循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法
【課題】再起動に要する時間を大幅に短縮できるようにした循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法を提供する。
【解決手段】ガス化設備の運転が停止されると流動層ガス化炉８を密閉しフリーボード部Ｆに不活性ガス２３を供給してガス化炉８内圧力を大気圧よりも高く保持する。ガス化設備の再起動が要求されると、補助ボイラ３４を起動し、補助ボイラ３４から必要な補助蒸気Ｓ'が生成されると、ガス化炉８に補助蒸気Ｓ'を供給して循環媒体を流動化させて燃焼炉１へ循環させると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して循環媒体を加熱しガス化炉８へ循環させてガス化炉８内の温度を高める。排熱回収ボイラ１１から必要な主蒸気Ｓが生成されると、補助蒸気Ｓ'に代えて主蒸気Ｓをガス化炉８に供給し、ガス化炉８内の温度がガス化可能温度に達すると、ガス化炉８に原料１３を投入してガス化を開始する。
【解決手段】ガス化設備の運転が停止されると流動層ガス化炉８を密閉しフリーボード部Ｆに不活性ガス２３を供給してガス化炉８内圧力を大気圧よりも高く保持する。ガス化設備の再起動が要求されると、補助ボイラ３４を起動し、補助ボイラ３４から必要な補助蒸気Ｓ'が生成されると、ガス化炉８に補助蒸気Ｓ'を供給して循環媒体を流動化させて燃焼炉１へ循環させると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して循環媒体を加熱しガス化炉８へ循環させてガス化炉８内の温度を高める。排熱回収ボイラ１１から必要な主蒸気Ｓが生成されると、補助蒸気Ｓ'に代えて主蒸気Ｓをガス化炉８に供給し、ガス化炉８内の温度がガス化可能温度に達すると、ガス化炉８に原料１３を投入してガス化を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々のガス化設備が提案されており、例えば、流動層ガス化炉と燃焼炉とを有する２塔式と称される循環流動層ガス化設備がある（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は従来の循環流動層ガス化設備の概略を示すブロック図であり、図５中、１は燃焼炉１であり、燃焼炉１は、下部にファン２からの空気Ａが供給されると共に起動用燃料３が供給され、更に後述するチャーが下部内側に供給されて流動燃焼することにより硅砂、石灰石等からなる循環媒体を加熱するようになっている。燃焼炉１内に吹き上げられて上部から取り出される燃焼ガス４はサイクロン等の分離器５に導かれて排ガス７と循環媒体６とに分離されるようになっている。
【０００４】
図５中、８は流動層ガス化炉であり、流動層ガス化炉８には、前記分離器５からの循環媒体６がダウンカマー９を介して導入されると共に、散気装置１０の下部からはガス化剤としての主蒸気Ｓが供給されており、主蒸気Ｓによって流動層ガス化炉８内には流動層１２が形成されている。主蒸気Ｓは、前記排ガス７を導く排ガス管１７に設けた排熱回収ボイラ１１にポンプ１１ａによって水を供給し排ガス７と熱交換させることによって得るようにしている。更に、流動層ガス化炉８内には石炭或いはバイオマス等の原料１３が供給されるようになっており、流動層ガス化炉８に供給された原料１３は、前記循環媒体による加熱と主蒸気Ｓの作用によりガス化反応（吸熱反応）が行われ、フリーボード部Ｆに生成した水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）等のガス成分が混在したガス化ガス１４が上部から取り出されるようになっている。
【０００５】
流動層ガス化炉８内でガス化されなかった未反応のチャーと循環媒体は循環流路１５により前記燃焼炉１に戻され、燃焼炉１でチャーを燃焼することにより循環媒体の加熱を行うようになっている。前記流動層ガス化炉８では可燃性のガス化ガス１４の生成が行われるため、外部との間のガスの移動を遮断するための機構を備えており、図５では流動層ガス化炉８内部に流動層１２の内部（下部）のみで流動層ガス化炉８内と連通された区画室１６ａ，１６ｂを設け、該区画室１６ａに前記ダウンカマー９の下端を開口させて分離器５との間のガスの移動を遮断し、又、区画室１６ｂに循環流路１５を開口させて燃焼炉１との間のガスの移動を遮断している。
【０００６】
前記分離器５で循環媒体６が分離された排ガス７は、排ガス管１７により排熱回収ボイラ１１に導かれて主蒸気Ｓの生成を行った後、除塵器、脱硫装置、脱硝装置等の排ガス処理装置１８を経て誘引ファン１８ａに誘引されて煙突１９から排出されるようになっている。
【０００７】
流動層ガス化炉８で生成したガス化ガス１４は、導出系路２０により取り出されて、図示しない固体分離装置やガス精製装置等を経た後目的に応じた利用装置２１に導かれるようになっている。
【０００８】
図５中、２２は流動層ガス化炉８の下部に接続された、窒素（Ｎ２）或いはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス２３を供給するための不活性ガス供給源、２４は流動層ガス化炉８の起動時にファン２からの空気Ａを流動層ガス化炉８の下部に供給する空気導入管である。図５中、２５は燃焼炉１に供給する空気Ａの流量を調節する流量調節弁、２６は流動層ガス化炉８に供給する主蒸気Ｓの流量を調節する流量調節弁、２７は流動層ガス化炉８に供給する不活性ガス２３の流量を調節する流量調節弁、２８は流動層ガス化炉８に供給する空気Ａの流量を調節する流量調節弁、２９は遮断弁、３０は排熱回収ボイラ１１からの主蒸気Ｓを外気に逃がす外気逃がし弁、３１は必要に応じて燃焼炉１に供給される補助燃料である。
【０００９】
循環流動層ガス化設備を温度が低い状態から起動するＣＯＬＤ起動時には、ファン２を駆動し、遮断弁２９及び流量調節弁２８を開けて空気Ａを流動層ガス化炉８の下部に供給し、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部をフレッシュな空気に置換するプレパージを行う。このプレパージはこの種の設備においては一般的に行われており、通常、流動層ガス化炉８の容積の約５倍の空気を供給することによって行われる。
【００１０】
続いて、流量調節弁２５を開けて空気Ａを燃焼炉１の下部に供給し、燃焼炉１内部をフレッシュな空気に置換するプレパージを行う。このプレパージもこの種の設備においては一般的に行われており、通常、燃焼炉１の容積の約５倍の空気を供給することによって行われる。
【００１１】
流動層ガス化炉８の下部に供給する空気Ａで循環媒体６を流動化させて流動層１２を形成すると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給することにより燃焼を行う。これにより、燃焼炉１で加熱された循環媒体は流動層ガス化炉８へ移動されると共に流動層ガス化炉８の循環媒体は燃焼炉１へ移動されて循環媒体の加熱と循環とが行われ、流動層ガス化炉８の内部温度が上昇される。
【００１２】
流動層ガス化炉８内の温度がガス化に必要な温度に上昇し、且つ排ガス７の温度が上昇することによって排熱回収ボイラ１１で生成される主蒸気Ｓが流動層ガス化炉８内の循環媒体の流動化に必要な圧力・温度になると、流動層ガス化炉８へ供給していた空気Ａに代えて主蒸気Ｓを供給するように切り換えることにより起動前パージを行う。この起動前パージは、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部の空気がすべて主蒸気Ｓによって置換されるまで行われる。
【００１３】
起動前パージが終了すると、前記主蒸気Ｓの供給によって流動層１２が形成された状態において流動層ガス化炉８に原料１３を供給する。供給された原料１３は高温の循環媒体６と主蒸気Ｓの作用によりガス化が開始される。流動層ガス化炉８内の未反応のチャーが燃焼炉１に供給されて燃焼し、これによって循環媒体の加熱が十分に行われるようになると、燃焼炉１に対する起動用燃料３の供給は停止される。又、流動層ガス化炉８内の循環媒体の温度が不足するような場合には、適宜補助燃料３１の供給が行われる。
【００１４】
一方、運転している循環流動層ガス化設備の運転を停止する停止時には、流動層ガス化炉８に対する原料１３の供給を停止すると共に、流量調節弁２６を閉じて排熱回収ボイラ１１から流動層ガス化炉８へ供給されている主蒸気Ｓの供給を停止する一方、ファン２により燃焼炉１に供給している空気Ａの供給を停止する。
【００１５】
