JP6201555B2 - Oxidation reformer - Google Patents
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Description
本発明は、ガス化原料をガス化させることで生成された合成ガスに含まれるタールを酸化改質する酸化改質装置に関する。 The present invention relates to an oxidation reformer that oxidizes and reforms tar contained in synthesis gas generated by gasifying a gasification raw material.
近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等のガス化原料をガス化して合成ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成された合成ガスは、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されている。合成ガスの原料となるガス化原料のうち、特に石炭は、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。 In recent years, a technology has been developed that gasifies raw materials such as coal, biomass, and tire chips to generate synthesis gas instead of petroleum. Synthetic gas generated in this way is used for power generation systems, hydrogen production, synthetic fuel (synthetic petroleum) production, chemical fertilizer (urea) and other chemical products. Among the gasification raw materials used as the raw material for synthesis gas, coal, in particular, has a recoverable period of about 150 years, more than three times the recoverable period of oil, and reserves are unevenly distributed compared to oil. Therefore, it is expected as a natural resource that can be stably supplied over a long period of time.
従来、石炭のガス化プロセスは、酸素や空気を用いて部分酸化することにより行われていたが、2000℃といった高温で部分酸化する必要があるため、ガス化炉のコストが高くなるといった欠点を有していた。 Conventionally, the gasification process of coal has been performed by partial oxidation using oxygen or air. However, since it is necessary to perform partial oxidation at a high temperature of 2000 ° C., there is a disadvantage that the cost of the gasification furnace increases. Had.
この問題を解決するために、水蒸気を利用し、700℃〜900℃程度で石炭をガス化する技術(水蒸気ガス化)が開発されている。この技術では、温度を低く設定することでコストを低減することが可能となるが、生成された合成ガスには、2000℃の高温で部分酸化して生成した合成ガスと比較して、タールが多く含まれることが多い。水蒸気ガス化によって生成された合成ガスを利用するプロセスにおいて合成ガスの温度が低下すると、合成ガスに含まれるタールが凝縮し、配管の閉塞、プロセスで使用する機器の故障、触媒の被毒等の問題が生じてしまう。 In order to solve this problem, a technique (steam gasification) that uses steam to gasify coal at about 700 ° C. to 900 ° C. has been developed. In this technology, it is possible to reduce the cost by setting the temperature low, but the generated synthesis gas contains tar as compared with the synthesis gas generated by partial oxidation at a high temperature of 2000 ° C. Often included. When the temperature of the synthesis gas decreases in a process that uses the synthesis gas generated by steam gasification, the tar contained in the synthesis gas condenses, causing blockage of piping, failure of equipment used in the process, catalyst poisoning, etc. Problems arise.
そこで、生成された合成ガスに酸素や空気を添加して燃焼させ、1100℃〜1500℃に昇温して酸化改質することで、合成ガスに含まれるタールを除去する酸化改質装置が利用されている。 Therefore, an oxidation reformer that removes tar contained in the synthesis gas by adding oxygen and air to the generated synthesis gas, burning it, raising the temperature to 1100 ° C. to 1500 ° C. and performing oxidation reforming is used. Has been.
このような酸化改質装置において、本体の底面に設けられた第1通過口から本体内部に向かって鉛直上方に延伸するように形成された第1流路と、本体内部から本体の底面に設けられた第2通過口に向かって鉛直下方に延伸するように形成された第2流路と、両流路間を連通する中間流路とを備え、第1流路と、第2流路とにそれぞれ、ハニカム構造の蓄熱体を設け、蓄熱体の上方に位置する中間流路において酸化剤を供給し、合成ガスを昇温して酸化改質する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 In such an oxidation reforming apparatus, a first flow path formed so as to extend vertically upward from a first passage port provided on the bottom surface of the main body toward the inside of the main body, and provided from the inside of the main body to the bottom surface of the main body. A second flow path formed so as to extend vertically downward toward the second passage port, and an intermediate flow path communicating between both flow paths, the first flow path, the second flow path, In each of the above, there is disclosed a technique of providing a heat storage body having a honeycomb structure, supplying an oxidizing agent in an intermediate flow channel located above the heat storage body, and performing oxidation reforming by raising the temperature of the synthesis gas (for example, Patent Documents). 1).
特許文献1の技術では、合成ガスの流通方向を、第1通過口から導入して第2通過口から排出する流通方向と、第2通過口から導入して第1通過口から排出する流通方向とに切り換えて、酸化改質後の合成ガスが有する熱で、第1流路に配される蓄熱体と、第2流路に配される蓄熱体とを交互に加熱し、加熱された蓄熱体に酸化改質前の合成ガスを通すことで予熱している。 In the technique of Patent Document 1, the flow direction of the synthesis gas is introduced from the first passage port and discharged from the second passage port, and the flow direction is introduced from the second passage port and discharged from the first passage port. The heat storage body arranged in the first flow path and the heat storage body arranged in the second flow path are alternately heated by the heat of the synthesis gas after the oxidation reforming, and the heat storage The body is preheated by passing synthesis gas before oxidation reforming.
