JP6834387B2 - Fluidized bed system - Google Patents
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Description
本開示は、原料を燃焼またはガス化させる流動層システムに関する。 The present disclosure relates to a fluidized bed system for burning or gasifying raw materials.
石炭、バイオマス等の原料をガス化する技術として、700℃〜900℃程度の流動媒体を収容した収容槽の底部から流動化ガスを導入して流動媒体の流動層を形成し、さらに原料を収容槽に投入して、流動層で原料をガス化するガス化炉が開発されている。 As a technique for gasifying raw materials such as coal and biomass, fluidized gas is introduced from the bottom of a storage tank containing a fluidized medium at about 700 ° C. to 900 ° C. to form a fluidized bed of the fluidized medium, and the raw materials are further stored. A gasification furnace has been developed in which the raw material is gasified in the fluidized bed by putting it in a tank.
流動媒体は、一般的に、珪砂で構成されている。このため、原料にアルカリ金属が含まれていると、珪砂に含まれるシリカ(SiO2)が、アルカリ金属と反応し、複合酸化物が生成される。この複合酸化物は、800℃程度で溶融するため、ガス化炉内において、溶融した複合酸化物によって流動媒体が凝集(アグロメレーション)してしまう。そうすると、流動媒体が流動不良を起こし、流動層が形成されなくなったり、ガス化炉自体やガス化炉に接続された機器等が凝集した流動媒体で閉塞されたりするおそれがある。 The fluid medium is generally composed of silica sand. Therefore, when the raw material contains an alkali metal, the silica (SiO 2 ) contained in the silica sand reacts with the alkali metal to form a composite oxide. Since this composite oxide melts at about 800 ° C., the fluidized medium agglomerates (aggregates) due to the melted composite oxide in the gasification furnace. Then, the fluidized medium may cause a fluidized bed, the fluidized bed may not be formed, or the gasifier itself or the equipment connected to the gasifier may be blocked by the aggregated fluidized medium.
そこで、複合酸化物と反応することで、複合酸化物自体の溶融温度を上昇させる添加剤をガス化炉に投入し、ガス化炉内における流動媒体の凝集を抑制する技術が開発されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, a technique has been developed in which an additive that raises the melting temperature of the composite oxide itself by reacting with the composite oxide is introduced into the gasification furnace to suppress aggregation of the flow medium in the gasification furnace (). For example, Patent Document 1).
従来、流動媒体の凝集の発生有無は、目視で検知したり、温度分布や圧力損失に変化が生じたことによって検知したりしていた。つまり、流動媒体が凝集してはじめて、凝集に対する対応をとることができた。このため、流動媒体の凝集後に、添加剤を投入しても、凝集の解消に時間を要したり、添加剤が行き渡らず、凝集が解消されない箇所が生じたりするおそれがある。したがって、流動媒体の凝集を事前に予測できる技術の開発が希求されている。 Conventionally, the presence or absence of agglomeration of a fluid medium has been visually detected or detected by a change in temperature distribution or pressure loss. In other words, it was not possible to take measures against aggregation until the fluid medium aggregated. Therefore, even if the additive is added after the agglutination of the flow medium, it may take time to eliminate the agglutination, or the additive may not be distributed and some parts may not be agglutinated. Therefore, there is a need for the development of a technique capable of predicting agglutination of a fluid medium in advance.
本開示は、このような課題に鑑み、流動媒体の凝集を事前に予測することが可能な流動層システムを提供することを目的としている。 In view of such problems, the present disclosure aims to provide a fluidized bed system capable of predicting agglomeration of fluidized media in advance.
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る流動層システムは、燃焼炉と、前記燃焼炉の下流側に接続されたサイクロンと、前記サイクロンの下流側に接続された第1シールポットと、前記第1シールポットの下流側に接続されたガス化炉と、前記ガス化炉の下流側に接続された第2シールポットと、前記第1シールポットにおいて形成される流動層の粘度を測定する粘度測定部と、前記粘度測定部によって測定された粘度が予め定められた閾値以上となると、前記ガス化炉において形成される流動層の粘度を上昇させない処理を行う粘度制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, the fluidized bed system according to one aspect of the present disclosure includes a combustion furnace, a cyclone connected to the downstream side of the combustion furnace, and a first seal pot connected to the downstream side of the cyclone. The viscosities of the gasification furnace connected to the downstream side of the first seal pot, the second seal pot connected to the downstream side of the gasification furnace, and the fluidized bed formed in the first seal pot. A viscosity measuring unit to be measured and a viscosity control unit that performs a process of not increasing the viscosity of the fluidized bed formed in the gasification furnace when the viscosity measured by the viscosity measuring unit exceeds a predetermined threshold value. Be prepared.
