JPH10279960A - 流動層ガス化方法 - Google Patents

流動層ガス化方法

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JPH10279960A
JPH10279960A JP10542297A JP10542297A JPH10279960A JP H10279960 A JPH10279960 A JP H10279960A JP 10542297 A JP10542297 A JP 10542297A JP 10542297 A JP10542297 A JP 10542297A JP H10279960 A JPH10279960 A JP H10279960A
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JP
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gas
fluidized bed
cyclone
gasification
coal
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Yoshimasa Ikeda
善正 池田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭等の微粉を高いガス化効率、冷ガス効率
でガス化する。 【解決手段】 流動層で石炭等の微粉を生成したガスの
一部を循環して流動層でガス化し、流動層から飛散した
微粉を入口流速、サイクロン径を変えた多段のサイクロ
ンで捕集し、捕集した微粉を流動層に循環することで高
いガス化効率、冷ガス効率を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭等のガス化、
特に微粉石炭等をガス化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来実用化されている石炭のガス化技術
は、100ミクロン以下の微粉石炭を1500〜160
0℃程度の高温で石炭と酸素又は空気を反応させて、C
OやH2ガスを生成させるものであり、ガス化効率を高
くできる利点がある。しかし、この方法では、ガス化炉
が高温になるため、水冷壁構造のセルフライニング方式
を取ることが一般的で冷却損失熱が多く、ガス化温度が
高いため、ガス顕熱で系外に持ち去られる熱量も多い。
これらの熱は、蒸気として回収して有効活用している
が、ガス回収率を示す冷ガス効率(生成ガスの発熱量/
原料石炭の発熱量)は、70〜75%程度が限界であ
る。
【0003】一方、流動層ガス化は、図2に示すよう
に、流動層1に数mmの石炭Bを分散板11又は分散ノ
ズルから、酸素、蒸気等の酸化剤を供給して、石炭を流
動させてガス化し、ガス化した石炭の残渣はガスに同伴
されて炉外に排出されて、サイクロン10でガスと分離
する方法であるが、600〜900℃でガス化するの
で、炉体は断熱構造を採用できること、及び低温でガス
化できるので、ガス顕熱で系外に持ち去られる熱量を少
なくすることができる。しかし、600〜900℃の低
温ではガス化反応速度が遅く1mm径の粒子では、数1
0秒間以上の滞留時間が必要である。ガス化が進行して
粒子径が小さくなると、例えば、数10ミクロンの粒子
では、終末速度が0.1m/s程度になることから流動
層の流速を低下しても、流動層から粒子が飛び出して反
応時間が不十分で、ガス化効率(ガス化したC分/粒子
中のC分)が低下する問題があり、特に数10ミクロン
の微粉では高いガス化効率が得られない課題がある。
【0004】流動層石炭ガス化炉のガス化効率を高くす
る方法として、特公昭57ー17913号公報には、流
動層を上下2段に設け、石炭は上段に供給してガス化の
進んだ石炭粒子を下降管を通して下段の流動層に移動さ
せて、下段では高温で石炭をガス化して残りの炭素をガ
ス化して残渣を下段の流動層から排出する方法が提案さ
れている。また、特開昭60ー144390号公報に
は、流動層を上下2段設け、上段の流動層に石炭を供給
し、ガス化して小さくなって、流動層から飛散した石炭
粒子をサイクロンで捕集して後、下段の流動層に移送し
てからガス化し、下段の流動層で再度ガス化した粒子を
サイクロンで捕集して外部に排出することでガス化効率
を高くする方法が提案されている。特公昭58ー177
95号公報には、流動層から排出する石炭粒子をサイク
ロンで捕集し、捕集した石炭粒子を別途燃焼炉を設けて
燃焼し、この燃焼ガスを流動層に供給することでガス化
効率を高くする方法を提案している。しかし、これらの
方法では、2段の流動層または別途燃焼炉が必要で、設
備費が高くなることから、簡単な方法で高い石炭のガス
化効率を得られる方法が望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、石炭
の他に石炭熱分解チャー、コークス乾式消火設備で発生
するコークス粉、コークス製造装置で発生する集塵粉等
の微粉を流動層を用いて、ガス化効率、冷ガス効率の高
