111と同様
であり、炉の天井119から炉底に向かってほぼ全面的
に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、炉底
近傍に開口部125が形成され、この開口の上端が濃厚
層の上面より下にある。即ち、開口部125と流動床の
関係は、開口部121と流動床の関係と同様である。A partition wall 113 between the gasification chamber 102 and the heat recovery chamber 104 is completely partitioned from the furnace bottom to the furnace ceiling 119. The partition wall 114 for partitioning the inside of the char combustion chamber 103 to provide the sedimentation char combustion chamber 105 has an upper end near the interface of the fluidized bed and a lower end in contact with the furnace bottom. Partition wall 11
The relationship between the upper end of 4 and the fluidized bed is the same as the relationship between the partition wall 112 and the fluidized bed. The partition wall 115 that separates the settling char combustion chamber 105 and the gasification chamber 102 is similar to the partition wall 111, and partitions almost entirely from the furnace ceiling 119 to the furnace bottom, and the lower end must be in contact with the furnace bottom. However, an opening 125 is formed near the bottom of the furnace, and the upper end of this opening is below the upper surface of the rich layer. That is, the relationship between the opening 125 and the fluidized bed is the same as the relationship between the opening 121 and the fluidized bed.
【0037】ガス化室102に投入された原料a2は流
動媒体から熱を受け、加圧下で熱分解、ガス化される。
典型的には、原料a2はガス化室102では燃焼せず、
いわゆる乾留される。残った乾溜チャーは流動媒体と共
に仕切壁111の下部にある開口部121からチャー燃
焼室103に流入する。このようにしてガス化室102
から導入されたチャーはチャー燃焼室103で加圧下で
燃焼して流動媒体を加熱する。チャー燃焼室103でチ
ャーの燃焼熱によって加熱された流動媒体は仕切壁11
2の上端を越えて加圧下の熱回収室104に流入し、熱
回収室104内で界面よりも下方にあるように配設され
た層内伝熱管141で収熱され、冷却された後、再び仕
切壁112の下部の開口122を通ってチャー燃焼室1
03に流入する。なお、加圧下とは、大気圧よりも高い
圧力であることを意味する。The raw material a2 charged in the gasification chamber 102 receives heat from the fluidized medium and is thermally decomposed and gasified under pressure.
Typically, the raw material a2 does not burn in the gasification chamber 102,
So-called carbonization is done. The remaining dry-distilled char flows into the char combustion chamber 103 through the opening 121 in the lower part of the partition wall 111 together with the fluidized medium. In this way, the gasification chamber 102
The char introduced from (1) is burned under pressure in the char combustion chamber 103 to heat the fluidized medium. The fluidized medium heated by the combustion heat of the char in the char combustion chamber 103 is the partition wall 11
After flowing over the upper end of 2 into the heat recovery chamber 104 under pressure, the heat is collected by the in-layer heat transfer tube 141 arranged so as to be below the interface in the heat recovery chamber 104, and after being cooled, The char combustion chamber 1 is again passed through the opening 122 at the bottom of the partition wall 112.
It flows into 03. The term “under pressure” means that the pressure is higher than the atmospheric pressure.
【0038】ここで、熱回収室104は本発明の統合型
ガス化炉101に必須ではない。即ち、ガス化室102
で主として揮発成分がガス化した後に残る主としてカー
ボンからなるチャーの量と、チャー燃焼室103で流動
媒体を加熱するのに必要とされるチャーの量がほぼ等し
ければ、流動媒体から熱を奪うことになる熱回収室10
4は不要である。また前記チャーの量の差が小さけれ
ば、例えば、ガス化室102でのガス化温度が高目にな
り、ガス化室102で発生するCOガスの量が増えると
いう形で、バランス状態が保たれる。Here, the heat recovery chamber 104 is not essential to the integrated gasification furnace 101 of the present invention. That is, the gasification chamber 102
In the case where the amount of char mainly composed of carbon remaining after gasification of the volatile components and the amount of char required to heat the fluid medium in the char combustion chamber 103 are substantially equal to each other, heat is removed from the fluid medium. Heat recovery room 10
4 is unnecessary. If the difference in the amount of the char is small, for example, the gasification temperature in the gasification chamber 102 becomes high, and the amount of CO gas generated in the gasification chamber 102 increases, so that the balance state is maintained. Be done.
【0039】しかしながら図に示すように熱回収室10
4を備える場合は、熱回収室104における熱回収量を
加減することにより、チャー燃焼室103の燃焼温度を
適切に調節し、流動媒体の温度を適切に保つことができ
る。However, as shown in the figure, the heat recovery chamber 10
4 is provided, the heat recovery amount in the heat recovery chamber 104 can be adjusted to appropriately adjust the combustion temperature of the char combustion chamber 103 and appropriately maintain the temperature of the fluidized medium.
【0040】一方チャー燃焼室103で加熱された流動
媒体は仕切壁114の上端を越えて沈降チャー燃焼室1
05に流入し、次いで仕切壁115の下部にある開口部
125からガス化室102に流入する。On the other hand, the fluidized medium heated in the char combustion chamber 103 exceeds the upper end of the partition wall 114 to settle the char combustion chamber 1
05, and then into the gasification chamber 102 through the opening 125 in the lower part of the partition wall 115.
【0041】ここで、各室間の流動媒体の流動状態及び
移動について説明する。ガス化室102の内部で沈降チ
ャー燃焼室105との間の仕切壁115に接する面の近
傍は、沈降チャー燃焼室105の流動化と比べて強い流
動化状態が維持される強流動化域102b(分散板15
3Bに対応)になっている。全体としては投入された原
料a2と流動媒体の混合拡散が促進される様に、場所に
よって第1流動化ガスx2、第2流動化ガスy2の空塔
速度を変化させるのが良く、一例として図に示したよう
に強流動化域102bの他に弱流動化域102a(分散
板153Aに対応)を設けて旋回流を形成させるように
する。Here, the flow state and movement of the fluid medium between the chambers will be described. In the vicinity of the surface of the gasification chamber 102 that contacts the partition wall 115 between the settling char combustion chamber 105 and the settling char combustion chamber 105, a strong fluidization region 102b in which a stronger fluidized state is maintained compared to the fluidization of the settling char combustion chamber 105. (Dispersion plate 15
It corresponds to 3B). As a whole, it is preferable to change the superficial velocity of the first fluidized gas x2 and the second fluidized gas y2 depending on the location so that the mixed diffusion of the charged raw material a2 and the fluidized medium is promoted. As shown in FIG. 5, a weak fluidization region 102a (corresponding to the dispersion plate 153A) is provided in addition to the strong fluidization region 102b to form a swirling flow.
