JPS6274992A

JPS6274992A - 石炭のガス化法

Info

Publication number: JPS6274992A
Application number: JP21473985A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kida; 木田　栄次; Toshiki Furue; 古江　俊樹
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-06
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPH066710B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、石炭ガス化炉を組合せたプラントの石炭ガス
化プロセスに係り、特に石炭ガス化と発電とを組合せた
複合プロセスにおける排ガス中のＣＯ２ガスを、石炭ガ
ス化炉へ再循環して石炭ガス化に有効に利用する石炭の
ガス化法に関する。

〔発明の背景〕

従来技術における石炭のガス化プロセスの代表的な一例
として、石炭のガス化と発電とを組合せた複合プロセス
を挙げ、図面に基づいて説明する。

第４図は従来の石炭ガス化複合発電プロセスの概要を示
す系統図である。図に示すごとく、石炭ガス化炉２に原
料の石炭を供給する場合に、石炭供給ホッパ１内の石炭
を加圧し、気流輸送によって石炭ガス化炉２へ石炭を導
入するが、この場合、石炭の着火、爆発を防止するため
に、石炭の加圧、搬送用媒体としてＮ２ガスなどの不活
性ガスを使用する。しかるに、Ｎ２ガスは石炭ガス化炉
２内ではガス化反応に何ら寄与せず、しかも常温で供給
するため、石炭のガス化温度まで加熱するに必要な熱量
を余分に消費し、石炭のガス化反応にとっては不利な条
件となっている。すなわち１石炭１ｋｇを供給するに必
要なＮ２ガス量は１、常圧で０．０２〜０．１ｍ’必要
であり、Ｎ２ガスの重量では約０．０２〜Ｏ，１ｋｇ必
要となり、石炭ガス化炉２内の圧力が３０気圧であると
すると、おおよそ０．６〜３ｋｇのＮ２ガスが必要とな
る。一方、石炭ガス化炉２からの生成ガスは、石炭１ｋ
ｇ当り約２Ｎｌ！１３のガスが発生し、石炭のガス化圧
力が３０気圧の場合にはＮ２ガス含有量は最少でも２０
％以上になり、このＮ２の石炭のガス化温度までの昇温
に要する熱量は、石炭ガス化炉２内での発熱量の約１５
％を占めるに至る。そして、石炭ガス化炉２が高圧にな
ると、さらにこの割合は大きくなる傾向にある。このＮ
２ガスの昇温に必要な熱量は、原料の石炭を０２ガスに
よって燃焼させて補うことになるが、これは、石炭のガ
ス化効率の低下と、０２ガスのユーティリティの増加と
なる。また、一方生成ガス中へのＮ２ガスの混合量の増
大に伴い、生成ガスの発熱量の低下を招き、ガスタービ
ン５などのガス使用元への輸送配管の増大、燃焼時にお
ける燃焼不良による燃焼効率の低下ならびにＮＯｘの発
生量が増加するという問題が生じる。また、上記の石炭
の輸送用媒体としてのＮ２ガスはユーティリティとして
運転コストの増加の原因になっている。現在、多くの場
合は酸素プラント２５の副生成物であるＮ２ガスが使用
されているが、当然Ｎ２ガスにも生産コストの振り分け
がなされ、かつＮ２ガスを石炭の気流輸送を行なう所定
の圧力まで昇圧するに要する設備ならびに動力費を必要
とするなどの問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術の問題点を解消し、従来、原
料である石炭をガス化炉へ気流輸送するための搬送用媒
体として使用されているＮ２ガスの代りに、プラントか
ら発生する排ガス中のＣＯ２ガスを分離回収してＣＯ２
ガスを生成させるか、または排ガス中の０２ガスをＣＯ
２ガスに転換させてＣＯ２に富むガスを生成させて、こ
れを石炭ガス化炉へ再循環して、石炭の搬送用媒体なら
びにガス化剤として用いることによって、石炭のガス化
効率が良く、発熱量の高い良質の生成ガスを製造し、か
つユーティリティが少なくランニングコストの安価な石
炭のガス化法を提供することにある。

