JP2015044933A - Gasification gas generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化ガス生成システムに関する。 The present invention relates to a gasification gas generation system that generates gasification gas by gasifying a gasification raw material.
石炭は、可採年数が150年程度と、石油の可採年数の3倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。石炭は、炭化度の高い順に、無煙炭、半無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭に分類され、無煙炭、半無煙炭は、高炉における還元剤や活性炭の原料として、瀝青炭、亜瀝青炭は、火力発電の燃料として利用されている。一方、褐炭は、他の石炭(無煙炭、半無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭)と比較して、単位重量あたりの揮発分は多いものの、単位重量あたりの発熱量が小さいため、火力発電の燃料としての利用は難しいが、世界の石炭埋蔵量の半分を占めるため、褐炭を有効利用する技術の開発が希求されている。 Coal is a natural resource that can be stably supplied over a long period because it has a recoverable life of about 150 years, which is more than three times that of oil, and because the reserves are not unevenly distributed compared to oil. As expected. Coal is classified into anthracite, semi-anthracite, bituminous coal, sub-bituminous coal, and lignite in descending order of carbonization. Anthracite and semi-anthracite are the raw materials for reducing agents and activated carbon in blast furnaces. It is used as. On the other hand, lignite has a higher volatile content per unit weight than other coals (anthracite, semi-anthracite, bituminous coal, subbituminous coal), but its calorific value per unit weight is small. Although it is difficult to use, since it accounts for half of the world's coal reserves, the development of technology that effectively uses lignite is desired.
そこで、800℃程度の水蒸気によって流動媒体が流動層を形成しているガス化炉内で、褐炭などの石炭、バイオマス、タイヤチップ等のガス化原料をガス化する(水蒸気ガス化)技術が開発されている(例えば、特許文献1)。上述したように、褐炭は他の石炭と比較して揮発分が多いため、特許文献1の技術を利用することで、他の石炭と比較して効率よくガス化ガスを生成できる。このようにして生成されたガス化ガスは、発電システムや、水素の製造、合成燃料(合成石油)の製造、化学肥料(尿素)等の化学製品の製造等に利用することができる。 Therefore, a gasification (steam gasification) technology has been developed to gasify gasification raw materials such as coal, biomass and tire chips such as lignite in a gasification furnace in which a fluidized medium forms a fluidized bed with steam at about 800 ° C. (For example, Patent Document 1). As described above, since lignite has a larger volatile content than other coals, gasification gas can be generated more efficiently than other coals by using the technique of Patent Document 1. The gasified gas thus produced can be used for power generation systems, hydrogen production, synthetic fuel (synthetic petroleum) production, chemical fertilizer (urea) and other chemical products.
特許文献1の技術は、燃焼炉とガス化炉とを含んで構成され、燃焼炉で加熱した流動媒体をガス化炉に導入し、ガス化炉においてガス化原料のガス化を遂行した後、ガス化炉から燃焼炉へ流動媒体が導入されるというように、流動媒体が燃焼炉とガス化炉との間を循環する構成となっている。また、特許文献1の技術では、ガス化後のガス化原料の残渣(チャー)が、流動媒体とともに、燃焼炉に導入され、燃焼炉において残渣を燃焼させて流動媒体を加熱している。 The technique of Patent Document 1 is configured to include a combustion furnace and a gasification furnace, and after introducing the fluidized medium heated in the combustion furnace into the gasification furnace and performing gasification of the gasification raw material in the gasification furnace, The fluid medium circulates between the combustion furnace and the gasification furnace so that the fluid medium is introduced from the gasification furnace to the combustion furnace. In the technique of Patent Document 1, the residue (char) of the gasified raw material after gasification is introduced into the combustion furnace together with the fluidized medium, and the fluidized medium is heated by burning the residue in the combustion furnace.
上述したように、褐炭をガス化原料とすると効率よくガス化ガスを生成できることから、褐炭を有効利用する技術として、ガス化ガス生成装置が注目されており、主として褐炭を利用することを想定して設計されたガス化ガス生成装置が開発されている。このように、原料として褐炭を利用することを想定して設計されたガス化ガス生成装置において、ガス化原料として他の原料を利用すると、燃焼炉やガス化炉が過熱されるおそれがある。 As described above, since gasification gas can be efficiently generated when lignite is used as a gasification raw material, gasification gas generators are attracting attention as a technology for effectively using lignite, and it is assumed that lignite is mainly used. A gasification gas generator designed in this way has been developed. As described above, in a gasification gas generation apparatus designed on the assumption that lignite is used as a raw material, if another raw material is used as a gasification raw material, the combustion furnace or the gasification furnace may be overheated.