【0042】チャー燃焼室103は中央部に弱流動化域
103a(分散板153Cに対応)、周辺部に強流動化
域103b(分散板153Dに対応)を有し、流動媒体
およびチャーが内部旋回流を形成している。ガス化室1
02、チャー燃焼室103内の強流動化域102b、1
03bの流動化速度は5Umf以上、弱流動化域102
a、103aの流動化速度は5Umf以下とするのが好適
であるが、弱流動化域102a、103aと強流動化域
103bに相対的な明確な差を設ければ、この範囲を超
えても特に差し支えはない。チャー燃焼室103内の熱
回収室104、および沈降チャー燃焼室105に接する
部分には強流動化域103bを配するようにするのがよ
い。また必要に応じて炉底には弱流動化域102a、1
03a側から強流動化域102b、103b側に下るよ
うな勾配を設けるのが良い(不図示)。ここで、Umfと
は最低流動化速度(流動化が開始される速度)を1Umf
とした単位である。即ち、5Umfは最低流動化速度の5
倍の速度である。The char combustion chamber 103 has a weak fluidization region 103a (corresponding to the dispersion plate 153C) in the central portion and a strong fluidization region 103b (corresponding to the dispersion plate 153D) in the peripheral portion, and the fluid medium and the char swirl inside. Forming a stream. Gasification chamber 1
02, strong fluidization region 102b in the char combustion chamber 103, 1
The fluidization speed of 03b is 5 Umf or more, weak fluidization area 102
The fluidization rate of a and 103a is preferably 5 Umf or less, but if a relatively clear difference is provided between the weak fluidization regions 102a and 103a and the strong fluidization region 103b, even if it exceeds this range. There is no particular problem. A strong fluidization region 103b is preferably arranged in a portion of the char combustion chamber 103 in contact with the heat recovery chamber 104 and the settling char combustion chamber 105. In addition, weak fluidization areas 102a, 1
It is preferable to provide a gradient so as to descend from the 03a side to the strong fluidization regions 102b and 103b side (not shown). Here, Umf is the minimum fluidization speed (speed at which fluidization is started) of 1 Umf
It is a unit. That is, 5 Umf is the minimum fluidization speed of 5
Double the speed.
【0043】このように、チャー燃焼室103と熱回収
室104との仕切壁112近傍のチャー燃焼室103側
の流動化状態を熱回収室104側の流動化状態よりも相
対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体は
仕切壁112の流動床の界面近傍にある上端を越えてチ
ャー燃焼室103側から熱回収室104の側に流入し、
流入した流動媒体は熱回収室104内の相対的に弱い流
動化状態即ち高密度状態のために下方(炉底方向)に移
動し、仕切壁112の炉底近傍にある下端(の開口部1
22)をくぐって熱回収室104側からチャー燃焼室1
03の側に移動する。As described above, the fluidization state on the side of the char combustion chamber 103 near the partition wall 112 between the char combustion chamber 103 and the heat recovery chamber 104 is relatively stronger than that on the side of the heat recovery chamber 104. By keeping the state, the fluidized medium flows from the char combustion chamber 103 side to the heat recovery chamber 104 side over the upper end of the partition wall 112 near the interface of the fluidized bed,
The inflowing fluid medium moves downward (toward the furnace bottom) due to a relatively weak fluidized state, that is, a high-density state in the heat recovery chamber 104, and the lower end (opening 1 of the partition wall 112 near the furnace bottom.
22) and the char combustion chamber 1 from the heat recovery chamber 104 side
Move to the 03 side.
【0044】同様に、チャー燃焼室103の本体部と沈
降チャー燃焼室105との仕切壁114近傍のチャー燃
焼室本体部側の流動化状態を沈降チャー燃焼室105側
の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つこと
によって、流動媒体は仕切壁114の流動床の界面近傍
にある上端を越えてチャー燃焼室103本体部の側から
沈降チャー燃焼室105の側に移動流入する。沈降チャ
ー燃焼室105の側に流入した流動媒体は、沈降チャー
燃焼室105内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状
態のために下方(炉底方向)に移動し、仕切壁115の
炉底近傍にある下端(の開口部125)をくぐって沈降
チャー燃焼室105側からガス化室102側に移動す
る。なおここで、ガス化室102と沈降チャー燃焼室1
05との仕切壁115近傍のガス化室102側の流動化
状態は沈降チャー燃焼室105側の流動化状態よりも相
対的に強い流動化状態に保たれている。このことは流動
媒体の沈降チャー燃焼室105からガス化室102への
移動を誘引作用により助ける。Similarly, the fluidized state on the char combustion chamber main body side near the partition wall 114 between the main body of the char combustion chamber 103 and the sedimentation char combustion chamber 105 is more relative to the fluidized state on the side of the sedimentation char combustion chamber 105. By maintaining an extremely strong fluidization state, the fluidized medium moves and flows from the side of the main body of the char combustion chamber 103 to the side of the settled char combustion chamber 105 over the upper end of the partition wall 114 near the interface of the fluidized bed. The fluidized medium that has flowed into the settling char combustion chamber 105 side moves downward (toward the furnace bottom) due to the relatively weak fluidized state in the settling char combustion chamber 105, that is, the high density state, and causes the furnace of the partition wall 115 to move. It moves from the settling char combustion chamber 105 side to the gasification chamber 102 side through (the opening 125 of) the lower end near the bottom. Here, the gasification chamber 102 and the sedimentation char combustion chamber 1
The fluidized state on the gasification chamber 102 side near the partition wall 115 with 05 is kept relatively stronger than the fluidized state on the sedimentation char combustion chamber 105 side. This assists the movement of the fluidized medium from the settling char combustion chamber 105 to the gasification chamber 102 by an attractive action.
【0045】同様に、ガス化室102とチャー燃焼室1
03との間の仕切壁111近傍のチャー燃焼室103側
の流動化状態はガス化室102側の流動化状態よりも相
対的に強い流動化状態に保たれている。したがって、流
動媒体は仕切壁111の流動床の界面より下方、好まし
くは濃厚層の上面よりも下方にある(濃厚層に潜った)
開口部121を通してチャー燃焼室103の側に流入す
る。Similarly, the gasification chamber 102 and the char combustion chamber 1
The fluidized state on the char combustion chamber 103 side in the vicinity of the partition wall 111 between No. 03 and 03 is kept relatively stronger than the fluidized state on the gasification chamber 102 side. Therefore, the fluidized medium is below the interface of the fluidized bed of the partition wall 111, preferably below the upper surface of the dense layer (submerged in the dense layer).
