JP2010001389A - 流動層ガス化方法及びその設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】流動層ガス化炉が大型化した場合であっても流動層ガス化炉の隅々にまで流動媒体を適切に行き渡らせる流動層ガス化方法及びその設備を提供する。
【解決手段】流動層燃焼炉１と、流動媒体１１と排ガスを分離する分離器８と、流動媒体１１を降下管４６を介して導入すると共に原料を導入する流動層ガス化炉４０と、チャーと流動媒体１１とを流動層燃焼炉１に循環する循環流路と、流動層ガス化炉４０の一側面を構成する流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在し、降下管４６から流動媒体１１を受ける分散部４３と、分散部４３に流動ガスを吹き込んで分散部４３内の流動媒体１１を流動させる流動ガス導入手段４７と、分散部４３の流動媒体１１を流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり略均一に供給する供給部４８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料を流動層によりガス化する流動層ガス化方法及びその設備に関するものである。
石炭、バイオマス、汚泥等の原料をガス化するための流動層ガス化設備としては、予め高温の流動媒体が供給された流動層ガス化炉に原料を供給し、ガス化剤を供給して流動層を形成することにより原料のガス化を行い、生成ガスは外部に取り出す一方、流動層ガス化炉でのガス化時に生成したチャーと流動媒体は流動層燃焼炉に供給してチャーを流動燃焼させることにより流動媒体を加熱し、加熱した流動媒体は再び前記流動層ガス化炉に供給するようにしたものが既に提案されている（特許文献１参照）。
図１０は上記特許文献１の流動層ガス化設備を示している。図１０の１は流動層燃焼炉であり、流動層燃焼炉１は、流動層ガス化炉２での原料のガス化により生成したチャーと流動媒体とを下部から導入すると共に、空気管４から供給される空気を下部の風箱３から吹き出させる。チャーと流動媒体は吹き出される空気により流動化されて上昇し、上昇する間にチャーが燃焼して流動媒体が加熱される。５は流動層燃焼炉１の流動層に補助原料を供給する補助原料口、６は流動層燃焼炉１内上部に設けた熱回収用の熱交換器である。
流動層燃焼炉１の上部にはサイクロンからなる分離器８が移送管７を介して接続されている。該分離器８は外筒９と内筒１０とを有しており、流動層燃焼炉１から移送管７へ導出した流動媒体を含む高温流体は、外筒９内へ接線方向に導入されて流動媒体と排ガスとに遠心分離され、粒径が細かい灰分を含む排ガスは内筒１０から排出され、粒径の粗い未燃チャーを含む流動媒体１１は、分離器８の外筒下端に接続されて下方に延びる降下管１２により流動層ガス化炉２に供給される。
流動層ガス化炉２は、分離器８で分離された流動媒体１１が降下管１２を介して導入される導入部１３と、原料供給装置１４から供給される原料２６を流動媒体１１の熱でガス化するガス化部１５と、導入部１３の流動媒体１１を流動層１６内を通してガス化部１５へ供給するようにした連通部１７と、導入部１３、連通部１７及びガス化部１５の下部に渡って形成されて流動層ガス化炉２内に水蒸気等のガス化剤を供給するボックス部１８とを有しており、ボックス部１８にはガス化剤供給ライン１９が接続されている。尚、図１０に示すように、導入部１３とガス化部１５を連通部１７によって流動層１６の内部で分けているのは、流動層燃焼炉１における燃焼ガスが流動層ガス化炉２を通して分離器８へ逆流するのを防止するためである。
ガス化部１５でガス化されなかったチャーと流動媒体は、オーバーフロー管等からなる循環流路２５を介して流動層燃焼炉１へ供給されることにより循環され、流動媒体はチャーの燃焼によって再び加熱される。
ガス化部１５に原料２６として石炭を供給してガス化した場合は、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）等のガス成分が混在した生成ガス２０が生成され、又、原料２６として水分を多く含むバイオマス等を供給した場合には、前記ガス成分に多量の水蒸気が含まれた生成ガス２０が生成される。生成ガス２０は、排出管２１により流動層ガス化炉２から取り出されて回収器２２に導かれ、生成ガス２０中に同伴した微粉末２３が除去されて内管２４から導出される。そして、生成ガス２０は加圧力して例えばガスタービン等に燃料として供給したり、精製装置に供給して生成ガス２０から所要目的のガスを製造するようにしている。
一方、流動層燃焼炉１の高温流体を移送管７を介して分離器８に導く際には、高温流体中の流動媒体等の粒子が分離堆積して移送管７を閉塞する問題を回避する必要があり、移送管７の長さはできるだけ短くするよう流動層燃焼炉１と分離器８とを接近させて設けることが考えられる。図１１、図１２の構成では、流動層ガス化炉２の流動層燃焼炉１に近い側における左右隅部の上部に分離器８，８'を配置して、該分離器８，８'を短い長さの移送管７，７'を介して流動層燃焼炉１に接続している（特許文献２参照）。
しかし、図１１、図１２に示す構成では、降下管１２によって流動層ガス化炉２における流動層燃焼炉１に近い隅部に供給された流動媒体１１は、最短経路２７で循環流路２５に向かうパスした流れとなり、このために未反応のチャーが循環流路２５から流出し、流動層燃焼炉１から遠い側の流動層ガス化炉２内には流動媒体が移動しないデッドスペース部分２８による温度が低下した部分が生じ、これによって流動層ガス化炉２内部の温度が不均一になるために、流動層ガス化炉２による原料２６のガス化効率が低下するという問題がある。又、先の図１０に示す流動層ガス化設備では、降下管１２を介して流動層ガス化炉２に供給される流動媒体１１が、循環流路２５に向かい最短経路を通って移動するようになるため、最短経路に対して左右方向両側の流動層ガス化炉２内には流動媒体１１が移動しないデッドスペース部分よる温度が低下した部分が生じ、図１１の構成と同様に流動層ガス化炉２内部の温度が不均一になるために、流動層ガス化炉２による原料２６のガス化効率が低下するという問題がある。
