JPH086098B2 - 微粉原料ガス化装置及びその運転方法 - Google Patents
微粉原料ガス化装置及びその運転方法Info
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- JPH086098B2 JPH086098B2 JP1155828A JP15582889A JPH086098B2 JP H086098 B2 JPH086098 B2 JP H086098B2 JP 1155828 A JP1155828 A JP 1155828A JP 15582889 A JP15582889 A JP 15582889A JP H086098 B2 JPH086098 B2 JP H086098B2
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Description
本発明は石炭、コークス、石炭液化残渣等の炭素微粉
原料ガス化装置に係わり、特に性状の異なる炭素微粉原
料を効率よくガス化するガス化装置およびその運転方法
に関する。
原料ガス化装置に係わり、特に性状の異なる炭素微粉原
料を効率よくガス化するガス化装置およびその運転方法
に関する。
従来、ガス化装置には、固定層、流動層、噴流層等を
用いる各方式が種々提案されている。これらの方式の中
で、噴流層を用いる方式は石炭等の原料を微粉にして酸
素、空気等の酸化剤と共に石炭灰の融点以上（1300〜16
00℃）の温度のガス化装置内に供給して炭素微粉原料を
ガス化させるため、他の方式に比較し、ガス化効率が高
く、適用原料種が広く、また、公害性の副産物が少ない
等の特徴を有していることから、合成ガスの製造、複合
発電、燃料電池等の燃料製造に適している。 噴流層方式の炭素微粉原料ガス化装置としては、微粉
炭等の炭素微粉原料またはチャー（原料の揮発分がなく
なり、ガスと共に飛散するカーボン粒子）とガス化剤
（酸素、空気、スチーム等）を同じバーナより吹き込む
一段方式の装置と、前記のバーナに加えて、微粉炭また
はチャーだけを単独に吹き込むバーナを設置する二段方
式の装置がある。 ガス化反応は大別すると以下の方式で表される。 原料→チャー、H2,CO,CO2,CH4 ……（１） チャー＋O2→CO2,CO,H2 ……（２） 原料＋O2→CO,CO2,H2 ……（３） （１）式は熱分解反応であり、前記した二段方式におい
て、微粉炭等の原料だけを単独に吹き込むバーナによっ
て起こりやすい。（１）式と（２）式の反応を明らかに
区別して併発させる方式の代表例としては公知のごとく
米国BI−GASプロセスがある。またバーナから炭素微粉
原料とガス化剤とを同時に供給し、意図的に（１）式と
（２）式とを区別しない（３）式の反応式によるプロセ
スがあり、代表例としてはTexacoプロセス、Shell−Kop
persプロセス等がある。また、本発明者らは、例えば特
願昭58−47162号公報および特願昭58−50496号公報に示
すように、ガス化装置内に酸化剤の配分の異なるバーナ
を二段設け、二段バーナを複数設置した二段方式のプロ
セスを提案している。第５図に、そのガス化装置の概略
構成図を示す。ガス化装置は装置をコンパクトにするた
め、一般に加圧装置となっており、炭素微粉原料は、常
圧ホッパ10および二基の加圧ホッパ20および30を介して
フィーダ40に定量供給され、フィーダ40下流のエジェク
タ50で搬送ライン51を経て導入される窒素ガス等の搬送
ガスに搬送され、上段バーナ61および下段バーナ62に供
給される。上段バーナ61および下段バーナ62には、それ
ぞれ酸素、空気等の酸化剤がライン63およびライン64か
ら送られる。そして、炭素微粉原料はガス化装置60のガ
ス化室65でガス化され、生成ガスはライン69より排出さ
れる。下段バーナ62に対する酸化剤の供給量を上段バー
ナ61のそれよりも多く配分することによって、ガス化室
65内の下部の温度はスラグが溶融する温度に高められ
る。酸化剤を上述のごとく配分することによって、下段
バーナ62では特に、 原料＋O2→CO2＋H2O ……（４） 上段バーナ61では特に、 チャー＋CO2→2CO ……（５） チャー＋H2O→H2＋CO ……（６） の反応を起こりやすくするものである。本方法では、酸
化剤を下段バーナ62に多く配分し、ガス化室65内の下部
を高温にし、かつ上段バーナ61では活性なチャーを生成
させようとするものである。 （５）式および（６）式に示すガス化反応は（１）式の
乾留反応に比較して反応速度が約1/20〜1/50と小さいの
