JP2012107085A - Slag removal method in coal gasification apparatus, and coal gasification apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含有する石炭ガス化ガスを製造する石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法、並びに石炭ガス化装置に関する。 The present invention relates to a slag removal method in a coal gasification apparatus that produces a coal gasification gas containing at least hydrogen gas and carbon monoxide gas, and a coal gasification apparatus.
従来から、この種の石炭ガス化装置として、内部で石炭の燃焼反応が生じ、石炭ガス化ガスとスラグとが生成される反応炉本体と、反応炉本体内とスラグ排出孔を通して連通されるとともにスラグ排出孔を通して反応炉本体内からスラグが排出される排出槽と、を備える構成が知られている。 Conventionally, as this kind of coal gasifier, the combustion reaction of coal occurs inside, and the reactor main body in which the coal gasification gas and slag are generated, and the inside of the reactor main body and the slag discharge hole communicate with each other. There is known a configuration including a discharge tank in which slag is discharged from the reactor main body through a slag discharge hole.
しかしながら、この石炭ガス化装置では、例えばスラグ排出孔周辺(スラグ排出孔の内周面や、排出槽におけるスラグ排出孔の開口周縁部など)に付着したスラグ付着物により、スラグ排出孔が閉塞されて反応炉本体からスラグが排出されなくなる可能性があった。
そこで、この問題を解決するために、例えば下記特許文献1記載のガス化炉の運用方法を、反応炉本体から排出槽にスラグを排出する石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法に適用することが考えられる。
However, in this coal gasifier, the slag discharge hole is blocked by, for example, slag deposits attached to the periphery of the slag discharge hole (such as the inner peripheral surface of the slag discharge hole or the peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank). As a result, slag may not be discharged from the reactor body.
Therefore, in order to solve this problem, for example, the operation method of the gasifier described in
この方法では、排出槽に酸素含有ガスを供給し、スラグ排出孔から排出槽に流入するガスに含まれる可燃性成分を燃焼させる。ここで、排出槽に流入するガスは、スラグ排出孔から排出槽に排出されるスラグとともに流入する。
この方法は、スラグ排出孔から排出槽に流入するガスに含まれる可燃性成分を燃焼させることにより、排出槽の内部温度、特にスラグ排出孔周辺の温度を高温で保持してスラグ付着物を加熱して除去し、スラグの排出を順調に行うことを企図している。
In this method, an oxygen-containing gas is supplied to the discharge tank, and combustible components contained in the gas flowing into the discharge tank from the slag discharge hole are combusted. Here, the gas flowing into the discharge tank flows together with the slag discharged from the slag discharge hole to the discharge tank.
In this method, flammable components contained in the gas flowing into the discharge tank from the slag discharge hole are burned to maintain the internal temperature of the discharge tank, particularly the temperature around the slag discharge hole, and heat the slag deposits. It is intended to remove and slag discharge smoothly.
しかしながら、前記従来の石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法では、スラグ排出孔から排出槽にスラグとともに流入するガスは微量であるため、前記可燃性成分の燃焼によってスラグ排出孔周辺の温度を高温で保持することが困難であった。
したがって、前記従来の石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法では、スラグ付着物が十分に除去されないおそれがあった。その結果、石炭ガス化装置において、スラグ付着物によりスラグ排出孔が閉塞され、反応炉本体からスラグが排出されなくなるおそれがあった。
なお、前記排出槽に酸素含有ガスを供給するバーナーを用いてスラグ排出孔周辺の温度を高温に保持することも考えられるが、この場合、バーナーから供給される燃料ガスの使用量を増やさなければならならず、コスト増などにつながり不利である。
However, in the conventional slag removal method in the coal gasifier, since the amount of gas flowing into the discharge tank from the slag discharge hole is very small, the temperature around the slag discharge hole is maintained at a high temperature by the combustion of the combustible component. It was difficult to do.
Therefore, in the slag removal method in the conventional coal gasifier, slag deposits may not be sufficiently removed. As a result, in the coal gasifier, the slag discharge hole is blocked by the slag deposit, and there is a possibility that the slag may not be discharged from the reactor main body.
Although it is conceivable to maintain the temperature around the slag discharge hole at a high temperature using a burner that supplies an oxygen-containing gas to the discharge tank, in this case, the amount of fuel gas supplied from the burner must be increased. This is disadvantageous because it leads to increased costs.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、スラグ排出孔周辺のスラグ付着物を効果的に除去して、スラグ排出孔の閉塞を防止できる石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法を提供することである。 This invention is made in view of the situation mentioned above, The objective is in the coal gasifier which can remove the slag deposits around a slag discharge hole effectively, and can prevent blockage of a slag discharge hole. It is to provide a slag removal method.
本願発明者は、反応炉本体内で生成された高温の石炭ガス化ガスを利用し、排出槽に引き込み、さらにこれを燃焼してスラグ排出孔周辺を加熱するとスラグ排出孔周辺のスラグ付着を防止できることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法は、内部で石炭の燃焼反応が生じ、少なくとも水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含有する石炭ガス化ガスと、スラグと、が生成される反応炉本体と、前記反応炉本体内とスラグ排出孔を通して連通されるとともに前記スラグ排出孔を通して前記反応炉本体内から前記スラグが排出される排出槽と、を備える石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法であって、前記反応炉本体内から前記スラグ排出孔を通して前記石炭ガス化ガスを前記排出槽内に引き込む引込工程を有し、前記スラグ排出孔周辺に付着したスラグ付着物を除去することを特徴とする。
なお、スラグ排出孔周辺とは、スラグ排出孔の内周面、もしくは排出槽におけるスラグ排出孔の開口周縁部を意味している。
The inventor of the present application uses high-temperature coal gasification gas generated in the reactor main body, draws it into the discharge tank, and further burns it to heat the periphery of the slag discharge hole to prevent slag adhesion around the slag discharge hole The present inventors have found out that it is possible to achieve the present invention.
That is, in order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The slag removal method in the coal gasifier according to the present invention includes a reaction furnace main body in which a coal combustion reaction occurs and a coal gasification gas containing at least hydrogen gas and carbon monoxide gas and slag are generated. And a slag removal method in a coal gasifier comprising: a slag discharge hole that communicates with the reaction furnace main body through a slag discharge hole and that discharges the slag from the reaction furnace main body through the slag discharge hole. And a drawing step of drawing the coal gasification gas into the discharge tank through the slag discharge hole from within the reaction furnace main body, and removing slag deposits attached around the slag discharge hole.
The periphery of the slag discharge hole means the inner peripheral surface of the slag discharge hole or the opening peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank.
この発明によれば、引込工程時に、反応炉本体内からスラグ排出孔を通して石炭ガス化ガスを排出槽内に引き込むので、反応炉本体内で生成された高温の石炭ガス化ガスを排出槽内に多量に流入させることが可能になり、この石炭ガス化ガスによってスラグ付着物を加熱することができる。したがって、スラグ付着物を効果的に除去することができる。 According to this invention, since the coal gasification gas is drawn into the discharge tank from the reaction furnace main body through the slag discharge hole during the drawing process, the high-temperature coal gasification gas generated in the reaction furnace main body is put into the discharge tank. It becomes possible to flow in a large amount, and slag deposits can be heated by this coal gasification gas. Therefore, slag deposits can be effectively removed.
