JPH10330767A

JPH10330767A - 石炭ガス化装置及び該装置の制御方法

Info

Publication number: JPH10330767A
Application number: JP14020597A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Furue; 俊樹古江; Eiji Kida; 栄次木田; Fumihiko Hanayama; 文彦花山
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1998-12-15
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: JP4029223B2

Abstract

(57)【要約】【課題】チャーの再供給とスチームの供給とを制御
し、多種の石炭に対応して高効率であって簡素かつコン
パクトな石炭ガス化装置を提供する。【解決手段】石炭ガス化炉１内で石炭を酸化剤とを旋
回して部分酸化反応させ、生成ガス21を頂部の生成ガス
出口２より流出するとともに、石炭灰のスラグ23を排出
する石炭ガス化装置であって、ガス化炉１の上部に少な
くとも一つの石炭バーナ８と、ガス化炉１の下部に少な
くとも一つのチャーバーナ９とを配設し、それぞれのチ
ャーバーナ９に、チャー回収装置10等で生成ガス21より
回収したチャー22の再供給ライン42を接続するととも
に、再供給ライン42に、酸化剤と混合するスチームのス
チーム供給ライン40を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気流層石炭ガス化
炉に係り、特に微粉炭を高効率でガス化する石炭ガス化
装置及び該装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の石炭ガス化炉の方式には、固定
床、移動床、流動床及び気流層等の各種の方式がある。
このうち気流層方式は微粉状にした石炭を空気及び酸素
等のガス化剤とともにガス化炉内に供給し、石炭灰（チ
ャー）の融点以上の温度で部分燃焼させ、石炭中の可燃
分は生成ガスとし、チャーの大部分をスラグとして排出
する方式である。この気流層式ガス化炉は他の方式に比
べてガス化の効率が高く、環境適合性が優れており、複
合発電設備や燃料電池設備の燃料として、あるいは合成
ガス等の原料を製造する装置の燃料として適しているた
め、国内で開発が進められており、気流層ガス化炉につ
いての多数の技術が開示されている。例えば、特開昭59
−176391号公報及び特公平６−31347等があり、高いガ
ス化効率を得るガス化炉として特公平５−25919号公報
及び特公平５−47595号公報等が知られている。

【０００３】従来の気流層ガス化炉は、高いガス化効率
を得るために、ガス化剤の一部にスチームを用いること
が既に行われている。また、スラグの安定な排出を考慮
したスチームの供給方法が特公平７−103383号公報に開
示されている。またガス流に同伴されて排出されるチャ
ーのガス化炉への再供給方法として、ガス化炉の上段石
炭バーナ及び下段石炭バーナのうち下段石炭バーナへ石
炭と混合して供給する方法が特公平６−31348号公報に
開示されている。

【０００４】図９に従来の気流層ガス化炉を備えた石炭
ガス化装置の代表的な例を示す。ロックホッパー７で加
圧された微粉炭は、ガス化炉１の上部及び下部に設置さ
れた複数の石炭バーナ８及び下部石炭バーナ18からガス
化炉１へ酸化剤とともに吹き込まれる。石炭バーナ８及
び下部石炭バーナ18は、ガス噴流が炉内に旋回流をつく
るように図10に示すように配置されている。供給された
石炭は部分酸化反応によりＣＯ、Ｈ₂、ＣＯ₂及びＨ₂Ｏ
よりなる生成ガス21とチャー22とを生成する。このうち
チャー22の大部分はガス化炉１の下部に設置された下部
石炭バーナ18やチャーバーナ９から供給された酸化剤で
燃焼され、灰分が溶ける温度まで昇温されて溶融したス
ラグ23となりスラグ流下孔３より流下する。一方、生成
ガス21はチャー22の一部を同伴して上昇し生成ガス出口
２より流出する。この生成ガス21は1400から1500℃の高
温のため、水冷壁ガス冷却器20及びガス冷却器17で熱回
収されたのち、チャー回収装置10で生成ガス21中のチャ
ー22が回収され、チャー回収ホッパ11、チャー供給ホッ
パ12及び再供給ライン42を経てチャーバーナ９から酸化
剤とともにガス化炉１へ再供給される。