また、特許文献1に記載された第1通過口、第2通過口、第1流路、第2流路、中間流路を備え、第1流路と第2流路に亘って回転自在な、ハニカム構造の蓄熱体を設けた技術も開示されている(例えば、特許文献2)。特許文献2の技術では、蓄熱体における第2流路に配された部分が予め定められた温度まで加熱されたら、蓄熱体を回転して当該加熱された部分を第1流路に位置させることで、酸化改質前の合成ガスを予熱している。 In addition, the first passage port, the second passage port, the first passage, the second passage, and the intermediate passage described in Patent Document 1 are provided, and the first passage and the second passage are rotatable. A technique in which a heat storage body having a honeycomb structure is provided is also disclosed (for example, Patent Document 2). In the technique of Patent Document 2, when a portion of the heat storage body arranged in the second flow path is heated to a predetermined temperature, the heat storage body is rotated to position the heated portion in the first flow path. Therefore, the synthesis gas before the oxidation reforming is preheated.
しかし、ガス化原料によっては、合成ガスに灰が含まれることがあり、この場合、酸化改質装置内において、酸化剤によって1100℃以上に合成ガスが昇温されると、合成ガスに含まれる灰が溶融して溶融スラグとなってしまう。 However, depending on the gasification raw material, ash may be included in the synthesis gas. In this case, if the synthesis gas is heated to 1100 ° C. or higher by the oxidizing agent in the oxidation reformer, it is included in the synthesis gas. Ashes melt and become molten slag.
そうすると、特許文献1、2の技術では、酸化改質が行われる中間流路の下方に設けられる蓄熱体に溶融スラグが落下し、当該溶融スラグによって蓄熱体が閉塞してしまう。 Then, in the techniques of Patent Documents 1 and 2, the molten slag falls on the heat storage body provided below the intermediate flow path where the oxidation reforming is performed, and the heat storage body is blocked by the molten slag.
そこで、本発明は、このような課題に鑑み、合成ガスの流路に対する、蓄熱体の位置と、酸化剤供給部の位置とを工夫することで、合成ガスからタールを酸化改質して除去するとともに、灰を除去することができ、蓄熱体が溶融スラグで閉塞されてしまう事態を回避することが可能な酸化改質装置を提供することを目的としている。 Therefore, in view of such a problem, the present invention devised the position of the heat storage body and the position of the oxidant supply unit with respect to the synthesis gas flow path to oxidize and reform tar from the synthesis gas. In addition, an object of the present invention is to provide an oxidation reforming apparatus that can remove ash and avoid a situation in which a heat storage body is blocked by molten slag.
上記課題を解決するために、本発明の酸化改質装置は、ガス化原料をガス化させて生成された合成ガスを酸化改質する酸化改質装置であって、第1蓄熱体と、第1蓄熱体の鉛直下方に配され酸化剤を供給する第1酸化剤供給部とが設けられ、合成ガスが流通する第1の流路部と、第2蓄熱体と、第2蓄熱体の鉛直下方に配され酸化剤を供給する第2酸化剤供給部とが設けられ、合成ガスが流通する第2の流路部と、第1酸化剤供給部および第2酸化剤供給部よりも下方で第1の流路部および第2の流路部を連通する連通部と、連通部の下方に配されたスラグ貯留部と、合成ガスの流通方向を、第1蓄熱体側から第2蓄熱体側へと向かう第1の方向と、第2蓄熱体側から第1蓄熱体側へと向かう第2の方向とに切り換える切換手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an oxidation reforming apparatus of the present invention is an oxidation reforming apparatus that oxidizes and reforms a synthesis gas generated by gasifying a gasification raw material, the first heat storage body, A first oxidant supply unit that is disposed vertically below the one heat storage body and supplies an oxidant is provided, and a first flow path section through which the synthesis gas flows, a second heat storage body, and a vertical direction of the second heat storage body A second oxidant supply unit that is disposed below and supplies an oxidant, and is provided below the second flow path unit through which the synthesis gas flows, the first oxidant supply unit, and the second oxidant supply unit. a communication portion for communicating the first flow path portion and the second flow channel portion, and the slag reservoir disposed below the communicating portion, the flow direction of the synthesis gas, the second heat storage body side from the first thermal storage side obtain Bei a first direction towards the, and switching means for switching to a second direction from the second thermal storage side toward the first thermal storage side, the And wherein the door.