〔発明の概要〕

要するに本発明は、石炭ガス化炉を組合せたプラントに
おける石炭ガス化プロセスにおいて、上記プラントから
排出される排ガス中に含まれるＣＯ２ガスを分離回収し
てＣＯ２ガスを生成させるか、または上記排ガス中に含
まれる０□ガスをＣＯ２ガスに転換した後、排ガス中に
含まれるＣＯ２ガスを分離回収してＣＯ□ガスを生成さ
せるか、もしくは上記上記排ガス中に含まれる０２ガス
をＣＯ２ガスに転換してＣＯ２に富むガスを生成させ、
上記分離回収したＣＯ２ガスもしくはＣＯ□に富むガス
を、石炭ガス化炉へ再循環して１石炭を気流輸送するた
めの搬送用媒体ならびに石炭のガス化剤として用いるこ
とを基本とする石炭ガス化プロセスであって、石炭のガ
ス化効率が亮く、かつ発熱量の高い良質の生成ガスを製
造することができ、その上ユーティリティの低減をはか
ることのできる効果的な石炭ガス化法である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ、図面を参照しながらさ
らに具体的に説明する。図において、同一符号を付した
ものは同一部品（装置）または同一性能を有する部分で
ある。

（実施例　１）第１図は、本発明の一例である石炭ガス化と発電とを組
合せた複合プロセスにおける石炭のガス化法を示す系統
図である。図に示すごとく、石炭は石炭供給ホッパ１に
供給される。そして、コンプレッサ１８によって所定の
圧力にまで昇圧されたリサイクルの回収ＣＯ２ガスは、
石炭供給ホッパ１内へ圧力送入され、原料石炭はＣＯ２
ガスによる気流輸送によって石炭ガス化炉２内へ供給さ
れる。石炭ガス化炉２内では、酸素（０２）供給ライン
２０より吹込まれたＣ２により石炭の一部を燃焼させ、
石炭をガス化する反応温度にまで昇温させる。一般に、
石炭のガス化温度は反応装置によって異なるが８００〜
１８００℃の範囲である。この温度範囲において石炭ガ
ス化炉２内では次に示すガス化反応が生じている。

乾留、熱分解石炭　　　　　　　　石炭チャー（Ｃ）十炭化水素（Ｃ
ｎＨｍ）＋８２０熱分解ＣｎＨＩＩＩ−一→Ｈ２，ＣＨ，、Ｃ：、ｔＨ＋ｌ＋Ｈ
２＋　１／２０□→Ｈ２０ＣＨ，＋２０２→ＣＯ□＋２Ｎ２０石炭チャー（Ｃ）＋Ｈ，Ｏ−→Ｈ２＋ＧＯ石炭チャー（
Ｃ）＋ＧＯ□−→２ＣＯそして、石炭と共に供給されたＣＯ２ガスは、上記の石
炭チャー（Ｃ）との反応により、石炭チャーをガス化し
てＣＯガスに転換させる。

Ｃ＋ＣＯ，←２ＣＯまた、このＣＯ２ガスは、石炭チャーと直接反応するた
めに、ガス化され難い石炭チャー中の０分のガス化を助
長し、石炭のガス化効率を向上させる働きがある。この
ため、ＣＯ２ガスを用いた場合においては、石炭のガス
化により生じる生成ガスは１石炭の気流輸送による同伴
気体によって希釈され生成ガスのカロリが低下すること
はない。

石炭ガス化炉２を出た生成ガスは、熱交換器３による熱
回収後、ガス精製装置４を通り、脱しん、脱硫後、ガス
タービン５に導かれ、空気によって燃焼し発電する。ガ
スタービン５の排ガスは、廃熱回収ボイラ６によって熱
回収された後、スタック７より排気される。この廃熱回
収後の排ガスを排ガスバイパス１１によって触媒燃焼装
置１２へ導き、さらにガスタービン５の入口部より生成
ガスを、生成ガスライン１９によって触媒燃焼装置１２
へ導入して、排ガス中の０２をＣＯ２とト■２０に変換
させる。ガスタービン５の出口の排ガス組成は。

