JP5422098B2 - Method of operating fluidized bed gasifier, fluidized bed gasifier, and coal gasification combined power generation system - Google Patents

Method of operating fluidized bed gasifier, fluidized bed gasifier, and coal gasification combined power generation system Download PDF

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Description

本発明は、流動床ガス化装置及びその運転方法に関し、更に詳しくは、火力発電設備や燃料ガス製造設備等において石炭のガス化に使用される流動床ガス化装置を効率よく運転する方法に関する。   The present invention relates to a fluidized bed gasifier and a method for operating the same, and more particularly, to a method for efficiently operating a fluidized bed gasifier used for coal gasification in a thermal power generation facility, a fuel gas production facility, and the like.

近年、石炭は、石油資源の枯渇が叫ばれるようになっていることから注目を浴びている。石炭のガス化や液化の研究、またそれによって得られるものを原料とする化学反応の開発などが精力的に進められており、例えば、乾留（dry distillation）などによって石炭から得られるガスは、都市ガスや合成化学原料に用いられている。   In recent years, coal has attracted attention due to the cry of exhaustion of petroleum resources. Research on coal gasification and liquefaction, and development of chemical reactions using raw materials obtained as a result, are energetically promoted. For example, the gas obtained from coal by dry distillation is Used in gas and synthetic chemical raw materials.

石炭のガス化装置の１つとして、流動床ガス化炉（以下、「ガス化炉」という）を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２２７２０５号公報（図２） One of coal gasifiers includes a fluidized bed gasifier (hereinafter referred to as “gasifier”) (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-227205 A (FIG. 2)

このガス化炉では、炉体の底部に、砂等の流動化用粒子を一定高さに充填し、この流動化用粒子を、底部に設けた散気装置から空気等の流動化用ガスを送ることで浮遊流動させて、流動床を形成する。
流動床で石炭の一部を燃焼させると、その燃焼熱により流動床が加熱され、蓄熱して、石炭を持続的にガス化させることができる。
上述のような石炭のガス化装置の問題点の１つは、石炭のガス化速度が遅く、ガス化効率が低いことである。
ガス化効率を高める方法としては、石炭の粒子径を小さくして反応しやすくする、流動床の温度を上げてガス化速度を高める、ガス化炉の容積を大きくして石炭の炉内滞留時間を長くする等の方法が考えられる。
しかしながら、流動床を形成する流動化用粒子としては、その流動性を考慮すると、平均粒径が約０．５ｍｍ以上、好ましくは０．５〜２ｍｍ程度の大きさである必要があるので、石炭の粒子径を小さくすることには限度がある。
また、ガス化炉の容積を大きくするのにも技術的に制約がある。
したがって、流動床の温度を上げることが、ガス化効率を高める最も現実的な方法であると考えられるが、それにはいくつかの問題が生じる。 In this gasification furnace, the bottom of the furnace body is filled with fluidizing particles such as sand at a certain height, and the fluidizing particles are supplied with fluidizing gas such as air from an air diffuser provided at the bottom. By floating, the fluidized bed is formed.
When a part of coal is combusted in the fluidized bed, the fluidized bed is heated by the combustion heat, and heat is stored, so that the coal can be continuously gasified.
One of the problems of the coal gasification apparatus as described above is that the gasification rate of coal is slow and the gasification efficiency is low.
The gasification efficiency can be increased by reducing the particle size of the coal to facilitate the reaction, increasing the fluidized bed temperature to increase the gasification rate, increasing the gasification furnace volume, and the coal residence time in the furnace. It is conceivable to lengthen the length.
However, as the fluidizing particles forming the fluidized bed, considering the fluidity, the average particle size needs to be about 0.5 mm or more, preferably about 0.5 to 2 mm. There is a limit to reducing the particle size of the.
There is also a technical limitation in increasing the volume of the gasifier.
Therefore, raising the temperature of the fluidized bed is considered to be the most realistic way to increase the gasification efficiency, but it raises several problems.

問題の１つは、流動床ガス化装置内に、石炭等の物質の流動トラブルを誘発するクリンカ（粗大粒子）が形成されやすくなることである。
通常、ガス化炉内において、流動床は、約８００〜１２００℃の温度で燃焼している。ところが何らかの要因によって流動床の温度が全体的又は局部的に高くなり、石炭中の灰分の軟化溶融温度以上となると、灰分が、軟化溶融したり、石炭粒子間でバインダーの役目を果たすなどして、クリンカが形成される。
ガス化炉内や、石炭、流動床を形成するためのガス、石炭を燃焼させる酸素を含む燃焼ガス等を供給する配管内等にクリンカが形成されると、それらの供給や装置内での物質流動がうまくいかず、適正な温度調節や流動床形成、燃料の燃焼等が困難になってしまう。
更に、生成したクリンカを除去するために、装置を長時間停止する必要が生じてしまう。また、流動床の温度を上げるためには、多量の燃料を使用する必要があるので、コストが高くなってしまう。 One of the problems is that clinker (coarse particles) that induces a fluid trouble of a substance such as coal is easily formed in the fluidized bed gasifier.
Usually, in a gasifier, the fluidized bed is combusted at a temperature of about 800-1200 ° C. However, for some reason, the temperature of the fluidized bed increases globally or locally, and when the ash content in the coal rises above the softening and melting temperature of the coal, the ash softens and melts or acts as a binder between the coal particles. A clinker is formed.
When a clinker is formed in a gasifier or in a pipe for supplying coal, a gas for forming a fluidized bed, a combustion gas containing oxygen that burns coal, etc., substances in those supply and equipment The flow does not go well, and proper temperature control, fluidized bed formation, fuel combustion, etc. become difficult.
Furthermore, it is necessary to stop the apparatus for a long time in order to remove the generated clinker. Moreover, since it is necessary to use a large amount of fuel in order to raise the temperature of a fluidized bed, cost will become high.

このように、流動床の温度を高くすると、流動床の温度が、石炭中の灰分の軟化溶融温度（以下、「クリンカ形成温度」という）以上に上昇しやすくなり、クリンカが形成されやすくなってしまう。
それゆえに、クリンカの形成を防止するためには、流動床の温度を、クリンカ形成温度よりもできるだけ低くすることが望ましい。
しかしながら、単に流動床の温度を低くするだけでは、石炭のガス化速度が遅くなり、ガス化効率が低下してしまう。 Thus, when the temperature of the fluidized bed is increased, the temperature of the fluidized bed tends to rise above the softening and melting temperature of ash in coal (hereinafter referred to as “clinker formation temperature”), and clinker is easily formed. End up.
Therefore, in order to prevent clinker formation, it is desirable that the temperature of the fluidized bed be as low as possible than the clinker formation temperature.
However, simply reducing the temperature of the fluidized bed slows the coal gasification rate and lowers the gasification efficiency.

一方、使用する石炭の炭種を、例えば約１５００℃以上の高融点の灰分のみを含むものに制限して、流動床の温度をその融点より低い温度、例えば９５０〜１２００℃とすれば、石炭のガス化速度を維持しつつ、クリンカの形成を防ぐことは可能である。
しかしながら、使用できる石炭の炭種が制限されることから、コストが高くなるという問題がある。
また、例えば１１００〜１２００℃といった低融点の灰分を含む炭種や、高融点の灰分と低融点の灰分とが混在する炭種をガス化することは困難である。 On the other hand, if the coal type of coal to be used is limited to those containing only high melting point ash of, for example, about 1500 ° C. and the fluidized bed temperature is lower than the melting point, for example, 950 to 1200 ° C., It is possible to prevent the formation of clinker while maintaining the gasification rate.
However, there is a problem that the cost increases because the coal type of coal that can be used is limited.
Further, it is difficult to gasify a coal type including a low melting point ash such as 1100 to 1200 ° C. or a coal type including a high melting point ash and a low melting point ash.

