CN101978032A - 气化设备的运转方法 - Google Patents

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Abstract

在气化设备冷态起动时，向燃烧炉(9)供给流动用空气(10)，使燃烧炉流动层(11)流动化，同时供给预热燃料(22)，将燃烧炉流动层(11)预热至煤的自燃温度，然后向燃烧炉(9)投入煤(23)，加热燃烧炉流动层(11)，同时通过使流动介质在燃烧炉(9)和气化炉(1)之间循环，进行加热，在气化设备起动时及停止时，将与来自燃烧炉(9)的废气(15)进行热交换的来自废热回收锅炉(20)的蒸汽(2)供给到气化炉(1)中，通过利用废热的蒸汽(2)清扫气化炉(1)及导出通路(6)。

Description

气化设备的运转方法
技术领域
本发明涉及气化设备的运转方法。
背景技术
目前提出了各种气化设备，例如有具有气化炉和燃烧炉的称为2塔式的循环流动层气化设备(参见专利文献1)。
构成该2塔式气化设备的气化炉利用从下部供给的蒸汽形成流动介质(硅砂、石灰石等)的流动层，进行从上部投入的原料(煤、生物质、轮胎碎片等)的气化，生成生成气体和未反应焦炭，在气化炉中生成的生成气体通过导出通路排出到外部，另外气化炉中生成的未反应焦炭和流动介质的混合物通过导入管导入燃烧炉。
构成上述2塔式气化设备的燃烧炉通过从下部供给上吹用空气而形成流动层，使从气化炉导入的未反应焦炭燃烧，将流动介质加热，被上吹的燃烧废气被导入热旋风等介质分离装置，分离成流动介质和废气，分离的流动介质被供给到上述气化炉。
上述2塔式气化设备通过增大气化炉的容量，较长地保持原料的气化时间，由此具有像煤那样固定碳分量多的原料也可以有效气化的特征。
在上述2塔式气化设备起动时、特别是冷态起动时，需要首先将流动介质加热到原料能气化的温度，因此以往使LNG、LPG及轻油等燃料燃烧进行加热。但是，为了将收容在2塔式气化设备那样容量大的气化炉及燃烧炉内的大量流动介质加热到原料能气化的温度，需要LNG、LPG及轻油等大量燃料，并且因为上述燃料比较昂贵，所以具有加热流动介质耗费大量费用的问题。另外，因为气化设备生成可燃性的生成气体，所以在气化设备起动及停止时，必须用惰性气体清扫气化炉及生成气体的导出通路，以实现安全，故此目前通过供给氮气(N2)等惰性气体进行清扫。但是，气化炉的清扫通常需要气化炉容积5倍左右的惰性气体，所以有需要大型氮气制造装置、清扫所需费用增大的问题。
因此，对于气化设备，希望开发出能够降低特别是气化设备冷态起动时加热流动介质所需的费用、进而有效且廉价地进行清扫气化炉及生成气体的导出通路的作业的技术，目前尚未提出此类技术。
专利文献1：特开2005-041959号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明鉴于上述实际情况，其目地在于提供特别是能够降低气化设备冷态起动时加热流动介质所需的费用、进而、能够有效果且廉价地清扫气化炉及生成气体的导出通路的气化设备的运转方法。
用于解决课题的手段
本发明是气化设备的运转方法，上述气化设备具有下述部分：进行原料的气化，生成生成气体和未反应焦炭，将生成的生成气体从导出通路导出的气化炉；通过导入在该气化炉中生成的未反应焦炭使其燃烧来加热流动介质，从燃烧废气中分离流动介质供给到上述气化炉中的燃烧炉；至少与来自上述燃烧炉的废气进行热交换生成蒸汽的废热回收锅炉；其特征在于，
气化设备冷态起动时具有下述工序：
向燃烧炉及气化炉供给流动用空气，将燃烧炉和气化炉进行空气清扫的空气清扫工序，
向燃烧炉供给流动用空气，使燃烧炉流动层流动化的同时，供给预热燃料，将燃烧炉流动层预热至煤的自燃温度的燃烧炉流动层预热工序，