It flows into the side of the char combustion chamber 103 through the opening 121.
【0046】チャー燃焼室103と熱回収室104と
は、上端が界面の高さ近傍にあり下端が濃厚層に潜った
仕切壁112で仕切られており、仕切壁112近傍のチ
ャー燃焼室3側の流動化状態が、仕切壁12近傍の熱回
収室4側の流動化状態よりも強く保たれている。したが
って、流動媒体は仕切壁112の上端を越えてチャー燃
焼室103側から熱回収室104側に流入移動し、また
仕切壁112の下端をくぐって熱回収室104側からチ
ャー燃焼室103側に移動する。The char combustion chamber 103 and the heat recovery chamber 104 are partitioned by a partition wall 112 having an upper end near the interface height and a lower end submerged in a rich layer, and the char combustion chamber 3 side near the partition wall 112. The fluidized state is maintained stronger than the fluidized state on the heat recovery chamber 4 side near the partition wall 12. Therefore, the fluidized medium flows over the upper end of the partition wall 112 from the char combustion chamber 103 side to the heat recovery chamber 104 side, and passes through the lower end of the partition wall 112 from the heat recovery chamber 104 side to the char combustion chamber 103 side. Moving.
【0047】また、チャー燃焼室103とガス化室10
2とは、下端が濃厚層に潜った仕切壁115により仕切
られており、仕切壁115のチャー燃焼室103側に
は、上端が界面の高さ近傍にある仕切壁114と仕切壁
115を含む仕切壁で画成された沈降チャー燃焼室10
5が設けられ、仕切壁114近傍のチャー燃焼室103
本体部側の流動化状態が、仕切壁114近傍の沈降チャ
ー燃焼室105側の流動化状態よりも強く保たれてい
る。したがって、流動媒体は仕切壁114の上端を越え
てチャー燃焼室103の本体部側から沈降チャー燃焼室
105側に流入移動する。このように構成することによ
り沈降チャー燃焼室105に流入した流動媒体は少なく
ともマスバランスを保つように、仕切壁115の下端を
くぐって沈降チャー燃焼室105からガス化室102に
移動する。このとき、仕切壁115近傍のガス化室10
2側の流動化状態が、仕切壁115近傍の沈降チャー燃
焼室5側の流動化状態よりも強く保たれていれば、誘引
作用により流動媒体の移動が促進される。Further, the char combustion chamber 103 and the gasification chamber 10
2 means that the lower end is partitioned by a partition wall 115 that is submerged in a thick layer, and the char combustion chamber 103 side of the partition wall 115 includes a partition wall 114 and a partition wall 115 whose upper end is near the interface height. Settling char combustion chamber 10 defined by a partition wall
5, the char combustion chamber 103 near the partition wall 114 is provided.
The fluidized state on the main body side is kept stronger than the fluidized state on the settling char combustion chamber 105 side near the partition wall 114. Therefore, the fluidized medium moves over the upper end of the partition wall 114 into the settling char combustion chamber 105 side from the main body side of the char combustion chamber 103. With such a configuration, the fluidized medium flowing into the settling char combustion chamber 105 moves from the settling char combustion chamber 105 to the gasification chamber 102 through the lower end of the partition wall 115 so as to maintain at least mass balance. At this time, the gasification chamber 10 near the partition wall 115
If the fluidized state on the second side is kept stronger than the fluidized state on the side of the settling char combustion chamber 5 near the partition wall 115, the movement of the fluidized medium is promoted by the attracting action.
【0048】さらにガス化室102とチャー燃焼室10
3本体部とは、下端が濃厚層に潜った第2の仕切壁11
1で仕切られている。沈降チャー燃焼室105からガス
化室102に移動してきた流動媒体は、さきのマスバラ
ンスを保つように仕切壁111の下端をくぐってチャー
燃焼室103に移動するが、このとき、仕切壁111近
傍のチャー燃焼室103側の流動化状態が、仕切壁11
1近傍のガス化室102側の流動化状態よりも強く保た
れていれば、さきのマスバランスを保つようにだけでは
なく、強い流動化状態により流動媒体はチャー燃焼室1
03側に誘引され移動する。Further, the gasification chamber 102 and the char combustion chamber 10
3 main body means the second partition wall 11 whose lower end is deeply hidden
It is divided by 1. The fluidized medium that has moved from the settling char combustion chamber 105 to the gasification chamber 102 passes through the lower end of the partition wall 111 and moves to the char combustion chamber 103 so as to maintain the mass balance, but at this time, in the vicinity of the partition wall 111. Of the char combustion chamber 103 side of the partition wall 11
If it is kept stronger than the fluidized state on the gasification chamber 102 side in the vicinity of 1, the fluid medium will not only keep the mass balance as before, but the fluidized medium will not be kept in the char combustion chamber 1 due to the strong fluidized state.
It is attracted to the 03 side and moves.
【0049】熱回収室104は全体が均等に流動化さ
れ、通常は最大でも熱回収室104に接したチャー燃焼
室103の流動化状態より弱い流動化状態となるように
維持される。したがって、熱回収室104の第1流動化
ガスx2の空塔速度は0〜3Umfの間で制御され、流動
媒体は緩やかに流動しながら沈降流動層を形成する。な
おここで0Umfとは、第1流動化ガスx2が止まった状
態である。このような状態にすれば、熱回収室104で
の熱回収を最小にすることができる。すなわち、熱回収
室104は流動媒体の流動化状態を変化させることによ
って回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調節するこ
とができる。また、熱回収室104では、流動化を室全
体で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、その
一部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置くこと
もできるし、その一部の領域の流動化状態の強弱を調節
してもよい。The heat recovery chamber 104 is fluidized uniformly as a whole, and is usually maintained so as to be in a fluidized state weaker than the fluidized state of the char combustion chamber 103 which is in contact with the heat recovery chamber 104 at maximum. Therefore, the superficial velocity of the first fluidized gas x2 in the heat recovery chamber 104 is controlled within the range of 0 to 3 Umf, and the fluidizing medium forms a sedimenting fluidized bed while gently flowing. In addition, here, 0 Umf is a state in which the first fluidizing gas x2 is stopped. With such a state, heat recovery in the heat recovery chamber 104 can be minimized. That is, the heat recovery chamber 104 can arbitrarily adjust the amount of recovered heat in the maximum to minimum range by changing the fluidized state of the fluidized medium. Further, in the heat recovery chamber 104, the fluidization may be uniformly started / stopped or the strength thereof may be adjusted throughout the chamber, but it is also possible to suspend the fluidization of a part of the area and place the other in the fluidized state. However, the strength of the fluidized state in a part of the area may be adjusted.