すなわち、石炭のガス化反応は、通常、一定の温度以上に加熱されないと十分な反応速度とならない。石炭のガス化反応が十分な反応速度をもって生起する温度（以下、「反応温度」という）は、炭化度や含有する灰分により、炭種毎に若干異なるが、一般に９５０℃以上の温度が必要である。
流動床の温度が、この反応温度よりも低いと、ガス化反応速度が十分でなかったり、ガス化しない等の問題が生じる。 That is, the coal gasification reaction usually does not have a sufficient reaction rate unless heated to a certain temperature or higher. The temperature at which the gasification reaction of coal occurs with a sufficient reaction rate (hereinafter referred to as “reaction temperature”) varies slightly depending on the coal type depending on the carbonization degree and ash content, but generally a temperature of 950 ° C. or higher is required. is there.
If the temperature of the fluidized bed is lower than this reaction temperature, problems such as insufficient gasification reaction rate and no gasification occur.

さらに、流動床の温度を上げることによって生じる他の問題として、流動床ガス化装置が、ガス化炉の後流側に、発生した石炭ガス化ガス中に含まれる硫黄化合物を脱硫するための脱硫炉を備えており、脱硫剤として石灰石を用いる場合に、脱硫炉の脱硫性能の低下がある。
脱硫剤として石灰石を用いる場合、その脱硫効率は９５０℃近辺で最も良好であり、温度が高くなりすぎると脱硫性能は低下してしまう。したがって、ガス化炉から導入される石炭ガス化ガスの温度が高すぎると、脱硫炉内の温度も高くなり、脱硫性能が低下する。
このことからも、流動床の温度を上げることは好ましくない。 Further, as another problem caused by raising the temperature of the fluidized bed, the fluidized bed gasifier is desulfurized to desulfurize sulfur compounds contained in the generated coal gasification gas on the downstream side of the gasification furnace. When a furnace is provided and limestone is used as a desulfurizing agent, the desulfurization performance of the desulfurization furnace is lowered.
When limestone is used as the desulfurizing agent, the desulfurization efficiency is the best around 950 ° C., and if the temperature is too high, the desulfurization performance is lowered. Therefore, when the temperature of the coal gasification gas introduced from the gasification furnace is too high, the temperature in the desulfurization furnace is also increased, and the desulfurization performance is lowered.
For this reason as well, it is not preferable to raise the temperature of the fluidized bed.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ガス化速度を維持しつつ、流動床の温度を低くしてガス化を行うことができ、且つ、多様な炭種の石炭をガス化することができる流動床ガス化装置の運転方法及び流動床ガス化装置並びに石炭ガス化複合発電システムを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can perform gasification by lowering the temperature of the fluidized bed while maintaining the gasification rate, and gasify various types of coal. An operation method of a fluidized bed gasifier, a fluidized bed gasifier, and a coal gasification combined power generation system are provided.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の流動床ガス化装置の運転方法は、石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備えた流動床ガス化装置を用い、前記ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置の運転方法であって、前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、木材、バイオマス及び都市ゴミからなる群から選択された１種又は２種以上からなる固体粒子を添加することにより、石炭をガス化させることを特徴とする。
このような流動床ガス化装置の運転方法によれば、流動床ガス化装置のガス化炉の流動床に燃料として、また、流動床を形成する流動化粒子として、石炭と混合された際に、石炭ガス化反応の触媒として働くアルカリ化合物を含有する固体粒子が添加され、これにより、ガス化速度が維持されつつ、石炭のガス化反応が生じる反応温度が低下する。
また、このような流動床ガス化装置の運転方法によれば、カリウム（Ｋ）やナトリウム（Ｎａ）等を含むアルカリ化合物が多く含まれた、木材、バイオマス及び都市ゴミが、固体粒子として使用される。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The operation method of the fluidized bed gasifier according to claim 1 uses a fluidized bed gasifier having a gasifier containing coal as fluidizing particles, and flows a gas containing oxygen in the gasifier. A fluidized bed gasifier that forms a fluidized bed using as a gas for gasification, partially burns coal with oxygen in the gas, and converts the coal into coal gasification gas and char with carbon dioxide and steam generated by the combustion 1 or 2 selected from the group consisting of wood, biomass and municipal waste containing an alkali compound as a fuel in a fluidized bed of 800 to 1000 ° C. of the gasifier The coal is gasified by adding solid particles composed of seeds or more.
According to the operation method of such a fluidized bed gasifier, when mixed with coal as fuel in the fluidized bed of the gasification furnace of the fluidized bed gasifier and as fluidized particles forming the fluidized bed. Then, solid particles containing an alkali compound that acts as a catalyst for the coal gasification reaction are added, whereby the reaction temperature at which the coal gasification reaction occurs is lowered while maintaining the gasification rate.
Further, according to the operation method of such a fluidized bed gasifier, wood, biomass and municipal waste containing a large amount of alkaline compounds including potassium (K), sodium (Na), etc. are used as solid particles. The

請求項２に記載の流動床ガス化装置の運転方法は、石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備えた流動床ガス化装置を用い、前記ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置の運転方法であって、前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、ゴミ固形化燃料からなる固体粒子を添加することにより、石炭をガス化させることを特徴とする。
このような流動床ガス化装置の運転方法によれば、流動床ガス化装置のガス化炉の流動床に燃料として、また、流動床を形成する流動化粒子として、石炭と混合された際に、石炭ガス化反応の触媒として働くアルカリ化合物を含有する固体粒子が添加され、これにより、ガス化速度が維持されつつ、石炭のガス化反応が生じる反応温度が低下する。
また、このような流動床ガス化装置の運転方法によれば、都市ゴミを加工してできたゴミ固形化燃料が、固体粒子として使用される。 The fluidized bed gasifier operating method according to claim 2 uses a fluidized bed gasifier equipped with a gasifier containing coal as fluidizing particles, and flows a gas containing oxygen in the gasifier. A fluidized bed gasifier that forms a fluidized bed using as a gas for gasification, partially burns coal with oxygen in the gas, and converts the coal into coal gasification gas and char with carbon dioxide and steam generated by the combustion The solidified gas composed of waste solidified fuel containing an alkali compound as a fuel is added to the fluidized bed of the gasification furnace at 800 to 1000 ° C. to gasify coal. It is characterized by making it.
According to the operation method of such a fluidized bed gasifier, when mixed with coal as fuel in the fluidized bed of the gasification furnace of the fluidized bed gasifier and as fluidized particles forming the fluidized bed. Then, solid particles containing an alkali compound that acts as a catalyst for the coal gasification reaction are added, whereby the reaction temperature at which the coal gasification reaction occurs is lowered while maintaining the gasification rate.
In addition, according to such a fluidized bed gasifier operation method, solid waste fuel produced by processing municipal waste is used as solid particles.

請求項３に記載の流動床ガス化装置の運転方法は、前記固体粒子の平均粒径が、０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする。
このような流動床ガス化装置の運転方法によれば、固体粒子の平均粒径を０．５ｍｍ〜２ｍｍ、すなわち、石炭の平均粒径と略同等にすることにより、固体粒子と石炭粒子とを迅速且つ均等に混合しやすくなる。 The operation method of the fluidized bed gasifier according to claim 3 is characterized in that an average particle diameter of the solid particles is 0.5 mm to 2 mm.
According to such an operation method of the fluidized bed gasifier, the average particle size of the solid particles is 0.5 mm to 2 mm, i.e., substantially equal to the average particle size of the coal, whereby the solid particles and the coal particles are combined. It becomes easy to mix quickly and evenly.