燃烧炉流动层提高至煤的自燃温度后，在燃烧炉内投入煤，通过煤的燃烧将燃烧炉流动层加热的同时，慢慢减少预热燃料的供给，停止供给的燃烧炉煤投入·预热燃料灭火工序，
在气化炉供给流动用空气，将气化炉流动层流动化，将气化炉的流动介质供给到燃烧炉的同时，向燃烧炉供给上吹用空气，使燃烧炉流动层的流动介质向气化炉循环的循环开始工序，
慢慢减少供给至气化炉的流动用空气的同时，向气化炉慢慢增加地供给与来自燃烧炉的废气热交换的来自废热回收锅炉的蒸汽，用蒸汽清扫气化炉及生成气体的导出通路的起动时清扫工序，
燃烧炉流动层的温度达到气化所需的目标温度时，向气化炉供给原料，开始利用蒸汽气化原料的气化原料投入工序，和
随着未反应焦炭被导入燃烧炉，慢慢减少向燃烧炉供给煤进而停止煤供给以使燃烧炉流动层维持目标温度的原料气化运转工序；
气化设备停止时具有下述工序：
向燃烧炉慢慢增加供给煤，同时慢慢减少对气化炉的原料供给，进而停止供给，以继续利用废热回收锅炉生成蒸汽的气化炉煤停止工序，
停止向气化炉供给原料后，将来自上述废热回收锅炉的蒸汽继续供给至气化炉，由此用蒸汽清扫气化炉及生成气体的导出通路的停止时清扫工序，和
停止向燃烧炉供给煤的燃烧炉煤停止工序。
在上述气化设备的运转方法中，优选在进行燃烧炉流动层预热工序的同时，也向气化炉供给流动用空气，使其流动化的同时，供给预热燃料，并行预热气化炉流动层。
另外，在上述气化设备的运转方法中，优选在与燃烧炉流动层预热工序同时并行预热气化炉流动层时，使气化炉出口的废气与来自燃烧炉的废气合流。
另外，在上述气化设备的运转方法中，可以在燃烧炉煤停止工序后，停止向燃烧炉供给流动用空气，将燃烧炉保持在封炉(banking)状态。
另外，在上述气化设备的运转方法中，可以在燃烧炉煤停止工序后，进行向燃烧炉供给流动用空气和向气化炉供给流动用空气，将气化设备冷却。
另外，在上述气化设备的运转方法中，预热燃料可以使用LNG、LPG、轻油中的任一种。
发明效果
根据本发明的气化设备运转方法，在气化设备冷态起动时，向燃烧炉供给流动用空气，使燃烧炉流动层流动化的同时，供给LNG、LPG、轻油之类的预热燃料，将燃烧炉预热至流动层煤的自燃温度，然后向燃烧炉投入煤，通过煤的燃烧将燃烧炉流动层加热，然后，使流动介质在燃烧炉和气化炉之间循环，进行加热，所以可以使LNG、LPG、轻油之类昂贵的预热燃料的使用量只为用于将燃烧炉的燃烧炉流动层预热的少量，所以能够大幅缩减用于冷态起动时流动介质加热的费用。
在气化设备起动时，通过将与来自燃烧炉的废气进行热交换的来自废热回收锅炉的蒸汽供给至气化炉，用蒸汽清扫气化炉及生成气体的导出通路，所以能够通过利用废热的蒸汽有效并且廉价地清扫气化炉及生成气体的导出通路。
在气化设备停止时，维持废热回收锅炉中的蒸汽生成，将该蒸汽供给至气化炉，由此用蒸汽清扫气化炉及生成气体的导出通路，所以在气化设备停止时，也可以通过利用废热的蒸汽有效并且廉价地清扫气化炉及生成气体的导出通路。
附图说明
[图1]表示实施本发明的2塔式气化设备之一例的侧面简图。
[图2]气化设备冷态起动时的空气清扫工序的说明图。
[图3]燃烧炉流动层预热工序的说明图。
[图4]燃烧炉煤投入·预热燃料灭火工序的说明图。
[图5]表示开始气化炉流动层的流动化的状态的说明图。
[图6]循环开始工序的说明图。
[图7]表示开始发生蒸汽的状态的说明图。
[图8]表示向气化炉投入蒸汽的状态的说明图。
[图9]起动时清扫工序的说明图。
[图10]表示向气化炉投入气化原料的状态的说明图。
[图11]气化运转工序的说明图。
[图12]表示为了在气化运转中保持温度进行助燃的状态的说明图。
[图13]表示在气化设备停止时向燃烧炉投入煤的状态的说明图。
[图14]气化炉原料停止工序的说明图。
[图15]停止时清扫工序的说明图。
[图16]表示停止向燃烧炉投入煤的状态的说明图。
