JP2000121007A - Oxidizing furnace for coal gasification combined cycle power generation system - Google Patents
Oxidizing furnace for coal gasification combined cycle power generation systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化複合発
電システムに使用される酸化炉に関する。The present invention relates to an oxidation furnace used for an integrated coal gasification combined cycle system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】石炭火力プラントの発電効率向上のた
め、高度加圧流動床燃焼システムを使用した石炭ガス化
複合発電システムの開発が進められている。このような
発電システムは、石炭部分酸化炉（石炭ガス化炉）、脱
硫炉、酸化炉（ＰＦＢＣ：加圧流動層燃焼炉）、脱塵装
置、ガスタービン、蒸気タービン、脱硝装置等から構成
されている。このようなシステムでは、石灰石脱硫の際
にＣａＳが副生する。このＣａＳをそのまま廃棄する
と、大気中の水蒸気と反応してＨ２Ｓ（硫化水素）を発
生するため、酸化炉にてＣａＳＯ4に酸化安定化する必
要がある。しかし、酸化反応初期に粒子表面に生じるＣ
ａＳＯ4により、ガスの拡散が阻害されることがあっ
た。このため、粒子内部まで酸化することが困難とな
り、ＣａＳを完全に酸化することができないおそれがあ
った。2. Description of the Related Art In order to improve the power generation efficiency of a coal-fired power plant, the development of an integrated coal gasification combined cycle power generation system using a highly pressurized fluidized bed combustion system has been promoted. Such a power generation system includes a coal partial oxidation furnace (coal gasification furnace), a desulfurization furnace, an oxidation furnace (PFBC: pressurized fluidized bed combustion furnace), a dust removal device, a gas turbine, a steam turbine, a denitration device, and the like. ing. In such a system, CaS is by-produced during limestone desulfurization. If this CaS is discarded as it is, it reacts with water vapor in the atmosphere to generate H2S (hydrogen sulfide), so that it is necessary to oxidize and stabilize it into CaSO 4 in an oxidation furnace. However, C generated on the particle surface at the beginning of the oxidation reaction
The diffusion of gas was sometimes inhibited by aSO 4 . For this reason, it was difficult to oxidize the inside of the particles, and there was a possibility that CaS could not be completely oxidized.
【０００３】これに対して従来は、酸化炉内を二分割
し、互いに隣接するセル構造として、形成される流動層
を二分割し、一方の流動層を高酸素雰囲気、他方を低酸
素雰囲気として、ガス空塔速度差で層内粒子を循環させ
ることとしていた。これによって、流動層内の粒子を循
環させ、ＣａＳを高酸素雰囲気で酸化し、低酸素雰囲気
でＣａＳＯ4の還元分解を繰り返しながら粒子内部まで
酸化するようにしていた。酸化炉の温度コントロール
は、チャーの燃焼、ＣａＳの酸化による発熱と、流動層
内に挿入する伝熱管中の水あるいは水蒸気による除熱に
よるバランスで行う。上記二分割の流動層において、入
熱量はチャー、ＣａＳの供給量により決まるが、除熱量
は流動層内のガス空塔速度を変化させて流動層内の熱伝
達係数を変化させることで変化させることができる。On the other hand, conventionally, the inside of an oxidation furnace is divided into two parts, and a fluidized bed to be formed is divided into two parts in a cell structure adjacent to each other. One of the fluidized beds is set to a high oxygen atmosphere and the other to a low oxygen atmosphere. Then, the particles in the bed were circulated at a gas superficial velocity difference. This circulates the particles in the fluidized bed, oxidizes CaS in a high oxygen atmosphere, and oxidizes the inside of the particles while repeatedly reducing and decomposing CaSO 4 in a low oxygen atmosphere. The temperature of the oxidation furnace is controlled by the balance between the heat generated by the combustion of the char and the oxidation of CaS and the removal of heat by water or steam in the heat transfer tube inserted into the fluidized bed. In the two-part fluidized bed, the amount of heat input is determined by the supply amounts of char and CaS, but the amount of heat removed is changed by changing the gas superficial velocity in the fluidized bed and changing the heat transfer coefficient in the fluidized bed. be able to.