上記課題を解決するために、本開示の他の一態様に係る流動層システムは、燃焼炉と、前記燃焼炉の下流側に接続されたサイクロンと、前記サイクロンの下流側に接続された第1シールポットと、前記第1シールポットの下流側に接続されたガス化炉と、前記ガス化炉の下流側に接続された第2シールポットと、前記サイクロンと前記第1シールポットとを接続する配管から流動媒体を抜き出す媒体抜出部と、抜き出された前記流動媒体で流動層を形成する流動層室と、前記流動層室において形成される流動層の粘度を測定する粘度測定部と、前記粘度測定部によって測定された粘度が予め定められた閾値以上となると、前記ガス化炉において形成される流動層の粘度を上昇させない処理を行う粘度制御部と、を備える。
In order to solve the above problems, the fluidized bed system according to another aspect of the present disclosure includes a combustion furnace, a cyclone connected to the downstream side of the combustion furnace, and a first connected to the downstream side of the cyclone. The seal pot, the gasifier connected to the downstream side of the first seal pot, the second seal pot connected to the downstream side of the gasifier, the cyclone, and the first seal pot are connected. A medium extraction unit for extracting a fluidized medium from a pipe, a fluidized bed chamber for forming a fluidized bed with the extracted fluidized bed, and a viscosity measuring unit for measuring the viscosity of the fluidized bed formed in the fluidized bed chamber. A viscosity control unit is provided which performs a process of not increasing the viscosity of the fluidized bed formed in the gasification furnace when the viscosity measured by the viscosity measuring unit becomes equal to or higher than a predetermined threshold value.
流動媒体の凝集を事前に予測することが可能となる。 It is possible to predict the agglutination of the flow medium in advance.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の一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、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、本開示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、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 An embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, etc. shown in such an embodiment are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description, and elements not directly related to the present disclosure are omitted from the illustration. To do.
(第1の実施形態:流動層システム100)
図1は、第1の実施形態にかかる流動層システム100を説明する図である。図1に示すように、流動層システム100は、流動層反応器110と、粘度測定部120と、粘度制御部130とを含んで構成される。なお、図1中、原料、流動媒体、水蒸気、ガス化ガス、燃焼排ガス等の物質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。
(First Embodiment: Fluidized Bed System 100)
FIG. 1 is a diagram illustrating a fluidized bed system 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fluidized bed system 100 includes a fluidized
図1に示すように、流動層反応器110は、燃焼炉210と、第1配管212と、サイクロン220と、第2配管222と、第1シールポット230と、第3配管232と、ガス化炉240と、第4配管242と、第2シールポット250と、第5配管252と、熱交換器260と、脱塵装置262とを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the fluidized