で、（５）式および（６）式の反応をいかに早く行わせ
るかが重要となる。
用いる各方式が種々提案されている。これらの方式の中
で、噴流層を用いる方式は石炭等の原料を微粉にして酸
素、空気等の酸化剤と共に石炭灰の融点以上（1300〜16
00℃）の温度のガス化装置内に供給して炭素微粉原料を
ガス化させるため、他の方式に比較し、ガス化効率が高
く、適用原料種が広く、また、公害性の副産物が少ない
等の特徴を有していることから、合成ガスの製造、複合
発電、燃料電池等の燃料製造に適している。 噴流層方式の炭素微粉原料ガス化装置としては、微粉
炭等の炭素微粉原料またはチャー（原料の揮発分がなく
なり、ガスと共に飛散するカーボン粒子）とガス化剤
（酸素、空気、スチーム等）を同じバーナより吹き込む
一段方式の装置と、前記のバーナに加えて、微粉炭また
はチャーだけを単独に吹き込むバーナを設置する二段方
式の装置がある。 ガス化反応は大別すると以下の方式で表される。 原料→チャー、H2,CO,CO2,CH4 ……（１） チャー＋O2→CO2,CO,H2 ……（２） 原料＋O2→CO,CO2,H2 ……（３） （１）式は熱分解反応であり、前記した二段方式におい
て、微粉炭等の原料だけを単独に吹き込むバーナによっ
て起こりやすい。（１）式と（２）式の反応を明らかに
区別して併発させる方式の代表例としては公知のごとく
米国BI−GASプロセスがある。またバーナから炭素微粉
原料とガス化剤とを同時に供給し、意図的に（１）式と
（２）式とを区別しない（３）式の反応式によるプロセ
スがあり、代表例としてはTexacoプロセス、Shell−Kop
persプロセス等がある。また、本発明者らは、例えば特
願昭58−47162号公報および特願昭58−50496号公報に示
すように、ガス化装置内に酸化剤の配分の異なるバーナ
を二段設け、二段バーナを複数設置した二段方式のプロ
セスを提案している。第５図に、そのガス化装置の概略
構成図を示す。ガス化装置は装置をコンパクトにするた
め、一般に加圧装置となっており、炭素微粉原料は、常
圧ホッパ10および二基の加圧ホッパ20および30を介して
フィーダ40に定量供給され、フィーダ40下流のエジェク
タ50で搬送ライン51を経て導入される窒素ガス等の搬送
ガスに搬送され、上段バーナ61および下段バーナ62に供
給される。上段バーナ61および下段バーナ62には、それ
ぞれ酸素、空気等の酸化剤がライン63およびライン64か
ら送られる。そして、炭素微粉原料はガス化装置60のガ
ス化室65でガス化され、生成ガスはライン69より排出さ
れる。下段バーナ62に対する酸化剤の供給量を上段バー
ナ61のそれよりも多く配分することによって、ガス化室
65内の下部の温度はスラグが溶融する温度に高められ
る。酸化剤を上述のごとく配分することによって、下段
バーナ62では特に、 原料＋O2→CO2＋H2O ……（４） 上段バーナ61では特に、 チャー＋CO2→2CO ……（５） チャー＋H2O→H2＋CO ……（６） の反応を起こりやすくするものである。本方法では、酸
化剤を下段バーナ62に多く配分し、ガス化室65内の下部
を高温にし、かつ上段バーナ61では活性なチャーを生成
させようとするものである。 （５）式および（６）式に示すガス化反応は（１）式の
乾留反応に比較して反応速度が約1/20〜1/50と小さいの
で、（５）式および（６）式の反応をいかに早く行わせ
るかが重要となる。
日本のように、石炭のほとんどを輸入に頼っている国
では、ガス化装置で一種類の原料だけを用いるのは稀で
あり、数種類の原料を用いるのが普通である。また、原
料についても石炭のみならず例えば石炭液化残渣、石油
コークス等反応性の悪い原料をガス化するニーズが高ま
ってきている。石炭液化残渣は軟化点が約200℃以下で
あるため、この温度になると原料は溶融し、更に温度を
高めると膨らんでくるため、比表面積が石炭に比較して
非常に小さいく反応性が悪い。また石炭液化残渣および
石油コークスは元素分析の結果によると酸素および水素
の割合が少なく、炭素の割合が多い。このような原料が
高温の炉内に供給されたとき、（１）式および（６）式
で水素および酸素は原料より速やかに抜けてチャーとな
るが、酸素および水素の割合が少ないのでチャーは比表
面積の小さい、すなわち反応性の悪いチャーとなる。と
ころが上述したように多種多様な原料を用いてガス化す
るとき、単に性質の異なる原料を混合したのでは効率も
低く、場合によってはガス化炉が正常に運転できなくな
ることもある。例えば、石炭液化残渣は前述したように