【０００５】このガス化炉１の基本的課題はチャー22を
スラグ化して排出するため、ガス化炉１内の温度をチャ
ー22の溶融温度以上の高温にする必要があること、ま
た、生成ガス21中に同伴するチャー22及びチャー22が溶
融したスラグ液滴が、下流の水冷壁ガス冷却器20及びガ
ス冷却器17等に付着することによる伝熱性能の低下を防
止するため、生成ガス21が生成ガス出口２より流出する
ときの温度を所定温度以下にしなければならないことで
ある。この所定温度はスラグ化の温度に比べ、ほぼ400
から600℃低い温度である。

【０００６】従来技術では、生成ガス出口２で冷却用ガ
ス26を吹き込むとともに、ガス化炉１の上部にチャー付
着による悪影響の少ない輻射伝熱方式の水冷壁ガス冷却
器20を設け、生成ガス21の温度を低下した後、さらにガ
ス冷却器17に送る方法がとられている（特公平６−7854
2号公報及び特公開59−133292号公報参照）。このた
め、輻射伝熱方式の水冷壁ガス冷却器等の設置によるガ
ス化炉の大型化、冷却用ガス混入によるガス冷却器の大
型化及び冷却用ガス供給のためのユーティリティが増加
するといった問題があった。

【０００７】この従来技術の改良技術としては、石炭バ
ーナのうち高温が必要な下部石炭バーナからは酸素供給
量を多くし、低温が望ましい上部石炭バーナからは酸素
供給量を少なくしてガス化炉内に温度差を設けるととも
に、全体として供給する酸素量の低減を図る方法（特開
昭59−176391号公報）、また、ガス化炉の上部に冷却ガ
スを供給する方法(特公平７−74347号公報)等が提案さ
れている。また、スチームをガス化炉の上部石炭バーナ
より石炭とともに供給する方法（特公平６−31344号公
報）が提案されている。さらに下部石炭バーナにガス化
炉下部の温度を所定温度に制御する目的でスチームを供
給する方法（特公平７−103383号公報）が提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の石炭ガス化装置
にあっては、石炭の性状によっては、上部石炭バーナ及
び下部石炭バーナからの酸素量の調整のみでは対応する
ことができず、炉内の生成ガスは必要以上の温度となる
ため、冷却用ガスの使用及び冷却用ガスの増量により設
備の大型化や熱損失の増加及びユーティリティの増加を
招く。また、高温化に伴いガス化炉の損耗も激しくなる
問題がある。さらに、輻射伝熱方式の冷却器によるガス
化炉の大型化の問題がある。これらの問題を解決する最
も適する方法はスチームを用いる方法であるが、必ずし
も適切な供給方法がとられていない。また、上下２段に
配置された少なくとも４本の石炭バーナにさらにチャー
バーナが配置されるため、供給ラインが多く煩雑とな
り、制御器も増えてコストの増加につながる問題があ
る。

【０００９】本発明の課題は、チャーの再供給とスチー
ムの供給とを制御し、多種類の石炭に対応して高効率で
あって簡素かつコンパクトな石炭ガス化装置及び該装置
の制御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】前記の課題を解決するた
め、本発明に係る石炭ガス化装置は、ガス化炉内で石炭
と酸化剤とを旋回して部分酸化反応させ、生成ガスを流
出するとともに石炭灰のスラグを排出する石炭ガス化装
置において、ガス化炉の上部に少なくとも一つの石炭バ
ーナと、ガス化炉の下部に少なくとも一つのチャーバー
ナとを配設し、それぞれのチャーバーナに、生成ガスよ
り回収したチャーの再供給ラインを接続するとともに、
再供給ラインに、酸化剤と混合するスチームの供給ライ
ンを接続した構成とする。

【００１１】そして再供給ラインのチャー供給ホッパー
に、チャーの供給量を調整可能とするように石炭供給系
より石炭輸送ラインを接続した構成でもよい。

【００１２】またガス化炉を石炭ガス化炉とチャーガス
化炉とに分け、チャーガス化炉に酸化剤と混合するスチ
ームの供給ラインを接続し、チャーガス化炉の温度に応
じてスチーム及びチャーの供給量を制御する手段を具備
した構成でもよい。