また、流動層ガス化炉８の運転が停止されると同時に、不活性ガス供給源２２により窒素（Ｎ２）或いはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス２３を流動層ガス化炉８に供給して、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０内部をパージする停止時パージを行う。
【００１６】
停止時パージの完了後は、流動層ガス化炉８の内部温度が、流動層ガス化炉８内に残留している原料の自然着火温度以下に低下するまで自然放熱させるように待機している。このため、前記停止が行われてから、流動層ガス化炉８内部の温度が原料の自然着火温度以下に低下するまでに通常は１日前後の時間が掛かっている。
【００１７】
上記したように、流動層ガス化炉８の運転が停止されると、流動層ガス化炉８内には循環媒体６（ベッド材）に多量の原料が残ったままとなっており、しかも高温の状態にあるため、空気の侵入を阻止しないと燃焼が起こってしまう。流動層ガス化炉８内で燃焼が起こると、その燃焼排ガスが導出系路２０を介して利用装置２１に送られてしまうことになるが、上記導出系路２０にはバグフィルタ等の除塵装置が備えられていないため、導出系路２０及び利用装置２１が排ガスによって汚される問題があり、よって流動層ガス化炉８内では燃焼が起こることを阻止する必要がある。
【００１８】
上記循環流動層ガス化設備においては、運転停止後の短い時間内に再び起動することが要求される場合がある。
【００１９】
しかし、従来はこのように運転停止後直ちに運転を再開する要求がある場合にも、流動層ガス化炉８の温度が、流動層ガス化炉８内に残留している原料の自然着火温度以下に低下するまでは再起動することができず、流動層ガス化炉８内の温度が低下した後に再起動を行っている。
【００２０】
従来における再起動は、前記ＣＯＬＤ起動時と同様に、ファン２を駆動し、空気Ａを流動層ガス化炉８の下部に供給して流動層１２を形成すると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して燃焼を行う。これにより、燃焼炉１で加熱された循環媒体は流動層ガス化炉８へ移動されると共に流動層ガス化炉８の循環媒体は燃焼炉１へ移動されて循環媒体の加熱と循環とが行われ、流動層ガス化炉８の内部温度は上昇される。この時、流動層ガス化炉８内の循環媒体は１０分以内の短い時間で燃焼炉１に供給されて燃焼炉１からの循環媒体と入れ代わるため、流動層ガス化炉８内に残留していた原料は温度が上昇する前に燃焼炉１へ供給されるので、流動層ガス化炉８内で残留原料が燃焼するようなことはない。
【００２１】
流動層ガス化炉８内の温度がガス化に必要な温度に上昇され、且つ排ガス７の温度が上昇することによって排熱回収ボイラ１１で生成される主蒸気Ｓが流動層ガス化炉８内の循環媒体の流動化に必要な圧力・温度になると、流動層ガス化炉８に供給している空気Ａに代えて主蒸気Ｓを供給するように切り換えることにより起動前パージを行う。この起動前パージは、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部の空気がすべて主蒸気Ｓによって置換されるまで行われる。
【００２２】
起動前パージが終了すると、主蒸気Ｓによって流動層１２が形成された状態において流動層ガス化炉８に原料１３を供給する。供給された原料１３は高温の循環媒体６と主蒸気Ｓの作用によりガス化されてガス化が開始される。
【特許文献１】特開２００５−０４１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、従来の循環流動層ガス化設備においては、流動層ガス化炉８の温度と時間との関係を図６に示すように、ガス化される温度Ｔ１に保持されて運転していた流動層ガス化炉８の運転が停止されると、以後は自然放熱によって温度は低下し、流動層ガス化炉８内に残留している原料の自然着火温度Ｔ２以下に低下するまで待機するようにしており、従って、この温度低下の途中で再起動の要求があっても、流動層ガス化炉８内が原料の自然着火温度Ｔ２以下に低下するまでは再起動を開始することができず、よって、循環流動層ガス化設備の停止から再起動されるまでの時間が非常に長く、更に、原料の自然着火温度Ｔ２まで一旦低下してしまった流動層ガス化炉８の温度を再びガス化できる温度Ｔ１まで加熱する際にも長い時間が掛り、よって循環流動層ガス化設備が停止してからガス化が開始されるまでの時間Ｘが非常に長くなるという問題を有していた。
【００２４】
又、このように、流動層ガス化炉８の運転が停止されると、流動層ガス化炉８内には循環媒体６（ベッド材）に多量の原料が残ったままであり、しかも高温の状態にあるため、流動層ガス化炉８の内部圧力が低下した際に大気中の空気が侵入し、流動層ガス化炉８内で燃焼が起こると、上記導出系路２０にはバグフィルタ等の除塵装置が備えられていないため、導出系路２０及び利用装置２１が排ガスによって汚される問題を有していた。
【００２５】
更に、従来、循環流動層ガス化設備の起動時には、流動層ガス化炉８に空気Ａを供給して流動化させて循環媒体の循環を行い、続いて主蒸気Ｓが所定の圧力・温度になると前記空気Ａに代えて主蒸気Ｓを供給し、この主蒸気Ｓによって流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部の空気Ａのすべを主蒸気Ｓに置換する起動前パージを行っているが、この起動前パージにも時間が掛かってしまい、このために流動層ガス化炉８内はガス化可能な温度Ｔ１に達しているにも拘らず、起動前パージが終了しないためにガス化を開始できないという問題も有していた。
【００２６】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、循環流動層ガス化設備が運転した状態から停止され、流動層ガス化炉内に残留する原料の自然着火温度より高い温度を有している状態から再び循環流動層ガス化設備を起動するＨＯＴ起動を可能にし、これによって、再起動に要する時間を大幅に短縮できるようにした循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法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】
【００２７】
本発明は、チャーを燃焼させて循環媒体を加熱する燃焼炉と、燃焼炉から取り出した燃焼ガスを導入して循環媒体を捕集し排気ガスを排出する分離器と、分離器で捕集した循環媒体を導入し、下部からガス化剤を供給して流動層を形成すると共に原料を供給して原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、流動層ガス化炉の循環媒体とガス化されない未反応のチャーとを前記燃焼炉に戻す循環流路と、主蒸気を生成する排熱回収ボイラと、補助蒸気を生成する補助ボイラと、を有する循環流動層ガス化設備の運転が停止し、その後、流動層ガス化炉が該流動層ガス化炉内に残留する原料の自然着火温度よりも高い温度を有している状態から再び循環流動層ガス化設備を起動する循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法であって、
循環流動層ガス化設備の運転が停止されると流動層ガス化炉を密閉してバンキング状態に保持するバンキング工程と、
密閉された流動層ガス化炉のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程と、
循環流動層ガス化設備の再起動の要求により補助ボイラを起動する補助ボイラ起動工程と、
補助ボイラにより流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気が生成された時、流動層ガス化炉の密閉を解除し、補助ボイラの補助蒸気を流動層ガス化炉の下部に供給して流動層ガス化炉内の循環媒体を補助蒸気により流動化させて燃焼炉へ循環させると共に、燃焼炉に空気と起動用燃料を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉へ循環させることにより流動層ガス化炉内の温度を高める昇温工程と、
排ガスの温度の上昇により排熱回収ボイラから流動化に必要な圧力・温度の主蒸気が生成された時、前記補助蒸気に代えて主蒸気を流動層ガス化炉に供給する蒸気切換工程と、
流動層ガス化炉内の温度がガス化可能温度に達した時、流動層ガス化炉に原料を投入して前記主蒸気により原料のガス化を開始するガス化工程と、
を有することを特徴とする循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法、に係るものである。
【００２８】
上記循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法において、密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する前記圧力保持工程に代えて、