また、合成ガスの流通方向が第1の方向である場合に、第2蓄熱体との間で熱交換された後の合成ガスの温度を測定し、合成ガスの流通方向が第2の方向である場合に、第1蓄熱体との間で熱交換された後の合成ガスの温度を測定する温度測定部を備え、切換手段は、合成ガスの流通方向が第1の方向である場合に、温度測定部によって測定された第2蓄熱体との間で熱交換された後の合成ガスの温度が予め定められた温度以上であると、合成ガスの流通方向を第2の方向に切り換え、合成ガスの流通方向が第2の方向である場合に、温度測定部によって測定された第1蓄熱体との間で熱交換された後の合成ガスの温度が予め定められた温度以上であると、合成ガスの流通方向を第1の方向に切り換えるとしてもよい。 Further, when the flow direction of the synthesis gas is the first direction, the temperature of the synthesis gas after the heat exchange with the second heat storage body is measured, and the flow direction of the synthesis gas is the second direction. In some cases, a temperature measuring unit that measures the temperature of the synthesis gas after heat exchange with the first heat storage body, and the switching means, when the flow direction of the synthesis gas is the first direction, When the temperature of the synthesis gas after the heat exchange with the second heat storage body measured by the temperature measurement unit is equal to or higher than a predetermined temperature, the flow direction of the synthesis gas is switched to the second direction, When the gas flow direction is the second direction, the temperature of the synthesis gas after heat exchange with the first heat storage body measured by the temperature measurement unit is equal to or higher than a predetermined temperature. The flow direction of the synthesis gas may be switched to the first direction.
また、第1の流路部および第2の流路部は、鉛直方向に延伸しており、かつ、互いに並列して設けられているとしてもよい。 Further, the first flow path part and the second flow path part may extend in the vertical direction and be provided in parallel with each other.
また、連通部は、スラグ貯留部と連通し、鉛直下方に向かうに従って、水平方向の断面積が漸減するテーパ形状であるとしてもよい。 Moreover, a communicating part is good also as a taper shape which a horizontal cross-sectional area reduces gradually as it communicates with a slag storage part and goes vertically downward.
また、連通部に設けられ、溶融スラグを加熱する補助バーナをさらに備えるとしてもよい。 Moreover, it is good also as an auxiliary | assistant burner provided in a communicating part and heating a molten slag.
本発明によれば、合成ガスからタールを酸化改質して除去するとともに、灰を除去することができ、蓄熱体が溶融スラグで閉塞されてしまう事態を回避することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while oxidizing and removing tar from synthesis gas, ash can be removed and the situation where a thermal storage body is obstruct | occluded with molten slag can be avoided.
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.
(合成ガス生成システム100)
図1は、合成ガス生成システム100を説明するための図である。図1に示すように、合成ガス生成システム100は、合成ガス生成装置110と、酸化改質装置150と、精製装置160とを含んで構成される。なお、図1中、ガス化原料、ガス、水蒸気、空気の流れを実線の矢印で、流動媒体(砂)の流れを一点鎖線の矢印で示す。
(Syngas generation system 100)
FIG. 1 is a diagram for explaining a synthesis
(合成ガス生成装置110)
合成ガス生成装置110は、燃焼炉112と、媒体分離装置(サイクロン)114と、ガス化炉116とを含んで構成される。合成ガス生成装置110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。具体的に説明すると、まず、流動媒体は、燃焼炉112で900℃〜1000℃程度に加熱され、燃焼排ガスEXとともに媒体分離装置114に導入される。媒体分離装置114においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスEXとが分離され、当該分離された燃焼排ガスEXは、不図示の熱交換器(例えば、ボイラー)等で熱回収された後、外部へ排出される。
(Syngas generator 110)
The