本実施形態において、流動層反応器110は、循環流動層式ガス化システムであり、燃焼炉210、第1配管212、サイクロン220、第2配管222、第1シールポット230、第3配管232、ガス化炉240、第4配管242、第2シールポット250、第5配管252に、流動媒体を熱媒体として循環させている。流動媒体は、粒径が300μm程度の珪砂で構成される。
In the present embodiment, the fluidized
燃焼炉210は、筒形状であり、上部に第1配管212が接続され、下部に第5配管252が接続される。燃焼炉210には、第5配管252を通じて燃料および流動媒体が導入される。燃焼炉210では、燃料が燃焼されて、流動媒体が900℃〜1000℃程度に加熱される。加熱された流動媒体および燃焼排ガスは、第1配管212を通じてサイクロン220に送出される。
The
サイクロン220は、第1配管212を通じて燃焼炉210から導入された流動媒体と燃焼排ガスとの混合物を固気分離する。サイクロン220で分離された高温の流動媒体は、サイクロン220の底部と第1シールポット230とを接続する第2配管222を通じて、第1シールポット230に導入される。
The
第1シールポット230(ループシール)は、第2配管222を通じてサイクロン220から導入された流動媒体を流動化し、流動層を形成する。
The first seal pot 230 (loop seal) fluidizes the fluidized medium introduced from the
図2は、第1シールポット230を説明する図である。第1シールポット230は、流動媒体を収容する収容槽230aと、収容槽230aの下方に設けられた風箱230bとを含んで構成される。
FIG. 2 is a diagram illustrating the
収容槽230aの天井には、入口230cが形成されている。入口230cには、第2配管222が接続される。また、収容槽230aの側面には、出口230dが形成されている。出口230dには、第3配管232が接続される。収容槽230a内には、天井から鉛直下方に延在した仕切板230eが設けられている。仕切板230eは、収容槽230a内を、入口230cが形成される領域230fと、出口230dが形成される領域230gとに区画する。また、仕切板230eの先端は、出口230dの下端より鉛直下方まで延在している。仕切板230eを備える構成により、サイクロン220からガス化炉240への燃焼排ガスの流入およびガス化炉240からサイクロン220へのガス化ガスの流入を防止することができる。
An
風箱230bの上部は、通気可能な分散板で構成されており、収容槽230aの底面としても機能する。風箱230bには、不図示の水蒸気供給部から水蒸気が供給される。風箱230bに供給された水蒸気は、収容槽230aの底面(分散板)から当該収容槽230a内に導入される。したがって、第2配管222を通じてサイクロン220から導入された流動媒体は、水蒸気によって流動化し、収容槽230a内において気泡流動層が形成される。
The upper part of the
そして、サイクロン220からのさらなる流動媒体の導入に伴って、流動層の鉛直方向の位置が高くなると、流動媒体は、出口230dの下端をオーバーフローし、第3配管232を通じてガス化炉240へ導入されることとなる。
Then, when the vertical position of the fluidized bed becomes higher with the introduction of the further fluidized medium from the
第1シールポット230(第3配管232)から導入された流動媒体は、ガス化炉240において、流動化ガス(例えば、水蒸気)によって流動化する。具体的に説明すると、ガス化炉240は、流動媒体を収容する収容槽240aと、収容槽240aの下方に設けられた風箱240bとを含んで構成される。風箱240bの上部は、通気可能な分散板で構成されており、収容槽240aの底面としても機能する。風箱240bには、不図示の水蒸気供給部から水蒸気が供給される。風箱240bに供給された水蒸気は、収容槽240aの底面(分散板)から当該収容槽240a内に導入される。したがって、第1シールポット230から導入された高温の流動媒体は、水蒸気によって流動化し、収容槽240a内において気泡流動層が形成される。
The flow medium introduced from the first seal pot 230 (third pipe 232) is fluidized by the fluidized gas (for example, steam) in the gasification furnace 240. More specifically, the gasification furnace 240 includes a storage tank 240a for accommodating a flow medium and a
また、ガス化炉240(収容槽240a)には、石炭やバイオマス等の原料が投入される。投入された原料は、流動媒体が有する700℃〜900℃程度の熱によってガス化され、これによってガス化ガス(合成ガス)が生成される。生成されたガス化ガスは、後段の設備に送出される。 Further, raw materials such as coal and biomass are put into the gasification furnace 240 (containment tank 240a). The charged raw material is gasified by the heat of the flow medium at about 700 ° C. to 900 ° C., whereby gasification gas (synthetic gas) is generated. The generated gasification gas is sent to the subsequent equipment.