【００１３】さらにガス化炉の下部に少なくとも一つの
石炭バーナを配設し、それぞれの石炭バーナへ酸化剤供
給ラインを接続し、それぞれのチャーバーナへ酸化剤と
混合するスチームの供給ラインを接続した構成でもよ
い。

【００１４】そして石炭ガス化装置の制御方法にあって
は、前記いずれか一つの石炭ガス化装置を備え、石炭の
供給量に応じてそれぞれの石炭バーナへの酸化剤の供給
量を抑制して酸化剤の残分をそれぞれのチャーバーナへ
供給し、ガス化炉内の温度に応じてそれぞれのチャーバ
ーナへの酸化剤と混合するスチームの供給量を制御する
構成とする。

【００１５】またそれぞれのチャーバーナに、再供給ラ
インを経由して搬送ガスによりチャーを供給するととも
に、スチーム供給ラインより酸化剤とスチームとの混合
体を再供給ラインを経由して供給し、ガス化炉内の温度
に応じてチャーの供給量とスチームの供給量とを制御す
る構成でもよい。

【００１６】さらに生成ガスの組成に応じてそれぞれの
チャーバーナへのチャーとスチームのそれぞれの供給量
を制御する構成でもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１及び
図２を参照しながら説明する。図１及び図２に示すよう
に、ガス化炉１内で石炭と石炭供給ロックホッパ７を経
由して酸化剤供給ライン41から供給される酸化剤とを旋
回させて部分酸化反応させ、生成ガス21を頂部の生成ガ
ス出口２より流出し、ガス冷却器６，17を経てチャー回
収装置10、チャー回収ホッパ11及びチャー供給ホッパ12
等で回収したチャー22をガス化炉１内へ再供給し、底部
のスラグ流下孔３より石炭灰のスラグ23を流下し、クェ
ンチ水４に一旦貯留したのちスラグホッパ５を経て排出
する石炭ガス化装置であって、炉高のほぼ１／２高さの
ガス化炉１の上部に少なくとも一つの石炭バーナ８を、
図２に示すように石炭と酸化剤とを旋回させるような角
度で配設し、それぞれの石炭バーナ８の高さのほぼ１／
２高さのガス化炉１の下部に少なくとも一つのチャーバ
ーナ９を設け、それぞれのチャーバーナ９に、チャー回
収装置10等で生成ガス21より回収したチャー22の再供給
ライン42を接続するとともに、再供給ライン42に、酸化
剤供給ライン41からの酸化剤と混合するスチームの供給
ライン40を接続した構成とする。そして再供給ライン42
のチャー供給ホッパー12に、チャー22の供給量を調整可
能とするように石炭供給系より石炭輸送ライン14を接続
してもよい。

【００１８】なお本装置は、ガス化炉１の下部の温度に
応じてチャーバーナ９へのチャー及びスチームの供給量
を制御するチャーバーナ制御器13と、石炭輸送ライン14
を経てチャー供給ホッパ12への石炭輸送量を制御する石
炭輸送制御器15と、石炭バーナ８及びチャーバーナ９へ
の酸化剤の供給量を制御する酸化剤制御器24とを具備し
ている。

【００１９】ここで本実施の形態の作用を図３〜図５を
用いて説明する。上部の石炭バーナ８によりガス化炉
（ここではチャーガス化炉と分けられた石炭ガス化炉2
7）内に旋回流が発生し、この旋回流により、ガス化炉
内の生成ガス21の流れが規制され、ガス化炉内は上部反
応部（ａ）、下部反応部（ｂ）及びガス上昇部（ｃ）に
大別される。上段反応部（ａ）部間のガスの混合は少な
く、混合はガス上昇部（ｃ）で行われる。このためガス
化炉内に酸素量の相違によって温度差が生じる。そこ
で、ガス化炉内を上部反応部（ａ）、下部反応部（ｂ）
及びガス上昇部（ｃ）の３部分に機能上で分けることが
できる。

