JPH10292182A - ガス化装置及び該装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分配器を用いた原料供給系の閉塞によるバー
ナ先端部の焼損を防止するとともに、安定したガス化運
転を行う。 【解決手段】 微粉炭等の微粉固体炭素質の原料を分配
器６により複数の原料供給系７〜１０に分配して搬送ガ
ス２４によりそれぞれのバーナ２ａ〜２ｄに供給し、ガ
ス化剤を複数の弁１５〜１８により複数のガス化剤供給
系（ガス化剤供給ライン）１１〜１４に分配してそれぞ
れのバーナ２ａ〜２ｄに供給し、原料を高温下で燃焼さ
せて生成ガスを発生させるガス化装置であって、それぞ
れの原料供給系の閉塞を検出する手段と、閉塞が発生し
た際にそれぞれのバーナ２ａ〜２ｄに原料供給量に応じ
てガス化剤を分配する手段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭等の原料を酸
素を含むガス化剤により高温下でガス化して生成ガスを
得る装置に係り、特に原料供給系に閉塞が発生した場合
に、複数のバーナに原料供給量に応じてガス化剤を分配
し、バーナ先端部の焼損を防止して安定したガス化運転
を可能とするガス化装置及び該装置の運転方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】石炭は豊富な埋蔵量を持つ有用なエネル
ギー源であるが、十数％の灰分（アルミナ，シリカ等）
や有害金属（Ｃｒ，Ｈｇ等）を含むため、その処理法が
難しく適用範囲を狭めていた。しかし噴流層石炭ガス化
装置等のガス化装置では、石炭等の微粉固体炭素質の原
料を、酸素等のガス化剤により高温下で部分燃焼して有
用なガスを生成するとともに、灰分を溶融させ有害成分
が溶出しにくいスラグとして系外に取り出すことができ
る。このため、利用分野が広がり、特に発電用プラント
の燃料として、又は産業用プラントの原料として有望視
されている。ところが、加圧下で気流搬送による噴流層
石炭ガス化装置の原料供給系では、微粉炭が供給配管内
に閉塞することがあり、ガス化剤供給量を減少しない限
り、閉塞が発生したバーナ先端部廻りが酸素過剰とな
り、非常に高温となってバーナ先端部の変形や溶融によ
りバーナの寿命を縮めるほか、閉塞したバーナのガス化
剤供給量を減少することにより、発生するガス性状が変
化するため、安定してガス化運転を行う上で問題となっ
ている。

【０００３】図４に従来の噴流層石炭ガス化装置の原料
供給系廻り及びガス化剤供給系廻りの系統図を示す。こ
の装置では加圧されたホッパ３３内の微粉炭２９を、フ
ィーダ２６とロードセル２７等で所定量ずつ計量し、搬
送ガス２４を供給しながらライン３より分配器６まで送
り、分配器６からそれぞれの原料供給ライン（原料供給
系）７，８，９，１０を経由し、加圧下にあるガス化装
置１のガス化炉に取付けた４本のバーナ２ａ〜２ｄまで
均等に微粉炭２９を分配供給している。このような供給
方法は原料供給系ごとのばらつきを少なくすることがで
き、ホッパ３３内の微粉炭２９の減量を一定にするよう
にフィーダ２６の開度を調節することにより、精度よく
原料供給量を制御することができる。

【０００４】一方、酸素を含むガス化剤４は、図示のよ
うに複数のガス化剤供給ライン（ガス化剤供給系）１
１，１２，１３，１４に分岐され、複数のバルブ１５，
１６，１７，１８により所定の流量がバーナ２ａ〜２ｄ
に供給される。微粉炭２９の原料供給ラインとは独立し
てガス化装置１のガス化炉内に噴入し、ガス化炉内で微
粉炭を部分燃焼させ生成ガス５を得る構成である。ここ
では装置の内部構造及び後流の機器及び工程は省略して
いる。

