気流層ガス化炉の運転方法
【課題】 安定してスラグを流下させるとともに、効率的にガス化炉を運用することにある。
【解決手段】 酸化剤とともに供給される微粉固体炭素質原料をガス化し、灰分を溶融スラグに変換するガス化部２と、ガス化部２の下方に配置され、溶融スラグを水砕するためのクエンチ水１４を保有するクエンチ部３と、ガス化部２の底部に配置され、ガス化部２で生成された溶融スラグをクエンチ部３に流下させるスラグタップ９と、前記クエンチ部３に設置され燃料を用いて前記スラグタップ９の下面を加熱するクエンチ部バーナ１０とを備えてなる気流層ガス化炉を運転するに際し、前記微粉固体炭素質原料に旋回流を形成させてガス化するガス化運転時には、クエンチ部バーナ１０から供給する酸化剤の量によってスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御する。
【解決手段】 酸化剤とともに供給される微粉固体炭素質原料をガス化し、灰分を溶融スラグに変換するガス化部２と、ガス化部２の下方に配置され、溶融スラグを水砕するためのクエンチ水１４を保有するクエンチ部３と、ガス化部２の底部に配置され、ガス化部２で生成された溶融スラグをクエンチ部３に流下させるスラグタップ９と、前記クエンチ部３に設置され燃料を用いて前記スラグタップ９の下面を加熱するクエンチ部バーナ１０とを備えてなる気流層ガス化炉を運転するに際し、前記微粉固体炭素質原料に旋回流を形成させてガス化するガス化運転時には、クエンチ部バーナ１０から供給する酸化剤の量によってスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石炭に代表される微粉固体炭素質原料を酸素、空気等の酸化剤を用いてガス化し、原料の灰分をスラグに変換する気流層ガス化炉の運転方法に係り、特に効率を向上させかつ安定に灰をスラグ化できるガス化炉の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭等の固体炭素質原料をガス化する炉には、固定層、流動層、気流層等の各方式が種々提案されている。これらの方式の中で、気流層石炭ガス化法は、微粉砕された石炭を該石炭に含まれる灰分の溶融温度以上に保持された高温の炉内に酸素、空気等の酸化剤とともに供給し、可燃分を一酸化炭素および水素を主成分とするガスに、灰分を有害成分のないスラグに変換する技術であり、高効率で、環境保全性にも優れ、適用可能な原料種が多い等の優れた特徴を有する。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許文献１に開示されている。
【０００３】
従来の気流層ガス化炉の概略構成を説明する。石炭ガス化炉は、圧力容器内に下方から順に、クエンチ部、ガス化部、及び熱回収部を備える。石炭は微粉砕機により微粉砕され、窒素等の不活性ガスを利用して気流搬送されてガス化部に上下２段に配置された石炭バーナに送られる。石炭バーナに送られた石炭は、別途石炭バーナに供給される酸素、空気等の酸化剤とともに高温のガス化部内へそれぞれ噴き込まれる。前記上下２段に配置された石炭バーナは、ガス化部内の仮想円径に接するようにそれぞれ複数個設置されており、ガス化部内において反応時間を十分確保するための旋回流が形成される。
【０００４】
ガス化部の下段に設置された石炭バーナは、比較的多くの酸化剤を炉に供給して灰分の溶融温度以上の炉内温度を維持させる。したがって、石炭中の灰分は溶融スラグとなり、ガス化部底部、すなわちガス化部とクエンチ部の間に設置されたスラグタップを通ってクエンチ部へ流下する。クエンチ部にはクエンチ水が貯められており、スラグタップを経て流下した溶融スラグはクエンチ水に落下して水砕され、クエンチ部に接続された配管より炉外へ排出される。
【０００５】
一方、ガス化部の上段に設置された石炭バーナでは、比較的少量の酸化剤を炉に供給し、ガス化反応に対して活性なチャーを発生させ、石炭中の可燃分を一酸化炭素及び水素に富むガスに変換させる。生成されたガスは、ガス化部の上方に設けられた熱回収部を通って圧力容器の上端部に接続された生成ガス出口ラインへ送られ、チャー回収装置、ガス精製装置等により該ガス中の固形物および硫黄化合物を除かれた後、例えばガスタービン等に送られ発電に利用される。
【０００６】
ところで、上述の気流層ガス化炉を安定に運転させるためには、ガス化部において溶融されたスラグがスラグタップに固着してスラグタップを閉塞に至らしめることを回避し、安定にスラグをクエンチ水内に排出することが非常に重要となる。溶融したスラグがスラグタップに付着する主要な原因は、ガス化部底部すなわちスラグタップの上面は灰の溶融温度以上の１５００〜１８００℃に維持されているのに対し、クエンチ部すなわちスラグタップの下面は一般的に６００〜１１００℃とスラグの凝固点よりも低く、スラグタップから流下するスラグが固化しやすい状態にあることである。
【０００７】
このような問題を解決するための方法として、例えば特許文献２に開示されている例がある。特許文献２に開示されている例では、クエンチ部にクエンチ部バーナが設置されているとともに、クエンチ部内のスラグタップ下面近傍の温度を検出する温度検出器が設けられ、クエンチ部バーナへの燃料供給量及び酸化剤供給量を調節する燃料流量調節器及び酸化剤流量調節器が設けられている。そして、この温度検出器の検出値を入力として燃料流量調節器及び酸化剤流量調節器にクエンチ部バーナへの燃料供給量及び酸化剤供給量の指令を出力するコントローラを設けて、スラグタップ下面の温度をスラグが安定に流下可能な状態に維持する。
【０００８】
この例によれば、クエンチ部バーナによる燃料の燃焼によって、スラグの流下状態を安定させるために最も有効なスラグタップ下面の温度を高くすることが可能となる。なお、クエンチ部バーナの燃料としては一般的に軽油等の液体燃料かあるいはメタン、プロパン等の気体燃料が用いられる。また、酸化剤としては空気あるいは酸素濃度を調整した酸素及び窒素の混合ガスが利用される。
特許文献３には、生成ガスをクエンチ部に循環させて溶融スラグの飛散防止に利用するとともに、循環する生成ガスをスラグタップの加熱に利用することが示されている。しかし、特許文献３には、クエンチ部に循環する生成ガスの燃焼についてはなにも開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−６５０９４号公報
【特許文献２】実開昭６０−１６１１５１号公報
【特許文献３】特開平９−８７６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記クエンチ部バーナにおける燃料及び酸化剤との量論関係によれば、供給した酸化剤中の酸素量Ａに対する燃料が完全燃焼するために必要な酸素量Bの比（Ａ／Ｂ、以下、空気比と称する）が１.０の時に最も火炎温度が高い。すなわち、過剰に酸化剤を供給して空気比を高くした運用を行うと、かえってクエンチ部におけるガス温度は低下してしまう。したがって、先に示す例では、ガス化の対象となる石炭の性状あるいは石炭中の灰の温度−粘度特性によってスラグタップ下面の温度維持が困難な場合にあっては、クエンチ部バーナの燃料供給量を増加させる必要があった。これはすなわち、対象とする石炭のガス化運転を行う際に、本来必要としない補助的な燃料を多量に使用することとなり、非常に不経済でかつ非効率的なガス化炉の運用にならざるを得ない。