【００２０】従来の２段旋回ガス化炉は、上部反応部で
は、石炭に対する酸素量の比率（酸素／石炭比）を低く
し、比較的低温でＣＯ及びＨ₂の多い生成ガスと、チャ
ーとを生成させ、チャーは旋回力により壁面側を流下し
て下部反応部へ移し、下部反応部では供給石炭に対す酸
素量の比率を高くして、石炭とチャーとを石炭灰のスラ
グの溶融温度以上の高温に保ってガス化する。生成ガス
に同伴するチャーは下流で回収し、ガス化炉下部へ再供
給される。この方法により、ガス化に使用する酸素量を
少なく押さえて高効率のガス化を可能としている。

【００２１】一般にガス化反応は石炭に対する酸素の供
給量により、効率その他の諸元が決まる。図４に酸素／
石炭比に対するガス化効率とそのときのガス温度とを示
す。ガス化効率を表すには二つの定義が用いられ、一つ
は石炭中の炭素がガスに転換した割合を示すＣ転化率
と、もう一つは石炭の保有熱量のうち、ガスの化学熱量
に移った割合を示す冷ガス効率とであり、それぞれ下記
のように定義される。Ｃ転化率＝（ガス中のＣ量／石炭中のＣ量）冷ガス効率＝（ガスの発熱量ｘ発生ガス量）／（石炭発
熱量ｘ石炭量）石炭ガス化は、この冷ガス効率を最も高くすることが課
題であり、理論的には石炭中のＣ分がＣＯに、Ｈ分がＨ
₂に転換するとした酸素／石炭比（Ｄ点）で図４中に実
線で示すように、Ｃ転化率100％の時、冷ガス効率が最
大となるが、実際にはＣＯ₂及びＨ₂Ｏの生成及び反応速
度等により、一点鎖線で示すようになり、最大冷ガス効
率を得る酸素／石炭比は理論上の酸素／石炭比より大き
くなる。故に、最も効率的なガス化炉は一点鎖線で最高
冷ガス効率を与える酸素／石炭比（Ｃ点）でガス化され
るが、この（Ｃ点）でのガス温度が石炭灰の溶融温度以
下であれば、酸素／石炭比を増すか、下部の酸素を増し
（Ｂ点）、その分、上部の酸素を抑制して減らし（Ａ
点）、溶融したスラグの流下条件を確保する。

【００２２】一方、上部反応部（ｃ）ではチャーを生成
させるため理論酸素比（Ｄ点）より少ない酸素比でガス
化する。このため、最高ガス化効率を得るためには上部
の酸素比（Ｂ点）は必然的に（Ｃ点）の酸素比より高く
なる。

【００２３】この時、石炭種（図４中の炭種II）によっ
ては、この（Ｂ点）でのガス温度がスラグ流下のための
温度より高くなる。本発明は、この温度差に相当する顕
熱量を化学熱量に転換して、冷ガス効率の向上を図るも
のである。また、石炭種によっては、この（Ｂ点）での
ガス温度はガス化炉の使用可能限界温度を越える場合が
あり、この温度を所定温度まで下げることが必要とな
る。本発明は併せて、効率よくガス化温度を所定温度に
制御する方法を提供するものである。

【００２４】本発明によれば、ガス化炉に供給す石炭に
見合った最高効率を得る酸素比のうち、上部反応部には
理論的酸素／石炭比（Ｄ点）より少ない酸素を供給し、
残りの過剰の酸素をチャーとともに下部反応部に供給す
るので下部反応部の温度は高温となり、石炭灰の溶融温
度より高くなる。この高温部にスチームを供給してチャ
ーとスチーム、及び生成ガス中のＣＯ₂とＨ₂の量を増加
させるとともに、これらの反応は吸熱反応であり、ガス
温度の低下、さらには最適温度に制御を可能とする。す
なわち、上部反応部では以下の反応が主に起きる。石炭（ＣｍＨｎＯｌ）＋Ｏ₂→ＣＯ＋Ｈ₂＋（ＣＨ₄）＋チャー……（化１）（副反応により、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ少量）下部反応部では、Ｃ（チャー）＋Ｏ₂→ＣＯ₂ ……（化２）Ｃ（チャー）＋ＣＯ₂→２ＣＯ ……（化３）Ｃ（チャー）＋Ｈ₂Ｏ（スチーム）→ＣＯ＋Ｈ₂ ……（化４）ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ（スチーム）⇔ＣＯ₂＋Ｈ₂ ……（化５）以上の反応が起こり、スチーム中の酸素はチャーのガス
化に、水素分は水素に転化し生成ガスを増加させる。ま
た、スチームが係る反応（化４）及び（化５）は吸熱反
応であり、ガス温度を低下させる。この際、スチームの
供給は上部反応部ではガス中にＣＯ₂の存在量は少な
く、かつ、炉内のチャーは壁面側に偏在しており、反応
（化４）及び（化５）は期待できず効果は少ない。すな
わちスチームの供給は高温で、チャー及びＣＯ₂の存在
する下部反応部が最も効果的である。また、本発明を効
果的に行うには、（化４）の反応を効果的に行わせるこ
とでスチームをチャーとともにガス化炉へ供給すること
が望ましい。