【０００５】なおバーナ２の種類によっては、ガス化剤
４が原料搬送ライン７，８，９，１０の途中に吹き込ま
れて、微粉炭２９と予め混合されてガス化炉内に供給さ
れることがあるほか、ガス化剤４の酸素濃度が空気に近
い場合には、その一部が搬送ガス２４として用いられる
こともあるが、ガス化剤４をそれぞれのバーナ２ａ〜２
ｄに分岐して供給することに変わりはなく、バーナ先端
部で微粉炭とガス化剤とを所定の比率で効率よく混合さ
せることにより、安定したガス化反応を行わせることが
できる方式である。

【０００６】しかしながら原料供給ラインは、原料の性
状変化や異物の混入及びバーナ先端部での付着物等の影
響を受けて、原料供給系内で微粉炭同士の凝集物が生成
して原料供給量が減少し、その後、完全に流路が閉塞し
て原料供給が急激に停止することがある。

【０００７】前記従来技術によれば、例えば、原料供給
ライン７が閉塞して原料供給ライン７からの微粉炭等の
原料供給量が完全に停止すると、分配器６により閉塞し
ていない他の原料供給ライン８，９，１０に微粉炭２９
が均等に分配供給されて原料供給量が増加する。一方、
ガス化剤４は微粉炭２９の原料供給量に応じて所定量が
供給されるため、閉塞の発生した原料供給ライン７のバ
ーナ２ａ廻りでは、ガス化剤４が過剰になり、閉塞して
いない原料供給ライン８，９，１０のバーナ２ｂ〜２ｄ
のガス化剤４は微粉炭２９に対して不足する。ガス化剤
４が過剰になるとバーナ２ａのバーナ先端部廻りはガス
化炉内に浮遊する未反応の微粉炭が燃焼する結果、異常
に高温となり、バーナ２ａのバーナ先端部の変形や局部
的に溶融が発生して寿命が短くなることがあるほか、生
成ガス５及び未反応物の性状が変化する等の問題があっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス化装置にあ
っては、原料供給ラインが閉塞して微粉炭等の原料供給
量が完全に停止すると、分配器により閉塞していない他
の原料供給系に微粉炭が均等に分配供給されて原料供給
量が増加する。一方、ガス化剤は原料供給量に応じて所
定量が供給されるため、閉塞の発生した原料供給系のバ
ーナ廻りでは、ガス化剤が過剰になり、閉塞していない
他の原料供給系のバーナのガス化剤は微粉炭に対して不
足する。ガス化剤が過剰になるとバーナ先端部廻りはガ
ス化炉内に浮遊する未反応の微粉炭が燃焼する結果、異
常に高温となり、バーナ先端部の変形や局部的に溶融が
発生してバーナの寿命が短くなることがあるほか、生成
ガス及び未反応物の性状が変化する等の問題があった。

【０００９】本発明の課題は、分配器を用いる原料供給
系の閉塞によるバーナ先端部の焼損を防止するととも
に、安定したガス化運転を行うことのできるガス化装置
及び該装置の運転方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係るガス化装置は、微粉固体炭素質の原料
を複数の原料供給系に分配してそれぞれのバーナに供給
し、ガス化剤を複数のガス化剤供給系に分配してそれぞ
れのバーナに供給し、原料を高温下で燃焼させて生成ガ
スを発生させるガス化装置において、それぞれの原料供
給系の閉塞を検出する手段と、閉塞が発生した際にそれ
ぞれのバーナに原料供給量に応じてガス化剤を分配する
手段とを設けた構成とする。

【００１１】そして閉塞を検出する手段は、原料の分配
器とそれぞれの原料供給系との間のそれぞれの第１の差
圧を検出する差圧計と、それぞれの原料供給系とそれぞ
れのバーナを取付けたガス化炉との間のそれぞれの第２
の差圧を検出する差圧計とよりなり、ガス化剤を分配す
る手段は、それぞれの原料供給系ごとの第１の差圧の差
と、第２の差圧の差とに応じてガス化剤を分配する構成
でもよい。

