JPS63120825A

JPS63120825A - バイオマス燃料ガス化装置

Info

Publication number: JPS63120825A
Application number: JP26842786A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzuki; 剛鈴木; Masashi Ishikawa; 政司石川; Keiji Takagi; 高木　圭二
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1988-05-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、バイオマス燃料ガス化装置に係り、特にバイ
オマス燃料のガス化生成ガスを燃料とする一９！電プラ
ントに好適なものに関する。

〔従来の技術〕

バイオマス燃料としては石炭や木材などが挙げられるが
、これらを燃料とする発電プラントにあっては、種々の
理由からそれらをガス化して発電燃料として用いること
が提案されている。

バイオマス燃料をガス化する方法として、従来、例えば
石炭と流動砂などの流動媒体とをリアクタに混入し、こ
れに空気などのガス化剤を送入して流動層を形成すると
ともに、石炭の一部を燃焼してガス化反応を行なわせる
ようにしたものが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが１発電プラントに適用する場合には、発電負荷
の変動に応じてガス化生成ガス量をＢＵＲすることが要
求される。この調整は通常石炭等のバイオマス燃料の供
給量を調整して行なうことになる。しかし、石炭の供給
量変化に伴ってリアクタ内のガス化反応条件が変化する
ため、リアクタ内の温度が変化してしまい。最適な反応
温度を維持することが困難となる。そしてリアクタ内の
温度の変動に伴ってガス化効率が低下するとともに、負
荷に追従して石炭の供給量を調整することも困難である
という問題がある。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決すること、言い
換えれば、負荷変動に追従させてリアクタの内部温度を
一定に保持することができ、部分負荷に対しても高いガ
ス化効率を得ることができるバイオマス燃料ガス化装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、バイオマス燃料と
流動媒体とにより流動層を形成してバイオマス燃料をガ
ス化するリアクタと、このリアクテタ塔頂から生成ガス
とともに流出される流動媒体を分離捕集する気固分離器
と、この気固分離器により捕集された流動媒体を分流し
て前記リアクタの底部にそれぞれ循環供給する第１と第
２の流動媒体循環装置と、この第１の流動媒体循環装置
に通流される流動媒体を冷却する熱交換器と、前記第１
と第２の流動媒体循環装置による流動媒体の循環供給量
をそれぞれ調整する第１と第２の循環調整手段と、を含
んでなることを特徴とする。

〔作用〕

このように構成することにより、第１の流動媒体循環装
置により還流される流動媒体の湿度は低温のものとなる
ので、リアクタ内の温度に応じ、第１と第２の循環量調
整手段を用いて、低温と高温の流動媒体の循環量比率を
調整することにより。

リアクタ内の操作温度を所定値に一定保持することが容
易に可能となる。

〔実施例〕

以下に１本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例が適用されてなるガスタービ
ン複合発電プラントの系統構成図を示す。

第１図に示すように、バイオマス燃料ガス化装置（以下
、単にガス化装置と称する）１０は、リアクタ１１と、
気固分離器であるサイクロン１２と、第１と第２の流動
媒体循環装置であるコンパスタ１３とこれらを収納する
加圧容器１４と、を含んで形成されている。リアクタ１
１は流動媒体が循環される循環流動層型であり、底部に
供給される石炭と流動媒体は、同じく底部に供給される
蒸気と空気からなるガス化剤により流動層を形成して、
７５炭を熱分解等の反応によりガス化するようになって
いる。このガス化によって生成された生成ガスは、塔頂
部から流動媒体を伴ってサイクロン１２に導びかれ、こ
こにおいて流動媒体およびコンパスタで燃焼されるチャ
ーが分離捕集されるようになっている。

コンパスタ１３は堰板１５によって２室に仕切られてお
り、それらの室によって第１のコンパスタ１３ａと第２
のコンパスタ１３ｂが形成されている。第１のコンパス
タ１３ａには伝熱管１６が挿入されている。第２のコン
パスタ１３ｂには前記サイクロン１２により捕集された
流動媒体およびチャーが供給されている。また、第１と
第２のコンパスタ１３ａ、１３ｂの底部には、空気吹出
しノズル１７ａ、１７ｂが挿入配置されており、このノ
ズルから吹き出される空気によって、流動媒体はコンパ
スタ内で流動され、堰板１５を越えた第２のコンパスタ
１３ｂ内の流動媒体は、第１のコンパスタ１３に流下さ
れるようになっている。

第１と第２のコンパスタ１３ａ、１３ｂの底部は管路に
よってリアクタ１１の底部に連通されている。また、こ
の管路にはそれぞれ流量調整弁１８ａ、１８ｂを介して
蒸気が圧入されるようになっており、その蒸気流によっ
て管路内、ひいては第１又は第２のコンパスタ１３ａ、
１３ｂ内の流動媒体が、リアクタ１１に供給されるよう
になっている。なお、この蒸気が前述したガス化剤の一
部として作用するものである。また、コンパスタ１３の
頂部はりアクタ１１の胴部に連通されており、コンパス
タ内に送入された流動化突成をリアクタ１１に供給する
ようにしている。