いガス化方法を提供することにある。
【0006】
【発明を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の手段は以下の通りである。 (1)流動層ガス化炉と、このガス化炉で生成するガス
中の固体粒子を捕集する、少なくとも2段以上のサイク
ロンを有し、かつ、サイクロンの入口ガス流速を後段で
順次高くし、最後段以外のサイクロンで捕集した固体粒
子を、前記流動層ガス化炉の下部から流動層に供給し、
最後段のサイクロンで捕集した固体粒子は系外に取り出
すことを特徴とする石炭等のガス化方法である。 (2)前記流動層ガス化炉において、生成ガスの一部を
前記流動層ガス化炉の流動ガスに使用する(1)項記載
の石炭等のガス化方法である。
【0007】本発明においては、生成ガスの一部を使用
した流動ガスで微粉の流動を起こし、流動した微粉に酸
化剤を吹き込むことで石炭をガス化し、ガスと流動層か
ら飛散した微粉を集塵機で捕集し、捕集した微粉は流動
層に戻して循環することで再度ガス化する。微粉の循環
は、サイクロンで捕集して、循環流動層の底部に溜まっ
た微粉を生成ガスの一部を循環して吹き込むことで達成
できる。微粉の捕集は、サイクロンを多段に設け、サイ
クロン入口流速を順次速くすることで、粒度の大きい粒
子から捕集することが可能になり、炭素分の多い粒子は
前段のサイクロンで捕集して流動層で循環してガス化
し、ガス化が進行して灰分がフライアッシュ状になった
炭素分の少ない残渣は、後段のサイクロンで捕集あるい
は、粒子径が小さいためサイクロンで捕集されず、ガス
と共に排出される。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者は、石炭の他に微粉のチ
ャー、コークス粉をガス化効率、冷ガス効率を高くし
て、ガス化する方法を検討するにあたって、一般的な流
動層ガス化では、微粉を使用するとガス流速を0.1m
/s以下にしても微粉は完全にガス化する前に流出する
点を改善するために、流出した微粉をサイクロンで捕集
し、この微粉を流動層に循環してガス化すれば高い効率
でガス化できる点に着目した。さらに粒子の循環を行う
ために、循環流動層の底部に滞留した微粉を分散板を設
けず、ノズルから流動に必要なガスにガス化したガスの
一部を循環して噴出させることで、粒子の循環が可能に
なり、分散板による圧力損失も低減できる。
【0009】集塵機は、従来のサイクロンでは50μ以
下の微粉の捕集は困難であったが、加圧流動層石炭発電
設備に使用されている高速・長胴型のサイクロンを使用
すれば、10μ程度の微粉も捕集可能で、また、サイク
ロン入口流速とサイクロン径を変化することで、捕集粒
度の調整も可能になる。ガス化反応は、循環ガスの出口
に酸素、蒸気を供給することで、ガスは循環している粒
子で加熱され、循環ガス中の酸素は、下記の反応式で示
すように、まず、酸素が(1)、(2)式で示すように
循環ガス中のH2、COガスと反応してH2O、CO2
なり、ガス温度は上昇する。次にH2O、CO2は、
(3)、(4)式で示すように流動層で流動している微
粉中のCと反応してH 2、COになる。
【0010】 H 2+1/2O2=H2O (1) CO+1/2O2=CO2 (2) C+H2O=CO+H2 (3) C+CO2=2CO (4) (1)、(2)式は、発熱反応でかつ反応速度は速く、
ノズルから噴出した循環ガスは、循環チャーと混合され
てガス温度が上昇することで反応し、反応熱で温度が更
に高くなる。次に生成したH2O、CO2と添加したH2
Oは、微粉中のCと(3)、(4)式の反応でH2、C
Oが生成するが、反応速度は遅い吸熱反応である。循環
ガスは、微粉の循環流動を行うガスとしての役割と、添
加した酸素と速やかに反応して炭素材料のガス化反応を
促進する役割を有する。循環ガス中のH2、COが燃焼
して高温のガスになるが、多量の粒子が循環するので流
動層の温度は均一になり、高温のヒートスポットの発生
を防止できる。
【0011】以下、本発明の実施の形態を図面を用いて
説明する。図1は、本発明の方法を実施する装置の一実
施例である。本装置は、流動層1、サイクロン2a、2
b、2c、粒子循環配管3とから実質的に構成されてお
り、ガス冷却器4a、4b、ガス循環ファン5、集塵装
置6が付属して設けられている。
【0012】流動層1は、中段の側壁に石炭供給管9、
下方の側壁に粒子循環配管3が接続され、その下方に循
環ガスノズル7、循環ガスノズル7の内側に酸化剤供給
ノズル8、流動層1の上部にはガスの流出口が備えられ
る。
【0013】流動層1の流出口の後段には、サイクロン
2a、2b、2cが順次配管で連結される。サイクロン
2a、2bの底部の粒子排出口には、粒子循環配管3が
連結され、流動層1に接続される。サイクロン2cの粒
子排出口は、図示していない灰ホッパーに連結されてい
る。サイクロン2a,2b,2cは、順に入口流速を速
くし、かつサイクロン径を小さくして、小粒径の粒子径
が捕捉出来るようにする。集塵装置2cは省略すること