密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に、排熱回収ボイラからの残熱によって得た主蒸気又は補助ボイラからの補助蒸気を供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程とすることは好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法では、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、流動層ガス化炉を密閉してバンキング状態に保持すると共に、密閉された流動層ガス化炉のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧より高い圧力に保持しており、従って、流動層ガス化炉内の原料が燃焼する問題を少ない不活性ガスの使用で防止することができる。上記停止の途中で循環流動層ガス化設備を再起動する要求があると、補助ボイラを起動し、補助ボイラにより流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気が生成されると、前記流動層ガス化炉の密閉を解除し、補助ボイラの補助蒸気を流動層ガス化炉に供給して流動層ガス化炉内の循環媒体を補助蒸気で流動化させて燃焼炉へ循環させると共に、燃焼炉に空気と起動用燃料を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉へ循環させることにより流動層ガス化炉内の温度を高め、排ガスの温度の上昇により排熱回収ボイラから流動化に必要な圧力・温度の主蒸気が生成されると、前記補助蒸気に代えて主蒸気を流動層ガス化炉に供給し、流動層ガス化炉内の温度がガス化可能温度に達すると、流動層ガス化炉に原料を投入して前記主蒸気により原料のガス化を開始するようにしているので、循環流動層ガス化設備の運転が停止されてまだ流動層ガス化炉の温度が高い場合においても再起動を開始することができ、よって循環流動層ガス化設備を再起動する要求があってから、再起動を開始して原料のガス化が開始されるまでの時間を従来に比べて大幅に短縮できるという優れた効果を奏し得る。
【００３０】
更に、従来は流動層ガス化炉に空気を供給して流動化させることにより循環媒体の循環を行っていたのに対し、補助ボイラの補助蒸気で流動化させて循環媒体の循環を行うようにしたので、補助蒸気から主蒸気による流動化に切り換える際には従来のような起動前パージを行う必要がなく、よって、起動前パージに時間が掛かることによって流動層ガス化炉内は既にガス化可能な温度に達しているにも拘らず、起動前パージが終了しないために原料のガス化が開始できないといった問題を防止することができる。
【００３１】
更に、流動層ガス化炉の温度が原料の自然着火温度以下に低下するまで待機することなく、温度が高い状態から再起動を開始できるため、流動層ガス化炉の温度を原料のガス化に必要な温度まで再度高めるための起動用燃料の使用量を大幅に低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１は図５に示した循環流動層ガス化設備に適用する本発明のＨＯＴ起動方法の一例を示すブロック図であり、図５と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、本発明の特徴部分についてのみ説明する。
【００３４】
図１に示す形態では、前記排ガス７の排ガス管１７に排熱回収ボイラ１１を有する共に、ガス化ガス１４の導出系路２０に排熱回収ボイラ３２が設けてあり、ポンプ１１ａにより排熱回収ボイラ１１に水を供給して加熱し、更に排熱回収ボイラ３２に供給して得られた主蒸気Ｓを、主蒸気管３３により流動層ガス化炉８の散気装置１０の下部に流量調節弁２６を介して供給するようにしている。
【００３５】
図１中、３４は補助ボイラであり、該補助ボイラ３４の補助蒸気Ｓ'を供給する補助蒸気管３５は、前記主蒸気管３３に接続している。主蒸気管３３と補助蒸気管３５には切換弁３６，３７が設けてあり、切換弁３６，３７の操作により流動層ガス化炉８に補助蒸気Ｓ'を供給している状態から主蒸気Ｓを供給する状態に切り換えられるようにしている。３８は主蒸気管３３に備えた外気逃がし弁、３９は補助蒸気管３５に備えた外気逃がし弁である。
【００３６】
図１中、４０は窒素（Ｎ２）或いはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス２３が収容されたボンベ或いはタンク等の不活性ガス供給源であり、該不活性ガス供給源４０は調節弁４１を介して流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに接続されており、調節弁４１は、流動層ガス化炉８に備えた圧力計４２の検出圧力に基づいて、フリーボード部Ｆの圧力が大気圧以上の所定圧になるまで不活性ガス２３を供給する操作と、その後は流動層ガス化炉８内の圧力が大気圧以下に低下することがないように、例えばスポット的に不活性ガス２３を供給する操作とを行うようになっている。
【００３７】
又、前記ガス化ガス１４の導出系路２０には遮断弁４３を備えている。
【００３８】
次に、図１の形態の作動を説明する。
【００３９】
図１の循環流動層ガス化設備の運転時は、図５の場合と同様に流動層ガス化炉８に供給する原料１３を主蒸気Ｓによりガス化ガス１４を生成しており、この運転状態から運転を停止する際には、流動層ガス化炉８に対する原料１３の供給を停止すると共に、流量調節弁２６を閉じて排熱回収ボイラ１１から流動層ガス化炉８へ供給されている主蒸気Ｓの供給を停止する一方、ファン２により燃焼炉１に供給している空気Ａの供給を停止する。
【００４０】
このように、流動層ガス化炉８の運転が停止されると、流動層ガス化炉８内には循環媒体６（ベッド材）に多量の原料が残ったままであり、しかも高温の状態にあるため、空気の侵入を阻止しないと燃焼が起こってしまう。
【００４１】
このため、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、直ちにガス化ガス１４の導出系路２０に備えた遮断弁４３を閉止し、流動層ガス化炉８を密閉したバンキング状態に保持する（バンキング工程）。この時、ダウンカマー９、循環流路１５及び主蒸気管３３は流動層ガス化炉８内に落下した循環媒体６（ベッド材）によって閉塞されている。
【００４２】
続いて、調節弁４１を操作することにより密閉された流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに、不活性ガス供給源４０からの不活性ガス２３を供給する。この時、調節弁４１は流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆの圧力を検出している圧力計４２の検出圧力に基づいて、フリーボード部Ｆの圧力が大気圧以上の圧力になるように不活性ガス２３の供給を行う。そして、その後は流動層ガス化炉８の温度の低下に伴って流動層ガス化炉８が外気を吸引することがないように、例えば図２に示すように、窒素等の不活性ガス２３をスポット的に流動層ガス化炉８に供給することによって流動層ガス化炉８内の圧力を常に大気圧より高く保持するようにしている（圧力保持工程）。これにより、流動層ガス化炉８内に残留した原料が燃焼するような問題を生じることなく流動層ガス化炉８を冷却させることができる。
【００４３】
一方、流動層ガス化炉８の冷却途中、即ち、流動層ガス化炉８の温度が流動層ガス化炉８内の原料の自然着火温度よりも高い状態において、冷却循環流動層ガス化設備の再起動の要求が生じた場合には、先ず補助ボイラ３４の起動を行う（補助ボイラ起動工程）。このときの補助蒸気Ｓ'は外気逃がし弁３９によって外気に排出する。
【００４４】
そして、補助ボイラ３４により流動層ガス化炉８での流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気Ｓ'が生成されると、前記導出系路２０の遮断弁４３を開放して流動層ガス化炉８の密閉を解除し、更に、外気逃がし弁３９を閉じ、切換弁３７、流量調節弁２６を開けることにより、補助ボイラ３４からの補助蒸気Ｓ'を流動層ガス化炉８の下部に供給して循環媒体を流動化させて燃焼炉１へ循環させると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉８へ循環させることにより流動層ガス化炉８内の温度を上昇させる（昇温工程）。
【００４５】
その後、排ガス７の温度が上昇することにより、排熱回収ボイラ１１，３２からの主蒸気Ｓが流動層ガス化炉８の流動化に必要な圧力・温度になると、外気逃がし弁３８を閉じ、切換弁３７を閉じる操作と切換弁３６を開ける操作を同時に行うことにより、補助蒸気Ｓ'に代えて主蒸気Ｓを流動層ガス化炉８に供給する（蒸気切換工程）。