【００２５】

【実施例】本発明の具体的実施例を図１〜図５に基づき
説明する。操作圧まで原料微粉炭を加圧する石炭供給ロ
ックホッパ７と、頂部に生成ガス出口２と、底部にスラ
グ流下孔３とを備え、生成ガス21を冷却し熱を回収する
ガス冷却器６と、ガス冷却器６に接続するガス冷却器17
と、生成ガス21中のチャー22を回収しガス化炉１へ再供
給するためのチャー回収装置10と、チャー回収装置10に
接続するチャー回収ホッパ11と、チャー供給ホッパ12と
からなる再供給ライン42と、ガス化炉１の上部には石炭
供給バーナ（石炭バーナ）８と、下部にはチャー供給バ
ーナ（チャーバーナ）９とが取り付けられている。石炭
バーナ８及びチャーバーナ９にはガス化剤の酸化剤供給
ライン41が接続されている。また、本発明になるスチー
ム供給ライン40はチャーバーナ９への酸化剤供給ライン
41と接続している。石炭バーナ８とチャーバーナ９と
は、生成ガス21に旋回流を与えるようにガス化炉１に図
２に示すように取り付けられている。

【００２６】原料石炭は、石炭供給ロックホッパ７で加
圧され石炭分配器16で複数の石炭バーナ８に均等に供給
され、酸化剤とともにガス化炉１の上部に供給される。
この時、供給される酸化剤は、図４の（Ｄ点）に示す理
論酸素比より少ない比率で供給される。このため、上部
の石炭バーナ８からの石炭が反応する上部反応部（ａ）
では酸素不足の状態となり、（化１）の反応が起こり、
チャー22が生成する。また、生成ガス21はＣＯ及びＨ₂
が多いガスが得られる。若干のＣＯ₂及びＨ₂Ｏが生成す
るが酸化剤の供給量を少なくしているので生成量は少な
い。

【００２７】上部反応部（ａ）は最も旋回力が強く、こ
こでチャー22は遠心力により壁面に移動し生成ガス21か
ら分離して下方へ流下する。このチャー22は下部反応部
（ｂ）のガスと混合する。一方、生成ガス21は旋回しな
がらガス化炉１内を下降した後、反転して上昇し生成ガ
ス出口２より流出するが、この生成ガス21中には上部反
応部（ａ）で生成したチャー22の一部の同伴チャー25が
同伴する。流出する生成ガス21は、ガス冷却器６，17で
熱を回収されながら冷却された後、チャー回収装置10で
チャー22を回収され、このチャー22はガス化炉１の下部
のチャーバーナ９から酸化剤及びスチームとともにガス
化炉１へ再供給される。

【００２８】この際、チャーバーナ９から供給される酸
化剤は、ガス化炉１全体に供給する石炭を最高効率でガ
ス化する酸素量とするため、上部の不足酸素量を補う酸
素量を供給することになる。すなわち、図４のＢ点の酸
素／石炭比となる。このため、下部反応部（ｂ）は最適
ガス化のための酸素比より過剰の酸素が存在し、反応は
反応（化２）が主となり、ＣＯ₂が多く生成する。ま
た、石炭中のＨ分は既に上部反応器でガス化しており、
下部反応部（ｂ）にはＨ₂及びＨ₂Ｏはほとんど存在しな
い。