【0050】ガス化室102の第1流動化ガスx2とし
て最も好ましいのは可燃ガスb2を昇圧してリサイクル
使用することである。このようにすればガス化室2から
出るガスは純粋に原料a2から発生したガスのみとな
り、非常に高品質のガスを得ることができる。それが不
可能な場合は水蒸気等、できるだけ酸素を含まないガス
(無酸素ガス)を用いるのが良い。ガス化の際の吸熱反
応によって流動媒体の層温が低下する場合は、必要に応
じて無酸素ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガ
ス、例えば空気を供給して可燃ガスb2の一部を燃焼さ
せるようにしても良い。チャー燃焼室103に供給する
第1流動化ガスx2は、チャー燃焼に必要な酸素を含む
ガス、例えば空気、酸素と蒸気の混合ガスを供給する。
また熱回収室104に供給する第1流動化ガスx2は、
空気、水蒸気、燃焼排ガス等を用いる。The most preferable example of the first fluidized gas x2 in the gasification chamber 102 is to increase the pressure of the combustible gas b2 for recycling. In this way, the gas emitted from the gasification chamber 2 is purely the gas generated from the raw material a2, and a very high quality gas can be obtained. If that is not possible, it is preferable to use a gas containing as little oxygen as possible (oxygen-free gas) such as water vapor. When the bed temperature of the fluidized medium decreases due to the endothermic reaction during gasification, oxygen or a gas containing oxygen, for example, air is supplied to remove a part of the combustible gas b2 in addition to the oxygen-free gas as necessary. You may make it burn. The first fluidizing gas x2 supplied to the char combustion chamber 103 supplies a gas containing oxygen necessary for char combustion, for example, air, or a mixed gas of oxygen and steam.
Further, the first fluidizing gas x2 supplied to the heat recovery chamber 104 is
Air, steam, combustion exhaust gas, etc. are used.
【0051】本実施の形態の統合型ガス化炉101にお
いては、分散板153A〜Fの流体吹き出しノズル61
(図1参照)から吹き出される起動運転時の第2流動化
ガスy2の吹き出し量は、通常運転時の第1流動化ガス
x2の吹き出し流量と比較して、大幅に増加される。こ
の場合に、統合型ガス化炉101は、分散ノズル装置1
51A〜Fを備えるので、流動層R2内への第2流動化
ガスy2の吹き出し流速を過大にすることがないように
し且つ、流体吹き出しノズル61での適正な圧力損失を
確保することが可能となる。さらに、第1流動化ガスx
2を吹き出しているときに、流体吹き出しノズル61か
らの安定した吹き出しを確保でき、また、複数の流体吹
き出しノズル61の各々から均一な吹き出しを確保でき
る。したがって、安定した流動層R2を各室102、1
03、104に形成することができる。In the integrated gasification furnace 101 of this embodiment, the fluid blowing nozzle 61 of the dispersion plates 153A to 153F.
The amount of the second fluidized gas y2 blown out during the start-up operation (see FIG. 1) is significantly increased compared to the amount of the first fluidized gas x2 blown out during the normal operation. In this case, the integrated gasification furnace 101 includes the dispersion nozzle device 1
Since 51A to 51F are provided, it is possible to prevent the flow velocity of the second fluidizing gas y2 blown into the fluidized bed R2 from becoming excessive and to secure an appropriate pressure loss in the fluid blow nozzle 61. Become. Furthermore, the first fluidizing gas x
When 2 is being blown, stable blowing from the fluid blowing nozzle 61 can be secured, and uniform blowing can be secured from each of the plurality of fluid blowing nozzles 61. Therefore, a stable fluidized bed R2 is provided in each chamber 102, 1
03, 104 can be formed.
【0052】第2流動化ガスy2の吹き出し流速を過大
にすることがないので、他の流体吹き出しノズル61、
電熱チューブ、炉床耐火物等に対しブラスト効果で損傷
を与えることがない。また、各室102、103、10
4に起動時にのみ高温の流体(第2流動化ガスy2)
を、定常運転時に比べて大量に送り込み各室102、1
03、104の迅速な昇温を図るケースにおいて、本実
施の形態の統合型ガス化炉101は、有用である。Since the flow velocity of the second fluidizing gas y2 is not excessively increased, the other fluid blowing nozzles 61,
Blast effect does not damage electric heating tubes, hearth refractories, etc. In addition, each room 102, 103, 10
4 High temperature fluid only at startup (second fluidizing gas y2)
Is sent in a larger amount than in steady operation in each room 102, 1
The integrated gasification furnace 101 of the present embodiment is useful in the case where the temperature of 03 and 104 is rapidly raised.
【0053】ガス化室102で発生した可燃ガスb2
は、配管130を介してトッピングコンバスタ154に
供給され、チャー燃焼室103で発生した燃焼ガスu2
は、配管131を介してトッピングコンバスタ154に
供給される。配管130中に、可燃ガスb2を除塵する
サイクロンセパレータ(集塵装置)、配管131中に、
燃焼ガスu2を除塵するサイクロンセパレータ(集塵装
置)を設けてもよい。Combustible gas b2 generated in the gasification chamber 102
Is supplied to the topping combustor 154 through the pipe 130, and the combustion gas u2 generated in the char combustion chamber 103 is generated.
Is supplied to the topping combustor 154 via the pipe 131. In the pipe 130, a cyclone separator (dust collector) for removing the combustible gas b2, and in the pipe 131,
A cyclone separator (dust collector) for removing the combustion gas u2 may be provided.
【0054】トッピングコンバスタ154には、空気ま
たは酸素が供給され、供給された可燃ガスb2と燃焼ガ
スu2とが混合し、混合したガスが燃焼し高温ガスr2
となり、高温ガスr2はガスタービン155に供給さ
れ、ガスタービンが駆動される。ガスタービン155に
は、発電機157が接続されているので発電機157が
電力を発生し、エネルギが電力として回収される。Air or oxygen is supplied to the topping combustor 154, the supplied combustible gas b2 and the supplied combustion gas u2 are mixed, and the mixed gas is burned to generate a high temperature gas r2.