【００４６】
そして、流動層ガス化炉８内の温度がガス化可能温度に達すると、流動層ガス化炉８に原料１３を投入し、前記主蒸気Ｓにより原料１３のガス化を開始する（ガス化工程）。
【００４７】
上記したように、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、流動層ガス化炉８を密閉してバンキング状態に保持すると共に、密閉された流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに不活性ガス２３を供給して流動層ガス化炉８内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持しているので、少ない不活性ガスの使用によって流動層ガス化炉８内の原料が燃焼するような問題を防止することができる。
【００４８】
上記停止操作の途中、即ち流動層ガス化炉８の温度が流動層ガス化炉８内の原料の自然着火温度よりも高い状態で、循環流動層ガス化設備を再起動する要求が生じた場合には、補助ボイラ３４を起動し、補助ボイラ３４により流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気Ｓ'が生成されると、前記流動層ガス化炉８の密閉を解除し、補助ボイラ３４の補助蒸気Ｓ'を流動層ガス化炉８に供給して流動層ガス化炉８内の循環媒体６を補助蒸気Ｓ'で流動化させて燃焼炉１へ循環させると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉８へ循環させることにより流動層ガス化炉８内の温度を高め、その後、排ガス７の温度の上昇により排熱回収ボイラ１１，３２から流動層ガス化炉８の流動化に必要な圧力・温度の主蒸気Ｓが生成されると、前記補助蒸気Ｓ'に代えて主蒸気Ｓを流動層ガス化炉８に供給し、流動層ガス化炉８内の温度がガス化可能温度Ｔ１に達すると、流動層ガス化炉８に原料１３を投入して前記主蒸気Ｓにより原料１３のガス化を開始するようにしているので、図４に示すように、循環流動層ガス化設備の運転が停止されてまだ流動層ガス化炉８の温度が高い場合においても再起動を開始することができ、よって循環流動層ガス化設備を再起動する要求があってから、再起動を開始して原料１３のガス化が開始されるまでの時間Ｘを従来に比べて大幅に短縮することができる。
【００４９】
更に、従来は流動層ガス化炉８に空気Ａ（図５参照）を供給して流動化させることにより循環媒体の循環を行っていたのに対し、本発明では補助ボイラ３４の補助蒸気Ｓ'で流動化させて循環媒体の循環を行うようにしたので、補助蒸気Ｓ'から主蒸気Ｓによる流動化に切り換える際には従来のような起動前パージを行う必要がなく、よって、起動前パージに時間が掛かることによって流動層ガス化炉内は既にガス化可能な温度に達しているにも拘らず、起動前パージが終了しないために原料のガス化が開始できないといった問題を防止することができる。
【００５０】
更に、流動層ガス化炉８の温度が原料の自然着火温度以下に低下するまで待機することなく、流動層ガス化炉８の温度が高い状態から再起動を開始できるため、流動層ガス化炉８の温度を原料のガス化に必要な温度Ｔ１まで再度高めるための起動用燃料の使用量を大幅に低減することができる。
【００５１】
図３は、本発明の他の形態を示したもので、前記不活性ガス供給源４０を備えることに代えて、主蒸気管３３を調節弁４１を介して流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに接続している。図３中、４４は切換弁である。
【００５２】
従って、図３の形態では、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、直ちにガス化ガスの導出系路２０に備えた遮断弁４３を閉止して流動層ガス化炉８をバンキング状態に保し、続いて、開閉弁４４及び調節弁４１を開き、密閉された流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに、排熱回収ボイラ１１，３２からの残熱によって得られた主蒸気Ｓを供給して流動層ガス化炉８の内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持し、更に図２に示すように主蒸気Ｓをスポット的に供給することによって排熱回収ボイラ１１の圧力を常に大気圧よりも高い圧力に保持するようにしている。
【００５３】
この時、前記したように循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、排ガス７及びガス化ガス１４による残熱は急激に減少するようになるので、循環流動層ガス化設備の停止と同時に補助ボイラ３４を作動させ、排熱回収ボイラ１１，３２からの主蒸気Ｓが減少してきたら、補助ボイラ３４によって生成された補助蒸気Ｓ'を切り換えて流動層ガス化炉８に供給し流動層ガス化炉８の圧力を保持するようにしてもよい。
【００５４】
なお、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、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】
【００５５】
【図１】循環流動層ガス化設備に適用する本発明のＨＯＴ起動方法の形態の一例を示すブロック図である。
【図２】流動層ガス化炉の圧力保持方法の一例を示す線図である。
【図３】本発明のＨＯＴ起動方法の他の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明において循環流動層ガス化設備の停止から再起動を行って原料のガス化が開始されるまでの時間を示す線図である。
【図５】従来の循環流動層ガス化設備の一例を示すブロック図である。
【図６】従来において循環流動層ガス化設備の停止から再起動を行って原料のガス化が開始されるまでの時間を示す線図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 燃焼炉
３ 起動用燃料
４ 燃焼ガス
５ 分離器
６ 循環媒体
７ 排ガス
８ 流動層ガス化炉
１１ 排熱回収ボイラ
１２ 流動層
１３ 原料
１４ ガス化ガス
１５ 循環流路
２０ 導出系路
２３ 不活性ガス
３２ 排熱回収ボイラ
３４ 補助ボイラ
４０ 不活性ガス供給源
４３ 遮断弁
Ｆ フリーボード部
Ｓ 主蒸気
Ｓ' 補助蒸気
【技術分野】
【０００１】
本発明は循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々のガス化設備が提案されており、例えば、流動層ガス化炉と燃焼炉とを有する２塔式と称される循環流動層ガス化設備がある（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は従来の循環流動層ガス化設備の概略を示すブロック図であり、図５中、１は燃焼炉１であり、燃焼炉１は、下部にファン２からの空気Ａが供給されると共に起動用燃料３が供給され、更に後述するチャーが下部内側に供給されて流動燃焼することにより硅砂、石灰石等からなる循環媒体を加熱するようになっている。燃焼炉１内に吹き上げられて上部から取り出される燃焼ガス４はサイクロン等の分離器５に導かれて排ガス７と循環媒体６とに分離されるようになっている。
【０００４】
図５中、８は流動層ガス化炉であり、流動層ガス化炉８には、前記分離器５からの循環媒体６がダウンカマー９を介して導入されると共に、散気装置１０の下部からはガス化剤としての主蒸気Ｓが供給されており、主蒸気Ｓによって流動層ガス化炉８内には流動層１２が形成されている。主蒸気Ｓは、前記排ガス７を導く排ガス管１７に設けた排熱回収ボイラ１１にポンプ１１ａによって水を供給し排ガス７と熱交換させることによって得るようにしている。更に、流動層ガス化炉８内には石炭或いはバイオマス等の原料１３が供給されるようになっており、流動層ガス化炉８に供給された原料１３は、前記循環媒体による加熱と主蒸気Ｓの作用によりガス化反応（吸熱反応）が行われ、フリーボード部Ｆに生成した水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）等のガス成分が混在したガス化ガス１４が上部から取り出されるようになっている。
【０００５】
流動層ガス化炉８内でガス化されなかった未反応のチャーと循環媒体は循環流路１５により前記燃焼炉１に戻され、燃焼炉１でチャーを燃焼することにより循環媒体の加熱を行うようになっている。前記流動層ガス化炉８では可燃性のガス化ガス１４の生成が行われるため、外部との間のガスの移動を遮断するための機構を備えており、図５では流動層ガス化炉８内部に流動層１２の内部（下部）のみで流動層ガス化炉８内と連通された区画室１６ａ，１６ｂを設け、該区画室１６ａに前記ダウンカマー９の下端を開口させて分離器５との間のガスの移動を遮断し、又、区画室１６ｂに循環流路１５を開口させて燃焼炉１との間のガスの移動を遮断している。
