JPH0940973A - 炭材ガス化方法及び炭材ガス化バーナー - Google Patents

炭材ガス化方法及び炭材ガス化バーナー

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JPH0940973A
JPH0940973A JP21400495A JP21400495A JPH0940973A JP H0940973 A JPH0940973 A JP H0940973A JP 21400495 A JP21400495 A JP 21400495A JP 21400495 A JP21400495 A JP 21400495A JP H0940973 A JPH0940973 A JP H0940973A
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JP
Japan
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pipe
tube
gasification
triple
burner
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JP21400495A
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Inventor
Shigeru Hashimoto
茂 橋本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH0940973A publication Critical patent/JPH0940973A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粗い炭材粒子の反応性を高め、ガス化効率を
高めるためガス化方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 紛状炭材1を気流搬送して反応炉内に吹
き込み、酸素含有ガスとの反応でガス化する炭材ガス化
方法において、反応炉に設置した内管10、中管11、
外管12からなる三重管ガス化バーナー6へ紛状炭材1
を気流搬送する搬送配管に設けたベンド部3のベンド半
径外周側を流れる粗粒主体の炭材を含む搬送ガスを、ベ
ンド半径内周側を流れる微粒主体の炭材を含む搬送ガス
と分岐して前記三重管バーナーの内管10に導入すると
共に、酸素含有ガス9を前記三重管ガス化バーナー6の
内管10と中管11との間に導入し、かつ前記微粒主体
の炭材を含む搬送ガスを前記三重管バーナー6の中管1
0と外管12との間に導入して紛状炭材1をガス化する
ことを特徴とする炭材ガス化方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭材のガス化技
術、及び粉体搬送制御技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一次エネルギー源の中で、石油への高い
依存性からの脱却をめざして、新エネルギーと共に石炭
の効率的な利用法を開発する気運が高まっている。その
中で、発電や水素製造等を目的とした石炭ガス化技術
は、近年、実用化に近いレベルまで到達してきた。ガス
化装置自体は、目的によっても異なるが固定床から流動
床、噴流床へと技術移行し、また原料の面からは、無煙
炭、瀝青炭から若くは安価な亜瀝青炭や褐炭などの低炭
化度炭へのシフトや、高S炭の使用、バイオマス使用等
の炭材の多様化も近年目立ってきている。
【0003】炭材ガス化では、反応性(ガス化率)向上
をめざした微粉化が進み、搬送性や粉砕コストとのバラ
ンスで20〜100ミクロンのサイズの微粉が主流とな
っている。さらに反応性(ガス化率)を向上させるため
の試みとして、バーナー先端構造開発、酸化性ガス導入
孔数、形状の工夫、ガス混合方式の工夫{吹き込まれた
炭材がガスと混合する際の渦の形状、サイズ等を変える
ことで混合性を向上させたり、多段階に濃度の異なる酸
化性ガスを導入することで、ガス化反応(多段階反応)
それぞれの段階で効率向上を狙う}、等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】炭材のガス化の目的と
しては、主に、燃料や化学原料、或いは水素製造を目的
としたCO+H2 化反応を狙う場合、ガス燃料(LNG
代替)製造を目的としたメタン化反応を狙う場合、高温
ガス顕熱利用を目的とした部分ガス化反応を狙う場合等
があるが、地球環境への影響を考慮すると、いずれも燃
焼と比べエネルギー利用率が高い、すなわち高効率であ
ることが必須である。既存技術では、高効率化への前提
条件として、投入炭材中炭素のうちガス化した炭素の率
をガス化率とし、95%以上のレベルを目標あるいは目
安とする場合が多い。