Then, the high temperature gas r2 is supplied to the gas turbine 155, and the gas turbine is driven. Since the generator 157 is connected to the gas turbine 155, the generator 157 generates electric power and the energy is recovered as electric power.
【0055】本実施の形態の流体吹き出しノズル61
(図1参照)を備える、分散ノズル装置151A〜Fが
組み込まれた統合型ガス化炉101は、小流量のケース
すなわち第1流動化ガスx2を吹き出すケースに合わせ
て固定オリフィス64(図1参照)の圧力損失を定め、
且つ大流量のケースすなわち第2流動化ガスy2を吹き
出すケースに合わせて貫通孔63(図1参照)からの吹
き出し流速を定めることにより、小流量のケースにおい
て各々の貫通孔63での流量の均一性を保ち、各室10
2、103、104で適切な流動層が形成されるように
し、大流量のケースにおいて貫通孔63からの吹き出し
流速が過大にならないようにし、流体吹き出しノズル6
1に近接する装置の部品に対するブラスト効果によるダ
メージを回避することができる。Fluid ejection nozzle 61 of the present embodiment
The integrated gasification furnace 101 equipped with the dispersion nozzle devices 151A to 151F (see FIG. 1) has a fixed orifice 64 (see FIG. 1) according to a case of a small flow rate, that is, a case of blowing out the first fluidized gas x2. ) Pressure loss,
In addition, by determining the flow velocity of the gas discharged from the through holes 63 (see FIG. 1) according to the case of large flow rate, that is, the case of blowing out the second fluidized gas y2, the flow rate in each through hole 63 is uniform in the case of small flow rate. Keeping sex, each room 10
2, 103, 104 are used to form an appropriate fluidized bed so that the flow velocity of the gas discharged from the through hole 63 does not become excessive in the case of a large flow rate, and the fluid discharge nozzle 6
It is possible to avoid damage due to the blasting effect on the parts of the device close to 1.
【0056】統合型ガス化炉101では、ガス化室10
2にガス化される原料a2を投入する。したがって、起
動時には外付けの熱風発生炉(第2流動化ガス発生装
置)190からガス化室102になるべく大量の熱風
(第2流動化ガス)y2を供給し、まずガス化炉102
の温度を可能な限り速く上昇させ、ガス化室102を、
原料a2を投入可能な温度にするのが通常である。とこ
ろが、ガス化室102は、原料a2をガス化する定常ガ
ス化運転状態では、吸熱反応が中心なので、ガス化室1
02での流動化状態は緩慢である。よって、定常ガス化
運転状態では、ガス化室102への必要以上の第1流動
化ガスx2の供給は、全体プロセス効率低下になるの
で、起動時の熱風y2の供給量に較べて小流量である。In the integrated gasification furnace 101, the gasification chamber 10
The raw material a2 to be gasified is charged into 2. Therefore, at the time of start-up, a large amount of hot air (second fluidized gas) y2 is supplied to the gasification chamber 102 from the external hot air generation furnace (second fluidized gas generator) 190, and first, the gasification furnace 102.
The temperature of the gasification chamber 102 as quickly as possible
It is usual to set the temperature at which the raw material a2 can be charged. However, in the gasification chamber 102, the endothermic reaction is central in the steady gasification operation state in which the raw material a2 is gasified.
The fluidization state at 02 is slow. Therefore, in the steady gasification operation state, the supply of the first fluidizing gas x2 to the gasification chamber 102 more than necessary lowers the overall process efficiency, and therefore the flow rate is smaller than the supply amount of the hot air y2 at the time of startup. is there.
【0057】すなわち、統合型ガス化炉101のガス化
室102は、起動時は流体吹き出しノズル61からの熱
風y2の吹き出し量は大流量であり、定常ガス化運転状
態では、第1流動化ガスx2の吹き出し量は小流量であ
る。したがって、定常ガス化運転状態で、各流体吹き出
しノズル61(図1参照)から吹き出される流量の均一
性を保ち、各室102、103、104で適切な流動層
が形成されるようにし、起動運転時において各流体吹き
出しノズル61の吹き出し流速が過大にならないように
することができる。よって、統合型ガス化炉101で
は、起動時間を短縮することが可能となり、短時間で発
電機157を駆動するガスタービン155の運転を開始
し、電力を得ることができる。That is, in the gasification chamber 102 of the integrated gasification furnace 101, the amount of hot air y2 blown out from the fluid blowing nozzle 61 is large at the time of startup, and in the steady gasification operation state, the first fluidized gas The blowing amount of x2 is a small flow rate. Therefore, in the steady gasification operation state, the uniformity of the flow rate blown out from each fluid blowing nozzle 61 (see FIG. 1) is maintained, an appropriate fluidized bed is formed in each chamber 102, 103, 104, and the startup is performed. It is possible to prevent the flow velocity of each of the fluid blowing nozzles 61 from becoming excessive during operation. Therefore, in the integrated gasification furnace 101, the start-up time can be shortened, and the gas turbine 155 that drives the generator 157 can be started in a short time to obtain electric power.
【0058】次に、図4を参照し、また適宜図1を参照
し、分散ノズル装置251A、Bを備える本発明の第4
の実施の形態の、流動層反応装置としての流動層触媒反
応器201について説明する。図4は、流動層触媒反応
器201の基本構成を模式的に表したブロック断面図で
ある。Next, referring to FIG. 4, and appropriately to FIG. 1, the fourth embodiment of the present invention including the dispersion nozzle devices 251A and 251B.
The fluidized bed catalytic reactor 201 as the fluidized bed reactor of the embodiment will be described. FIG. 4 is a block sectional view schematically showing the basic configuration of the fluidized bed catalytic reactor 201.