このため、デッドスペース部分に流動媒体１１を移動させるように、流動媒体１１の移動方向を規制する耐熱分離壁を備えることが考えられている。図１３、図１４の構成では、基端が流動層ガス化炉２の最も流動層燃焼炉１に近い壁２９に密着し、先端が流動層ガス化炉２の最も流動層燃焼炉１から遠い壁３０との間に連通部３１を有して延びた２つの耐熱分離壁３２を、循環流路２５を挟んで左右方向に離間して配置している。これにより、流動層ガス化炉２の内部には、耐熱分離壁３２で分離されて連通部３１で連通した略Ｕ字状の巡行流路３３，３３'が左右に対称に形成される。そして、巡行流路３３における壁２９に近い右側の端部の上部には分離器８が配置され、巡行流路３３'の壁２９における左側に近い左側の端部の上部には分離器８'が配置されている。又、巡行流路３３，３３'における中央の上部には生成ガス２０の取出口３４が設けられている。
流動媒体１１が、降下管１２を介して、一方の巡行流路３３の右側端部と、他方の巡行流路３３'の左側段部にそれぞれ供給される際には、流動媒体１１は各巡行流路３３，３３'をそれぞれ流動層燃焼炉１から遠ざかる方向に移動し、連通部３１を通って中央の流路で合流して循環流路２５に向かうようになり、結果的に、左右方向両側のデッドスペース部分にも、流動媒体１１の停滞を生じることなく流動媒体１１を隅々まで巡らせて、流動層ガス化炉２内の温度を均一に保持することが可能になる。
特開２００５−４１９５９号公報 ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０００２１９
しかし、石炭等の原料の処理量が大きくなるに従い、流動層ガス化炉２で原料を加熱するための流動媒体１１の流量が増加するため、流動層ガス化炉２が大型化して、流動層ガス化炉２の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることが更に困難になり、所望のガス化量を発生させることができず、未反応のチャーが排出されてしまうという問題がある。又、図１３、図１４の構成のように流動層ガス化炉２内に耐熱分離壁３２等を配置して流動媒体１１の移動を規制する構造にした場合には、流動層ガス化炉２の構造が複雑になり、製造コストが増加するという問題がある。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、流動層ガス化炉が大型化した場合であっても流動層ガス化炉の隅々にまで流動媒体を適切に行き渡らせると共に、流動層ガス化炉の構造を単純化し得る流動層ガス化方法及びその設備を提供することを目的とする。
本発明は、チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する流動層燃焼炉を備え、該流動層燃焼炉から導出される高温流体から分離器を介して流動媒体と排ガスを分離し、分離した流動媒体を降下管を介して流動層ガス化炉に導入すると共に、原料を前記流動層ガス化炉に導入し、前記流動層ガス化炉内でガス化剤が供給された流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出し、原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを前記流動層燃焼炉に循環してチャーを燃焼させる流動層ガス化方法であって、
前記降下管からの流動媒体を、流動層ガス化炉の流動媒体導入側壁部の幅方向に沿って延在する分散部へ供給し、分散部へ流動ガスを吹き込んで流動媒体を流動化し、分散部の流動媒体を流動層ガス化炉内へ流動媒体導入側の全幅にわたり略均一に供給することを特徴とする流動層ガス化方法、にかかるものである。
本発明は、チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する流動層燃焼炉と、
前記流動層燃焼炉から導出される高温流体から流動媒体と排ガスを分離する分離器と、
前記分離器で分離した流動媒体を降下管を介して導入すると共に原料を導入し、ガス化剤が供給された流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出す流動層ガス化炉と、
前記流動層ガス化炉で原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを流動層燃焼炉に循環する循環流路と、
前記流動層ガス化炉の一側面を構成する流動媒体導入側壁部の幅方向に沿って延在し、前記降下管から流動媒体を受ける分散部と、
前記分散部に流動ガスを吹き込んで分散部内の流動媒体を流動させる流動ガス導入手段と、
前記分散部の流動媒体を流動層ガス化炉内へ流動媒体導入側の全幅にわたり略均一に供給する供給部とを備えたことを特徴とする流動層ガス化設備、にかかるものである。
本発明の流動層ガス化設備において、前記循環流路は、流動媒体導入側壁部の対向する流動層ガス化炉の流動媒体導出側壁部に配置されている。
本発明の流動層ガス化設備において、前記供給部は、流動媒体導入側壁部の幅方向に対して複数本を並べて配置され、分散部から流動層ガス化炉へ通じる供給管であっても良い。
本発明の流動層ガス化設備において、前記供給部は、流動媒体導入側壁部の幅方向に沿って延在する供給口を備え且つ分散部から流動層ガス化炉へ通じる供給通路を形成しても良い。
本発明の流動層ガス化設備において、前記流動ガス導入手段は、分散部の延在方向に対して複数本を並べて配置される流動ガス導入管を備えても良い。
本発明の流動層ガス化設備において、前記降下管は、下方の開口部が分散部内の流動媒体中に位置し、分散部から降下管への燃焼ガスの逆流を防ぐように配置されても良い。
本発明の流動層ガス化設備において、前記供給管は、分散部から下方に延在する入側部と、流動媒体を溜めて圧力のシール帯を形成するよう入側部の延在方向を変更する中間部と、該中間部から溢れ出た流動媒体を流動層ガス化炉へ供給するよう中間部から流動層ガス化炉へ通じる出側部とを備え、前記シール帯は流動層ガス化炉から分散部への燃焼ガスの逆流を防止するように構成されても良い。