軟化点が約200℃以下であるので、少ない酸化剤の雰囲
気下では原料が炉壁に付着し、そこで溶融、軟化して揮
発分が抜け、炭化するので、炉壁で大きなカーボンフラ
ワを形成し、同じ段に設置しているバーナの先端を塞ぐ
ことがある。第６図に、石炭液化残渣の炉壁への付着性
に関しての試験結果を示す。これは酸化剤の量とガス化
炉内温度を変化させて付着性を調べたものである。炉内
温度を高くし、かつ酸化剤／原料供給重量比を高くしな
いと原料の炉壁への付着性を弱くすることはできない。
従って、このような原料をガス化する場合、ガス化炉壁
での原料の付着性をなくそうとして、酸化剤を多く供給
すると生成ガスは発熱量を持たない水（H2O）および二
酸化炭素（CO2）の割合が多くなってしまうことにな
る。そこで石炭液化残渣のごとき原料の反応性を高めよ
うとして、反応性のよい石炭を混合して炉内に供給して
も、酸化剤はまず反応のよい石炭と反応するので、結局
反応性の悪い原料の性質を変えることはできない。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を無くし、
性質の異なる原料、特に反応性の劣る原料を用いても、
高いガス化効率が得られるガス化装置および運転方法を
提供するにある。
では、ガス化装置で一種類の原料だけを用いるのは稀で
あり、数種類の原料を用いるのが普通である。また、原
料についても石炭のみならず例えば石炭液化残渣、石油
コークス等反応性の悪い原料をガス化するニーズが高ま
ってきている。石炭液化残渣は軟化点が約200℃以下で
あるため、この温度になると原料は溶融し、更に温度を
高めると膨らんでくるため、比表面積が石炭に比較して
非常に小さいく反応性が悪い。また石炭液化残渣および
石油コークスは元素分析の結果によると酸素および水素
の割合が少なく、炭素の割合が多い。このような原料が
高温の炉内に供給されたとき、（１）式および（６）式
で水素および酸素は原料より速やかに抜けてチャーとな
るが、酸素および水素の割合が少ないのでチャーは比表
面積の小さい、すなわち反応性の悪いチャーとなる。と
ころが上述したように多種多様な原料を用いてガス化す
るとき、単に性質の異なる原料を混合したのでは効率も
低く、場合によってはガス化炉が正常に運転できなくな
ることもある。例えば、石炭液化残渣は前述したように
軟化点が約200℃以下であるので、少ない酸化剤の雰囲
気下では原料が炉壁に付着し、そこで溶融、軟化して揮
発分が抜け、炭化するので、炉壁で大きなカーボンフラ
ワを形成し、同じ段に設置しているバーナの先端を塞ぐ
ことがある。第６図に、石炭液化残渣の炉壁への付着性
に関しての試験結果を示す。これは酸化剤の量とガス化
炉内温度を変化させて付着性を調べたものである。炉内
温度を高くし、かつ酸化剤／原料供給重量比を高くしな
いと原料の炉壁への付着性を弱くすることはできない。
従って、このような原料をガス化する場合、ガス化炉壁
での原料の付着性をなくそうとして、酸化剤を多く供給
すると生成ガスは発熱量を持たない水（H2O）および二
酸化炭素（CO2）の割合が多くなってしまうことにな
る。そこで石炭液化残渣のごとき原料の反応性を高めよ
うとして、反応性のよい石炭を混合して炉内に供給して
も、酸化剤はまず反応のよい石炭と反応するので、結局
反応性の悪い原料の性質を変えることはできない。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を無くし、
性質の異なる原料、特に反応性の劣る原料を用いても、
高いガス化効率が得られるガス化装置および運転方法を
提供するにある。
上記の目的は、以下にのべる構成により達成される。 すなわち、炭素微粉原料のガス化反応領域に酸素、空
気等の酸化剤と共に、炭素微粉原料を噴出するバーナを
二段以上備えたガス化装置において、各段毎のバーナに
性状の異なる炭素微粉原料を供給する供給ライン系統を
設け、各段のバーナへの炭素微粉原料供給ライン系統は
相互に供給原料を交換しうる供給ラインを付設した微粉
原料ガス化装置である。 また、上記微粉原料ガス化装置において、性状の異な
る炭素微粉原料の中で少なくとも最下段のバーナには反
応性の劣る炭素微粉原料を酸化剤と共に供給し、少なく
とも最上段のバーナには反応性の良好な炭素微粉原料を
供給するガス化装置の運転方法である。 反応性の劣る炭素微粉原料として無水・無灰ベースの
元素分析で（水素＋酸素）／炭素の値が低い原料または
粘結性の高い原料を用い、反応性の良好な炭素微粉原料
は無水・無灰ベースの元素分析で（水素＋酸素）／炭素