[图17]表示将燃烧炉保持在封炉状态的状态的说明图。
[图18]表示向燃烧炉和气化炉供给流动用空气，冷却气化设备的状态的说明图。
符号说明
1气化炉
2蒸汽
3气化炉流动层
4原料
5生成气体
6导出通路
9燃烧炉
10流动用空气
10′上吹用空气
11燃烧炉流动层
14流动介质
15废气
20废热回收锅炉
21流动用空气
22预热燃料
22′预热燃料
23煤
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
图1表示实施本发明的2塔式气化设备之一例，该气化设备由气化炉1和燃烧炉9构成，气化炉1利用从下部的没有图示的空气扩散装置供给的蒸汽2形成流动介质(硅砂、石灰石等)的气化炉流动层3，进行从上部投入的原料4(煤、生物质、轮胎碎片等)的气化，生成生成气体和未反应焦炭，在气化炉1中生成的生成气体5通过导出通路6供给到生成气体处理***7中。在上述气化炉1中生成的未反应焦炭和流动介质的混合物8通过溢流(over flow)导入到燃烧炉9中。
燃烧炉9通过从下部的没有图示的空气扩散装置供给流动用空气10形成燃烧炉流动层11，使从上述气化炉1供给的未反应焦炭燃烧，将流动介质加热，通过流动而被上吹的燃烧废气12从燃烧炉9的上部导出，导入到热旋风等介质分离装置13，分离成流动介质14和废气15，分离的流动介质14返回上述气化炉1中，另外，在上述介质分离装置13中分离了流动介质14的废气15通过废气通路16被供给到废气处理***17中。
另外，在上述导出通路6和废气通路16中分别配置热交换器18、19，构成废热回收锅炉20，将给水供给到上述热交换器18、19中，生成蒸汽2，将该蒸汽2供给到上述气化炉1的下部。
另外，在燃烧炉9的下部能够供给LNG、LPG、轻油等预热燃料22，进而在燃烧炉9的燃烧炉流动层11的上部能够供给煤23。另外，在上述气化炉1的下部能够供给流动用空气21，进而可以供给LNG、LPG、轻油等预热燃料22′。
另外，在生成气体处理***7入口的导出通路6和废气处理***17入口的废气通路16之间，设置将其相互连接、可以将气化炉1出口的废气合流到来自燃烧炉9的废气15中的旁通管道(bypass duct)24。图中，25是测定燃烧炉流动层11的温度的燃烧炉温度计，26是测定气化炉流动层3的温度的气化炉温度计，27是测定生成气体5的氧浓度(O2浓度)、可燃性气体的浓度的气体成分计。
以下参照简化表示的图2～18说明图1所示的气化设备的运转方法。
(I)气化设备冷态起动时
如图2所示，向燃烧炉9供给流动用空气10的同时，向气化炉1供给流动用空气21，进行燃烧炉9和气化炉1的空气清扫(空气清扫工序)。该空气清扫工序基于在通常的流动层锅炉等中实施的运转法规进行。空气清扫完成后，气化炉1侧的流动用空气10的供给也可以暂时停止，但气化设备具备空气预热器时，废气的废热有助于气化炉流动层3的升温，所以也可以原样继续向气化炉1通气·流动化流动用空气10。
然后，如图3所示，向燃烧炉9供给流动用空气10，使燃烧炉流动层11流动化的同时，供给预热燃料22(LPG)进行燃烧，由此进行燃烧炉流动层11的预热(燃烧炉流动层预热工序)。
接下来，如图4所示，如果用燃烧炉温度计25检测的燃烧炉流动层11的温度达到煤的自燃温度(480℃)，则开始向燃烧炉9投入煤23，通过煤23的燃烧加热燃烧炉流动层11，同时慢慢减少预热燃料22的供给，进而停止预热燃料22的供给(燃烧炉煤投入·预热燃料灭火工序)。
然后，如图5所示，向气化炉1供给流动用空气21，将气化炉流动层3流动化，将气化炉1的流动介质14供入燃烧炉9的同时，如图6所示，通过向燃烧炉9供给与上述流动用空气10相比增加了空气量的上吹用空气10′，将燃烧炉流动层11的流动介质14返回气化炉1，由此开始循环(循环开始工序)。