請求項４に記載の流動床ガス化装置の運転方法は、前記流動床ガス化装置が、さらに、前記ガス化炉に連結された、石灰石等の脱硫剤を流動化用粒子として含む脱硫炉を備えており、前記脱硫炉に前記石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該石炭ガス化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・脱硫することを特徴とする。
このような流動床ガス化装置の運転方法によれば、石炭ガス化ガスは、脱硫炉においてガス中の硫黄化合物が除去された後、発電機を駆動するガスタービンに導かれ、このガスタービンの燃料として使用される。 The operation method of the fluidized bed gasifier according to claim 4, wherein the fluidized bed gasifier further includes a desulfurization furnace connected to the gasification furnace and containing a desulfurizing agent such as limestone as fluidizing particles. The coal gasification gas is introduced into the desulfurization furnace, the fluidization bed is formed using the coal gasification gas as a fluidizing gas, and the sulfur compound in the coal gasification gas is incorporated into limestone. It is characterized by being fixed and desulfurized as CaS.
According to such an operation method of the fluidized bed gasifier, the coal gasification gas is guided to the gas turbine that drives the generator after the sulfur compound in the gas is removed in the desulfurization furnace. Used as fuel.

請求項５に記載の流動床ガス化装置の運転方法は、前記流動床ガス化装置が、さらに、前記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去する脱塵装置と、水又は水蒸気を加熱するための熱交換器を内蔵する酸化炉とを備え、前記酸化炉に、前記ガス化炉からチャー、前記脱硫炉から石灰石、前記脱塵装置から粒子をそれぞれ導入した後、酸素を含むガスを導入して、該ガス中の酸素により、前記チャー及び前記粒子中の未燃焼分を燃焼させるとともに、前記石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ４に酸化し、その酸化によって生じた反応熱で前記熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後のガスを前記ガス化炉へ送給することを特徴とする。
このような流動床ガス化装置の運転方法によれば、脱硫炉においてガス中の硫黄化合物が除去された石炭ガス化ガスは、ガスタービンの上流側で脱塵装置によりガスに含まれる粒子が分離・除去されるとともに、酸化炉に、ガス化炉からチャー、脱硫炉から石灰石、脱塵装置から粒子がそれぞれ導入された後、酸素を含むガスが導入されて、このガス中の酸素により、チャー及び粒子中の未燃分が燃焼させられるとともに、石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ４に酸化し、その酸化によって生じた反応熱で熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後のガスがガス化炉へ送給される。熱交換後のガス、すなわち、所望の温度にされたガスがガス化炉へ送給されることによりガス化炉の効率を向上させることができるとともに、水又は水蒸気により回収された熱を、蒸気タービンの駆動に用いれば、蒸気タービンの効率を向上させることができる。 The fluidized bed gasifier operating method according to claim 5, wherein the fluidized bed gasifier further introduces a coal gasification gas desulfurized in the desulfurization furnace, and is included in the coal gasification gas. A dedusting device for separating and removing particles, and an oxidation furnace containing a heat exchanger for heating water or water vapor; the oxidation furnace, char from the gasification furnace, limestone from the desulfurization furnace, After introducing the particles from the dedusting device, a gas containing oxygen is introduced, and the char and the unburned portion in the particles are burned by oxygen in the gas, and the CaS in the limestone is changed to CaSO 4. The water or water vapor in the heat exchanger is heated by the reaction heat generated by the oxidation, and the heat-exchanged gas is supplied to the gasifier.
According to such an operation method of the fluidized bed gasifier, the coal gasified gas from which sulfur compounds in the gas have been removed in the desulfurization furnace is separated from the particles contained in the gas by the deduster upstream of the gas turbine.・ After being removed, char is introduced into the oxidation furnace from the gasification furnace, limestone from the desulfurization furnace, and particles from the dedusting device, and then a gas containing oxygen is introduced. In addition, the unburned matter in the particles is burned, CaS in limestone is oxidized to CaSO 4 , water or water vapor in the heat exchanger is heated by reaction heat generated by the oxidation, and the gas after the heat exchange is It is sent to the gasifier. The efficiency of the gasification furnace can be improved by supplying the gas after heat exchange, that is, the gas having a desired temperature, to the gasification furnace, and the heat recovered by water or steam is used as steam. If used for driving the turbine, the efficiency of the steam turbine can be improved.

請求項６に記載の流動床ガス化装置は、石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備え、当該ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置であって、前記ガス化炉は、前記流動床の温度を８００℃〜１０００℃に保持するものであり、前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、木材、バイオマス及び都市ゴミからなる群から選択された１種又は２種以上からなる固体粒子を添加する固体粒子供給手段が設けられていることを特徴とする。
このような流動床ガス化装置によれば、流動床ガス化装置のガス化炉の流動床に、燃料として、また、流動床を形成する流動化粒子として、石炭と混合された際に、石炭ガス化反応の触媒として働くアルカリ化合物を含有する固体粒子が添加され、これにより、ガス化速度が維持されつつ、石炭のガス化反応が生じる反応温度が低下する。
また、このような流動床ガス化装置によれば、カリウム（Ｋ）やナトリウム（Ｎａ）等を含むアルカリ化合物が多く含まれた、木材、バイオマス及び都市ゴミが、固体粒子として使用される。 The fluidized bed gasification apparatus according to claim 6 includes a gasification furnace containing coal as fluidization particles, and in the gasification furnace, a fluidized bed is formed using a gas containing oxygen as the fluidization gas. And a fluidized bed gasifier that partially burns coal with oxygen in the gas and converts the coal into coal gasification gas and char with carbon dioxide and water vapor generated by combustion, wherein the gasification furnace includes: The temperature of the fluidized bed is maintained at 800 ° C. to 1000 ° C., and the fluidized bed at 800 ° C. to 1000 ° C. of the gasifier contains an alkali compound as fuel, from wood, biomass and municipal waste Solid particle supply means for adding solid particles consisting of one or more selected from the group is provided.
According to such a fluidized bed gasifier, when mixed with coal as a fluidized bed in a fluidized bed of a gasification furnace of a fluidized bed gasifier, and as fluidized particles forming a fluidized bed, Solid particles containing an alkali compound that acts as a catalyst for the gasification reaction are added, thereby reducing the reaction temperature at which the coal gasification reaction occurs while maintaining the gasification rate.
Moreover, according to such a fluidized bed gasifier, wood, biomass, and municipal waste containing a large amount of alkaline compounds including potassium (K), sodium (Na), and the like are used as solid particles.

請求項７に記載の流動床ガス化装置は、石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備え、当該ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置であって、前記ガス化炉は、前記流動床の温度を８００℃〜１０００℃に保持するものであり、前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、ゴミ固形化燃料からなる固体粒子を添加する固体粒子供給手段が設けられていることを特徴とする。
このような流動床ガス化装置によれば、流動床ガス化装置のガス化炉の流動床に、燃料として、また、流動床を形成する流動化粒子として、石炭と混合された際に、石炭ガス化反応の触媒として働くアルカリ化合物を含有する固体粒子が添加され、これにより、ガス化速度が維持されつつ、石炭のガス化反応が生じる反応温度が低下する。
また、このような流動床ガス化装置によれば、都市ゴミを加工してできたゴミ固形化燃料が、固体粒子として使用される。 The fluidized bed gasification apparatus according to claim 7 includes a gasification furnace containing coal as fluidization particles, and forms a fluidized bed using a gas containing oxygen as the fluidization gas in the gasification furnace. And a fluidized bed gasifier that partially burns coal with oxygen in the gas and converts the coal into coal gasification gas and char with carbon dioxide and water vapor generated by combustion, wherein the gasification furnace includes: The fluidized bed temperature is maintained at 800 ° C. to 1000 ° C., and the solidified solid waste fuel contains an alkali compound as fuel in the fluidized bed of the gasification furnace at 800 ° C. to 1000 ° C. Solid particle supply means for adding particles is provided.
According to such a fluidized bed gasifier, when mixed with coal as a fluidized bed in a fluidized bed of a gasification furnace of a fluidized bed gasifier, and as fluidized particles forming a fluidized bed, Solid particles containing an alkali compound that acts as a catalyst for the gasification reaction are added, thereby reducing the reaction temperature at which the coal gasification reaction occurs while maintaining the gasification rate.
Moreover, according to such a fluidized bed gasifier, the solidified fuel produced by processing municipal waste is used as solid particles.