加圧容器１４にはノズル１９を介して加圧空気（例えば
２５ｋｇ／ａＪ）が供給されており、これによって加圧
容ｒ１１４内は一定の圧力に保持されるようになってい
る。なお、リアクタ１］の底部には加圧容器１４内に開
口させてノズル２０が設けられている。そして、このノ
ズル２０を介してリアクタ１１の内部に流入される空気
により、リアクタ１１は高圧（２５ｂ／ｆｆ１）に保持
されるとともに、流入された空気は前述したガス化剤の
一部として作用する。

一方、ガス化装置１０で生成された粗生成ガスは、サイ
クロン１２からエアヒータ２１、ボイラ２２、乾式クリ
ーンアップ装置２３を通って燃焼器２４に導びかれ、こ
こにおいて燃焼されるようになっている。また、燃焼器
２４には油燃料などの補助燃料が供給可能にされている
。

ボイラ２２の蒸気ドラム２５底部に＠原ポンプ２６が連
通されており、ポンプ２６により抜き出された高温水は
、前記第１のコンパスタ１３ａの伝熱管１６を通って加
熱された後、再び蒸気ドラム２５に戻されている。蒸気
ドラム２５の頂部から抜き出された蒸気の一部は、前記
流量調整弁１８ａ、１８ｂを介して流動媒体の循環管路
に圧入され、残りは後述する排熱ボイラ４０系の蒸気タ
ービン４５の中段に流入されている。

燃焼器２４の燃焼ガスはガスタービン３０に導びかれ、
ガスタービン３０に連結された発電機３１と、低圧空気
圧縮機３２と、高圧空気圧縮機３３とを駆動し、その排
ガスは排熱ボイラ４０を通って、図示していないスタッ
ク等から排気されている。低圧空気圧縮機３２の吐出空
気は冷却器３４において水により冷却された後、高圧空
気圧縮機３３により昇圧される。その高圧空気の一部は
前記エアヒータ２１を通して粗生成ガスの顕熱により加
熱され、前記燃焼器２４の燃焼用空気として用いられ、
残りはブースタ圧縮機３５によって昇圧され、前記コン
パスタ１３の流動化空気として吹出しノズル１７ａ、１
７ｂに供給されるとともに、前記リアクタ１１と加圧容
器１４の加圧空気およびガス化剤として供給されるよう
になっている。

排熱ボイラ４０の蒸気ドラム４１がら抜き出された蒸気
は、過熱器４２を通って過熱された後蒸気タービン４５
に供給され、蒸気タービン４５に連結された発電機４６
を駆動して発電に寄与するようになっている。蒸気ター
ビン４５を通った蒸気は復水器４７にて復水された後、
給水ポンプ４８によって排熱ボイラ４０の予熱器４３を
介して蒸気ドラム４１に供給されている。また、その復
水の一部は補給水として前記ボイラ２２の蒸気ドラム２
５に供給されている。

このように構成される実施例の動作について、次に説明
する。

リアクタ１１に供給される石炭は、リアクタ底部から供
給される流動化剤およびガス化剤としての空気と蒸気に
よって流動媒体とともに流動層を形成し、石炭の一部の
燃焼熱によって熱分解、改質、乾溜、部分酸化などのガ
ス化反応が行なわれる。これによって生じた粗生成ガス
はサイクロン１２に導びかれ、ここにおいてそのガス中
に同伴された未燃固体分（チャー）や、灰分（ダスト）
の比較的粗大な粒子、および流動媒体が分離捕集される
。サイクロン１２を通過した粗生成ガスはエアヒータ２
１に導びかれ、一方、捕集されたダスト、チャー及び流
動媒体（以下、流動媒体等と総称する）は第２のコンパ
スタ１３　ｂ内に導びかれる。

第２のコンパスタ１３ｂ内の流動化媒体等は、空気吹き
出しノズル１７ｂから吹き込まれる空気によって流動化
されるとともに、底部に連結された管路内の流動勧化媒
体等は、流量調整弁１８ｂを介して供給される蒸気によ
って順次リアクタ１１に移送される。その循環量は蒸気
量を調整して制御される。堰板１５を越えるレベルに達
した第２のコンパスタ１３ｂ内の流動化媒体等は、第１
のコンパスタ１３ａに流下される。第１のコンパスタ１
３ａ内の流動媒体等は、底部の空気吹き出しノズル１７
ａから吹き込まれる空気によって流動化されるとともに
、流量調整弁１８ａを介して供給される蒸気によって調
整された量がリアクタ１１に移送される。流動媒体等は
第１のコンパスタ１３ａを流下される過程において、伝
熱管１６内に通流されている高温水によって冷却される
。