【0059】流動層触媒反応器201は、原料供給口2
02と、分散ノズル装置251A、Bと、ガス排出口2
05と、流動化ガス供給装置291とを含んで構成され
る。分散ノズル装置251A、Bは、図1に示す分散ノ
ズル装置51と同じ構成であり、流体吹き出し61(図
1参照)と、分散板253A、Bと、供給口としての流
動化ガス供給口283A、Bとを含んで構成される。分
散ノズル装置51A、B(図2参照)が流動層ガス化炉
1(図2参照)の底部を形成しているのと同様に、分散
板253A、Bは、流動層触媒反応器201の底部を形
成している。分散板253A、Bの流動層触媒反応器2
01内の配置は、流動層ガス化炉1内の分散板53A、
B(図2参照)と同様である。流動層触媒反応器201
内には、触媒粒子c3が充填されており、触媒粒子c3
は流動媒体としての働きをもなす。The fluidized bed catalytic reactor 201 has the raw material supply port 2
02, the dispersion nozzle devices 251A and 251B, and the gas discharge port 2
05 and a fluidizing gas supply device 291. The dispersion nozzle devices 251A and 251B have the same configuration as the dispersion nozzle device 51 shown in FIG. 1, and include a fluid outlet 61 (see FIG. 1), dispersion plates 253A and B, and a fluidizing gas supply port 283A as a supply port. B is included. Similarly to the dispersion nozzle devices 51A and B (see FIG. 2) forming the bottom of the fluidized bed gasification furnace 1 (see FIG. 2), the dispersion plates 253A and B are the bottoms of the fluidized bed catalytic reactor 201. Is formed. Fluidized bed catalytic reactor 2 of dispersion plates 253A, B
The arrangement in 01 is the dispersion plate 53A in the fluidized bed gasification furnace 1,
B (see FIG. 2). Fluidized bed catalytic reactor 201
The inside is filled with catalyst particles c3, and the catalyst particles c3
Also serves as a fluid medium.
【0060】流動化ガス供給装置291は、供給配管2
86A、Bと、ヘッダ配管287と、分岐配管288
A、Bと、第1流動化ガス発生装置289と、第2流動
化ガス発生装置290とを含んで構成され、流動化ガス
供給装置11(図2参照)と同じ構成である。The fluidizing gas supply device 291 is provided in the supply pipe 2
86A, B, header pipe 287, branch pipe 288
It is configured to include A and B, the first fluidized gas generator 289, and the second fluidized gas generator 290, and has the same configuration as the fluidized gas supply device 11 (see FIG. 2).
【0061】通常の反応時において、第1流動化ガス発
生装置289から流体としての第1流動化ガスx3が、
流動層ガス化炉201内部に供給される。分散板253
Bからの流体としての第1流動化ガスx3の吹き出し速
度は、分散板253Aからの吹き出し速度より大きいの
で、流動層触媒反応器201内部に流動層(粒子層)R
3が形成される。During a normal reaction, the first fluidizing gas x3 as a fluid from the first fluidizing gas generator 289 is
It is supplied into the fluidized bed gasification furnace 201. Dispersion plate 253
Since the blowing speed of the first fluidizing gas x3 as the fluid from B is higher than the blowing speed from the dispersion plate 253A, the fluidized bed (particle layer) R inside the fluidized bed catalytic reactor 201.
3 is formed.
【0062】流動層触媒反応器201に、原料供給口2
02から原料a3が供給され、原料a3が、熱せられた
触媒粒子c3および第1流動化ガスx3に接触すること
により速やかに反応が起こり、生成ガスb3が生成され
る。生成された生成ガスb3は、ガス排出口205から
後段の生成ガスb3を利用する不図示の生成ガス利用装
置に送られる。The raw material supply port 2 is connected to the fluidized bed catalytic reactor 201.
The raw material a3 is supplied from 02, and the raw material a3 comes into contact with the heated catalyst particles c3 and the first fluidized gas x3 to cause a rapid reaction, thereby generating a produced gas b3. The generated gas b3 thus generated is sent from the gas outlet 205 to a generated gas utilization device (not shown) that uses the generated gas b3 in the subsequent stage.
【0063】流動層触媒反応器201の触媒の再生時に
は、第2流動化ガス発生装置290から再生用の第2流
動化ガスy3が、流動層触媒反応器201内部に供給さ
れ、流動層R3が形成され、触媒の再生が行われる。触
媒再生時には、流動層触媒反応器201に、圧倒的に大
量の再生用の第2流動化ガスy3を供給し、触媒再生を
可能な限り速く終了させ、原料a3の投入が可能な状態
にする。ところが、流動層触媒反応器201は、原料a
3で反応を起こさせる通常の反応時では、流動層触媒反
応器201での層内滞留時間を十分にとり反応効率を上
げるため第1流動化ガスx3の供給流量は適度に小さい
値にしている。When the catalyst in the fluidized bed catalytic reactor 201 is regenerated, the second fluidized gas y3 for regeneration is supplied from the second fluidized gas generator 290 into the fluidized bed catalytic reactor 201 to form the fluidized bed R3. Formed and regeneration of the catalyst takes place. During catalyst regeneration, an overwhelmingly large amount of the second fluidizing gas y3 for regeneration is supplied to the fluidized bed catalytic reactor 201, the catalyst regeneration is terminated as quickly as possible, and the raw material a3 can be charged. . However, the fluidized bed catalytic reactor 201 is
In the normal reaction in which the reaction is caused in 3, the supply flow rate of the first fluidizing gas x3 is set to an appropriately small value in order to obtain sufficient residence time in the bed in the fluidized bed catalytic reactor 201 and increase the reaction efficiency.
【0064】よって、流動層触媒反応器201への必要
以上の第1流動化ガスx3の供給は、全体プロセスの効
率の低下になるので通常の反応時では、第1流動化ガス
x3の供給量は、再生用の第2流動化ガス(再生ガス)
y3の供給量に比べて小流量である。すなわち、流動層
触媒反応器201は、触媒再生時は流体吹き出しノズル
61(図1参照)からの第2流動化ガスy3の吹き出し
量は大流量であり、通常の反応時では、第1流動化ガス
x3の流量は小流量である。したがって、流動層触媒反
応器201は、流体吹き出しノズルズル61(図1参
照)を有する分散ノズル装置251A、Bを備えるの
で、通常の反応時において、各流体吹き出しノズル61
から吹き出される流量の均一性を保ち、流動層触媒反応
器201で適切な流動層R3が形成されるようにし、触
媒再生時において各流体吹き出しノズル61の吹き出し
流速が過大にならないようにすることができる。よっ
て、本実施の形態の流動層触媒反応器201では、触媒
再生時間を短縮することが可能となる。Therefore, the supply of the first fluidizing gas x3 to the fluidized bed catalytic reactor 201 more than necessary lowers the efficiency of the whole process. Therefore, during the normal reaction, the amount of the first fluidizing gas x3 supplied. Is the second fluidizing gas for regeneration (regeneration gas)
The flow rate is smaller than the supply amount of y3. That is, in the fluidized bed catalytic reactor 201, the amount of the second fluidizing gas y3 blown out from the fluid blowing nozzle 61 (see FIG. 1) during catalyst regeneration is a large flow rate, and during normal reaction, the first fluidizing nozzle The flow rate of the gas x3 is a small flow rate. Therefore, the fluidized bed catalytic reactor 201 includes the dispersion nozzle devices 251A and 251B having the fluid ejection nozzle slurries 61 (see FIG. 1).