請求項８に記載の流動床ガス化装置は、前記固体粒子の平均粒径が、０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする。
このような流動床ガス化装置によれば、固体粒子の平均粒径を０．５ｍｍ〜２ｍｍ、すなわち、石炭の平均粒径と略同等にすることにより、固体粒子と石炭粒子とを迅速且つ均等に混合しやすくなる。 The fluidized bed gasifier according to claim 8 is characterized in that an average particle diameter of the solid particles is 0.5 mm to 2 mm.
According to such a fluidized bed gasifier, the average particle size of the solid particles is 0.5 mm to 2 mm, that is, approximately the same as the average particle size of the coal, so that the solid particles and the coal particles are quickly and uniformly distributed. Easy to mix.

請求項９に記載の流動床ガス化装置は、前記ガス化炉に連結された石灰石等の脱硫剤を流動化用粒子として含む脱硫炉を備えており、前記脱硫炉に前記石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該石炭ガス化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・脱硫することを特徴とする。
このような流動床ガス化装置によれば、石炭ガス化ガスは、脱硫炉においてガス中の硫黄化合物が除去された後、発電機を駆動するガスタービンに導かれ、このガスタービンの燃料として使用される。 The fluidized bed gasifier according to claim 9 is provided with a desulfurization furnace including a desulfurization agent such as limestone connected to the gasification furnace as fluidizing particles, and the coal gasification gas is supplied to the desulfurization furnace. The coal gasification gas is introduced as a fluidizing gas to form a fluidized bed, and the sulfur compound in the coal gasification gas is fixed and desulfurized as CaS in limestone.
According to such a fluidized bed gasifier, the coal gasification gas is guided to the gas turbine that drives the generator after the sulfur compound in the gas is removed in the desulfurization furnace, and used as fuel for the gas turbine. Is done.

請求項１０に記載の流動床ガス化装置は、前記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去する脱塵装置と、水又は水蒸気を加熱するための熱交換器を内蔵する酸化炉とを備え、前記酸化炉に、前記ガス化炉からチャー、前記脱硫炉から石灰石、前記脱塵装置から粒子をそれぞれ導入した後、酸素を含むガスを導入して、該ガス中の酸素により、前記チャー及び前記粒子中の未燃焼分を燃焼させるとともに、前記石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ４に酸化し、その酸化によって生じた反応熱で前記熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後のガスを前記ガス化炉へ送給することを特徴とする。
このような流動床ガス化装置によれば、脱硫炉においてガス中の硫黄化合物が除去された石炭ガス化ガスは、ガスタービンの上流側で脱塵装置によりガスに含まれる粒子が分離・除去されるとともに、酸化炉に、ガス化炉からチャー、脱硫炉から石灰石、脱塵装置から粒子がそれぞれ導入された後、酸素を含むガスが導入されて、このガス中の酸素により、チャー及び粒子中の未燃分が燃焼させられるとともに、石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ４に酸化し、その酸化によって生じた反応熱で熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後のガスがガス化炉へ送給される。熱交換後のガス、すなわち、所望の温度にされたガスがガス化炉へ送給されることによりガス化炉の効率を向上させることができるとともに、水又は水蒸気により回収された熱を、蒸気タービンの駆動に用いれば、蒸気タービンの効率を向上させることができる。 The fluidized bed gasifier according to claim 10, wherein the coal gasification gas desulfurized in the desulfurization furnace is introduced, and a dust removing device for separating and removing particles contained in the coal gasification gas, water or An oxidation furnace with a built-in heat exchanger for heating water vapor, and after introducing char from the gasification furnace, limestone from the desulfurization furnace, and particles from the dedusting device into the oxidation furnace, Introducing a gas containing, and burning the unburned portion in the char and the particles by oxygen in the gas, oxidizing the CaS in the limestone to CaSO 4 , the reaction heat generated by the oxidation Water or water vapor in the heat exchanger is heated, and the gas after the heat exchange is supplied to the gasification furnace.
According to such a fluidized bed gasifier, the coal gasified gas from which sulfur compounds in the gas have been removed in the desulfurization furnace is separated and removed from the gas contained in the gas by the dust remover upstream of the gas turbine. At the same time, the gas from the gasification furnace, the limestone from the desulfurization furnace, and the particles from the dedusting device are introduced into the oxidation furnace, and then a gas containing oxygen is introduced. The unburned portion of the limestone is combusted, CaS in the limestone is oxidized to CaSO 4 , and the heat or water in the heat exchanger is heated by the reaction heat generated by the oxidation, and the gas after the heat exchange is a gasification furnace To be sent to. The efficiency of the gasification furnace can be improved by supplying the gas after heat exchange, that is, the gas having a desired temperature, to the gasification furnace, and the heat recovered by water or steam is used as steam. If used for driving the turbine, the efficiency of the steam turbine can be improved.

請求項１１に記載の石炭ガス化複合発電システムは、請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の流動床ガス化装置を具備してなることを特徴とする。
このような石炭ガス化複合発電システムによれば、ガス化速度を維持しつつ、流動床の温度を低くしてガス化を行うことができ、且つ、多様な炭種の石炭をガス化することができる流動床ガス化装置を具備しているので、石炭ガス化複合発電システム全体の高効率化が図られることになる。 A coal gasification combined cycle system according to an eleventh aspect includes the fluidized bed gasification apparatus according to any one of the sixth to tenth aspects.
According to such a combined coal gasification combined power generation system, gasification can be performed while maintaining the gasification rate while lowering the temperature of the fluidized bed, and gasification of various coal types is possible. Since the fluidized-bed gasifier is provided, the overall efficiency of the combined coal gasification combined power generation system can be improved.

本発明によれば、以下のような効果が得られる。
［１］本発明では、木材、バイオマス、及び、ゴミ固形化燃料（ＲＤＦ：Refuse Derived Fuel）等の都市ゴミからなる群から選択された１種又は２種以上からなる、石炭と同等の粒径の固体粒子を添加することにより、ガス化速度を維持しつつ、石炭のガス化反応が生じる反応温度を低下させることができるので、クリンカ形成を防止することができる。
［２］石炭ガス化の反応温度を低下させることができるので、流動床の温度をクリンカ形成温度よりも低い温度で、低融点の灰分を含む石炭等を含めた多様な炭種の石炭をガス化することができる。
［３］脱硫剤として石灰石を用いる場合に、脱硫炉の温度が脱硫に適した温度よりも高くなりにくく、確実な脱硫を行わせることができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
[1] In the present invention, the particle size is the same as that of coal, consisting of one or more selected from the group consisting of wood waste, biomass, and municipal waste such as RDF (Refuse Derived Fuel). By adding the solid particles, the reaction temperature at which the gasification reaction of coal occurs can be lowered while maintaining the gasification rate, so that clinker formation can be prevented.
[2] Since the reaction temperature of coal gasification can be lowered, the temperature of the fluidized bed is lower than the clinker formation temperature, and various coal types including coal containing low melting point ash are gasified. Can be
[3] When limestone is used as the desulfurizing agent, the temperature of the desulfurization furnace is not easily higher than the temperature suitable for desulfurization, and reliable desulfurization can be performed.

