JPH0525919B2 - - Google Patents

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JPH0525919B2
JPH0525919B2 JP57192482A JP19248282A JPH0525919B2 JP H0525919 B2 JPH0525919 B2 JP H0525919B2 JP 57192482 A JP57192482 A JP 57192482A JP 19248282 A JP19248282 A JP 19248282A JP H0525919 B2 JPH0525919 B2 JP H0525919B2
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JP
Japan
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coal
gasification
chamber
gasifier
gas
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JP57192482A
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JPS5984980A (ja
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Shuntaro Koyama
Norio Arashi
Atsushi Morihara
Mitsuhiro Matsuo
Yoshiki Noguchi
Takao Hishinuma
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Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は、高温のガス化炉内に微粉石炭をガス
化剤とともに噴流して供給し、微粉石炭のガス化
を計る石炭ガス方法及び装置に関する。 〔従来技術〕 石炭ガス化装置のガス化炉には、固定層方式、
流動層方式及び噴流層方式がある。中でも噴流層
方式は、炉内温度を石炭灰の融点以上(1300〜
1600℃)に高めるため、他の方式に比べカーボン
ガス化率(ガスとして発生するカーボン量/石炭
中のカーボン量)やH2及びCOガス収量等が高め
やすく、また硫黄や窒素化合物等の公害性の副生
物が少ないため、合成ガス及び複合発電用燃料ガ
スの製造に好適である。 石炭のガス化反応は、大別すると次のようにな
る。 石炭→チヤー、H2、CO、CO2、CH4 ……(1) C(チヤー)+H2O→CH+H2 ……(2) C(チヤー)+CO2→2CO ……(3) C+O2→CO2、CO ……(4) ここにチヤーとはガスとともに飛散するカーボ
ン粒子をいう。 そして、一般に噴流層方式によるガス化におい
ては、次のことが公知となつている。 酸素供給量が石炭供給量との比が大きい程カ
ーボンガス化効率は高くなる。しかし、この比
がある一定値以上になると、生成ガス中の有効
ガス(H2とCO)量が減少し、CO2ガスが増え
る。 前記(2)、(3)の反応は、高温かつ石炭粒子の滞
留時間が長い程促進される。 スラグ排出口の断面積をガス化反応部の断面
積より小さくし、生成ガスをガス化炉内に長く
滞留させる程ガス化温度を高温に維持できる。 ところで、噴流層方式によるガス化炉において
は、石炭の供給方法に第1図と第2図とに示した
2つの方式がある。第1図に示した石炭供給方式
は、ガス化炉10に設けたバーナ12から石炭ま
たはチヤーとともに、スチーム及び酸素または空
気等のガス化剤を同時に供給する方式である。こ
の方式は、前記ガス化反応式(1)〜(4)式に特に区別
せず反応させようとするものであり、この方式の
代表例としてはテキサコ(Texaco)プロセス、
シエル−コツパーズ(Shell−Koppers)プロセ
ス等がある。 第2図に示した石炭供給方式は、石炭をガス化
剤とともに供給するバーナ12の他に、石炭を単
独で供給することができるバーナ14を備えたも
のであつて、熱分解反応(又は還流)である(1)式
の反応がより容易に起るように工夫したものであ
る。この石炭供給方式をとるものとしては、米国
のBIGAS プロセス、コンバツシヨンエンジニ
アリング(Combustion Engineering)プロセス
等がある。 上記のいずれのプロセスにおいても、カーボン
ガス化率を向上させるために種々の試みがなされ
ており、その最も代表的な方法は、チヤーを回収
して再びガス化炉に戻しガス化する、いわゆるチ
ヤー再循環方式である。しかし、チヤー再循環方
式は、チヤーを循環するためのポンプ、タンク、
バルブ等の機器類が必要であり、ガス化プロセス
を複雑にする。このため、ガス化装置の運転性能
を悪くするばかりでなく、チヤーの輸送量を正確
に測定する手段が確立させていないため、チヤー
の循環量の制御が困難となり、特にチヤーの供給
量によつてガス化条件が大きく変動するプロセス
においては、チヤーの定量循環のために多大の設
備を必要とする欠点を有する。 〔発明の目的〕 本発明は、前記従来技術の欠点を解消するため
になされたもので、チヤーの再循環をすることな
くカーボンガス化率を向上することができる石炭
ガス化方法及び装置を提供することを目的とす