【０００４】上記酸素雰囲気は、従来酸化炉底から空気
を送り込むことによって行っていた。ところが、流動層
温度を調節する際にガス空塔速度を変化させると、二分
割した流動層間のガス空塔速度の差も変化し粒子の循環
量も変化することになる。すなわち、場合によっては、
循環量が減少し、ＣａＳの酸化安定化を必ずしも効率的
に行うことができなかった。[0004] The above-mentioned oxygen atmosphere has been conventionally carried out by sending air from the bottom of an oxidation furnace. However, if the gas superficial velocity is changed when adjusting the temperature of the fluidized bed, the difference in gas superficial velocity between the two divided fluidized layers also changes, and the amount of circulating particles also changes. That is, in some cases,
The circulation amount was reduced, and the oxidation stabilization of CaS could not always be performed efficiently.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に対
して、高度加圧流動床燃焼システムを使用した石炭ガス
化複合発電システムに使用される酸化炉であって、Ｃａ
Ｓの酸化安定化を効率的に行うことができるようにした
酸化炉を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an oxidizing furnace used in an integrated coal gasification combined cycle power generation system using an advanced pressurized fluidized bed combustion system.
An object of the present invention is to provide an oxidation furnace capable of efficiently stabilizing the oxidation of S.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、石炭部分酸化炉、酸化炉、及び石炭ガス
化ガス中の硫黄分を除去するための脱硫炉を含む石炭ガ
ス化複合発電システムに使用される石炭ガス化複合発電
システム用酸化炉において、炉底部のガス供給口と、形
成される流動層の中央部分のガス供給口とを具備するこ
とを特徴とする。また、本発明は別の形態として、酸化
炉内を二分割し、互いに隣接するセル構造とし、形成さ
れる流動層を二分割し、一方の流動層を高酸素雰囲気、
他方を低酸素雰囲気とし、高酸素雰囲気の形成される側
のセルに、上記流動層の中央部分のガス供給口を設ける
ことを含む。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a coal gasification system including a coal partial oxidation furnace, an oxidation furnace, and a desulfurization furnace for removing sulfur from coal gasification gas. An oxidation furnace for a combined gasification combined cycle system used in a combined cycle system is characterized by comprising a gas supply port at the bottom of the furnace and a gas supply port at a central portion of a fluidized bed to be formed. In another embodiment, the present invention divides the inside of the oxidation furnace into two parts, forms a cell structure adjacent to each other, divides the formed fluidized bed into two parts, and forms one fluidized bed in a high oxygen atmosphere,
This includes providing a gas supply port in the central portion of the fluidized bed in the cell on the side where the high oxygen atmosphere is formed, while setting the other in a low oxygen atmosphere.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下に添付図面に示した実施の形
態を参照しながら本発明に係る酸化炉を説明する。 第１の実施の形態 図１は、本発明に係る酸化炉の第１の実施の形態を示
す。この第１の実施の形態に係る酸化炉１では、空気供
給口を炉底部の供給口２と、流動層の中央部分の供給口
３の２ケ所とした点を特徴としている。この酸化炉１で
は、目皿４の下部の炉底部から上記供給口２より空気を
供給すると同時に水蒸気を水蒸気供給口５から供給す
る。目皿４の下は炉底部において風室６を構成する。こ
の風室６の下部及び目皿４を貫通して石炭供給ノズル７
の供給端８が目皿４の上に突出している。そして、目皿
４に向けて部分酸化炉からチャーが供給ノズル９から供
給される。また、脱硫炉からのサイクロン灰も目皿４に
向けて供給ノズル１０から供給される。流動層の粒子は
粒子排出管１２から排出されるが、流動層内の比較的重
い粒子は、炉底粒子抜き出し口１１から抜き出される。
排ガスは酸化炉排ガス出口１３から排出される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An oxidation furnace according to the present invention will be described below with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. First Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of an oxidation furnace according to the present invention. The oxidation furnace 1 according to the first embodiment is characterized in that two air supply ports are provided: a supply port 2 at the bottom of the furnace and a supply port 3 at the center of the fluidized bed. In the oxidation furnace 1, air is supplied from the supply port 2 from the furnace bottom below the perforated plate 4, and water vapor is supplied from the water vapor supply port 5. The air chamber 6 is formed below the plate 4 at the furnace bottom. The coal supply nozzle 7 penetrates through the lower part of the air chamber 6 and the perforated plate 4.