本発明の流動層ガス化設備において、前記降下管は、流動媒体を溜めて圧力のシール帯を形成するよう分離器からの延在方向を変更する中間部と、該中間部から溢れ出た流動媒体を分散部へ供給するよう変更部から分散部へ通じる出側部とを備え、前記シール帯は分散部から降下管の上方への燃焼ガスの逆流を防ぐように構成されても良い。
本発明の流動層ガス化設備において、前記分散部と供給通路の間に連通部を備えて分散部から供給通路まで流動媒体導入側壁部と略同じ幅の流路を有し、前記連通部は、分散部と供給通路の間に流動媒体を溜めて圧力のシール帯を形成するよう分散部からの延在方向を変更して形成され、前記シール帯は流動層ガス化炉から分散部への燃焼ガスの逆流を防ぐように構成されても良い。
本発明の流動層ガス化設備において、原料を流動層ガス化炉へ複数個所から導入するように構成しても良い。
前記分離器から流動層ガス化炉へ流動媒体を供給する際には、前記降下管より流動媒体を、流動層ガス化炉の流動媒体導入側壁部の幅方向に沿って延在する分散部に導入し、流動ガス導入手段から分散部へ流動ガスを吹き込み、流動媒体を流動化して分散部内で均一に分散させ、前記分散部から流動層ガス化炉内へ流動媒体導入側の全幅にわたり略均一に流動媒体を供給し、前記流動層ガス化炉内で流動媒体が滞る部分を低減する。
本発明の流動層ガス化方法及びその設備によれば、前記流動層ガス化炉内へ流動媒体導入側の全幅にわたり略均一に流動媒体を供給するので、前記流動層ガス化炉が大型化する場合であっても、流動層ガス化炉の隅々にまで流動媒体を行き渡らせることが可能となり、所望のガス化量を発生させる共に未反応のチャーの排出を防止することができる。又、前記流動層ガス化炉内へ流動媒体を略均一に流すので、流動層ガス化炉内に耐熱分離壁等を設けるような構造を不要にし、流動層ガス化炉の構造を単純化し、製造コストを低減することができるという優れた効果を奏し得る。
以下、本発明を実施する第一の形態例を図１、図２を参照して説明する。
第一の形態例は、請求項１，２，３，４，６，７に対応するものであって、チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する流動層燃焼炉１と、流動層燃焼炉１から導出される高温流体から流動媒体１１を分離する分離器８と、分離器８で分離した流動媒体１１を降下管４６を介して導入すると共に原料２６を原料導入部の原料供給装置（図示せず）より導入し、水蒸気、空気、二酸化炭素等のガス化剤が供給されて流動層１６を形成する流動層ガス化炉４０とを備え、流動層ガス化炉４０において高温の流動媒体１１と攪拌することで原料２６のガス化を行って生成ガス取出部（図示せず）より生成ガス２０を取り出すようにしており、又、流動層ガス化炉４０で原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体１１は循環流路２５を介して流動層燃焼炉１に循環するようにしている。ここで、原料２６を流動層ガス化炉４０に導入する際には、流動媒体の流れに対して上流側に導入し、原料２６の反応時間を増やすようにしている。
又、流動層ガス化炉４０は、流動層燃焼炉１から遠い側の壁面を、流動媒体１１が導入される流動媒体導入側壁部４１とすると共に、流動層燃焼炉１から近い側の壁面を、流動媒体が導出される流動媒体導出側壁部４２としており、流動媒体導入側壁部４１の上方近傍には、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在し且つ流動媒体導入側壁部４１と略同じ長さを有する円柱状の分散部４３が配置されている。ここで分散部４３の形状は円柱状に限定されるものでなく、四角柱等の他の立体形状でも良い。
分散部４３は、内部が仕切面４４により、降下管４６からの流動媒体１１を一時的に溜める上部空間と、風箱４５の下部空間とに仕切られており、分散部４３の上面には、延在方向中央位置で降下管４６が接続されると共に、分散部４３の下面には、窒素、二酸化炭素、水蒸気等の流動ガスを分散部４３内に複数個所から導入する流動ガス導入手段４７が配置されており、更に分散部４３の側面には、流動層ガス化炉４０へ接続される供給部４８が接続されている。
降下管４６は、分離器８から斜め下方へ延在する傾斜管４９を備えて分散部４３に接続されており、降下管４６の下方の開口部５０は分散部４３内の流動媒体１１中に位置し、圧力を縁切するようにシール帯を形成している。
流動ガス導入手段４７は、図３、図４に示すように、分散部４３の延在方向（流動媒体導入側壁部４１の幅方向）へ沿って数ｃｍから数十ｃｍの一定の間隔Ｌで配置された複数の流動ガス導入管５１を備えており、分散部４３の仕切面４４には、図４に示すように流動ガスの導入口５２を周囲面に形成した凸状の導入部５３が設けられている。ここで導入部５３の導入口５２は、図５に示すように内部から外部で向かって上方から下方へ傾斜するように形成されても良いし、流動ガス導入管５１には、図３に示すように、圧力計等の検出手段５４と、検出手段５４のデータにより開閉する開閉弁等の開閉手段５５とを備えて流動媒体１１の流動状態を調整するようにしても良い。
供給部４８は、分散部４３の流動層ガス化炉４０側の側面に、分散部４３の延在方向へ沿って数十ｃｍから数ｍの一定の間隔で複数配置される供給管５６であり、複数の供給管５６は、分散部４３より下方へ延在して流動層ガス化炉４０に接続され、流動層ガス化炉４０内の流動媒体導入側の全幅にわたるように流動媒体導入側壁部４１の幅方向に対して所定の間隔で配置されている。
又、石炭等の原料２６を流動層ガス化炉４０に供給する供給手段は、分散部４３に原料２６を供給するように、原料供給装置等から延在する原料供給管（図示せず）を分散部４３の一箇所又は複数個所に接続しても良い。
更に流動層ガス化炉４０から流動層燃焼炉１に通じる循環流路２５は、流動媒体導入側壁部４１の対向する流動層ガス化炉４０の流動媒体導出側壁部４２に配置されている。
