JPH0584804B2 - - Google Patents

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JPH0584804B2
JPH0584804B2 JP60282168A JP28216885A JPH0584804B2 JP H0584804 B2 JPH0584804 B2 JP H0584804B2 JP 60282168 A JP60282168 A JP 60282168A JP 28216885 A JP28216885 A JP 28216885A JP H0584804 B2 JPH0584804 B2 JP H0584804B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃料をスラグ融点より上の温度でガ
ス化することによつて得られ、ガス化器に後接さ
れた冷却装置中で間接的に冷却されならびに１つ
または若干の後接された装置中で除塵される、粉
塵状不純物含有部分酸化ガスを冷却する方法に関
し、その際冷却され、除塵されたガスは相応する
脱硫後、ガス・蒸気タービン組合せ発電所の燃焼
室中で燃焼される。
従来の技術 上記種類の方法では、ガス化器から出る熱い部
分酸化粗ガスを、廃熱蒸気発生冷却装置中で間接
的に冷却することは公知であり、その際生じる蒸
気は全部または部分的に、場合により相応に過熱
した後、ガス・蒸気タービン組合せ発電所の蒸気
タービンに供給される。これに反して、部分酸化
粗ガスは相応に除塵かつ脱硫した後、約600〜700
℃の温度でガスタービンの燃焼室中へ導入され
る。さらに、この方法では、粗ガス流中に連行さ
れる煙塵の焼結付着による廃熱ボイラの故障を、
この煙塵粒子を廃熱ボイラに入る前に、ガス化器
から出る粗ガスを相応に冷却することにより凝固
させることによつて阻止することも公知である。
急冷とも呼ばれるこのガス冷却は、たとえば粗ガ
スを冷水で散水することによつて行なうことがで
きる。
西ドイツ国特許第2429993号明細書中には既に、
このガス冷却を既に冷却されたガスの分流を用い
て実施し、該分流はこの目的のために返送され、
かつガス化器からの出口と廃熱ボイラ中への入口
との間で原ガス流中へ吹込まれる。
しかし、双方の方法は欠点を有する。水で急冷
する際必然的に廃水生成量が増加し、これを次第
に厳しくなる環境保護基準において相応する後処
理を必要とする。戻しガスで急冷する場合には、
常に、ガス化器と戻しガス取出し個所との間で生
成した粗ガス流の全エンタルピを廃熱ボイラ中で
の間接的冷却により排除することが必要となる。
従つて、廃熱ボイラの熱交換面の相応する寸法決
めが必要である。
しかし、かかる廃熱ボイラの製作および運転
は、一面では高温耐性および耐蝕性材料からなる
大きい熱交換面が必要となり、その際熱交換面に
対する要件は廃熱ボイラの出口におけるガス温度
が減少するにつれて過比例的に増加する。他面に
おいて、廃熱ボイラの運転は、熱交換面が粗ガス
不純物による連続的汚染を受け、従つて間隔を置
いてカーボン送風機ないしは音響装置により清掃
しなければならないため高価となる。２つの清掃
サイクルの間の運転時間中、廃熱ボイラの蒸気効
率はボイラの汚染増加につれて悪化する。
さらに、発生した部分酸化ガスは後接されたガ
ス・蒸気タービン組合せ発電所において引続き処
理されるので、現在の技術水準によれば蒸気ター
ビンプロセスは普通、ガスタービンプロセスより
も悪い効率を有することを考慮しなければならな
い。これに対処するために、部分酸化ガスの冷却
の際に生じる廃熱蒸気を高い圧力で過熱する必要
性が生じ、これが廃熱ボイラを高価にするのに寄
与する。
発明が解決しようとする問題点 従つて、本発明の課題は、冒頭に記載した種類
の方法を、水および／または戻しガスで急冷する
際に起きる欠点が回避されるように改良すること
である。さらに、本発明方法によれば冷却プロセ
スは、ガスタービンプロセスに供給されるエネル
ギー流が十分に最大になり、同時に蒸気タービン
プロセスに供給されるエネルギー流が相応に減少
するように改良さるべきである。これにより一面
ではガス・蒸気タービン組合せプロセスの全効率
が改良され、他面ではガス冷却に必要な廃熱ボイ
ラ装置が相応に小型化かつ簡単化さるべきであ
る。
問題点を解決するための手段 これら課題の解決に役立つ、冒頭に記載した種
類の方法は、特許請求の範囲第１項によれば、ガ
ス化器から出る粗ガスを、冷却装置に入る前に窒
素の吹込みにより900〜1100℃の温度にまで冷却
し、その際生じる窒素含有ガス混合物の温度を、
記載した温度範囲内で、該温度がガス中に含まれ
ている煙塵粒子の軟化温度より下であるように調
節し、添加される窒素はガス混合物中にとどめ、