そして、ガス化炉240において流動化された流動媒体は、ガス化炉240と第2シールポット250とを接続する第4配管242を通じて、第2シールポット250に導入される。
Then, the fluidized medium in the gasification furnace 240 is introduced into the
第2シールポット250(ループシール)は、第4配管242を通じてガス化炉240から導入された流動媒体を流動化し、流動層を形成する。第2シールポット250は、ガス化炉240から燃焼炉210へのガス化ガスの流入および燃焼炉210からガス化炉240への燃焼排ガスの流入を防止する。第2シールポット250の構成は、上記第1シールポット230と実質的に等しいため、ここでは、詳細な説明を省略する。第2シールポット250からオーバーフローした流動媒体は、第5配管252を通じて燃焼炉210に戻される。
The second seal pot 250 (loop seal) fluidizes the fluidized medium introduced from the gasifier 240 through the
このように、本実施形態にかかる流動層反応器110において、流動媒体は、燃焼炉210、第1配管212、サイクロン220、第2配管222、第1シールポット230、第3配管232、ガス化炉240、第4配管242、第2シールポット250、第5配管252を、この順に移動し、再度燃焼炉210に導入されることにより、これらを循環することとなる。
As described above, in the
なお、サイクロン220によって分離された燃焼排ガスは、熱交換器260(ボイラ)によって熱交換(冷却)され、脱塵装置262によって脱塵された後、外部に送出される。
The combustion exhaust gas separated by the
また、燃焼炉210には、第5配管252を通じて、ガス化炉240において原料がガス化した後に残留した原料の残渣が導入される。したがって、ガス化炉240から燃焼炉210に導入される原料の残渣が、燃焼炉210において燃料として利用される。
Further, the residue of the raw material remaining after the raw material is gasified in the gasification furnace 240 is introduced into the
上記したように、流動媒体は、燃焼炉210で900℃〜1000℃程度に加熱され、ガス化炉240で700℃〜900℃程度の流動媒体の流動層が形成される。そして、ガス化炉240に原料が投入されて、ガス化ガスが生成される。
As described above, the fluidized medium is heated to about 900 ° C. to 1000 ° C. in the
ここで、原料にアルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム)が含まれていると、燃焼炉210およびガス化炉240において、流動媒体を構成する珪砂に含まれるシリカとアルカリ金属とが反応して、複合酸化物が生成される。この複合酸化物は、800℃程度で溶融する。したがって、ガス化炉240において、溶融した複合酸化物によって流動媒体が凝集してしまう。なお、燃焼炉210において、流動媒体は希薄流動層を形成しているため、流動媒体の気泡流動層が形成されるガス化炉240と比較して、流動媒体の移動速度が大きい。このため、燃焼炉210では、複合酸化物が溶融するものの、流動媒体はほとんど凝集しない。
Here, when the raw material contains an alkali metal (for example, sodium or potassium), the silica contained in the silica sand constituting the flow medium reacts with the alkali metal in the
流動媒体が凝集してしまうと、流動媒体が流動不良を起こし、第1シールポット230、ガス化炉240、第2シールポット250において流動層が形成されなくなったり、第2配管222、第1シールポット230、第3配管232、ガス化炉240、第4配管242、第2シールポット250、第5配管252が凝集した流動媒体で閉塞されたりするおそれがある。
If the fluidized medium is agglomerated, the fluidized medium causes poor flow, and the fluidized bed is not formed in the
そこで、粘度測定部120によって流動層の粘度を測定し、流動媒体の凝集を事前に予測する。
Therefore, the viscosity of the fluidized bed is measured by the
図1に戻って説明すると、粘度測定部120は、第1シールポット230に形成された流動層の粘度を測定する。ガス化炉240に投入された原料は、燃焼炉210で消費されることになる。したがって、粘度測定部120が第1シールポット230の粘度を測定する構成により、流動媒体自体の流動層の粘度を測定することができる。
Returning to FIG. 1, the
図3は、粘度測定部120を説明する図である。図3(a)は、粘度測定部120の使用形態を説明する図である。図3(b)は、カップ122の形状を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
図3(a)に示すように、粘度測定部120は、カップ122と、回転軸124と、モータ126と、粘度換算部128とを含んで構成される。なお、粘度測定部120は、カップ122の形状以外、既存の回転粘度計の技術を適用できるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
As shown in FIG. 3A, the
カップ122は、第1シールポット230における領域230gに形成された流動層内に配される。カップ122は、円板122aと、円板122aの外周から立設した円筒形状の本体部122bとを含んで構成される。カップ122は、円板122aが鉛直上方に位置するように、流動槽内に設置される。
The
回転軸124は、カップ122の円板122aの中心に接続される。モータ126は、回転軸124を回転させることで、カップ122を回転させる。粘度換算部128は、回転軸124に課されるトルクを測定し、トルクを粘度に換算する。粘度換算部128によって得られた粘度を示す情報は、粘度制御部130に伝達される。
The
図3(b)に示すように、本実施形態において、カップ122の円板122aに複数の孔122cが形成されている。孔122cを有することにより、風箱240bから供給される水蒸気がカップ122内に滞留して、流動媒体のカップ122への導入を妨げてしまう事態を回避することができる。したがって、流動層の粘度を安定して測定することが可能となる。
