JP5564887B2 - ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置 - Google Patents

ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5564887B2
JP5564887B2 JP2009236848A JP2009236848A JP5564887B2 JP 5564887 B2 JP5564887 B2 JP 5564887B2 JP 2009236848 A JP2009236848 A JP 2009236848A JP 2009236848 A JP2009236848 A JP 2009236848A JP 5564887 B2 JP5564887 B2 JP 5564887B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
combustion
char
combustion furnace
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009236848A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011084608A (ja
Inventor
智之 片桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2009236848A priority Critical patent/JP5564887B2/ja
Publication of JP2011084608A publication Critical patent/JP2011084608A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5564887B2 publication Critical patent/JP5564887B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

本発明は、ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置に関するものである。
近年、石油の枯渇の問題から、石油精製時の残渣である石油コークスや現在有効利用されていない資源であるオイルサンド、ビチューメン、褐炭等の低質炭やその他の化石燃料、バイオマス、タイヤチップ等を原料としてガス化を行い、水素及び炭化水素等を主体とするガス化ガスを得て有効利用することが提案されている。
図7はガス化ガスを生成するガス化設備の概略を示すものであって、ここに図示しているガス化設備は、ガス化炉1と燃焼炉2とにより構成された2塔式のガス化設備となっており、ガス化炉1の下部に水蒸気3を供給して流動媒体4(硅砂、石灰石等)の流動層を形成し、該流動層へ投入される原料5(石炭、バイオマス、廃プラスチック等)のガス化を行い、ここで生成したガス化ガス6がガス精製設備へ供給されるようになっている。
一方、前記ガス化炉1内の流動媒体4は、オーバーフローによりガス化炉1内で生成した未反応のチャー7と一緒に燃焼炉2へ導入され、該燃焼炉2の下部に導入される空気8により吹き上げられるようになっており、この際に前記チャー7が燃焼されて流動媒体4が加熱されるようになっている。
更に、前記燃焼炉2において、流動媒体4と一緒に吹き上げられた燃焼排ガス9は、燃焼炉2の上部からサイクロン10に導入され、該サイクロン10で分離された流動媒体4がダウンカマー11を介し前記ガス化炉1に戻されると共に、前記サイクロン10上部から燃焼排ガス9が排ガス処理設備に送り出されるようになっている。
尚、図7中における符号の12,13は、ガス化炉1と燃焼炉2との間、並びに、ガス化炉1とダウンカマー11との間で、ガス化ガス6の移動を阻止するためのU字ダクトからなるシール部を夫々示している。
また、本発明と関連性が高いガス化設備の先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献1、2等がある。
特開2002−130647号公報 特開平4−88086号公報
しかしながら、図7に示す如きガス化炉1と燃焼炉2とからなる2塔式のガス化設備では、その定格運転中において、流動媒体4を燃焼炉2からガス化炉1へ運ぶための空気量の方が、ガス化炉1から燃焼炉2へ送り出されるチャー7の燃焼に必要な理論空気量よりも大きくなるのが通常であるため、特に空気比を考慮した燃焼制御は行われていないのが実情であるが、操作員が流動媒体4の循環量を変更しようとして、ガス化炉1への空気量をチャー7の燃焼に必要な理論空気量よりも少なくなるところまで調整してしまうと、燃焼炉2で空気8の流量が足りなくなってチャー7の燃焼不足を招く虞れがあった。
本発明は、上述の実情にみてなしたもので、ガス化炉から燃焼炉へ送り出されるチャーの燃焼に必要な理論空気量を確実に維持して燃焼炉におけるチャーの燃焼不足を防止することを目的としている。
本発明は、水蒸気の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉とを備え、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すようにしたガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法であって、