【００１１】
本発明の目的は、安定してスラグを流下させるとともに、効率的にガス化炉を運用することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記課題は、微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに供給して旋回流を形成し、前記微粉固体炭素質原料の可燃分を一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに、灰分を溶融スラグにそれぞれ変換するガス化部と、このガス化部の下方に配置され、溶融スラグを水砕するためのクエンチ水を保有するクエンチ部と、前記ガス化部の底部に配置され、ガス化部において生成された溶融スラグを前記クエンチ部に流下させるスラグタップ部と、前記クエンチ部に設置され気体あるいは液体燃料を用いて前記スラグタップの下面を加熱するクエンチ部バーナとを備えてなる気流層ガス化炉の運転方法において、クエンチ部バーナを利用したガス化炉の昇温時にはクエンチ部バーナから供給する燃料量と酸化剤の量を変化させてスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御し、前記微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナから供給する酸化剤の量を変化させることによってスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御することによって達成される。
【００１３】
上記課題はまた、上記気流層ガス化炉の運転方法において、ガス化炉の昇温時にあってはクエンチ部バーナから酸化剤とともに気体あるいは液体燃料を供給し、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナに供給される気体あるいは液体燃料の供給を停止して酸化剤供給量のみを制御することによっても達成される。
【００１４】
上記気流層ガス化炉の運転方法において、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時には、クエンチ部バーナの気体あるいは液体燃料の供給口から不活性気体等のガスによるパージを行うようにしてもよい。
【００１５】
本発明者等は前記課題を達成するための手段を見出すため、クエンチ部に設置されたクエンチ部バーナの酸化剤供給量とスラグタップ下面温度との関係を検討した。図３にクエンチ部バーナの燃料である軽油供給量を一定とした場合のクエンチ部バーナの酸化剤供給量とスラグタップ下面温度との関係を示す。図３によれば、クエンチ部バーナから供給される軽油量の如何にかかわらず、スラグタップ下面温度はクエンチ部バーナから供給される酸化剤量によって制御可能であることがわかる。さらには、クエンチ部バーナの軽油を遮断した場合においても同様に、クエンチ部バーナの酸化剤量によってスラグタップ下面温度が制御可能であることがわかった。これは例えば特許文献３に開示されるように、ガス化部内で旋回流を形成させる旋回型の気流層ガス化炉にあっては、該ガス化部内での旋回流により形成される当該部の圧力分布によってスラグタップに高温の生成ガスが導かれ、循環流が形成されるためである。すなわち、本発明者等は、ガス化部内で生成された可燃性の生成ガスの一部がクエンチ部に循環され、上述のようにクエンチ部バーナにおける酸化剤中の酸素供給量のうち軽油の完全燃焼に要した酸素量を除いた残存酸素がクエンチ部に循環される生成ガスと燃焼反応を起こし、該スラグタップ下面温度が上昇したためであることを見出した。
【００１６】
つまり、クエンチ部バーナから供給される酸化剤は、クエンチ部バーナから供給される燃料があるかぎりこの燃料を燃焼させるが、燃料が燃焼してしまったらクエンチ部に循環される生成ガスを燃焼させるのである。したがって、クエンチ部バーナに供給する燃料量ではなく、クエンチ部バーナから供給する酸化剤供給量を制御することで発熱量を調整し、スラグタップ下面温度を所要の値に保持することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クエンチ部バーナへ供給する補助的な燃料を多量に使用することなく、スラグタップ部におけるスラグの安定した流下が可能で、かつ効率的なガス化炉の運用が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る運転方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係る気流層ガス化炉の概略構成を示す系統図である。
【図３】クエンチ部バーナへ供給された酸化剤量とスラグタップ下面温度との関係の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施例により本発明を詳細に説明する。図２に本発明を実施するに好適な気流層石炭ガス化装置の概略系統図を示す。図示の気流層石炭ガス化装置は、石炭バーナ５a,５bおよびクエンチ部バーナ１０を備えてなる石炭ガス化炉と、石炭バーナ５a,５bにそれぞれ接続されて石炭を供給する上段石炭供給ライン６a,下段石炭供給ライン６bと、同じく石炭バーナ５a,５bにそれぞれ接続されて酸化剤を供給する上段酸化剤供給ライン７a,下段酸化剤供給ライン７bと、クエンチ部バーナ１０に接続されて燃料（軽油）及び酸化剤を供給するクエンチ部バーナ燃料酸化剤供給系と、石炭ガス化炉上部に接続されて生成ガスを取り出す生成ガス出口ライン８と、石炭ガス化炉底部に接続されてスラグを排出するスラグ排出ライン１５と、を含んで構成されている。
【００２０】
石炭ガス化炉は、軸線を上下方向にして配置された圧力容器１を炉の本体とし、圧力容器１内に下方から順に、クエンチ部３、ガス化部２、及び熱回収部４を備える。クエンチ部３とその上方に配置されたガス化部２の間にはスラグタップ９が設けられている。
【００２１】
クエンチ部３底部に前記スラグ排出ライン１５が接続され、クエンチ部３内部には、クエンチ水１４が収容されている。クエンチ部３のクエンチ水１４の水面より上の壁面に前記クエンチ部バーナ１０が設置されている。また、スラグタップ９の下面温度を検出する温度検出器１６が設けられ、温度検出器１６の出力した温度信号は前記コントローラ１７に入力される。
【００２２】
前記石炭バーナ５a,５bは、ガス化部２に、上段、下段に分かれてそれぞれ複数設けられ、噴出し方向がガス化部内の仮想円径に接するように配置されている。この配置により、前記石炭バーナ５a,５bから噴出される燃料と酸化剤により、ガス化部内において反応時間を十分確保するための旋回流が形成される。
【００２３】