また、前記排出槽には、前記反応炉本体から排出された前記スラグを冷却する冷却液体が貯留され、前記引込工程は、前記排出槽内の前記冷却液体の液面を下降させる液面下降工程を有していても良い。 The discharge tank stores a cooling liquid that cools the slag discharged from the reactor main body, and the drawing-in step is a liquid level lowering process that lowers the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank. You may have.
この場合、排出槽に冷却液体が貯留されているので、反応炉本体から排出槽に排出されたスラグを冷却液体によって冷却することができる。
また、液面下降工程時に排出槽内の冷却液体の液面を下降させることで、排出槽内を負圧にすることができる。これにより、反応炉本体内からスラグ排出孔を通して排出槽内に石炭ガス化ガスを引き込むことができる。
In this case, since the cooling liquid is stored in the discharge tank, the slag discharged from the reactor main body to the discharge tank can be cooled by the cooling liquid.
Moreover, the inside of a discharge tank can be made into a negative pressure by dropping the liquid level of the cooling liquid in a discharge tank at the time of a liquid level fall process. Thereby, coal gasification gas can be drawn in in a discharge tank through a slag discharge hole from the inside of a reaction furnace main body.
また、前記引込工程は、前記液面下降工程の後、前記排出槽内の前記冷却液体の液面を上昇させる液面上昇工程を有するとともに、前記液面下降工程と前記液面上昇工程とを交互に繰り返しても良い。 In addition, the drawing step includes a liquid level raising step for raising the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank after the liquid level lowering step, and the liquid level lowering step and the liquid level rising step. It may be repeated alternately.
この場合、液面下降工程と液面上昇工程とを交互に繰り返すので、反応炉本体内からスラグ排出孔を通して排出槽内に石炭ガス化ガスを繰り返し引き込むことが可能になり、スラグ付着物をより効果的に除去することができる。
また、液面下降工程を継続して行うのではなく、液面下降工程と液面上昇工程とを交互に繰り返すので、排出槽内の冷却液体の液面位置を所定の高さ範囲で確保することが可能になり、反応炉本体から排出槽に排出されたスラグを冷却液体によって効果的に冷却することができる。
In this case, since the liquid level lowering step and the liquid level rising step are alternately repeated, the coal gasification gas can be repeatedly drawn into the discharge tank from the reactor main body through the slag discharge hole, and the slag deposits can be further removed. It can be effectively removed.
In addition, the liquid level lowering process and the liquid level rising process are alternately repeated instead of continuously performing the liquid level lowering process, so that the liquid level position of the cooling liquid in the discharge tank is secured within a predetermined height range. Thus, the slag discharged from the reactor main body to the discharge tank can be effectively cooled by the cooling liquid.
また、前記排出槽内に引き込まれた前記石炭ガス化ガスを燃焼させるガス燃焼工程を有していても良い。 Moreover, you may have the gas combustion process which burns the said coal gasification gas drawn in in the said discharge tank.
この場合、ガス燃焼工程時に、排出槽内に引き込まれた石炭ガス化ガスを燃焼させることで、スラグ付着物を加熱することができる。したがって、スラグ排出孔を通して石炭ガス化ガスを排出槽内に引き込むことでスラグ付着物を加熱することと相俟って、スラグ付着物をより効果的に除去することができる。
また、石炭ガス化ガスを燃焼させることでスラグ付着物を加熱することができるので、スラグ付着物を加熱するために排出槽内に燃料ガスを別途供給しなくても良く、供給する場合であってもその使用量を抑えることができる。
In this case, the slag deposit can be heated by burning the coal gasification gas drawn into the discharge tank during the gas combustion step. Therefore, combined with heating the slag deposit by drawing the coal gasification gas into the discharge tank through the slag discharge hole, the slag deposit can be more effectively removed.
Moreover, since the slag deposits can be heated by burning the coal gasification gas, it is not necessary to separately supply fuel gas into the discharge tank in order to heat the slag deposits. However, the amount used can be suppressed.
また、前記石炭ガス化装置は、前記排出槽における前記スラグ排出孔の開口周縁部を加熱する孔加熱バーナーを更に備え、前記ガス燃焼工程は、前記孔加熱バーナーからの酸素ガスの噴射量を通常運転時よりも増加させ、前記石炭ガス化ガスに前記酸素ガスを吹き付けることで前記石炭ガス化ガスを燃焼させても良い。 The coal gasifier further includes a hole heating burner that heats an opening peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank, and the gas combustion step normally sets an injection amount of oxygen gas from the hole heating burner. The coal gasification gas may be burned by increasing the oxygen gas operation time and blowing the oxygen gas to the coal gasification gas.
この場合、石炭ガス化装置の通常運転時に、排出槽におけるスラグ排出孔の開口周縁部を孔加熱バーナーにより加熱することで、スラグ付着物の発生自体を抑えることができる。
また、ガス燃焼工程時に燃焼させる石炭ガス化ガスが、排出槽内に引き込まれることで多量に流入しているので、排出槽におけるスラグ排出孔の開口周縁部で、孔加熱バーナーから噴射される酸素ガスを石炭ガス化ガスに確実に吹き付け、石炭ガス化ガスを確実に燃焼させることができる。
In this case, during the normal operation of the coal gasifier, the slag discharge hole in the discharge tank is heated by the hole heating burner to suppress the occurrence of slag deposits themselves.
Further, since the coal gasification gas burned during the gas combustion process flows in a large amount by being drawn into the discharge tank, oxygen injected from the hole heating burner at the peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank The gas can be reliably blown onto the coal gasification gas, and the coal gasification gas can be reliably burned.
また、前記引込工程は、前記スラグ付着物による前記スラグ排出孔の閉塞状況に基づいて行われても良い。 Moreover, the said drawing-in process may be performed based on the obstruction | occlusion state of the said slag discharge hole by the said slag deposit | attachment.
この場合、引込工程が、スラグ付着物によるスラグ排出孔の閉塞状況に基づいて行われるので、例えばスラグ排出孔が完全に閉塞される前に、確実に引込工程を行うことができる。したがって、スラグ付着物によりスラグ排出孔が閉塞されるのを確実に抑えることができる。 In this case, since the drawing-in process is performed based on the blockage of the slag discharge hole due to slag deposits, for example, the drawing-in process can be reliably performed before the slag discharge hole is completely blocked. Therefore, it is possible to reliably prevent the slag discharge hole from being blocked by the slag deposit.
また、本発明に係る石炭ガス化装置は、内部で石炭の燃焼反応が生じ、少なくとも水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含有する石炭ガス化ガスと、スラグと、が生成される反応炉本体と、前記反応炉本体内とスラグ排出孔を通して連通されるとともに前記スラグ排出孔を通して前記反応炉本体内から前記スラグが排出される排出槽と、を備える石炭ガス化装置であって、前記反応炉本体内から前記スラグ排出孔を通して前記石炭ガス化ガスを前記排出槽内に引き込む引込機構を備えていることを特徴とする。 Moreover, the coal gasification apparatus according to the present invention has a reaction furnace main body in which a coal combustion reaction occurs and a coal gasification gas containing at least hydrogen gas and carbon monoxide gas and slag are generated, A coal gasification apparatus comprising: a discharge tank that communicates with the inside of the reaction furnace main body through a slag discharge hole and from which the slag is discharged from the reaction furnace main body through the slag discharge hole; The coal gasification gas is drawn into the discharge tank through the slag discharge hole.
