JP4357484B2 - 石炭ガス化の間に生成されるガス量の予測方法 - Google Patents
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Description
加熱空気、酸素、蒸気、若しくは二酸化炭素又はそれらの混合物との反応により石炭、チャー(char)又はコークスを気体に転化することは、石炭ガス化と称される周知のプロセスを含む。石炭ガス化の生成物は、水素及び一酸化炭素、並びに窒素、二酸化炭素、蒸気、硫化水素、メタン、有機硫黄化合物の各種量を含み、さらにガス化プロセス及び使用される反応剤に依存するタール及び粉塵を場合によって含む混合物である。燃料ガスの正確な組成は、源石炭、空気−蒸気送風の組成及び操業条件に依存する。
従来の発電に比べて環境に受入れられ、かつ経済的に競争力ある代案を開発する点で、ガス化技術は電力産業の推進力となっていた。高灰分のインド石炭のガス化に対し、このような効率的でコスト効果のあるプロセスは、この国の急激な工業成長、特に電力産業及び合成化学の製造業の分野に有用な手段を切り開く。
空気−蒸気吹きのガス化装置の場合、生成ガスは主にIGCC(ガス化複合発電)を通した発電に適用される。空気−蒸気吹きのガス化装置で生成される燃料ガスは、酸素−蒸気吹きのガス化装置で生成される生成ガスに比べて低い発熱量を有する。
本発明は、空気−蒸気吹きの石炭ガス化プロセスを扱う。それは、石炭の特性及びプロセス条件の関数として、ガス生成及びガスの単位熱容量を予測する方法に関する。この発明は、使用前に、石炭ガス化の間に生成されるガスの熱ポテンシャルに加えてガス化を判断する使用法を見出す。又、本発明の方法は、特性が変化する石炭に合わせて設計されるガス化装置の始動に役立つ。ガス生成の予測は、あらゆるガス化装置設計の基礎となるであろう。熱容量の予測は、最終的に使用時の石炭ポテンシャルを決定するものである生成ガスの熱容量についての考えを与えるであろう。
従って、本発明は、石炭ガス化反応装置内の石炭ガス化の間に生成されるガスの量(G)、及びこのように生成された前記ガスの単位熱容量(H)を予測する方法を提供し、前記方法は:
(a) (i)使用される石炭のwt.%単位での炭素含有量(CC);
(ii) 使用される石炭のwt.% 単位での鉱物質含有量(AMM);
(iii)石炭KgについてNm3単位でのガス化のための空気供給量 (AIR);及び
(iv)使用される石炭KgについてKg単位での要求される蒸気 (ST);に関する反応装置データを取得し:
(b)予測に含まれる定数K1からK8及びP1からP8の値を最小二乗法によって見積り、並びに
(c)相関関数:
G=K1[CC]P1+K2[AMM]P2+K3[AIR]P3+K4[ST]P4
を用い、石炭供給KgについてNm3単位でのガス化の間に生成されたガス量(G)を予測し、
相関関数:
H=K5[CC]P5+K6[AMM]P6+K7[AIR]P7+K8[ST]P8
を用い、石炭供給Kgについてkcal単位でのガス化の間に生成されたガスの単位熱容量(H)を予測する、
ステップを含む。
(a)M組の点について装置データCC,AMM,AIR,ST,実験中に生成されるガス量G(exp)及び実験中に生成されるガスの熱容量H(exp)を読み込み;
(b)K1からK4及びP1からP4について最初の予測を行い、これらの最初の予測を相関関数:
G(cal)=K1[CC]P1+K2[AMM]P2+K3[AIR]P3+K4[ST]P4
に代入し、及びK5からK8及びP5からP8について最初の予測を行い、これらの最初の予測を相関関数:
H(cal)=K5[CC]P5+K6[AMM]P6+K7[AIR]P7+K8[ST]P8
に代入し、ここでG(cal)及びH(cal)は、生成されたガス量及び生成されたガスの熱容量の計算値であり
(c) M組の点について、G(cal)とG(exp)の間;H(cal)とH(exp)の間の最小二乗差(φ)を計算し、及び
(d)許容範囲内で同一の場合は見積もられた定数を受入れ、又はステップ(b)及び(c)を繰返す
ことによって見積もられる。
1.炭素含有量(CC)、鉱物質 (AMM)、石炭供給KgについてKg単位での蒸気(ST)、石炭KgについてNm3単位での空気供給 (AIR)、及び装置から実際に得られる(G(exp))であり石炭供給KgについてNm3単位での生成されたガス、として装置データを読込む。
2.G(cal)=K1[CC]P1+K2[AMM]P2+K3[AIR]P3+K4[ST]P4
:のような関係を仮定する。ここでGは生成されたガス量である。
3.アルゴリズムを開始するため、K1からK4及びP1からP4について最初の予測を行い、かつG(cal)を計算する。
4.見積もられた生成ガス量G(cal)と実験データG(exp)とを比較した後、最小二乗の標準法によってK1からK4及びP1からP4の実際の値が得られる。
(a)炭素含有量(CC)、鉱物質 (AMM)、石炭供給KgについてKg単位での蒸気(ST)、石炭KgについてNm3単位での空気供給 (AIR)、及び装置から実際に得られる(H(exp))であり石炭供給KgについてNm3単位での生成されたガスの熱、として装置データを読込む。