の値が高い原料または粘結性の低い原料を用いても良
い。 また、粘結性の異なる炭素微粉原料を用いるときは、
定常運転時には粘結性の高い原料を供給する、少なくと
も最下段のバーナに、微粉原料ガス化装置の起動および
停止時にのみ粘結性の高い原料に代えて粘結性の低い原
料を供給する運転方法を採用しても良い。
気等の酸化剤と共に、炭素微粉原料を噴出するバーナを
二段以上備えたガス化装置において、各段毎のバーナに
性状の異なる炭素微粉原料を供給する供給ライン系統を
設け、各段のバーナへの炭素微粉原料供給ライン系統は
相互に供給原料を交換しうる供給ラインを付設した微粉
原料ガス化装置である。 また、上記微粉原料ガス化装置において、性状の異な
る炭素微粉原料の中で少なくとも最下段のバーナには反
応性の劣る炭素微粉原料を酸化剤と共に供給し、少なく
とも最上段のバーナには反応性の良好な炭素微粉原料を
供給するガス化装置の運転方法である。 反応性の劣る炭素微粉原料として無水・無灰ベースの
元素分析で（水素＋酸素）／炭素の値が低い原料または
粘結性の高い原料を用い、反応性の良好な炭素微粉原料
は無水・無灰ベースの元素分析で（水素＋酸素）／炭素
の値が高い原料または粘結性の低い原料を用いても良
い。 また、粘結性の異なる炭素微粉原料を用いるときは、
定常運転時には粘結性の高い原料を供給する、少なくと
も最下段のバーナに、微粉原料ガス化装置の起動および
停止時にのみ粘結性の高い原料に代えて粘結性の低い原
料を供給する運転方法を採用しても良い。
上述したように、二段以上のガス化反応により炭素微
粉原料をガス化する方法では、下段バーナにおける酸化
剤の供給量を上段より多くして原料の灰分が溶融する温
度までガス化炉内を高温化し、一方、上段バーナでは酸
化剤を少なく配分して活性に富むチャーに変換し、下段
バーナ部で生成したCO2およびH2Oと反応させて、COおよ
びH2にするガス化反応を行わそうとするものである。 無水・無灰ベースの元素分析によると一般に、炭素微
粉原料の熱分解によって特に、水素および酸素を含む化
合物、例えば水素、メタンが熱分解初期に放出するの
で、反応温度が灰の溶融点以下であれば、無水・無灰ベ
ースの元素分析で（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料ほど、原料か
ら水素原子および酸素原子を含む化合物が放出する割合
が高い。すなわち比表面積の大きいチャーに変換するの
である。したがって、酸化剤を多く配分し、雰囲気温度
を灰の溶融点以上に高める下段バーナには反応性の劣る
原料を供給し、まず、炭素微粉原料からCO2およびH2Oを
生成させ、下段バーナで生成したCO2およびH2Oとチャー
とを反応させるために上段バーナには酸化剤を少量しか
配分せずに、反応性の優れた原料を供給することによっ
て、高いガス化効率が得られるのである。 同様のことが粘結性の違う炭素微粉原料にも言える。
粘結性の高い、すなわちボタン指数の高い原料を、酸化
剤を多く配分する下段バーナに供給し、原料をできる限
り燃焼させて炉壁に原料が付着しないようにさせ、同時
にCO2とH2Oを生成させ、このCO2とH2Oとを粘結性の低い
原料が供給される上段バーナにおいて活性なチャーを生
成させる。このとき、上段バーナにおいては粘結性の低
い原料が供給されているので酸化剤の配分量を少なくし
ても、原料が炉壁に付着することなく、高いカーボンガ
ス化率が得られる。さらに、炉壁温度が低下している炭
素微粉原料ガス化装置起動時あるいは停止時には、下段
バーナにも粘結性の低い原料を供給することで炉壁への
原料付着を防止できる。
粉原料をガス化する方法では、下段バーナにおける酸化
剤の供給量を上段より多くして原料の灰分が溶融する温
度までガス化炉内を高温化し、一方、上段バーナでは酸
化剤を少なく配分して活性に富むチャーに変換し、下段
バーナ部で生成したCO2およびH2Oと反応させて、COおよ
びH2にするガス化反応を行わそうとするものである。 無水・無灰ベースの元素分析によると一般に、炭素微
粉原料の熱分解によって特に、水素および酸素を含む化
合物、例えば水素、メタンが熱分解初期に放出するの
で、反応温度が灰の溶融点以下であれば、無水・無灰ベ
ースの元素分析で（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料ほど、原料か
ら水素原子および酸素原子を含む化合物が放出する割合
が高い。すなわち比表面積の大きいチャーに変換するの
である。したがって、酸化剤を多く配分し、雰囲気温度