この発明によれば、引込機構により、反応炉本体内からスラグ排出孔を通して石炭ガス化ガスを排出槽内に引き込むことで、反応炉本体内で生成された高温の石炭ガス化ガスを排出槽内に多量に流入させることが可能になり、この石炭ガス化ガスによって、スラグ排出孔周辺に付着したスラグ付着物を加熱することができる。したがって、スラグ付着物を効果的に除去することが可能になり、スラグ付着物によりスラグ排出孔が閉塞されるのを抑え、反応炉本体から排出槽にスラグを円滑に排出することができる。 According to the present invention, by drawing the coal gasification gas into the discharge tank from the reaction furnace body through the slag discharge hole by the drawing mechanism, the high-temperature coal gasification gas generated in the reaction furnace body is discharged into the discharge tank. The coal gasification gas can heat slag deposits attached around the slag discharge holes. Accordingly, it is possible to effectively remove the slag deposits, suppress the clogging of the slag discharge hole by the slag deposits, and smoothly discharge the slag from the reactor main body to the discharge tank.
また、前記排出槽には、前記反応炉本体から排出された前記スラグを冷却する冷却液体が貯留され、前記引込機構は、前記排出槽内の前記冷却液体の液面を下降させる液面下降手段を備えていても良い。 The discharge tank stores a cooling liquid that cools the slag discharged from the reactor main body, and the drawing-in mechanism lowers the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank. May be provided.
この場合、排出槽に冷却液体が貯留されているので、反応炉本体から排出槽に排出されたスラグを冷却液体によって冷却することができる。
また、液面下降手段により排出槽内の冷却液体の液面を下降させることで、排出槽内を負圧にすることができる。これにより、反応炉本体内からスラグ排出孔を通して排出槽内に石炭ガス化ガスを引き込むことができる。
In this case, since the cooling liquid is stored in the discharge tank, the slag discharged from the reactor main body to the discharge tank can be cooled by the cooling liquid.
Moreover, the inside of the discharge tank can be set to a negative pressure by lowering the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank by the liquid level lowering means. Thereby, coal gasification gas can be drawn in in a discharge tank through a slag discharge hole from the inside of a reaction furnace main body.
また、前記引込機構は、前記排出槽内の前記冷却液体の液面を上昇させる液面上昇手段を備えていても良い。 Moreover, the drawing-in mechanism may include a liquid level raising means for raising the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank.
この場合、液面下降手段により、排出槽内の冷却液体の液面を下降させた後、液面上昇手段により、排出槽内の冷却液体の液面を上昇させることで、排出槽内の冷却液体の液面位置を所定の高さ範囲で確保することができる。これにより、反応炉本体から排出槽に排出されたスラグを冷却液体によって効果的に冷却することができる。
また、このような排出槽内の冷却液体の液面を下降および上昇を交互に繰り返すことで、反応炉本体内からスラグ排出孔を通して排出槽内に石炭ガス化ガスを繰り返し引き込むことが可能になり、スラグ付着物をより効果的に除去することができる。
In this case, after the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank is lowered by the liquid level lowering means, the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank is raised by the liquid level raising means, thereby cooling the inside of the discharge tank. The liquid level position of the liquid can be secured within a predetermined height range. Thereby, the slag discharged | emitted from the reaction furnace main body to the discharge tank can be cooled effectively with a cooling liquid.
In addition, by alternately lowering and raising the level of the cooling liquid in the discharge tank, it becomes possible to repeatedly draw the coal gasification gas into the discharge tank from the reactor main body through the slag discharge hole. The slag deposits can be removed more effectively.
また、前記排出槽には、前記排出槽内に引き込まれた前記石炭ガス化ガスを燃焼させるガス燃焼機構が設けられていても良い。 The discharge tank may be provided with a gas combustion mechanism for burning the coal gasification gas drawn into the discharge tank.
この場合、ガス燃焼手段により、排出槽内に引き込まれた石炭ガス化ガスを燃焼させることで、スラグ付着物を加熱することができる。したがって、スラグ排出孔を通して石炭ガス化ガスを排出槽内に引き込むことでスラグを加熱することと相俟って、スラグによりスラグ排出孔が閉塞されるのを確実に抑えることができる。
また、石炭ガス化ガスを燃焼させることでスラグ付着物を加熱することができるので、ガス燃焼機構から、スラグ付着物を加熱するために排出槽内に燃料ガスを別途供給しなくても良く、供給する場合であってもその使用量を抑えることができる。
In this case, slag deposits can be heated by burning the coal gasification gas drawn into the discharge tank by the gas combustion means. Therefore, in combination with heating the slag by drawing the coal gasification gas into the discharge tank through the slag discharge hole, it is possible to reliably prevent the slag discharge hole from being blocked by the slag.
Moreover, since the slag deposit can be heated by burning the coal gasification gas, it is not necessary to separately supply fuel gas into the discharge tank in order to heat the slag deposit from the gas combustion mechanism, Even in the case of supply, the amount of use can be suppressed.
また、前記ガス燃焼機構は、前記排出槽における前記スラグ排出孔の開口周縁部を加熱する孔加熱バーナー備え、前記ガス燃焼機構は、前記孔加熱バーナーからの酸素ガスの噴射量を通常運転時よりも増加させ、前記石炭ガス化ガスに前記酸素ガスを吹き付けることで前記石炭ガス化ガスを燃焼させても良い。 In addition, the gas combustion mechanism includes a hole heating burner that heats an opening peripheral portion of the slag discharge hole in the discharge tank, and the gas combustion mechanism sets an injection amount of oxygen gas from the hole heating burner during normal operation. The coal gasification gas may be burned by blowing the oxygen gas onto the coal gasification gas.
この場合、排出槽に前記孔加熱バーナーが設けられているので、通常運転時に排出槽におけるスラグ排出孔の開口周縁部を孔加熱バーナーにより加熱することができる。これにより、スラグ付着物の発生自体を抑えることができる。
また、引込機構によって石炭ガス化ガスを排出槽内に引き込み多量に流入させることができるので、排出槽におけるスラグ排出孔の開口周縁部で、孔加熱バーナーから噴射される酸素ガスを石炭ガス化ガスに確実に吹き付け、石炭ガス化ガスを確実に燃焼させることができる。
In this case, since the hole heating burner is provided in the discharge tank, the peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank can be heated by the hole heating burner during normal operation. Thereby, generation | occurrence | production itself of slag deposits can be suppressed.
Further, since the coal gasification gas can be drawn into the discharge tank and flowed in a large amount by the drawing mechanism, the oxygen gas injected from the hole heating burner at the opening peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank is converted into the coal gasification gas. The coal gasification gas can be surely combusted.
また、前記スラグ排出孔周辺に付着したスラグ付着物による前記スラグ排出孔の閉塞状況に基づいて、前記引込機構に前記石炭ガス化ガスを引き込ませる制御機構を備えていても良い。 Moreover, you may provide the control mechanism in which the said coal gasification gas is drawn in to the said drawing mechanism based on the obstruction | occlusion state of the said slag discharge hole by the slag deposit | attachment adhering to the said slag discharge hole periphery.