The supply end 8 projects above the plate 4. Then, the char is supplied from the partial oxidation furnace to the perforated plate 4 from the supply nozzle 9. The cyclone ash from the desulfurization furnace is also supplied from the supply nozzle 10 toward the perforated plate 4. The particles in the fluidized bed are discharged from the particle discharge pipe 12, while the relatively heavy particles in the fluidized bed are discharged from the furnace bottom particle discharge port 11.
The exhaust gas is discharged from an oxidation furnace exhaust gas outlet 13.
【０００８】酸化炉１では、石炭部分酸化炉からのチャ
ーが供給ノズル９から供給され、脱硫炉からのサイクロ
ン灰が供給ノズル１０から送給され、供給ノズル７から
石炭が供給される。これらの供給された原料は、炉底か
ら供給される空気と水蒸気とによって流動化され流動層
を形成する。そして、空気供給口２，３からの酸化ガス
（空気）中の酸素により、上記チャーを燃焼させる。ま
た、これとともに、ＣａＳをＣａＳＯ4に転換し、それ
ら酸化反応によって生じた反応熱で内蔵する熱交換器内
の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後のガスを排ガス出口
１３から石炭部分酸化炉へ送給する。In the oxidation furnace 1, char from a coal partial oxidation furnace is supplied from a supply nozzle 9, cyclone ash from a desulfurization furnace is supplied from a supply nozzle 10, and coal is supplied from a supply nozzle 7. These supplied raw materials are fluidized by air and steam supplied from the furnace bottom to form a fluidized bed. Then, the char is burned by oxygen in the oxidizing gas (air) from the air supply ports 2 and 3. At the same time, CaS is converted to CaSO 4, and the water or steam in the built-in heat exchanger is heated by the reaction heat generated by the oxidation reaction, and the gas after the heat exchange is discharged from the exhaust gas outlet 13 through the coal partial oxidation furnace. Send to
【０００９】ここで、２次空気供給口３の下側は低酸素
雰囲気に保たれ、上側は２次空気供給口３からの空気に
よって高酸素雰囲気に保たれる。これによって、粒子が
流動層内を上下に循環する間にＣａＳの酸化、ＣａＳＯ
4の還元分解が進みＣａＳ粒子は内部まで好適に酸化さ
れる。なお、空気供給口２から供給される空気と、２次
空気供給口から供給される空気の割合は、１：９〜７：
３であるが、好ましくは６対４とすることが好適であ
る。Here, the lower side of the secondary air supply port 3 is kept in a low oxygen atmosphere, and the upper side is kept in a high oxygen atmosphere by the air from the secondary air supply port 3. This allows the oxidation of CaS, CaSO while particles circulate up and down in the fluidized bed.
The reductive decomposition of 4 proceeds, and the CaS particles are suitably oxidized to the inside. The ratio of the air supplied from the air supply port 2 and the air supplied from the secondary air supply port is 1: 9 to 7:
3, but preferably 6 to 4.
【００１０】流動層における酸化操作は、投入されるＣ
ａＳの一単位当たり５〜１０時間程度行うことが好まし
い。重い粒子は順次抜き出し口１１から抜き出され、微
細粒子は、排出管１２から排出されて行く。前述したよ
うに、燃焼排ガスは、排ガス出口１３から上記石炭部分
酸化炉へ送給される。The oxidation operation in the fluidized bed is carried out by
It is preferable to carry out for about 5 to 10 hours per unit of aS. Heavy particles are sequentially extracted from the extraction port 11, and fine particles are discharged from the discharge pipe 12. As described above, the combustion exhaust gas is sent from the exhaust gas outlet 13 to the coal partial oxidation furnace.