一方、媒体分離装置114で分離された高温の流動媒体は、ガス化炉116に導入される。そして、ガス化炉116に導入された流動媒体は、ガス化炉116の底面から導入されるガス化剤(水蒸気)によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉112に戻される。
On the other hand, the high-temperature fluid medium separated by the
ガス化炉116は、例えば、気泡流動層(バブリング流動層)ガス化炉であり、褐炭等の石炭、石油コークス、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等の液体原料といったガス化原料を700℃〜900℃でガス化させて合成ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉116に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させて合成ガスを生成する(水蒸気ガス化)。
The
なお、ここでは、ガス化炉116として、循環流動層方式を例に挙げて説明したが、ガス化原料をガス化することができれば、ガス化炉116は、単なる流動層方式や、砂が自重で鉛直下方に流下することで移動層を形成する移動層方式であってもよい。
Here, the
ガス化炉116で生成された合成ガスX1には、タール、水蒸気、灰(燃焼灰、流動媒体)等が含まれているため、後段の酸化改質装置150、精製装置160に送出され、精製される。
Since the synthesis gas X1 generated in the
詳しくは後述するが、酸化改質装置150は、合成ガスX1に酸化剤を供給し、合成ガスX1に含まれるタールを酸化改質して除去するとともに、灰を溶融して溶融スラグとして除去する。
As will be described in detail later, the
精製装置160は、タールおよび灰が除去された合成ガスX2から、さらにタールを除去したり、合成ガスX2に含まれる硫黄や硫黄化合物、アンモニア等の窒素化合物、塩素や塩素化合物を除去して精製合成ガスを生成する。
The
以下、本実施形態において特徴的な酸化改質装置150について説明する。
Hereinafter, the
(酸化改質装置150)
図2は、本実施形態にかかる酸化改質装置150を説明するための図である。本実施形態の図2では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。また、図2において、ガスの流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。
(Oxidation reformer 150)
FIG. 2 is a diagram for explaining the
図2に示すように、酸化改質装置150は、本体210と、第1蓄熱体230aと、第2蓄熱体230bと、酸化剤供給部240と、スラグ貯留部250と、補助バーナ260と、温度検知部270と、温度測定部280と、制御部290とを含んで構成される。
As shown in FIG. 2, the
本体210は、鉛直方向(図2中、Z軸方向)に延伸した中空形状の容器であり、合成ガスX1、X2が流通する流路が形成される。具体的に説明すると、本体210には、内部空間を水平方向(図2中、X軸方向)に2分割する隔壁212が設けられており、隔壁212によって、第1の流路部Aと、第2の流路部Bとが形成される。したがって、第1の流路部Aと、第2の流路部Bとは、鉛直方向に延伸しており、かつ、隔壁212を隔てて互いに並列して本体210に設けられることとなる。さらに、本体210には、第1の流路部Aと第2の流路部Bとを連通する連通部Cが形成される。つまり、本体210に形成される流路は、第1の流路部A、連通部C、第2の流路部Bを含んで構成されることとなる。
The
また、本体210の天面には、ガス化炉116から送出された合成ガスX1が流通する導入配管214が接続される合成ガス入口220a、220bが設けられている。なお、合成ガス入口220aは第1の流路部Aと連通し、合成ガス入口220bは第2の流路部Bと連通する。
Further, on the top surface of the
また、本体210の天面には、本体210内で酸化改質された合成ガスX2を精製装置160に排出するための排出配管216が接続される合成ガス出口222a、222bが設けられている。なお、合成ガス出口222aは第1の流路部Aと連通し、合成ガス出口222bは第2の流路部Bと連通する。
Further, on the top surface of the
したがって、第1の流路部Aおよび第2の流路部Bのいずれか一方に導入された合成ガスX1は、連通部Cを通じて、第1の流路部Aおよび第2の流路部Bのいずれか他方から外部に排出されることとなる。 Therefore, the synthesis gas X1 introduced into one of the first flow path part A and the second flow path part B passes through the communication part C, and the first flow path part A and the second flow path part B. It will be discharged | emitted from either one of these to the outside.
また、合成ガス入口220aに接続された導入配管214にはバルブ214aが、合成ガス入口220bに接続された導入配管214にはバルブ214bが、合成ガス出口222aに接続された排出配管216にはバルブ216aが、合成ガス出口222bに接続された排出配管216にはバルブ216bが設けられている。当該バルブ214a、214b、216a、216bは、後述する制御部290によって開閉制御される。制御部290によるバルブ214a、214b、216a、216bの開閉制御については、後に詳述する。
Further, a
第1蓄熱体230a、第2蓄熱体230bは、例えば、コージェライト、アルミナ、ムライト、シリカ等のセラミックで構成され、合成ガスX2が有する熱を蓄熱したり、放熱して合成ガスX1を予熱したりする機能を有する。第1蓄熱体230aは、第1の流路部Aにおける合成ガス入口220a、合成ガス出口222aの下方、かつ、連通部Cの上方に設けられ、第2蓄熱体230bは、第2の流路部Bにおける合成ガス入口220b、合成ガス出口222bの下方かつ、連通部Cの上方に設けられる。
The first
酸化剤供給部240は、第1酸化剤供給部240aと、第2酸化剤供給部240bとを含んで構成され、制御部290の制御指令に応じて、第1の流路部Aを流通する過程で第1蓄熱体230aによって予熱された合成ガスX1、または、第2の流路部Bを流通する過程で第2蓄熱体230bによって予熱された合成ガスX1に酸化剤を供給する。
The