以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明においては、木材、バイオマス、及び、ゴミ固形化燃料（以下、「ＲＤＦ」という）等の都市ゴミが、燃料として、また、流動化粒子として用いられる。
本発明において、バイオマスとは、エネルギー源又は工業原料として利用することのできる有機物を意味しており、例えば、廃木材、枯草木等を例示することができる。
また、都市ゴミとは、レストランやコンビニエンスストア、家庭等から排出される生ゴミや、紙類等の有機廃棄物を意味し、さらに、都市ゴミを加工してできたＲＤＦがある。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, municipal waste such as wood, biomass, and solid waste fuel (hereinafter referred to as “RDF”) is used as fuel and fluidized particles.
In the present invention, the biomass means an organic substance that can be used as an energy source or an industrial raw material, and examples thereof include waste wood and dead grass.
Urban garbage means organic waste such as raw garbage discharged from restaurants, convenience stores, homes, and papers, and also RDF produced by processing municipal waste.

木材、バイオマス、及び、ＲＤＦ等の都市ゴミからなる群から選択された１種又は２種以上からなる固体粒子は、例えば、それぞれを乾燥させ、流動化粒子に適した大きさに粉砕した後、任意の配合比で混合する等の方法によって製造することができる。
流動床の流動化用粒子である石炭の平均粒径は、０．５〜２ｍｍとすることが好ましく、上記固体粒子の平均粒径を石炭と同等にすることにより、固体粒子と石炭粒子とを迅速且つ均等に混合しやすくなる。
木材、バイオマス、及び、ＲＤＦ等の都市ゴミの配合比は特に限定されない。 Solid particles composed of one or more kinds selected from the group consisting of wood, biomass, and municipal waste such as RDF, for example, after drying each and pulverizing to a size suitable for fluidized particles, It can be produced by a method such as mixing at an arbitrary blending ratio.
The average particle size of the coal, which is the fluidized particles of the fluidized bed, is preferably 0.5 to 2 mm. By making the average particle size of the solid particles equal to that of the coal, the solid particles and the coal particles are mixed. It becomes easy to mix quickly and evenly.
The mixing ratio of wood waste, biomass, and municipal waste such as RDF is not particularly limited.

本発明において、前記固体粒子をガス化炉の流動床に添加、混合すると、各炭種固有の反応温度を低下させることができる。したがって、ガス化炉において、流動床の温度がクリンカ形成温度を越えないように十分に低い温度、好ましくは約９５０〜１０００℃、さらに好ましくは８００〜９５０℃としても、ガス化反応速度を維持することができる。例えば、クリンカ形成温度１０００℃の特性を有する石炭を使用する場合、従来は、流動床の温度を約９５０℃として運転していたが、ＲＤＦ粒子（平均粒径１ｍｍ）を、石炭に対して、１〜５０質量％の割合で添加すると、流動床の温度を、例えば９００℃としても、従来と同様のガス化反応速度を維持することができる。   In the present invention, when the solid particles are added to and mixed with the fluidized bed of the gasifier, the reaction temperature specific to each coal type can be lowered. Therefore, in the gasification furnace, the gasification reaction rate is maintained even when the temperature of the fluidized bed is sufficiently low so as not to exceed the clinker formation temperature, preferably about 950 to 1000 ° C., more preferably 800 to 950 ° C. be able to. For example, when using coal having a characteristic of a clinker formation temperature of 1000 ° C., conventionally, the fluid bed temperature was about 950 ° C., but RDF particles (average particle diameter of 1 mm) were When added at a ratio of 1 to 50% by mass, the gasification reaction rate similar to the conventional one can be maintained even if the temperature of the fluidized bed is set to 900 ° C.

この作用機序としては、木材、バイオマス及び都市ゴミが、炭素質のガス化に触媒的な作用を発揮していることが考えられる。
木材、バイオマス及び都市ゴミは、カリウムやナトリウム等を含むアルカリ化合物の含有量が多く、このアルカリ化合物が、石炭と混合された際に、石炭ガス化反応の触媒として働くと考えられる。 As this mechanism of action, it is considered that wood, biomass, and municipal waste exhibit a catalytic action for carbonaceous gasification.
Wood, biomass, and municipal waste have a high content of alkali compounds including potassium, sodium and the like, and when this alkali compound is mixed with coal, it is considered to act as a catalyst for coal gasification reaction.

本発明においては、市販の高価な触媒（Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等）を加えなくても燃焼を維持することができる。
図４は、触媒としてＫ２ＣＯ３を加えた場合（図において点線で示す）と、Ｋ２ＣＯ３を加えなかった場合（図において実線で示す）とにおける燃焼の度合（炭素転換率：固体の炭素がどれだけ燃焼してガスになったかを示す）と時間との関係を示すグラフである。図４に示すように、アルカリ化合物を含む触媒を添加することにより、ガス化反応速度が高められていることがわかる。 In the present invention, combustion can be maintained without adding a commercially available expensive catalyst (K 2 CO 3 , Na 2 CO 3, etc.).
FIG. 4 shows the degree of combustion (carbon conversion rate: solid) when K 2 CO 3 is added as a catalyst (indicated by a dotted line in the figure) and when K 2 CO 3 is not added (indicated by a solid line in the figure). It is a graph showing the relationship between time and the amount of carbon burned into gas. As shown in FIG. 4, it can be seen that the gasification reaction rate is increased by adding a catalyst containing an alkali compound.

さらに、脱硫炉を備えた流動床ガス化装置を用いる場合には、脱硫炉の温度が高くなりすぎることが少なく、石灰石による脱硫反応に適した温度範囲に維持することが容易である。   Furthermore, when using a fluidized bed gasifier equipped with a desulfurization furnace, the temperature of the desulfurization furnace is rarely too high, and it is easy to maintain a temperature range suitable for the desulfurization reaction with limestone.

図１に示す流動床ガス化装置１は、本発明で使用可能な流動床ガス化装置の一例であり、ガス化炉２と、脱硫炉３と、脱塵装置５と、酸化炉７とを備えたものである。以下、本発明の流動床ガス化装置運転方法の好ましい実施形態について、図１を用いて説明するが、これは本発明を限定するものではない。   A fluidized bed gasification apparatus 1 shown in FIG. 1 is an example of a fluidized bed gasification apparatus that can be used in the present invention, and includes a gasification furnace 2, a desulfurization furnace 3, a dedusting apparatus 5, and an oxidation furnace 7. It is provided. Hereinafter, although the preferable embodiment of the fluidized-bed gasifier operating method of this invention is described using FIG. 1, this does not limit this invention.

まず、図１に示す流動床ガス化装置１のガス化炉２の底部付近に、燃料である石炭を、流動床を形成するための流動化用粒子として経路２１を介して供給する。
また、石炭と一緒に又は別々に、木材、バイオマス及び都市ゴミからなる群から選択された１種又は２種以上からなる固体粒子、例えばＲＤＦを添加する。添加する固体粒子の粒径は、流動床を形成することが可能な粒径とし、好ましくは石炭と同等の０．５〜２ｍｍのものを用いる。
そして、ガス化炉２の底部から経路２２を介して、流動化ガスとして、空気等の酸素を含むガスを供給することにより、ガス化炉２内に供給された石炭及び固体粒子を流動化するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する。その主反応は、以下の通りである。
Ｃ＋ＣＯ２ → ２ＣＯ
Ｃ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ＋Ｈ２
ガス化する石炭は全体の５０〜８５％程度であり、残りの石炭や生成チャーは、流動化用粒子として流動床１１ａを形成する等に利用される。
このとき、上記固体粒子を添加したことにより、石炭のガス化反応が生起する温度（反応温度）が低くなっているので、供給する空気量や石炭量を調節して、流動床１１ａの温度を、反応温度とクリンカ形成温度との間のできるだけ低い温度、好ましくは９５０〜１０００℃、さらに好ましくは８００〜９５０℃とする。 First, coal, which is fuel, is supplied through a path 21 as fluidized particles for forming a fluidized bed in the vicinity of the bottom of the gasification furnace 2 of the fluidized bed gasification apparatus 1 shown in FIG.
Moreover, the solid particle | grains which consist of 1 type, or 2 or more types selected from the group which consists of wood, biomass, and a municipal waste, for example, RDF, are added with coal separately. The particle size of the solid particles to be added is a particle size that can form a fluidized bed, and preferably 0.5 to 2 mm, which is equivalent to coal.
Then, by supplying a gas containing oxygen such as air from the bottom of the gasification furnace 2 via the path 22, the coal and solid particles supplied into the gasification furnace 2 are fluidized. At the same time, the coal is partially burned by oxygen in the gas, and the coal is converted into coal gasification gas and char by carbon dioxide and water vapor generated by the combustion. The main reaction is as follows.
C + CO 2 → 2CO
C + H 2 O → CO + H 2
The coal to be gasified is about 50 to 85% of the total, and the remaining coal and produced char are used for forming the fluidized bed 11a as fluidizing particles.
At this time, since the temperature at which the gasification reaction of coal occurs (reaction temperature) is low due to the addition of the solid particles, the temperature of the fluidized bed 11a is adjusted by adjusting the amount of air to be supplied and the amount of coal. The temperature is as low as possible between the reaction temperature and the clinker formation temperature, preferably 950 to 1000 ° C, more preferably 800 to 950 ° C.