以下、本発明の流動層ガス化方法及びその設備を実施する第一の形態例の作用を説明する。
分離器８から流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を供給する際には、降下管４６より流動媒体１１を、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在する分散部４３に導入し、流動ガス導入手段４７から分散部４３へ流動ガスを吹き込み、流動媒体１１を流動化して分散部４３内で均一に分散させ、流動媒体１１が降下管４６からの投入位置に偏らないようにする。次に、分散部４３から複数の供給部４８を介して流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給し、流動層ガス化炉４０内で流動媒体１１が滞る部分を低減して流動層ガス化炉４０内の流動媒体導出側から流動媒体を導出する。
このように、第一の形態例の流動層ガス化方法及びその設備によれば、流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給するので、流動層ガス化炉４０が大型化する場合であっても、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることが可能となり、所望のガス化量を発生させる共に未反応のチャーの排出を防止することができる。又、流動層ガス化炉４０内へ流動媒体１１を均一に流すので、流動層ガス化炉４０内に耐熱分離壁等を設けるような構造を不要にし、流動層ガス化炉４０の構造を単純化し、製造コストを低減すると共に保守管理を容易にすることができる。
分散部４３は、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在すると共に流動媒体導入側壁部４１と略同じ長さを有すると、流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給することが容易になり、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
循環流路２５は、流動媒体導入側壁部４１の対向する流動層ガス化炉４０の流動媒体導出側壁部４２に配置されると、流動層ガス化炉４０内の全面にわたり均一に流動媒体１１を供給することが容易になり、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
供給部４８は、分散部４３から流動層ガス化炉４０へ通じ且つ流動媒体導入側壁部４１の幅方向に対して複数本を並べて配置される供給管５６であると、流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給することが更に容易になり、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
流動ガス導入手段４７は、分散部４３の延在方向に対して複数本を並べて配置される流動ガス導入管５１を備えると、流動ガス導入手段４７により分散部４３へ流動ガスを吹き込み、流動媒体１１を分散部４３内で均一に分散させ、流動媒体１１が降下管４６からの投入位置に偏らないようにするので、流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給することが更に容易になり、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
降下管４６は、下方の開口部５０が分散部４３内の流動媒体１１中に位置し、分散部４３から降下管４６への燃焼ガスの逆流を防ぐように配置されると、分散部４３から供給管５６を介して流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を好適に供給し、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
以下、本発明を実施する第二の形態例を図６を参照して説明する。図１、２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
第二の形態例は、請求項８に対応するものであって、第一の形態例の供給部４８の形状を変形したものであり、第二の形態例の供給部６０は、分散部４３の流動層ガス化炉４０側の側面に、分散部４３の延在方向（流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向）へ沿って数十ｃｍから数ｍの一定の間隔で複数配置される供給管６１であり、複数の供給管６１は、夫々、分散部４３から下方に延在する入側部６２と、入側部６２の延在方向を変更するよう、入側部６２の下端から略水平方向に延在する底部側の中間部６３と、底部側の中間部６３の先端から上方に延在する上昇側の中間部６４と、上昇側の中間部６４の上端から流動層ガス化炉４０へ延在して通じる出側部６５とを備えており、入側部６２、中間部６３，６４には、流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯が形成されると共に前記シール帯に、窒素、二酸化炭素、水蒸気等の流動ガスを導入して流動媒体１１が常に流動するようにしている。又、複数の供給管６１は、流動層ガス化炉４０内の流動媒体導入側の全幅にわたるように流動媒体導入側壁部４１の幅方向に対して所定の間隔で配置されている。ここで、入側部６２、中間部６３，６４の形状は、圧力のシール帯を形成するならば他の形状でも良い。
分散部４３は、第一の形態例と略同様な形状を備えると共に、内部が仕切面４４（図３参照）により、降下管４６からの流動媒体１１を一時的に溜める上部空間と、風箱４５の下部空間とに仕切られており、分散部４３の上面には、延在方向中央位置で降下管４６が接続されると共に、分散部４３の下面には、窒素、二酸化炭素、水蒸気等の流動ガスを分散部４３内に複数個所から導入する流動ガス導入手段４７が配置されている。