具体的に説明すると、上述した特許文献1に記載された、流動媒体が循環するガス化ガス生成装置において、燃焼炉の燃料は、ガス化原料の残渣である。つまり、褐炭の利用を想定して設計されたガス化ガス生成装置の燃焼炉における流動媒体の加熱量は、褐炭の残渣を燃焼させることによって得られる発熱量となる。したがって、褐炭のためのガス化ガス生成装置は、褐炭の残渣によって、燃焼炉と、ガス化炉とが適切な温度となるように、設計されることとなる。 More specifically, in the gasified gas generator in which the fluid medium circulates described in Patent Document 1 described above, the fuel of the combustion furnace is a residue of the gasified raw material. That is, the heating amount of the fluidized medium in the combustion furnace of the gasification gas generator designed with the utilization of lignite is the calorific value obtained by burning the residue of lignite. Therefore, the gasification gas production | generation apparatus for lignite will be designed so that a combustion furnace and a gasification furnace may become suitable temperature with the residue of lignite.
しかし、上記褐炭の利用を想定して設計されたガス化ガス生成装置の原料として、例えば、褐炭よりも炭化度の高い瀝青炭を採用すると、瀝青炭は褐炭と比較して揮発分が少なく、ガス化炉において得られるガス化ガスが少ないため、燃焼炉に導入される残渣の量が褐炭と比較して多くなる。したがって、燃焼炉における発熱量が大きくなり、燃焼炉における流動媒体の加熱量が大きくなりすぎてしまう(燃焼炉が過熱されてしまう)。そうすると、流動媒体が溶解して、流動媒体として機能しなくなったり、過熱された流動媒体によりガス化炉も過熱されて、適正なガス化温度を保てなかったりするおそれがある。また、流動媒体の温度が上がりすぎると、燃焼炉や、燃焼炉とガス化炉とを接続するダクト、ガス化炉等の耐熱強度を上げる必要があり、コスト高になってしまう。 However, for example, when bituminous coal, which has a higher degree of carbonization than lignite, is used as a raw material for the gasification gas generator designed for the use of lignite, the bituminous coal has less volatile content than lignite, and gasification Since there is little gasification gas obtained in a furnace, the quantity of the residue introduced into a combustion furnace increases compared with lignite. Therefore, the calorific value in the combustion furnace becomes large, and the heating amount of the fluidized medium in the combustion furnace becomes too large (the combustion furnace is overheated). If it does so, there exists a possibility that a fluidized medium may melt | dissolve and it may stop functioning as a fluidized medium, or a gasification furnace may also be overheated by the heated fluid medium, and an appropriate gasification temperature may not be maintained. In addition, if the temperature of the fluidized medium is too high, it is necessary to increase the heat resistance strength of the combustion furnace, the duct connecting the combustion furnace and the gasification furnace, the gasification furnace, etc., resulting in high costs.
本発明は、このような課題に鑑み、ガス化による残渣が想定よりも多くなるガス化原料が投入されたとしても、ガス化炉に導入される流動媒体の過熱を防止することが可能なガス化ガス生成システムを提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention provides a gas that can prevent overheating of a fluidized medium introduced into a gasification furnace even when a gasification raw material in which a residue due to gasification is larger than expected is introduced. It aims to provide a gasification gas generation system.
上記課題を解決するために、本発明のガス化ガス生成システムは、流動媒体を加熱する燃焼炉と、燃焼炉によって加熱された流動媒体が導入され、流動媒体が有する熱でガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、を備え、流動媒体は、燃焼炉とガス化炉との間を循環し、燃焼炉には、ガス化炉から流動媒体およびガス化原料の残渣が導入され、燃焼炉は、残渣を燃焼させて流動媒体を加熱し、加熱された流動媒体を燃焼炉から取り出して冷却した後に燃焼炉に返送する冷却機構をさらに備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a gasified gas generation system of the present invention includes a combustion furnace that heats a fluidized medium, a fluidized medium heated by the combustion furnace, and gasified raw material that is heated by the heat of the fluidized medium. And a fluidizing medium is circulated between the combustion furnace and the gasification furnace, and the combustion furnace is supplied with the fluidizing medium and the gasification raw material from the gasification furnace. The residue is introduced, and the combustion furnace further includes a cooling mechanism that burns the residue to heat the fluidized medium, takes out the heated fluidized medium from the combustion furnace, cools it, and returns it to the combustion furnace. .