も可能であるが、ガス循環ファン5の磨耗を考慮すると
設置する方が好ましい。本発明では、まだガス化が不十
分で炭素含有量が多い石炭を捕集して再度ガス化するこ
とで、ガス化効率を高くするため、2台以上設置して微
粉の捕集効率を高くする。
【0014】サイクロン2cの後段のガス配管で、流動
層1に循環するガス配管と製品ガス配管とに分岐する。
流動層1に循環するガス配管は、ガス冷却器4a、ガス
循環ファン5が連結され、循環ガスノズル7に接続され
る。製品ガス配管は、ガス冷却器4b、集塵装置6が連
結される。ガス冷却器4aは、省略することも可能であ
るが、ガス循環ファンの耐熱性から設置する方が好まし
い。ガス冷却器4a,4bは、ボイラーにして熱回収す
ることも可能である。集塵装置6は、バグフィルター等
の捕集効率の高い集塵機が清浄なガスを得られる点から
好ましい。
【0015】流動層1には、石炭供給管9から微粉Aの
石炭等を供給し、下部の循環ガスノズル7から、生成し
たガスの一部を循環して微粉Aを流動させる。循環ガス
ノズル7の出口には酸素、蒸気を酸化剤供給ノズル8か
ら供給する。流動層1から出たガスと微粉は、サイクロ
ン2a,2bでガス化が不十分で粒子径が大きい石炭粒
子を分離し、サイクロン2a,2bで捕集した石炭粒子
は粒子循環配管3を通って流動層1に戻り、再度ガス化
される。サイクロン2bを出たガスは、より細かい微粉
を捕集できるサイクロン2cで、ガス化してほとんどフ
ライアッシュ化した粒径20μ以下の微粒子を除去す
る。サイクロン2cを出たガスの一部は、ガス冷却器4
aで冷却後、ガス循環ファン5で昇圧して、循環ガスノ
ズル8から循環流動層1に供給される。残りのガスは、
ガス冷却器4bでガスを冷却した後に、集塵装置6で未
捕集ダストを除去後、燃料ガス、化学原料ガスとして利
用する。
【0016】
【実施例】次に、本発明による石炭熱分解チャー粉を用
いてガス化した実施例を説明する。チャー粉は、表1に
示す組成の75ミクロン以下の微粉を使用し、流動層1
に20T/H投入した。
【0017】
【表1】 流動層には、下部の循環ガスノズルから400℃に冷却
した生成ガスの一部5000Nm3/Hを供給し、酸化
剤供給ノズルから酸素7440Nm3/H、蒸気190
00N 3 /Hを供給して、表2に示す組成の900℃
のガス55310Nm3/Hを得た。
【0018】
【表2】 このうち、5000Nm3/Hは循環に使用するので、
50310Nm3/Hのガスを発生したことになる。サ
イクロン2c、集塵装置6で捕集したダスト中のCは2
0%以下で、C転換率は98%になり、冷ガス効率(生
成ガスの発熱量/原料炭材の発熱量)は、86%と高温
の気流層ガス化の70〜75%に比べ高い効率を得た。
サイクロンの入口ガス流速は、2aが30m/s、2b
が40m/s,2cが60m/sにすることで、ガス化
が不十分なチャーをサイクロン2a,2bでガスと分離
して流動層に循環することができた。循環流動層内の温
度は、最大950℃でチャーの融着物、炉内での閉塞は
起こらなかった。本実施例では、微粉チャーをガス化し
た例を示したが、石炭、コークス粉のガス化にも適用で
きる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、1000℃以下の低温
で、石炭等の微粉を、流動層を用いて微粉を循環してガ
ス化することで、高いガス化効率、冷ガス効率でガス化
することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に関わる流動層ガス化方法の一
例の説明図である。
【図2】従来の流動層ガス化装置の一例の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 流動層 2a サイクロン 2b サイクロン 2c サイクロン 3 粒子循環配管 4a ガス冷却器 4b ガス冷却器 5 ガス循環ファン 6 集塵装置 7 循環ガスノズル 8 酸化剤供給ノズル 9 石炭供給管 10 サイクロン 11 分散板 A 微粉 B 石炭

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動層ガス化炉と、このガス化炉で生成
    するガス中の固体粒子を捕集する、少なくとも2段以上
    のサイクロンを有し、かつ、サイクロンの入口ガス流速
    を後段で順次高くし、最後段以外のサイクロンで捕集し
    た固体粒子を、前記流動層ガス化炉の下部から流動層に
    供給し、最後段のサイクロンで捕集した固体粒子は系外
    に取り出すことを特徴とする石炭等のガス化方法。
  2. 【請求項2】 前記流動層ガス化炉において、生成ガス
    の一部を前記流動層ガス化炉の流動ガスに使用する請求
    項1記載の石炭等のガス化方法。
JP10542297A 1997-04-09 1997-04-09 流動層ガス化方法 Withdrawn JPH10279960A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20040706