を灰の溶融点以上に高める下段バーナには反応性の劣る
原料を供給し、まず、炭素微粉原料からCO2およびH2Oを
生成させ、下段バーナで生成したCO2およびH2Oとチャー
とを反応させるために上段バーナには酸化剤を少量しか
配分せずに、反応性の優れた原料を供給することによっ
て、高いガス化効率が得られるのである。 同様のことが粘結性の違う炭素微粉原料にも言える。
粘結性の高い、すなわちボタン指数の高い原料を、酸化
剤を多く配分する下段バーナに供給し、原料をできる限
り燃焼させて炉壁に原料が付着しないようにさせ、同時
にCO2とH2Oを生成させ、このCO2とH2Oとを粘結性の低い
原料が供給される上段バーナにおいて活性なチャーを生
成させる。このとき、上段バーナにおいては粘結性の低
い原料が供給されているので酸化剤の配分量を少なくし
ても、原料が炉壁に付着することなく、高いカーボンガ
ス化率が得られる。さらに、炉壁温度が低下している炭
素微粉原料ガス化装置起動時あるいは停止時には、下段
バーナにも粘結性の低い原料を供給することで炉壁への
原料付着を防止できる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は、本発明のガス化装置の一実施例を示す概略
的構成図である。一般にガス化炉は装置をコンパクトに
するため、加圧装置となっており、炭素微粉原料を用い
る場合は、上段バーナ61および下段バーナ62それぞれに
ついて、常圧ホッパ10および二基の加圧ホッパ20および
30を介してフィーダ40により定量供給され、ホッパ40の
下流にあるエジェクタ50において、搬送ガスライン51か
ら導入される窒素ガス等の搬送ガスにより、バーナに炭
素微粉原料が供給される。すなわち、本発明では上段バ
ーナ61と下段バーナ62にはそれぞれ別の供給系を設置し
ている。また、上段バーナ用の加圧ホッパ30′からは、
バルブ34を設けたライン36を経て下段バーナ用のフィー
ダ40にも上段バーナ用の原料を供給できるようになって
いる。ガス化装置60の上段バーナ61および下段バーナ62
には、それぞれ酸素、空気等の酸化剤が供給ライン63お
よび64を介して送られる。炭素微粉原料はガス化室65で
ガス化され、生成ガスはガス化装置60上端のライン69よ
り排出される。下段バーナ62に対する酸化剤の供給量を
上段バーナ61よりも多く配分することによって、ガス化
室65の下部の温度はスラグが溶融する温度に高められ
る。 なお、生成スラグはガス化装置60の底部において冷却
水66で冷却され、ホッパ68を経て排出される。 本発明の運転方法の一例を第２図に示す。上段バーナ
61には無水・無灰ベースの元素分析で（Ｈ＋Ｏ）/Cの割
合の高い原料を、下段バーナ62には上記分析値の低い石
炭を供給するものである。炉内に機能の異なるバーナを
二段設置して、ガス化反応を行わせるガス化装置60で
は、下段バーナ62における酸化剤の配分を上段バーナ61
より多くして、原料の灰分が溶融する温度まで高め、上
段バーナ61では酸化剤を少なく配分して炭素微粉原料を
活性に富むチャーに変換し、下段バーナ62で生成したCO
2およびH2Oと反応させて、COおよびH2にするガス化反応
を行わそうとするものである。したがって、下段バーナ
62の機能は高温の雰囲気を形成することであり、酸化剤
を多く配分するので原料の反応性の良否はほとんど関係
ない。一方、上段バーナ61の機能は活性なチャーを生成
し、ガス化反応を行わせることであるので、できるだけ
反応の優れたチャーを生成するほうがガス化効率を高く
することができる。 活性に富むチャーとは、比表面積の大きいチャーのこ
とであり、熱分解によって、特にＨおよびＯの元素を持
つ化合物が放出されるので、無水・無灰ベースの元素分
析で（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料を上段バーナ61に供給する
ものである。したがって、酸化剤を多く配分し、雰囲気
温度を灰の溶融点以上に高める下段バーナ62には反応性
の劣る原料を供給し、酸化剤を少量しか配分せずに活性
なチャーを生成させる上段バーナ61には反応性の優れた
原料を供給することによって、高いガス化効率が得られ
るのである。 第１表に、本発明なるガス化法の試験結果を、第２表
に使用した原料の性状を示す。なお、第１表で、原料を
加算した、例えば、Ａ＋ＢあるいはＣ＋Ｄは、それぞれ
の性状の異なる原料を1:1の割合で混合した調整原料で
ある。 第１表の試験NO.1−１および１−２より明らかなよう