【００１２】またガス化装置の運転方法においては、前
記いずれか一つのガス化装置を用い、微粉固体炭素質の
原料を複数の原料供給系に分配してそれぞれのバーナに
供給し、ガス化剤を複数のガス化剤供給系に分配してそ
れぞれのバーナに供給し、原料を高温下で燃焼させて生
成ガスを発生させるガス化装置の運転方法において、そ
れぞれの原料供給系の閉塞を検出し、閉塞が発生した際
にそれぞれのバーナに原料供給量に応じてガス化剤を分
配する構成とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１を参
照しながら説明する。図１に示すように、微粉炭等の微
粉固体炭素質の原料を分配器６により複数の原料供給系
（原料供給ライン）７，８，９，１０に分配して搬送ガ
ス２４によりそれぞれのバーナ２ａ〜２ｄに供給し、ガ
ス化剤を複数の弁１５，１６，１７，１８により複数の
ガス化剤供給系（ガス化剤供給ライン）１１，１２，１
３，１４に分配してそれぞれのバーナ２ａ〜２ｄに供給
し、原料を高温下で燃焼させて生成ガスを発生させるガ
ス化装置であって、それぞれの原料供給系の閉塞を検出
する手段と、閉塞が発生した際にそれぞれのバーナ２ａ
〜２ｄに原料供給量に応じてガス化剤を分配する手段と
を設けた構成とする。

【００１４】そして閉塞を検出する手段は、原料の分配
器６とそれぞれの原料供給系７，８，９，１０との間の
それぞれの第１の差圧を検出する差圧計３０ａ〜３０ｄ
と、それぞれの原料供給系７，８，９，１０とそれぞれ
のバーナ２ａ〜２ｄを取付けたガス化装置１のガス化炉
との間のそれぞれの第２の差圧を検出する差圧計３１ａ
〜３１ｄとよりなり、ガス化剤を分配する手段は、それ
ぞれの原料供給系７，８，９，１０ごとの第１の差圧の
差と、第２の差圧の差との絶対平均値に応じてガス化剤
を分配するものとする。

【００１５】すなわち図４に示す従来技術のガス化装置
に加えて、分配器６出口から各々の原料供給ライン７，
８，９，１０の間にそれぞれの圧力損失である第１の差
圧を計測する差圧計３０ａ〜３０ｄを設け、各々の原料
供給ライン７，８，９，１０からガス化炉の間にそれぞ
れの圧力損失である第２の差圧を計測する差圧計３１ａ
〜３１ｄを設けるとともに、原料供給ライン７，８，
９，１０の各差圧の差の絶対値に応じたガス化剤分配装
置（ガス化剤を分配する手段）３２を設けたものであ
る。ここで、ガス化剤分配装置３２は、各原料供給ライ
ン７，８，９，１０の各ライン毎の差圧の差の絶対平均
値に応じてそれぞれの弁１５，１６，１８，１８の開度
を調節するものである。

【００１６】図２及び図３に、原料供給ライン７におい
て、閉塞が発生した際の差圧計３０ａ〜３０ｄで検出し
た第１の差圧及び差圧計３１ａ〜３１ｄで検出した第２
の差圧の変化を示す。閉塞の発生に伴い、差圧計３０ａ
の指示値は急激に増加し、一方、差圧計３１ａの指示値
は急激に減少している。これに対して、その他の原料供
給ライン８，９，１０の差圧計３０ｂ〜３０ｄ及び差圧
計３１ｂ〜３１ｄの指示値は、原料供給ライン７に流れ
ていた微粉炭及び搬送ガスが、原料供給ライン７の閉塞
によって閉塞していない原料供給ライン８，９，１０に
分配されたため、閉塞が発生する前に比べて幾分増加し
ているが、いずれの指示値もほぼ同じ値を示している。