The uniformity of the flow rate blown out of the fluidized bed is ensured so that an appropriate fluidized bed R3 is formed in the fluidized bed catalytic reactor 201, and the flow velocity of each fluid blowing nozzle 61 does not become excessive during catalyst regeneration. You can Therefore, in the fluidized bed catalytic reactor 201 of this embodiment, the catalyst regeneration time can be shortened.
【0065】次に、図5を参照し、また適宜図1を参照
し、分散ノズル装置351A、Bを備える本発明の第5
の実施の形態の、流動層反応装置としての流動層式脱硫
反応器301について説明する。図5は、流動層式脱硫
反応器301の基本構成を模式的に表したブロック断面
図である。Next, referring to FIG. 5 and appropriately to FIG. 1, the fifth aspect of the present invention including the dispersion nozzle devices 351A and 351B will be described.
The fluidized bed desulfurization reactor 301 as the fluidized bed reactor of the embodiment will be described. FIG. 5 is a block sectional view schematically showing the basic configuration of the fluidized bed desulfurization reactor 301.
【0066】流動層式脱硫反応器301は、原料供給口
302と、分散ノズル装置351A、Bと、可燃ガス排
出口305と、流動化ガス供給装置311とを含んで構
成される。分散ノズル装置351A、Bは、流体分散ノ
ズル61(図1参照)と、分散板353A、Bと、供給
口としての流動化ガス供給口383A、Bとを含んで構
成される。流動化ガス供給装置311は、供給配管38
6A、Bと、ヘッダ配管387と、分岐配管388A、
Bと、第1流動化ガス発生装置389と、第2流動化ガ
ス発生装置390とを含んで構成される。以下、第4の
実施の形態の流動層触媒反応器201との相違部分を主
として説明する。The fluidized bed desulfurization reactor 301 comprises a raw material supply port 302, dispersion nozzle devices 351A and 351B, a combustible gas discharge port 305, and a fluidizing gas supply device 311. The dispersion nozzle devices 351A, B are configured to include a fluid dispersion nozzle 61 (see FIG. 1), dispersion plates 353A, B, and fluidizing gas supply ports 383A, B as supply ports. The fluidizing gas supply device 311 has a supply pipe 38.
6A, B, header piping 387, branch piping 388A,
B, a first fluidizing gas generator 389, and a second fluidizing gas generator 390. Hereinafter, differences from the fluidized bed catalytic reactor 201 of the fourth embodiment will be mainly described.
【0067】原料供給口302から、原料a4と石灰石
e4とが供給される。第1流動化ガス発生装置389が
供給する流体としての第1流動化ガスx4は、通常運転
時である還元雰囲気運転時に供給される還元ガスであ
り、第2流動化ガス発生装置390が供給する流体とし
ての第2流動化ガスy4は、酸化雰囲気運転時に供給さ
れる酸化雰囲気ガスである。The raw material supply port 302 supplies the raw material a4 and the limestone e4. The first fluidizing gas x4 as the fluid supplied by the first fluidizing gas generator 389 is the reducing gas supplied during the reducing atmosphere operation which is the normal operation, and is supplied by the second fluidizing gas generator 390. The second fluidizing gas y4 as a fluid is an oxidizing atmosphere gas supplied during the operation in an oxidizing atmosphere.
【0068】第1流動化ガス(還元ガス)x4の吹き込
み時は、すなわち還元雰囲気運転時は、原料a4に含ま
れる硫黄分をCaSの形で生成ガスb4中から除去する
ため、反応時間を十分にとるため、原料a4の反応器3
01内の滞留時間が長くなるようにするため、供給流量
を適度に小さくする。第2流動化ガス(酸化雰囲気ガ
ス)y4の吹き込み時は、すなわち酸化雰囲気運転時で
あり、不安定なCaSをCaSO4に固定する酸化固定
時である。この場合は、第2流動化ガス(酸化雰囲気ガ
ス)y4を吹き込み、CaSO4への固定は脱硫剤に対
して圧倒的に流量の大きい酸化雰囲気ガス中にて行われ
る。よって、通常第2流動化ガスy4の吹き出し流量
は、還元雰囲気運転時の第1流動化ガスx4の吹き出し
流量より大きくなる。During the blowing of the first fluidizing gas (reducing gas) x4, that is, during the reducing atmosphere operation, the sulfur content contained in the raw material a4 is removed from the produced gas b4 in the form of CaS, so that the reaction time is sufficient. In order to obtain
The supply flow rate is appropriately reduced in order to prolong the residence time in 01. The second fluidizing gas (oxidizing atmosphere gas) y4 is blown in, that is, the oxidizing atmosphere operation is performed, and the unstable CaS is fixed to CaSO 4 by oxidation fixing. In this case, the second fluidizing gas (oxidizing atmosphere gas) y4 is blown in, and the fixation to CaSO 4 is performed in the oxidizing atmosphere gas whose flow rate is overwhelmingly large with respect to the desulfurizing agent. Therefore, the flow rate of the second fluidized gas y4 is usually higher than the flow rate of the first fluidized gas x4 during the reducing atmosphere operation.
【0069】したがって、流動層式脱硫反応器301
は、流体吹き出しノズル61(図1参照)を有する分散
ノズル装置351A、Bを備えるので、通常の還元雰囲
気運転時において、各流体吹き出しノズル61(図1参
照)から吹き出される流量の均一性を保ち、流動層式脱
硫反応器301で適切な流動層(粒子層)R4が形成さ
れるようにし、還元雰囲気運転時において各流体吹き出
しノズル61の吹き出し流速が過大にならないようにす
ることができる。よって、本実施の形態の流動層式脱硫
反応器301では、CaSのCaSO4への固定時間を
短縮することが可能となる。Therefore, the fluidized bed desulfurization reactor 301
Includes the dispersion nozzle devices 351A and 351B having the fluid ejection nozzles 61 (see FIG. 1), the uniformity of the flow rate blown out from each fluid ejection nozzle 61 (see FIG. 1) during the normal reducing atmosphere operation. It is possible to keep the fluidized bed type desulfurization reactor 301 to form an appropriate fluidized bed (particle layer) R4 so that the flow velocity of each fluid blowing nozzle 61 does not become excessive during the reducing atmosphere operation. Therefore, in the fluidized bed desulfurization reactor 301 of the present embodiment, it is possible to shorten the fixing time of CaS to CaSO 4 .