に、（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料と低い原料とを混合した場
合に比較して、（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料を上段バーナ61
に供給することによって、ガス化効率は４％向上してい
ることが分かる。 さらに、試験NO.2−１および２−２より粘結性の高
い、すなわちボタン指数が高い原料と低い原料とを混合
した原料では、対向する上段バーナ61の炉壁に原料が付
着、溶融しバーナ出口が閉塞してガス化できなかった
が、ボタン指数が高い原料を酸化剤を多く配分する下段
バーナ62に供給することによって、ガス化試験ができ、
高いカーボンガス化率が得られた。 第３図には粘結性の違う炭素微粉原料のガス化装置の
運転方法を示す。実施例１で示す石炭液化残渣のごとき
原料（第２表の原料Ｄ）は第６図に示すように、炉内温
度が低いとき、バーナから噴出した原料が炉壁に付着し
大きなカーボンの塊を形成する。したがって、炉内温度
が低くなるガス化装置の起動時および停止前に、下段バ
ーナより粘結性の低い原料を供給するものである。すな
わち、起動時および停止前に第１図に示す加圧ホッパ30
出口のバルブ31を閉め、バルブ34を開けて粘結性の低い
原料を下段バーナ62に供給するものである。第１図では
上段バーナ61に原料を供給する加圧ホッパ30′より下段
バーナ62用のフィーダ40にライン36とバルブ34を設置し
たものであるが、第４図に示すように、下段バーナ62に
供給するホッパ群を二系列設けても同様の効果が得られ
る。
的構成図である。一般にガス化炉は装置をコンパクトに
するため、加圧装置となっており、炭素微粉原料を用い
る場合は、上段バーナ61および下段バーナ62それぞれに
ついて、常圧ホッパ10および二基の加圧ホッパ20および
30を介してフィーダ40により定量供給され、ホッパ40の
下流にあるエジェクタ50において、搬送ガスライン51か
ら導入される窒素ガス等の搬送ガスにより、バーナに炭
素微粉原料が供給される。すなわち、本発明では上段バ
ーナ61と下段バーナ62にはそれぞれ別の供給系を設置し
ている。また、上段バーナ用の加圧ホッパ30′からは、
バルブ34を設けたライン36を経て下段バーナ用のフィー
ダ40にも上段バーナ用の原料を供給できるようになって
いる。ガス化装置60の上段バーナ61および下段バーナ62
には、それぞれ酸素、空気等の酸化剤が供給ライン63お
よび64を介して送られる。炭素微粉原料はガス化室65で
ガス化され、生成ガスはガス化装置60上端のライン69よ
り排出される。下段バーナ62に対する酸化剤の供給量を
上段バーナ61よりも多く配分することによって、ガス化
室65の下部の温度はスラグが溶融する温度に高められ
る。 なお、生成スラグはガス化装置60の底部において冷却
水66で冷却され、ホッパ68を経て排出される。 本発明の運転方法の一例を第２図に示す。上段バーナ
61には無水・無灰ベースの元素分析で（Ｈ＋Ｏ）/Cの割
合の高い原料を、下段バーナ62には上記分析値の低い石
炭を供給するものである。炉内に機能の異なるバーナを
二段設置して、ガス化反応を行わせるガス化装置60で
は、下段バーナ62における酸化剤の配分を上段バーナ61
より多くして、原料の灰分が溶融する温度まで高め、上
段バーナ61では酸化剤を少なく配分して炭素微粉原料を
活性に富むチャーに変換し、下段バーナ62で生成したCO
2およびH2Oと反応させて、COおよびH2にするガス化反応
を行わそうとするものである。したがって、下段バーナ
62の機能は高温の雰囲気を形成することであり、酸化剤
を多く配分するので原料の反応性の良否はほとんど関係
ない。一方、上段バーナ61の機能は活性なチャーを生成
し、ガス化反応を行わせることであるので、できるだけ
反応の優れたチャーを生成するほうがガス化効率を高く
することができる。 活性に富むチャーとは、比表面積の大きいチャーのこ
とであり、熱分解によって、特にＨおよびＯの元素を持
つ化合物が放出されるので、無水・無灰ベースの元素分
析で（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料を上段バーナ61に供給する
ものである。したがって、酸化剤を多く配分し、雰囲気
温度を灰の溶融点以上に高める下段バーナ62には反応性
の劣る原料を供給し、酸化剤を少量しか配分せずに活性
なチャーを生成させる上段バーナ61には反応性の優れた
原料を供給することによって、高いガス化効率が得られ