通过增加煤23的投入量进行流动介质14的循环，将气化炉流动层3加热到900℃～1000℃的煤气化所需的目标温度，此时，如图7所示开始利用废热回收锅炉20产生蒸汽2。此时的蒸汽2被排出到体系外或回收。蒸汽2的压力达到能够将气化炉流动层3流动化的压力时，如图8所示，将废热回收锅炉20的蒸汽2供给到气化炉1下部。此时，以慢慢减少已经供给到气化炉1的流动用空气21的供给量、同时慢慢增加来自废热回收锅炉20的蒸汽2的供给的方式使其搭接切换。由此如图9所示，气化炉1及生成气体的导出通路6的残留空气被蒸汽2清扫(起动时清扫工序)。该起动时清扫进行至通过气体成分计27测定的氧浓度(O2浓度)接近于零的设定浓度。
然后，如图10所示，用燃烧炉温度计25检测的燃烧炉流动层11的温度达到气化所需的目标温度(900℃～1000℃)时，向气化炉1投入原料4(煤)，开始利用原料4的蒸汽2进行气化(气化原料投入工序)。
接下来，通过向气化炉1投入原料4，将未反应焦炭供给到燃烧炉9，由此增加在燃烧炉9中燃烧的燃烧量，所以随着未反应焦炭被导入燃烧炉9，慢慢减少向燃烧炉9供给煤23使以上述燃烧炉流动层11维持目标温度，进而如图11所示，停止煤的供给(气化运转工序)。另外，在气化运转中，燃烧炉流动层11的温度比目标温度低时，如图12所示，也可以向燃烧炉9辅助供给煤23′进行助燃使燃烧炉流动层11维持目标温度。
如上所述，在气化设备冷态起动时，向燃烧炉9供给流动用空气10使燃烧炉流动层11流动化的同时，供给LNG、LPG、轻油之类预热燃料22，将燃烧炉流动层11预热至煤的自燃温度，然后向燃烧炉9投入煤23，通过煤23的燃烧加热燃烧炉流动层11，然后，使流动介质14在燃烧炉9和气化炉1之间循环进行加热，所以可以使LNG、LPG、轻油之类昂贵的预热燃料22的使用量仅为用于将燃烧炉9的燃烧炉流动层11预热的少量，因此能够大幅缩减冷态起动时流动介质加热所需的费用。
进而，在气化设备起动时，通过将与来自燃烧炉9的废气15进行热交换的来自废热回收锅炉20的蒸汽2供给到气化炉1中，用蒸汽2清扫气化炉1及生成气体5的导出通路6，所以能够通过利用废热的蒸汽2有效并且廉价地清扫气化炉1及生成气体5的导出通路6。
另外，在上述气化设备冷态起动时的运转中，可以在进行图3所示的燃烧炉流动层预热工序的同时，也向气化炉1供给流动用空气10使气化炉流动层3流动，同时供给预热燃料22′并行预热气化炉流动层3，由此可以尽快提高流动介质的温度、缩短直至通过向气化设备投入原料开始气化为止的时间。
另外，在上述气化设备冷态起动时的运转中，如图3所示，与燃烧炉流动层预热工序同时进行向气化炉1供给预热燃料22′，并行预热气化炉流动层3时，通过旁通管道24使气化炉1出口的废气与来自燃烧炉9的废气15合流。这样一来，因为在燃烧炉9的废气通路16内如图1所示具备废气处理***17，所以可以用废气处理***17处理气化炉1出口的废气，而不使气化炉1出口的废气导入生成气体处理***7。
(II)气化设备停止时
为了停止利用气化设备的气化运转，如图13所示，向燃烧炉9慢慢增加供给煤23以继续利用废热回收锅炉20生成蒸汽2的同时，如图14所示，慢慢减少对气化炉1内的原料4供给，进而停止供给(气化炉原料停止工序)。
停止向气化炉1供给原料4后，如图15所示，向燃烧炉9供给上吹用空气10′，来自废热回收锅炉20的蒸汽2继续供给到气化炉1，用蒸汽2清扫气化炉1及生成气体5的导出通路6(停止时清扫工序)。另外，停止时清扫工序进行清扫至用气体成分计27测定的可燃性气体浓度接近零的设定浓度。
然后，如图16所示，停止向上述燃烧炉9供给煤23(燃烧炉煤停止工序)。
如上所述，在气化设备停止气化时，通过维持废热回收锅炉20中蒸汽2的生成，将该蒸汽2供给到气化炉1，将气化炉1及生成气体5的导出通路6用蒸汽2清扫，所以在气化设备停止时，也可以通过利用废热的蒸汽2有效并且廉价地清扫气化炉1及生成气体5的导出通路6。