降下管４６は、分離器８から斜め下方へ延在する傾斜管４９を備えて分散部４３に接続されており、降下管４６の下方の開口部（図示せず）は分散部４３内の流動媒体１１の上方に位置するようにしている。
流動ガス導入手段４７は、第一例と略同様に、分散部４３の延在方向へ沿って数ｃｍから数十ｃｍの一定の間隔Ｌで配置された複数の流動ガス導入管５１を備えており、図３〜図５に示すように分散部４３の仕切面４４には、流動ガスの導入口５２を周囲面に形成した凸状の導入部５３が設けられている。ここで導入部５３の導入口５２は、内部から外部で向かって上方から下方へ傾斜するように形成されても良いし、流動ガス導入管５１には、圧力計等の検出手段５４と、検出手段５４のデータにより開閉する開閉弁等の開閉手段５５とを備えて流動媒体１１の流動状態を調整するようにしても良い。
又、石炭等の原料２６を流動層ガス化炉４０に供給する供給手段は、分散部４３に原料２６を供給するように、原料供給装置等から延在する原料供給管（図示せず）を分散部４３の一箇所又は複数個所に接続しても良い。
更に流動層ガス化炉４０から流動層燃焼炉１に通じる循環流路２５（図１参照）は、流動媒体導入側壁部４１の対向する流動層ガス化炉４０の流動媒体導出側壁部４２に配置されている。
以下、本発明の流動層ガス化方法及びその設備を実施する第二の形態例の作用を説明する。
分離器８から流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を供給する際には、降下管４６より流動媒体１１を、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在する分散部４３に導入し、流動ガス導入手段４７から分散部４３へ流動ガスを吹き込み、流動媒体１１を分散部４３内で均一に分散させ、流動媒体１１が降下管４６からの投入位置に偏らないようにする。次に、分散部４３から複数の供給部６０を介して流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給し、流動層ガス化炉４０内で流動媒体１１が滞る部分を低減して流動層ガス化炉４０内の流動媒体導出側から流動媒体を導出する。
この時、供給部６０は、入側部６２、中間部６３，６４に流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯を形成し、流動層ガス化炉４０内の燃焼ガスが分散部４３内へ逆流しないようにすると共に、上昇側の中間部６４から溢れ出た流動媒体１１を出側部６５を介して流動層ガス化炉４０へ供給する。
このように、第二の形態例の流動層ガス化方法及びその設備によれば、第一の形態例と略同様な効果を得ることができる。又、供給部６０の供給管６１は、分散部４３から下方に延在する入側部６２と、流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯を形成するよう入側部６２の延在方向を変更する中間部６３，６４と、上昇側の中間部６４から溢れ出た流動媒体１１を流動層ガス化炉４０へ供給するよう中間部６４から流動層ガス化炉４０へ通じる出側部６５とを備え、前記シール帯は流動層ガス化炉４０から分散部４３への燃焼ガスの逆流を防止するように構成されると、分散部４３から供給管６１を介して流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を好適に供給し、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
以下、本発明を実施する第三の形態例を図７を参照して説明する。図１、２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
第三の形態例は、請求項９に対応するものであって、第一の形態例の降下管４６の形状を変形したものであり、第三の形態例の降下管７０は、分離器８から斜め下方へ延在する傾斜管７１と、傾斜管７１の下端から略鉛直方向に延在する降下側の中間部７２と、降下側の中間部７２の下端から略水平方向に延在する底部側の中間部７３と、底部側の中間部７３の先端から上方に延在する上昇側の中間部７４と、上昇側の中間部７４の上端から分散部４３へ延在して通じる出側部７５とを備えており、中間部７２，７３，７４には、流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯が形成されると共に、前記シール帯に、窒素、二酸化炭素、水蒸気等の流動ガスを導入して中間部内の流動媒体１１が常に流動するようにしている。ここで、中間部７２，７３，７４の形状は、圧力のシール帯を形成するならば他の形状でも良い。
分散部４３は、第一の形態例と略同様な形状を備えると共に、内部が仕切面４４（図３参照）により、降下管４６からの流動層ガス化炉４０への流動媒体１１を一時的に溜める上部空間と、風箱４５の下部空間とに仕切られており、分散部４３の下面には、流動ガスを分散部４３内に複数個所から導入する流動ガス導入手段４７が配置されると共に、分散部４３の側面には、流動層ガス化炉４０へ接続される供給部４８が接続されている。
流動ガス導入手段４７は、第一例と略同様に、分散部４３の延在方向（流動媒体導入側壁部４１の幅方向）へ沿って数ｃｍから数十ｃｍの一定の間隔Ｌで配置された複数の流動ガス導入管５１を備えており、図３〜図５に示すように分散部４３の仕切面４４には、流動ガスの導入口５２を周囲面に形成した凸状の導入部５３が設けられている。ここで導入部５３の導入口５２は、内部から外部で向かって上方から下方へ傾斜するように形成されるようにしても良いし、流動ガス導入管５１には、圧力計等の検出手段５４と、検出手段５４のデータにより開閉する開閉弁等の開閉手段５５とを備えて流動媒体１１の流動状態を調整するようにしても良い。
供給部４８は、第一の形態例と略同様に、分散部４３の流動層ガス化炉４０側の側面に、分散部４３の延在方向へ沿って数十ｃｍから数ｍの一定の間隔で複数配置される供給管５６であり、複数の供給管５６は、分散部４３より下方へ延在して流動層ガス化炉４０に接続され、流動層ガス化炉４０内の流動媒体導入側の全幅にわたるよう流動媒体導入側壁部４１の幅方向に対して所定の間隔で配置されている。
