JP4696970B2 - ガス化装置におけるチャー充填層吹抜防止装置 - Google Patents

Description

この発明は、固定床形式のガス化炉、詳しくは、バイオマスや、廃棄物をガス化して発電や、液体燃料化へ向けた合成ガスを生成するシステムの１つであるガス化システム一形式である、固定床形式のガス化炉をもつガス化装置におけるチャー充填層吹抜防止装置に関する。

従来、ガス化装置としては、図４に示すように、固定床形式のガス化炉41を備えたものが知られている。ガス化炉41の底面から所定間隙をおいたところに分散板42が設けられており、分散板部42上にはチャー充填層Ｆが堆積させられている。熱分解ガスがチャー充填層Ｆのチャー間隙を通ってチャー充填層Ｆを上から下に通過させられるようになっている。チャーで構成された充填層Ｆの間隙を、熱分解ガスが通過することにより、ガス中に含まれるタールが低減し、さらにチャーと熱分解ガスの反応により、可燃性ガスの生産量が増加する。

ガス中に含まれるタール分はプロセス下流の低温部で析出して、生成された合成ガスを利用する発電および液体燃料化などのエネルギー回収システムの運転の阻害要因となるため、熱分解ガスシステムの出口において可能な限り低減されていることが望ましい。また、エネルギー回収効率の観点から生成ガスのカロリー（熱量）は可能な限り高いことが望まれる。

ガス中タール分を低減する上で、また生成ガスのカロリー向上の上で、チャー充填層Ｆの厚さなどを均一に保つことが、重要である。しかしながら、チャー充填層Ｆにはガス化炉の運転中に、突如、吹抜Ｂが発生することがある。そうすると、ガスがチャー充填層Ｆを通過しないため、タール分の低減およびカロリーの増加が達成されない。また、タール濃度が高いガスの洗浄工程の追加を余儀無くされているのが現状である。

チャー充填層Ｆを熱分解ガスが通過する際の圧力損失からチャー充填層Ｆの厚さを推算することも試みられているが、吹抜Ｂが発生したりして、チャー充填層Ｆの形状が不規則となると、圧力損失に再現性が見られないため、チャー充填層Ｆの厚さを推算することが困難であった。

この発明の目的は、チャー充填層に吹抜が発生することを確実に防止できるガス化装置におけるチャー充填層吹抜防止装置

この発明によるチャー充填層吹抜防止装置は、底部にチャー充填層を堆積させる固定床式ガス化炉と、チャーのガス化およびタールの分解を行うようにチャー充填層に熱分解ガスを通過させるガス手段とを備えているガス化装置において、チャー充填層より上流の温度を検出する入口温度計と、チャー充填層より下流の温度を検出する出口温度計と、チャー充填層内に圧縮空気を噴出させる空気ノズルと、入口温度計および出口温度計の検出値に基づいて、圧縮空気がチャー充填層を撹拌させるように空気ノズルを制御する制御手段とを備えているものである。

この発明によるチャー充填層吹抜防止装置では、入口温度計および出口温度計の検出値
に変化が生じると、圧縮空気によってチャー充填層が撹拌される。したがって、チャー充填層に吹抜が発生しようとしても、これを防止することができる。

さらに、制御手段が、一定時間毎に検出された入口温度計の検出値および出口温度計の検出値の温度差を検出する検出手段と、検出手段によって検出された温度差を保存する保存手段と、今回の検出によって検出された検出手段の温度差と、保存手段によって保存された、前回の検出によって検出された検出手段の温度差とを比較する比較手段と、比較手段の比較値が減少傾向を示すときに、バルブをＯＮ・ＯＦＦ作動させる制御手段とを備えていると、チャー充填層に吹抜が発生しようとする兆候を検知することができ、吹抜の発生を前もって防止することができる。

この発明によれば、チャー充填層に吹抜が発生することを確実に防止することができる。

この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。

ガス化装置は、図１に示すように、固定床式ガス化炉11を備えている。ガス化炉11の頂壁には入口管12が設けられている。ガス化炉11の胴壁下端近くには出口管13が設けられている。ガス化炉11内の出口管13よりも上方レベルに水平状分散板14が設けられている。

ガス化炉11内には入口管12を通じてチャーおよび熱分解ガスが供給される。供給されたチャーは、分散板14の上に充填層Ｆとして堆積させられる。供給された熱分解ガスは、充填層Ｆのチャー間隙を通過させられ、出口管13を通じてガス化炉11外に排出される。熱分解ガスが充填層Ｆ通過する間に、熱分解ガス中に含まれるタールが低減し、さらにチャーと熱分解ガスの反応により、さらなるガスが生成される。

ガス化炉11内の充填層Ｆの上方には空間が生じさせられており、その空間に入口温度計21が配置されている。出口温度計22は、出口管13内に配置されている。充填層Ｆ内に圧縮空気を噴出しうるように複数の空気ノズル23がガス化炉11の胴壁高さの中程に備えられている。空気ノズル23には、コンプレッサ24からのびてきた空気管25が接続されている。空気管25には電磁弁26が備えられている。入口温度計21および出口温度計22の検出値は、制御装置27にそれぞれ入力される。制御装置27によって、電磁弁26のＯＮ・ＯＦＦが制御される。