【０００６】
前記分離器５で循環媒体６が分離された排ガス７は、排ガス管１７により排熱回収ボイラ１１に導かれて主蒸気Ｓの生成を行った後、除塵器、脱硫装置、脱硝装置等の排ガス処理装置１８を経て誘引ファン１８ａに誘引されて煙突１９から排出されるようになっている。
【０００７】
流動層ガス化炉８で生成したガス化ガス１４は、導出系路２０により取り出されて、図示しない固体分離装置やガス精製装置等を経た後目的に応じた利用装置２１に導かれるようになっている。
【０００８】
図５中、２２は流動層ガス化炉８の下部に接続された、窒素（Ｎ２）或いはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス２３を供給するための不活性ガス供給源、２４は流動層ガス化炉８の起動時にファン２からの空気Ａを流動層ガス化炉８の下部に供給する空気導入管である。図５中、２５は燃焼炉１に供給する空気Ａの流量を調節する流量調節弁、２６は流動層ガス化炉８に供給する主蒸気Ｓの流量を調節する流量調節弁、２７は流動層ガス化炉８に供給する不活性ガス２３の流量を調節する流量調節弁、２８は流動層ガス化炉８に供給する空気Ａの流量を調節する流量調節弁、２９は遮断弁、３０は排熱回収ボイラ１１からの主蒸気Ｓを外気に逃がす外気逃がし弁、３１は必要に応じて燃焼炉１に供給される補助燃料である。
【０００９】
循環流動層ガス化設備を温度が低い状態から起動するＣＯＬＤ起動時には、ファン２を駆動し、遮断弁２９及び流量調節弁２８を開けて空気Ａを流動層ガス化炉８の下部に供給し、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部をフレッシュな空気に置換するプレパージを行う。このプレパージはこの種の設備においては一般的に行われており、通常、流動層ガス化炉８の容積の約５倍の空気を供給することによって行われる。
【００１０】
続いて、流量調節弁２５を開けて空気Ａを燃焼炉１の下部に供給し、燃焼炉１内部をフレッシュな空気に置換するプレパージを行う。このプレパージもこの種の設備においては一般的に行われており、通常、燃焼炉１の容積の約５倍の空気を供給することによって行われる。
【００１１】
流動層ガス化炉８の下部に供給する空気Ａで循環媒体６を流動化させて流動層１２を形成すると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給することにより燃焼を行う。これにより、燃焼炉１で加熱された循環媒体は流動層ガス化炉８へ移動されると共に流動層ガス化炉８の循環媒体は燃焼炉１へ移動されて循環媒体の加熱と循環とが行われ、流動層ガス化炉８の内部温度が上昇される。
【００１２】
流動層ガス化炉８内の温度がガス化に必要な温度に上昇し、且つ排ガス７の温度が上昇することによって排熱回収ボイラ１１で生成される主蒸気Ｓが流動層ガス化炉８内の循環媒体の流動化に必要な圧力・温度になると、流動層ガス化炉８へ供給していた空気Ａに代えて主蒸気Ｓを供給するように切り換えることにより起動前パージを行う。この起動前パージは、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部の空気がすべて主蒸気Ｓによって置換されるまで行われる。
【００１３】
起動前パージが終了すると、前記主蒸気Ｓの供給によって流動層１２が形成された状態において流動層ガス化炉８に原料１３を供給する。供給された原料１３は高温の循環媒体６と主蒸気Ｓの作用によりガス化が開始される。流動層ガス化炉８内の未反応のチャーが燃焼炉１に供給されて燃焼し、これによって循環媒体の加熱が十分に行われるようになると、燃焼炉１に対する起動用燃料３の供給は停止される。又、流動層ガス化炉８内の循環媒体の温度が不足するような場合には、適宜補助燃料３１の供給が行われる。
【００１４】
一方、運転している循環流動層ガス化設備の運転を停止する停止時には、流動層ガス化炉８に対する原料１３の供給を停止すると共に、流量調節弁２６を閉じて排熱回収ボイラ１１から流動層ガス化炉８へ供給されている主蒸気Ｓの供給を停止する一方、ファン２により燃焼炉１に供給している空気Ａの供給を停止する。
【００１５】
また、流動層ガス化炉８の運転が停止されると同時に、不活性ガス供給源２２により窒素（Ｎ２）或いはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス２３を流動層ガス化炉８に供給して、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０内部をパージする停止時パージを行う。
【００１６】
停止時パージの完了後は、流動層ガス化炉８の内部温度が、流動層ガス化炉８内に残留している原料の自然着火温度以下に低下するまで自然放熱させるように待機している。このため、前記停止が行われてから、流動層ガス化炉８内部の温度が原料の自然着火温度以下に低下するまでに通常は１日前後の時間が掛かっている。
【００１７】
上記したように、流動層ガス化炉８の運転が停止されると、流動層ガス化炉８内には循環媒体６（ベッド材）に多量の原料が残ったままとなっており、しかも高温の状態にあるため、空気の侵入を阻止しないと燃焼が起こってしまう。流動層ガス化炉８内で燃焼が起こると、その燃焼排ガスが導出系路２０を介して利用装置２１に送られてしまうことになるが、上記導出系路２０にはバグフィルタ等の除塵装置が備えられていないため、導出系路２０及び利用装置２１が排ガスによって汚される問題があり、よって流動層ガス化炉８内では燃焼が起こることを阻止する必要がある。
【００１８】
上記循環流動層ガス化設備においては、運転停止後の短い時間内に再び起動することが要求される場合がある。
【００１９】
しかし、従来はこのように運転停止後直ちに運転を再開する要求がある場合にも、流動層ガス化炉８の温度が、流動層ガス化炉８内に残留している原料の自然着火温度以下に低下するまでは再起動することができず、流動層ガス化炉８内の温度が低下した後に再起動を行っている。
【００２０】
従来における再起動は、前記ＣＯＬＤ起動時と同様に、ファン２を駆動し、空気Ａを流動層ガス化炉８の下部に供給して流動層１２を形成すると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して燃焼を行う。これにより、燃焼炉１で加熱された循環媒体は流動層ガス化炉８へ移動されると共に流動層ガス化炉８の循環媒体は燃焼炉１へ移動されて循環媒体の加熱と循環とが行われ、流動層ガス化炉８の内部温度は上昇される。この時、流動層ガス化炉８内の循環媒体は１０分以内の短い時間で燃焼炉１に供給されて燃焼炉１からの循環媒体と入れ代わるため、流動層ガス化炉８内に残留していた原料は温度が上昇する前に燃焼炉１へ供給されるので、流動層ガス化炉８内で残留原料が燃焼するようなことはない。
【００２１】
流動層ガス化炉８内の温度がガス化に必要な温度に上昇され、且つ排ガス７の温度が上昇することによって排熱回収ボイラ１１で生成される主蒸気Ｓが流動層ガス化炉８内の循環媒体の流動化に必要な圧力・温度になると、流動層ガス化炉８に供給している空気Ａに代えて主蒸気Ｓを供給するように切り換えることにより起動前パージを行う。この起動前パージは、流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部の空気がすべて主蒸気Ｓによって置換されるまで行われる。
【００２２】
起動前パージが終了すると、主蒸気Ｓによって流動層１２が形成された状態において流動層ガス化炉８に原料１３を供給する。供給された原料１３は高温の循環媒体６と主蒸気Ｓの作用によりガス化されてガス化が開始される。
【特許文献１】特開２００５−０４１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、従来の循環流動層ガス化設備においては、流動層ガス化炉８の温度と時間との関係を図６に示すように、ガス化される温度Ｔ１に保持されて運転していた流動層ガス化炉８の運転が停止されると、以後は自然放熱によって温度は低下し、流動層ガス化炉８内に残留している原料の自然着火温度Ｔ２以下に低下するまで待機するようにしており、従って、この温度低下の途中で再起動の要求があっても、流動層ガス化炉８内が原料の自然着火温度Ｔ２以下に低下するまでは再起動を開始することができず、よって、循環流動層ガス化設備の停止から再起動されるまでの時間が非常に長く、更に、原料の自然着火温度Ｔ２まで一旦低下してしまった流動層ガス化炉８の温度を再びガス化できる温度Ｔ１まで加熱する際にも長い時間が掛り、よって循環流動層ガス化設備が停止してからガス化が開始されるまでの時間Ｘが非常に長くなるという問題を有していた。