００２１２％、Ｈ２Ｏ６％、０２１０％、８２７２％程
度であり、８分は脱硫後のガスであるために含まれてい
ない。触媒燃焼用の生成ガスは、Ｎ２、Ｃ０１ＣＯ２を
主成分とする組成のガスであり、触媒燃焼後の排ガス組
成は、大略、ＣＯ２２５％、Ｈ２Ｏ１５％、Ｎ２６０％
となる。このガスは、熱回収装置１ｉ１３で冷却された
後、ＣＯ２吸収塔１４へ４入され、モノエタノールアミ
ン（ＭＥＡ）またはノチルジエタノールアミン（Ｍ　Ｄ
　Ｅ　Ａ）などのアミン系の吸収液によってガス中のＣ
Ｏ２が吸収され。

ＣＯ２放出塔１５からＣＯ２ガスが放出される。この放
出されたＣＯ□ガスはコンプレッサ１８で昇圧し。

Ｃ○２ライン１７を通って、石炭供給ホッパ１および石
炭ガス化炉２へ再Ｗ１環され１石炭の搬送媒体用ガス、
石炭のガス化剤あるいはバージ−ガスとして使用される
。ＣＯ２ガスの石炭ガス化反応面での効果は上述したと
おりであるが、安全性の面においても、Ｃ０２ガスと可
燃性ガスとの混合による爆発範囲は、Ｎ２ガスに比べて
狭いことはよく知られており極めて有利である。

本実施例の方法において、石炭ガス化炉２によって生成
される生成ガス中には、Ｎ２ガスを石炭の搬送用媒体と
して用いた時のようにＮ２が２０〜３０％も含有される
ことはなく、石炭中に本来含まれているＮ分のみによる
Ｎ２ガスが含まれるのみであって、生成ガス中には１〜
３％程度しか含まれず、したがってガスタービン５での
高温燃焼を行なってもＮＯｘの発生を大幅に低減させる
ことができる。

第３図に、石炭の搬送用媒体として、ＣＯ２ガスとＮ２
ガスを用いた場合の生成ガス発熱量（ｋｃａｌ／　Ｎｍ
３）、カーボン利用率（％）ａおよび冷ガス効率（％）
ｂの関係を示す。図に示すごとく。

０２　／石炭の比率が大きくなるにしたがい、すなわち
１石炭のガス化温度が高くなるにしたがってＣＯ２の反
応は促進され、カーボン利用率（％）および冷ガス効率
（％）共に、Ｎ２ガスの場合よりも向上しており、また
、生成ガスの発熱量（ｋｃａｌ／　Ｎｍ３）は、０□／
石炭のいずれの比率においても、ＣＯ２ガス使用の方が
高カロリを示している。

なお、触媒燃焼装置１２で燃焼させたガスの顕熱は、熱
回収装置１３によってスチームとして回収され、ガスタ
ービン５の廃熱回収ボイラ６のスチームと共に、スチー
ムタービン８へ導かれ電気に変換される。

（実施例　２）本発明の他の実施例を第２図に示す。図に示す石炭ガス
化と発電とを組合せた複合プロセスは、上述の実施例１
の第１図に示した複合プロセスにおいて、ガスタービン
５の排ガスを、廃熱回収ボイラ６によって廃熱を回収し
た後、排ガスバイパス１１で分岐し、コンプレッサ１８
によって昇圧後、触媒燃焼装置１２において、生成ガス
を用いて排ガス中の０２をＣＯ□に転換してＣＯ２に富
むガスを生成させ、石炭の搬送用媒体ならびにガス化剤
として用いる方法で、第１図に示す複合プロセスのＣＯ
２吸収塔１４およびＣＯ２放出塔１５によって構成され
るＣＯ２吸収装置を取り除いたものである。