また、冷却機構は、燃焼炉で加熱された流動媒体および燃焼排ガスが導入され、流動媒体と燃焼排ガスとを分離する第1サイクロンと、第1サイクロンによって分離された流動媒体を燃焼炉に返送する返送管と、返送管に配され、燃焼炉で生成された燃焼排ガスの第1サイクロンへの逆流を防止する第1ループシールと、第1サイクロン、返送管、第1ループシールの群から選択された1または複数において流動媒体を冷却する1または複数の冷却部と、を含んで構成されるとしてもよい。 Further, the cooling mechanism introduces the fluid medium and the combustion exhaust gas heated in the combustion furnace, and returns the fluid medium separated by the first cyclone to the combustion furnace. Selected from the group consisting of a return pipe, a first loop seal disposed in the return pipe and preventing the backflow of the combustion exhaust gas generated in the combustion furnace to the first cyclone, and the first cyclone, the return pipe, and the first loop seal. In addition, one or a plurality of cooling units that cool the fluid medium may be included.
上記課題を解決するために、本発明の他のガス化ガス生成システムは、流動媒体を加熱する燃焼炉と、燃焼炉によって加熱された流動媒体が導入され、流動媒体が有する熱でガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、を備え、流動媒体は、燃焼炉とガス化炉との間を循環し、燃焼炉には、ガス化炉から流動媒体およびガス化原料の残渣が導入され、燃焼炉は、残渣を燃焼させて流動媒体を加熱し、流動媒体の循環経路のうち燃焼炉からガス化炉までの経路において流動媒体を冷却する1または複数の冷却部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, another gasified gas generation system of the present invention includes a combustion furnace for heating a fluidized medium, a fluidized medium heated by the combustion furnace, and gasified raw material using heat of the fluidized medium. A gasification furnace for generating a gasification gas, wherein the fluidizing medium circulates between the combustion furnace and the gasification furnace, and the combustion furnace is supplied with the fluidizing medium and gasification from the gasification furnace. Residue of the raw material is introduced, the combustion furnace burns the residue to heat the fluidized medium, and cools the fluidized medium in the path from the combustion furnace to the gasification furnace in the circulation path of the fluidized medium. And.
また、燃焼炉で加熱された流動媒体および燃焼排ガスが導入され、流動媒体と燃焼排ガスとを分離する第2サイクロンと、第2サイクロンによって分離された流動媒体をガス化炉に送出する送出管と、送出管に配され、ガス化炉で生成されたガス化ガスの第2サイクロンへの逆流を防止する第2ループシールと、を備え、冷却部は、第2サイクロン、送出管、第2ループシールの群から選択された1または複数において流動媒体を冷却することで、循環経路のうち燃焼炉からガス化炉までの経路において流動媒体を冷却するとしてもよい。 A second cyclone that introduces the fluid medium and the combustion exhaust gas heated in the combustion furnace and separates the fluid medium and the combustion exhaust gas; and a delivery pipe that delivers the fluid medium separated by the second cyclone to the gasification furnace; A second loop seal that is disposed in the delivery pipe and prevents the backflow of gasified gas generated in the gasification furnace to the second cyclone, and the cooling unit includes the second cyclone, the delivery pipe, and the second loop. The fluidized medium may be cooled in a path from the combustion furnace to the gasification furnace in the circulation path by cooling the fluidized medium in one or more selected from the group of seals.
また、冷却部は、水と流動媒体との間で熱交換することで、流動媒体を冷却するとともに水蒸気を生成するとしてもよい。また、ガス化原料は、瀝青炭であるとしてもよい。 Moreover, a cooling part may produce | generate water vapor | steam while cooling a fluid medium by heat-exchanging between water and a fluid medium. Further, the gasification raw material may be bituminous coal.