この場合、制御機構が、スラグ付着物によるスラグ排出孔の閉塞状況に基づいて、引込機構に石炭ガス化ガスを引き込ませるので、例えばスラグ排出孔が完全に閉塞される前に、確実に石炭ガス化ガスを引き込ませることができる。したがって、スラグ付着物によりスラグ排出孔が閉塞されるのを確実に抑えることができる。 In this case, since the control mechanism causes the drawing mechanism to draw the coal gasification gas based on the blockage of the slag discharge hole due to slag deposits, for example, before the slag discharge hole is completely blocked, The gas can be drawn in. Therefore, it is possible to reliably prevent the slag discharge hole from being blocked by the slag deposit.
本発明によれば、スラグ排出孔周辺のスラグ付着物を効果的に除去して、スラグ排出孔の閉塞を防止できる。 According to the present invention, it is possible to effectively remove slag deposits around the slag discharge hole and prevent the slag discharge hole from being blocked.
(石炭ガス化システム)
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る石炭ガス化反応炉(石炭ガス化装置)を備える石炭ガス化システムを説明する。
図1に示すように、石炭ガス化システム1は、石炭を原料として水素ガスと一酸化炭素ガスを主成分とする石炭ガス化ガスを生成し、この石炭ガス化ガスから最終的にメタン、メタノールおよびアンモニア等の製品を製造するプラント設備である。
(Coal gasification system)
Hereinafter, with reference to drawings, a coal gasification system provided with a coal gasification reaction furnace (coal gasification device) concerning one embodiment of the present invention is explained.
As shown in FIG. 1, the
石炭ガス化システム1は、石炭粉砕・乾燥設備2と、石炭供給設備3と、石炭ガス化反応炉4と、熱回収設備5と、チャー回収設備6と、シフト反応設備7と、ガス精製設備8と、化学合成設備9と、空気分離設備10とを備えている。
The
一般に石炭は、外径が不均一であり、その種類によって所望の値より多くの水分を含む場合がある。そこで、まず石炭粉砕・乾燥設備2において、石炭は、例えば平均粒子径が30〜60(μm)程度の微粉炭となるように粉砕され、さらに所定の水分含有量となるように乾燥された後に、石炭供給設備3に供給される。なお、石炭粉砕・乾燥設備2の後から石炭ガス化反応炉4までは、乾燥した石炭中の水分量が変化しないように、石炭は密閉された空間内を移動する。
In general, the outer diameter of coal is not uniform, and depending on the type, coal may contain more water than desired. Therefore, first, in the coal pulverization /
続いて、石炭は、石炭ガス化反応炉4内に供給するために石炭供給設備3内で搬送ガス等により所定の圧力まで昇圧され、その後で石炭ガス化反応炉4に搬送(気流搬送)される。
一方で、空気分離設備10は、空気を圧縮して液化し、液体となった空気から沸点の違いにより乾燥した酸素ガスや窒素ガス等を分離する。空気分離設備10で分離された酸素ガスは、石炭ガス化反応炉4に供給される。
Subsequently, in order to supply the coal into the coal
On the other hand, the
そして、石炭ガス化反応炉4は、石炭供給設備3から搬送された石炭を、空気分離設備10から供給された酸素を用いて熱分解することにより、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを主成分とする高温の石炭ガス化ガスやチャー(未ガス化石炭残滓または熱分解残滓)などを生成する。これらの石炭ガス化ガスおよびチャーは、石炭ガス化反応炉4から熱回収設備5に供給される。
The
熱回収設備5では、石炭ガス化反応炉4から搬送された石炭ガス化ガスおよびチャーを、水蒸気との間で熱交換させて冷却するとともに水蒸気の温度を高める。なおこの水蒸気は、例えば前述の石炭粉砕・乾燥設備2等に石炭の乾燥等の目的のために供給される。
熱回収設備5で冷却された石炭ガス化ガスおよびチャーは、熱回収設備5からチャー回収設備6に供給され、チャー回収設備6でチャーが回収される。
In the
The coal gasification gas and char cooled by the
チャー回収設備6を通過した石炭ガス化ガスは、シフト反応設備7に供給される。そして、石炭ガス化ガス中の一酸化炭素ガスに対する水素ガスの比率を一定の値まで高めるために、シフト反応設備7中に水蒸気が供給され、下記の化学反応式(1)で示されるシフト反応により、一酸化炭素ガスが消費されて代わりに水素ガスが発生する。
The coal gasification gas that has passed through the
CO+H2O→CO2+H2 ・・・(1) CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (1)
シフト反応設備7で成分を調整された石炭ガス化ガスは、ガス精製設備8に供給され、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素ガスや、硫黄を成分として含むガス等が回収される。
ガス精製設備8で精製された石炭ガス化ガスは、化学合成設備9に供給され、メタンやメタノール等の製品が製造される。
The coal gasification gas whose components have been adjusted in the shift reaction facility 7 is supplied to the
The coal gasification gas refined in the
(石炭ガス化反応炉)
次に、本発明の一実施形態に係る石炭ガス化反応炉4について詳細を説明する。
図2に示すように、石炭ガス化反応炉4は、内部で石炭の燃焼反応が生じ、石炭ガス化ガスとスラグ(灰分)25とが生成される反応炉本体11と、反応炉本体11内とスラグ排出孔12を通して連通されるとともにスラグ排出孔12を通して反応炉本体11内からスラグ25が排出される排出槽13と、を備えている。
(Coal gasification reactor)
Next, details of the
As shown in FIG. 2, the coal
反応炉本体11は、上流側の部分酸化部14と、下流側の熱分解部15と、を備えている。
部分酸化部14は、内部に投入されるガス化石炭16を、酸素含有ガス17を酸化剤(ガス化剤)としてガス化して、主に一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガス、水蒸気で構成されるガス化ガス18を生成する。ここで部分酸化部14では、後述するようにガス化石炭16に含まれる灰分を溶融排出する必要があるため、部分酸化部14内の温度は、その灰分の融点以上とする必要がある。そのため、部分酸化部14から熱分解部15に導入されるガス化ガス18も部分酸化部14内で高温となっており、熱分解部15においてこのガス化ガス18中に改質石炭19を投入することで、改質石炭19が昇温して熱分解反応を起こし、石炭ガス化ガスを含む生成物20を得ることができる。この生成物20は、熱分解部15に設けられた炉出口21を通して前記熱回収設備5に供給される。
The reactor
The
このような反応炉本体11は、下段に前記部分酸化部14、上段に前記熱分解部15を設けた上下二室二段式となっている。また反応炉本体11は、部分酸化部14と熱分解部15が小径のスロート22を介して接続されたいわゆるスロート構造となっている。このように二室二段とすることで、石炭のガス化を行う部分(部分酸化部14)と、熱分解を行う部分(熱分解部15)と、を完全に分けることができ、各部分の操作条件を自由に設定することが可能となる。すなわち、反応炉本体11では、ガスの流路に絞り(スロート22)を入れて部分的に流速を増加させる構造にすることにより、上室(熱分解部15)に投入された石炭粒子(改質石炭19)等が下室(部分酸化部14)に落下することが防止され、各室で独立した反応条件を設定できる。なお部分酸化部14、熱分解部15およびスロート22は、水平断面が円形の筒状構造を有する。