そして、触媒燃焼装置１２を出た排ガスは、熱交換器２
３およびガス凝縮器２４によって冷却し水分を除去する
と、００２３０％、Ｎ２７０％の組成の排ガスとなる。

この組成の排ガスを再び熱交換器２３に通し昇温しで、
石炭供給ホッパ１ならびに石炭ガス化炉２へ供給する。

本実施例の方法では、排ガス中にＮ２が７０％程度含ま
れるため、上述の実施例１における方法に比べて、石炭
のガス化効率、生成ガスのカロリ、ＮＯｘ発生などの面
で不利となるが、ＣＯ□吸収装置を不要としたものであ
り、その分だけ設備費ならびにランニングコストが安価
となる。なお、ＣＯ，に富む再循環排ガスは昇温しで石
炭の搬送用媒体ならびにガス化剤として用いるので、供
給ガスの顕熱分のロスを少なくすることができる。さら
に、本実施例の複合プロセスでは、排ガス中の０２をＣ
Ｏ２に転換する燃焼装置として触媒燃焼装置を用いてい
るため高圧での操作が可能であり、昇圧に用いるコンプ
レッサ容量を縮小、または取り除くことができる。なお
、従来のＮ２ガスを使用する方法に比べ、ＣＯ２に富む
排ガス中には、Ｎ２の含有量が少ないので、石炭のガス
化効率が向上し、生成ガスの発熱量が高くなることは言
うまでもない。

本実施例においては、空気による石炭のガス化よりも、
酸素によるガス化の方が有効である。すなわち、空気に
よる石炭のガス化の場合は、すでに空気中のＮ２により
生成ガスは希釈されているために、生成ガスの発熱量が
ガスタービンにおける燃焼可能範囲の最低値である８０
０ｋｃａｌ／　Ｎｍ３以下となる恐れが多くあり、その
ために燃焼用空気の予熱などを行なう必要が生じてくる
ので、余分のＮ２は極力抑制する必要がある。したがっ
て。

ｏ２ガスを石炭のガス化に使用すれば、余分のＮ２含有
量を低くすることができると共に、ＣＯ２を含む再循環
ガスの保有する顕熱により、ガス化効率の向上をはかる
ことができ、かつ生成ガスの力口りの低下を防止するこ
とができる。なお、空気酸化による石炭のガス化の場合
には、酸素プラントの設置を必要としないので、その分
だけ設備費は安価になるが、パージガスとして不活性ガ
ス（Ｎ２）を別途用意する必要が生じ、ユーティリティ
が増加することになる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本発明の石炭ガス化炉を組
合せたプラントにおける石炭ガス化プロセスは、次に示
す優れた効果を有する。

（１）プラントの排ガス中のＣＯ２ガスを分離回収し、
あるいは燃焼処理を施すことによってＣＯ２に富む比較
的高温のガスを、石炭ガス化炉゛　へ石炭を供給する搬
送用媒体として使用するので、石炭ガス化炉内ではＣＯ
２ガスが石炭のガス化剤として高率的に反応し、そのた
め石炭のガス化効率を著しく高くすることができ、冷ガ
ス効率ならびにカーボン利用率を大幅に向上させること
ができる。

（２）石炭の搬送用媒体として不活性ガス（Ｎ２）を使
用する場合のごとく、石炭のガス化反応によって生成す
る生成ガスがＮ７によって大きく希釈されることがない
ので、生成ガスのカロリ低下が少なく、本来の石炭ガス
化発熱量である高カロリに保ち得る。

（３）石炭のガス化による生成ガス中のＮ２含有量を低
下させることができるので、例えばガスタービンなどで
の燃焼時におけるＮ０８の発生量を抑制することができ
る。このことは、ガスタービンの設計温度を高くするこ
とができ、発電効率の向上につながる。