本発明によれば、ガス化による残渣が想定よりも多くなるガス化原料が投入されたとしても、ガス化炉に導入される流動媒体の過熱を防止することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent overheating of the fluidized medium introduced into the gasification furnace, even if a gasification raw material with more residue than expected is introduced.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(第1の実施形態:ガス化ガス生成システム100)
図1は、第1の実施形態にかかるガス化ガス生成システム100の具体的な構成を説明するための図である。図1に示すように、ガス化ガス生成システム100は、ガス化ガス生成装置110と、冷却機構210と、発電機310とを含んで構成され、ガス化ガス生成装置110は、燃焼炉120と、サイクロン130(第2サイクロン)と、送出管140と、ガス化炉150と、送出管160とを含んで構成され、冷却機構210は、サイクロン220(第1サイクロン)と、返送管230と、冷却部240とを含んで構成される。
(First embodiment: gasification gas generation system 100)
FIG. 1 is a diagram for explaining a specific configuration of a gasification
本実施形態において、ガス化ガス生成システム100は、循環流動層式ガス化システムであり、全体として、粒径が300μm程度の硅砂(珪砂)等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。本実施形態において、流動媒体が循環する循環経路は、ガス化ガス生成装置110を構成する、燃焼炉120、サイクロン130、送出管140、ガス化炉150、送出管160を循環する主循環経路と、燃焼炉120、サイクロン220、返送管230を循環する冷却循環経路とに分かれている。
In the present embodiment, the gasification
主循環経路(循環経路)を構成するガス化ガス生成装置110について説明すると、具体的には、まず、流動媒体は、燃焼炉120で900℃〜1000℃程度に加熱され、燃焼排ガスと共にサイクロン130に導入される。サイクロン130において、燃焼排ガスと高温の流動媒体とが分離され、当該分離された燃焼排ガスは、不図示の熱交換器(例えば、ボイラー)等で熱回収される。
The gasified
一方、サイクロン130で分離された高温の流動媒体は、送出管140を介してガス化炉150に導入される。送出管140には、入口ループシール142(第2ループシール)が配されている。入口ループシール142は、内部に流動層が形成されており、サイクロン130からガス化炉150への燃焼排ガスの流入およびガス化炉150からサイクロン130へのガス化ガスの逆流を防止する役割を担う。
On the other hand, the high-temperature fluid medium separated by the
送出管140を介して、サイクロン130からガス化炉150に導入された流動媒体は、水蒸気分配部152から導入されるガス化剤(ここでは水蒸気)によってバブリングされることで流動し、送出管160を介して燃焼炉120に戻される。送出管160には、出口ループシール162が配されている。出口ループシール162は、内部に流動層が形成されており、ガス化炉150から燃焼炉120へのガス化ガスの流出および燃焼炉120からガス化炉150への気体の逆流を防止する役割を担う。
The fluid medium introduced from the
このように、主循環経路において、流動媒体は、燃焼炉120、サイクロン130、送出管140、ガス化炉150、送出管160を、この順に移動し、再度燃焼炉120に導入されることにより、これらを循環することとなる。
Thus, in the main circulation path, the fluid medium moves through the
また、ガス化炉150の下方には水蒸気分配部152が設けられており、不図示の水蒸気供給源から供給された水蒸気が、水蒸気分配部152を経由して、ガス化炉150の底面から当該ガス化炉150内に導入されている。このように、サイクロン130から導入された高温の流動媒体に水蒸気を導入することにより、流動媒体が流動化し、ガス化炉150内において流動層(気泡流動層)が形成される。
In addition, a water
ガス化炉150には、褐炭等の石炭、バイオマス、タイヤチップ等のガス化原料(固体原料)が導入され、導入されたガス化原料は、流動媒体が有する800℃〜900℃程度の熱によってガス化され、これによってガス化ガス(合成ガス)が生成されることとなる。
In the
このような流動媒体が燃焼炉120とガス化炉150とを循環するガス化ガス生成装置110においては、ガス化炉150においてガス化原料がガス化した後に残留した残渣が燃焼炉120に導入される。したがって、ガス化炉150から燃焼炉120に導入される残渣が、燃焼炉120における燃料(熱源)となり、燃焼炉120では、残渣を燃焼させることで生じた熱によって流動媒体が加熱されることとなる。つまり、燃焼炉120における流動媒体の加熱量は、残渣を燃焼させることによって得られる発熱量となる。
In the