【0005】ガス化率を左右するハードウェアは主にバ
ーナーであり、前記の通り、酸化性ガス混合方式を工夫
したものがある。単純に粉体の反応率を上げることを考
えると、なるべく微粒化して反応表面積を増やせば未燃
分は減少するが、その一方で均一に微粒化するには高度
な粉砕技術と多大なエネルギーが必要で、それは粒度が
小さくなるほど大きくなる。そこで通常は、直径20〜
40ミクロンの粒子が60〜80%しめる粉体を用い、
ノズル形状による粉体分散性向上や、多段階混合や加熱
による酸化性ガスの拡散性向上で未反応粒子の減少を狙
っているが、粒度分布を持った粉体の場合(粉砕を行う
と、必ず粒度分布が生じ、サイズのバラツキが生じ
る)、表面積の大きい小さい粒子の反応が有利に進んで
しまい、粗い粒子の一部が未燃分として残りやすい。す
なわち未燃の率だけガス化率が減少するという課題を持
つ。本発明は、粗い炭材粒子の反応性を高め、ガス化率
を向上することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための、紛状炭材を気流搬送して反応炉内に吹
き込み、酸素含有ガスとの反応でガス化する炭材ガス化
方法において、反応炉に設置した内管、中管、外管から
なる三重管ガス化バーナーへ紛状炭材を気流搬送する搬
送配管に設けたベンド部のベンド半径外周側を流れる粗
粒主体の炭材を含む搬送ガスを、ベンド半径内周側を流
れる微粒主体の炭材を含む搬送ガスと分岐して前記三重
管ガス化バーナーの内管に導入すると共に、酸素含有ガ
スを前記三重管ガス化バーナーの内管と中管との間に導
入し、かつ前記微粒主体の炭材を含む搬送ガスを前記三
重管ガス化バーナーの中管と外管との間に導入して紛状
炭材をガス化することを特徴とする炭材ガス化方法であ
る。ここで言うベンド半径とは、ベンド部配管断面の中
心を通る線を表す。
【0007】また、内管、中管、外管を同軸上に有する
三重管ガス化バーナーを反応炉に設置し、該三重管ガス
化バーナーへ炭材を気流搬送する搬送管に半径50〜2
000mm、ベンド角度10〜80度のベンド部を設
け、ベンド終了部のベンド半径方向外側部から前記三重
管ガス化バーナーの内管への配管を有し、外部から酸素
含有ガスを前記三重管ガス化バーナー内管と中管との間
に導入する配管を有し、前記三重管ガス化バーナーの中
管と外管との間に搬送管を接続したことを特徴とする炭
材ガス化バーナーである。
【0008】
【作用】基本的構造を図1に示す。紛状炭材1及び搬送
ガス2の混合気流は配管内を三重管ガス化バーナー6に
向かう。この場合、炭材は亜瀝青炭で、微粉化したもの
(200メッシュアンダ−80%)を使用し、窒素ガス
を搬送ガスとしている。三重管ガス化バーナー6の手前
にはベンド部3があり、初期流れ方向に対し10〜18
0度のベンド角度(望ましくは75〜120度)、50
〜2000mmのベンド半径を持つ。ここで、ベンド角
度とは、搬送ガス及び炭材の侵入方向に対する吹き出し
方向の角度である。紛状炭材1はベンド部3で遠心力に
より粗流は外側に、微粒は内側に集まる粒度分布が生じ
る。ここで粗流とは、元の紛状炭材の平均粒径以上の粒
子が全体の60%を越えた粒子群を示す。微粒とは、元
の紛状炭材から粗粒を除いた粒子群を示す。ここで、ベ
ンド部3内又はベンド部3直後のベンド終了部付近で搬
送配管を2系列(二股)に分岐する。
【0009】分岐方向は、ベンド中心方向とベンド外側
方向で、ベンド終了部付近では炭材は粗流と微粒に分か
れているため、ベンド中心方向配管4のガス流は微粒の
粒子群になる。微粒、粗流の分離は、同一ベンド半径な
ら距離の長い方が、同一距離ならベン時計の小さい方
が、同一ベンドなら流速の速い方が分離性がよい。ただ
し、配管摩耗も考慮するべきで、耐久性があり、分離効
果が得られるベンド半径、搬送条件にするべきであり、
具体的には数10ミクロンの石炭粒子が固気比(ガス中
の固体と気体の重量比)5〜50[kg/kg]程度、
流速5〜20m/s程度で搬送されるときに平均粒径以
上の粒子が、60%以上という粗流の条件を満たす範囲
例が75〜120度のベンド角度、50〜2000mm
のベンド半径である。なお、ベンド部材は、本例の場合
SS鋼または高炭素鋼を使用しているが、搬送粒子濃
度、搬送速度等により摩耗度合いが異なるので、特にこ
だわる必要はない。
【0010】微粉炭バーナーは300〜800℃の外気
温度またはパイロットバーナー等で容易に着火し、完全
燃焼時にはフレーム温度2000℃程度になる。この時
粒子は外表面から内部へと順に反応し、燃焼面(ほぼ球
面)の減少速度が一定のため、粒径の大きい粒子の中に
は粒子近傍の酸素がなくなり未燃で反応を終えてしまう
ものも少なくない。本発明では粗い炭材粒子(=粒径が
大きい)を多く含むガスの廻りを酸素含有ガスで囲んで
吹き出すことにより、粗粒炭材粒子の近傍に常に酸素含