又、石炭等の原料２６を流動層ガス化炉４０に供給する供給手段は、分散部４３に原料２６を供給するように、原料供給装置等から延在する原料供給管（図示せず）を分散部４３の一箇所又は複数個所に接続しても良い。
更に流動層ガス化炉４０から流動層燃焼炉１に通じる循環流路２５（図１参照）は、流動媒体導入側壁部４１の対向する流動層ガス化炉４０の流動媒体導出側壁部４２に配置されている。
以下、本発明の流動層ガス化方法及びその設備を実施する第三の形態例の作用を説明する。
分離器８から流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を供給する際には、降下管７０より流動媒体１１を、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在する分散部４３に導入し、流動ガス導入手段４７から分散部４３へ流動ガスを吹き込み、流動媒体１１を分散部４３内で均一に分散させ、流動媒体１１が降下管４６からの投入位置に偏らないようにする。次に、分散部４３から複数の供給部４８を介して流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給し、流動層ガス化炉４０内で流動媒体１１が滞る部分を低減して流動層ガス化炉４０内の流動媒体導出側から流動媒体を導出する。
この時、降下管７０は、中間部７２，７３，７４に流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯を形成し、分散部４３内の燃焼ガスが降下管７０の上方へ逆流しないようにすると共に、上昇側の中間部７４から溢れ出た流動媒体１１を出側部７５を介して分散部４３へ供給する。
このように、第三の形態例の流動層ガス化方法及びその設備によれば、第一の形態例と略同様な効果を得ることができる。又、降下管７０は、流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯を形成するよう分離器８からの延在方向を変更する中間部７２，７３，７４と、中間部から溢れ出た流動媒体１１を分散部４３へ供給するよう中間部７４から分散部４３へ通じる出側部７５とを備え、前記シール帯は分散部４３から降下管７０の上方への燃焼ガスの逆流を防ぐように構成されると、分散部４３から供給管７２，７３，７４、出側部７５を介して流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を好適に供給し、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
以下、本発明を実施する第四の形態例を図８を参照して説明する。図１、２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
第四の形態例は、請求項５，１０に対応するものであって、第一の形態例の分散部４３及び供給部４８の形状を変形したものであり、第四の形態例の分散部８０は、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在し且つ流動媒体導入側壁部４１の上方近傍から下方に向かう直方体の通路８１を備えており、第四の形態例の供給部８２は、分散部８０と流動層ガス化炉４０との間で流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在する供給口８３を備え、上方から流動層ガス化炉４０内へ通じる供給通路８４を形成している。又、分散部８０と供給部８２の間には、分散部８０の下端位置から略水平方向に延在する底部側の連通部８５と、底部側の連通部８５の先端から上方に延在して供給部８２の供給通路８４の上端に通じる上昇側の連通部８６とが備えられており、分散部８０の通路８１から供給部８２の供給通路８４までは流動媒体導入側壁部４１と同じ幅の流路を形成している。更に分散部８０の下部、連通部８５，８６には流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯が形成されている。ここで、連通部８５，８６の形状は、圧力のシール帯を形成するならば他の形状でも良い。
一方、分散部８０の下端には、流動ガスを分散部８０及び連通部８５，８６内に複数個所から導入する流動ガス導入手段４７が配置されており、流動ガス導入手段４７は、分散部８０の延在方向（流動媒体導入側壁部４１の幅方向）へ沿って数ｃｍから数十ｃｍの一定の間隔Ｌで配置される複数の流動ガス導入管５１を備え、分散部８０及び連通部８５，８６内の流動媒体１１が常に流動するようにしている。又、分散部８０の下部及び底部側の連通部８５，８６が、仕切面（図示せず）により風箱（図示せず）を形成する際には、仕切面に、図３〜図５に示すように流動ガスの導入口５２を周囲面に形成した凸状の導入部５３が設けられても良いし、導入部５３の導入口５２は、内部から外部で向かって上方から下方へ傾斜するように形成されるようにしても良いし、流動ガス導入管５１には、圧力計等の検出手段５４と、検出手段５４のデータにより開閉する開閉弁等の開閉手段５５とを備えて流動媒体１１の流動状態を調整するようにしても良い。
又、第一の形態例から第三の形態例で石炭等の原料２６を流動層ガス化炉４０に供給する供給手段（図１参照）は、第四の形態例において、分散部８０、連通部８５，８６のシール帯に原料を供給するように、原料供給装置等から延在する原料供給管（図示せず）を分散部８０又は連通部８５，８６の一箇所又は複数個所に接続している。
更に流動層ガス化炉４０から流動層燃焼炉１に通じる循環流路２５（図１参照）は、流動媒体導入側壁部４１の対向する流動層ガス化炉４０の流動媒体導出側壁部４２に配置されている。
以下、本発明の流動層ガス化方法及びその設備を実施する第四の形態例の作用を説明する。