るのである。 第１表に、本発明なるガス化法の試験結果を、第２表
に使用した原料の性状を示す。なお、第１表で、原料を
加算した、例えば、Ａ＋ＢあるいはＣ＋Ｄは、それぞれ
の性状の異なる原料を1:1の割合で混合した調整原料で
ある。 第１表の試験NO.1−１および１−２より明らかなよう
に、（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料と低い原料とを混合した場
合に比較して、（Ｈ＋Ｏ）/Cの高い原料を上段バーナ61
に供給することによって、ガス化効率は４％向上してい
ることが分かる。 さらに、試験NO.2−１および２−２より粘結性の高
い、すなわちボタン指数が高い原料と低い原料とを混合
した原料では、対向する上段バーナ61の炉壁に原料が付
着、溶融しバーナ出口が閉塞してガス化できなかった
が、ボタン指数が高い原料を酸化剤を多く配分する下段
バーナ62に供給することによって、ガス化試験ができ、
高いカーボンガス化率が得られた。 第３図には粘結性の違う炭素微粉原料のガス化装置の
運転方法を示す。実施例１で示す石炭液化残渣のごとき
原料（第２表の原料Ｄ）は第６図に示すように、炉内温
度が低いとき、バーナから噴出した原料が炉壁に付着し
大きなカーボンの塊を形成する。したがって、炉内温度
が低くなるガス化装置の起動時および停止前に、下段バ
ーナより粘結性の低い原料を供給するものである。すな
わち、起動時および停止前に第１図に示す加圧ホッパ30
出口のバルブ31を閉め、バルブ34を開けて粘結性の低い
原料を下段バーナ62に供給するものである。第１図では
上段バーナ61に原料を供給する加圧ホッパ30′より下段
バーナ62用のフィーダ40にライン36とバルブ34を設置し
たものであるが、第４図に示すように、下段バーナ62に
供給するホッパ群を二系列設けても同様の効果が得られ
る。
本発明によれば、性状の異なる炭素微粉原料を、その
性状に合わせ効率よく、かつカーボンフラワ等の生成も
なくガス化できる。とくに反応性の低い炭素微粉原料で
あってもそれらをそれぞれ反応性の高い炭素微粉原料と
それぞれの原料に対する酸化剤の供給量をうまく組み合
わせることにより、効率良くガス化することができ、石
炭液化残渣あるいは石油コークスなどのガス化にも適用
できる。
性状に合わせ効率よく、かつカーボンフラワ等の生成も
なくガス化できる。とくに反応性の低い炭素微粉原料で
あってもそれらをそれぞれ反応性の高い炭素微粉原料と
それぞれの原料に対する酸化剤の供給量をうまく組み合
わせることにより、効率良くガス化することができ、石
炭液化残渣あるいは石油コークスなどのガス化にも適用
できる。
第１図は、本発明のガス化装置の一実施例を示す概略的
構成図、第２図および第３図は、本発明のガス化装置の
運転方法、第４図は本発明のガス化装置の一実施例を示
す概略的構成図、第５図は従来のガス化装置の概略的構
成図、第６図は粘結性の高い原料の酸化剤の量と炉内温
度を変化させて付着性を調べた試験結果をそれぞれ示
す。 61……上段バーナ、62……下段バーナ、34……バルブ、
65……ガス化室
構成図、第２図および第３図は、本発明のガス化装置の
運転方法、第４図は本発明のガス化装置の一実施例を示
す概略的構成図、第５図は従来のガス化装置の概略的構
成図、第６図は粘結性の高い原料の酸化剤の量と炉内温
度を変化させて付着性を調べた試験結果をそれぞれ示
す。 61……上段バーナ、62……下段バーナ、34……バルブ、
65……ガス化室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 勲 東京都千代田区大手町２丁目６番２号 バ ブコック日立株式会社内 (72)発明者 渡部 芳樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭64−22998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−266491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−246287（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−202993（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】炭素微粉原料のガス化反応領域に酸素、空
気等の酸化剤と共に、炭素微粉原料を噴出するバーナを