【００１１】図２に、上記した第１の実施の形態につい
て説明した本発明に係る酸化炉が使用される石炭ガス化
複合発電システムの一実施の形態を示す。この実施の形
態は、ガスタービンからの排ガスから排熱回収を行う排
熱回収装置の後流に脱硝装置を配設したタイプである。
図２に示すように、この石炭ガス化複合発電システム
は、石炭部分酸化炉２１、酸化炉２２、脱硫炉２３、ガ
スタービン２４、排熱回収装置２５、２５、脱硝装置２
６及び煙突２７を含む。FIG. 2 shows an embodiment of an integrated coal gasification combined cycle system in which the oxidation furnace according to the present invention described in the first embodiment is used. This embodiment is of a type in which a denitration device is disposed downstream of an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat from exhaust gas from a gas turbine.
As shown in FIG. 2, the integrated coal gasification combined cycle system includes a partial coal oxidation furnace 21, an oxidation furnace 22, a desulfurization furnace 23, a gas turbine 24, exhaust heat recovery devices 25 and 25, and a denitration device 2.
6 and chimney 27.
【００１２】まず、本実施の形態に含まれる主要な構成
要素について概説する。石炭部分酸化炉（ガス化炉）２
１は、石炭を石炭ガス化ガスとチャーへ転換するための
炉である。すなわち、この炉２１では、石炭とその生成
チャーを流動化用の粒子とし、酸化炉２２からの燃焼排
ガスと酸化ガス（一般的には空気）とを流動化用のガス
としている。これらの粒子とガスとによって流動層を形
成する。そして、上記酸化炉燃焼排ガスと上記酸化ガス
とに含まれる酸素により石炭を燃焼させる。燃焼により
発生した二酸化炭素及び水蒸気と、上記酸化炉燃焼ガス
中の二酸化炭素及び水蒸気とにより、石炭を石炭ガス化
ガスとチャーに転換する。この部分酸化炉２１で起こる
主な反応は以下の通りである。 Ｃ＋ＣＯ2 → ２ＣＯ Ｃ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ＋Ｈ2 なお、チャーとは石炭をガス化した際に残存する炭素質
多孔材のことである。First, the main components included in the present embodiment will be outlined. Coal partial oxidation furnace (gasifier) 2
1 is a furnace for converting coal into coal gasification gas and char. That is, in the furnace 21, the coal and the char produced therefrom are used as fluidizing particles, and the combustion exhaust gas from the oxidizing furnace 22 and the oxidizing gas (generally, air) are used as the fluidizing gas. A fluidized bed is formed by these particles and the gas. Then, the coal is burned by oxygen contained in the oxidizing furnace combustion exhaust gas and the oxidizing gas. The coal is converted into coal gasified gas and char by the carbon dioxide and steam generated by the combustion and the carbon dioxide and steam in the oxidation furnace combustion gas. The main reactions occurring in the partial oxidation furnace 21 are as follows. C + CO 2 → 2CO C + H 2 O → CO + H 2 The char is a carbonaceous porous material remaining when coal is gasified.
【００１３】酸化炉２２の働きは、上記酸化炉２１につ
いて説明したと同様である。脱硫炉２３は、上記石炭ガ
ス化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定
・脱硫するための炉である。石炭部分酸化炉２１に連結
されており、投入される石灰石を流動化用の粒子とし、
石炭部分酸化炉２１から導入された石炭ガス化ガスを流
動化用のガスとして流動層を形成し、硫黄化合物の固定
を行う。この脱硫炉２３で起こる主な反応は以下の通り
である。 ＣａＣＯ3 → ＣａＯ＋ＣＯ2 ＣａＯ＋Ｈ2Ｓ → ＣａＳ＋Ｈ2ＯThe operation of the oxidation furnace 22 is the same as that of the oxidation furnace 21 described above. The desulfurization furnace 23 is a furnace for fixing and desulfurizing sulfur compounds in the coal gasification gas as CaS in limestone. It is connected to the coal partial oxidation furnace 21 and converts the limestone to be charged into particles for fluidization,
A fluidized bed is formed using the coal gasification gas introduced from the coal partial oxidation furnace 21 as a gas for fluidization, and the sulfur compound is fixed. The main reactions occurring in this desulfurization furnace 23 are as follows. CaCO 3 → CaO + CO 2 CaO + H 2 S → CaS + H 2 O
【００１４】排熱回収装置２５には、一般的には排ガス
ボイラが用いられる。ガスタービン２４から排出された
燃焼ガスの廃熱により水又は水蒸気を加熱して上記酸化
炉２２の熱交換器へ送給する。ガスタービン２４は、空
気圧縮機３０からの空気により燃焼器３１で石炭ガス化
ガスを燃焼させ、これによって回転する。なお、石炭ガ
ス化ガスに適合するガスタービンであることが好適であ
る。An exhaust gas boiler is generally used for the exhaust heat recovery device 25. Water or steam is heated by the waste heat of the combustion gas discharged from the gas turbine 24 and sent to the heat exchanger of the oxidation furnace 22. The gas turbine 24 burns the coal gasified gas in the combustor 31 with the air from the air compressor 30, and rotates by this. It is preferable that the gas turbine is compatible with coal gasification gas.