その他のガス成分と一緒にガスタービンの燃焼室
中へ導入することを特徴とする。
つまり、本発明方法では、ガス化器から出る粗
ガスの急冷は水または冷却された戻し部分酸化ガ
スではなく、窒素で実施される。この場合、使用
される燃料のガス化には一般にいずれにせよ酸素
が必要であり、該酸素はガス化器に所属された空
気分離装置中で製造しなければならないことを考
慮すべきである。しかし、空気分離の場合には必
然的に窒素が生じ、この場合生成する窒素の量は
ガス化器に供給される酸素の純度により酸素量の
3.29倍にまで達する。この生じる窒素は、有意義
にガス急冷のために利用される。この場合、部分
酸化ガスに添加される窒素はガス中にとどまり、
これと一緒に残余のガス処理装置を通過した後、
ガスタービンの燃焼室中へ導入され、ここで該窒
素は自体公知の方法で燃焼温度ならびに生成した
煙道ガス中のNOx含量の低下を惹起する。この
場合、生成した部分酸化ガスに対するこの窒素添
加により後接された処理装置中でのガス混合流が
相応に増大するのは容易に甘受することができ
る。
さらに、本発明方法の有利な実施態様によれ
ば、窒素含有ガス混合物を冷却装置中で900〜500
℃の温度にまで間接的に冷却するにすぎず、これ
に引続きさらに窒素の添加により爾後のガス処理
に必要な500〜150℃の温度にもたらすことが規定
されている。この際個々の場合にどんな温度が調
節されるかは、第一に後続するガス脱硫の温度レ
ベルによる。
この作業法により、廃熱ボイラ中での間接的ガ
ス冷却の割合はさらに減少するが、同時に窒素添
加による直接的ガス冷却の割合はさらに増大す
る。これにより、廃熱ボイラの設備費および運転
費は相応にさらに低下し、その運転は熱い粗ガス
と廃熱ボイラの冷却装置との間の最高温度差の領
域に制限される。さらに、これにより発電のプロ
セスにおける蒸気タービンの関与分はガスタービ
ンの関与分のために小さくなり、それとともに発
電の全効率が改良される。
本発明方法の詳細は、以下添付図面に示した系
統図を用い１実施例につきさらに説明する。この
系統図には、方法の説明に無条件に必要な装置の
みが示されており、たとえばポンプ、圧縮機、弁
等のようなすべての付随装置は示されていない。
さらに、系統図には、前接されたガス化装置なら
びに後接されたガス・蒸気タービン発電所の細部
は詳細に記載しない。その理由はこれらの工程は
本発明の対象ではないからである。しかし、これ
らの工程ならびに本発明方法の全工程は自体公知
の装置および装置集合体を用いて実施しうること
から出発することができる。
実施例 系統図に示された方法では、使用された燃料
（とくに細粒状ないしダスト状石炭である）は導
管２によりガス化器１中へ導入される。該ガス化
器はとくに、高めた圧力において運転することの
できるフリユー・ストリームガス化器
（Flugstromvergaser）である。ガス化器１には
空気分離装置３（低温装置）が所属されていて、
これに導管４により必要な空気が供給される。空
気の低温分離により生成した酸素は、導管５によ
りガス化器１中へ導入され、この中で送入された
石炭のガス化（部分酸化）が1400〜1600℃の温
度、つまりスラグの融点より上の温度で行なわれ
る。生成した部分酸化粗ガスは、この場合には約
1300℃の温度および約30バールの圧力で導管６に
よりガス化器１から出る。第１急冷装置７中で、
熱いガスに、ほぼ環境温度を有する窒素が添加さ
れ、該窒素は空気分離装置３から発し、導管８に
よりガス急冷装置７中へ導入される。この場合粉
塵不含のガス状窒素は問題なしに必要な作業圧に
圧縮される。窒素添加によつて高温のガスは約
1000℃の温度にまで冷却される。この温度はガス
中に含有されている煙塵粒子の軟化温度より下で
ある。相応に冷却されたガスは、次いで添加され
た窒素と一緒に、冷却装置として働くボイラ９に
入り、この中で間接的冷却によつて約700〜800℃
の温度にまでもたらされる。この場合、蛇管１０
は廃熱ボイラ９の熱伝達面を象徴的に表わす。廃
熱ボイラ９はとくにいわゆる輻射型ボイラであつ
てもよい。廃熱ボイラ９から出るガス・窒素混合
物は、加熱サイクロン１１の通過後、粗ガス・純
ガス熱交換器１２に入る際になお、脱硫装置１３
からの純ガスを燃焼室１４に適当かつ最適な入口
温度に予熱するのに十分な温度を有する程度に冷
却しなければならない。従つて、導管１５からの
ガス・窒素混合物は差当り第２急冷装置１６中へ
導入され、該装置には導管１７により、空気分離
装置４中で生成した、ほぼ環境温度を有する窒素
の別の分流が供給される。
該ガス・窒素混合物は導管１８によりガス急冷
装置１６から出、加熱サイクロン１１に入り、こ
の中でガス・窒素混合物の粗除塵が行なわれる。
場合により、第２ガス急冷装置１６が加熱サイク