【００２９】酸素比が高いため、下部反応部（ｂ）の温
度は高温となる。この高温ガスはガス化炉の中央を上昇
しながら上部反応部（ａ）のガスと混合しながら生成ガ
ス出口より流出する。混合後のガスの温度は（Ｃ点）の
温度となるが、この温度が高すぎるとガス中に飛沫とし
て同伴するスラグ、あるいはチャーが付着性をもち、下
流のガス冷却器で伝熱管に付着して伝熱性能が低下し運
転継続ができなくなる。このため、生成ガスの温度は極
力低くすることが望ましい。

【００３０】本発明による下部反応器へのスチーム供給
は下部反応器において、チャーとスチーム、ＣＯ₂とス
チームとを反応させ、ＣＯとＨ₂の有効ガスの量を増す
ものである。すなわち、下部反応部において、余剰の顕
熱を使い、ＣＯ₂をＣＯとＨ₂とに転換するもので、同時
にチャーを水性ガス化反応（化４）により、スチーム中
の酸素を酸化剤として利用し、酸化剤の量を少なくする
ものである。また、ガス化炉の生成ガスの温度を低下
し、下流設備へのチャー及びスラグの付着を防止するも
のである。

【００３１】チャーバーナに酸化剤とともに供給された
スチームは、チャー及び酸化剤とともに前記の反応（化
３）、（化４）及び（化５）の反応が生じ、最終的には
反応（化５）の平衡値に近づく。この平衡値は温度とガ
スの組成で決まるもので、望ましい温度となるようにス
チームを供給することにより望ましいガスを得ることが
できる。また、下部反応部は高温で温度の計測が困難な
場合は、ガスの組成比（例えばＣＯ₂／ＣＯ、Ｈ₂／Ｈ₂
Ｏ、あるいはＣＯ₂＋Ｈ₂／ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ）でスチームの
供給量を制御することも可能である。

【００３２】このスチームの供給により、図５に破線で
示すように、ガス温度を（Ｂ点）より（Ｅ点）に低下で
き、この温度低下の顕熱は吸熱反応であるＣＯとＨ₂と
を増加する反応熱として働き、冷ガス効率も増す。

【００３３】全体の石炭をガス化するに必要な酸化剤の
供給量は石炭の供給量により決まり、この酸素量を全体
の酸化剤必要量として制御する。上部の石炭バーナへの
酸化剤の供給量は石炭の供給量に対して、チャー生成条
件での酸素／石炭比により制御し、全体供給酸素供給ラ
インより分岐供給し、残りの酸化剤は下部のチャーバー
ナへ供給する。このチャーバーナへの酸化剤供給ライン
にスチーム供給ラインが接続されており、ガス化炉の下
部温度によりスチームの供給量とチャーの供給量とを制
御する。この制御は予めチャー量をチャーの生成量によ
って所定の量に設定し、ガス化炉の下部温度によってス
チームの供給量を制御する。この際、チャーの供給量が
少ないと過剰の酸化剤が下部に供給された状態となり、
温度低下のためのスチームの供給量が増加するので、予
めスチームの供給量が所定の量を越えたら、チャーの供
給量を増加する。チャーの供給量増加により生成チャー
の供給量の不足を生じる場合は石炭供給ロックホッパか
らチャー供給ホッパへの石炭輸送ラインを用いてメイク
アップを行う。

【００３４】以上ように、本発明の主旨は（１）従来、
石炭のガス化部にスチームを用いていたものをＨ分の少
ないチャーが再供給されるＨ分の少ない下部反応部でス
チームを用い、下部反応部でスチームによるガス化の効
果を得ること。（２）本発明は２段旋回型ガス化炉であ
って、ガス化炉内のガス混合を押さえ、ガス化炉の下部
に高温部をつくることが容易であることを利用して、ガ
スの顕熱を反応に利用して効率を上げること。（３）本
発明はスチームの吸熱反応を利用してガス化炉出口のガ
ス温度を下げることにある。