定格点でのガス化炉への水蒸気量と原料量に基づきガス化炉から燃焼炉へのチャー送給量を規定する第一のマップと、ガス化炉の温度と流動媒体の循環量が前記チャー送給量に与える影響を係数で規定する第二のマップとを備え、
現在のガス化炉への水蒸気量と原料量を第一のマップに照らして定格点でのチャー送給量を読み出すと共に、現在のガス化炉の温度と流動媒体の循環量を第二のマップに照らして係数を読み出し、該係数を前記定格点でのチャー送給量に乗算して実際のチャー送給量を算出し、
該チャー送給量に対しその完全燃焼に必要な理論空気量を算出して該理論空気量を燃焼炉への空気量の下限値とし、該下限値を前記燃焼炉への空気量が下まわらないように該空気量を制御することを特徴とするものである。
また、本発明は、水蒸気の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉とを備え、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すようにしたガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止装置であって、
ガス化炉への水蒸気量を検出する水蒸気量検出手段と、
ガス化炉への原料量を検出する原料量検出手段と、
ガス化炉の温度を検出するガス化炉温度検出手段と、
流動媒体の循環量を検出する流動媒体循環流量検出手段と、
燃焼炉への空気量を調整する燃焼炉空気流量調整手段と、
定格点でのガス化炉への水蒸気量と原料量に基づきガス化炉から燃焼炉へのチャー送給量を規定する第一のマップと、ガス化炉の温度と流動媒体の循環量が前記チャー送給量に与える影響を係数で規定する第二のマップとを備え、現在のガス化炉への水蒸気量と原料量を第一のマップに照らして定格点でのチャー送給量を読み出すと共に、現在のガス化炉の温度と流動媒体の循環量を第二のマップに照らして係数を読み出し、該係数を前記定格点でのチャー送給量に乗算して実際のチャー送給量を算出し、該チャー送給量に対しその完全燃焼に必要な理論空気量を算出して該理論空気量を燃焼炉への空気量の下限値とし、該下限値を前記燃焼炉への空気量が下まわらないように前記燃焼炉空気流量調整手段を制御する制御装置とにより構成したことを特徴とするものである。
本発明のガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置によれば、操作員が流動媒体の循環量を変更しようとして、ガス化炉への空気量をチャーの燃焼に必要な理論空気量よりも少なくなるところまで操作してしまったとしても、ガス化炉から燃焼炉へ送り込まれるチャーの送給量に基づいて算出した理論空気量を燃焼炉への空気量の下限値とし、該下限値を前記燃焼炉への空気量が下まわらないように該空気量を制御しているので、ガス化炉から燃焼炉へ送り出されるチャーの燃焼に必要な理論空気量を確実に維持することができ、これによって、燃焼炉におけるチャーの燃焼不足を未然に防止することができるという優れた効果を奏し得る。
本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。 図1の制御装置に備えられた第一のマップの一例を示す図である。 図1の制御装置に備えられた第二のマップの一例を示す図である。 図1の制御装置における流量指令制限の手順を示すフローチャートである。 図1の制御装置に備えられた第三のマップの一例を示す図である。 図1の燃焼炉空気流調弁への流量指令を説明するグラフである。 従来例を示す概略図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図1〜図6は本発明を実施する形態の一例であって、図中で図7と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は既に図7の概略図で説明した通りであるが、本形態例においては、ガス化炉1への水蒸気3の流量(水蒸気量)を検出する水蒸気流量計14(水蒸気量検出手段)と、ガス化炉1へ原料5を原料ゲートバルブ15を介して供給するスクリューコンベア16の回転数を原料5の投入量(原料量)の代用値として検出する回転センサ17(原料量検出手段)と、ガス化炉1の温度を検出するガス化炉温度計18(ガス化炉温度検出手段)と、ダウンカマー11の途中に装備されて流動媒体4の循環量を検出する流動媒体循環流量計19(流動媒体循環流量検出手段)と、燃焼炉2への空気8の流量(空気量)を調整する空気流調弁20(燃焼炉空気流量調整手段)と、該空気流調弁20の操作を操作員が行うための入力装置21と、該入力装置21により入力された流量指令に適宜に制限を加えて前記空気流調弁20を制御する制御装置22とが備えられている。尚、図1中における符号の23は水蒸気流調弁、24は送風機、25は燃焼炉2への空気8の流量(空気量)を検出する燃焼炉空気流量計、26は原料バンカを夫々示している。
ここで、前記制御装置22においては、図2に示す如く、ある定格点(例えばガス化炉温度800℃で流動媒体循環量40000kg/hの運転状態)でのガス化炉1への水蒸気量と原料量に基づいてガス化炉1から燃焼炉2へのチャー7の送給量を規定する第一のマップが備えられている。