As shown in FIG. 3B, in the present embodiment, a plurality of
図1に戻って説明すると、粘度制御部130は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成される。粘度制御部130は、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、流動層システム100を管理および制御する。本実施形態において、粘度制御部130は、粘度測定部120によって測定された粘度が予め定められた閾値以上となったか否かを判定する。ここで、閾値は、流動層反応器110の設計値によって決定される値であり、不図示のメモリに保持される。
Returning to FIG. 1, the
閾値の決定について具体的に説明すると、流動層の粘度が高いと流動化開始ガス線速度(最小流動化速度)Umfが大きくなる。図4は、流動層の粘度と流動化開始ガス線速度Umfとの関係を説明する図である。 Specifically explaining the determination of the threshold value, when the viscosity of the fluidized bed is high, the fluidization start gas ray velocity (minimum fluidization velocity) Umf becomes large. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the viscosity of the fluidized bed and the fluidization start gas linear velocity Umf.
アルカリ金属として水酸化カリウムを流動媒体に添加し、空塔ガス線速度U0/流動化開始ガス線速度Umfを一定(2.0)にして流動層を形成し、流動層の粘度、流動化ガス(水蒸気)の流量、流動層の圧力損失を測定した。なお、水酸化カリウムの添加率を、0.0%(図4中、白丸で示す)、0.6%(図4中、白三角で示す)、1.1%(図4中、白四角で示す)、1.7%(図4中、黒丸で示す)、2.2%(図4中、黒三角で示す)とした場合の粘度および流量を測定した。また、水酸化カリウムの添加率を、0.0%、0.6%、1.1%とした場合の圧力損失および流量を測定した。 Potassium hydroxide is added to the fluidized medium as an alkali metal to form a fluidized bed with the superficial gas linear velocity U0 / fluidized start gas linear velocity Umf constant (2.0), and the viscosity of the fluidized bed and the fluidized gas. The flow rate of (water vapor) and the pressure loss of the fluidized bed were measured. The addition rates of potassium hydroxide were 0.0% (indicated by white circles in FIG. 4), 0.6% (indicated by white triangles in FIG. 4), and 1.1% (indicated by white squares in FIG. 4). The viscosity and flow rate were measured at 1.7% (indicated by black circles in FIG. 4) and 2.2% (indicated by black triangles in FIG. 4). In addition, the pressure loss and the flow rate were measured when the addition rate of potassium hydroxide was 0.0%, 0.6%, and 1.1%.
その結果得られた、流動層の粘度と流動化ガスの流量との関係を図4(a)に示す。また、流動層の圧力損失と流動化ガスの流量との関係を図4(b)に示す。 The relationship between the viscosity of the fluidized bed and the flow rate of the fluidized gas obtained as a result is shown in FIG. 4 (a). The relationship between the pressure loss in the fluidized bed and the flow rate of the fluidized gas is shown in FIG. 4 (b).
図4(a)に示すように、水酸化カリウムの添加率に拘わらず、流動化ガスの流量を上昇させるにしたがって、粘度が低下する。そして、所定の流量に到達すると、粘度が一定になる。流動化ガスの流量が小さいと流動媒体が流動化しないので、粘度は大きい。しかし、流動化ガスの流量が所定の流量となると、流動媒体が流動化して流動層を形成し始めるため、粘度が低下する。つまり、粘度が一定になったときの流動化ガスの流量が流動化開始ガス線速度Umfである。 As shown in FIG. 4A, the viscosity decreases as the flow rate of the fluidized gas increases, regardless of the addition rate of potassium hydroxide. Then, when the predetermined flow rate is reached, the viscosity becomes constant. If the flow rate of the fluidized gas is small, the fluidized medium does not fluidize, so the viscosity is high. However, when the flow rate of the fluidized gas reaches a predetermined flow rate, the fluidized medium fluidizes and begins to form a fluidized bed, so that the viscosity decreases. That is, the flow rate of the fluidized gas when the viscosity becomes constant is the fluidization start gas linear velocity Umf.