具体的に説明すると、第1酸化剤供給部240aは、第1の流路部Aにおける第1蓄熱体230aの鉛直下方であって連通部Cの上方に配され、第1の流路部Aにおける第1蓄熱体230aの鉛直下方に酸化剤を供給する。第2酸化剤供給部240bは、第2の流路部Bにおける第2蓄熱体230bの鉛直下方であって連通部Cの上方に配され、第2蓄熱体230bの鉛直下方に酸化剤を供給する。
More specifically, the first
ここで酸化剤は、少なくとも酸素を含む気体(例えば、酸素、空気)である。また、本実施形態において、第1酸化剤供給部240aと、第2酸化剤供給部240bとは、制御部290によって駆動制御される。制御部290による酸化剤供給部240(第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240b)の駆動制御については、後に詳述する。
Here, the oxidizing agent is a gas (for example, oxygen, air) containing at least oxygen. In the present embodiment, the first
酸化剤供給部240が酸化剤を供給することで、合成ガスX1に含まれる水素が燃焼し、合成ガスX1を1100℃〜1500℃程度まで昇温することができる。合成ガスX1を1100℃〜1500℃程度とする構成により、合成ガスX1に含まれるタールを酸化改質して除去することができる。また、合成ガスX1を1100℃〜1500℃程度とすることで、合成ガスX1に含まれる灰を溶融して、溶融スラグとして除去することができる。このようにして生じた溶融スラグは、連通部Cの下方に連通されたスラグ貯留部250に落下することとなる。
When the
なお、図2に示すように、本実施形態において、連通部Cは、鉛直下方に向かうに従って、水平方向の断面積が漸減するテーパ形状である。このため、酸化剤供給部240が酸化剤を供給することで生じた溶融スラグを、連通部Cにおいて集約することができ、また、集約させた溶融スラグを、連通部Cを構成する本体210の壁面を伝って流下させて、スラグ貯留部250に落下させることが可能となる。これにより、溶融スラグをスムーズにスラグ貯留部250に落下させることができ、溶融スラグの本体210内への蓄積を抑制することが可能となる。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the communication portion C has a tapered shape in which the horizontal sectional area gradually decreases as it goes vertically downward. For this reason, the molten slag generated by supplying the oxidizing agent by the
スラグ貯留部250は、例えば、水槽で構成され、本体210における連通部Cの下方に設けられる。スラグ貯留部250には、予め水が貯留されており、連通部Cを通じて落下した溶融スラグを水で冷却し、固化させて貯留する。スラグ貯留部250に貯留された溶融スラグは、不図示の搬出装置によって外部に排出される。
The
補助バーナ260は、連通部Cに設けられ、溶融スラグを加熱する。補助バーナ260は、制御部290の制御指令に応じて、温度検知部270が検知した連通部Cの温度が予め定められた温度未満となった場合に、溶融スラグを加熱する。ここで、予め定められた温度は、溶融スラグの流動性が十分確保できる最低温度であり、例えば、1200℃である。
The
補助バーナ260を備える構成により、溶融スラグの流動性を確保することができ、連通部Cを構成する本体210の壁面に溶融スラグが蓄積してしまう事態を回避することが可能となる。
With the configuration including the
温度測定部280は、合成ガス出口222a、222bから排出された合成ガスX2の温度を測定する。
The
制御部290は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成され、ROMからCPU自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのRAMや他の電子回路と協働して酸化改質装置150全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部290は、上述したように温度検知部270が検知した連通部Cの温度に基づいて補助バーナ260を駆動制御する。
The
また、制御部290は、合成ガスX1の流路を切り換える切換手段として機能し、温度測定部280が測定した合成ガスX2の温度に基づいて、バルブ214a、214b、216a、216bを開閉制御したり、第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240bを駆動制御したりする。
The
図3、図4は、制御部290によるバルブ214a、214b、216a、216b、第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240bの制御を説明するための図である。まず、酸化改質装置150を起動する際には、バルブ214a、214b、216a、216bを開とし、合成ガスX1の代わりにパージ用のガス(例えば、空気)を本体210に流通させた状態で、第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240bと実質的に同位置に設けられた昇温バーナ(図示せず)を駆動させ、本体210内を昇温する。そして、本体210内の温度が1200℃程度に達したら、合成ガスX1の酸化改質を開始する。
3 and 4 are diagrams for explaining control of the
なお、以下、第1蓄熱体230a側から第2蓄熱体230b側へと向かう合成ガスX1の流通方向、すなわち、上流側から順に、第1の流路部A、連通部C、第2の流路部Bと流通する方向を第1の方向と称し、第2蓄熱体230b側から第1蓄熱体230a側へと向かう合成ガスX1の流通方向、すなわち、上流側から順に、第2の流路部B、連通部C、第1の流路部Aと流通する方向を第2の方向と称する。
In the following, the flow direction of the synthesis gas X1 from the first
合成ガスX1の酸化改質を開始する際、例えば、まず、制御部290は、図3に示すように、バルブ214bと、バルブ216aとを閉じ(図3中、黒い塗りつぶしで示す)、導入配管214から合成ガスX1の導入を開始するとともに、第1酸化剤供給部240aを駆動させる。
When starting the oxidation reforming of the synthesis gas X1, for example, the