この第一のマップにおけるチャー7の送給量は、加重平均により求められるようになっており、例えば、水蒸気量150kg/hで原料量125kg/hの場合、チャー7の送給量は、第一のマップに照らして下記の式(1)により11.875kg/hと求めることができる。
[数1]
チャー送給量=10×1/2×3/4+9×1/2×3/4+20×1/2×1/4+18×1/2×1/4
=11.875[kg/h]…(1)
また、前記制御装置22には、図3に示す如く、前述の第一のマップで定格点とした運転状態(例えばガス化炉温度800℃で流動媒体循環量40000kg/h)を「1」とし、ガス化炉1の温度と流動媒体4の循環量が前記チャー7の送給量に与える影響を係数で規定する第二のマップが備えられており、ガス化炉温度が定格点より上がれば影響係数が減少し、流動媒体循環量が増えれば影響係数が増加する傾向を呈するようになっている。
そして、前記制御装置22における流量指令制限の具体的な手順は、図4にフローチャートで示す通りであり、先ずステップS1において、現在のガス化炉1への水蒸気3の流量(水蒸気流量計14で検出されるもの)と原料5の流量(回転センサ17の検出に基づいて算出されるもの)を第一のマップに照らして定格点でのチャー7の送給量が読み出される一方、ステップS2において、現在のガス化炉1の温度(ガス化炉温度計18で検出されるもの)と流動媒体4の循環流量(流動媒体循環流量計19で検出されるもの)を第二のマップに照らして係数が読み出され、ステップS3において、前記ステップS1で第一のマップから読み出された定格点でのチャー7の送給量に対し、前記ステップS2で第二のマップから読み出された影響係数が乗算されて実際のチャー7の送給量が算出されるようになっている。
更に、ステップS4では、チャー7の送給量とその完全燃焼に必要な理論空気量との関係を規定する図5に示す如き第三のマップに照らして、ステップS3で算出された実際のチャー7の送給量に対しその完全燃焼に必要な理論空気量が算出されるようになっており、次のステップS5においては、先のステップS4で求められた理論空気量を、前記入力装置21により操作員が入力できる流量指令の下限値とし、前記燃焼炉2への空気量が理論空気量を下まわらないように空気流調弁20への流量指令に制限がかかるようになっている。
即ち、図6にグラフで示す如く、入力装置21にて操作員により入力された流量指令が理論空気量より多ければ、そのまま入力された流量指令通りに空気流調弁20が制御され、入力装置21にて操作員により入力された流量指令が理論空気量より少なければ、該理論空気量で空気流調弁20が制御されるようにしてある。
ここで、燃焼炉2への空気量については、適宜に燃焼炉空気流量計25により実測して監視することが好ましく、制御装置22にて制御が適切に実行されていることを確認すると良い。
尚、前述した流量指令制限の具体的な手順における第一〜第三のマップは、予め運転データ及び実験データに基づいて作成されたものであり、制御装置22のソフトウェア上に実装されるようになっている。
而して、このようにすれば、現在のガス化炉1への水蒸気3の流量と原料5の流量を第一のマップに照らして定格点でのチャー7の送給量を読み出し、現在のガス化炉1の温度と流動媒体4の循環流量を第二のマップに照らして読み出した係数を、前記定格点でのチャー7の送給量に乗算することにより、ガス化炉1から燃焼炉2へのチャー7の送給量を算出し、この算出されたチャー7の送給量に基づいて、その完全燃焼に必要な理論空気量を算出して該理論空気量を燃焼炉2への空気量の下限値とし、前記燃焼炉2への空気量が理論空気量を下まわらないように該空気量を制御することが可能となる。
以上に述べた通り、本形態例によれば、操作員が流動媒体4の循環量を変更しようとして、ガス化炉1への空気量をチャー7の燃焼に必要な理論空気量よりも少なくなるところまで操作してしまったとしても、ガス化炉1から燃焼炉2へ送り込まれるチャー7の送給量に基づいて算出した理論空気量を燃焼炉2への空気量の下限値とし、該下限値を前記燃焼炉2への空気量が下まわらないように該空気量を制御しているので、ガス化炉1から燃焼炉2へ送り出されるチャー7の燃焼に必要な理論空気量を確実に維持することができ、これによって、燃焼炉2におけるチャー7の燃焼不足を未然に防止することができる。
尚、本発明のガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、ガス組成やガス化炉に投入する原料の組成等に応じて異なるマップを使い分けるようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
1 ガス化炉
2 燃焼炉
3 水蒸気
4 流動媒体
5 原料
6 ガス化ガス
7 チャー
8 空気
9 燃焼排ガス
10 サイクロン
11 ダウンカマー
12 シール部
13 シール部
14 水蒸気流量計(水蒸気量検出手段)
15 原料ゲートバルブ
16 スクリューコンベア
17 回転センサ(原料量検出手段)
18 ガス化炉温度計(ガス化炉温度検出手段)
19 流動媒体循環流量計(流動媒体循環流量検出手段)
20 燃焼炉空気流調弁(燃焼炉空気流量調整手段)
21 入力装置
22 制御装置
23 水蒸気流調弁
24 送風機
25 燃焼炉空気流量計
26 原料バンカ