また、図4(b)に示すように、水酸化カリウムの添加率に拘わらず、流動化ガスの流量を上昇させるにしたがって、圧力損失が上昇する。そして、所定の流量に到達すると、圧力損失が一定になる。流動化ガスの流量が小さいと、流動化ガスが流動媒体を浮上させる(流動媒体を流動化させる)ことなく通過するため、圧力損失は小さい。しかし、流動化ガスの流量が所定の流量となると、流動媒体を浮上させることで流動化させて流動層を形成させ始めるため、圧力損失が上昇する。つまり、圧力損失が一定になったときの流動化ガスの流量が流動化開始ガス線速度Umfである。 Further, as shown in FIG. 4B, the pressure loss increases as the flow rate of the fluidized gas increases regardless of the addition rate of potassium hydroxide. Then, when the predetermined flow rate is reached, the pressure loss becomes constant. When the flow rate of the fluidized gas is small, the pressure loss is small because the fluidized gas passes through the fluidized medium without floating (fluidizing the fluidized medium). However, when the flow rate of the fluidized gas reaches a predetermined flow rate, the fluidized medium is floated to be fluidized to start forming a fluidized bed, so that the pressure loss increases. That is, the flow rate of the fluidized gas when the pressure loss becomes constant is the fluidization start gas linear velocity Umf.
流動化開始ガス線速度Umfについて検討すると、図4(a)、図4(b)に示すように、水酸化カリウムの添加率が上昇するにしたがって、流動化開始ガス線速度Umfが大きくなることが確認された。 Examining the fluidization start gas linear velocity Umf, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the fluidization start gas linear velocity Umf increases as the addition rate of potassium hydroxide increases. Was confirmed.
一方、ガス化炉240において風箱240bが供給する水蒸気の流量の最大許容値は、設計によって決定されている。そこで、閾値は、流動化開始ガス線速度Umfが最大許容値以下の所定の値となる流動層の粘度に設定される。
On the other hand, the maximum permissible value of the flow rate of steam supplied by the
粘度制御部130によって、流動層の粘度が閾値以上になったか否かを判定することにより、流動媒体の凝集を事前に予測することが可能となる。
By determining whether or not the viscosity of the fluidized bed exceeds the threshold value by the
そして、粘度制御部130は、粘度測定部120によって測定された粘度が閾値以上となると、流動層の粘度を上昇させない処理を行う。粘度制御部130は、例えば、流動層反応器110から流動媒体を一部抜き出して、洗浄し、洗浄した流動媒体を流動層反応器110に返送する。また、粘度制御部130は、流動層反応器110から流動媒体を一部抜き出して、新たな(複合酸化物を含まない)流動媒体を導入してもよい。また、粘度制御部130は、流動層反応器110に、複合酸化物の融点を上昇させる添加剤を導入してもよい。また、粘度制御部130は、流動層反応器110の運転を停止してもよい。
Then, when the viscosity measured by the
以上説明したように、本実施形態にかかる流動層システム100によれば、流動層の粘度を測定することにより、流動媒体の凝集を事前に予測することができる。これにより、凝集によって、流動層システム100に不具合が生じる事態を回避することが可能となる。したがって、流動層反応器110を安定して運転することができる。
As described above, according to the fluidized bed system 100 according to the present embodiment, the aggregation of the fluidized medium can be predicted in advance by measuring the viscosity of the fluidized bed. As a result, it is possible to avoid a situation in which the fluidized bed system 100 malfunctions due to aggregation. Therefore, the