【００２４】
又、このように、流動層ガス化炉８の運転が停止されると、流動層ガス化炉８内には循環媒体６（ベッド材）に多量の原料が残ったままであり、しかも高温の状態にあるため、流動層ガス化炉８の内部圧力が低下した際に大気中の空気が侵入し、流動層ガス化炉８内で燃焼が起こると、上記導出系路２０にはバグフィルタ等の除塵装置が備えられていないため、導出系路２０及び利用装置２１が排ガスによって汚される問題を有していた。
【００２５】
更に、従来、循環流動層ガス化設備の起動時には、流動層ガス化炉８に空気Ａを供給して流動化させて循環媒体の循環を行い、続いて主蒸気Ｓが所定の圧力・温度になると前記空気Ａに代えて主蒸気Ｓを供給し、この主蒸気Ｓによって流動層ガス化炉８内部及び導出系路２０の内部の空気Ａのすべを主蒸気Ｓに置換する起動前パージを行っているが、この起動前パージにも時間が掛かってしまい、このために流動層ガス化炉８内はガス化可能な温度Ｔ１に達しているにも拘らず、起動前パージが終了しないためにガス化を開始できないという問題も有していた。
【００２６】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、循環流動層ガス化設備が運転した状態から停止され、流動層ガス化炉内に残留する原料の自然着火温度より高い温度を有している状態から再び循環流動層ガス化設備を起動するＨＯＴ起動を可能にし、これによって、再起動に要する時間を大幅に短縮できるようにした循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法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】
【００２７】
本発明は、チャーを燃焼させて循環媒体を加熱する燃焼炉と、燃焼炉から取り出した燃焼ガスを導入して循環媒体を捕集し排気ガスを排出する分離器と、分離器で捕集した循環媒体を導入し、下部からガス化剤を供給して流動層を形成すると共に原料を供給して原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、流動層ガス化炉の循環媒体とガス化されない未反応のチャーとを前記燃焼炉に戻す循環流路と、主蒸気を生成する排熱回収ボイラと、補助蒸気を生成する補助ボイラと、を有する循環流動層ガス化設備の運転が停止し、その後、流動層ガス化炉が該流動層ガス化炉内に残留する原料の自然着火温度よりも高い温度を有している状態から再び循環流動層ガス化設備を起動する循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法であって、
循環流動層ガス化設備の運転が停止されると流動層ガス化炉を密閉してバンキング状態に保持するバンキング工程と、
密閉された流動層ガス化炉のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程と、
循環流動層ガス化設備の再起動の要求により補助ボイラを起動する補助ボイラ起動工程と、
補助ボイラにより流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気が生成された時、流動層ガス化炉の密閉を解除し、補助ボイラの補助蒸気を流動層ガス化炉の下部に供給して流動層ガス化炉内の循環媒体を補助蒸気により流動化させて燃焼炉へ循環させると共に、燃焼炉に空気と起動用燃料を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉へ循環させることにより流動層ガス化炉内の温度を高める昇温工程と、
排ガスの温度の上昇により排熱回収ボイラから流動化に必要な圧力・温度の主蒸気が生成された時、前記補助蒸気に代えて主蒸気を流動層ガス化炉に供給する蒸気切換工程と、
流動層ガス化炉内の温度がガス化可能温度に達した時、流動層ガス化炉に原料を投入して前記主蒸気により原料のガス化を開始するガス化工程と、
を有することを特徴とする循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法、に係るものである。
【００２８】
上記循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法において、密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する前記圧力保持工程に代えて、
密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に、排熱回収ボイラからの残熱によって得た主蒸気又は補助ボイラからの補助蒸気を供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程とすることは好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法では、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、流動層ガス化炉を密閉してバンキング状態に保持すると共に、密閉された流動層ガス化炉のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧より高い圧力に保持しており、従って、流動層ガス化炉内の原料が燃焼する問題を少ない不活性ガスの使用で防止することができる。上記停止の途中で循環流動層ガス化設備を再起動する要求があると、補助ボイラを起動し、補助ボイラにより流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気が生成されると、前記流動層ガス化炉の密閉を解除し、補助ボイラの補助蒸気を流動層ガス化炉に供給して流動層ガス化炉内の循環媒体を補助蒸気で流動化させて燃焼炉へ循環させると共に、燃焼炉に空気と起動用燃料を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉へ循環させることにより流動層ガス化炉内の温度を高め、排ガスの温度の上昇により排熱回収ボイラから流動化に必要な圧力・温度の主蒸気が生成されると、前記補助蒸気に代えて主蒸気を流動層ガス化炉に供給し、流動層ガス化炉内の温度がガス化可能温度に達すると、流動層ガス化炉に原料を投入して前記主蒸気により原料のガス化を開始するようにしているので、循環流動層ガス化設備の運転が停止されてまだ流動層ガス化炉の温度が高い場合においても再起動を開始することができ、よって循環流動層ガス化設備を再起動する要求があってから、再起動を開始して原料のガス化が開始されるまでの時間を従来に比べて大幅に短縮できるという優れた効果を奏し得る。
【００３０】
更に、従来は流動層ガス化炉に空気を供給して流動化させることにより循環媒体の循環を行っていたのに対し、補助ボイラの補助蒸気で流動化させて循環媒体の循環を行うようにしたので、補助蒸気から主蒸気による流動化に切り換える際には従来のような起動前パージを行う必要がなく、よって、起動前パージに時間が掛かることによって流動層ガス化炉内は既にガス化可能な温度に達しているにも拘らず、起動前パージが終了しないために原料のガス化が開始できないといった問題を防止することができる。
【００３１】
更に、流動層ガス化炉の温度が原料の自然着火温度以下に低下するまで待機することなく、温度が高い状態から再起動を開始できるため、流動層ガス化炉の温度を原料のガス化に必要な温度まで再度高めるための起動用燃料の使用量を大幅に低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１は図５に示した循環流動層ガス化設備に適用する本発明のＨＯＴ起動方法の一例を示すブロック図であり、図５と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、本発明の特徴部分についてのみ説明する。
【００３４】
図１に示す形態では、前記排ガス７の排ガス管１７に排熱回収ボイラ１１を有する共に、ガス化ガス１４の導出系路２０に排熱回収ボイラ３２が設けてあり、ポンプ１１ａにより排熱回収ボイラ１１に水を供給して加熱し、更に排熱回収ボイラ３２に供給して得られた主蒸気Ｓを、主蒸気管３３により流動層ガス化炉８の散気装置１０の下部に流量調節弁２６を介して供給するようにしている。
【００３５】
図１中、３４は補助ボイラであり、該補助ボイラ３４の補助蒸気Ｓ'を供給する補助蒸気管３５は、前記主蒸気管３３に接続している。主蒸気管３３と補助蒸気管３５には切換弁３６，３７が設けてあり、切換弁３６，３７の操作により流動層ガス化炉８に補助蒸気Ｓ'を供給している状態から主蒸気Ｓを供給する状態に切り換えられるようにしている。３８は主蒸気管３３に備えた外気逃がし弁、３９は補助蒸気管３５に備えた外気逃がし弁である。