【００１５】次に、図２の石炭ガス化複合発電システム
の作用を説明する。まず、石炭部分酸化炉２１に石炭と
酸化ガス（空気）を供給すると、部分酸化炉２１におい
て、石炭が酸化ガス中の酸素と、酸化炉２２からの燃焼
排ガスによりガス化される。これによって、ガス化ガス
とチャーとに転換される。生成したチャーは酸化炉２２
に送られる。次いで、ガス化ガスは、脱硫炉２３に送ら
れる。脱硫炉２３においては、石灰石が供給されて石灰
石の流動層が形成され、石炭ガス化ガスは、その流動層
の流動化ガスの役割を果たす。ここで、石炭ガス化ガス
中の硫黄化合物（Ｈ2Ｓ及びＣＯＳ等）が石灰石中にＣ
ａＳとして固定され脱硫が行われる。残存する脱硫剤で
あるＣａＳを含む石灰石は、酸化炉２２に送られる。石
灰石の抜き出し量はオーバーフロー管により制御されて
おり、石灰石供給量に見合う量が抜き出され、一定の流
動層高を維持することになる。Next, the operation of the integrated coal gasification combined cycle system shown in FIG. 2 will be described. First, when coal and oxidizing gas (air) are supplied to the coal partial oxidation furnace 21, in the partial oxidation furnace 21, the coal is gasified by oxygen in the oxidizing gas and combustion exhaust gas from the oxidizing furnace 22. Thereby, it is converted into gasified gas and char. The generated char is oxidized furnace 22
Sent to Next, the gasification gas is sent to the desulfurization furnace 23. In the desulfurization furnace 23, limestone is supplied to form a fluidized bed of limestone, and the coal gasification gas plays a role of fluidizing gas in the fluidized bed. Here, sulfur compounds (H 2 S, COS, etc.) in the coal gasification gas contain C in the limestone.
It is fixed as aS and desulfurization is performed. Limestone containing CaS, which is a remaining desulfurizing agent, is sent to the oxidation furnace 22. The amount of limestone withdrawn is controlled by an overflow pipe, and an amount corresponding to the amount of limestone supplied is extracted to maintain a constant fluidized bed height.
【００１６】脱硫後の石炭ガス化ガスは、サイクロン３
６を経て、ガス冷却器３７に送られる。サイクロン３６
では、ＣａＳ及び残存するチャーが石炭ガス化ガスから
分離されて酸化炉２２に送られる。酸化炉２２では、図
１について前記したところによって処理が行われる。酸
化炉２２から排出される燃焼排ガスは、サイクロン３８
を経て石炭部分酸化炉２１に送られる。サイクロン３８
では、燃焼排ガスから石膏及び灰分が除去される。一
方、石炭ガス化ガスは、ガス冷却器３７で冷却された
後、除塵装置として設けたセラミックフィルター３９で
除塵される。ここで、約４５０℃付近となる。そして、
このガスは、ガスタービン２４の燃焼器３１に送られ
る。燃焼器３１は、空気圧縮機３０からの空気で石炭ガ
ス化ガスを燃焼させ、膨張側のタービンを回転させる。
そして、排ガスは排熱回収装置２５へと送られる。ここ
では排熱回収が行われ、エネルギーを回収して図示しな
い蒸気タービンの動力源となり、発電を行う。さらに、
脱硝装置２６では、排ガスの脱硝が行われ、煙突２７か
ら排ガスが排出される。The coal gasified gas after desulfurization is cyclone 3
After passing through 6, it is sent to the gas cooler 37. Cyclone 36
In the above, CaS and remaining char are separated from the coal gasification gas and sent to the oxidation furnace 22. In the oxidation furnace 22, the processing is performed as described above with reference to FIG. The combustion exhaust gas discharged from the oxidation furnace 22 is supplied to the cyclone 38.