また、粘度制御部130による判定頻度(もしくは、粘度測定部120による粘度の測定頻度)は、原料に含まれるアルカリ金属の濃度と、単位時間当たりの原料の投入量と、アルカリ金属の添加率に応じた流動化開始ガス線速度Umfと、閾値とに基づいて決定される。アルカリ金属の添加率と流動化開始ガス線速度Umfとの関係は、アルカリ金属の種類によって異なる。したがって、例えば、アルカリ金属ごとに、アルカリ金属の添加率と流動化開始ガス線速度Umfとを関連付けたマップを不図示のメモリに保持しておく。そして、粘度制御部130は、マップを参照し、原料に含まれるアルカリ金属の種類、および、濃度と、単位時間当たりの原料の投入量とに基づき、粘度が閾値に到達するまでの時間を導出する。そして、粘度制御部130は、前回、流動層の粘度を上昇させない処理を行ってから導出した時間までの時間間隔で、上記判定処理を行う。
The frequency of determination by the viscosity control unit 130 (or the frequency of measurement of viscosity by the viscosity measurement unit 120) is determined by the concentration of the alkali metal contained in the raw material, the amount of the raw material input per unit time, and the addition rate of the alkali metal. It is determined based on the corresponding fluidization start gas ray velocity Umf and the threshold value. The relationship between the addition rate of the alkali metal and the fluidization start gas linear velocity Umf differs depending on the type of the alkali metal. Therefore, for example, a map in which the addition rate of the alkali metal and the fluidization start gas ray velocity Umf are associated with each alkali metal is stored in a memory (not shown). Then, the
(第2の実施形態:流動層システム300)
図5は、第2の実施形態にかかる流動層システム300を説明する図である。図5に示すように、流動層システム300は、流動層反応器110と、媒体抜出部310と、流動層室320と、粘度測定部120と、粘度制御部130とを含んで構成される。なお、図5中、原料、流動媒体、水蒸気、ガス化ガス、燃焼排ガス等の物質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。また、上記流動層システム100と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment: Fluidized Bed System 300)
FIG. 5 is a diagram illustrating the
媒体抜出部310は、排出管312と、バルブ314とを含んで構成される。排出管312は、一端が第2配管222(具体的には、第2配管222のうち、鉛直上方から鉛直下方に傾斜している箇所)に接続され、他端が流動層室320(収容槽)に接続された配管である。バルブ314は、例えば、バタフライ弁で構成され、排出管312に設けられる。バルブ314が開弁されると、第2配管222に一時的に滞留した流動媒体が自重で排出管312を通じて流動層室320に排出される。つまり、バルブ314が開弁されることによって、流動媒体を第2配管222から抜き出す。
The
流動層室320は、流動媒体を収容する収容槽と、収容槽の下方に設けられた風箱とを含んで構成される。風箱の上部は、通気可能な分散板で構成されており、収容槽の底面としても機能する。風箱には、水蒸気が供給される。風箱に供給された水蒸気は、収容槽の底面(分散板)から当該収容槽内に導入される。したがって、媒体抜出部310から導入された流動媒体は、水蒸気によって流動化し、収容槽内において気泡流動層が形成される。
The
また、本実施形態において、粘度測定部120は、流動層室320に形成された流動層の粘度を測定する。
Further, in the present embodiment, the
本実施形態にかかる流動層システム300においても、流動層の粘度を測定することにより、流動媒体の凝集を事前に予測することができる。また、流動層反応器110から流動媒体を抜き出して、流動層の粘度を測定するため、流動層反応器110に粘度計を設置できない場合であっても、流動媒体の凝集を事前に予測することが可能となる。
Also in the
また、ガス化炉240に投入された原料は、燃焼炉210で消費されることになる。したがって、第2配管222から流動媒体を抜き出す構成により、流動媒体自体の流動層の粘度を測定することができる。また、原料(原料の残渣)が外部に排出されてしまう事態を回避することができる。
Further, the raw material charged into the gasification furnace 240 will be consumed in the
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示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技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that they also naturally belong to the technical scope.