【００１７】つぎに本実施の形態の動作を説明する。原
料供給系毎の差圧の差は、部分的な原料の凝集が発生し
て原料供給量が減少するのに伴い、差圧の低い差圧計測
位置よりも前流で閉塞している場合には閉塞していない
他の原料供給系に比べて差圧が大きくなり、差圧計測位
置よりも後流で閉塞が発生している場合には他の原料供
給系に比べて差圧が小さくなる。この差圧の計測値によ
り閉塞の有無を検知し、原料供給系毎の差圧の計測値に
応じてガス化剤を各バーナに分配供給する。すなわち部
分的な凝集の発生によって原料供給量が著しく減少した
り、あるいは完全に原料供給が停止したバーナの差圧
は、他のバーナに比べて異常に高くなるか、あるいは異
常に小さくなり、その計測値の異常から原料供給量の減
少量を推測することができるため、ガス化剤供給量を原
料供給量に応じて減少することができる。一方、閉塞し
ていない他の原料供給量では、原料供給量は分配器によ
り均等に分配されるが、これらのガス化剤供給系に対
し、差圧の計測値の異常に応じて減少させたガス化剤供
給量を等分して加算することにより、ガス化剤供給量と
原料供給量とをバーナ毎に等しく増加することができ
る。

【００１８】微粉炭等の固体を含む気流搬送では、気体
の搬送量を一定とすると固体の質量流量に応じて圧力損
失が発生することが知られている（化学工学便覧 Ｐ．
２６９ 改定５版等参照）。一般に分配器を用いて原料
を均等に分配供給するためには、分配器内の原料濃度を
一定にするように保持し、かつ配管長や配管曲がり具合
等を各々の原料供給系で同じになるように設計するた
め、分配器から各々の供給配管まで、又は各々の供給配
管からガス化炉までの差圧は、配管毎の内面状態の違い
等によるわずかな差を除いて各々の原料供給系間ではほ
ぼ同じ値を示す。

【００１９】一つの原料供給系において、分配器と原料
供給ライン途中の差圧計測位置との間で部分的に閉塞が
発生すると、発生箇所廻りの流路面積が減少することに
より、ガス流速が増加して差圧が増加し、これに伴い、
同ラインを流れる搬送ガス及び原料供給量が減少する。
このとき、原料供給ラインの閉塞位置より後流側とガス
化炉との間の差圧を計測すると、閉塞に伴い除々に差圧
が低下する。なお上流側と下流側とを合わせたライン全
体の差圧の合計は、閉塞が発生していない他の原料供給
系の差圧の合計と同じになる。また逆に原料供給ライン
途中の差圧計測位置より後流側で閉塞が発生したとする
とこれと逆の現象が起きる。このことから本実施の形態
では、原料供給ラインの差圧計測位置より上流側にあた
る位置、すなわち分配器と低圧側の差圧計測端部との間
で閉塞が発生したことが分かる。

【００２０】図２及び図３に示した各差圧指示値を、予
め閉塞が発生していない条件下で求めてある差圧の正常
値と比較することにより、その絶対値に応じて原料供給
量がどの程度変動しており、閉塞が発生しているかどう
か検知することができる。これらの判定基準は各負荷毎
に、また各ライン毎に計測しておくことで精度を向上す
ることができる。この場合、差圧指示値は閉塞発生位置
と差圧計測位置との関係によって、図２及び図３に示し
たように増加する場合と、減少する場合とに分けられる
が、合計の差圧指示値との間で互いに補完関係にあるこ
とから、一方を計測することで他方を推測することがで
き、必ずしもすべての位置での差圧計測を常時行う必要
はない。また閉塞がこれらの分岐管ではなく、分配器手
前で発生した場合でも、各供給管の差圧が基準値に比べ
て全体に小さくなることで、検知することができる。こ
の場合には、ガス化剤供給量調整弁２３を制御するよう
な回路を設けることによりバーナ全体の焼損を防止する
ことも可能である。