ガス化炉内で発生した石炭ガス化ガスは、ガス化炉２と脱硫炉３との間に設けられた多孔板４を通って脱硫炉３に送られる。
脱硫炉３には、脱硫剤である石灰石を流動化用粒子として供給し、ガス化炉２から導入された石炭ガス化ガスを流動化ガスとして流動床１１ｂを形成する。このとき、脱硫炉３は、石炭ガス化ガスにより、最適な脱硫温度となる温度（９５０℃程度）に昇温される。
そして、石炭ガス化ガス中のＨ２Ｓが、以下の式（１）及び（２）の反応により石灰石と反応し、石灰石の一部がＣａＳに転換される。
ＣａＣＯ３ → ＣａＯ＋ＣＯ２ （１）
ＣａＯ＋Ｈ２Ｓ → ＣａＳ＋Ｈ２Ｏ （２） The coal gasification gas generated in the gasification furnace is sent to the desulfurization furnace 3 through the perforated plate 4 provided between the gasification furnace 2 and the desulfurization furnace 3.
The desulfurization furnace 3 is supplied with limestone, which is a desulfurization agent, as fluidizing particles, and the fluidized bed 11b is formed using the coal gasification gas introduced from the gasification furnace 2 as the fluidization gas. At this time, the desulfurization furnace 3 is heated to a temperature (about 950 ° C.) that is an optimum desulfurization temperature by the coal gasification gas.
Then, H 2 S in the coal gasification gas is reacted with reacted with limestone in the following equation (1) and (2), a portion of the limestone is converted into CaS.
CaCO 3 → CaO + CO 2 (1)
CaO + H 2 S → CaS + H 2 O (2)

なお、脱硫剤として石灰石を用いた場合、式（１）の反応は９３０℃未満では生起しにくく、式（１）の反応が生起しないと、式（２）の反応も生じない。それゆえに、脱硫反応は９３０℃以上で行うことが好ましい。
しかしながら、脱硫剤として、石灰石に代えて、下記Ａ）〜Ｆ）から選択された脱硫剤を用いることにより、９００℃以下の温度でも脱硫が可能となる。
Ａ）ドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）
Ｂ）低品位石灰石（ＣａＣＯ３含有量９５％以下）
Ｃ）消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）
Ｄ）生石灰（ＣａＯ）
Ｅ）粘土を１〜１０質量％含有する石灰石と、Ａ）〜Ｄ）から選択された１種又は２種以上との混合物
Ｆ）石灰石と、Ａ）〜Ｅ）から選択された１種又は２種以上との混合物 When limestone is used as the desulfurizing agent, the reaction of formula (1) hardly occurs below 930 ° C., and the reaction of formula (2) does not occur unless the reaction of formula (1) occurs. Therefore, the desulfurization reaction is preferably performed at 930 ° C or higher.
However, desulfurization is possible even at a temperature of 900 ° C. or lower by using a desulfurization agent selected from the following A) to F) instead of limestone as the desulfurization agent.
A) Dolomite (CaMg (CO 3 ) 2 )
B) Low grade limestone (CaCO 3 content 95% or less)
C) Slaked lime (Ca (OH) 2 )
D) Quicklime (CaO)
E) A mixture of limestone containing 1 to 10% by mass of clay and one or more selected from A) to D) F) One or two selected from limestone and A) to E) Mixture with more than seeds

上記反応により脱硫された石炭ガス化ガスは、経路２３を介して脱塵装置５へ導入され、ガス中に含まれる粒子が除去される。この脱硫・脱粒子後の石炭ガス化ガスは、さらにセラミックフィルタ６等のフィルタで微粒子を除去する。この石炭ガス化ガスは、燃料用ガスとして利用可能であり、例えば、火力発電設備または石炭ガス化複合発電システムでは、発電機を駆動するガスタービンの燃料として利用される。
一方、取り除かれた粒子（ＣａＳを含有）は、経路２４を介して酸化炉７に送られる。 The coal gasification gas desulfurized by the above reaction is introduced into the dedusting device 5 through the path 23, and particles contained in the gas are removed. The coal gasification gas after this desulfurization / departitioning further removes fine particles with a filter such as a ceramic filter 6. The coal gasification gas can be used as a fuel gas. For example, in a thermal power generation facility or a coal gasification combined power generation system, the coal gasification gas is used as a fuel for a gas turbine that drives a generator.
On the other hand, the removed particles (containing CaS) are sent to the oxidation furnace 7 via the path 24.

酸化炉７には、ＣａＳを含有する上記粒子のほかに、ガス化炉２の底部から、経路２５を介して、石炭のガス化残渣であるチャーの一部が送られる。また、脱硫炉３からはＣａＳを含有する石灰石が経路２６を介して送られる。
酸化炉７の底部からは、経路２７を介して空気が供給され、チャー、石灰石、粒子等によって流動床１１ｃが形成される。酸化炉７内の流動床１１ｃでは、８５０〜１０００℃で、チャー及び前記粒子中の未燃分が燃焼するとともに、粒子及び石灰石中のＣａＳが以下の反応によりＣａＳＯ４に酸化する。
ＣａＳ＋２Ｏ２ → ＣａＳＯ４ In addition to the above-mentioned particles containing CaS, a part of char that is a gasification residue of coal is sent to the oxidation furnace 7 from the bottom of the gasification furnace 2 via a path 25. Further, limestone containing CaS is sent from the desulfurization furnace 3 through the path 26.
Air is supplied from the bottom of the oxidation furnace 7 through a path 27, and a fluidized bed 11c is formed by char, limestone, particles, and the like. In the fluidized bed 11c in the oxidation furnace 7, at 850 to 1000 ° C., the char and the unburned content in the particles burn, and the particles and CaS in the limestone are oxidized to CaSO 4 by the following reaction.
CaS + 2O 2 → CaSO 4

酸化によって生じた反応熱は、熱交換器８内の水又は水蒸気を加熱する。酸化炉７から排出されたガスは、経路２８を介してガス化炉２へ送給され、流動化ガスとして、また、ガス化炉２の温度を確保するためにも利用することができる。また、石炭に含まれていた灰分と脱硫剤のうち粗粒のものは、酸化炉７下部から、経路２９を介して排出することができる。   The reaction heat generated by the oxidation heats water or water vapor in the heat exchanger 8. The gas discharged from the oxidation furnace 7 is supplied to the gasification furnace 2 via the path 28 and can be used as a fluidizing gas and also for securing the temperature of the gasification furnace 2. Further, coarse particles of ash and desulfurization agent contained in the coal can be discharged from the lower portion of the oxidation furnace 7 via the path 29.