And then sent to the coal partial oxidation furnace 21. Cyclone 38
In the above, gypsum and ash are removed from the combustion exhaust gas. On the other hand, the coal gasified gas is cooled by the gas cooler 37, and then dust is removed by the ceramic filter 39 provided as a dust removing device. Here, the temperature is about 450 ° C. And
This gas is sent to the combustor 31 of the gas turbine 24. The combustor 31 burns the coal gasification gas with the air from the air compressor 30, and rotates the turbine on the expansion side.
Then, the exhaust gas is sent to the exhaust heat recovery device 25. Here, exhaust heat recovery is performed, and energy is recovered to serve as a power source of a steam turbine (not shown) to generate power. further,
In the denitration device 26, the exhaust gas is denitrated, and the exhaust gas is discharged from the chimney 27.
【００１７】第２の実施の形態 図３は、本発明に係る酸化炉の第２の実施の形態を示
す。この第２の実施の形態に係る酸化炉５１は、内部を
互いに隣接する二分割したセル構造として流動層を二分
割し、一方のセル５０Ａ内の流動層を高酸素雰囲気、他
方のセル５０Ｂ内を低酸素雰囲気としている。そして、
左右のセル５０Ａ，Ｂの、ガス空塔速度差で層内粒子を
循環させることとしていた。これによって、流動層内の
粒子を循環させている。そして、本実施の形態では、高
酸素雰囲気側のセル５０Ａにおいて、空気供給口を炉底
部の供給口５２Ａ，Ｂと、流動層の中央部分の供給口５
３の３ケ所とした点を特徴としている。Second Embodiment FIG. 3 shows a second embodiment of the oxidation furnace according to the present invention. The oxidation furnace 51 according to the second embodiment divides a fluidized bed into two parts as a cell structure in which the inside is divided into two parts adjacent to each other. Is a low oxygen atmosphere. And
The particles in the bed were circulated at a gas superficial velocity difference between the left and right cells 50A and 50B. Thereby, the particles in the fluidized bed are circulated. In the present embodiment, in the cell 50A on the high oxygen atmosphere side, the air supply port is connected to the supply ports 52A and 52B at the furnace bottom and the supply port 5 at the center of the fluidized bed.
It is characterized in that it has three places of 3.
【００１８】この酸化炉５１では、左右のセルの目皿５
４Ａ，Ｂの下部の炉底部から上記供給口５２Ａ，Ｂより
空気を供給すると同時に水蒸気を水蒸気供給口５５Ａ，
Ｂから供給する。目皿５４Ａ，Ｂの下は炉底部において
風室５６Ａ，Ｂを構成する。このうち一方の風室５６Ａ
の下部及び目皿５４Ａを貫通して石炭供給ノズル５７の
供給端５８が目皿５４Ａの上に突出している。そして、
目皿５４Ｂに向けて部分酸化炉からのチャーがセル５０
Ｂの供給ノズル５９を経て供給される。また、脱硫炉か
らのサイクロン灰も目皿５４Ｂに向けてセル５０Ｂの供
給ノズル６０から供給される。流動層内の比較的重い粒
子は、炉底粒子抜き出し口６１から抜き出される。流動
層上方の微細粒子は粒子排出管６２から排出される。排
ガスは酸化炉排ガス出口６３から排出される。In the oxidation furnace 51, the plate 5 of the left and right cells is used.
At the same time as supplying air from the supply ports 52A, B from the bottom of the furnace below the lower parts 4A, 4B, steam is supplied to the steam supply ports 55A, 55A.