有ガスを存在させることで粗流の炭材の反応性が向上で
きる。そこで、粗粒含有ガス7を三重管ガス化バーナー
6の内管に流し、微粒含有ガス8を三重管ガス化バーナ
ー6の外管12と中管11との間に流す。また、酸素含
有ガス9を外部から酸素含有ガス導入配管5を通って三
重管ガス化バーナー6の中管11と内管10との間に流
す。
【0011】
【実施例】本発明の三重管ガス化バーナーを用いてバー
ナーテストを行った結果について表1に示す。バーナー
は、同一石炭供給量(100kg/hr)、同一ガス供
給量での試験において、同一断面積(石炭、ガス通過部
共)の、通常二重管バーナー(内側石炭、外側酸素含
有ガス)、本発明における三重管ガス化バーナーを使
用した。使用した炭材は、亜瀝青炭クラスの石炭3炭種
である。元の粉体は74ミクロンアンダー78%、平均
粒径45ミクロンのサイズを持つ。分岐後の粗粒の平均
粒子径は、72ミクロン、微粒の平均粒子径は34.1
ミクロンだった(レーザー散乱式粒度分布測定装置によ
り測定)。ここで、本発明の三重管ガス化バーナーのベ
ンド角度は90度、ベンド半径は200mmである。
【0012】炭素転換率については、10回のテスト平
均で約2%の差が生じた(表1)。本発明のバーナーの
燃焼性の優秀さを示している。さらにバーナー炎の特徴
として、通常の二重管バーナーでは、酸素と石炭との接
触部が特に高温になり、炎の輪郭がはっきりしているこ
と(すなわち、低温部があり炎の温度的偏りが大きいこ
とを意味し、酸素と石炭の接触にムラがあることが推察
される)が判明した。それと比較し、本発明の三重管ガ
ス化バーナーでは、炎が全体的に明るく、温度ムラが少
ないことが分かり、炭素添加率の向上に寄与しているこ
とが確認できた。
【0013】
【表1】 1)炭素(C)転換率=ガス中C/投入C×100 2)目視観察
【0014】
【発明の効果】本発明の三重管ガス化バーナーにより、
微粉炭ガス化に関し、従来式の二重管バーナーより高い
炭素転換率を実現できることが示された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る三重管ガス化バーナー及びその配
管を示す説明図である。
【符号の説明】
1 紛状炭材 2 搬送ガス 3 ベンド部 4 ベンド中心方向配管 5 酸素含有ガス導入配管 6 三重管ガス化バーナー 7 粗粒含有ガス 8 微粒含有ガス 9 酸素含有ガス 10 内管 11 中管 12 外管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】紛状炭材を気流搬送して反応炉内に吹き込
    み、酸素含有ガスとの反応でガス化する炭材ガス化方法
    において、反応炉に設置した内管、中管、外管からなる
    三重管ガス化バーナーへ紛状炭材を気流搬送する搬送配
    管に設けたベンド部のベンド半径外周側を流れる粗粒主
    体の炭材を含む搬送ガスを、ベンド半径内周側を流れる
    微粒主体の炭材を含む搬送ガスと分岐して前記三重管ガ
    ス化バーナーの内管に導入すると共に、酸素含有ガスを
    前記三重管ガス化バーナーの内管と中管との間に導入
    し、かつ前記微粒主体の炭材を含む搬送ガスを前記三重
    管ガス化バーナーの中管と外管との間に導入して紛状炭
    材をガス化することを特徴とする炭材ガス化方法。
  2. 【請求項2】内管、中管、外管を同軸上に有する三重管
    ガス化バーナーを反応炉に設置し、該三重管ガス化バー
    ナーへ炭材を気流搬送する搬送管に半径50〜2000
    mm、ベンド角度10〜80度のベンド部を設け、ベン
    ド終了部のベンド半径方向外側部から前記三重管ガス化
    バーナーの内管への配管を有し、外部から酸素含有ガス
    を前記三重管ガス化バーナー内管と中管との間に導入す
    る配管を有し、前記三重管ガス化バーナーの中管と外管
    との間に搬送管を接続したことを特徴とする炭材ガス化
    バーナー。
JP21400495A 1995-08-01 1995-08-01 炭材ガス化方法及び炭材ガス化バーナー Withdrawn JPH0940973A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002155289A (ja) * 2000-11-21 2002-05-28 Nippon Steel Corp 石炭の気流床型ガス化方法
JP2006515798A (ja) * 2002-10-29 2006-06-08 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 固定床接触改質装置の変換方法

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Effective date: 20021001