【００２１】本実施の形態では、原料供給ライン７の差
圧計３０ａの指示値が通常の値である１．５ａｔａを越
えた時点でガス化剤分配装置３２等で異常と判定し、ガ
ス化剤分配装置３２の信号により除々にガス化剤供給量
調整用の弁１１を絞り、２ａｔａを越えた時点で閉塞が
発生したものとガス化剤分配装置３２等で判定し、ガス
化剤分配装置３２の信号によりガス化剤供給量調整用の
弁１１を締めて原料供給ライン７のガス化剤供給を停止
し、ガス化剤供給量調整用の弁１２〜１４の開度を増加
してガス化剤供給量を増加することによりバーナ２ａを
焼損することなく、また発生するガス性状５に変化を与
えることなく、安定したガス化運転を行うことができ
た。

【００２２】本発明によれば、原料供給系毎の差圧計測
値より原料供給量の変動及び閉塞の有無を検知し、ガス
化剤量と原料供給量との比率をバーナ毎に一定にするこ
とができ、局部的な異常高温部が発生しなくなるため、
バーナの寿命を縮めることなく、またガス化運転中の負
荷やガス化剤供給量を一定に保持ことで、生成ガスの性
状を変えることなく安定したガス化運転を継続すること
ができる。

【００２３】

【実施例】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、原料供給系毎の差圧の
差により原料供給量の変動及び閉塞の有無を検知し、ガ
ス化剤供給量と原料供給量との比率をバーナ毎に一定に
したため、局部的なバーナ先端部の異常高温部の発生が
防止されて、バーナの寿命を向上することができる。ま
たガス化運転中の負荷やガス化剤供給量を一定に保持す
ることにより、生成ガスの性状を変えることなく安定し
たガス化運転を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す構成図である。

【図２】本発明の実施の形態の差圧計指示値の変化を示
す説明図である。

【図３】本発明の実施の形態の差圧計指示値の変化を示
す説明図である。

【図４】従来技術を示す図である。

【符号の説明】

１ ガス化炉 ２ バーナ ３ 微粉炭供給ライン ４ ガス化剤 ５ 生成ガス ６ 分配器 ７，８，９，１０ 原料供給ライン １１，１２，１３，１４ ガス化剤供給ライン １５，１６，．１７，１８ 弁 ２９ 微粉炭 ３０，３１ 差圧計 ３２ ガス化剤分配供給装置 ３３ ホッパ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉固体炭素質の原料を複数の原料供給
   系に分配してそれぞれのバーナに供給し、ガス化剤を複
   数のガス化剤供給系に分配してそれぞれのバーナに供給
   し、前記原料を高温下で燃焼させて生成ガスを発生させ
   るガス化装置において、それぞれの原料供給系の閉塞を
   検出する手段と、該閉塞が発生した際にそれぞれのバー
   ナに原料供給量に応じて前記ガス化剤を分配する手段と
   を設けたことを特徴とするガス化装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス化装置において、閉
   塞を検出する手段は、原料の分配器とそれぞれの原料供
   給系との間のそれぞれの第１の差圧を検出する差圧計
   と、それぞれの原料供給系とそれぞれのバーナを取付け
   たガス化炉との間のそれぞれの第２の差圧を検出する差
   圧計とよりなり、ガス化剤を分配する手段は、それぞれ
   の原料供給系ごとの前記第１の差圧の差と、前記第２の
   差圧の差とに応じてガス化剤を分配することを特徴とす
   るガス化装置。
3. 【請求項３】 前記１又は２記載のガス化装置を用い、
   微粉固体炭素質の原料を複数の原料供給系に分配してそ
   れぞれのバーナに供給し、ガス化剤を複数のガス化剤供
   給系に分配してそれぞれのバーナに供給し、前記原料を
   高温下で燃焼させて生成ガスを発生させるガス化装置の
   運転方法において、それぞれの原料供給系の閉塞を検出
   し、該閉塞が発生した際にそれぞれのバーナに原料供給
   量に応じて前記ガス化剤を分配することを特徴とするガ
   ス化装置の運転方法。