例えば、上述した第1の実施形態において、粘度測定部120が、第1シールポット230の粘度を測定する構成を例に挙げて説明した。しかし、粘度測定部120は、流動層反応器110において流動層が形成される箇所の粘度、具体的には、燃焼炉210の下部に形成される気泡流動層、第1シールポット230に形成される気泡流動層、ガス化炉240に形成される気泡流動層、第2シールポット250に形成される気泡流動層のうち、いずれか1または複数の流動層の粘度を測定してもよい。
For example, in the above-described first embodiment, the configuration in which the
また、上記実施形態において、流動層反応器110が、循環流動層式ガス化システムである場合を例に挙げて説明した。しかし、流動層反応器110は、流動媒体の流動層を形成し、アルカリ金属を含む原料を、流動層によって燃焼またはガス化させることができれば、構成に限定はない。
Further, in the above embodiment, the case where the
また、上記第2の実施形態において、媒体抜出部310が第2配管222から流動媒体を抜き出す構成を例に挙げて説明した。しかし、媒体抜出部310は、流動層反応器110から流動媒体を抜き出すことができれば、抜き出す位置に限定はなく、例えば、燃焼炉210、第1配管212、サイクロン220、第2配管222、第1シールポット230、第3配管232、ガス化炉240、第4配管242、第2シールポット250、第5配管252のいずれか1または複数から流動媒体を抜き出してもよい。
Further, in the second embodiment, the configuration in which the
本開示は、原料を燃焼またはガス化させる流動層システムに利用することができる。 The present disclosure can be used in fluidized bed systems that burn or gasify raw materials.
100 流動層システム
110 流動層反応器
120 粘度測定部
130 粘度制御部
210 燃焼炉
220 サイクロン
230 第1シールポット
240 ガス化炉
250 第2シールポット
300 流動層システム
310 媒体抜出部
320 流動層室
100
Claims (2)
前記燃焼炉の下流側に接続されたサイクロンと、
前記サイクロンの下流側に接続された第1シールポットと、
前記第1シールポットの下流側に接続されたガス化炉と、
前記ガス化炉の下流側に接続された第2シールポットと、
前記第1シールポットにおいて形成される流動層の粘度を測定する粘度測定部と、
前記粘度測定部によって測定された粘度が予め定められた閾値以上となると、前記ガス化炉において形成される流動層の粘度を上昇させない処理を行う粘度制御部と、
を備えた流動層システム。 Combustion furnace and
With the cyclone connected to the downstream side of the combustion furnace,
The first seal pot connected to the downstream side of the cyclone and
A gasifier connected to the downstream side of the first seal pot and
A second seal pot connected to the downstream side of the gasifier and
A viscometer measuring unit for measuring the viscosity of the fluidized bed formed in the first seal pot,
When the viscosity measured by the viscosity measuring unit exceeds a predetermined threshold value, a viscosity control unit that performs a treatment that does not increase the viscosity of the fluidized bed formed in the gasification furnace.
Fluidized bed system with.
前記燃焼炉の下流側に接続されたサイクロンと、
前記サイクロンの下流側に接続された第1シールポットと、
前記第1シールポットの下流側に接続されたガス化炉と、
前記ガス化炉の下流側に接続された第2シールポットと、
前記サイクロンと前記第1シールポットとを接続する配管から流動媒体を抜き出す媒体抜出部と、
抜き出された前記流動媒体で流動層を形成する流動層室と、
前記流動層室において形成される流動層の粘度を測定する粘度測定部と、
前記粘度測定部によって測定された粘度が予め定められた閾値以上となると、前記ガス化炉において形成される流動層の粘度を上昇させない処理を行う粘度制御部と、
を備えた流動層システム。 Combustion furnace and
With the cyclone connected to the downstream side of the combustion furnace,
The first seal pot connected to the downstream side of the cyclone and
A gasifier connected to the downstream side of the first seal pot and
A second seal pot connected to the downstream side of the gasifier and
A medium extraction portion for extracting a flow medium from a pipe connecting the cyclone and the first seal pot,
A fluidized bed chamber that forms a fluidized bed with the extracted fluidized medium,
A viscometer measuring unit for measuring the viscosity of the fluidized bed formed in the fluidized bed chamber,
When the viscosity measured by the viscosity measuring unit exceeds a predetermined threshold value, a viscosity control unit that performs a treatment that does not increase the viscosity of the fluidized bed formed in the gasification furnace.
Fluidized bed system with.
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