(b)H(cal)=K5[CC]P5+K6[AMM]P6+K7[AIR]P7+K8[ST]P8
:のような関係を仮定する。ここでHは生成されたガスの熱容量である。
(c)アルゴリズムを開始するため、K5からK8及びP5からP8について最初の予測を行い、かつH(cal)を計算する。
(d)見積もられた生成ガスの熱容量H(cal)と実験データH(exp)とを比較した後、最小二乗の標準法によってK5からK8及びP5からP8の実際の値が得られる。
1.実施例1からG(cal)の値を得る。
2.炭素含有量(CC)、鉱物質 (AMM)、石炭供給KgについてKg単位での蒸気(ST)、及び石炭KgについてNm3単位での空気供給 (AIR)について、装置データの値を入力する。
3.相関関数
G=K1[CC]P1+K2[AMM]P2+K3[AIR]P3+K4[ST]P4
を用い、石炭供給KgについてNm3単位でのガス化の間の生成ガス量を予測する:
1.実施例2からH(cal)の値を得る。
2.炭素含有量(CC)、鉱物質 (AMM)、石炭供給KgについてKg単位での蒸気(ST)、及び石炭KgについてNm3単位での空気供給 (AIR)について、装置データの値を入力する。
3.相関関数
H=K5[CC]P5+K6[AMM]P6+K7[AIR]P7+K8[ST]P8
を用い、ガス化の間の石炭供給KgについてKcal単位での生成されたガスの単位熱容量を予測する:
開発された相関は±10%の範囲内でG及びHの値を予測することを結果は示している。
1.生成されたガスの量及び生成されたガスの熱容量が実際にそれらを使わずに決定される。
2.生成されたガスの量の計算値は、生成されたガスの実際の値と許容範囲内に収まる。計算値と実際の値との最大偏差は5.69%であり、計算値と実際の値との最小偏差は0.65%である。
3.生成されたガスの熱容量の計算値は、生成されたガスの熱容量の実際の値と許容範囲内に収まる。計算値と実際の値との最大偏差は9.29%であり、計算値と実際の値との最小偏差は0.28%である。
Claims (4)
- 石炭ガス化反応装置内の石炭ガス化の間に生成可能な低発熱量の燃料ガスの量、及びこのように生成された前記燃料ガスの単位熱容量を前もって予測する方法であって、前記方法は:
(a) (i)使用される石炭のwt.%単位での炭素含有量(CC);
(ii) 使用される石炭のwt.% 単位での鉱物質含有量(AMM);
(iii)石炭KgについてNm3単位でのガス化のための空気供給量 (AIR);及び
(iv)使用される石炭KgについてKg単位での要求される蒸気 (ST);に関する反応装置データを取得し:
(b)予測に含まれる定数K1からK8及びP1からP8の値を最小二乗法によって見積り、ここで定数K1からK8及びP1からP8の値は:
(i)M組の点について装置データCC,AMM,AIR,ST,G(exp)及びH(exp)を読み込み;
(ii)K1からK4及びP1からP4について初期値である最初の予測を行い、これらの最初の予測を相関関数:
G(cal)=K1[CC]P1+K2[AMM]P2+K3[AIR]P3+K4[ST]P4
に代入し、及びK5からK8及びP5からP8について初期値である最初の予測を行い、これらの最初の予測を相関関数:
H(cal)=K5[CC]P5+K6[AMM]P6+K7[AIR]P7+K8[ST]P8
に代入し:
(iii) M組の点について、G(cal)とG(exp)の間;H(cal)とH(exp)の間の残差二乗和(φ)を計算し、及び
(iv) G (cal) とG (exp) の間の偏差、及びH (cal) とH (exp) の間の偏差が許容範囲内で同一の場合は、G (cal) 及びH (cal) に代入した前記K 1 からK 8 及びP 1 からP 8 の定数を受入れ、G (cal) とG (exp) の間の偏差、及びH (cal) とH (exp) の間の偏差が許容範囲内で同一でない場合は、G (cal) 及びH (cal) に代入した前記K 1 からK 8 及びP 1 からP 8 の定数の値を変えてステップ(ii)及び(iii)を繰返す
ことによって見積もられ、並びに
(c)相関関数:
G=K1[CC]P1+K2[AMM]P2+K3[AIR]P3+K4[ST]P4
を用い、石炭供給KgについてNm3単位でのガス化の間に生成されたガス量を予測し、
相関関数:
H=K5[CC]P5+K6[AMM]P6+K7[AIR]P7+K8[ST]P8
を用い、石炭供給Kgについてkcal単位でのガス化の間に生成されたガスの単位熱容量を予測する、
ステップを含む方法。 - 予測に含まれる定数K1からK8及びP1からP8の値は、特定の石炭ガス化反応装置に対して予め計算されている、請求項1に記載の方法。
- 予測に含まれる定数K1からK8及びP1からP8の値は、試験装置について計算されている、請求項1に記載の方法。
- ステップ(b)(iv)において前記許容範囲は±10%である、請求項1に記載の方法。
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