【００３５】

【他の実施例】図６に示すように２段旋回型ガス化炉以
外では、他の実施例として、ガス化炉を石炭ガス化炉27
とチャーガス化炉28の２つに分け、チャーガス化炉28に
酸化剤と混合するスチームの供給ライン40を接続し、チ
ャーガス化炉28の温度に応じてスチーム及びチャーの供
給量を制御する手段（チャーバーナ制御器）13を具備し
た構成である。つまりスラグ流下条件の温度を満たす温
度を維持してできるだけ低温となるようにスチームでチ
ャーをガス化し、その生成ガスを石炭ガス化炉27へ供給
する構成である。なお、この場合、ガス化炉で生成する
チャーは全量生成ガスに同伴し、チャー回収装置10で回
収し、チャーガス化炉28へ供給されることになる。

【００３６】また他の実施例として、図７及び図８に示
すように、不足チャーのメイクアップのための一つ以上
の下部石炭バーナ18を下部反応部又はチャーガス化炉28
に配設し、それぞれの石炭バーナ８へ酸化剤供給ライン
41のみを接続し、それぞれのチャーバーナ９へ酸化剤と
混合するスチームの供給ライン40を接続した構成であ
る。つまりチャー供給ホッパ12への石炭のメイクアップ
を除去することも可能である。この際、メイクアップ用
の下部石炭バーナ18は２本対向して設置され、下部石炭
バーナ18への酸化剤の供給量は下部酸化剤制御器30によ
り制御される。

【００３７】また、石炭ガス化装置の制御方法として、
図７及び図８に示すように、前記いずれか一つの石炭ガ
ス化装置を備え、石炭の供給量に応じてそれぞれの石炭
バーナへの酸化剤の供給量を抑制して酸化剤の残分をそ
れぞれのチャーバーナ９へ供給する工程と、ガス化炉1
の下部反応部又はチャーガス化炉28の温度に応じてそれ
ぞれのチャーバーナ９への酸化剤と混合するスチームの
供給量を制御する工程とを含む構成である。

【００３８】さらにそれぞれのチャーバーナ９に、再供
給ライン42を経由して搬送ガス（Ｎ₂）によりチャーを
供給するとともに、スチーム供給ライン40より酸化剤と
スチームとの混合体を再供給ライン42を経由して供給す
る工程と、ガス化炉１の下部反応部又はチャーガス化炉
28の温度に応じてチャーの供給量とスチームの供給量と
を制御する工程とを含んでもよく、生成ガスの組成に応
じてそれぞれのチャーバーナ９へのチャーとスチームの
それぞれの供給量を制御する工程を含んでもよい。

【００３９】本発明によれば（１）発熱量が高く、灰分
の溶融温度の比較的低い石炭種で、ＣＯ、Ｈ₂ガスの収
量を増し、冷ガス効率を向上することができる。例え
ば、発熱量6850Ｋｃａｌ／ｋｇ、溶融温度1360Ｃの大同
炭の場合、スチームと共に添加する事でＣＯ＋Ｈ₂の量
を約３％増加することができる。（２）ガス化炉内の最
高温度を低下させ、ガス化炉の損傷を防止でき、寿命を
大幅に長くできる。（３）ガス化炉でガス化可能な炭種
の巾を広げることができる。（４）石炭バーナをガス化
炉の上部に主に配置し、下部にはチャーバーナを配置す
ることで石炭供給系の簡素化がはかれる。（５）ガス化
炉の出口生成ガスの温度を下げ、下流の熱回収機器への
チャーの付着を防止し熱回収部をコンパクトにできる。
（６）生成ガス冷却のための冷却用ガスが不要となり、
下流設備の小型化、冷却ガス準備のためのユウティリテ
ィが不要となる等の効果がある。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、チャーバーナに供給す
るスチームとチャーとをガス化炉の下部反応部の温度に
応じて制御するため、広範囲の炭種について生成ガス量
を増加しかつ冷ガス効率を向上することができととも
に、ガス化炉内の最高温度を低下させてガス化炉の損傷
を防止して寿命を長くすることができる。また石炭バー
ナをガス化炉の上部に主に配置し、下部にチャーバーナ
を配置するため石炭供給系の簡素化が図られ、生成ガス
の冷却用ガスが不要となり、設備の小型化や冷却ガスの
ユウティリティが不要となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す構成図である。