クエンチ部バーナ燃料酸化剤供給系は、クエンチ部バーナ１０に接続されて燃料（軽油）を供給するクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３と、同じくクエンチ部バーナ１０に接続されて酸化剤を供給するクエンチ部バーナ酸化剤供給ライン１２と、クエンチ部バーナ酸化剤供給ライン１２に介装されて酸化剤流量を調整するクエンチ部バーナ酸化剤流量調節器２０と、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３に介装されて燃料流量を調整するクエンチ部バーナ燃料流量調節器１８と、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８とクエンチ部バーナ１０の間のクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３に接続された不活性ガスライン２１と、不活性ガスライン２１に介装された遮断弁２２と、遮断弁２２とクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３の間の不活性ガスライン２１に介装された固定オリフィス２３と、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８、クエンチ部バーナ酸化剤流量調節器２０および遮断弁２２を制御するコントローラ１７と、を含んで構成されている。
【００２４】
以下、上記構成の石炭ガス化装置の運用について説明する。石炭は図示されていない微粉砕機により微粉砕され、窒素等の不活性ガスを利用して気流搬送されてガス化部に上下２段に配置された石炭バーナ５a,５bに送られる。石炭バーナに送られた石炭は、別途上段酸化剤供給ライン７a,下段酸化剤供給ライン７bにより石炭バーナに供給される酸素、空気等の酸化剤とともに高温のガス化部２内へそれぞれ噴き込まれる。前記上下２段に配置された各複数個の石炭バーナから噴出される石炭と酸化剤は、ガス化部内において旋回流を形成し、ガス化のための反応時間を十分確保する。
【００２５】
ガス化部の下段に設置された石炭バーナ５bは、比較的多くの酸化剤を炉に供給するようにしてあり、灰分の溶融温度以上の炉内温度を維持させる。したがって、石炭中の灰分は溶融スラグとなり、ガス化部２底部、すなわちガス化部２とクエンチ部３の間に設置されたスラグタップ９を通ってクエンチ部３へ流下する。クエンチ部３にはクエンチ水１４が貯められており、スラグタップ９を経て流下した溶融スラグはクエンチ水１４に落下して水砕され、クエンチ部３に接続されたスラグ排出ライン１５より炉外へ排出される。
【００２６】
一方、ガス化部２の上段に設置された石炭バーナ５aでは、比較的少量の酸化剤を炉に供給するようにしてあり、ガス化反応に対して活性なチャーを発生させ、石炭中の可燃分を一酸化炭素及び水素に富むガスに変換させる。生成された高温のガス（生成ガス）は、ガス化部２の上方に設けられた熱回収部４を通って圧力容器１の上端部に接続された生成ガス出口ライン８へ送られ、図示されていないチャー回収装置、ガス精製装置等により該ガス中の固形物および硫黄化合物を除かれた後、例えばガスタービン等に送られ発電に利用される。
【００２７】
ガス化運転を行っている場合、石炭中の灰分は溶融状態のスラグに変換され、ガス化部２の炉壁を介してスラグタップ９へ流下される。本運転中、ガス化部２の下段反応領域では、供給された石炭中の灰分の溶融温度以上の１５００〜１８００℃を維持するよう石炭バーナ５bに供給する酸素量が最適化される。一方、スラグタップ下面近傍の温度が温度検出器１６によって検出され、検出した温度を示す温度信号がコントローラ１７に送られる。コントローラ１７は、入力された温度信号に基づいて、スラグタップ下面近傍の温度を最適化するよう、クエンチ部バーナ１０における酸化剤供給量を指示する信号をクエンチ部バーナ酸化剤流量調節器２０へ送る。
【００２８】
クエンチ部バーナ１０から供給された酸化剤は、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３により供給された液体あるいは気体燃料の燃焼にまず消費される。そして、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３により供給された燃料の燃焼に消費されなかった残存酸化剤は、ガス化部２内での旋回流により形成される圧力分布によって生ずるスラグタップ部における高温の前記生成ガス循環流の一部と燃焼反応を起こす。この燃焼反応により、スラグの流下状態を安定させるために有効なスラグタップ９下面の温度を高くすることが可能となる。このように残存酸化剤が生成ガスと燃焼反応を起こすため、新たにクエンチ部バーナ１０の燃料供給量を増加させなくてもスラグタップ９下面の温度を溶融スラグの固着を回避できる温度にすることが可能となり、安定したスラグ流下が維持され、非常に経済的である。
【００２９】
ところで、一般的に気流層石炭ガス化炉を起動する際には、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３及びクエンチ部バーナ酸化剤供給ライン１２を用いて液体あるいは気体燃料と酸化剤をクエンチ部バーナ１０に供給し、ガス化部２内の温度を石炭の着火温度以上に昇温する。本実施例においてもこの過程においては、クエンチ部バーナ１０に供給される酸化剤の空気比を好ましくは１.０に近い状態となるよう燃料供給量及び酸化剤量を調節する。すなわち、クエンチ部バーナ１０をガス化炉の昇温及びスラグタップ９の保温いずれにも利用する場合、ガス化炉に石炭を供給する前過程（炉の昇温過程）においてはコントローラ１７により燃料供給量及び酸化剤量を調節し、石炭ガス化運転に移行した時点で酸化剤量のみ制御すればよい。
【００３０】
なお、石炭ガス化運転時、クエンチ部バーナ１０に供給する燃料については、クエンチ部バーナ１０における設定可能な最小流量としても、完全に供給停止しても同様な作用が得られる。また、クエンチ部バーナ１０への燃料供給を停止した場合には、遮断弁２２へ開信号を送り、不活性ガスライン２１からクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３へ窒素等の不活性ガスを所定量供給し、クエンチ部バーナ１０の燃料供給口のパージを行うことが好ましい。本パージにより燃料供給口の焼損が避けられるため、クエンチ部バーナ１０への燃料供給を一旦停止した後においても燃料の再供給が可能となるだけでなく、クエンチ部バーナ１０の寿命も長くなって、経済的である。
【００３１】
図１に上記手順の例をフローチャートで示した。この例では、コントローラ１７は、温度検出器１６で検出される温度ＴがＴa≦Ｔ≦Ｔbになるように制御する。Ｔaは、スラグタップに溶融スラグを固着させないための下限温度であり、Ｔbは必要以上に熱を発生させないために設定した上限温度である。
【００３２】