る。 〔発明の概要〕 本発明は、石炭ガス化炉内を絞り部によつて3
つの室に分割し、下部をスラグ冷却室とし、中間
部をガス化室とし、上部を熱回収室とした石炭ガ
ス化装置による石炭ガス化方法において、前記ガ
ス化室の上部絞り部の直下から接線方向に微粉石
炭を噴出して旋回、下降流を形成し、前記ガス化
室の下部から接線方向に微粉石炭とガス化剤とを
噴出して反応させて旋回、上昇流を形成し、前記
旋回、下降する微粉石炭を前記旋回、上昇する反
応ガスと接触させてガス化する石炭ガス化方法及
び装置である。 〔発明の実施例〕 本発明は、発明者等が見い出した次の新しい事
実に基づいてなされたものである。 ○イ 石炭をガス化炉の二ケ所から分割して供給
し、一方の酸素供給量/石炭供給量の値を大き
な状態においてガス化し、ここにおいて発生し
た高温のCO2及びH2O中の他方の石炭をある程
度滞留時間を維持して反応させると、単に石炭
とガス化剤とを同時に供給する場合に比べてカ
ーボンガス化率が向上する。 ○ロ 石炭とCO2又はH2Oとの反応を促進させるに
必要な高温、石炭の長時間滞留は、石炭のみを
供給するノズルをガス化炉の生成ガス排出口付
近に設けることにより達成できる。 これは、○イにおいては酸素の供給量が多いた
め、石炭とCO2又はH2Oとの反応が石炭とO2とに
よる反応帯の極く近くにおいて発生し、石炭が完
全にガス化されるとともに、この反応帯における
温度が1800〜2400℃にも達する。そしてこのよう
な高温度の領域に投入された石炭は、熱分解速度
が極めて早く、生成するチヤーの気孔率が大きく
なり、このチヤーは反応の途中まで酸素によつて
部分ガス化されたチヤーよりも反応性に富むこと
が分つた。従つて、前記した(2)式及び(3)式の反応
が極めて顕著に進行する。 また○ロにおいては、ガス化反応帯の温度が高ま
ると同時に生成ガス排出口付近に設けたノズルか
ら供給した石炭が、サイクロン効果によりガス化
炉内を生成ガスの流れの方向と反対方向に旋回し
ながら下降し、その後、半転してガス化反応をし
ながら生成ガス排出口方向に向つて流れるため、
石炭粒子の滞留時間が長くなることが分つた。 従つて上記した○イと○ロとを満足させることによ
り、石炭の高いカーボンガス化率を実現すること
ができる。 以上本発明の好ましい実施例を添付図面に従つ
て詳説する。 第3図は、本発明に係る石炭ガス化装置の説明
図である。第3図においてガス化炉20は、上部
が熱回収室22となつており、下部が絞り部24
によつて区切られたガス化室26となつている。
熱回収室22には、冷却管28が設けられてお
り、熱回収室22の下部から供給する水30を、
熱回収室22の上部から蒸気32として取り出す
ことができるようになつている。 ガスウー26は、開口34を介して下方のスラ
グ冷却室36と連通している。この開口34は、
ガス化室26の下端部を絞つて形成してある。そ
して、ガス化室26には、ガス化剤を含まない石
炭38を供給する石炭ノズル40がガス化室26
の上部に設けられており、ガス化室26の下部に
は石炭ガス化剤バーナ42が設けられている。こ
の石炭ガス化剤バーナ42からは、石炭38及び
ガス化剤である酸素又は空気あるいは含有酸素ガ
スとスチーム44とが供給される。 スラグ冷却室36には、ポンプ46により冷却
水48が供給できるようになつている。そして、
スラグ冷却室36に入つたスラグ50は、管52
を介してスラグタンク54に移すことができるよ
うになつている。 ガス化室26において生成した生成ガス56
は、熱回収室22の上部からサイクロン58に導
かれ、灰60が分離された後、管62によりガス
精製系に送られる。 なお、石炭ノズル40は、第4図に示すように
ガス化室26接線方向に向けて取り付けられてお
り、ガス化室26に供給される石炭38にサイク
ロン効果を与えることができるようになつてい
る。また、石炭ガス化剤バーナ42の配置も同様
である。 上記の如く構成した実施例の作用は次の通りで
ある。 石炭ガス化剤バーナ42から微粉状の石炭38
及びガス化剤を含むスチーム44を供給する。な
お、石炭が石炭・水スラリーにより供給されると
きは、ガス化剤のみを供給し、スチームの供給を
必要としない。この石炭ガス化剤バーナ42から
石炭とともに供給される酸素量は、石炭の完全燃
焼に必要な量の1/2以上にしてある。このため、
ガス化室26の下部においては前記した(4)式によ
る反応起こるとともに、ガス化室26の下部が高
温となり、反応ガス化室26の上方に向けて移動
する。石炭ノズル40からガス化室26の上部に
供給される微粉状の石炭38は、第4図に示すよ
うにガス化室26の接線方向に向けて放出させる
ため、ガス化室26内を旋回し絞り部24によつ
て上昇が妨げられ徐々に下降しながら前記した(1)
式の如く急速に熱分解される。そして、石炭ノズ
ル40から供給された石炭38から生成したチヤ
ーは、ガス化室26内を旋回しつつ下方に移動
し、ガス化室26の下方において発生した高温の
CO2又はH2Oと前記(2)、(3)式の反応によりガス化
する。 このようなガス化反応の間に石炭38の灰は、
一部が解けてガス化室26の内面に付着し、ガス
化室26の下方において酸素によつてガス化され
て形成したスラグとともに、スラグ冷却室36に
落下する。スラグ冷却室36に落下したスラグ5
0は、冷却水48によつて冷却された後、スラグ
タンク54に管52を介して移される。スラグ冷