ここで、褐炭は、他の石炭と比較して揮発分が多く、また、多孔質であるため、ガス化原料として褐炭をガス化ガス生成装置110のガス化炉150に導入すると、効率よくガス化ガスを生成することができる。このため、ガス化ガス生成装置110を褐炭のために設計することが考えられる。
Here, since lignite has a larger volatile content than other coals and is porous, when lignite is introduced into the
褐炭の利用を想定してガス化ガス生成装置110を設計する場合、褐炭の残渣によって、燃焼炉120と、ガス化炉150とが適切な温度となるように、燃焼炉120の構造、燃焼炉120に導入する空気(または酸素)の流量、流動媒体の総量、ガス化炉150の構造、ガス化炉150に導入する水蒸気の流量等が設計されることとなる。
When designing the
このように、褐炭の利用を想定して設計されたガス化ガス生成装置110に、ガス化原料として、例えば、褐炭と比較して揮発分が少ない瀝青炭を導入すると、ガス化炉150において得られるガス化ガスが少ないため、燃焼炉120に導入される残渣の量が褐炭と比較して多くなる。この場合、燃焼炉120における発熱量が大きくなり、燃焼炉120における流動媒体の加熱量が大きくなりすぎてしまう(燃焼炉120が過熱されてしまう)おそれがある。
In this way, when, for example, bituminous coal having less volatile content than lignite is introduced as a gasification raw material into the
本願発明者らは、例えば、ある設定条件下では、褐炭の利用を想定して設計されたガス化ガス生成装置110に瀝青炭を導入すると、燃焼炉120における流動媒体の温度が100℃程度上昇し、燃焼炉120に導入する空気の流量が3〜4倍程度、ガス化炉150に導入する水蒸気の流量が4倍程度必要となることをつき止めた。
The inventors of the present application, for example, introduce a bituminous coal into the
そこで、本実施形態にかかるガス化ガス生成システム100では、冷却機構210を設け、流動媒体を燃焼炉120から取り出して冷却した後に燃焼炉120に返送することで、ガス化炉150に導入される流動媒体の過熱を防止する。
Therefore, in the gasified
冷却循環経路を構成する冷却機構210について説明すると、流動媒体は、燃焼炉120で900℃〜1000℃程度に加熱され、燃焼排ガスと共に、サイクロン130が接続される導出口とは異なる導出口を通じてサイクロン220に導入される。サイクロン220において、燃焼排ガスと高温の流動媒体とが分離され、当該分離された燃焼排ガスは、不図示の熱交換器(例えば、ボイラー)等で熱回収される。
The
一方、サイクロン220で分離された高温の流動媒体は、返送管230を介して燃焼炉120に再導入される(戻される)。返送管230には、第1ループシール232が配されている。第1ループシール232は、サイクロン220から燃焼炉120への燃焼排ガスの流入および燃焼炉120からサイクロン220への燃焼排ガスの逆流を防止する役割を担う。
On the other hand, the high-temperature fluid medium separated by the
このように、冷却循環経路において、流動媒体は、燃焼炉120、サイクロン220、返送管230を、この順に移動し、再度燃焼炉120に導入されることにより、これらを循環することとなる。つまり、流動媒体は、主循環経路と、冷却循環経路とを並行して循環することとなる。
Thus, in the cooling circulation path, the fluid medium moves through the
冷却部240は、流通管242と、ポンプ244とを含んで構成され、第1ループシール232において流動媒体を冷却する。
The
図2は、本実施形態にかかる冷却部240の具体的な構成を説明するための図である。図2に示すように、本実施形態の第1ループシール232は、下部に空気分配部234が設けられており、不図示の空気供給源から供給された空気が、空気分配部234を経由して、第1ループシール232の上部に設けられた本体236の底面から当該本体236内に導入されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining a specific configuration of the
このように、第1ループシール232の入口232aを介して、サイクロン220から導入された流動媒体に空気を導入することにより、第1ループシール232(本体236)内において流動層(気泡流動層)が形成される。そして、サイクロン220からのさらなる流動媒体の導入によって流動層の鉛直方向の位置が高くなると、流動媒体は、第1ループシール232の出口232bをオーバーフローして、燃焼炉120に再導入されることとなる。
Thus, by introducing air into the fluid medium introduced from the
冷却部240を構成する流通管242は、一端がポンプ244に接続されるとともに、他端が発電機310に接続される。また、流通管242の一部242aは、第1ループシール232の本体236内に配される。
One end of the