另外，在上述气化设备停止时的运转中，在图16所示的燃烧炉煤停止工序后，通过如图17所示停止向燃烧炉9供给流动用空气10，可以将燃烧炉9保持在封炉状态，这样一来，能够保持燃烧炉9的流动介质的温度，所以在使气化设备重新起动时是有利的。
另外，在上述气化设备运转中，在图16所示的燃烧炉煤停止工序后，如图18所示能够通过进行向燃烧炉9供给流动用空气10和向气化炉1供给流动用空气21，将气化设备冷却。
另外，本发明不仅限于上述实施例，当然可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变更。
产业实用性
本发明的气化设备运转方法可以适用于具有气化炉和燃烧炉的气化设备中特别是减少气化设备冷态起动时加热流动介质所需的费用、进而有效并且廉价地清扫气化炉及生成气体的导出通路。

Claims (6)

1.一种气化设备的运转方法，上述气化设备具有下述部分：进行原料气化生成生成气体和未反应焦炭，将生成的生成气体从导出通路导出的气化炉；导入在该气化炉中生成的未反应焦炭使其燃烧，由此将流动介质加热，从燃烧废气中分离流动介质供给到上述气化炉的燃烧炉；至少与来自上述燃烧炉的废气进行热交换生成蒸汽的废热回收锅炉；
其特征在于，
气化设备冷态起动时具有下述工序：
向燃烧炉及气化炉供给流动用空气，将燃烧炉和气化炉进行空气清扫的空气清扫工序，
向燃烧炉供给流动用空气，使燃烧炉流动层流动化的同时，供给预热燃料，将燃烧炉流动层预热至煤的自燃温度的燃烧炉流动层预热工序，
在燃烧炉流动层提高至煤的自燃温度后向燃烧炉投入煤，通过煤的燃烧将燃烧炉流动层加热，同时慢慢减少预热燃料的供给进而停止供给的燃烧炉煤投入·预热燃料灭火工序，
向气化炉供给流动用空气，将气化炉流动层流动化，将气化炉的流动介质供给到燃烧炉中的同时，向燃烧炉供给上吹用空气，使燃烧炉流动层的流动介质向气化炉循环的循环开始工序，
慢慢减少供给至气化炉的流动用空气，同时向气化炉慢慢增加地供给与来自燃烧炉的废气进行热交换的来自废热回收锅炉的蒸汽，用蒸汽清扫气化炉及生成气体的导出通路的起动时清扫工序，
燃烧炉流动层的温度达到气化所需的目标温度时，在气化炉供给原料，开始用蒸汽气化原料的气化原料投入工序，和
随着向燃烧炉导入未反应焦炭，慢慢减少向燃烧炉供给煤进而停止煤的供给以使燃烧炉流动层维持目标温度的原料的气化运转工序；
气化设备停止时具有下述工序：
向燃烧炉慢慢增加供给煤的同时，慢慢减少对气化炉的原料的供给进而停止供给，以继续利用废热回收锅炉生成蒸汽的气化炉原料停止工序，
停止向气化炉供给原料后，继续将来自上述废热回收锅炉的蒸汽供给至气化炉，由此用蒸汽清扫气化炉及生成气体的导出通路的停止时清扫工序，和
停止向燃烧炉供给煤的燃烧炉煤停止工序。
2.如权利要求1所述的气化设备的运转方法，其中，在进行燃烧炉流动层预热工序的同时，也向气化炉供给流动用空气，使其流动化，同时供给预热燃料，并行预热气化炉流动层。
3.如权利要求2所述的气化设备的运转方法，其中，在进行燃烧炉流动层预热工序的同时并行预热气化炉流动层时，使气化炉出口的废气与来自燃烧炉的废气合流。
4.如权利要求1所述的气化设备的运转方法，其中，在燃烧炉煤停止工序后，停止向燃烧炉供给流动用空气，使燃烧炉保持封炉状态。
5.如权利要求1所述的气化设备的运转方法，其中，在燃烧炉煤停止工序后，进行向燃烧炉供给流动用空气和向气化炉供给流动用空气，将气化设备冷却。
6.如权利要求1或2所述的气化设备的运转方法，其中，预热燃料是LNG、LPG、轻油中的任一种。
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