ロン１１の後方で粗ガス・純ガス熱交換器１２の
前方に配置されていてもよい。加熱サイクロン１
１から出るガス・窒素混合物は、導管１９により
精密除塵装置２０中へ導入される。この場合、導
管１９中に粗ガス・純ガス熱交換器１２が設けら
れていて、この中で導管１９中のガス・窒素混合
物は脱硫装置１３から来る純ガスとの間接的熱交
換で約500℃から約200℃にまで冷却される。ガ
ス・窒素混合物の精密除塵２０は、自体公知の方
法で洗浄器または砕解機を用いて行なわれる。引
続き、除塵されたガス・窒素混合物は導管２１に
より脱硫装置１３に入り、この中で吸着／脱着法
を用いガス状の硫黄化合物が自体公知の方法でガ
ス・窒素混合物から除去される。この場合、ガ
ス・窒素混合物の窒素含分は、後続する脱硫に対
して不利な影響を有しない。浄化されたガス・窒
素混合物はいわゆる純ガスとして導管２２により
燃焼室１４中へ導入される。燃焼室に入る前に、
粗ガス・純ガス熱交換器１２中で約300〜600℃の
温度にまで純ガスの再加熱が行なわれる。導管２
３により、必要な空気および／または必要な酸素
が燃焼室１４中へ導入される。ここで燃焼によつ
て生じた高温の圧力煙道ガスは、導管２４により
燃焼室１４から取出され、後接されたガス・蒸気
タービン発電所のガスタービン中で放圧され、そ
れとともに発電に利用される。ガス・窒素混合物
から加熱サイクロン１１および精密除塵装置２０
中で分離された不純物は、導管２５および２６に
より取出され、導管２７に入り、該導管により不
純物は方法から排出される。
生成した圧力煙道ガス中のできるだけ低い
NOx含量の点で、燃焼室１４中の温度は約600〜
約700℃の間の温度に調節するのが有利である。
従つて、最適温度調節の目的のために、場合によ
り自体公知の方法で導管２８により、同様に空気
分離装置３から来る窒素を燃焼室１４中へ導入す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明方法の１実施例を示すもの
で、 １……ガス化器、２……導管、３……空気分離
装置、４，５，６……導管、７……ガス急冷装
置、８……導管、９……廃熱ボイラ、１０……蛇
管、１１……加熱サイクロン、１２……粗ガス・
純ガス熱交換器、１３……脱硫装置、１４……燃
焼室、１５……導管、１６……ガス急冷装置、１
７，１８，１９……導管、２０……精密除塵装
置、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２
７，２８……導管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料をスラグ融点より上の温度でガス化（部
    分酸化）することにより得られ、ガス化器に後接
    された冷却装置中で蒸気発生下に間接的に冷却さ
    れならびに１つまたは若干の後接された装置中で
    除塵され、冷却され除塵されたガスは相応に脱硫
    した後、ガス・蒸気タービン組合せ発電所の燃焼
    室中で燃焼させる、粉塵状不純物含有部分酸化ガ
    スを冷却する方法において、ガス化器から出る粗
    ガスを冷却装置に入る前に、窒素を吹込むことに
    より900〜1100℃の温度にまで冷却し、その際生
    成する窒素含有ガス混合物の温度は記載の温度範
    囲内で、該温度がガス中に含有されている煙塵粒
    子の軟化温度のすぐ下であるように調節し、添加
    された窒素はガス混合物中にとどめ、その他のガ
    ス成分と一緒にガスタービンの燃焼室中へ導入す
    ることを特徴とする、粉塵状不純物を含有する部
    分酸化ガスの冷却方法。 ２ 窒素含有ガス混合物を冷却装置中で900〜500
    ℃の温度にまで間接的に冷却するだけであり、こ
    れに引続きさらに窒素の添加によりその後のガス
    処理に必要な温度にまでもたらす、特許請求の範
    囲第１項記載の方法。 ３ 冷却装置から出る窒素含有ガス混合物を、さ
    らに窒素を添加して500〜150℃の温度にまで冷却
    する、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    方法。 ４ ガス冷却に必要な窒素を空気分離装置から取
    出し、該装置がガス化に必要な酸素を供給する、
    特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
    １項記載の方法。
JP60282168A 1984-12-21 1985-12-17 紛塵状不純物を含有する部分酸化ガスの冷却方法 Granted JPS61155606A (ja)

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