【００３６】
図１中、４０は窒素（Ｎ２）或いはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス２３が収容されたボンベ或いはタンク等の不活性ガス供給源であり、該不活性ガス供給源４０は調節弁４１を介して流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに接続されており、調節弁４１は、流動層ガス化炉８に備えた圧力計４２の検出圧力に基づいて、フリーボード部Ｆの圧力が大気圧以上の所定圧になるまで不活性ガス２３を供給する操作と、その後は流動層ガス化炉８内の圧力が大気圧以下に低下することがないように、例えばスポット的に不活性ガス２３を供給する操作とを行うようになっている。
【００３７】
又、前記ガス化ガス１４の導出系路２０には遮断弁４３を備えている。
【００３８】
次に、図１の形態の作動を説明する。
【００３９】
図１の循環流動層ガス化設備の運転時は、図５の場合と同様に流動層ガス化炉８に供給する原料１３を主蒸気Ｓによりガス化ガス１４を生成しており、この運転状態から運転を停止する際には、流動層ガス化炉８に対する原料１３の供給を停止すると共に、流量調節弁２６を閉じて排熱回収ボイラ１１から流動層ガス化炉８へ供給されている主蒸気Ｓの供給を停止する一方、ファン２により燃焼炉１に供給している空気Ａの供給を停止する。
【００４０】
このように、流動層ガス化炉８の運転が停止されると、流動層ガス化炉８内には循環媒体６（ベッド材）に多量の原料が残ったままであり、しかも高温の状態にあるため、空気の侵入を阻止しないと燃焼が起こってしまう。
【００４１】
このため、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、直ちにガス化ガス１４の導出系路２０に備えた遮断弁４３を閉止し、流動層ガス化炉８を密閉したバンキング状態に保持する（バンキング工程）。この時、ダウンカマー９、循環流路１５及び主蒸気管３３は流動層ガス化炉８内に落下した循環媒体６（ベッド材）によって閉塞されている。
【００４２】
続いて、調節弁４１を操作することにより密閉された流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに、不活性ガス供給源４０からの不活性ガス２３を供給する。この時、調節弁４１は流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆの圧力を検出している圧力計４２の検出圧力に基づいて、フリーボード部Ｆの圧力が大気圧以上の圧力になるように不活性ガス２３の供給を行う。そして、その後は流動層ガス化炉８の温度の低下に伴って流動層ガス化炉８が外気を吸引することがないように、例えば図２に示すように、窒素等の不活性ガス２３をスポット的に流動層ガス化炉８に供給することによって流動層ガス化炉８内の圧力を常に大気圧より高く保持するようにしている（圧力保持工程）。これにより、流動層ガス化炉８内に残留した原料が燃焼するような問題を生じることなく流動層ガス化炉８を冷却させることができる。
【００４３】
一方、流動層ガス化炉８の冷却途中、即ち、流動層ガス化炉８の温度が流動層ガス化炉８内の原料の自然着火温度よりも高い状態において、冷却循環流動層ガス化設備の再起動の要求が生じた場合には、先ず補助ボイラ３４の起動を行う（補助ボイラ起動工程）。このときの補助蒸気Ｓ'は外気逃がし弁３９によって外気に排出する。
【００４４】
そして、補助ボイラ３４により流動層ガス化炉８での流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気Ｓ'が生成されると、前記導出系路２０の遮断弁４３を開放して流動層ガス化炉８の密閉を解除し、更に、外気逃がし弁３９を閉じ、切換弁３７、流量調節弁２６を開けることにより、補助ボイラ３４からの補助蒸気Ｓ'を流動層ガス化炉８の下部に供給して循環媒体を流動化させて燃焼炉１へ循環させると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉８へ循環させることにより流動層ガス化炉８内の温度を上昇させる（昇温工程）。
【００４５】
その後、排ガス７の温度が上昇することにより、排熱回収ボイラ１１，３２からの主蒸気Ｓが流動層ガス化炉８の流動化に必要な圧力・温度になると、外気逃がし弁３８を閉じ、切換弁３７を閉じる操作と切換弁３６を開ける操作を同時に行うことにより、補助蒸気Ｓ'に代えて主蒸気Ｓを流動層ガス化炉８に供給する（蒸気切換工程）。
【００４６】
そして、流動層ガス化炉８内の温度がガス化可能温度に達すると、流動層ガス化炉８に原料１３を投入し、前記主蒸気Ｓにより原料１３のガス化を開始する（ガス化工程）。
【００４７】
上記したように、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、流動層ガス化炉８を密閉してバンキング状態に保持すると共に、密閉された流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに不活性ガス２３を供給して流動層ガス化炉８内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持しているので、少ない不活性ガスの使用によって流動層ガス化炉８内の原料が燃焼するような問題を防止することができる。
【００４８】
上記停止操作の途中、即ち流動層ガス化炉８の温度が流動層ガス化炉８内の原料の自然着火温度よりも高い状態で、循環流動層ガス化設備を再起動する要求が生じた場合には、補助ボイラ３４を起動し、補助ボイラ３４により流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気Ｓ'が生成されると、前記流動層ガス化炉８の密閉を解除し、補助ボイラ３４の補助蒸気Ｓ'を流動層ガス化炉８に供給して流動層ガス化炉８内の循環媒体６を補助蒸気Ｓ'で流動化させて燃焼炉１へ循環させると共に、燃焼炉１に空気Ａと起動用燃料３を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉８へ循環させることにより流動層ガス化炉８内の温度を高め、その後、排ガス７の温度の上昇により排熱回収ボイラ１１，３２から流動層ガス化炉８の流動化に必要な圧力・温度の主蒸気Ｓが生成されると、前記補助蒸気Ｓ'に代えて主蒸気Ｓを流動層ガス化炉８に供給し、流動層ガス化炉８内の温度がガス化可能温度Ｔ１に達すると、流動層ガス化炉８に原料１３を投入して前記主蒸気Ｓにより原料１３のガス化を開始するようにしているので、図４に示すように、循環流動層ガス化設備の運転が停止されてまだ流動層ガス化炉８の温度が高い場合においても再起動を開始することができ、よって循環流動層ガス化設備を再起動する要求があってから、再起動を開始して原料１３のガス化が開始されるまでの時間Ｘを従来に比べて大幅に短縮することができる。
【００４９】
更に、従来は流動層ガス化炉８に空気Ａ（図５参照）を供給して流動化させることにより循環媒体の循環を行っていたのに対し、本発明では補助ボイラ３４の補助蒸気Ｓ'で流動化させて循環媒体の循環を行うようにしたので、補助蒸気Ｓ'から主蒸気Ｓによる流動化に切り換える際には従来のような起動前パージを行う必要がなく、よって、起動前パージに時間が掛かることによって流動層ガス化炉内は既にガス化可能な温度に達しているにも拘らず、起動前パージが終了しないために原料のガス化が開始できないといった問題を防止することができる。
【００５０】
更に、流動層ガス化炉８の温度が原料の自然着火温度以下に低下するまで待機することなく、流動層ガス化炉８の温度が高い状態から再起動を開始できるため、流動層ガス化炉８の温度を原料のガス化に必要な温度Ｔ１まで再度高めるための起動用燃料の使用量を大幅に低減することができる。
【００５１】
図３は、本発明の他の形態を示したもので、前記不活性ガス供給源４０を備えることに代えて、主蒸気管３３を調節弁４１を介して流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに接続している。図３中、４４は切換弁である。
【００５２】
従って、図３の形態では、循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、直ちにガス化ガスの導出系路２０に備えた遮断弁４３を閉止して流動層ガス化炉８をバンキング状態に保し、続いて、開閉弁４４及び調節弁４１を開き、密閉された流動層ガス化炉８のフリーボード部Ｆに、排熱回収ボイラ１１，３２からの残熱によって得られた主蒸気Ｓを供給して流動層ガス化炉８の内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持し、更に図２に示すように主蒸気Ｓをスポット的に供給することによって排熱回収ボイラ１１の圧力を常に大気圧よりも高い圧力に保持するようにしている。