分離器８から流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を供給する際には、降下管４６より流動媒体１１を、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在する分散部８０に導入し、流動ガス導入手段４７から分散部８０の下端へ流動ガスを吹き込み、流動媒体１１を分散部８０、連通部８５，８６内で均一に分散させ、流動媒体１１が降下管４６からの投入位置に偏らないようにする。次に、上昇側の連通部８６から供給通路８４を介して流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給し、流動層ガス化炉４０内で流動媒体１１が滞る部分を低減して流動層ガス化炉４０内の流動媒体導出側から流動媒体を導出する。
この時、分散部８０、連通部８５，８６は、流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯を形成し、流動層ガス化炉４０内の燃焼ガスが分散部８０の上方へ逆流しないようにすると共に、供給通路８４は、上昇側の連通部８６から溢れ出た流動媒体１１を流動層ガス化炉４０へ供給する。
このように、第四の形態例の流動層ガス化方法及びその設備によれば、第一の形態例と略同様な効果を得ることができる。又、供給部８２は、流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在する供給口８３を備え且つ分散部８０の通路８１から流動層ガス化炉４０へ通じる供給通路８４を形成すると、流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給することが更に容易になり、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
更に分散部８０と供給通路８４の間に連通部８５，８６を備えて分散部８０の通路８１から供給通路８４まで流動媒体導入側壁部４１と同じ幅の流路を有し、連通部８５，８６は、分散部８０の通路８１と供給通路８４の間に流動媒体１１を溜めて圧力のシール帯を形成するよう、分散部８０からの延在方向を変更して形成され、前記シール帯は流動層ガス化炉４０から分散部８０の上方への燃焼ガスの逆流を防ぐように構成されると、分散部８０の通路８１から連通部８５，８６、供給部８２の供給通路８４を介して流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を好適に供給し、流動層ガス化炉４０の隅々にまで流動媒体１１を行き渡らせることができ、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
以下、本発明を実施する第五の形態例を図９を参照して説明する。図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
第五の形態例は、請求項１１に対応するものであって、第四の形態例に示す石炭等の原料の供給手段を変更したものであり、原料の供給手段９０は、流動媒体導入側壁部４１の幅方向へ沿って一定の間隔で配置される原料供給管９１を備えており、原料供給管９１は原料供給装置（図示せず）等により、原料を、流動媒体の流れに対して上流側から導入するように流動層ガス化炉４０内へ導入し、原料の反応時間を増やすようにしている。ここで、第五の形態例に示す原料の供給手段は、第一の形態例から第三の形態例に提供しても良い。
更に、第五の形態例は、第四の形態例と略同様な分散部８０、連通部８５，８６、供給部８２、流動ガス導入手段４７、循環流路２５を備えている。
以下、本発明の流動層ガス化方法及びその設備を実施する第五の形態例の作用を説明する。
分離器８から流動層ガス化炉４０へ流動媒体１１を供給する際には、第四例と同様に、降下管４６より流動媒体１１を、流動層ガス化炉４０の流動媒体導入側壁部４１の幅方向に沿って延在する分散部８０に導入し、流動ガス導入手段４７から分散部８０の下端へ流動ガスを吹き込み、流動媒体１１を分散部８０、連通部８５，８６内で均一に分散させ、流動媒体１１が降下管４６からの投入位置に偏らないようにする。次に、上昇側の連通部８６から供給部８２の供給通路８４を介して流動層ガス化炉４０内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体１１を供給し、流動層ガス化炉４０内で流動媒体１１が滞る部分を低減して流動層ガス化炉４０内の流動媒体導出側から流動媒体を導出する。
又、同時に、原料の供給手段９０は、石炭等の原料を複数の原料供給管９１を介して流動層ガス化炉４０内へ複数個所から導入する。
このように、第五の形態例の流動層ガス化方法及びその設備によれば、第四の形態例と略同様な効果を得ることができる。又、原料を流動層ガス化炉４０へ複数個所から導入するように構成すると、原料を分散して流動層ガス化炉４０へ導入し得るので、所望のガス化量を適切に発生させる共に未反応のチャーの排出を容易に防止することができる。
なお、本発明の流動層ガス化方法及びその設備は、流動層ガス化炉内へ流動媒体導入側の全幅にわたり均一に流動媒体を供給するならば他の形状や構成を備えても良いこと、分散部へ流動媒体を供給する降下管を複数本にしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明の第一の形態例を示す側面図である。 本発明の第一の形態例であって流動媒体及び流動ガスの流れを示す概念図である。 分散部に流動ガス導入管及び風箱を備えた状態を示す概略図である。 分散部の流動ガス導入手段を示す概略図である。 導入部から流動ガスが噴出する状態を示す概念図である。 本発明の第二の形態例であって流動媒体及び流動ガスの流れを示す概念図である。 本発明の第三の形態例であって流動媒体及び流動ガスの流れを示す概念図である。 本発明の第四の形態例であって流動媒体及び流動ガスの流れを示す概念図である。 本発明の第五の形態例であって原料を流動層ガス化炉へ複数個所から導入する状態を示す概念図である。 従来の流動層ガス化設備の一例を示す側面図である 従来の流動層ガス化設備の他の例を示す側面図である。 図１１の平面図である。 従来の流動層ガス化設備の更に他の例を示す側面図である。 図１３の平面図である。