図２を参照すると、制御装置27は、一定時間毎に検出された入口温度計21の検出値T1および出口温度計22の検出値T2の温度差ΔTCを検出する検出手段31と、検出手段31によって検出された温度差ΔTCを保存する保存手段32と、今回の検出によって検出された検出手段31の温度差ΔTCａと、保存手段32によって保存された、前回の検出によって検出された検出手段31の温度差ΔTCｂとを比較する比較手段33と、比較手段33の比較値（ΔTCａ−ΔTCｂ）が減少傾向を示すときに、バルブをＯＮ・ＯＦＦ作動させる制御手段34とを備えている。

つぎに、図３に示すフローチャートを参照しながら、吹抜防止動作を説明する。

まず、ステップS1で初期設定を行う。前回の温度差ΔTCｂ＝０、カウンタ（図示しない）に設定される検出回数Nc＝３、カウンタによるカウント回数Ｎ＝０とする。検出回数Ncは、３に限定されることなく、任意である。

ステップS2へ移行し、入口温度T1および出口温度T2を検出する。ステップS3で入口温度T1および出口温度T2を比較し、入口温度T1より出口温度T2が大である、すなわち、吹抜が生じていない場合、ステップS2へ戻って入口温度T1および出口温度T2の検出に戻る。

入口温度T1より出口温度T2が小である場合、ステップS4へ移行し、検出手段31によって温度差ΔTCが検出される。この温度差ΔTCをステップS5で今回の温度差ΔTCａとして、比較手段33および保存手段32へ送られる。ステップS6では、比較手段33によって、今回の温度差ΔTCａと前回の温度差ΔTCｂが比較される。今回の温度差ΔTCａが前回の温度差ΔTCｂよりも大である場合、すなわち、減少していない場合、ステップ７で今回の温度差ΔTCａを前回の温度差ΔTCｂとするように更新した後、ステップS2へ戻って入口温度T1および出口温度T2の検出に戻る。

今回の温度差ΔTCａが前回の温度差ΔTCｂより減少している場合、ステップS8でカウント回数Ｎを更新し、ステップS9でカウント回数Ｎと設定回数Ncを比較する。カウント回数Ｎが設定回数Ncに達していない場合、ステップ７で前回の温度差ΔTCｂをに更新した後、ステップS2へ戻って入口温度T1および出口温度T2を検出する。

カウント回数Ｎが設定回数Ncを超えている、すなわち、ここでは、検出回数Nc＝３に設定されているから、カウント回数Ｎ＞４以上であると、温度差ΔTCが減少傾向を示し、吹抜が生じているか、吹抜の兆候を示していると判断され、ステップS10で検出継続を確認した後、ステップS11で制御手段34によって電磁弁26が作動させられる。電磁弁26の作動は、一定時間の間にＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことによって行われる。電磁弁26の作動を完了すると、ステップS11でカウント回数Ｎ＝０とした後、再び、ステップS2で入口温度T1および出口温度T2の検出に戻る。以上の動作は、検査完了まで繰り返し行われる。

この発明によるチャー充填層吹抜防止装置を備えたガス化装置の概略構成図である。 同ガス化装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 同ガス化装置の吹抜防止動作を示すフローチャートである。 従来例によるガス化装置の概略構成図である。

符号の説明

11 ガス化炉
21 入口温度計
22 出口温度計
23 空気ノズル
34 制御手段
Ｆ チャー充填層

Claims (1)

1. 底部にチャー充填層Fを堆積させている固定床式ガス化炉11と、チャーのガス化およびタールの分解を行うようにチャー充填層Fに熱分解ガスを通過させるガス手段12、13とを備えているガス化装置において、
   チャー充填層Fより上流の入口温度T1を検出する入口温度計21と、チャー充填層Fより下流の出口温度T2を検出する出口温度計22と、チャー充填層F内に圧縮空気を噴出させる空気ノズル23と、圧縮空気がチャー充填層Fを撹拌させるように空気ノズル23を制御する制御装置27とを備えており、
   制御装置27は、一定時間毎に検出された入口温度T1よりも出口温度T2が小である場合、入口温度T1および出口温度T2の温度差ΔTCを検出する検出手段31と、検出手段31によって検出された温度差ΔTCを保存する保存手段32と、検出手段31によって検出された今回の温度差ΔTCaと、保存手段32によって保存された前回の温度差ΔTCbとを比較する比較手段33と、比較手段33によって比較された今回の温度差ΔTCaが前回の温度差ΔTCb未満である場合、比較した回数をカウントし、カウントした回数が設定回数を超えたときに、電磁弁26を作動させて空気ノズル23から圧縮空気を噴出させる制御手段34とを備えているチャー充填層吹抜防止装置。

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