ポンプ244は、流通管242に水を導入する。ポンプ244によって流通管242に水が導入されると、水が第1ループシール232を通る際に、流動媒体と水との間で熱交換がなされ、流動媒体が冷却されるとともに、水が加熱されて水蒸気となる。
The
冷却機構210を備える構成により、加熱された流動媒体を燃焼炉120から取り出して冷却(抜熱)した後に燃焼炉120に返送することができる。これにより、褐炭の利用を想定して設計されたガス化ガス生成装置110に瀝青炭を導入しても、燃焼炉120における流動媒体の過熱を抑制することができ、燃焼炉120における流動媒体の温度を適正に維持することが可能となる。したがって、ガス化炉150に導入される流動媒体の過熱を防止することができる。
With the configuration including the
また、第1ループシール232は、内部に流動層を形成する必要があるため、ある程度の容積を確保しなければならず、流通管242の設置容積を相対的に大きく採ることができる。したがって、冷却部240が第1ループシール232内で流動媒体を冷却することにより、効率よく流動媒体を冷却することが可能となる。
Further, since the
また、本実施形態において、第1ループシール232に配された流通管242の一部242aにおいて生成された水蒸気は、蒸気タービンを備えた発電機310に導入される。これにより、流動媒体を冷却することで回収した熱エネルギーで発電することができ、当該熱エネルギーを有効利用することができる。
Moreover, in this embodiment, the water vapor | steam produced | generated in the
ここで、ガス化ガス生成システム100を流通する流動媒体の総量について説明すると、主循環経路を流通する流動媒体の量は、褐炭の利用を想定して設計されたガス化ガス生成装置110の流動媒体と実質的に等しい。また、冷却循環経路を流通する流動媒体は、褐炭の残渣によって燃焼炉120で生じる発熱量と、瀝青炭の残渣によって燃焼炉120で生じる発熱量との差分を冷却するために必要な量となる。
Here, the total amount of the fluid medium that circulates in the gasification
すなわち、ガス化ガス生成システム100における流動媒体の総量は、ガス化ガス生成装置110における流動媒体の総量より多くなることとなる。
That is, the total amount of the fluid medium in the gasification
なお、燃焼炉120からサイクロン130へ導入される流動媒体と、サイクロン220へ導入される流動媒体が上記配分となるように、サイクロン130、220の入口に仕切板を設けたり、サイクロン130、220の入口の形状を工夫したりして、サイクロン130、220の入口の流路断面積が設計されることとなる。
In addition, a partition plate may be provided at the inlet of the
以上説明したように、本実施形態にかかるガス化ガス生成システム100によれば、ガス化炉150に導入される流動媒体の過熱を防止することが可能となる。
As described above, according to the gasified
(第2の実施形態:ガス化ガス生成システム400)
上記第1の実施形態では、冷却機構210が、加熱された流動媒体を燃焼炉120から取り出して冷却した後に燃焼炉120に返送することで、ガス化炉150に導入される流動媒体の過熱を防止する構成について説明した。しかし、サイクロン220、返送管230、第1ループシール232を備えずとも、ガス化炉150に導入される流動媒体の過熱を防止することができる。
(Second Embodiment: Gasified Gas Generation System 400)
In the first embodiment, the
図3は、第2の実施形態にかかるガス化ガス生成システム400を説明するための図である。図3に示すように、ガス化ガス生成システム400は、ガス化ガス生成装置110と、冷却部410と、発電機310とを含んで構成される。なお、ガス化ガス生成装置110を構成する各構成要素は、上述した第1の実施形態で説明したガス化ガス生成装置110の構成要素と実質的に等しいため、同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram for explaining a gasification
本実施形態において、冷却部410は、流通管412と、ポンプ414とを含んで構成され、入口ループシール142を流通する流動媒体を冷却する。具体的に説明すると、冷却部410を構成する流通管412は、一端がポンプ414に接続されるとともに、他端が発電機310に接続される。また、流通管412の一部は、入口ループシール142内に配される。ポンプ414は、流通管412に水を導入する。ポンプ414によって流通管412に水が導入されると、水が入口ループシール142を通る際に、流動媒体と、水とで熱交換がなされ、流動媒体が冷却されるとともに、水が加熱されて水蒸気となる。
In the present embodiment, the
冷却部410を備える構成により、入口ループシール142を流通する流動媒体を冷却(抜熱)することが可能となる。これにより、褐炭の利用を想定して設計されたガス化ガス生成装置110に瀝青炭を導入しても、ガス化炉150に導入される流動媒体の過熱を防止することができる。
With the configuration including the