コントローラ１７は、起動されるとガス化運転中か昇温運転中かを、たとえば微粉炭素質固体原料が供給されているかどうかに基づいて確認する。ガス化運転中でない場合は、図示されていない昇温運転制御に進み、ガス化運転中であれば手順２に進む。手順２で温度検出器１６で検出された温度ＴがＴa≦Ｔ≦Ｔbになっているかどうかが判定される。Ｔa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされていれば手順３に進み、クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されているかどうかが、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８の開度信号に基づいて判定される。クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されていない場合、手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。
【００３３】
クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されている場合、手順４に進み、クエンチ部バーナ１０への燃料供給が停止される。次いで手順５に進み、遮断弁２２が開かれ、不活性ガスが不活性ガスライン２１からクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３に供給されてクエンチ部バーナ１０の燃料供給口のパージが行われる。次いで手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。なお、図１に示した手順４では、燃料供給を直ちに停止するが、徐々に燃料供給量を少なくし、炉内の熱的なバランスの急激な変化を避けるようにしてもよい。
【００３４】
手順２で、Ｔa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされていないと判定された場合、手順６に進み、温度検出器１６で検出された温度ＴがＴa未満であるかどうかが判定される。温度ＴがＴa未満である場合、手順７に進み、クエンチ部バーナ１０に供給する酸化剤の量をあらかじめ設定した量だけ増加する。この場合、クエンチ部バーナ１０に燃料が供給されているかどうかに関係なく、酸化剤の量をあらかじめ設定した量だけ増加する。増加された酸化剤は、先に述べたように、クエンチ部のスラグタップ９付近に循環する生成ガスを燃焼させ、スラグタップ９下面の温度を上昇させるように作用する。次いで手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。
【００３５】
手順６で、温度検出器１６で検出された温度ＴがＴa未満ではないと判定された場合、つまりＴb＜Ｔである場合、手順８に進み、クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されているかどうかが、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８の開度信号に基づいて判定される。クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されている場合、前記手順４に進み、前に述べた制御フローが実行される。クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されていない場合、手順９に進み、クエンチ部バーナ１０に供給する酸化剤の量をあらかじめ設定した量だけ減少させる。この場合、クエンチ部バーナ１０に供給される酸化剤は生成ガスの燃焼にのみ用いられており、供給される酸化剤の減少により生成ガスの燃焼量が減少してスラグタップ９下面の温度を低下させるように作用する。次いで手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。
【００３６】
図１に示す手順によれば、温度検出器１６で検出された温度（スラグタップ９下面付近の温度）があらかじめ設定した温度範囲になったら、クエンチ部バーナ１０には燃料は供給されなくなり、以後、クエンチ部バーナ１０に供給される酸化剤の量だけでスラグタップ９下面付近の温度が前記あらかじめ設定した温度範囲に制御される。したがって、スラグタップ９における溶融スラグの固着が回避されるとともに、消費される燃料量が低減されて運転の効率が向上する。
【符号の説明】
【００３７】
１ 圧力容器
２ ガス化部
３ クエンチ部
４ 熱回収部
５ａ 上段石炭バーナ
５ｂ 下段石炭バーナ
６ａ 上段石炭供給ライン
６ｂ 下段石炭供給ライン
７ａ 上段酸化剤供給ライン
７ｂ 下段酸化剤供給ライン
８ 生成ガス出口ライン
９ スラグタップ
１０ クエンチ部バーナ
１２ クエンチ部バーナ酸化剤供給ライン
１３ クエンチ部バーナ燃料供給ライン
１４ クエンチ水
１５ スラグ排出ライン
１６ 温度検出器
１７ コントローラ
１８ クエンチ部バーナ燃料流量調節器
２０ クエンチ部バーナ酸化剤流量調節器
２１ 不活性ガスライン
２２ 遮断弁
２３ 固定オリフィス
【技術分野】
【０００１】
本発明は石炭に代表される微粉固体炭素質原料を酸素、空気等の酸化剤を用いてガス化し、原料の灰分をスラグに変換する気流層ガス化炉の運転方法に係り、特に効率を向上させかつ安定に灰をスラグ化できるガス化炉の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭等の固体炭素質原料をガス化する炉には、固定層、流動層、気流層等の各方式が種々提案されている。これらの方式の中で、気流層石炭ガス化法は、微粉砕された石炭を該石炭に含まれる灰分の溶融温度以上に保持された高温の炉内に酸素、空気等の酸化剤とともに供給し、可燃分を一酸化炭素および水素を主成分とするガスに、灰分を有害成分のないスラグに変換する技術であり、高効率で、環境保全性にも優れ、適用可能な原料種が多い等の優れた特徴を有する。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許文献１に開示されている。
【０００３】
従来の気流層ガス化炉の概略構成を説明する。石炭ガス化炉は、圧力容器内に下方から順に、クエンチ部、ガス化部、及び熱回収部を備える。石炭は微粉砕機により微粉砕され、窒素等の不活性ガスを利用して気流搬送されてガス化部に上下２段に配置された石炭バーナに送られる。石炭バーナに送られた石炭は、別途石炭バーナに供給される酸素、空気等の酸化剤とともに高温のガス化部内へそれぞれ噴き込まれる。前記上下２段に配置された石炭バーナは、ガス化部内の仮想円径に接するようにそれぞれ複数個設置されており、ガス化部内において反応時間を十分確保するための旋回流が形成される。
【０００４】
ガス化部の下段に設置された石炭バーナは、比較的多くの酸化剤を炉に供給して灰分の溶融温度以上の炉内温度を維持させる。したがって、石炭中の灰分は溶融スラグとなり、ガス化部底部、すなわちガス化部とクエンチ部の間に設置されたスラグタップを通ってクエンチ部へ流下する。クエンチ部にはクエンチ水が貯められており、スラグタップを経て流下した溶融スラグはクエンチ水に落下して水砕され、クエンチ部に接続された配管より炉外へ排出される。