Supply from B. Air chambers 56A and 56B are formed at the bottom of the furnace below the plates 54A and 54B. One of the wind chambers 56A
The feed end 58 of the coal supply nozzle 57 protrudes above the perforated plate 54A through the lower part of the perforated plate 54A. And
The char from the partial oxidation furnace is moved to the cell 50 toward the plate 54B.
B is supplied through the B supply nozzle 59. Further, cyclone ash from the desulfurization furnace is also supplied from the supply nozzle 60 of the cell 50B toward the perforated plate 54B. Relatively heavy particles in the fluidized bed are extracted from the bottom particle extraction port 61. The fine particles above the fluidized bed are discharged from the particle discharge pipe 62. The exhaust gas is discharged from an oxidation furnace exhaust gas outlet 63.
【００１９】酸化炉５１では、石炭部分酸化炉からのチ
ャーが供給ノズル５９から供給され、脱硫炉からのサイ
クロン灰が供給ノズル６０から送給され、供給ノズル５
７から石炭が供給される。これらの供給された原料は、
炉底から供給される空気と水蒸気とによって流動化され
流動層を形成する。そして、空気供給口５２Ａ，Ｂ，５
３からの酸化ガス（空気）中の酸素により、上記チャー
を燃焼させる。また、これとともに、ＣａＳをＣａＳＯ
4に転換し、それら酸化反応によって生じた反応熱で内
蔵する熱交換器内の水又は水蒸気を加熱し、熱交換後の
燃焼排ガスを排ガス出口６３から石炭部分酸化炉へ送給
する。In the oxidation furnace 51, the char from the coal partial oxidation furnace is supplied from a supply nozzle 59, the cyclone ash from the desulfurization furnace is supplied from a supply nozzle 60, and the supply nozzle 5
7 supplies coal. These supplied raw materials are
It is fluidized by air and steam supplied from the furnace bottom to form a fluidized bed. Then, the air supply ports 52A, B, 5
The char is burned by the oxygen in the oxidizing gas (air) from Step 3. At the same time, CaS is replaced with CaSO
Converted to 4 to heat the water or steam in the heat exchanger having a built-in reaction heat generated by them oxidation reactions, the combustion exhaust gas after heat exchange to deliver from the exhaust gas outlet 63 into the coal partial oxidation furnace.
【００２０】ここで、向かって左側のセル５０Ａ内の流
動層を高酸素雰囲気、向かって右側のセル５０Ｂ内を低
酸素雰囲気としている。そして、左右のセル５０Ａ，５
０Ｂの、ガス空塔速度差で層内粒子を循環させることと
していた。これによって、流動層内の粒子を循環させて
いる。このような酸素分布に加え、２次空気供給口５３
の下側は低酸素雰囲気に保たれ、上側は２次空気供給口
５３からの空気によって高酸素雰囲気に保たれる。これ
によって、左右のセル５０Ａ，Ｂ間での横方向の粒子の
循環による酸素濃度の変化と、上下方向の酸素濃度の変
化を得ることができる。これによって、ＣａＳの酸化、
ＣａＳＯ4の還元分解が進み、ＣａＳ粒子は内部まで好
適に酸化される。なお、空気供給口２から供給される空
気と、２次空気供給口から供給される空気の割合は、
１：９〜７：３、好ましくは６対４とすることが好適で
ある。Here, the fluidized bed in the cell 50A on the left is a high oxygen atmosphere, and the cell 50B on the right is a low oxygen atmosphere. Then, the left and right cells 50A, 5
The particles in the bed were circulated at a gas superficial velocity difference of 0B. Thereby, the particles in the fluidized bed are circulated. In addition to such oxygen distribution, the secondary air supply port 53
The lower side is kept in a low oxygen atmosphere, and the upper side is kept in a high oxygen atmosphere by air from the secondary air supply port 53. As a result, it is possible to obtain a change in the oxygen concentration due to the horizontal circulation of particles between the left and right cells 50A and 50B, and a change in the oxygen concentration in the vertical direction. Thereby, oxidation of CaS,
The reductive decomposition of CaSO 4 proceeds, and the CaS particles are suitably oxidized to the inside. The ratio of the air supplied from the air supply port 2 and the air supplied from the secondary air supply port is as follows:
1: 9 to 7: 3, preferably 6 to 4.