このようにして、第２のコンパスタ１３ｂからは冷却さ
れない高温（例えば９００℃）の流動媒体等が、第１の
コンパスタＬ３ａからは冷却された低ｉ！！　（例えば
４００℃）の流動媒体等が、それぞれリアクタ１１に供
給されることになる。したがって、伝熱管１６により冷
却する熱量を増減することによって低温の流動媒体等の
温度を制御することができ、また、流動調整弁１８ａ、
１８ｂを調整してそれら高温と低温の流動媒体等の循環
供給量の比率を調整することにより、リアクタ１１への
入熱量を制御することができ、これによって、リアクタ
１１の操作温度（反応温度）を調整して、所望の一定値
に維持することができる。

一方、エアヒータ２１に導びかれた粗生成ガスは、高圧
燃焼用空気を加熱した後さらにボイラ２２に導びかれ、
ここにおいて前記流量調整弁１８ａ、１８ｂを介してリ
アクタ１１−に供給する蒸気を発生させて、生成ガスの
顕熱が有効に回収された後、乾式クリーンアップ装置２
３に導びかれる。つまり、この乾式クリーンアップ装置
２３は乾式脱流装置とダストコレクタを含んで形成され
ており、乾式脱硫装置の要求により生成ガスの流入温度
は４５０’Ｃ程度以下に制限されることから、その温度
に冷却するために奪う熱エネルギを、高圧燃焼用空気と
ガス化剤としての蒸気を加熱することによって、有効に
回収することができる。

このようにして精製して得られた精製ガスは、燃焼器２
４に供給され、ここにおいてエアヒータ２１によって加
熱された高温の燃焼用空気によって燃焼される。このと
き、電力負荷に対して精製ガス量の熱エネルギが不足し
ているときは、油を同時に助燃して不足分を補うように
する。

燃焼器２４の燃焼ガスはガスタービン３０に導びかれ、
発電機３１を駆動して発電するとともに、高圧、低圧空
気圧縮機３２．３３を駆動する。ガスタービン３０から
排出される排ガス（例えば、６００℃）は排熱ボイラ４
０に導びかれて蒸気を発生して排気される。これにより
発生された蒸気は蒸気タービン４５を介して発電機４６
を駆動して発電に寄与する。

上述したように、本実施例によれば、リアクタ頂部から
抜き出される流動媒体を当該リアクタの底部に還流して
循環させるに際し、その流動媒体の一部を冷却して循環
するようにし、その冷却量を調整することにより流動媒
体循環によるりアクタの入熱量を制御することができる
ことから、リアクタの内部温度を所望の最適値に維持制
御することができる。これによって、負荷が変動しても
これに追従させて、リアクタにおけるガス化率を高く保
持することができるという効果がある。

また、本実施例によれば、リアクタ等を圧力容器内に収
納して加圧するようにしていることから、リアクタやコ
ンパスタ自体の容器壁には圧力差が生じないので、耐圧
構造とする必要がなく、材料の強度が軽減されるという
効果がある。

また、発電負荷の変動が激しいときは、リアクタの供給
石炭量を増大しても、ガス化反応がその変動に速やかに
追従することはできず、ガスタービン等の駆動力が不足
することがある。そこで、本実施例では、リアクタが負
荷増大に追従できる迄の間、燃焼器の補助燃料（石油系
燃料）を用いて上記の不足分を補うことができることか
ら、発電プラントとしての負荷追従性を改善できる。

このように、本実施例によれば、部分負荷や負荷変動に
対しても、追従性に優れ、かつ高い熱効率を保持するこ
とができるという効果があり、極めてフレキシブルな発
電プラントを提供できることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、リアクタに循環
される流動媒体を冷却して、その温度を調整し、リアク
タの入熱量を制御するようにしていることから、負荷変
動や部分負荷に対応させて追従性よくリアクタ内の操作
温度を所望値に維持制御でき、これによってガス化収率
を高く保持することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明を適用してなるガスタービン複合発電プ
ラントの一実施例の系統構成図である。１０・・・バイオ燃料ガス化装置、１１・・・リアクタ、　　１２・・・サイクロン、１３
・・コンパスタ、１３ａ・・・第１のコンパスタ。１３ｂ・・・第２のコンパスタ、１５・・・堰板、　　　　１６・・・伝熱管、１８ａ、
１８ｂ・・・流景調整弁、２１・・・エアヒータ、２２・・・ボイラ、２４・・・
燃焼器、　　３０・・・ガスタービン、４０・・・排熱
ボイラ。

Claims

【特許請求の範囲】バイオマス燃料と流動媒体により流動層を形成してバイ
オマス燃料をガス化するリアクタと、このリアクタ塔頂
から生成ガスとともに抜き出される流動媒体を分離捕集
する気固分離器と、この気固分離器により捕集された流
動媒体を分流して前記リアクタの底部にそれぞれ循環供
給する第１と第２の流動媒体循環装置と、この第１の流動媒体循環装置に通流される流動媒体を冷
却する熱交換器と、前記第１と第２の流動媒体循環装置による流動媒体の循
環供給量をそれぞれ調整する第１と第２の循環量調整手
段と、を含んでなることを特徴とするバイオマス燃料ガス化装
置。