二段以上備えたガス化装置において、 各段毎のバーナに性状の異なる炭素微粉原料を供給する
供給ライン系統を設け、各段のバーナへの炭素微粉原料
供給ライン系統は相互に供給原料を交換しうる供給ライ
ンを付設したことを特徴とする微粉原料ガス化装置。 - 【請求項２】少なくとも最下段のバーナには反応性の劣
る原料を酸化剤と共に供給し、少なくとも最上段のバー
ナには反応性の良好な原料を供給することを特徴とする
請求項１記載の微粉原料ガス化装置の運転方法。 - 【請求項３】反応性の劣る原料は無水・無灰ベースの元
素分析で（水素＋酸素）／炭素の値が低い原料であり、
反応性の良好な原料は無水・無灰ベースの元素分析で
（水素＋酸素）／炭素の値が高い原料であることを特徴
とする請求項２記載の微粉原料ガス化装置の運転方法。 - 【請求項４】反応性の劣る原料は粘結性の高い原料であ
り、反応性の良好な原料は粘結性の低い原料であること
を特徴とする請求項２記載の微粉原料ガス化装置の運転
方法。 - 【請求項５】定常運転時には粘結性の高い原料を供給す
る、少なくとも最下段のバーナに、微粉原料ガス化装置
の起動時および停止時にのみ粘結性の高い原料に代えて
粘結性の低い原料を供給することを特徴とする請求項４
記載の微粉原料ガス化装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155828A JPH086098B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 微粉原料ガス化装置及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155828A JPH086098B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 微粉原料ガス化装置及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0321696A JPH0321696A (ja) | 1991-01-30 |
| JPH086098B2 true JPH086098B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=15614385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1155828A Expired - Lifetime JPH086098B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 微粉原料ガス化装置及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH086098B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104910965B (zh) * | 2015-05-07 | 2017-12-15 | 北京中科诚毅科技发展有限公司 | 一种油煤焦的新型利用方法及设计方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61246287A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-11-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 噴流床石炭ガス化炉 |
| JPH066708B2 (ja) * | 1985-05-21 | 1994-01-26 | 三菱重工業株式会社 | 石炭のガス化方法 |
| JPH0631348B2 (ja) * | 1987-07-17 | 1994-04-27 | 株式会社日立製作所 | ガス化プラント用生成チャ−供給装置 |
| JPH02202993A (ja) * | 1989-02-02 | 1990-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 石炭ガス化炉の運転方法 |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP1155828A patent/JPH086098B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0321696A (ja) | 1991-01-30 |
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