なお、この実施形態では、ガス化炉２のほかに、脱硫炉３、脱塵装置５及び酸化炉７を備えた流動床ガス化装置１を用いたが、本発明は、流動床ガス化炉を備える既知の任意の流動床ガス化装置を用いて実施することができる。   In this embodiment, in addition to the gasification furnace 2, the fluidized bed gasification apparatus 1 including the desulfurization furnace 3, the dedusting apparatus 5, and the oxidation furnace 7 is used. Can be used with any known fluidized bed gasifier.

石炭（ブレアソール炭、平均粒径１ｍｍ）、及び、ＲＤＦ（平均粒径１ｍｍ）２０質量％を石炭（ブレアソール炭、平均粒径１ｍｍ）８０質量％に添加したもの（以下、ＲＤＦ２０／ブレア８０という）について、図２に示した流動床ガス化装置３１（部分酸化炉（ガス化炉）３２＋脱硫炉３３）を用い、以下の試験条件で流動床ガス化装置３１を運転した。
部分酸化炉３２ 酸素含有ガス：空気
石炭、及び、ＲＤＦ２０／ブレア８０の投入量：１５ｋｇ／ｈ
脱硫炉３３ 石灰石：平均粒径０．３ｍｍ、
井倉産石灰石、（投入量１ｋｇ／ｈ）
石炭は、ロックホッパ３４からスクリューフィーダ３５で定量切り出して空気により気流搬送し、部分酸化炉３２の炉底から供給した。ＲＤＦ２０／ブレア８０は、ＲＤＦをロックホッパ（固体粒子供給手段）３６からスクリューフィーダ（固体粒子供給手段）３７で定量切り出して空気により気流搬送し、石炭と混合して、部分酸化炉３２の炉底から供給した。空気、水蒸気は分散板を通して供給した。
部分酸化炉３２の上部に設置してある脱硫炉３３に石灰石を供給して脱硫を行った。石灰石は脱硫炉上部のホッパ３８からスクリューフィーダ３９により定量供給した。なお、本試験で使用した流動床ガス化装置３１の脱硫炉３３の温度は、部分酸化炉３２の運転条件の影響を受けており、脱硫炉３３だけ独立して任意の温度条件に設定できない。
部分酸化炉３２内への空気の供給量を調節することにより流動床の温度を変化させ、その温度でのガスの発生量及び組成を測定し、チャー等の粒子性状の分析結果を解析して、ガス化反応速度を求めた。その結果を図３に示す。 Coal (Breasol charcoal, average particle size 1 mm) and RDF (average particle size 1 mm) 20% by mass added to coal (Breasol charcoal, average particle size 1 mm) 80% by mass (hereinafter RDF20 / Blair 80) The fluidized bed gasifier 31 (partial oxidation furnace (gasifier) 32 + desulfurization furnace 33) shown in FIG. 2 was used to operate the fluidized bed gasifier 31 under the following test conditions.
Partial oxidation furnace 32 Oxygen-containing gas: air
Coal and RDF20 / Brea 80 input: 15 kg / h
Desulfurization furnace 33 Limestone: Average particle size 0.3 mm,
Limestone from Ikura (input 1 kg / h)
Coal was quantitatively cut out from the lock hopper 34 by a screw feeder 35, air-flowed by air, and supplied from the bottom of the partial oxidation furnace 32. The RDF 20 / Blair 80 quantifies and cuts out RDF from a lock hopper (solid particle supply means) 36 by a screw feeder (solid particle supply means) 37, air-flows it with air, mixes it with coal, and bottoms of the partial oxidation furnace 32 Sourced from. Air and water vapor were supplied through a dispersion plate.
Desulfurization was performed by supplying limestone to a desulfurization furnace 33 installed on the upper part of the partial oxidation furnace 32. Limestone was quantitatively supplied by a screw feeder 39 from a hopper 38 at the top of the desulfurization furnace. Note that the temperature of the desulfurization furnace 33 of the fluidized bed gasifier 31 used in this test is affected by the operating conditions of the partial oxidation furnace 32, and only the desulfurization furnace 33 cannot be set to an arbitrary temperature condition independently.
By adjusting the amount of air supplied into the partial oxidation furnace 32, the temperature of the fluidized bed is changed, the amount and composition of gas generated at that temperature are measured, and the analysis results of the particle properties such as char are analyzed. The gasification reaction rate was determined. The result is shown in FIG.

試験の結果、石炭単味の場合と比較して、ＲＤＦを混入すると、低温での反応速度が増大し、クリンカ形成が抑制される低温での運用においても十分なガス化反応速度が得られていた。例えば、ＲＤＦ２０／ブレア８０の約９００℃でのガス化速度は、石炭単味の約１０２０℃のガス化速度と同等であった。
この結果から、本発明の方法を用いることにより、石炭のガス化反応温度を低下させることができ、石炭単味の場合と比較して、より低い温度で同じ反応速度を得ることが可能になったことは明らかである。 As a result of the test, when RDF is mixed as compared with the case of simple coal, the reaction rate at a low temperature increases, and a sufficient gasification reaction rate is obtained even in operation at a low temperature where clinker formation is suppressed. It was. For example, the gasification rate at about 900 ° C. of RDF20 / Blair 80 was equivalent to the gasification rate of about 1020 ° C. for coal alone.
From this result, by using the method of the present invention, the gasification reaction temperature of coal can be lowered, and it becomes possible to obtain the same reaction rate at a lower temperature compared to the case of simple coal. Obviously.

本発明に使用可能な流動床ガス化装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the fluidized bed gasification apparatus which can be used for this invention. 実施例で用いた流動床ガス化装置の概略図である。It is the schematic of the fluidized bed gasifier used in the Example. 実施例の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of an Example. 触媒としてＫ２ＣＯ３を加えた場合と、Ｋ２ＣＯ３を加えなかった場合とにおける燃焼の度合と時間との関係を示すグラフである。And when the addition of K 2 CO 3 as a catalyst is a graph showing the relationship between the degree of burning time in a case where not added K 2 CO 3.

１ 流動床ガス化装置
２ ガス化炉
３ 脱硫炉
５ 脱塵装置
７ 酸化炉
８ 熱交換器
９ 脱塵装置
１１ａ 流動床
１１ｂ 流動床
１１ｃ 流動床
３１ 流動床ガス化装置
３２ 部分酸化炉（ガス化炉）
３３ 脱硫炉 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluidized bed gasifier 2 Gasifier 3 Desulfurization furnace 5 Deduster 7 Oxidation furnace 8 Heat exchanger 9 Deduster 11a Fluidized bed 11b Fluidized bed 11c Fluidized bed 31 Fluidized bed gasifier 32 Partial oxidation furnace (gasification) Furnace)
33 Desulfurization furnace

Claims (11)