また、入口ループシール142は、内部に流動層を形成する必要があるため、ある程度の容積を確保しなければならず、流通管412の設置容積を相対的に大きく採ることができる。したがって、冷却部410が入口ループシール142内で流動媒体を冷却することにより、効率よく流動媒体を冷却することが可能となる。
Further, since the
また、本実施形態において、入口ループシール142に配された流通管412の一部において生成された水蒸気は、蒸気タービンを備えた発電機310に導入される。これにより、流動媒体を冷却することで回収した熱エネルギーを有効利用することができる。
Moreover, in this embodiment, the water vapor | steam produced | generated in a part of
以上説明したように、本実施形態にかかるガス化ガス生成システム400によれば、ガス化炉150に導入される流動媒体の過熱を防止することが可能となる。
As described above, according to the gasified
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上述した第1の実施形態において、冷却部240は、第1ループシール232を流通する流動媒体を冷却しているが、冷却循環経路を循環する流動媒体を冷却できれば、他の箇所を流通する流動媒体を冷却してもよい。例えば、冷却部240は、燃焼炉120自体、サイクロン220自体、返送管230自体を冷却してもよい。
For example, in the first embodiment described above, the
また、上述した第2の実施形態において、冷却部410は、入口ループシール142を流通する流動媒体を冷却することで、主循環経路のうち燃焼炉120からガス化炉150までの経路において流動媒体を冷却しているが、燃焼炉120からガス化炉150までの経路において流動媒体を冷却できれば、冷却部410は、他の箇所を流通する流動媒体を冷却してもよい。例えば、冷却部410は、サイクロン130自体や、送出管140自体を冷却することで、燃焼炉120からガス化炉150までの間を流通する流動媒体を冷却してもよい。
In the second embodiment described above, the
また、冷却部240、410の数に限定はなく、1であってもよいし、複数であってもよい。
Further, the number of cooling
また、上述した第1、第2の実施形態において、流通管242、412と、ポンプ244、414とを含んで構成される冷却部240、410について説明した。しかし、冷却部240、410は、水と流動媒体とを熱交換することで、流動媒体を冷却するとともに水蒸気を生成することができればよく、例えば、ポンプ244、414が不要な自然循環ボイラ(ドラムボイラ)で構成することもできる。
In the first and second embodiments described above, the cooling
また、上述した第1、第2の実施形態において、冷却部240、410は、水と流動媒体とを熱交換することで、流動媒体を冷却するとともに水蒸気を生成する構成について説明したが、必ずしも水蒸気を生成する必要はなく、流動媒体を冷却することができればよい。
In the first and second embodiments described above, the cooling
また、上述した第1、第2の実施形態において、冷却部240、410は、水と流動媒体とを熱交換することで、流動媒体を冷却する構成について説明したが、流動媒体を冷却できれば、冷却部240、410の構成に限定はなく、例えば、空気を熱媒体とした空冷装置であってもよい。
In the first and second embodiments described above, the cooling
また、上述した第1、第2の実施形態において、冷却部240、410が流動媒体を冷却することによって生成された水蒸気は、発電機310で利用され、電力が生成される場合について説明した。しかし、冷却部240、410が流動媒体を冷却することによって生成された水蒸気は、ガス化炉150の水蒸気分配部152に導入されてもよいし、流動層を形成するために入口ループシール142や出口ループシール162に導入されてもよい。
Further, in the first and second embodiments described above, the case where the steam generated by the cooling
また、上述した第1、第2の実施形態において、ガス化ガス生成装置110を褐炭の利用を想定して設計し、ガス化ガス生成システム100、400に導入するガス化原料として瀝青炭を例に挙げて説明した。しかし、ガス化ガス生成装置110を設計する際に基準とするガス化原料より、実際にガス化ガス生成システム100、400に導入するガス化原料の方が、発熱量が大きい(ガス化効率が低く、残渣が多い)ガス化原料であれば、褐炭と瀝青炭に限定されるものではない。
In the first and second embodiments described above, the
本発明は、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化ガス生成システムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a gasification gas generation system that generates gasification gas by gasifying a gasification raw material.