Such a reactor
部分酸化部14には、ガス化石炭16と、ガス化石炭16を部分酸化(部分燃焼、燃焼反応)させるための酸化剤である酸素含有ガス17(例えば、酸素ガス、または、酸素ガスおよび水蒸気)とをともに投入するための、1本または複数本のガス化バーナー23が設置されている。ガス化石炭16と酸素含有ガス17とは、ガス化バーナー23で部分酸化部14へ吹き込まれ、急速に混合される。なお、このガス化バーナー23から部分酸化部14内に供給されるガス化石炭16は、石炭粉砕・乾燥設備2において粉砕・乾燥されたものであり、酸素含有ガス17中の酸素ガスは、空気分離設備10で分離されたものであり、水蒸気は、熱回収設備5から供給されたものである。
The
部分酸化部14においては、投入されるガス化石炭16に含まれる炭化水素中の炭素や水素成分を、できるだけ多くCO、H2に転換する(ガス化転換率を高める)ことが好ましい。そのためには、ガス化石炭16から発生する揮発分がすす化する前に酸素含有ガス17と反応するように、ガス化石炭16と酸素含有ガス17とを素早く混合させる必要がある。そこで、例えば前記ガス化バーナー23として二重管構造等を用い、ガス化石炭16と酸素含有ガス17とを同じ位置から投入することが好ましい。
In
なお、二重管構造を用いずに酸素含有ガス17を投入する場合には、部分酸化部14内の石炭粒子濃度の高い部位に吹き込むことが好ましい。したがって、酸素含有ガス17の投入ノズルをガス化石炭16との投入ノズルと同じ高さに位置させ、酸素含有ガス17とガス化石炭16とを同高さレベルに投入することが好ましい。これにより、石炭投入口と酸素含有ガス投入口を別にしてもガス化石炭16のガス化転換率が低下するのを抑制することができる。
また、ガス化石炭16の気流搬送ガスとしては、非酸化性のガス、例えば、窒素ガスやプロセスより生成したガス等を使用することができるが、これに限定されるものではない。
In addition, when injecting the oxygen-containing
Moreover, as an airflow carrier gas of the gasified
部分酸化部14での操業圧力および温度は、例えば、0.1〜20MPa、1300〜1700℃で維持される。なお圧力は、熱分解部15側の圧力に合わせて調整されるとともに、温度は、部分酸化部14内におけるガス化石炭16の部分酸化により維持される。
以上のように部分酸化部14で生成したガス化ガス18はスロート22を通り熱分解部15に送られる。
The operating pressure and temperature in the
As described above, the
熱分解部15には、熱分解部15の内部に、石炭粉砕・乾燥設備2において粉砕・乾燥された改質石炭19を供給する石炭供給ノズル24が設けられている。この熱分解部15では、石炭供給ノズル24から投入された改質石炭19の熱分解反応が起こり、この熱分解反応によって改質石炭19から生成物20として石炭ガス化ガス、チャー、そしてタールなどが生成する。石炭ガス化ガスは燃料や化学原料として、チャーは固体燃料として、タールは化学原料あるいは燃料として使用可能である。熱分解部15に投入するものとして、改質石炭19単独でも熱分解反応により前記生成物20を製造することは可能であるが、改質石炭19の他に水素ガスや水蒸気、酸素ガスのうち一種類以上を同時に投入することで生成する石炭ガス化ガスやタールの性状や量を変化させることが可能である。
The
熱分解部15での操業圧力および温度は、例えば、0.1〜20MPa、500〜1200℃で維持される。熱分解部15と部分酸化部14とはスロート22を介して上下接続されているため、ほぼ同じ圧力で操業される。
操業圧力に関しては、低すぎると、部分酸化部14内でのガス滞留時間を確保するために容積を大きくする必要があり、その結果、部分酸化部14の内面の表面積が大きくなって放散熱量が増加するため好ましくなく、高すぎると設備製作費用が高くなる。そのため、石炭ガス化ガスの用途に合わせて1〜3MPa程度の操業圧力とすることが好ましい。また、高圧側の操業においては、熱分解部15に改質石炭19と共に水蒸気を投入することで、ガス化や水素化を進行させることもできる。
The operating pressure and temperature in the
When the operating pressure is too low, it is necessary to increase the volume in order to secure the gas residence time in the
熱分解部15での温度に関しては、生成物20のうち、回収の対象とする回収物が主として石炭ガス化ガスおよびタールの場合は、500〜800℃と比較的低い温度条件が好ましく、回収物が主として石炭ガス化ガスの場合は、800〜1200℃と比較的高い温度条件が好ましい。
また、回収物が主として石炭ガス化ガスの場合は、熱分解部15に水蒸気や水素などの改質助剤を加えたり、部分酸化部14に水蒸気などの改質助剤などを加えたりして、熱分解部15内でのガス化反応を促進することが好ましい。
また、熱分解部15で生じたチャーは、部分酸化部14の燃料として、ガス化石炭16と共に燃料として投入されて、循環利用されることが好ましい。
Regarding the temperature in the
Further, when the recovered material is mainly coal gasification gas, a reforming aid such as steam or hydrogen is added to the
Further, it is preferable that the char generated in the
ここで部分酸化部14において、ガス化石炭16に含まれる灰分は、部分酸化部14内でのガス化石炭16の部分酸化による高温により溶融状態のスラグ25となり、前記スラグ排出孔12を通して排出槽13に排出される。
排出槽13は、反応炉本体11の下方に配置されており、この排出槽13には、反応炉本体11から排出されたスラグ25を冷却する冷却水(冷却液体)26が貯留されている。反応炉本体11からスラグ排出孔12を通して排出槽13に排出される溶融状態のスラグ25は、スラグ排出孔12の内周面12aの下端から落下し、冷却水26の液面に衝突するとともに冷却水26により冷却される。これによりスラグ25は、冷却水26中で粒状に粉砕された状態で凝固する。
Here, in the
The
そして本実施形態では、排出槽13には、冷却水26中のスラグ25を排出槽13の外部に廃棄する廃棄機構27と、反応炉本体11内からスラグ排出孔12を通して石炭ガス化ガスを排出槽13内に引き込む引込機構28と、排出槽13内に引き込まれた石炭ガス化ガスを燃焼させるガス燃焼機構29と、スラグ排出孔12の閉塞状況に基づいて引込機構28に石炭ガス化ガスを引き込ませる制御機構30と、が設けられている。
In this embodiment, the
廃棄機構27は、排出槽13から下方に向けて延在し冷却水26中のスラグ25を冷却水26とともに外部に流出させる廃棄路31と、排出槽13の下方に配置され廃棄路31から流出された冷却水26が貯留される貯留槽32と、廃棄路31において排出槽13と貯留槽32との間に設けられ、廃棄路31を流通する冷却水26中のスラグ25を濾過するロックホッパ33と、廃棄路31において排出槽13とロックホッパ33との間、およびロックホッパ33と貯留槽32との間にそれぞれ設けられたバルブ34と、を備えている。
The
引込機構28は、排出槽13内の冷却水26の液面を下降させる液面下降手段35と、排出槽13内の冷却水26の液面を上昇させる液面上昇手段36と、を備えている。
液面下降手段35は、排出槽13内から冷却水26を流出させることで冷却水26の液面を下降させる。この液面下降手段35は、前記貯留槽32と、排出槽13から下方に向けて延在し排出槽13内と貯留槽32内とを連通する流出路37と、流出路37に設けられた液面レベル調節弁38と、を備えている。
The
The liquid
液面上昇手段36は、排出槽13内に冷却水26を流入させることで冷却水26の液面を上昇させる。この液面上昇手段36は、前記貯留槽32と、貯留槽32と排出槽13とを連通する流入路39と、流入路39に設けられ貯留槽32に貯留された冷却水26を排出槽13に移送する移送ポンプ40と、流入路39において移送ポンプ40と排出槽13との間に設けられ流入路39を流通する冷却水26の流量を調節する流量調節弁41と、を備えている。
なお、排出槽13内の冷却水26の液面位置(液面レベル)は、排出槽13に設けられたレベル計42により検出可能となっている。
The liquid level raising means 36 raises the liquid level of the cooling
In addition, the liquid level position (liquid level) of the cooling