そうすると、図3中、実線の矢印で示すように、合成ガスX1は、第1の方向で本体210内を流通することとなる。つまり、合成ガスX1は、合成ガス入口220a、第1蓄熱体230a(第1の流路部A)、第1酸化剤供給部240a、連通部C、第2蓄熱体230b(第2の流路部B)、合成ガス出口222bをこの順で通って排出配管216に排出されることとなる。
Then, as shown by the solid line arrow in FIG. 3, the synthesis gas X1 flows through the
そうすると、起動時に1200℃程度に加熱された第1蓄熱体230aによって、酸化改質前の合成ガスX1を予熱することができる。したがって、第1酸化剤供給部240aが供給する、酸化改質に必要な温度(1100℃〜1500℃程度)まで昇温するのに必要な酸化剤の量を低減することが可能となる。これにより、酸化剤に要するコストを低減することができる。
Then, the synthesis gas X1 before the oxidation reforming can be preheated by the first
そして、制御部290は、温度測定部280が測定した合成ガスX2の温度が予め定められた温度以上となったら、図4に示すように、導入配管214から合成ガスX1の導入を維持したまま、バルブ214aと、バルブ216bとを閉じ(図4中、黒い塗りつぶしで示す)、バルブ214bと、バルブ216aとを開いて、第2酸化剤供給部240bを駆動させる。ここで、予め定められた温度は、流路の切り換え後に合成ガスX1を十分予熱可能となる第2蓄熱体230bの温度の最低値とみなせる値であり、例えば、600℃〜900℃程度である。
Then, when the temperature of the synthesis gas X2 measured by the
そうすると、図4中、実線の矢印で示すように、合成ガスX1は、第2の方向で本体210内を流通することとなる。つまり、合成ガスX1は、合成ガス入口220b、第2蓄熱体230b(第2の流路部B)、第2酸化剤供給部240b、連通部C、第1蓄熱体230a(第1の流路部A)、合成ガス出口222aをこの順で通って排出配管216に排出されることとなる。
Then, as shown by the solid line arrow in FIG. 4, the synthesis gas X <b> 1 flows through the
そうすると、図3に示す運転おいて1200℃程度に加熱された第2蓄熱体230bによって、酸化改質前の合成ガスX1を予熱することができる。したがって、第2酸化剤供給部240bが供給する、酸化改質に必要な温度(1100℃〜1500℃程度)まで昇温するのに必要な酸化剤の量を低減することが可能となる。これにより、酸化剤に要するコストを低減することができる。
Then, the synthesis gas X1 before the oxidation reforming can be preheated by the second
そして、制御部290は、温度測定部280が測定した合成ガスX2の温度が予め定められた温度以上となったら、図3に示すように、導入配管214から合成ガスX1の導入を維持したまま、バルブ214b、216aを閉じ、バルブ214a、216bを開いて、第1酸化剤供給部240aを駆動させ、以降、温度測定部280が測定した合成ガスX2の温度に応じて、図3に示す状態と、図4に示す状態を繰り返す。
Then, when the temperature of the synthesis gas X2 measured by the
換言すれば、制御部290は、合成ガスX1の流通方向を、第1の方向(図3に示す方向)と、第2の方向(図4に示す方向)とに切り換えることとなる。
In other words, the
以上説明したように、本実施形態にかかる酸化改質装置150によれば、合成ガスX1の流路を切り換える構成により、第1蓄熱体230aと第2蓄熱体230bとを交互に加熱するとともに、加熱された蓄熱体によって酸化改質前の合成ガスX1を常時予熱することができる。これにより、酸化剤供給部240(第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240b)が供給する酸化剤の量を低減することが可能となる。
As described above, according to the
また、上述したように、本実施形態にかかる酸化改質装置150において、鉛直上方から順に、第1蓄熱体230a、第1酸化剤供給部240a、スラグ貯留部250、または、第2蓄熱体230b、第2酸化剤供給部240b、スラグ貯留部250と配される。つまり、第1蓄熱体230a、第2蓄熱体230bは、第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240b(酸化剤供給部240が酸化剤を供給する箇所である供給箇所)からの溶融スラグの落下軌跡範囲外に設けられている。
In addition, as described above, in the
かかる構成により、第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240bによって生じた溶融スラグは、第1蓄熱体230a、第2蓄熱体230bに接触することがなく、第1蓄熱体230a、第2蓄熱体230bが溶融スラグで閉塞されてしまう事態を回避することができる。
With this configuration, the molten slag generated by the first
(変形例)
上述した実施形態において、スラグ貯留部250が連通部Cの真下に位置する、すなわち、隔壁212の真下に位置する構成について説明した。しかし、第1蓄熱体230aおよび第2蓄熱体230bが、酸化剤供給部240が酸化剤を供給する供給箇所(第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240b)からの溶融スラグの落下軌跡範囲外に配されれば、スラグ貯留部250の位置に限定はない。例えば、図5に示すように、本体210に対する水平方向(図5中、X軸方向)の位置が、隔壁212より第2の流路部B側に偏ったスラグ貯留部250を備えた酸化改質装置350であってもよい。なお、この場合、補助バーナ260が1つであってもよい。
(Modification)
In the above-described embodiment, the configuration in which the