100、400 ガス化ガス生成システム
110 ガス化ガス生成装置
120 燃焼炉
130 サイクロン(第2サイクロン)
140 送出管
142 入口ループシール(第2ループシール)
150 ガス化炉
160 送出管
162 出口ループシール
210 冷却機構
220 サイクロン(第1サイクロン)
230 返送管
232 第1ループシール
240、410 冷却部
100, 400 Gasified
140
150
230
Claims (6)
前記燃焼炉によって加熱された流動媒体が導入され、該流動媒体が有する熱でガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、
を備え、
前記流動媒体は、前記燃焼炉と前記ガス化炉との間を循環し、
前記燃焼炉には、前記ガス化炉から前記流動媒体および前記ガス化原料の残渣が導入され、該燃焼炉は、該残渣を燃焼させて該流動媒体を加熱し、
加熱された前記流動媒体を前記燃焼炉から取り出して冷却した後に該燃焼炉に返送する冷却機構をさらに備えたことを特徴とするガス化ガス生成システム。 A combustion furnace for heating the fluid medium;
A gasification furnace in which a fluidized medium heated by the combustion furnace is introduced, and gasified raw material is gasified with heat of the fluidized medium to generate gasified gas;
With
The fluid medium circulates between the combustion furnace and the gasification furnace,
In the combustion furnace, the fluidized medium and the residue of the gasified raw material are introduced from the gasification furnace, the combustion furnace burns the residue and heats the fluidized medium,
A gasified gas generation system, further comprising a cooling mechanism that takes out the heated fluid medium from the combustion furnace, cools it, and then returns it to the combustion furnace.
前記燃焼炉で加熱された流動媒体および燃焼排ガスが導入され、該流動媒体と該燃焼排ガスとを分離する第1サイクロンと、
前記第1サイクロンによって分離された流動媒体を前記燃焼炉に返送する返送管と、
前記返送管に配され、前記燃焼炉で生成された燃焼排ガスの該第1サイクロンへの逆流を防止する第1ループシールと、
前記第1サイクロン、前記返送管、前記第1ループシールの群から選択された1または複数において流動媒体を冷却する1または複数の冷却部と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のガス化ガス生成システム。 The cooling mechanism is
A first cyclone that separates the fluidized medium and the combustion exhaust gas into which the fluidizing medium and the combustion exhaust gas heated in the combustion furnace are introduced;
A return pipe for returning the fluid medium separated by the first cyclone to the combustion furnace;
A first loop seal that is disposed in the return pipe and prevents the backflow of combustion exhaust gas generated in the combustion furnace to the first cyclone;
One or more cooling units for cooling the fluid medium in one or more selected from the group of the first cyclone, the return pipe, and the first loop seal;
The gasified gas generation system according to claim 1, comprising:
前記燃焼炉によって加熱された流動媒体が導入され、該流動媒体が有する熱でガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、
を備え、
前記流動媒体は、前記燃焼炉と前記ガス化炉との間を循環し、
前記燃焼炉には、前記ガス化炉から前記流動媒体および前記ガス化原料の残渣が導入され、該燃焼炉は、該残渣を燃焼させて該流動媒体を加熱し、
前記流動媒体の循環経路のうち前記燃焼炉から前記ガス化炉までの経路において流動媒体を冷却する1または複数の冷却部と、
を備えたことを特徴とするガス化ガス生成システム。 A combustion furnace for heating the fluid medium;
A gasification furnace in which a fluidized medium heated by the combustion furnace is introduced, and gasified raw material is gasified with heat of the fluidized medium to generate gasified gas;
With
The fluid medium circulates between the combustion furnace and the gasification furnace,
In the combustion furnace, the fluidized medium and the residue of the gasified raw material are introduced from the gasification furnace, the combustion furnace burns the residue and heats the fluidized medium,
One or a plurality of cooling units for cooling the fluid medium in a route from the combustion furnace to the gasification furnace among the circulation paths of the fluid medium;
A gasified gas generation system comprising:
前記第2サイクロンによって分離された流動媒体を前記ガス化炉に送出する送出管と、
前記送出管に配され、前記ガス化炉で生成されたガス化ガスの該第2サイクロンへの逆流を防止する第2ループシールと、
を備え、
前記冷却部は、前記第2サイクロン、前記送出管、前記第2ループシールの群から選択された1または複数において流動媒体を冷却することで、前記循環経路のうち前記燃焼炉から前記ガス化炉までの経路において流動媒体を冷却することを特徴とする請求項3に記載のガス化ガス生成システム。 A second cyclone that introduces a fluid medium and flue gas heated in the combustion furnace and separates the fluid medium and the flue gas;
A delivery pipe for delivering the fluidized medium separated by the second cyclone to the gasification furnace;
A second loop seal that is disposed in the delivery pipe and prevents backflow of gasification gas generated in the gasification furnace to the second cyclone;
With
The cooling unit cools the fluidized medium in one or more selected from the group of the second cyclone, the delivery pipe, and the second loop seal, so that the gasification furnace from the combustion furnace in the circulation path. The gasified gas generation system according to claim 3, wherein the fluidized medium is cooled in the path up to.
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