ガス燃焼機構29は、排出槽13におけるスラグ排出孔12の開口周縁部12bを加熱する孔加熱バーナー43で構成されている。孔加熱バーナー43は、燃料ガス(例えば、メタンガス)および酸素ガスを混合し、排出槽13におけるスラグ排出孔12の開口周縁部12bに向けて噴射する。孔加熱バーナー43から噴射される燃料ガスおよび酸素ガスそれぞれの噴射量は調整可能となっている。
The
制御機構30は、スラグ排出孔12周辺(スラグ排出孔12の内周面12a、もしくは排出槽13におけるスラグ排出孔12の開口周縁部12b)に付着したスラグ付着物によるスラグ排出孔12の閉塞状況を検知する。この制御機構30は、排出槽13側からスラグ排出孔12を監視する監視カメラ44と、監視カメラ44から監視結果が監視データとして送出され、この監視データに基づいてスラグ排出孔12の閉塞状況を検知する検知・制御部45と、を備えている。
The
検知・制御部45は、例えば監視データを演算処理することでスラグ排出孔12の閉塞状況を検知する。また検知・制御部45は、このように検知したスラグ排出孔12の閉塞状況に基づいて液面下降手段35の液面レベル調節弁38を開閉する。さらに、この検知・制御部45は、レベル計42から液面位置データが送出されるとともに、液面上昇手段36の流量調節弁41を制御可能とされている。
The detection /
(石炭ガス化反応炉におけるスラグ除去方法)
次に、以上のように構成された石炭ガス化反応炉におけるスラグ除去方法(石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法)について説明する。
(Slag removal method in coal gasification reactor)
Next, the slag removal method (slag removal method in the coal gasification apparatus) in the coal gasification reactor configured as described above will be described.
ここで石炭ガス化反応炉4では、前述のようにこの石炭ガス化反応炉4で石炭ガス化ガスを製造する通常運転時に、排出槽13におけるスラグ排出孔12の開口周縁部12bを、孔加熱バーナー43によって加熱する孔加熱工程を行うとともに、廃棄機構27を作動させ、冷却水26中のスラグ25を排出槽13の外部に廃棄する廃棄工程を行う。
Here, in the
孔加熱工程では、例えば、図示しない温度検出機構によって検出された排出槽13内における温度に応じて、孔加熱バーナー43からの燃料ガスおよび酸素ガスの噴出量が予め決められている。
このように石炭ガス化反応炉4の通常運転時に孔加熱工程を行い、排出槽13におけるスラグ排出孔12の開口周縁部12bを孔加熱バーナー43により加熱することで、スラグ付着物の発生自体を抑えることができる。
In the hole heating step, for example, the ejection amounts of fuel gas and oxygen gas from the
In this way, the hole heating process is performed during the normal operation of the
また廃棄工程は、例えば一定間隔おきに行う。これにより、冷却水26中に溜まったスラグが定期的に外部に排出される。
この廃棄工程では、まず、ロックホッパ33に設けられた図示しない給水手段によってロックホッパ33内に水を供給し、ロックホッパ33内を満水状態とする。その後、廃棄路31に設けられた両バルブ34を調節し、排出槽13内の冷却水26中のスラグ25を冷却水26とともに廃棄路31に流通させる。このように、ロックホッパ33内を満水状態とした後、排出槽13内のスラグを排出することで、排出槽13内の冷却水26の液面位置が変化するのを抑えることができる。
The discarding process is performed at regular intervals, for example. Thereby, the slag accumulated in the cooling
In this disposal step, first, water is supplied into the
また、これらの孔加熱工程および廃棄工程とともに、制御機構30によりスラグ排出孔12の閉塞状況を検知する検知工程を行う。そして、検知工程の検知結果に基づいて、例えば、反応炉本体11からのスラグ排出孔12を通したスラグ25の排出に支障が生じうると判定した場合などに、本発明に係る石炭ガス化反応炉におけるスラグ除去方法を実施する。
Moreover, the detection process which detects the obstruction | occlusion state of the
この方法では、まず前記廃棄工程を行う。これにより、排出槽13内のスラグ25がロックホッパ33に廃棄され、後述する液面下降工程時に液面下降手段35の流出路37をスラグ25が流通することが抑えられる。
In this method, first, the disposal step is performed. Thereby, the
次いで、反応炉本体11内からスラグ排出孔12を通して石炭ガス化ガスを排出槽13内に引き込む引込工程を行う。
この引込工程では、まず、制御機構30の検知・制御部45が、液面下降手段35の液面レベル調節弁38を開状態にすることで、排出槽13内の冷却水26を流出路37を通して貯留槽32に流出させ、排出槽13内の冷却水26の液面を下降させる液面下降工程を行う。このように排出槽13内の冷却水26の液面を下降させることで、排出槽13内を負圧にすることが可能になり、反応炉本体11内からスラグ排出孔12を通して排出槽13内に石炭ガス化ガスを引き込むことができる。なお、このように引き込まれた石炭ガス化ガスは、反応炉本体11の部分酸化部14内の部分酸化により生成された高温の可燃ガス(例えば、炭化水素ガスなど)が主成分となっている。
Next, a drawing-in process of drawing the coal gasification gas into the
In this drawing-in step, first, the detection /
ここで、排出槽13の上端部は、上方から下方に向かうに従って内径が漸次拡径しているとともに、排出槽13において上端部よりも下側に位置する部分は、上下方向に延在する直胴部となっており、この液面下降工程では、反応炉本体11内で生成された石炭ガス化ガスが、排出槽13の上端部内に引き込まれる程度、冷却水26の液面を下降させることで排出槽13内を負圧にする。なおこのとき、前記石炭ガス化ガスを、例えば2Nm3以上10Nm3以下、30秒から60秒程度で一度に引き込むことが好ましい。
これにより、排出槽13内上部の温度は、例えば800℃程度であったものが1100℃程度まで上昇する。
Here, the inner diameter of the upper end portion of the
Thereby, the temperature of the upper part in the
以上のような排出槽13内の冷却水26の液面の下降が終了したとき、制御機構30の検知・制御部45が、液面レベル調節弁38を調節して、流出路37からの冷却水26の流出を規制することで、液面下降工程が終了する。
When the lowering of the liquid level of the cooling
その後、制御機構30の検知・制御部45が、液面上昇手段36の流量調節弁41を調節することで、貯留槽32内の冷却水26を流入路39を通して排出槽13に流入させ、排出槽13内の冷却水26の液面を上昇させる液面上昇工程を行う。これにより、液面下降工程で下降した排出槽13内の冷却水26の液面位置を、例えば液面下降工程前の位置に復元することが可能になり、液面位置を所定の高さ範囲で確保することができる。
Thereafter, the detection /
そして引込工程は、これらの液面下降工程および液面上昇工程を交互に繰り返す。これにより、排出槽13内の冷却水26の液面位置を所定の高さ範囲で確保しつつ、反応炉本体11内の石炭ガス化ガスを排出槽13内に引き込むことが可能になる。
その後、例えば、液面下降工程および液面上昇工程を交互に繰り返すことで、スラグ付着物によるスラグ排出孔12の閉塞状況が改善されたり、あるいは、液面下降工程および液面上昇工程が予め設定された所定の回数だけ繰り返されたりしたとき等に、引込工程が終了する。
And a drawing-in process repeats these liquid level fall processes and liquid level rise processes alternately. As a result, the coal gasification gas in the reactor
Thereafter, for example, by alternately repeating the liquid level lowering step and the liquid level rising step, the clogging state of the