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、上述した実施形態において、第1の流路部Aと、第2の流路部Bとが、鉛直方向に延伸する構成について説明した。しかし、第1の流路部Aと、第2の流路部Bとは、必ずしも鉛直方向に延伸していなくてもよく、例えば、水平方向に延伸していてもよい。少なくとも、第1の流路部Aに配される第1蓄熱体230aと、第2の流路部Bに配される第2蓄熱体230bとが、溶融スラグの落下軌跡範囲外に設けられればよい。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the first channel portion A and the second channel portion B extend in the vertical direction has been described. However, the first flow path portion A and the second flow path portion B do not necessarily extend in the vertical direction, and may extend in the horizontal direction, for example. As long as at least the first
また、上記実施形態において、第1蓄熱体230aと、第2蓄熱体230bとの鉛直方向の位置が等しく(または、実質的に等しく)、水平方向の位置が異なる構成について説明した。しかし、第2蓄熱体230bは、合成ガスX1の流路上、かつ、溶融スラグの落下軌跡範囲外であって、合成ガスX1の流通方向に対して、酸化剤供給部240が酸化剤を供給する供給箇所を境にして第1蓄熱体230aとは逆側に設けられればよい。したがって、第1蓄熱体230aと、第2蓄熱体230bとは、水平方向の位置が等しく(または、実質的に等しく)、鉛直方向の位置が異なるとしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the vertical position of the 1st
また、上述した実施形態において、第1の流路部Aと、第2の流路部Bとが、隔壁212を介して並行して設けられ、流通方向が第1の方向である場合、第2の流路部Bを流通する合成ガスX2の熱を、隔壁212を介して第1の流路部Aを流通する合成ガスX1に伝達することができ、流通方向が第2の方向である場合、第1の流路部Aを流通する合成ガスX2の熱を、隔壁212を介して第2の流路部Bを流通する合成ガスX1に伝達することができる構成、つまり、隔壁212を介して、第1の流路部Aを流通する合成ガスと第2の流路部Bとを流通する合成ガスとで熱交換できる構成を例に挙げて説明した。しかし、第1の流路部Aと第2の流路部Bとは、並行に配されていれば、離隔していてもよい。また、第1の流路部Aと第2の流路部Bとは、並行に配されていなくともよい。少なくとも、第1蓄熱体230a、第2蓄熱体230bが、溶融スラグの落下軌跡範囲外に設けられればよい。
In the above-described embodiment, when the first flow path portion A and the second flow path portion B are provided in parallel via the
また、上述した実施形態において、温度測定部280が、合成ガス出口222a、222bから排出された合成ガスX2の温度を測定する構成について説明した。しかし、温度測定部280は、合成ガスX1の流通方向が第1の方向である場合に、第2蓄熱体230bとの間で熱交換された後の合成ガスX2の温度を測定し、第2の方向である場合に、第1蓄熱体230aとの間で熱交換された後の合成ガスX2の温度を測定することができれば、測定位置に限定はない。
In the embodiment described above, the configuration in which the
また、上記実施形態において、制御部290は、温度測定部280が測定した合成ガスX2の温度で、間接的に蓄熱体(第1蓄熱体230aまたは第2蓄熱体230b)が十分加熱されたか否かを判定しているが、温度測定部280が蓄熱体(第1蓄熱体230aまたは第2蓄熱体230b)の温度を直接測定するとしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the
また、上述した実施形態において、酸化改質装置150は、合成ガス入口220a、220b、合成ガス出口222a、222bを備え、制御部290は、バルブ214a、214b、216a、216bを開閉制御するとともに、第1酸化剤供給部240a、第2酸化剤供給部240bを駆動制御することで、上記第1の方向と第2の方向とを切り換えている。しかし、本体210の天面に、2つの貫通口、すなわち、第1の流路部Aに連通する第1通過口と、第2の流路部Bに連通する第2通過口とを設けておき、制御部290は、第1通過口を合成ガス入口として機能させ、第2通過口を合成ガス出口として機能させて第1の方向とする場合と、第2通過口を合成ガス入口として機能させ、第1通過口を合成ガス出口として機能させる第2の方向とする場合とを切り換えるとしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、第1蓄熱体230aと、第2蓄熱体230bとを別体で構成するとともに、本体210に固定的に設置し、制御部290が、バルブ214a、214b、216a、216bを開閉制御することで、合成ガスX1、X2の流路を切り換えて、第1蓄熱体230aと第2蓄熱体230bとを交互に加熱するとともに、加熱された蓄熱体によって酸化改質前の合成ガスX1を常時予熱する構成について説明した。しかし、第1蓄熱体と、第2蓄熱体とを一体的に構成してもよい。この場合、合成ガスX1、X2の流通方向を固定し(例えば、第1の方向とし)、一体的に構成した蓄熱体を回転させることで、蓄熱体の1の部分とその他の部分とを交互に加熱するとともに、蓄熱体における加熱された部分によって酸化改質前の合成ガスX1を常時予熱するとしてもよい。
In the above-described embodiment, the first
また、上述した実施形態では、ガス化剤として水蒸気を利用したガス化炉116で生成された合成ガスX1中のタールを酸化改質する場合を例に挙げて説明したが、ガス化剤に限定はなく、例えば、窒素等であってもよい。
In the above-described embodiment, the case of oxidizing and reforming tar in the synthesis gas X1 generated in the
本発明は、ガス化原料をガス化させることで生成された合成ガスに含まれるタールを酸化改質する酸化改質装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an oxidation reformer that oxidizes and reforms tar contained in synthesis gas generated by gasifying a gasification raw material.