符号の説明
１ 流動層燃焼炉
８ 分離
１１ 流動媒体
２５ 循環流路
２６ 原料
４０ 流動層ガス化炉
４１ 流動媒体導入側壁部
４３ 分散部
４６ 降下管
４７ 流動ガス導入手段
４８ 供給部
５０ 開口部
５１ 流動ガス導入管
５６ 供給管
６０ 供給部
６１ 供給管
６２ 入側部
６３ 底部側の中間部
６４ 上昇側の中間部
６５ 出側部
７０ 降下管
７２ 降下側の中間部
７３ 底部側の中間部
７４ 上昇側の中間部
７５ 出側部
８０ 分散部
８２ 供給部
８３ 供給口
８４ 供給通路
８５ 底部側の連通部
８６ 上昇側の連通部

Claims (11)

  1. チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する流動層燃焼炉を備え、該流動層燃焼炉から導出される高温流体から分離器を介して流動媒体と排ガスを分離し、分離した流動媒体を降下管を介して流動層ガス化炉に導入すると共に、原料を前記流動層ガス化炉に導入し、前記流動層ガス化炉内でガス化剤が供給された流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出し、原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを前記流動層燃焼炉に循環してチャーを燃焼させる流動層ガス化方法であって、
    前記降下管からの流動媒体を、流動層ガス化炉の流動媒体導入側壁部の幅方向に沿って延在する分散部へ供給し、分散部へ流動ガスを吹き込んで流動媒体を流動化し、分散部の流動媒体を流動層ガス化炉内へ流動媒体導入側の全幅にわたり略均一に供給することを特徴とする流動層ガス化方法。
  2. チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する流動層燃焼炉と、
    前記流動層燃焼炉から導出される高温流体から流動媒体と排ガスを分離する分離器と、
    前記分離器で分離した流動媒体を降下管を介して導入すると共に原料を導入し、ガス化剤が供給された流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出す流動層ガス化炉と、
    前記流動層ガス化炉で原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを流動層燃焼炉に循環する循環流路と、
    前記流動層ガス化炉の一側面を構成する流動媒体導入側壁部の幅方向に沿って延在し、前記降下管から流動媒体を受ける分散部と、
    前記分散部に流動ガスを吹き込んで分散部内の流動媒体を流動させる流動ガス導入手段と、
    前記分散部の流動媒体を流動層ガス化炉内へ流動媒体導入側の全幅にわたり略均一に供給する供給部とを備えたことを特徴とする流動層ガス化設備。
  3. 前記循環流路は、流動媒体導入側壁部の対向する流動層ガス化炉の流動媒体導出側壁部に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の流動層ガス化設備。
  4. 前記供給部は、流動媒体導入側壁部の幅方向に対して複数本を並べて配置され、分散部から流動層ガス化炉へ通じる供給管であることを特徴とする請求項２又は３に記載の流動層ガス化設備。
  5. 前記供給部は、流動媒体導入側壁部の幅方向に沿って延在する供給口を備え且つ分散部から流動層ガス化炉へ通じる供給通路を形成することを特徴とする請求項２又は３に記載の流動層ガス化設備。
  6. 前記流動ガス導入手段は、分散部の延在方向に対して複数本を並べて配置される流動ガス導入管を備えたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の流動層ガス化設備。
  7. 前記降下管は、下方の開口部が分散部内の流動媒体中に位置し、分散部から降下管への燃焼ガスの逆流を防ぐように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の流動層ガス化設備。
  8. 前記供給管は、分散部から下方に延在する入側部と、流動媒体を溜めて圧力のシール帯を形成するよう入側部の延在方向を変更する中間部と、該中間部から溢れ出た流動媒体を流動層ガス化炉へ供給するよう中間部から流動層ガス化炉へ通じる出側部とを備え、前記シール帯は流動層ガス化炉から分散部への燃焼ガスの逆流を防止するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の流動層ガス化設備。
  9. 前記降下管は、流動媒体を溜めて圧力のシール帯を形成するよう分離器からの延在方向を変更する中間部と、該中間部から溢れ出た流動媒体を分散部へ供給するよう変更部から分散部へ通じる出側部とを備え、前記シール帯は分散部から降下管の上方への燃焼ガスの逆流を防ぐように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の流動層ガス化設備。
  10. 前記分散部と供給通路の間に連通部を備えて分散部から供給通路まで流動媒体導入側壁部と略同じ幅の流路を有し、前記連通部は、分散部と供給通路の間に流動媒体を溜めて圧力のシール帯を形成するよう分散部からの延在方向を変更して形成され、前記シール帯は流動層ガス化炉から分散部への燃焼ガスの逆流を防ぐように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の流動層ガス化設備。
  11. 原料を流動層ガス化炉へ複数個所から導入するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の流動層ガス化設備。
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