また本実施形態では、前記引込工程とあわせて、排出槽13内に流入された石炭ガス化ガスを燃焼させるガス燃焼工程を行う。このとき本実施形態では、孔加熱バーナー43からの酸素ガスの噴射量を増加させ、石炭ガス化ガスに酸素ガスを吹き付けることで石炭ガス化ガス中の可燃ガスを燃焼させる。
Moreover, in this embodiment, the gas combustion process which burns the coal gasification gas which flowed in in the
以上説明したように、本実施形態に係る石炭ガス化反応炉におけるスラグ除去方法、並びに石炭ガス化反応炉4によれば、引込工程時に、反応炉本体11内からスラグ排出孔12を通して石炭ガス化ガスを排出槽13内に引き込むので、反応炉本体11内で生成された高温の石炭ガス化ガスを排出槽13内に多量に流入させることが可能になり、この石炭ガス化ガスによってスラグ付着物を加熱することができる。したがって、スラグ付着物を効果的に除去することが可能になり、スラグ付着物によりスラグ排出孔12が閉塞されるのを抑え、反応炉本体11から排出槽13にスラグ25を円滑に排出することができる。
As described above, according to the slag removal method in the coal gasification reactor and the
また、引込工程が、スラグ付着物によるスラグ排出孔12の閉塞状況に基づいて行われるので、例えばスラグ排出孔12が完全に閉塞される前に、確実に引込工程を行うことができる。したがって、スラグ付着物によりスラグ排出孔12が閉塞されるのを確実に抑えることができる。
Moreover, since a drawing-in process is performed based on the obstruction | occlusion state of the
また、液面下降工程と液面上昇工程とを交互に繰り返すので、反応炉本体11内からスラグ排出孔12を通して排出槽13内に石炭ガス化ガスを繰り返し引き込むことが可能になり、スラグ付着物をより効果的に除去することができる。
また、液面下降工程を継続して行うのではなく、液面下降工程と液面上昇工程とを交互に繰り返すので、排出槽13内の冷却水26の液面位置を所定の高さ範囲で確保することが可能になり、反応炉本体11から排出槽13に排出されたスラグ25を冷却水26によって効果的に冷却することができる。
In addition, since the liquid level lowering step and the liquid level rising step are alternately repeated, the coal gasification gas can be repeatedly drawn into the
In addition, since the liquid level lowering process and the liquid level rising process are alternately repeated instead of continuously performing the liquid level lowering process, the liquid level position of the cooling
また、ガス燃焼工程時に、排出槽13内に引き込まれた石炭ガス化ガスを燃焼させることで、スラグ付着物を加熱することができる。したがって、スラグ排出孔12を通して石炭ガス化ガスを排出槽13内に引き込むことでスラグ付着物を加熱することと相俟って、スラグ付着物をより一層効果的に除去することができる。
また、石炭ガス化ガスを燃焼させることでスラグ付着物を加熱することができるので、ガス燃焼機構29から、スラグ付着物を加熱するために排出槽13内に燃料ガスを別途供給しなくても良く、供給する場合であってもその使用量を抑えることができる。
Moreover, a slag deposit can be heated by burning the coal gasification gas drawn in in the
Further, since the slag deposit can be heated by burning the coal gasification gas, it is not necessary to separately supply the fuel gas from the
また、ガス燃焼工程時に燃焼させる石炭ガス化ガスが、排出槽13内に引き込まれることで多量に流入しているので、排出槽13におけるスラグ排出孔12の開口周縁部12bで、孔加熱バーナー43から噴射される酸素ガスを石炭ガス化ガスに向けて確実に吹き付け、石炭ガス化ガスを確実に燃焼させることができる。
Moreover, since the coal gasification gas burned at the time of the gas combustion process flows in a large amount by being drawn into the
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、排出槽13に孔加熱バーナー43が設けられるものとしたが、孔加熱バーナー43は無くても良い。この場合、ガス燃焼機構として、排出槽13内に引き込まれる石炭ガス化ガスに酸素ガスを吹き付ける吹付ノズルを採用しても良い。
さらに、ガス燃焼機構29は無くても良い。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the embodiment, the
Further, the
また前記実施形態では、制御機構30の監視カメラ44からの監視データに基づいて、スラグ付着物によるスラグ排出孔12の閉塞状況を検知・制御部45が検知するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、スラグ排出孔12の上端部と下端部との差圧を測定することで、スラグ排出孔12の閉塞状況を検知しても良い。
さらに前記実施形態では、スラグ付着物によるスラグ排出孔12の閉塞状況に基づいて引込工程を行うものとしたが、これに限られるものではない。例えば、予め決められた所定時間毎に引込工程を定期的に行うものとしても良い。
Moreover, in the said embodiment, based on the monitoring data from the monitoring
Furthermore, in the said embodiment, although the drawing-in process shall be performed based on the obstruction | occlusion state of the
また前記実施形態では、引込工程は、液面下降工程と液面上昇工程とを交互に繰り返すものとしたが、これに限られるものではない。
さらに前記実施形態では、排出槽13内の冷却水26を貯留槽32に流出させることで排出槽13内の冷却水26の液面を下降させたが、これに限られるものではない。
さらにまた、前記実施形態では、排出槽13内の冷却水26の液面を下降させることで、反応炉本体11内の石炭ガス化ガスを排出槽13内に引き込むものとしたが、これに限られるものではない。
Moreover, in the said embodiment, although the drawing-in process shall repeat a liquid level fall process and a liquid level rise process alternately, it is not restricted to this.
Furthermore, in the said embodiment, although the liquid level of the cooling
Furthermore, in the above-described embodiment, the coal gasification gas in the reactor
また前記実施形態では、反応炉本体11は、部分酸化部14および熱分解部15を有する上下二室二段式となっているものとしたが、これに限られるものではなく、内部で石炭の燃焼反応が生じ、石炭ガス化ガスおよびスラグが生成される反応炉本体を備える石炭ガス化装置であれば、本発明を適用することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the reaction furnace
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to appropriately replace the constituent elements in the embodiment with known constituent elements without departing from the spirit of the present invention, and the above-described modified examples may be appropriately combined.