【００５３】
この時、前記したように循環流動層ガス化設備の運転が停止されると、排ガス７及びガス化ガス１４による残熱は急激に減少するようになるので、循環流動層ガス化設備の停止と同時に補助ボイラ３４を作動させ、排熱回収ボイラ１１，３２からの主蒸気Ｓが減少してきたら、補助ボイラ３４によって生成された補助蒸気Ｓ'を切り換えて流動層ガス化炉８に供給し流動層ガス化炉８の圧力を保持するようにしてもよい。
【００５４】
なお、本発明は上記形態にのみ限定されるものではなく、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】
【００５５】
【図１】循環流動層ガス化設備に適用する本発明のＨＯＴ起動方法の形態の一例を示すブロック図である。
【図２】流動層ガス化炉の圧力保持方法の一例を示す線図である。
【図３】本発明のＨＯＴ起動方法の他の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明において循環流動層ガス化設備の停止から再起動を行って原料のガス化が開始されるまでの時間を示す線図である。
【図５】従来の循環流動層ガス化設備の一例を示すブロック図である。
【図６】従来において循環流動層ガス化設備の停止から再起動を行って原料のガス化が開始されるまでの時間を示す線図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 燃焼炉
３ 起動用燃料
４ 燃焼ガス
５ 分離器
６ 循環媒体
７ 排ガス
８ 流動層ガス化炉
１１ 排熱回収ボイラ
１２ 流動層
１３ 原料
１４ ガス化ガス
１５ 循環流路
２０ 導出系路
２３ 不活性ガス
３２ 排熱回収ボイラ
３４ 補助ボイラ
４０ 不活性ガス供給源
４３ 遮断弁
Ｆ フリーボード部
Ｓ 主蒸気
Ｓ' 補助蒸気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャーを燃焼させて循環媒体を加熱する燃焼炉と、燃焼炉から取り出した燃焼ガスを導入して循環媒体を捕集し排気ガスを排出する分離器と、分離器で捕集した循環媒体を導入し、下部からガス化剤を供給して流動層を形成すると共に原料を供給して原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、流動層ガス化炉の循環媒体とガス化されない未反応のチャーとを前記燃焼炉に戻す循環流路と、主蒸気を生成する排熱回収ボイラと、補助蒸気を生成する補助ボイラと、を有する循環流動層ガス化設備の運転が停止し、その後、流動層ガス化炉が該流動層ガス化炉内に残留する原料の自然着火温度よりも高い温度を有している状態から再び循環流動層ガス化設備を起動する循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法であって、
循環流動層ガス化設備の運転が停止されると流動層ガス化炉を密閉してバンキング状態に保持するバンキング工程と、
密閉された流動層ガス化炉のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程と、
循環流動層ガス化設備の再起動の要求により補助ボイラを起動する補助ボイラ起動工程と、
補助ボイラにより流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気が生成された時、流動層ガス化炉の密閉を解除し、補助ボイラの補助蒸気を流動層ガス化炉の下部に供給して流動層ガス化炉内の循環媒体を補助蒸気により流動化させて燃焼炉へ循環させると共に、燃焼炉に空気と起動用燃料を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉へ循環させることにより流動層ガス化炉内の温度を高める昇温工程と、
排ガスの温度の上昇により排熱回収ボイラから流動化に必要な圧力・温度の主蒸気が生成された時、前記補助蒸気に代えて主蒸気を流動層ガス化炉に供給する蒸気切換工程と、
流動層ガス化炉内の温度がガス化可能温度に達した時、流動層ガス化炉に原料を投入して前記主蒸気により原料のガス化を開始するガス化工程と、
を有することを特徴とする循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法。
【請求項２】
密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する前記圧力保持工程に代えて、
密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に、排熱回収ボイラからの残熱によって得た主蒸気又は補助ボイラからの補助蒸気を供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程とする請求項１に記載の循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法。
【請求項１】
チャーを燃焼させて循環媒体を加熱する燃焼炉と、燃焼炉から取り出した燃焼ガスを導入して循環媒体を捕集し排気ガスを排出する分離器と、分離器で捕集した循環媒体を導入し、下部からガス化剤を供給して流動層を形成すると共に原料を供給して原料のガス化を行う流動層ガス化炉と、流動層ガス化炉の循環媒体とガス化されない未反応のチャーとを前記燃焼炉に戻す循環流路と、主蒸気を生成する排熱回収ボイラと、補助蒸気を生成する補助ボイラと、を有する循環流動層ガス化設備の運転が停止し、その後、流動層ガス化炉が該流動層ガス化炉内に残留する原料の自然着火温度よりも高い温度を有している状態から再び循環流動層ガス化設備を起動する循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法であって、
循環流動層ガス化設備の運転が停止されると流動層ガス化炉を密閉してバンキング状態に保持するバンキング工程と、
密閉された流動層ガス化炉のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程と、
循環流動層ガス化設備の再起動の要求により補助ボイラを起動する補助ボイラ起動工程と、
補助ボイラにより流動化に必要な圧力・温度の補助蒸気が生成された時、流動層ガス化炉の密閉を解除し、補助ボイラの補助蒸気を流動層ガス化炉の下部に供給して流動層ガス化炉内の循環媒体を補助蒸気により流動化させて燃焼炉へ循環させると共に、燃焼炉に空気と起動用燃料を供給して循環媒体を加熱し流動層ガス化炉へ循環させることにより流動層ガス化炉内の温度を高める昇温工程と、
排ガスの温度の上昇により排熱回収ボイラから流動化に必要な圧力・温度の主蒸気が生成された時、前記補助蒸気に代えて主蒸気を流動層ガス化炉に供給する蒸気切換工程と、
流動層ガス化炉内の温度がガス化可能温度に達した時、流動層ガス化炉に原料を投入して前記主蒸気により原料のガス化を開始するガス化工程と、
を有することを特徴とする循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法。
【請求項２】
密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に不活性ガスを供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する前記圧力保持工程に代えて、
密閉された流動層ガス化炉の流動層上部のフリーボード部に、排熱回収ボイラからの残熱によって得た主蒸気又は補助ボイラからの補助蒸気を供給して流動層ガス化炉内部圧力を大気圧よりも高い圧力に保持する圧力保持工程とする請求項１に記載の循環流動層ガス化設備のＨＯＴ起動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５３７８（Ｐ２０１０−２５３７８Ａ）
【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２００８−１８４５１４（Ｐ２００８−１８４５１４）
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【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１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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