【０００５】
一方、ガス化部の上段に設置された石炭バーナでは、比較的少量の酸化剤を炉に供給し、ガス化反応に対して活性なチャーを発生させ、石炭中の可燃分を一酸化炭素及び水素に富むガスに変換させる。生成されたガスは、ガス化部の上方に設けられた熱回収部を通って圧力容器の上端部に接続された生成ガス出口ラインへ送られ、チャー回収装置、ガス精製装置等により該ガス中の固形物および硫黄化合物を除かれた後、例えばガスタービン等に送られ発電に利用される。
【０００６】
ところで、上述の気流層ガス化炉を安定に運転させるためには、ガス化部において溶融されたスラグがスラグタップに固着してスラグタップを閉塞に至らしめることを回避し、安定にスラグをクエンチ水内に排出することが非常に重要となる。溶融したスラグがスラグタップに付着する主要な原因は、ガス化部底部すなわちスラグタップの上面は灰の溶融温度以上の１５００〜１８００℃に維持されているのに対し、クエンチ部すなわちスラグタップの下面は一般的に６００〜１１００℃とスラグの凝固点よりも低く、スラグタップから流下するスラグが固化しやすい状態にあることである。
【０００７】
このような問題を解決するための方法として、例えば特許文献２に開示されている例がある。特許文献２に開示されている例では、クエンチ部にクエンチ部バーナが設置されているとともに、クエンチ部内のスラグタップ下面近傍の温度を検出する温度検出器が設けられ、クエンチ部バーナへの燃料供給量及び酸化剤供給量を調節する燃料流量調節器及び酸化剤流量調節器が設けられている。そして、この温度検出器の検出値を入力として燃料流量調節器及び酸化剤流量調節器にクエンチ部バーナへの燃料供給量及び酸化剤供給量の指令を出力するコントローラを設けて、スラグタップ下面の温度をスラグが安定に流下可能な状態に維持する。
【０００８】
この例によれば、クエンチ部バーナによる燃料の燃焼によって、スラグの流下状態を安定させるために最も有効なスラグタップ下面の温度を高くすることが可能となる。なお、クエンチ部バーナの燃料としては一般的に軽油等の液体燃料かあるいはメタン、プロパン等の気体燃料が用いられる。また、酸化剤としては空気あるいは酸素濃度を調整した酸素及び窒素の混合ガスが利用される。
特許文献３には、生成ガスをクエンチ部に循環させて溶融スラグの飛散防止に利用するとともに、循環する生成ガスをスラグタップの加熱に利用することが示されている。しかし、特許文献３には、クエンチ部に循環する生成ガスの燃焼についてはなにも開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−６５０９４号公報
【特許文献２】実開昭６０−１６１１５１号公報
【特許文献３】特開平９−８７６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記クエンチ部バーナにおける燃料及び酸化剤との量論関係によれば、供給した酸化剤中の酸素量Ａに対する燃料が完全燃焼するために必要な酸素量Bの比（Ａ／Ｂ、以下、空気比と称する）が１.０の時に最も火炎温度が高い。すなわち、過剰に酸化剤を供給して空気比を高くした運用を行うと、かえってクエンチ部におけるガス温度は低下してしまう。したがって、先に示す例では、ガス化の対象となる石炭の性状あるいは石炭中の灰の温度−粘度特性によってスラグタップ下面の温度維持が困難な場合にあっては、クエンチ部バーナの燃料供給量を増加させる必要があった。これはすなわち、対象とする石炭のガス化運転を行う際に、本来必要としない補助的な燃料を多量に使用することとなり、非常に不経済でかつ非効率的なガス化炉の運用にならざるを得ない。
【００１１】
本発明の目的は、安定してスラグを流下させるとともに、効率的にガス化炉を運用することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記課題は、微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに供給して旋回流を形成し、前記微粉固体炭素質原料の可燃分を一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに、灰分を溶融スラグにそれぞれ変換するガス化部と、このガス化部の下方に配置され、溶融スラグを水砕するためのクエンチ水を保有するクエンチ部と、前記ガス化部の底部に配置され、ガス化部において生成された溶融スラグを前記クエンチ部に流下させるスラグタップ部と、前記クエンチ部に設置され気体あるいは液体燃料を用いて前記スラグタップの下面を加熱するクエンチ部バーナとを備えてなる気流層ガス化炉の運転方法において、クエンチ部バーナを利用したガス化炉の昇温時にはクエンチ部バーナから供給する燃料量と酸化剤の量を変化させてスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御し、前記微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナから供給する酸化剤の量を変化させることによってスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御することによって達成される。
【００１３】
上記課題はまた、上記気流層ガス化炉の運転方法において、ガス化炉の昇温時にあってはクエンチ部バーナから酸化剤とともに気体あるいは液体燃料を供給し、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナに供給される気体あるいは液体燃料の供給を停止して酸化剤供給量のみを制御することによっても達成される。
【００１４】
上記気流層ガス化炉の運転方法において、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時には、クエンチ部バーナの気体あるいは液体燃料の供給口から不活性気体等のガスによるパージを行うようにしてもよい。
【００１５】
本発明者等は前記課題を達成するための手段を見出すため、クエンチ部に設置されたクエンチ部バーナの酸化剤供給量とスラグタップ下面温度との関係を検討した。図３にクエンチ部バーナの燃料である軽油供給量を一定とした場合のクエンチ部バーナの酸化剤供給量とスラグタップ下面温度との関係を示す。図３によれば、クエンチ部バーナから供給される軽油量の如何にかかわらず、スラグタップ下面温度はクエンチ部バーナから供給される酸化剤量によって制御可能であることがわかる。さらには、クエンチ部バーナの軽油を遮断した場合においても同様に、クエンチ部バーナの酸化剤量によってスラグタップ下面温度が制御可能であることがわかった。これは例えば特許文献３に開示されるように、ガス化部内で旋回流を形成させる旋回型の気流層ガス化炉にあっては、該ガス化部内での旋回流により形成される当該部の圧力分布によってスラグタップに高温の生成ガスが導かれ、循環流が形成されるためである。すなわち、本発明者等は、ガス化部内で生成された可燃性の生成ガスの一部がクエンチ部に循環され、上述のようにクエンチ部バーナにおける酸化剤中の酸素供給量のうち軽油の完全燃焼に要した酸素量を除いた残存酸素がクエンチ部に循環される生成ガスと燃焼反応を起こし、該スラグタップ下面温度が上昇したためであることを見出した。