却室36内の冷却水48の液面は、冷却水48を
ポンプ46により循環させることにより、常時一
定に保たれている。そして、スラグタンク54に
入つたスラグ50は、冷却水とともに系外に取り
出される。 ガス化室26内においてスラグ化しなかつた灰
又はチヤーは、生成ガス56とともに熱回収室2
2を通りサイクロン58に導かれる。熱回収室2
2においては、生成ガス56の顕熱を冷却管28
を介して吸収し、蒸気32として取り出す。この
蒸気32は、石炭ガス化装置の動力又はユーテイ
リテイ等に使用する。なお、熱回収室22は、生
成ガス56から熱回収をした後にも、生成ガス5
6の温度が1000℃以下に低下しなければ、熱回収
室22内においてもガス化反応をいくらか起こす
ことができ、副ガス化室の役割をなす。 サイクロン58に導かれた生成ガス56は、サ
イクロン58を通つて生成ガス中の粒子(灰又は
チヤー)が回収され、管62を介して精製系に送
られる。サイクロン58において回収された粒子
は、未反応カーボンをほとんど含んでいないた
め、ガス化炉へ再循環する必要がない。しかし、
灰60をスラグにして処理必要があるときは、破
線で示すようにガス化炉20に戻すことができ
る。この場合には、灰60を処理するための循環
であるため、流量制御をする必要がなく、従来の
チヤーの循環に比較して遥かに運転が容易であつ
て、ガスのシールを兼ねるフイダーを通し、N2
CO2、空気、スチーム等のガスにより化炉内に搬
送することができる。 上記のような構造にすることにより、チヤーを
循環させることなく石灰を高度にガス化すること
ができる。これを従来の石炭ガス化装置のガス化
率と比較して表に示す。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によればガス化室
の下方から石炭とガス化剤を噴出すると共に、ガ
ス化室の上方から石炭を噴出しかつ旋回・下降流
とすることにより、石炭のカーボンガス化率を著
しく向上させる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は石炭とガス化剤とを一緒に供給するバ
ーナのみを備えた従来の石炭ガス化炉の説明図、
第2図は石炭とガス化剤とを一緒に供給するバー
ナと石炭のみを供給するバーナとを備えた従来の
石炭ガス化炉の説明図、第3図は本発明に係る石
炭ガス化装置の実施例の説明図、第4図はバーナ
の配置状態を示す図である。 10,20……ガス化炉、22……熱回収室、
24……絞り部、26……ガス化室、34……開
口、36……スラグ冷却室、38……石炭、40
……石炭ノズル、42……石炭ガス化剤バーナ、
44……スチーム、58……サイクロン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 石炭ガス化炉内を絞り部によつて3つの室に
    分割し、下部をスラグ冷却室とし、中間部をガス
    化室とし、上部を熱回収室とした石炭ガス化装置
    による石炭ガス化方法において、前記ガス化室の
    上部絞り部の直下から接線方向に微粉石炭を噴出
    して旋回、下降流を形成し、前記ガス化室の下部
    から接線方向に微粉石炭とガス化剤とを噴出して
    反応させて旋回、上昇流を形成し、前記旋回、下
    降する微粉石炭を前記旋回、上昇する反応ガスと
    接触させてガス化することを特徴とする石炭ガス
    化方法。 2 石炭ガス化炉内を絞り部によつて3つの室に
    分割し、下部をスラグ冷却室とし、中間部をガス
    化室とし、上部を熱回収室とした石炭ガス化装置
    において、前記ガス化室の上部絞り部の直下で接
    線方向に微粉石炭を噴出するノズルと、前記ガス
    化室の下部で接線方向に微粉石炭とガス化剤とを
    噴出するノズルとを設けたことを特徴とする石炭
    ガス化装置。
JP57192482A 1982-11-04 1982-11-04 石炭ガス化装置 Granted JPS5984980A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4533764B2 (ja) * 2005-01-28 2010-09-01 三菱重工業株式会社 加圧型石炭ガス化炉および石炭ガス化複合発電設備

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2411086A1 (de) * 1974-03-08 1975-09-18 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren und vorrichtung zur verbesserung des kohlenstoff-vergasungsgrades bei der vergasung von kohlenstaub in der schwebe
JPS5432508A (en) * 1977-08-18 1979-03-09 Combustion Eng Operation of coal gasification plant
JPS57174391A (en) * 1981-04-22 1982-10-27 Hitachi Ltd Coal gasification

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