【図２】図１に示すガス化炉のＡ・Ａ線の断面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施の形態を示す２段旋回型ガス
化炉の構成図である。

【図４】図３のガス化特性である酸素／石炭比に対する
ガス温度及びガス化効率の関係を示すグラフである。

【図５】ガス化炉にスチームを添加した際のガス温度と
ガス化効率との変化を示すグラフである。

【図６】本発明の他の実施の形態を示す構成図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す構成図である。

【図８】図７に示すガス化炉のＢ・Ｂ線の断面図であ
る。

【図９】従来の技術を示す図である。

【図１０】図９に示すガス化炉のＣ・Ｃ線の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ガス化炉２生成ガス出口３スラグ流下孔４クェンチ水５スラグホッパ６，１７ガス冷却器７石炭供給ロックホッパ８石炭バーナ９チャーバーナ１０チャー回収装置１１チャー回収ホッパ１２チャー供給ホッパ１３チャーバーナ制御器１４石炭輸送ライン１５石炭輸送制御器１６石炭分配器１８下部石炭バーナ１９スチーム調整器２０水冷壁ガス冷却器２１生成ガス２２チャー２３スラグ２４酸化剤制御器２５同伴チャー２６冷却用ガス２７石炭ガス化炉２８チャーガス化炉２９ガス分析器３０下部酸化剤制御器４０スチームの供給ライン４１酸化剤供給ライン４２再供給ライン４３石炭輸送ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス化炉内で石炭と酸化剤とを旋回して
部分酸化反応させ、生成ガスを流出するとともに石炭灰
のスラグを排出する石炭ガス化装置において、前記ガス
化炉の上部に少なくとも一つの石炭バーナと、前記ガス
化炉の下部に少なくとも一つのチャーバーナとを配設
し、それぞれのチャーバーナに、前記生成ガスより回収
したチャーの再供給ラインを接続するとともに、該再供
給ラインに、前記酸化剤と混合するスチームの供給ライ
ンを接続したことを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項２】請求項１記載の石炭ガス化装置におい
て、再供給ラインのチャー供給ホッパーに、チャーの供
給量を調整可能とするように石炭供給系より石炭輸送ラ
インを接続したことを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の石炭ガス化装置に
おいて、ガス化炉を石炭ガス化炉とチャーガス化炉とに
分け、該チャーガス化炉に酸化剤と混合するスチームの
供給ラインを接続し、前記チャーガス化炉の温度に応じ
て前記スチーム及び前記チャーの供給量を制御する手段
を具備したことを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項４】請求項１記載の石炭ガス化装置におい
て、ガス化炉の下部に少なくとも一つの石炭バーナを配
設し、それぞれの石炭バーナへ酸化剤供給ラインを接続
し、それぞれのチャーバーナへ酸化剤と混合するスチー
ムの供給ラインを接続したことを特徴とする石炭ガス化
装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項記載の石炭
ガス化装置を備え、石炭の供給量に応じてそれぞれの石
炭バーナへの酸化剤の供給量を抑制して該酸化剤の残分
をそれぞれのチャーバーナへ供給し、ガス化炉内の温度
に応じてそれぞれのチャーバーナへの酸化剤と混合する
スチームの供給量を制御することを特徴とする石炭ガス
化装置の制御方法。
【請求項６】請求項５記載の石炭ガス化装置の制御方
法において、それぞれのチャーバーナに、再供給ライン
を経由して搬送ガスによりチャーを供給するとともに、
スチーム供給ラインより酸化剤とスチームとの混合体を
前記再供給ラインを経由して供給し、ガス化炉内の温度
に応じて前記チャーの供給量と前記スチームの供給量と
を制御することを特徴とする石炭ガス化装置の制御方
法。
【請求項７】請求項５又は６記載の石炭ガス化装置の
制御方法において、生成ガスの組成に応じてそれぞれの
チャーバーナへのチャーとスチームのそれぞれの供給量
を制御することを特徴とする石炭ガス化炉の制御方法。