【００１６】
つまり、クエンチ部バーナから供給される酸化剤は、クエンチ部バーナから供給される燃料があるかぎりこの燃料を燃焼させるが、燃料が燃焼してしまったらクエンチ部に循環される生成ガスを燃焼させるのである。したがって、クエンチ部バーナに供給する燃料量ではなく、クエンチ部バーナから供給する酸化剤供給量を制御することで発熱量を調整し、スラグタップ下面温度を所要の値に保持することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クエンチ部バーナへ供給する補助的な燃料を多量に使用することなく、スラグタップ部におけるスラグの安定した流下が可能で、かつ効率的なガス化炉の運用が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る運転方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態に係る気流層ガス化炉の概略構成を示す系統図である。
【図３】クエンチ部バーナへ供給された酸化剤量とスラグタップ下面温度との関係の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施例により本発明を詳細に説明する。図２に本発明を実施するに好適な気流層石炭ガス化装置の概略系統図を示す。図示の気流層石炭ガス化装置は、石炭バーナ５a,５bおよびクエンチ部バーナ１０を備えてなる石炭ガス化炉と、石炭バーナ５a,５bにそれぞれ接続されて石炭を供給する上段石炭供給ライン６a,下段石炭供給ライン６bと、同じく石炭バーナ５a,５bにそれぞれ接続されて酸化剤を供給する上段酸化剤供給ライン７a,下段酸化剤供給ライン７bと、クエンチ部バーナ１０に接続されて燃料（軽油）及び酸化剤を供給するクエンチ部バーナ燃料酸化剤供給系と、石炭ガス化炉上部に接続されて生成ガスを取り出す生成ガス出口ライン８と、石炭ガス化炉底部に接続されてスラグを排出するスラグ排出ライン１５と、を含んで構成されている。
【００２０】
石炭ガス化炉は、軸線を上下方向にして配置された圧力容器１を炉の本体とし、圧力容器１内に下方から順に、クエンチ部３、ガス化部２、及び熱回収部４を備える。クエンチ部３とその上方に配置されたガス化部２の間にはスラグタップ９が設けられている。
【００２１】
クエンチ部３底部に前記スラグ排出ライン１５が接続され、クエンチ部３内部には、クエンチ水１４が収容されている。クエンチ部３のクエンチ水１４の水面より上の壁面に前記クエンチ部バーナ１０が設置されている。また、スラグタップ９の下面温度を検出する温度検出器１６が設けられ、温度検出器１６の出力した温度信号は前記コントローラ１７に入力される。
【００２２】
前記石炭バーナ５a,５bは、ガス化部２に、上段、下段に分かれてそれぞれ複数設けられ、噴出し方向がガス化部内の仮想円径に接するように配置されている。この配置により、前記石炭バーナ５a,５bから噴出される燃料と酸化剤により、ガス化部内において反応時間を十分確保するための旋回流が形成される。
【００２３】
クエンチ部バーナ燃料酸化剤供給系は、クエンチ部バーナ１０に接続されて燃料（軽油）を供給するクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３と、同じくクエンチ部バーナ１０に接続されて酸化剤を供給するクエンチ部バーナ酸化剤供給ライン１２と、クエンチ部バーナ酸化剤供給ライン１２に介装されて酸化剤流量を調整するクエンチ部バーナ酸化剤流量調節器２０と、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３に介装されて燃料流量を調整するクエンチ部バーナ燃料流量調節器１８と、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８とクエンチ部バーナ１０の間のクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３に接続された不活性ガスライン２１と、不活性ガスライン２１に介装された遮断弁２２と、遮断弁２２とクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３の間の不活性ガスライン２１に介装された固定オリフィス２３と、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８、クエンチ部バーナ酸化剤流量調節器２０および遮断弁２２を制御するコントローラ１７と、を含んで構成されている。
【００２４】
以下、上記構成の石炭ガス化装置の運用について説明する。石炭は図示されていない微粉砕機により微粉砕され、窒素等の不活性ガスを利用して気流搬送されてガス化部に上下２段に配置された石炭バーナ５a,５bに送られる。石炭バーナに送られた石炭は、別途上段酸化剤供給ライン７a,下段酸化剤供給ライン７bにより石炭バーナに供給される酸素、空気等の酸化剤とともに高温のガス化部２内へそれぞれ噴き込まれる。前記上下２段に配置された各複数個の石炭バーナから噴出される石炭と酸化剤は、ガス化部内において旋回流を形成し、ガス化のための反応時間を十分確保する。
【００２５】
ガス化部の下段に設置された石炭バーナ５bは、比較的多くの酸化剤を炉に供給するようにしてあり、灰分の溶融温度以上の炉内温度を維持させる。したがって、石炭中の灰分は溶融スラグとなり、ガス化部２底部、すなわちガス化部２とクエンチ部３の間に設置されたスラグタップ９を通ってクエンチ部３へ流下する。クエンチ部３にはクエンチ水１４が貯められており、スラグタップ９を経て流下した溶融スラグはクエンチ水１４に落下して水砕され、クエンチ部３に接続されたスラグ排出ライン１５より炉外へ排出される。
【００２６】
一方、ガス化部２の上段に設置された石炭バーナ５aでは、比較的少量の酸化剤を炉に供給するようにしてあり、ガス化反応に対して活性なチャーを発生させ、石炭中の可燃分を一酸化炭素及び水素に富むガスに変換させる。生成された高温のガス（生成ガス）は、ガス化部２の上方に設けられた熱回収部４を通って圧力容器１の上端部に接続された生成ガス出口ライン８へ送られ、図示されていないチャー回収装置、ガス精製装置等により該ガス中の固形物および硫黄化合物を除かれた後、例えばガスタービン等に送られ発電に利用される。
【００２７】
ガス化運転を行っている場合、石炭中の灰分は溶融状態のスラグに変換され、ガス化部２の炉壁を介してスラグタップ９へ流下される。本運転中、ガス化部２の下段反応領域では、供給された石炭中の灰分の溶融温度以上の１５００〜１８００℃を維持するよう石炭バーナ５bに供給する酸素量が最適化される。一方、スラグタップ下面近傍の温度が温度検出器１６によって検出され、検出した温度を示す温度信号がコントローラ１７に送られる。コントローラ１７は、入力された温度信号に基づいて、スラグタップ下面近傍の温度を最適化するよう、クエンチ部バーナ１０における酸化剤供給量を指示する信号をクエンチ部バーナ酸化剤流量調節器２０へ送る。