A 第1の流路部
B 第2の流路部
C 連通部
150、350 酸化改質装置
210 本体
230a 第1蓄熱体
230b 第2蓄熱体
240 酸化剤供給部
240a 第1酸化剤供給部
240b 第2酸化剤供給部
250 スラグ貯留部
260 補助バーナ
280 温度測定部
290 制御部(切換手段)
A 1st flow path part B 2nd flow path part
Claims (5)
第1蓄熱体と、前記第1蓄熱体の鉛直下方に配され酸化剤を供給する第1酸化剤供給部とが設けられ、前記合成ガスが流通する第1の流路部と、
第2蓄熱体と、前記第2蓄熱体の鉛直下方に配され酸化剤を供給する第2酸化剤供給部とが設けられ、前記合成ガスが流通する第2の流路部と、
前記第1酸化剤供給部および前記第2酸化剤供給部よりも下方で前記第1の流路部および前記第2の流路部を連通する連通部と、
前記連通部の下方に配されたスラグ貯留部と、
前記合成ガスの流通方向を、前記第1蓄熱体側から前記第2蓄熱体側へと向かう第1の方向と、前記第2蓄熱体側から前記第1蓄熱体側へと向かう第2の方向とに切り換える切換手段と、
を備えることを特徴とする酸化改質装置。 An oxidation reforming apparatus that oxidizes and reforms synthesis gas generated by gasifying a gasification raw material,
A first heat storage body, and a first flow path section through which the synthesis gas flows, the first heat storage body and a first oxidizer supply section that is disposed vertically below the first heat storage body and supplies an oxidizer,
A second heat storage body, and a second flow path section through which the synthesis gas flows, the second heat storage body being provided vertically below the second heat storage body and supplying a second oxidizing agent supply section.
A communication part that communicates the first flow path part and the second flow path part below the first oxidant supply part and the second oxidant supply part;
And the slag reservoir portion that is disposed below the previous Symbol communicating portion,
Switching for switching the flow direction of the synthesis gas between a first direction from the first heat storage body side to the second heat storage body side and a second direction from the second heat storage body side to the first heat storage body side. Means,
Oxidation reformer, wherein the obtaining Bei a.
前記切換手段は、
前記合成ガスの流通方向が前記第1の方向である場合に、前記温度測定部によって測定された前記第2蓄熱体との間で熱交換された後の合成ガスの温度が予め定められた温度以上であると、前記合成ガスの流通方向を前記第2の方向に切り換え、
前記合成ガスの流通方向が前記第2の方向である場合に、前記温度測定部によって測定された前記第1蓄熱体との間で熱交換された後の合成ガスの温度が前記予め定められた温度以上であると、前記合成ガスの流通方向を前記第1の方向に切り換えることを特徴とする請求項1に記載の酸化改質装置。 When the flow direction of the synthesis gas is the first direction, the temperature of the synthesis gas after heat exchange with the second heat storage body is measured, and the flow direction of the synthesis gas is the second direction. A temperature measuring unit for measuring the temperature of the synthesis gas after heat exchange with the first heat storage body,
The switching means is
When the flow direction of the synthesis gas is the first direction, the temperature of the synthesis gas after the heat exchange with the second heat storage body measured by the temperature measurement unit is a predetermined temperature. If it is above, the flow direction of the synthesis gas is switched to the second direction,
When the flow direction of the synthesis gas is the second direction, the temperature of the synthesis gas after the heat exchange with the first heat storage body measured by the temperature measurement unit is determined in advance. When a temperature above the oxidation reforming apparatus according to claim 1, characterized in that switching the flow direction of the synthesis gas to the first direction.
鉛直下方に向かうに従って、水平方向の断面積が漸減するテーパ形状であることを特徴とする請求項3に記載の酸化改質装置。 The communication part communicates with the slag storage part,
The oxidation reforming apparatus according to claim 3 , wherein the oxidation reforming apparatus has a tapered shape in which a horizontal cross-sectional area gradually decreases as it goes vertically downward.
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