JPH11158475A - 気流層石炭ガス化装置 - Google Patents

気流層石炭ガス化装置

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JPH11158475A
JPH11158475A JP9324388A JP32438897A JPH11158475A JP H11158475 A JPH11158475 A JP H11158475A JP 9324388 A JP9324388 A JP 9324388A JP 32438897 A JP32438897 A JP 32438897A JP H11158475 A JPH11158475 A JP H11158475A
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JP
Japan
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gasification
temperature
gas
gasification section
raw material
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Pending
Application number
JP9324388A
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English (en)
Inventor
Makoto Takeda
誠 竹田
Akio Ueda
昭雄 植田
Yoshiki Watabe
芳樹 渡部
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス化部内の昇温用バーナの損傷又は再点火
不能を防止し、ガス化部の中心軸方向に火炎を形成す
る。 【解決手段】 微粉固体炭素質原料及び酸素含有ガスを
高温、高圧のガス化部11に噴射して微粉固体炭素質原
料をガス化し、生成ガス出口ライン12より生成ガスを
放出するとともに灰分の溶融スラグ18を流下する気流
層石炭ガス化装置10であって、ガス化部11に、その
中心軸Aを介して互いに対向する複数の昇温用バーナ1
4を設け、それぞれの昇温用バーナ14の軸心を、ほぼ
水平又は下向きに向けるとともに中心軸A上に仮想した
円30に接するように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭に代表される
微粉固体炭素質原料を酸素又は空気等の酸素含有ガスに
よりガス化する炉に係り、特に安全かつ経済的に起動、
停止作業を行える気流層石炭ガス化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭等の微粉固体炭素質原料をガス化す
る炉には、固定層、流動層及び気流層等の各方式が提案
されている。これらの方式の中で気流層は、原料を微粉
にして酸素、空気の酸素含有ガスとともに燃焼灰の溶融
温度以上の高い温度(約1300〜1600℃)の炉内
に供給してガス化し、灰分を有害成分の溶出がないスラ
グに変換させるため、他の方式に比較してガス化効率が
高く、適用炭種が広い、また環境適合性に優れている等
の特徴を有している。そのため、複合発電システムや燃
料電池等の燃料及び合成ガス等の原料製造に適してお
り、国内外で積極的に開発が進められている。なお、高
いガス化効率が得られる気流層ガス化法については例え
ば、特開平3−25202号公報に開示されている。
【0003】図4に気流層石炭ガス化装置の構造を示
す。石炭等の微粉固体炭素質原料を供給する原料搬送ラ
イン9及び酸素又は空気等の酸化剤供給ライン16を有
する上段バーナ17a及び下段バーナ17bをガス化部
11へ装着し、原料及び酸化剤を高温、高圧のガス化部
11内へ供給して原料をガス化させる。ガス化により生
成した生成ガスは、ガス化炉10の頂部の生成ガス出口
ライン12より放出され、図示しないガス精製装置を経
てガスタービン又は燃料電池に送られる。原料中の灰分
は溶融スラグ18となってスラグタップ19を経て炉底
部の冷却水15中に落下され、急冷されて数mm径の水
砕スラグとして炉外へ排出される。
【0004】微粉固体炭素質原料及び酸素、空気等の酸
化剤をガス化炉10のガス化部11内に噴射してガス化
させる気流層石炭ガス化装置では、原料を供給してガス
化させる場合には炉内を少なくとも原料の着火点以上に
昇温しておかなければならない。ガス化原料を供給して
ガス化させるための炉内昇温方法は、CH4等の気体又
は軽油等の液体燃料を、気体又は液体燃料供給ライン2
0及び酸化剤供給ライン21と接続する昇温用バーナ4
4により炉内へ供給し燃焼させるのが一般的である。ま
たスラグタップ19からの溶融スラグの流下状態が悪い
場合には、昇温用バーナ14を起動時のみならず、ガス
化運転中にも使用して、スラグタップ19を昇温し溶融
スラグの流動性を高める。
【0005】ところが前記の事例では、昇温用バーナ4
4は上向きに設置されており、この場合、燃料を燃焼さ
せたときに発生する凝縮水が昇温用バーナ44内に滞留
し、材料の腐食が起きる。またガス化部11内を石炭等