【００２８】
クエンチ部バーナ１０から供給された酸化剤は、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３により供給された液体あるいは気体燃料の燃焼にまず消費される。そして、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３により供給された燃料の燃焼に消費されなかった残存酸化剤は、ガス化部２内での旋回流により形成される圧力分布によって生ずるスラグタップ部における高温の前記生成ガス循環流の一部と燃焼反応を起こす。この燃焼反応により、スラグの流下状態を安定させるために有効なスラグタップ９下面の温度を高くすることが可能となる。このように残存酸化剤が生成ガスと燃焼反応を起こすため、新たにクエンチ部バーナ１０の燃料供給量を増加させなくてもスラグタップ９下面の温度を溶融スラグの固着を回避できる温度にすることが可能となり、安定したスラグ流下が維持され、非常に経済的である。
【００２９】
ところで、一般的に気流層石炭ガス化炉を起動する際には、クエンチ部バーナ燃料供給ライン１３及びクエンチ部バーナ酸化剤供給ライン１２を用いて液体あるいは気体燃料と酸化剤をクエンチ部バーナ１０に供給し、ガス化部２内の温度を石炭の着火温度以上に昇温する。本実施例においてもこの過程においては、クエンチ部バーナ１０に供給される酸化剤の空気比を好ましくは１.０に近い状態となるよう燃料供給量及び酸化剤量を調節する。すなわち、クエンチ部バーナ１０をガス化炉の昇温及びスラグタップ９の保温いずれにも利用する場合、ガス化炉に石炭を供給する前過程（炉の昇温過程）においてはコントローラ１７により燃料供給量及び酸化剤量を調節し、石炭ガス化運転に移行した時点で酸化剤量のみ制御すればよい。
【００３０】
なお、石炭ガス化運転時、クエンチ部バーナ１０に供給する燃料については、クエンチ部バーナ１０における設定可能な最小流量としても、完全に供給停止しても同様な作用が得られる。また、クエンチ部バーナ１０への燃料供給を停止した場合には、遮断弁２２へ開信号を送り、不活性ガスライン２１からクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３へ窒素等の不活性ガスを所定量供給し、クエンチ部バーナ１０の燃料供給口のパージを行うことが好ましい。本パージにより燃料供給口の焼損が避けられるため、クエンチ部バーナ１０への燃料供給を一旦停止した後においても燃料の再供給が可能となるだけでなく、クエンチ部バーナ１０の寿命も長くなって、経済的である。
【００３１】
図１に上記手順の例をフローチャートで示した。この例では、コントローラ１７は、温度検出器１６で検出される温度ＴがＴa≦Ｔ≦Ｔbになるように制御する。Ｔaは、スラグタップに溶融スラグを固着させないための下限温度であり、Ｔbは必要以上に熱を発生させないために設定した上限温度である。
【００３２】
コントローラ１７は、起動されるとガス化運転中か昇温運転中かを、たとえば微粉炭素質固体原料が供給されているかどうかに基づいて確認する。ガス化運転中でない場合は、図示されていない昇温運転制御に進み、ガス化運転中であれば手順２に進む。手順２で温度検出器１６で検出された温度ＴがＴa≦Ｔ≦Ｔbになっているかどうかが判定される。Ｔa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされていれば手順３に進み、クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されているかどうかが、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８の開度信号に基づいて判定される。クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されていない場合、手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。
【００３３】
クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されている場合、手順４に進み、クエンチ部バーナ１０への燃料供給が停止される。次いで手順５に進み、遮断弁２２が開かれ、不活性ガスが不活性ガスライン２１からクエンチ部バーナ燃料供給ライン１３に供給されてクエンチ部バーナ１０の燃料供給口のパージが行われる。次いで手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。なお、図１に示した手順４では、燃料供給を直ちに停止するが、徐々に燃料供給量を少なくし、炉内の熱的なバランスの急激な変化を避けるようにしてもよい。
【００３４】
手順２で、Ｔa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされていないと判定された場合、手順６に進み、温度検出器１６で検出された温度ＴがＴa未満であるかどうかが判定される。温度ＴがＴa未満である場合、手順７に進み、クエンチ部バーナ１０に供給する酸化剤の量をあらかじめ設定した量だけ増加する。この場合、クエンチ部バーナ１０に燃料が供給されているかどうかに関係なく、酸化剤の量をあらかじめ設定した量だけ増加する。増加された酸化剤は、先に述べたように、クエンチ部のスラグタップ９付近に循環する生成ガスを燃焼させ、スラグタップ９下面の温度を上昇させるように作用する。次いで手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。
【００３５】
手順６で、温度検出器１６で検出された温度ＴがＴa未満ではないと判定された場合、つまりＴb＜Ｔである場合、手順８に進み、クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されているかどうかが、クエンチ部バーナ燃料流量調節器１８の開度信号に基づいて判定される。クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されている場合、前記手順４に進み、前に述べた制御フローが実行される。クエンチ部バーナ１０へ燃料が供給されていない場合、手順９に進み、クエンチ部バーナ１０に供給する酸化剤の量をあらかじめ設定した量だけ減少させる。この場合、クエンチ部バーナ１０に供給される酸化剤は生成ガスの燃焼にのみ用いられており、供給される酸化剤の減少により生成ガスの燃焼量が減少してスラグタップ９下面の温度を低下させるように作用する。次いで手順２に戻り、所定の時間間隔でＴa≦Ｔ≦Ｔbの条件が満たされているかどうかが判定される。
【００３６】
図１に示す手順によれば、温度検出器１６で検出された温度（スラグタップ９下面付近の温度）があらかじめ設定した温度範囲になったら、クエンチ部バーナ１０には燃料は供給されなくなり、以後、クエンチ部バーナ１０に供給される酸化剤の量だけでスラグタップ９下面付近の温度が前記あらかじめ設定した温度範囲に制御される。したがって、スラグタップ９における溶融スラグの固着が回避されるとともに、消費される燃料量が低減されて運転の効率が向上する。