Claims (2)

  1. 水蒸気の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉とを備え、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すようにしたガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法であって、
    定格点でのガス化炉への水蒸気量と原料量に基づきガス化炉から燃焼炉へのチャー送給量を規定する第一のマップと、ガス化炉の温度と流動媒体の循環量が前記チャー送給量に与える影響を係数で規定する第二のマップとを備え、
    現在のガス化炉への水蒸気量と原料量を第一のマップに照らして定格点でのチャー送給量を読み出すと共に、現在のガス化炉の温度と流動媒体の循環量を第二のマップに照らして係数を読み出し、該係数を前記定格点でのチャー送給量に乗算して実際のチャー送給量を算出し、
    該チャー送給量に対しその完全燃焼に必要な理論空気量を算出して該理論空気量を燃焼炉への空気量の下限値とし、該下限値を前記燃焼炉への空気量が下まわらないように該空気量を制御することを特徴とするガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法。
  2. 水蒸気の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応のチャーと一緒に導いて空気により吹き上げながら前記チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉とを備え、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すようにしたガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止装置であって、
    ガス化炉への水蒸気量を検出する水蒸気量検出手段と、
    ガス化炉への原料量を検出する原料量検出手段と、
    ガス化炉の温度を検出するガス化炉温度検出手段と、
    流動媒体の循環量を検出する流動媒体循環流量検出手段と、
    燃焼炉への空気量を調整する燃焼炉空気流量調整手段と、
    定格点でのガス化炉への水蒸気量と原料量に基づきガス化炉から燃焼炉へのチャー送給量を規定する第一のマップと、ガス化炉の温度と流動媒体の循環量が前記チャー送給量に与える影響を係数で規定する第二のマップとを備え、現在のガス化炉への水蒸気量と原料量を第一のマップに照らして定格点でのチャー送給量を読み出すと共に、現在のガス化炉の温度と流動媒体の循環量を第二のマップに照らして係数を読み出し、該係数を前記定格点でのチャー送給量に乗算して実際のチャー送給量を算出し、該チャー送給量に対しその完全燃焼に必要な理論空気量を算出して該理論空気量を燃焼炉への空気量の下限値とし、該下限値を前記燃焼炉への空気量が下まわらないように前記燃焼炉空気流量調整手段を制御する制御装置とにより構成したことを特徴とするガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止装置。
JP2009236848A 2009-10-14 2009-10-14 ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置 Expired - Fee Related JP5564887B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009236848A JP5564887B2 (ja) 2009-10-14 2009-10-14 ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009236848A JP5564887B2 (ja) 2009-10-14 2009-10-14 ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011084608A JP2011084608A (ja) 2011-04-28
JP5564887B2 true JP5564887B2 (ja) 2014-08-06