の微粉固体炭素質原料の着火点以上に昇温させて原料及
び酸化剤をガス化部11内に供給してガス化運転を始め
ると、ガス化により生成したチャーや溶融スラグが昇温
用バーナ44内に堆積し、ついには昇温用バーナ44の
再点火ができなくなるという問題が生じる。さらに特開
平8−302365号公報に記載されたガス化装置で
は、昇温バーナを対向し、かつ下方に向けて設置するこ
とを特徴としている。本事例では、昇温バーナを対向
し、かつ下方に向けているため、図5に示す昇温バーナ
の配置の平面図のように、昇温バーナ44からの火炎5
0が合流し、ガス化部11内の中心軸Aを通る面に長く
形成される。したがって火炎50の一部は側壁31に近
い部位に形成されるので、側壁31の一部が焼損等のト
ラブルを生じることとなる。溶融スラグの流下するスラ
グタップ19はガス化部11の中心軸A上にあり、本事
例では昇温すべきスラグタップ19よりかけ離れた部位
を昇温することになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の気流層石炭ガス
化装置にあっては、昇温用バーナが上向きに設置されて
いるため、燃料を燃焼させたときに発生する凝縮水が昇
温用バーナ内に滞留し、材料の腐食が起きる。またガス
化運転を始めると、ガス化により生成したチャーや溶融
スラグが昇温用バーナ内に堆積し、ついには昇温用バー
ナの再点火ができなくなるという問題が生じる。さらに
昇温バーナを対向し、かつ下方に向けている構造では、
昇温バーナの火炎が合流してガス化部内の中心軸を通る
面に長く形成され、火炎の一部は側壁に近い部位に形成
されるので、側壁の一部が焼損等のトラブルを生じるこ
ととなり、スラグタップよりかけ離れた部位を昇温する
ことになる。
【0007】本発明の課題は、ガス化部内の昇温用バー
ナの損傷又は再点火不能を防止し、ガス化部の中心軸方
向に火炎を形成する気流層石炭ガス化装置を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係る気流層石炭ガス化装置は、微粉固体炭
素質原料及び酸素含有ガスを高温のガス化部に噴射して
微粉固体炭素質原料をガス化し、生成ガスを放出すると
ともに灰分の溶融スラグを流下する気流層石炭ガス化装
置において、ガス化部に、その中心軸を介して互いに対
向する複数の昇温用バーナを設け、それぞれの昇温用バ
ーナの軸心を、ほぼ水平又は下向きに向けるとともに中
心軸上に仮想した円に接するように配置した構成とす
る。
【0009】そして仮想した円は、ガス化部の内径の
0.2倍以下の直径を有する構成でもよい。
【0010】本発明によれば、ガス化部内に昇温用バー
ナを対向させて仮想した円に接するように水平又は下向
きに配置したため、ガス化運転により生成したチャーや
溶融スラグの昇温用バーナ内への堆積が防止されるとと
もに、火炎が中心軸上に形成されて側壁の損傷が防止さ
れかつ効率よくスラグタップが加熱される。
【0011】
【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、微粉固体炭素質原料及び酸素含有ガスを高温、高圧
のガス化部11に噴射して微粉固体炭素質原料をガス化
し、生成ガス出口ライン12より生成ガスを放出すると
ともに灰分の溶融スラグ18を流下する気流層石炭ガス
化装置(ガス化炉)10であって、ガス化部11に、そ
の中心軸Aを介して互いに対向する複数の昇温用バーナ
14を設け、それぞれの昇温用バーナ14の軸心を、ほ
ぼ水平又は下向きに向けるとともに中心軸A上に仮想し
た円(仮想円)30に接するように配置し、それぞれの
昇温用バーナ14の火炎を火炎40のように中心軸A方
向に形成させる構成とする。そして仮想した円30は、
ガス化部11の内径の0.2倍以内の直径を有するもの
とする。
【0012】すなわち石炭等の微粉固体炭素質原料を供
給する原料搬送ライン9及び酸素、空気等の酸化剤供給
ライン16を有するバーナ17a,17bがガス化部1
1へ装着されている。ガス化により生成した生成ガスは
ガス化部11の上方の生成ガス出口ライン12を経て放
出され、図示しないガス精製装置を経由してガスタービ
ン又は燃料電池に送られ発電する。原料中の灰分は溶融
スラグ18となって炉底部の冷却水15中に落下し、急
冷されて数mm径の水砕スラグとなり炉外へ排出され
る。ガス化部11の下部には、ガス化部11内を微粉固
体炭素質原料の着火点以上に昇温させるための気体又は
液体燃料供給ライン20と、酸素、空気等の酸素含有ガ
スを供給する酸化剤供給ライン21とが接続された昇温
用バーナ14が水平又は下向きに複数個設置されてい
る。
【0013】図2に本実施の形態の昇温用バーナ14の
配置を示す。本実施例では昇温用バーナ14が水平又は
下向きで、かつ中心軸Aを介して互いに対向して2個設
置されており、さらに昇温バーナ14の軸心の延長線は
ガス化部11内の中心軸A上に仮想した仮想円30に接
するように向けられる。そして石炭等の微粉固体炭素質
原料を供給してガス化させるため、CH4等の気体燃料
又は軽油等の液体燃料を気体又は液体燃料供給ライン2
0から、酸素、空気等の酸素含有ガスを酸化剤供給ライ