【0070】[0070]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、吹き出し
部と、絞り部とを備えるので、粒子層と接する吹き出し
部ではなく、吹き出し部より上流に配置された絞り部
で、吹き出し部よりも常に大きな圧力損失を持たせるこ
とにより、吹き出し流量が大幅に変更されても吹き出し
部から粒子層内への吹き出し流速を過大にすることがな
いようにし、且つ流体吹き出しノズルでの適正な圧力損
失を確保することが可能となる。よって、流体吹き出し
ノズルからの安定した吹き出しを確保できる。また、流
体吹き出しノズルが複数の場合、各流体吹き出しノズル
からの均一な吹き出しを確保できる。As described above, according to the present invention, since the blowing portion and the narrowing portion are provided, it is not the blowing portion in contact with the particle layer, but the narrowing portion arranged upstream of the blowing portion, Even if the flow rate of the blowout is drastically changed, the flow velocity of the blowout flow from the blowout part to the inside of the particle layer does not become excessive, and the proper pressure loss at the fluid blowout nozzle is maintained. Can be secured. Therefore, stable ejection from the fluid ejection nozzle can be ensured. Further, when there are a plurality of fluid ejection nozzles, uniform ejection from each fluid ejection nozzle can be ensured.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る流体吹き出し
ノズルを備えた分散ノズル装置の部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a dispersion nozzle device including a fluid ejection nozzle according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る流動層ガス化
炉の基本構成を模式的に表したブロック断面図である。FIG. 2 is a block sectional view schematically showing a basic configuration of a fluidized bed gasification furnace according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施の形態に係る統合型ガス化
炉の基本構成を模式的に表したブロック断面図である。FIG. 3 is a block cross-sectional view schematically showing the basic configuration of an integrated gasification furnace according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施の形態に係る流動層触媒反
応器の基本構成を模式的に表したブロック断面図であ
る。FIG. 4 is a block cross-sectional view schematically showing the basic configuration of a fluidized bed catalytic reactor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第5の実施の形態に係る流動層式脱硫
反応器の基本構成を模式的に表したブロック断面図であ
る。FIG. 5 is a block sectional view schematically showing a basic configuration of a fluidized bed desulfurization reactor according to a fifth embodiment of the present invention.
1 流動層ガス化炉 2 原料供給口 4 不燃物排出シュート 5 可燃ガス排出口 9 第1流動化ガス発生装置 10 第2流動化ガス発生装置 11 流動化ガス供給装置 51、51A、51B 分散ノズル装置 52 挿入孔 53、53A、53B 分散板 61 流体吹き出しノズル 62 管状体 63 貫通孔 64 固定オリフィス 71 吹き出し部 a1 原料 b1 可燃ガス R、R1 粒子層(流動層) x 流動化ガス x1 第1流動化ガス y1 第2流動化ガス 1 Fluidized bed gasification furnace 2 Raw material supply port 4 Incombustible discharge chute 5 Combustible gas outlet 9 First fluidized gas generator 10 Second fluidized gas generator 11 Fluidizing gas supply device 51, 51A, 51B Dispersion nozzle device 52 insertion hole 53, 53A, 53B Dispersion plate 61 Fluid ejection nozzle 62 tubular body 63 through hole 64 fixed orifice 71 Speech bubble a1 raw material b1 Combustible gas R, R1 particle bed (fluidized bed) x Fluidizing gas x1 first fluidized gas y1 Second fluidized gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細田 修吾 東京都大田区羽田旭町11−1 株式会社荏 原製作所内 (72)発明者 徳留 達夫 東京都大田区羽田旭町11−1 株式会社荏 原製作所内 Fターム(参考) 3K064 AA06 AE04 AE16 BA03 4F033 AA13 BA01 BA02 BA04 CA01 DA02 EA01 GA00 NA01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shugo Hosoda 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Edo Co., Ltd. In the original factory (72) Inventor Tatsuo Tokudome 11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Edo Co., Ltd. In the original factory F term (reference) 3K064 AA06 AE04 AE16 BA03 4F033 AA13 BA01 BA02 BA04 CA01 DA02 EA01 GA00 NA01
Claims (3)
ノズルにおいて;前記流体を前記粒子層に吹き出す吹き
出し部であって、前記流体に対して第1流れ抵抗を有す
る吹き出し部と;前記吹き出し部よりも上流に配置さ
れ、前記第1流れ抵抗よりも常に大きい第2流れ抵抗を
有する絞り部とを備え;前記吹き出し部には1組の吹き
出し孔が形成されており、前記1組の吹き出し孔に対し
て前記絞り部が1個設けられている;流体吹き出しノズ
ル。1. A fluid blowing nozzle for blowing a fluid into a particle layer; a blowing portion for blowing the fluid to the particle layer, the blowing portion having a first flow resistance to the fluid; And a throttle portion having a second flow resistance that is always larger than the first flow resistance; and a pair of blow-out holes is formed in the blow-out portion. On the other hand, one of the throttle portions is provided; a fluid blowing nozzle.
求項1に記載の流体吹き出しノズル。2. The fluid ejection nozzle according to claim 1, wherein the throttle portion is a fixed orifice.
層反応装置において;請求項1または請求項2に記載の
流体吹き出しノズルと;前記流体吹き出しノズルに前記
流体を供給する供給口とを備える;流動層反応装置。3. A fluidized bed reactor in which a reaction is carried out in a fluidized particle bed; a fluid outlet nozzle according to claim 1 or 2, and a supply port for supplying the fluid to the fluid outlet nozzle. Provide; fluidized bed reactor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001369193A JP2003172504A (en) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | Fluid blow-out nozzle and fluidized bed reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=19178634
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10011794B2 (en) | 2013-04-24 | 2018-07-03 | Ihi Corporation | Fluidized bed system and method for operating fluidized bed furnace |
-
2001
- 2001-12-03 JP JP2001369193A patent/JP2003172504A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10011794B2 (en) | 2013-04-24 | 2018-07-03 | Ihi Corporation | Fluidized bed system and method for operating fluidized bed furnace |
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