石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備えた流動床ガス化装置を用い、前記ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置の運転方法であって、
前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、木材、バイオマス及び都市ゴミからなる群から選択された１種又は２種以上からなる固体粒子を添加することにより、石炭をガス化させることを特徴とする流動床ガス化装置の運転方法。 Using a fluidized bed gasifier equipped with a gasifier containing coal as fluidizing particles, and forming a fluidized bed using a gas containing oxygen as a fluidizing gas in the gasifier, A method for operating a fluidized bed gasifier that partially burns coal with oxygen and converts the coal into coal gasification gas and char by carbon dioxide and steam generated by combustion,
Solid particles composed of one or more selected from the group consisting of wood, biomass and municipal waste, containing an alkali compound as a fuel, in a fluidized bed of 800 to 1000 ° C. of the gasifier. A method for operating a fluidized-bed gasifier characterized in that coal is gasified by addition. 石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備えた流動床ガス化装置を用い、前記ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置の運転方法であって、
前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、ゴミ固形化燃料からなる固体粒子を添加することにより、石炭をガス化させることを特徴とする流動床ガス化装置の運転方法。 Using a fluidized bed gasifier equipped with a gasifier containing coal as fluidizing particles, and forming a fluidized bed using a gas containing oxygen as a fluidizing gas in the gasifier, A method for operating a fluidized bed gasifier that partially burns coal with oxygen and converts the coal into coal gasification gas and char by carbon dioxide and steam generated by combustion,
Coal is gasified by adding solid particles made of solid waste fuel containing an alkali compound as a fuel to a fluidized bed of 800 to 1000 ° C. of the gasification furnace. Operation method of fluidized bed gasifier. 前記固体粒子の平均粒径が、０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の流動床ガス化装置の運転方法。   The method for operating a fluidized bed gasifier according to claim 1 or 2, wherein the average particle diameter of the solid particles is 0.5 mm to 2 mm. 前記流動床ガス化装置が、さらに、前記ガス化炉に連結された石灰石等の脱硫剤を流動化用粒子として含む脱硫炉を備えており、
前記脱硫炉に前記石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該石炭ガス化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・脱硫することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流動床ガス化装置の運転方法。 The fluidized bed gasifier further includes a desulfurization furnace containing a desulfurization agent such as limestone connected to the gasification furnace as particles for fluidization,
The coal gasification gas is introduced into the desulfurization furnace, a fluidized bed is formed using the coal gasification gas as a fluidizing gas, and a sulfur compound in the coal gasification gas is fixed as CaS in limestone. The operation method of the fluidized bed gasifier according to any one of claims 1 to 3, wherein desulfurization is performed. 前記流動床ガス化装置が、さらに、前記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去する脱塵装置と、水又は水蒸気を加熱するための熱交換器を内蔵する酸化炉とを備え、
前記酸化炉に、前記ガス化炉からチャー、前記脱硫炉から石灰石、前記脱塵装置から粒子をそれぞれ導入した後、酸素を含むガスを導入して、該ガス中の酸素により、前記チャー及び前記粒子中の未燃焼分を燃焼させるとともに、前記石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ４に酸化し、その酸化によって生じた反応熱で前記熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後のガスを前記ガス化炉へ送給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流動床ガス化装置の運転方法。 The fluidized bed gasifier further introduces a coal gasification gas desulfurized in the desulfurization furnace, heats water or water vapor, and a dedusting device that separates and removes particles contained in the coal gasification gas. And an oxidation furnace with a built-in heat exchanger,
After introducing char from the gasification furnace, limestone from the desulfurization furnace, and particles from the dedusting device into the oxidation furnace, a gas containing oxygen is introduced, and the char and the oxygen are introduced by oxygen in the gas. While burning the unburned portion in the particles, the CaS in the limestone is oxidized to CaSO4, the water or steam in the heat exchanger is heated with the reaction heat generated by the oxidation, and the gas after the heat exchange is The operation method of a fluidized bed gasifier according to any one of claims 1 to 4, wherein the gasifier is fed to a gasifier. 石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備え、当該ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置であって、
前記ガス化炉は、前記流動床の温度を８００℃〜１０００℃に保持するものであり、
前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、木材、バイオマス及び都市ゴミからなる群から選択された１種又は２種以上からなる固体粒子を添加する固体粒子供給手段が設けられていることを特徴とする流動床ガス化装置。 A gasification furnace containing coal as fluidizing particles is provided, and in the gasification furnace, a fluidized bed is formed using a gas containing oxygen as a fluidizing gas, and the coal is partially burned by oxygen in the gas. , A fluidized bed gasifier for converting coal into coal gasification gas and char by carbon dioxide and steam generated by combustion,
The gasifier maintains the temperature of the fluidized bed at 800 ° C to 1000 ° C,
Solid particles composed of one or more selected from the group consisting of wood, biomass and municipal waste, containing an alkali compound as a fuel, in a fluidized bed of 800 to 1000 ° C. of the gasifier. A fluidized bed gasifier comprising a solid particle supply means to be added. 石炭を流動化用粒子として含むガス化炉を備え、当該ガス化炉で、酸素を含むガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該ガス中の酸素により石炭を部分燃焼させ、燃焼により発生した二酸化炭素と水蒸気により石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換する流動床ガス化装置であって、
前記ガス化炉は、前記流動床の温度を８００℃〜１０００℃に保持するものであり、
前記ガス化炉の、８００℃〜１０００℃とされた流動床に、燃料としてアルカリ化合物を含有する、ゴミ固形化燃料からなる固体粒子を添加する固体粒子供給手段が設けられていることを特徴とする流動床ガス化装置。 A gasification furnace containing coal as fluidizing particles is provided, and in the gasification furnace, a fluidized bed is formed using a gas containing oxygen as a fluidizing gas, and the coal is partially burned by oxygen in the gas. , A fluidized bed gasifier for converting coal into coal gasification gas and char by carbon dioxide and steam generated by combustion,
The gasifier maintains the temperature of the fluidized bed at 800 ° C to 1000 ° C,
The gasification furnace is provided with solid particle supply means for adding solid particles made of refuse solidified fuel containing an alkali compound as a fuel to a fluidized bed of 800 to 1000 ° C. Fluidized bed gasifier. 前記固体粒子の平均粒径が、０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項６または７に記載の流動床ガス化装置。   The fluidized bed gasifier according to claim 6 or 7, wherein an average particle diameter of the solid particles is 0.5 mm to 2 mm. 前記ガス化炉に連結された石灰石等の脱硫剤を流動化用粒子として含む脱硫炉を備えており、
前記脱硫炉に前記石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスを流動化用ガスとして用いて流動床を形成するとともに、該石炭ガス化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・脱硫することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の流動床ガス化装置。 A desulfurization furnace including a desulfurization agent such as limestone connected to the gasification furnace as fluidizing particles;
The coal gasification gas is introduced into the desulfurization furnace, a fluidized bed is formed using the coal gasification gas as a fluidizing gas, and a sulfur compound in the coal gasification gas is fixed as CaS in limestone. The fluidized bed gasifier according to any one of claims 6 to 8, wherein desulfurization is performed. 前記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導入し、該石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去する脱塵装置と、水又は水蒸気を加熱するための熱交換器を内蔵する酸化炉とを備え、
前記酸化炉に、前記ガス化炉からチャー、前記脱硫炉から石灰石、前記脱塵装置から粒子をそれぞれ導入した後、酸素を含むガスを導入して、該ガス中の酸素により、前記チャー及び前記粒子中の未燃焼分を燃焼させるとともに、前記石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ４に酸化し、その酸化によって生じた反応熱で前記熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後のガスを前記ガス化炉へ送給することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の流動床ガス化装置。 Oxidation that incorporates a coal gasification gas desulfurized in the desulfurization furnace, separates and removes particles contained in the coal gasification gas, and a heat exchanger for heating water or water vapor A furnace,
After introducing char from the gasification furnace, limestone from the desulfurization furnace, and particles from the dedusting device into the oxidation furnace, a gas containing oxygen is introduced, and the char and the oxygen are introduced by oxygen in the gas. While burning the unburned portion in the particles, the CaS in the limestone is oxidized to CaSO4, the water or steam in the heat exchanger is heated with the reaction heat generated by the oxidation, and the gas after the heat exchange is The fluidized-bed gasifier according to any one of claims 6 to 9, wherein the fluidized-bed gasifier is supplied to a gasifier. 請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の流動床ガス化装置を具備してなることを特徴とする石炭ガス化複合発電システム。   A combined coal gasification combined cycle system comprising the fluidized bed gasifier according to any one of claims 6 to 10.
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