（４）石炭ガス化炉よりの生成ガスならびに複合プロセ
スにおける排ガスを利用することによって、必要とする
石炭の搬送用媒体ならびにガス化剤をまかなうことがで
きるので、ユーティリティである不活性ガス（Ｎ２）の
使用を低減させることができる。したがって、０２プラ
ントを用いる場合には、その副生ガスである余剰のＮ２
を系外へ導き、製品として販売することができるメリッ
トがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１として引用した石炭ガス化と
発電とを組合せた複合プロセスにおける石炭のガス化法
を示す系統図、第２図は本発明の実施例２として引用し
た石炭ガス化と発電とを組合せた複合プロセスにおける
石炭のガス化法を示す系統図、第３図は本発明によるＣ
０２ガス使用の場合と、従来技術であるＮ２ガス使用の
場合の、生成ガス発熱量およびガス化効率の比較を示す
グラフ、第４図は従来技術の代表的な一例である石炭の
ガス化と発電とを組合せた複合プロセスにおける石炭の
ガス化法を示す系統図である。１・・・石炭供給ホッパ　　２・・・石炭ガス化炉３・
・・熱交換器　　　　　４・・・ガス精製装置Ｓ・・・
ガスタービン　　　６・・・廃熱回収ボイラ７・・・ス
タック　　　　　８・・・スチームタービン９・・・Ｇ
Ｔ９電機　　　　１０・・・ＳＴ発電機１１・・・排ガ
スバイパス　　１２・・・触媒燃焼装置１３・・・熱回
収装置　　　　１４・・・ＣＯ２吸収塔１５・・・ＣＯ
□放出塔　　　１６・・・排ガス還元ライン１７・・・
ＣＯ２ライン　　　　１８・・・コンプレッサ１９・・
・生成ガスライン　　２０・・・酸素供給ライン２１・
・・スラグ取出しホッパ２２・・・スラグ排出ライン　２３・・・熱交換器２４
・・・ガス凝縮器　　　　２５・・・酸素プラント代理
人弁理士　　中　村　純之助１Ｆ２図

Claims

【特許請求の範囲】１、石炭ガス化炉を組合せたプラントにおける石炭ガス
化プロセスにおいて、上記プラントから排出される排ガ
ス中に含まれるＣＯ＿２ガスを分離回収してＣＯ＿２ガ
スを生成させるか、または上記排ガス中に含まれるＯ＿
２ガスをＣＯ＿２ガスに転換した後、排ガス中に含まれ
るＣＯ＿２ガスを分離回収してＣＯ＿２ガスを生成させ
るか、もしくは上記排ガス中に含まれるＯ＿２ガスをＣ
Ｏ＿２ガスに転換してＣＯ＿２に富むガスを生成させる
手段を設け、さらに上記分離回収したＣＯ＿２ガスもし
くはＣＯ＿２に富むガスを、上記石炭ガス化炉へ再循環
して、原料石炭を気流輸送するための搬送用媒体ならび
に石炭のガス化剤として使用する手段を設けて、石炭の
ガス化を行なうことを特徴とする石炭のガス化法。２、石炭ガス化プロセスが、石炭ガス化と発電とを組合
せた石炭ガス化複合発電プロセスであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の石炭のガス化法。３、プラントから排出される排ガス中に含まれるＣＯ＿
２ガスの分離回収手段は、アミン系のＣＯ＿２吸収液を
用いるプロセスによることを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項に記載の石炭のガス化法。４、プラントから排出される排ガス中に含まれるＯ＿２
ガスのＣＯ＿２ガスへの転換手段は、触媒燃焼プロセス
によることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
３項のいずれか１項に記載の石炭のガス化法。５、プラントから排出される排ガス中に含まれるＯ＿２
ガスのＣＯ＿２ガスへの転換手段は、石炭ガス化炉によ
り生成された生成ガスの一部を上記排ガス中に混合し、
触媒燃焼プロセスによることを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の石炭のガ
ス化法。６、プラントから排出される排ガスが、ガスタービン出
口の排ガスであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第５項のいずれか１項に記載の石炭のガス化法
。