ン21から昇温用バーナ14に供給してガス化部11を
原料の着火点以上の温度まで昇温させる。また図3に示
すように、2個以上の昇温用バーナ14を設置する場合
においても、各昇温用バーナ14の各軸心の延長線を仮
想円30に接するようにする。
【0014】本実施の形態では、昇温用バーナを水平又
は下向きに配置しているため、昇温用燃料を燃焼させた
ときに発生する凝縮水が昇温用バーナ内に滞留するのが
防止され、材料を腐食させることはない。またガス化部
内を石炭等の微粉固体炭素質原料の着火点以上に昇温さ
せて原料及び酸化剤を炉内に供給してガス化運転を初め
た場合においても、ガス化により生成したチャーや溶融
スラグが昇温用バーナ内へ堆積することはないので、昇
温用バーナの再点火ができなくなるといった不具合も発
生しない。また昇温用バーナはガス化部の中心軸上に仮
想した仮想円に接するようにその軸心が向けられている
ので、昇温用バーナより噴出した火炎が対向する壁面に
達して壁面を損傷させることがなくなり、かつガス化部
の中心軸に火炎の塊が形成され、スラグタップのまわり
が効率よく加熱される。なお仮想円の径が大きいと、互
いに対向する昇温用バーナから噴出する火炎は混合せず
側壁に直接達する。したがって仮想円径はガス化部径の
0.2倍以内とすることが望ましい。また図3に示すよ
うに、2個以上の昇温用バーナを設置する場合において
も、仮想円に接するようにすることにより、同様の効果
が得られる。
【0015】本発明によれば、ガス化部内の昇温用バー
ナを損傷又は再点火不能とさせることなく安全に、かつ
経済的に装置を運転することができる。また火炎の塊を
ガス化部の中心軸上に形成させることができるため、側
壁を損傷させることなくかつ溶融スラグの流下を促進す
るように効率よくガス化部下部のスラグタップを昇温す
ることができる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、ガス化部に昇温用バー
ナを対向させて仮想円に接するように水平又は下向きに
設置したため、ガス化運転により生成したチャーや溶融
スラグの昇温用バーナ内への堆積が防止されて再点火が
容易になるとともに、火炎が中心軸上に形成されて側壁
の損傷が防止されかつ効率よくガス化部下部が昇温さ
れ、安全性が向上して経済的に運転できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】図1の一部を拡大した横断面図である。
【図3】図2の他の実施の形態を示す横断面図である。
【図4】従来の技術を示す縦断面図である。
【図5】図4の一部を拡大した横断面図である。
【符号の説明】
9 原料搬送ライン 10 ガス化炉本体 11 ガス化部 12 生成ガス出口ライン 14,44 昇温用バーナ 15 冷却水 16,21 酸化剤供給ライン 17a 上段バーナ 17b 下段バーナ 18 溶融スラグ 19 スラグタップ 20 気体又は液体燃料供給ライン 30 仮想円 31 側壁 40,50 火炎

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微粉固体炭素質原料及び酸素含有ガスを
    高温のガス化部に噴射して前記微粉固体炭素質原料をガ
    ス化し、生成ガスを放出するとともに灰分の溶融スラグ
    を流下する気流層石炭ガス化装置において、前記ガス化
    部に、その中心軸を介して互いに対向する複数の昇温用
    バーナを設け、それぞれの昇温用バーナの軸心を、ほぼ
    水平又は下向きに向けるとともに前記中心軸上に仮想し
    た円に接するように配置したことを特徴とする気流層石
    炭ガス化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の気流層石炭ガス化装置に
    おいて、仮想した円は、ガス化部の内径の0.2倍以下
    の直径を有することを特徴とする気流層石炭ガス化装
    置。
JP9324388A 1997-11-26 1997-11-26 気流層石炭ガス化装置 Pending JPH11158475A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008231294A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Electric Power Dev Co Ltd 二段ガス化炉
JP2011513504A (ja) * 2008-01-28 2011-04-28 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 石炭ガス化反応器の始動方法

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JP2008231294A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Electric Power Dev Co Ltd 二段ガス化炉
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