【符号の説明】
【００３７】
１ 圧力容器
２ ガス化部
３ クエンチ部
４ 熱回収部
５ａ 上段石炭バーナ
５ｂ 下段石炭バーナ
６ａ 上段石炭供給ライン
６ｂ 下段石炭供給ライン
７ａ 上段酸化剤供給ライン
７ｂ 下段酸化剤供給ライン
８ 生成ガス出口ライン
９ スラグタップ
１０ クエンチ部バーナ
１２ クエンチ部バーナ酸化剤供給ライン
１３ クエンチ部バーナ燃料供給ライン
１４ クエンチ水
１５ スラグ排出ライン
１６ 温度検出器
１７ コントローラ
１８ クエンチ部バーナ燃料流量調節器
２０ クエンチ部バーナ酸化剤流量調節器
２１ 不活性ガスライン
２２ 遮断弁
２３ 固定オリフィス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに供給して旋回流を形成し、前記微粉固体炭素質原料の可燃分を一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに、灰分を溶融スラグにそれぞれ変換するガス化部と、このガス化部の下方に配置され、溶融スラグを水砕するためのクエンチ水を保有するクエンチ部と、前記ガス化部の底部に配置され、ガス化部において生成された溶融スラグを前記クエンチ部に流下させるスラグタップ部と、前記クエンチ部に設置され気体あるいは液体燃料を用いて前記スラグタップの下面を加熱するクエンチ部バーナと、を備えてなる気流層ガス化炉の運転方法であって、ガス化炉の昇温時にはクエンチ部バーナから供給する燃料量と酸化剤の量を変化させてスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御し、前記微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナから供給する酸化剤の量を変化させることによってスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御する手順を備えることを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【請求項２】
請求項１記載の気流層ガス化炉の運転方法において、ガス化炉の昇温時にあっては前記クエンチ部バーナから酸化剤とともに気体あるいは液体燃料を供給し、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時には前記クエンチ部バーナに供給される気体あるいは液体燃料の供給を停止することを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【請求項３】
請求項２記載の気流層ガス化炉の運転方法において、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナの気体あるいは液体燃料の供給口から不活性ガスによるパージを行うことを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の気流層ガス化炉の運転方法において、クエンチ部バーナから供給する酸化剤の量は、スラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を入力として変化されることを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【請求項１】
微粉固体炭素質原料を酸化剤とともに供給して旋回流を形成し、前記微粉固体炭素質原料の可燃分を一酸化炭素及び水素を主成分とするガスに、灰分を溶融スラグにそれぞれ変換するガス化部と、このガス化部の下方に配置され、溶融スラグを水砕するためのクエンチ水を保有するクエンチ部と、前記ガス化部の底部に配置され、ガス化部において生成された溶融スラグを前記クエンチ部に流下させるスラグタップ部と、前記クエンチ部に設置され気体あるいは液体燃料を用いて前記スラグタップの下面を加熱するクエンチ部バーナと、を備えてなる気流層ガス化炉の運転方法であって、ガス化炉の昇温時にはクエンチ部バーナから供給する燃料量と酸化剤の量を変化させてスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御し、前記微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナから供給する酸化剤の量を変化させることによってスラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を制御する手順を備えることを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【請求項２】
請求項１記載の気流層ガス化炉の運転方法において、ガス化炉の昇温時にあっては前記クエンチ部バーナから酸化剤とともに気体あるいは液体燃料を供給し、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時には前記クエンチ部バーナに供給される気体あるいは液体燃料の供給を停止することを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【請求項３】
請求項２記載の気流層ガス化炉の運転方法において、微粉固体炭素質原料をガス化するガス化運転時にはクエンチ部バーナの気体あるいは液体燃料の供給口から不活性ガスによるパージを行うことを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の気流層ガス化炉の運転方法において、クエンチ部バーナから供給する酸化剤の量は、スラグタップ下面温度あるいはその近傍のガス温度を入力として変化されることを特徴とする気流層ガス化炉の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１６３４９９（Ｐ２０１０−１６３４９９Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１７６（Ｐ２００９−５１７６）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度〜２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、多目的石炭ガス製造技術開発（ＥＡＧＬＥ）／パイロット試験設備およびゼロエミッション化技術に関する研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度〜２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、多目的石炭ガス製造技術開発（ＥＡＧＬＥ）／パイロット試験設備およびゼロエミッション化技術に関する研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]