Family

ID=44077806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009236848A Expired - Fee Related JP5564887B2 (ja) 2009-10-14 2009-10-14 ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5564887B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012176726A1 (ja) * 2011-06-22 2012-12-27 株式会社Ihi 循環流動層式ガス化炉および流動媒体の流量制御方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0233754B2 (ja) * 1979-10-30 1990-07-30 Kogyo Gijutsuin Netsubunkaihoho
JP4660874B2 (ja) * 1999-03-11 2011-03-30 宇部興産株式会社 廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法
JP3553483B2 (ja) * 2000-10-27 2004-08-11 川崎重工業株式会社 ごみガス化溶融炉における溶融炉燃焼制御方法及び装置
DE112007003367B4 (de) * 2007-03-01 2012-11-22 Ihi Corporation Wirbelschichtvergasungsverfahren
JP5321785B2 (ja) * 2008-03-25 2013-10-23 株式会社Ihi 循環流動層ガス化装置とその空気流量制御方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011084608A (ja) 2011-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2828806C (en) Direct-fired systems and methods
JP4745940B2 (ja) 石炭ガス化複合発電システム及びその運転制御方法
JP5721317B2 (ja) 石炭ガス化炉設備及びその制御方法並びにプログラム、及びこれを備えた石炭ガス化複合発電装置
JP5316913B2 (ja) ガス化設備の燃焼炉温度制御方法及び装置
JP5642657B2 (ja) 燃料ガス化システム、その制御方法及び制御プログラム、並びに、燃料ガス化システムを備える燃料ガス化複合発電システム
JP5564887B2 (ja) ガス化設備の燃焼炉燃焼不足防止方法及び装置
JP5804888B2 (ja) ガスタービン発電プラントの制御方法、ガスタービン発電プラント、炭素含有燃料ガス化炉の制御方法及び炭素含有燃料ガス化炉
KR100910427B1 (ko) 가스화 용융 시스템의 연소 제어방법 및 해당 시스템
JP6616945B2 (ja) 焼却プラント
JP5515602B2 (ja) ガス化設備の異常検出方法及び装置
JP4520872B2 (ja) 統合型ガス化炉及びその操業方法
JP5699523B2 (ja) ガス生成量制御方法及びガス生成量制御装置
JP4126317B2 (ja) ガス化溶融システムの運転制御方法及び該システム
JP2005201621A (ja) ごみガス化溶融方法と装置
JP4645953B2 (ja) 流動床ガス化装置及び石炭ガス化複合発電システム
JP6400415B2 (ja) ガス化複合発電設備及びその制御装置並びに制御方法
Johansson Active combustion control-a study of feasible governing parameters in the furnace; Aktiv foerbraenningskontroll-en studie av laempliga styrparametrar i eldstaden
JP4366711B2 (ja) バブリング流動層燃焼炉とその層内温度制御方法
JP2005213460A (ja) ガス化炉の操業方法
JP2008120882A (ja) シャフト型熱分解炉及びその安定操業方法
JP2008101141A (ja) ガス化ガスの利用方法
JP2006022224A (ja) 高温ガス化炉の温度制御方法
JP2005134034A (ja) 流動床式ガス化溶融炉
JP2005213493A (ja) ガス化炉の操業方法
JP2007100160A (ja) 高炉操業方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120823

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140303

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140430

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140520

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140602

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5564887

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees