ガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置
【課題】ガス化炉と燃焼炉との間で流動媒体が循環されるガス化設備において、ガス化炉内における流動媒体の層高を制御し得、該ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間を、ガス化炉内での流動媒体の温度とは個別に調節することができ、ガス化炉に投入される原料のガス化率、即ち炭素転換率を要求に応じて変化させ得ると共に、ガス化特性の異なる原料に対してもそのガス化率を目標値とすることができ、安定した運転を行い得るガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置を提供する。
【解決手段】ガス化炉２に媒体分離装置８で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、ガス化炉２にその上下方向へ所要間隔をあけて接続された流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出して燃焼炉５へ導くことにより、ガス化炉２の流動媒体の層高を制御しつつ滞留時間を制御する。
【解決手段】ガス化炉２に媒体分離装置８で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、ガス化炉２にその上下方向へ所要間隔をあけて接続された流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出して燃焼炉５へ導くことにより、ガス化炉２の流動媒体の層高を制御しつつ滞留時間を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料として、石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料を用い、ガス化ガスを生成するガス化設備の開発が進められている。
【０００３】
図４は開発が進められているガス化設備の一例を示すものであって、該ガス化設備は、蒸気により流動媒体（硅砂、石灰石等）の流動層１を形成して投入される原料（石炭、バイオマス、タイヤチップ等）のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉２と、該ガス化炉２で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入管３から導入され且つ空気又は酸素等の流動用ガスにより流動層４を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉５と、該燃焼炉５から排ガス管６を介して導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体をダウンカマー７を介して前記ガス化炉２に供給するホットサイクロン等の媒体分離装置８と、前記ガス化炉２で生成されたガス化ガスより流動媒体を分離するホットサイクロン等の媒体分離装置９と、該媒体分離装置９で分離された流動媒体を回収する回収容器１０とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
尚、図４中、１１は前記ガス化炉２の底部へ導入される蒸気を流動層１内へ均一に吹き込むための分散板、１２は前記燃焼炉５の底部へ導入される流動用ガスを流動層４内へ均一に吹き込むための分散板である。
【０００５】
前述の如きガス化設備においては、通常運転時、ガス化炉２において、蒸気により流動層１が形成されており、ここに石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料を投入すると、該原料は水蒸気ガス化してガス化され、ガス化ガスと可燃性固形分とが生成され、前記ガス化炉２で生成された可燃性固形分は流動媒体と共に導入管３から、前記流動用ガスにより流動層４が形成されている燃焼炉５へ導入され、該可燃性固形分の燃焼が行われ、該燃焼炉５からの燃焼排ガスは、排ガス管６を介してホットサイクロン等の媒体分離装置８へ導入され、該媒体分離装置８において、前記燃焼排ガスより流動媒体が分離され、該分離された流動媒体はダウンカマー７を介して前記ガス化炉２に戻され、循環される。
【０００６】
ここで、前記燃焼炉５で可燃性固形分の燃焼に伴い高温になった流動媒体が燃焼排ガスと共に排ガス管６を通り前記媒体分離装置８で分離され、前記ダウンカマー７を介してガス化炉２に供給されることにより、ガス化炉２の高温が保持されると共に、原料の熱分解によって生成したガスや、その残渣原料が蒸気と反応することによって、水性ガス化反応［Ｃ＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2＋ＣＯ］や水素転換反応［ＣＯ＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2＋ＣＯ2］が起こり、Ｈ2やＣＯ等の可燃性のガス化ガスが生成される。
【０００７】
前記ガス化炉２で生成されたガス化ガスは、ホットサイクロン等の媒体分離装置９で流動媒体が分離され、該媒体分離装置９で分離された流動媒体は、回収容器１０に回収される。
【０００８】
因みに、前記ガス化設備における通常運転中の熱不足時、即ち前記ガス化炉２において原料のガス化のための充分な熱が得られないような場合には、図４中、仮想線で示される如く、前記ガス化炉２へ供給される原料と同じ石炭、バイオマス、タイヤチップ等の燃料が補助的に前記燃焼炉５へ投入されて燃焼が行われ、不足する熱を補うようになっている。又、前記ガス化設備における通常運転に到る前段階での循環予熱運転時には、前記ガス化炉２への原料の投入は行わずに、該ガス化炉２の底部から蒸気の代わりに流動用の空気を供給した状態で、図４中、仮想線で示される如く、前記石炭、バイオマス、タイヤチップ等の燃料が予熱用として前記燃焼炉５へ投入されて燃焼が行われ、該燃焼炉５での燃料の燃焼に伴い高温になった流動媒体が燃焼排ガスと共に排ガス管６を通り前記媒体分離装置８で分離され、前記ダウンカマー７を介してガス化炉２に供給されることにより、ガス化設備の循環予熱が行われるようになっている。
【０００９】
ところで、前述の如きガス化設備におけるガス化炉２の温度は、高温となる流動媒体の循環量によって制御するようになっている。即ち、該流動媒体の循環量を増加させれば、前記ガス化炉２の温度は上昇し、該流動媒体の循環量を減少させれば、前記ガス化炉２の温度は低下する。尚、前記流動媒体の循環量は、通常、前記燃焼炉５の底部へ導入される流動用ガスの流量を調節すること等によって制御可能となっている。
【００１０】
そして、一般に、前記ガス化炉２に投入される原料のガス化率（炭素転換率）は、該ガス化炉２内での流動媒体の温度と、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間との影響を大きく受ける。
【００１１】
このため、ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときには、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉２の温度を下げることが一つの方法になる一方、炭素転換率を上げて発生するガス化ガス量を増加させたいときには、前記流動媒体の循環量を増加させてガス化炉２の温度を上げることが一つの方法となる。
【００１２】
尚、前述の如きガス化炉とは異なるが、循環流動層の燃焼炉への流動媒体の戻り位置を変更し、燃焼状態の安定性を保つようにした循環流動層燃焼装置を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【００１３】
又、流動媒体の循環量を制御することで負荷に応じてガス化炉温度を一定にするようにしたバイオマス燃料ガス化装置を示すものとしては、例えば、特許文献２がある。
【特許文献１】特開２００２−９８３０８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１２０８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前述の如く、ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときに、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉２の温度を下げた場合、ガス化炉２内における流動媒体の容積は流動媒体を系外へ抜き出したりしない限り一定であることから、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間は増加してしまうため、結果的に炭素転換率はあまり変化しない可能性もある。
【００１５】
このように、現状の構造では、前記ガス化炉２内での流動媒体の温度と、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間とをそれぞれ別々に変えることは困難となっている。
【００１６】
又、前述の如きガス化設備においては、多種多様な原料を用いる要求も高くなっているが、原料の種類によって該原料のガス化特性（例えば、熱分解特性、水蒸気ガス化反応速度）が変わるため、原料の種類によってガス化率が変化してしまい、安定した運転ができなくなる虞があった。例えば、バイオマスのようにガス化しやすい原料を用いた場合、ガス化炉２において必要以上に原料のガス化が進んで、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量が減少し、熱バランスがくずれ、燃焼炉５での助燃が必要となったり運転が不安定となる可能性がある。
【００１７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ガス化炉と燃焼炉との間で流動媒体が循環されるガス化設備において、ガス化炉内における流動媒体の層高を制御し得、該ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間を、ガス化炉内での流動媒体の温度とは個別に調節することができ、ガス化炉に投入される原料のガス化率、即ち炭素転換率を要求に応じて変化させ得ると共に、ガス化特性の異なる原料に対してもそのガス化率を目標値とすることができ、安定した運転を行い得るガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法であって、
前記ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートのいずれかから流動媒体を抜き出して前記燃焼炉へ導くことにより、前記ガス化炉の流動媒体の層高を制御しつつ滞留時間を制御することを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法にかかるものである。
【００１９】
一方、本発明は、蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置であって、
前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートと、
該複数の流動媒体抜出ポートのいずれかに前記ガス化炉内の流動媒体を導いて抜き出す流動媒体抜出切換手段と
を備えたことを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置にかかるものである。
【００２０】
本発明のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置によれば、以下のような作用が得られる。
【００２１】
ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときに、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉の温度を下げた場合、ガス化炉内における流動媒体の容積は流動媒体を系外へ抜き出したりしない限り一定であるが、この場合、ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にするよう、流動媒体抜出ポートを選択すれば、ガス化炉内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間が増加してしまうことが避けられ、炭素転換率を下げることが可能となる。
【００２２】
又、ガス化しやすい原料を用いる場合も、ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にするよう、流動媒体抜出ポートを選択すれば、ガス化炉内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間が減少し、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉において必要以上に原料のガス化が進んでしまうことが避けられ、燃焼炉に運ばれる熱源となるチャーの量が減少せず、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００２３】
逆に、ガス化しにくい原料を用いる場合は、ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより高い方にするよう、流動媒体抜出ポートを選択すれば、層高が高くなる分だけガス化炉内の流動媒体の容積（断面積×層高）が増加され、ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間が確保され、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉において適正に原料のガス化が進んで、燃焼炉に運ばれる熱源となるチャーの量が適量となり、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００２４】
又、流動媒体の循環量を変化させずに一定とし、前記ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートのいずれかを選択することにより、温度一定のまま滞留時間を変えることも可能となる。
【００２５】
前記ガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置においては、前記流動媒体抜出切換手段を、
前記各流動媒体抜出ポートの先端から垂下する流下管部と、
該各流下管部の下端から水平に延びる水平シール部と、
該各水平シール部の先端を合流させて立ち上がるように延び且つその上端が前記燃焼炉へ流動媒体を導入する導入管に接続される垂直シール部と、
前記各水平シール部及び垂直シール部に対し分散板を介して流動用ガスを送給可能なウインドボックスと、
該各ウインドボックスに接続された流動用ガス供給ラインと、
該各流動用ガス供給ライン途中に設けられた流動用ガス切換弁と
から構成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置によれば、ガス化炉と燃焼炉との間で流動媒体が循環されるガス化設備において、ガス化炉内における流動媒体の層高を制御し得、該ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間を、ガス化炉内での流動媒体の温度とは個別に調節することができ、ガス化炉に投入される原料のガス化率、即ち炭素転換率を要求に応じて変化させ得ると共に、ガス化特性の異なる原料に対してもそのガス化率を目標値とすることができ、安定した運転を行い得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２８】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１〜図３に示す如く、ガス化炉２に対しその上下方向へ所要間隔をあけて複数の流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃを所要の下り勾配を有するよう傾斜接続し、該複数の流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかに前記ガス化炉２内の流動媒体を導いて燃焼炉５の導入管３へ導く流動媒体抜出切換手段４１を設けた点にある。
【００２９】
本図示例の場合、前記流動媒体抜出切換手段４１は、図２及び図３に示す如く、前記各流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃの先端から流下管部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを垂下せしめ、該各流下管部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの下端から水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃを水平に延ばし、該各水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃの先端を合流させて一本の垂直シール部４４を立ち上がるように延ばし、該垂直シール部４４の上端を前記燃焼炉５へ流動媒体を導入する導入管３に接続し、前記各水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ及び垂直シール部４４に対し分散板４５ａ，４５ｂ，４５ｃを介して流動用ガスを送給可能なウインドボックス４６ａ，４６ｂ，４６ｃを設け、該各ウインドボックス４６ａ，４６ｂ，４６ｃに流動用ガス供給ライン４７ａ，４７ｂ，４７ｃを接続し、該各流動用ガス供給ライン４７ａ，４７ｂ，４７ｃ途中に流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｂ，４８ｃを設けてなる構成を有し、該流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｂ，４８ｃの開度制御を行って所望のウインドボックス４６ａ，４６ｂ，４６ｃに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させ、前記ガス化炉２内の流動媒体を前記流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから抜き出して導入管３を介し前記燃焼炉５へ導くことができるようにしてある。尚、前記各分散板４５ａ，４５ｂ，４５ｃには、流動用ガスを噴出可能な多数の噴出ノズル４９ａ，４９ｂ，４９ｃを突設してある。
【００３０】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００３１】
ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときに、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉２の温度を下げた場合、ガス化炉２内における流動媒体の容積は流動媒体を系外へ抜き出したりしない限り一定であるが、この場合、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にする。即ち、流動用ガス切換弁４８ａのみを開き、流動用ガス切換弁４８ｂ，４８ｃを閉じ、ウインドボックス４６ａに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ａ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させると、ガス化炉２内の流動媒体が流動媒体抜出ポート４０ａから抜き出される形となり、ガス化炉２内の流動媒体の層高がＨ１となる。このように、流動媒体抜出ポート４０ａを選択すれば、ガス化炉２内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が増加してしまうことが避けられ、炭素転換率を下げることが可能となる。
【００３２】
又、ガス化しやすい原料（例えば、バイオマス）を用いる場合も、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にするよう、流動媒体抜出ポート４０ａを選択すれば、ガス化炉２内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が減少し、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉２において必要以上に原料のガス化が進んでしまうことが避けられ、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量が減少せず、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００３３】
逆に、ガス化しにくい原料（例えば、亜瀝青炭）を用いる場合は、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより高い方にする。即ち、流動用ガス切換弁４８ｃのみを開き、流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｂを閉じ、ウインドボックス４６ｃに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ｃ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させると、ガス化炉２内の流動媒体が流動媒体抜出ポート４０ｃから抜き出される形となり、ガス化炉２内の流動媒体の層高がＨ３となる。このように、流動媒体抜出ポート４０ｃを選択すれば、層高が高くなる分だけガス化炉２内の流動媒体の容積（断面積×層高）が増加され、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が確保され、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉２において適正に原料のガス化が進んで、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量が適量となり、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００３４】
尚、ガス化のしやすさの度合いが中程度の原料（例えば、褐炭）を用いる場合は、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置を中間にする。即ち、流動用ガス切換弁４８ｂのみを開き、流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｃを閉じ、ウインドボックス４６ｂに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ｂ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させると、ガス化炉２内の流動媒体が流動媒体抜出ポート４０ｂから抜き出される形となり、ガス化炉２内の流動媒体の層高がＨ２となる。このように、流動媒体抜出ポート４０ｂを選択すれば、ガス化炉２内の流動媒体の容積（断面積×層高）が層高Ｈ２に見合う量に変化し、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が前記層高Ｈ２に対応した時間となって、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉２において必要以上に原料のガス化が進んでしまったり逆にガス化が不充分となることが避けられ、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量も適量となり、やはり熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００３５】
又、流動媒体の循環量を変化させずに一定とし、前記ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかを選択することにより、温度一定のまま滞留時間を変えることも可能となる。
【００３６】
このように、本図示例の構造では、高温の流動媒体をガス化炉２から抜き出して燃焼炉５へ導く系統に可動機構部分等を設けることなく所望の流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃから流動媒体の安定した抜き出しが可能となり、前記ガス化炉２内での流動媒体の温度と、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間とをそれぞれ別々に変えることが可能となる。
【００３７】
こうして、ガス化炉２と燃焼炉５との間で流動媒体が循環されるガス化設備において、ガス化炉２内における流動媒体の層高を制御し得、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間を、ガス化炉２内での流動媒体の温度とは個別に調節することができ、ガス化炉２に投入される原料のガス化率、即ち炭素転換率を要求に応じて変化させ得ると共に、ガス化特性の異なる原料に対してもそのガス化率を目標値とすることができ、安定した運転を行い得る。
【００３８】
因みに、特許文献１の図４には、循環流動層の燃焼炉への流動媒体の戻り位置を変更し、燃焼状態の安定性を保つようにした循環流動層燃焼装置が開示されているが、これはあくまでも対象が燃焼炉であって、層高を変えて滞留時間をコントロールするガス化炉２とは全く異なるものであり、しかも、ループシールへの空気量を変えることで流動媒体の振り分けを行ってはいるものの、ダウンカマー自体が三つに分岐されており、流動媒体の安定した振り分けは困難であると考えられる。
【００３９】
又、特許文献２に記載のものは、流動媒体の循環量を制御することで負荷に応じてガス化炉温度を一定にするようにしたものに過ぎず、流動媒体の抜出位置を変化させる本願のガス化炉２とは全く異なるものである。
【００４０】
更に又、前記特許文献１、２に記載のもの以外には、特許第２９９５６９２号公報や特開平１−２１７１０６号公報に流動層の層高制御装置が開示されているが、これらの公報に開示されている層高制御装置はあくまでも流動媒体が循環していない燃焼炉等にのみ適用可能なものに過ぎず、ガス化炉２と燃焼炉５との間で流動媒体が循環されるガス化設備には適用することはできない。
【００４１】
尚、本発明のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、流動媒体抜出ポートの本数は三本に限らず、二本或いは四本以上とすることも可能であること等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例を示す要部拡大平面図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例における流動媒体抜出切換手段を示す側断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視相当図である。
【図４】開発が進められているガス化炉と燃焼炉とを備えたガス化設備の一例を示す全体概要構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 流動層
２ ガス化炉
３ 導入管
４ 流動層
５ 燃焼炉
７ ダウンカマー
８ 媒体分離装置
４０ａ 流動媒体抜出ポート
４０ｂ 流動媒体抜出ポート
４０ｃ 流動媒体抜出ポート
４１ 流動媒体抜出切換手段
４２ａ 流下管部
４２ｂ 流下管部
４２ｃ 流下管部
４３ａ 水平シール部
４３ｂ 水平シール部
４３ｃ 水平シール部
４４ 垂直シール部
４５ａ 分散板
４５ｂ 分散板
４５ｃ 分散板
４６ａ ウインドボックス
４６ｂ ウインドボックス
４６ｃ ウインドボックス
４７ａ 流動用ガス供給ライン
４７ｂ 流動用ガス供給ライン
４７ｃ 流動用ガス供給ライン
４８ａ 流動用ガス切換弁
４８ｂ 流動用ガス切換弁
４８ｃ 流動用ガス切換弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料として、石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料を用い、ガス化ガスを生成するガス化設備の開発が進められている。
【０００３】
図４は開発が進められているガス化設備の一例を示すものであって、該ガス化設備は、蒸気により流動媒体（硅砂、石灰石等）の流動層１を形成して投入される原料（石炭、バイオマス、タイヤチップ等）のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉２と、該ガス化炉２で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入管３から導入され且つ空気又は酸素等の流動用ガスにより流動層４を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉５と、該燃焼炉５から排ガス管６を介して導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体をダウンカマー７を介して前記ガス化炉２に供給するホットサイクロン等の媒体分離装置８と、前記ガス化炉２で生成されたガス化ガスより流動媒体を分離するホットサイクロン等の媒体分離装置９と、該媒体分離装置９で分離された流動媒体を回収する回収容器１０とを備えてなる構成を有している。
【０００４】
尚、図４中、１１は前記ガス化炉２の底部へ導入される蒸気を流動層１内へ均一に吹き込むための分散板、１２は前記燃焼炉５の底部へ導入される流動用ガスを流動層４内へ均一に吹き込むための分散板である。
【０００５】
前述の如きガス化設備においては、通常運転時、ガス化炉２において、蒸気により流動層１が形成されており、ここに石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料を投入すると、該原料は水蒸気ガス化してガス化され、ガス化ガスと可燃性固形分とが生成され、前記ガス化炉２で生成された可燃性固形分は流動媒体と共に導入管３から、前記流動用ガスにより流動層４が形成されている燃焼炉５へ導入され、該可燃性固形分の燃焼が行われ、該燃焼炉５からの燃焼排ガスは、排ガス管６を介してホットサイクロン等の媒体分離装置８へ導入され、該媒体分離装置８において、前記燃焼排ガスより流動媒体が分離され、該分離された流動媒体はダウンカマー７を介して前記ガス化炉２に戻され、循環される。
【０００６】
ここで、前記燃焼炉５で可燃性固形分の燃焼に伴い高温になった流動媒体が燃焼排ガスと共に排ガス管６を通り前記媒体分離装置８で分離され、前記ダウンカマー７を介してガス化炉２に供給されることにより、ガス化炉２の高温が保持されると共に、原料の熱分解によって生成したガスや、その残渣原料が蒸気と反応することによって、水性ガス化反応［Ｃ＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2＋ＣＯ］や水素転換反応［ＣＯ＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2＋ＣＯ2］が起こり、Ｈ2やＣＯ等の可燃性のガス化ガスが生成される。
【０００７】
前記ガス化炉２で生成されたガス化ガスは、ホットサイクロン等の媒体分離装置９で流動媒体が分離され、該媒体分離装置９で分離された流動媒体は、回収容器１０に回収される。
【０００８】
因みに、前記ガス化設備における通常運転中の熱不足時、即ち前記ガス化炉２において原料のガス化のための充分な熱が得られないような場合には、図４中、仮想線で示される如く、前記ガス化炉２へ供給される原料と同じ石炭、バイオマス、タイヤチップ等の燃料が補助的に前記燃焼炉５へ投入されて燃焼が行われ、不足する熱を補うようになっている。又、前記ガス化設備における通常運転に到る前段階での循環予熱運転時には、前記ガス化炉２への原料の投入は行わずに、該ガス化炉２の底部から蒸気の代わりに流動用の空気を供給した状態で、図４中、仮想線で示される如く、前記石炭、バイオマス、タイヤチップ等の燃料が予熱用として前記燃焼炉５へ投入されて燃焼が行われ、該燃焼炉５での燃料の燃焼に伴い高温になった流動媒体が燃焼排ガスと共に排ガス管６を通り前記媒体分離装置８で分離され、前記ダウンカマー７を介してガス化炉２に供給されることにより、ガス化設備の循環予熱が行われるようになっている。
【０００９】
ところで、前述の如きガス化設備におけるガス化炉２の温度は、高温となる流動媒体の循環量によって制御するようになっている。即ち、該流動媒体の循環量を増加させれば、前記ガス化炉２の温度は上昇し、該流動媒体の循環量を減少させれば、前記ガス化炉２の温度は低下する。尚、前記流動媒体の循環量は、通常、前記燃焼炉５の底部へ導入される流動用ガスの流量を調節すること等によって制御可能となっている。
【００１０】
そして、一般に、前記ガス化炉２に投入される原料のガス化率（炭素転換率）は、該ガス化炉２内での流動媒体の温度と、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間との影響を大きく受ける。
【００１１】
このため、ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときには、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉２の温度を下げることが一つの方法になる一方、炭素転換率を上げて発生するガス化ガス量を増加させたいときには、前記流動媒体の循環量を増加させてガス化炉２の温度を上げることが一つの方法となる。
【００１２】
尚、前述の如きガス化炉とは異なるが、循環流動層の燃焼炉への流動媒体の戻り位置を変更し、燃焼状態の安定性を保つようにした循環流動層燃焼装置を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【００１３】
又、流動媒体の循環量を制御することで負荷に応じてガス化炉温度を一定にするようにしたバイオマス燃料ガス化装置を示すものとしては、例えば、特許文献２がある。
【特許文献１】特開２００２−９８３０８号公報
【特許文献２】特開昭６３−１２０８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前述の如く、ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときに、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉２の温度を下げた場合、ガス化炉２内における流動媒体の容積は流動媒体を系外へ抜き出したりしない限り一定であることから、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間は増加してしまうため、結果的に炭素転換率はあまり変化しない可能性もある。
【００１５】
このように、現状の構造では、前記ガス化炉２内での流動媒体の温度と、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間とをそれぞれ別々に変えることは困難となっている。
【００１６】
又、前述の如きガス化設備においては、多種多様な原料を用いる要求も高くなっているが、原料の種類によって該原料のガス化特性（例えば、熱分解特性、水蒸気ガス化反応速度）が変わるため、原料の種類によってガス化率が変化してしまい、安定した運転ができなくなる虞があった。例えば、バイオマスのようにガス化しやすい原料を用いた場合、ガス化炉２において必要以上に原料のガス化が進んで、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量が減少し、熱バランスがくずれ、燃焼炉５での助燃が必要となったり運転が不安定となる可能性がある。
【００１７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ガス化炉と燃焼炉との間で流動媒体が循環されるガス化設備において、ガス化炉内における流動媒体の層高を制御し得、該ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間を、ガス化炉内での流動媒体の温度とは個別に調節することができ、ガス化炉に投入される原料のガス化率、即ち炭素転換率を要求に応じて変化させ得ると共に、ガス化特性の異なる原料に対してもそのガス化率を目標値とすることができ、安定した運転を行い得るガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法であって、
前記ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートのいずれかから流動媒体を抜き出して前記燃焼炉へ導くことにより、前記ガス化炉の流動媒体の層高を制御しつつ滞留時間を制御することを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法にかかるものである。
【００１９】
一方、本発明は、蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置であって、
前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートと、
該複数の流動媒体抜出ポートのいずれかに前記ガス化炉内の流動媒体を導いて抜き出す流動媒体抜出切換手段と
を備えたことを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置にかかるものである。
【００２０】
本発明のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置によれば、以下のような作用が得られる。
【００２１】
ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときに、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉の温度を下げた場合、ガス化炉内における流動媒体の容積は流動媒体を系外へ抜き出したりしない限り一定であるが、この場合、ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にするよう、流動媒体抜出ポートを選択すれば、ガス化炉内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間が増加してしまうことが避けられ、炭素転換率を下げることが可能となる。
【００２２】
又、ガス化しやすい原料を用いる場合も、ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にするよう、流動媒体抜出ポートを選択すれば、ガス化炉内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間が減少し、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉において必要以上に原料のガス化が進んでしまうことが避けられ、燃焼炉に運ばれる熱源となるチャーの量が減少せず、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００２３】
逆に、ガス化しにくい原料を用いる場合は、ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより高い方にするよう、流動媒体抜出ポートを選択すれば、層高が高くなる分だけガス化炉内の流動媒体の容積（断面積×層高）が増加され、ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間が確保され、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉において適正に原料のガス化が進んで、燃焼炉に運ばれる熱源となるチャーの量が適量となり、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００２４】
又、流動媒体の循環量を変化させずに一定とし、前記ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポートのいずれかを選択することにより、温度一定のまま滞留時間を変えることも可能となる。
【００２５】
前記ガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置においては、前記流動媒体抜出切換手段を、
前記各流動媒体抜出ポートの先端から垂下する流下管部と、
該各流下管部の下端から水平に延びる水平シール部と、
該各水平シール部の先端を合流させて立ち上がるように延び且つその上端が前記燃焼炉へ流動媒体を導入する導入管に接続される垂直シール部と、
前記各水平シール部及び垂直シール部に対し分散板を介して流動用ガスを送給可能なウインドボックスと、
該各ウインドボックスに接続された流動用ガス供給ラインと、
該各流動用ガス供給ライン途中に設けられた流動用ガス切換弁と
から構成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置によれば、ガス化炉と燃焼炉との間で流動媒体が循環されるガス化設備において、ガス化炉内における流動媒体の層高を制御し得、該ガス化炉内に留まる流動媒体の滞留時間を、ガス化炉内での流動媒体の温度とは個別に調節することができ、ガス化炉に投入される原料のガス化率、即ち炭素転換率を要求に応じて変化させ得ると共に、ガス化特性の異なる原料に対してもそのガス化率を目標値とすることができ、安定した運転を行い得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２８】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１〜図３に示す如く、ガス化炉２に対しその上下方向へ所要間隔をあけて複数の流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃを所要の下り勾配を有するよう傾斜接続し、該複数の流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかに前記ガス化炉２内の流動媒体を導いて燃焼炉５の導入管３へ導く流動媒体抜出切換手段４１を設けた点にある。
【００２９】
本図示例の場合、前記流動媒体抜出切換手段４１は、図２及び図３に示す如く、前記各流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃの先端から流下管部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを垂下せしめ、該各流下管部４２ａ，４２ｂ，４２ｃの下端から水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃを水平に延ばし、該各水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃの先端を合流させて一本の垂直シール部４４を立ち上がるように延ばし、該垂直シール部４４の上端を前記燃焼炉５へ流動媒体を導入する導入管３に接続し、前記各水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ及び垂直シール部４４に対し分散板４５ａ，４５ｂ，４５ｃを介して流動用ガスを送給可能なウインドボックス４６ａ，４６ｂ，４６ｃを設け、該各ウインドボックス４６ａ，４６ｂ，４６ｃに流動用ガス供給ライン４７ａ，４７ｂ，４７ｃを接続し、該各流動用ガス供給ライン４７ａ，４７ｂ，４７ｃ途中に流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｂ，４８ｃを設けてなる構成を有し、該流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｂ，４８ｃの開度制御を行って所望のウインドボックス４６ａ，４６ｂ，４６ｃに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させ、前記ガス化炉２内の流動媒体を前記流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから抜き出して導入管３を介し前記燃焼炉５へ導くことができるようにしてある。尚、前記各分散板４５ａ，４５ｂ，４５ｃには、流動用ガスを噴出可能な多数の噴出ノズル４９ａ，４９ｂ，４９ｃを突設してある。
【００３０】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００３１】
ガス化ガスを受け取る側の要求により、例えば、炭素転換率を下げて発生するガス化ガス量を減少させたいときに、前記流動媒体の循環量を減少させてガス化炉２の温度を下げた場合、ガス化炉２内における流動媒体の容積は流動媒体を系外へ抜き出したりしない限り一定であるが、この場合、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にする。即ち、流動用ガス切換弁４８ａのみを開き、流動用ガス切換弁４８ｂ，４８ｃを閉じ、ウインドボックス４６ａに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ａ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させると、ガス化炉２内の流動媒体が流動媒体抜出ポート４０ａから抜き出される形となり、ガス化炉２内の流動媒体の層高がＨ１となる。このように、流動媒体抜出ポート４０ａを選択すれば、ガス化炉２内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が増加してしまうことが避けられ、炭素転換率を下げることが可能となる。
【００３２】
又、ガス化しやすい原料（例えば、バイオマス）を用いる場合も、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより低い方にするよう、流動媒体抜出ポート４０ａを選択すれば、ガス化炉２内の流動媒体の層高が低くなる分だけ容積（断面積×層高）が縮小され、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が減少し、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉２において必要以上に原料のガス化が進んでしまうことが避けられ、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量が減少せず、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００３３】
逆に、ガス化しにくい原料（例えば、亜瀝青炭）を用いる場合は、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置をより高い方にする。即ち、流動用ガス切換弁４８ｃのみを開き、流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｂを閉じ、ウインドボックス４６ｃに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ｃ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させると、ガス化炉２内の流動媒体が流動媒体抜出ポート４０ｃから抜き出される形となり、ガス化炉２内の流動媒体の層高がＨ３となる。このように、流動媒体抜出ポート４０ｃを選択すれば、層高が高くなる分だけガス化炉２内の流動媒体の容積（断面積×層高）が増加され、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が確保され、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉２において適正に原料のガス化が進んで、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量が適量となり、熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００３４】
尚、ガス化のしやすさの度合いが中程度の原料（例えば、褐炭）を用いる場合は、ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかから流動媒体を抜き出す際に、該流動媒体の抜出位置を中間にする。即ち、流動用ガス切換弁４８ｂのみを開き、流動用ガス切換弁４８ａ，４８ｃを閉じ、ウインドボックス４６ｂに流動用ガスを送給することにより、対応する水平シール部４３ｂ及び垂直シール部４４内の流動媒体を流動化させると、ガス化炉２内の流動媒体が流動媒体抜出ポート４０ｂから抜き出される形となり、ガス化炉２内の流動媒体の層高がＨ２となる。このように、流動媒体抜出ポート４０ｂを選択すれば、ガス化炉２内の流動媒体の容積（断面積×層高）が層高Ｈ２に見合う量に変化し、ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間が前記層高Ｈ２に対応した時間となって、目標とするガス化率とすることが可能となり、ガス化炉２において必要以上に原料のガス化が進んでしまったり逆にガス化が不充分となることが避けられ、燃焼炉５に運ばれる熱源となるチャーの量も適量となり、やはり熱バランスがくずれることなく保持され、運転が安定して行われる。
【００３５】
又、流動媒体の循環量を変化させずに一定とし、前記ガス化炉２に対し媒体分離装置８で分離された流動媒体をダウンカマー７から供給すると共に、原料を投入し、流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃのいずれかを選択することにより、温度一定のまま滞留時間を変えることも可能となる。
【００３６】
このように、本図示例の構造では、高温の流動媒体をガス化炉２から抜き出して燃焼炉５へ導く系統に可動機構部分等を設けることなく所望の流動媒体抜出ポート４０ａ，４０ｂ，４０ｃから流動媒体の安定した抜き出しが可能となり、前記ガス化炉２内での流動媒体の温度と、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間とをそれぞれ別々に変えることが可能となる。
【００３７】
こうして、ガス化炉２と燃焼炉５との間で流動媒体が循環されるガス化設備において、ガス化炉２内における流動媒体の層高を制御し得、該ガス化炉２内に留まる流動媒体の滞留時間を、ガス化炉２内での流動媒体の温度とは個別に調節することができ、ガス化炉２に投入される原料のガス化率、即ち炭素転換率を要求に応じて変化させ得ると共に、ガス化特性の異なる原料に対してもそのガス化率を目標値とすることができ、安定した運転を行い得る。
【００３８】
因みに、特許文献１の図４には、循環流動層の燃焼炉への流動媒体の戻り位置を変更し、燃焼状態の安定性を保つようにした循環流動層燃焼装置が開示されているが、これはあくまでも対象が燃焼炉であって、層高を変えて滞留時間をコントロールするガス化炉２とは全く異なるものであり、しかも、ループシールへの空気量を変えることで流動媒体の振り分けを行ってはいるものの、ダウンカマー自体が三つに分岐されており、流動媒体の安定した振り分けは困難であると考えられる。
【００３９】
又、特許文献２に記載のものは、流動媒体の循環量を制御することで負荷に応じてガス化炉温度を一定にするようにしたものに過ぎず、流動媒体の抜出位置を変化させる本願のガス化炉２とは全く異なるものである。
【００４０】
更に又、前記特許文献１、２に記載のもの以外には、特許第２９９５６９２号公報や特開平１−２１７１０６号公報に流動層の層高制御装置が開示されているが、これらの公報に開示されている層高制御装置はあくまでも流動媒体が循環していない燃焼炉等にのみ適用可能なものに過ぎず、ガス化炉２と燃焼炉５との間で流動媒体が循環されるガス化設備には適用することはできない。
【００４１】
尚、本発明のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、流動媒体抜出ポートの本数は三本に限らず、二本或いは四本以上とすることも可能であること等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す全体概要構成図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例を示す要部拡大平面図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例における流動媒体抜出切換手段を示す側断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視相当図である。
【図４】開発が進められているガス化炉と燃焼炉とを備えたガス化設備の一例を示す全体概要構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 流動層
２ ガス化炉
３ 導入管
４ 流動層
５ 燃焼炉
７ ダウンカマー
８ 媒体分離装置
４０ａ 流動媒体抜出ポート
４０ｂ 流動媒体抜出ポート
４０ｃ 流動媒体抜出ポート
４１ 流動媒体抜出切換手段
４２ａ 流下管部
４２ｂ 流下管部
４２ｃ 流下管部
４３ａ 水平シール部
４３ｂ 水平シール部
４３ｃ 水平シール部
４４ 垂直シール部
４５ａ 分散板
４５ｂ 分散板
４５ｃ 分散板
４６ａ ウインドボックス
４６ｂ ウインドボックス
４６ｃ ウインドボックス
４７ａ 流動用ガス供給ライン
４７ｂ 流動用ガス供給ライン
４７ｃ 流動用ガス供給ライン
４８ａ 流動用ガス切換弁
４８ｂ 流動用ガス切換弁
４８ｃ 流動用ガス切換弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法であって、
前記ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートのいずれかから流動媒体を抜き出して前記燃焼炉へ導くことにより、前記ガス化炉の流動媒体の層高を制御しつつ滞留時間を制御することを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法。
【請求項２】
蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置であって、
前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートと、
該複数の流動媒体抜出ポートのいずれかに前記ガス化炉内の流動媒体を導いて抜き出す流動媒体抜出切換手段と
を備えたことを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置。
【請求項３】
前記流動媒体抜出切換手段を、
前記各流動媒体抜出ポートの先端から垂下する流下管部と、
該各流下管部の下端から水平に延びる水平シール部と、
該各水平シール部の先端を合流させて立ち上がるように延び且つその上端が前記燃焼炉へ流動媒体を導入する導入管に接続される垂直シール部と、
前記各水平シール部及び垂直シール部に対し分散板を介して流動用ガスを送給可能なウインドボックスと、
該各ウインドボックスに接続された流動用ガス供給ラインと、
該各流動用ガス供給ライン途中に設けられた流動用ガス切換弁と
から構成した請求項２記載のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置。
【請求項１】
蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法であって、
前記ガス化炉に対し媒体分離装置で分離された流動媒体を供給すると共に、原料を投入し、前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートのいずれかから流動媒体を抜き出して前記燃焼炉へ導くことにより、前記ガス化炉の流動媒体の層高を制御しつつ滞留時間を制御することを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御方法。
【請求項２】
蒸気により流動媒体の流動層を形成して投入される原料のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉と、該ガス化炉で生成された可燃性固形分が流動媒体と共に導入され且つ流動用ガスにより流動層を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉と、該燃焼炉から導入される燃焼排ガスより流動媒体を分離し該分離した流動媒体を前記ガス化炉に供給する媒体分離装置とを備えたガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置であって、
前記ガス化炉に対しその上下方向へ所要間隔をあけて接続された複数の流動媒体抜出ポートと、
該複数の流動媒体抜出ポートのいずれかに前記ガス化炉内の流動媒体を導いて抜き出す流動媒体抜出切換手段と
を備えたことを特徴とするガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置。
【請求項３】
前記流動媒体抜出切換手段を、
前記各流動媒体抜出ポートの先端から垂下する流下管部と、
該各流下管部の下端から水平に延びる水平シール部と、
該各水平シール部の先端を合流させて立ち上がるように延び且つその上端が前記燃焼炉へ流動媒体を導入する導入管に接続される垂直シール部と、
前記各水平シール部及び垂直シール部に対し分散板を介して流動用ガスを送給可能なウインドボックスと、
該各ウインドボックスに接続された流動用ガス供給ラインと、
該各流動用ガス供給ライン途中に設けられた流動用ガス切換弁と
から構成した請求項２記載のガス化設備における流動層ガス化炉の層高制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２５３５３（Ｐ２０１０−２５３５３Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８３３２９（Ｐ２００８−１８３３２９）
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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