次に、以上説明した作用効果についての検証試験を実施した。
本検証試験では、実施例1、2および比較例の計3例の石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法を実施した。
ここで、実施例1、2および比較例ではいずれも、前記実施形態の石炭ガス化反応炉4を用いた。また、ガス化バーナー23から部分酸化部14内に、ガス化石炭16を500kg/h、酸素ガスを280Nm3/h、および水蒸気を50kg/hでそれぞれ投入した。さらに、孔加熱バーナー43は、燃料ガスとしてのメタンガスを10Nm3/h、および酸素ガスを25Nm3/hでそれぞれ噴射した。
このとき、スラグ25が20kg/hでスラグ排出孔12から排出され、徐々にスラグ排出孔12周辺に付着して成長し始めたことが監視カメラ44により確認された。
Next, the verification test about the effect demonstrated above was implemented.
In this verification test, the slag removal method in the coal gasifier of a total of 3 examples, Example 1, 2 and a comparative example, was implemented.
Here, in Examples 1 and 2 and the comparative example, the
At this time, it was confirmed by the monitoring
(実施例1、2について)
そこで実施例1では、排出槽13の冷却水26の液面を30秒間で30mm下降(すなわち、1mm/secで下降)させた後、液面を上昇させ、液面の下降および上昇を3回、繰り返し行った。また実施例2では、排出槽13の冷却水26の液面を30秒間で30mm下降(すなわち、1mm/secで下降)させつつ、孔加熱バーナー43の酸素ガスの噴射量を30Nm3/hに増加させた。
そして、実施例1、2および比較例とも、その後のスラグ付着物の様子を監視カメラ44で観察した。
(About Examples 1 and 2)
Therefore, in the first embodiment, the liquid level of the cooling
In each of Examples 1 and 2 and the comparative example, the state of the subsequent slag deposit was observed with the monitoring
その結果、実施例1、2では、スラグ付着物が溶融されて除去されたことが確認された。
なお実施例1では、排出槽13の前記直胴部の上端に設置した熱電対により測定した温度が、液面の下降および上昇を繰り返した前後で、800℃から1200℃に上昇したのが確認された。また実施例2では、前記熱電対により測定した温度が、液面を下降させつつ孔加熱バーナー43の酸素ガスの噴射量を増加させた前後で、800℃から1250℃に上昇したのが確認された。
As a result, in Examples 1 and 2, it was confirmed that the slag deposit was melted and removed.
In Example 1, it was confirmed that the temperature measured by the thermocouple installed at the upper end of the straight body portion of the
(比較例について)
一方、比較例では、前述した条件で操業してスラグ排出孔12周辺にスラグの付着が確認されてから、排出槽13の冷却水26の液面を変化させずに孔加熱バーナー43の酸素ガスの噴射量を30Nm3/hに増加させたところ、排出槽13上部の温度はほとんど変化せず、スラグ排出孔12に付着したスラグ付着物に変化が見られないことが確認された。これは、液面変化をさせなかったことにより、石炭ガス化ガスの引き込みがなく、燃焼反応が促進されなかったためと考えられる。
(Comparative example)
On the other hand, in the comparative example, after the slag was confirmed to adhere to the periphery of the
4 石炭ガス化反応炉(石炭ガス化装置)
11 反応炉本体
12 スラグ排出孔
12b 開口周縁部
13 排出槽
16、19 石炭
25 スラグ
26 冷却水(冷却液体)
28 引込機構
29 ガス燃焼機構
30 制御機構
35 液面下降手段
36 液面上昇手段
43 孔加熱バーナー
4 Coal gasification reactor (coal gasifier)
DESCRIPTION OF
28 Pull-in
Claims (12)
前記反応炉本体内とスラグ排出孔を通して連通されるとともに前記スラグ排出孔を通して前記反応炉本体内から前記スラグが排出される排出槽と、を備える石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法であって、
前記反応炉本体内から前記スラグ排出孔を通して前記石炭ガス化ガスを前記排出槽内に引き込む引込工程を有し、前記スラグ排出孔周辺に付着したスラグ付着物を除去することを特徴とする石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法。 A reaction furnace main body in which a combustion reaction of coal occurs and coal gasification gas containing at least hydrogen gas and carbon monoxide gas and slag are generated;
A slag removal method in a coal gasifier comprising: a reaction tank main body and a slag discharge hole, and a discharge tank in which the slag is discharged from the reaction furnace main body through the slag discharge hole,
Coal gas characterized by having a drawing step of drawing the coal gasification gas into the discharge tank from the reactor main body through the slag discharge hole, and removing slag deposits attached around the slag discharge hole For removing slag in the gasification apparatus.
前記引込工程は、前記排出槽内の前記冷却液体の液面を下降させる液面下降工程を有していることを特徴とする請求項1に記載の石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法。 A cooling liquid for cooling the slag discharged from the reactor main body is stored in the discharge tank,
The method for removing slag in a coal gasifier according to claim 1, wherein the drawing-in step includes a liquid level lowering step of lowering the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank.
前記ガス燃焼工程は、前記孔加熱バーナーからの酸素ガスの噴射量を通常運転時よりも増加させ、前記石炭ガス化ガスに前記酸素ガスを吹き付けることで前記石炭ガス化ガスを燃焼させることを特徴とする請求項4に記載の石炭ガス化装置におけるスラグ除去方法。 The coal gasifier further includes a hole heating burner for heating an opening peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank,
In the gas combustion step, the injection amount of oxygen gas from the hole heating burner is increased as compared with that during normal operation, and the coal gasification gas is burned by blowing the oxygen gas to the coal gasification gas. The slag removal method in the coal gasifier of Claim 4.
前記反応炉本体内とスラグ排出孔を通して連通されるとともに前記スラグ排出孔を通して前記反応炉本体内から前記スラグが排出される排出槽と、を備える石炭ガス化装置であって、
前記反応炉本体内から前記スラグ排出孔を通して前記石炭ガス化ガスを前記排出槽内に引き込む引込機構を備えていることを特徴とする石炭ガス化装置。 A reaction furnace main body in which a combustion reaction of coal occurs and coal gasification gas containing at least hydrogen gas and carbon monoxide gas and slag are generated;
A coal gasifier comprising: a reaction tank main body and a slag discharge hole, and a discharge tank in which the slag is discharged from the reaction furnace main body through the slag discharge hole;
A coal gasification apparatus comprising a drawing-in mechanism for drawing the coal gasification gas into the discharge tank from the reaction furnace main body through the slag discharge hole.
前記引込機構は、前記排出槽内の前記冷却液体の液面を下降させる液面下降手段を備えていることを特徴とする請求項7に記載の石炭ガス化装置。 A cooling liquid for cooling the slag discharged from the reactor main body is stored in the discharge tank,
The coal gasifier according to claim 7, wherein the drawing-in mechanism includes a liquid level lowering unit that lowers the liquid level of the cooling liquid in the discharge tank.
前記ガス燃焼機構は、前記孔加熱バーナーからの酸素ガスの噴射量を通常運転時よりも増加させ、前記石炭ガス化ガスに前記酸素ガスを吹き付けることで前記石炭ガス化ガスを燃焼させることを特徴とする請求項10に記載の石炭ガス化装置。 The gas combustion mechanism includes a hole heating burner that heats an opening peripheral edge of the slag discharge hole in the discharge tank,
The gas combustion mechanism increases the injection amount of oxygen gas from the hole heating burner than during normal operation, and burns the coal gasification gas by blowing the oxygen gas to the coal gasification gas. The coal gasifier according to claim 10.
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