【００２１】図３の実施の形態の酸化炉も図２について
説明した石炭ガス化複合発電システムに適用することが
できる。また、図１，３に示した酸化炉は、その目的に
沿う限り、他の形態の石炭ガス化複合発電システムにも
適用することができる。The oxidation furnace of the embodiment shown in FIG. 3 can also be applied to the integrated coal gasification combined cycle system described with reference to FIG. Further, the oxidation furnace shown in FIGS. 1 and 3 can be applied to other forms of integrated coal gasification combined cycle system as long as it meets its purpose.
【００２２】[0022]
【実施例】以下の試験条件で、本発明に係る酸化炉の運
転を行った。 温度：９００〜１０５０℃ 圧力：１０〜２０ａｔａ 出口Ｏ2濃度：１〜４％ 層高：１．０〜１．２ｍ 石灰石：井倉産石灰石、平均粒径０．３ｍｍ 図４に試験結果を示す。本発明に係る燃焼（二段燃焼）
のほうが、従来（通常燃焼）よりも優れていることが了
解される。EXAMPLE An oxidizing furnace according to the present invention was operated under the following test conditions. Temperature: 900-1050 ° C. Pressure: 10-20 ata Outlet O 2 concentration: 1-4% Bed height: 1.0-1.2 m Limestone: limestone from Ikura, average particle size 0.3 mm FIG. 4 shows the test results. Combustion according to the present invention (two-stage combustion)
It is understood that is superior to the conventional (normal combustion).
【００２３】[0023]
【発明の効果】本発明によれば、高度加圧流動床燃焼シ
ステムを使用した石炭ガス化複合発電システムに使用さ
れる酸化炉であって、ＣａＳの酸化安定化を効率的に行
うことができるようにした石炭ガス化複合発電システム
用酸化炉が提供される。According to the present invention, there is provided an oxidation furnace used for an integrated coal gasification combined cycle system using a highly pressurized fluidized bed combustion system, in which the oxidation of CaS can be efficiently stabilized. An oxidizing furnace for an integrated coal gasification combined cycle system as described above is provided.
【図１】本発明に係る石炭ガス化複合発電システム用酸
化炉の第１の実施の形態を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of an oxidation furnace for an integrated coal gasification combined cycle system according to the present invention.
【図２】本発明に係る酸化炉が使用される石炭ガス化複
合発電システムの実施の形態を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of an integrated coal gasification combined cycle system using the oxidation furnace according to the present invention.
【図３】本発明に係る石炭ガス化複合発電システム用酸
化炉の第２の実施の形態を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the oxidation furnace for an integrated coal gasification combined cycle system according to the present invention.
【図４】本発明に係る石炭ガス化複合発電システム用酸
化炉の試験結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing test results of the oxidation furnace for an integrated coal gasification combined cycle system according to the present invention.
１、５１ 酸化炉 ２，５２Ａ，Ｂ 空気供給口 ３，５３ ２次空気供給口 ４，５４Ａ，Ｂ 目皿 ５，５５Ａ，Ｂ 水蒸気供給口 ６，５６Ａ，Ｂ 風室 ７，５７ 石炭供給ノズル ９，５９ チャー供給ノズル １０，６０ サイクロン灰供給ノズル １１，６１ 炉底粒子抜き出し口 １２，６２ 粒子排出管 １３，６３ 酸化炉排ガス出口 ２１ 石炭部分酸化炉 ２２ 酸化炉 ２３ 脱硫炉 ２４ ガスタービン ２５ 排熱回収装置 ２６ 脱硝装置 ２７ 煙突 ３０ 空気圧縮機 ３１ 燃焼器 ３６ サイクロン ３７ ガス冷却器 ３８ サイクロン ３９ セラミックフィルター 1,51 Oxidation furnace 2,52A, B Air supply port 3,53 Secondary air supply port 4,54A, B Plate 5,55A, B Steam supply port 6,56A, B Air chamber 7,57 Coal supply nozzle 9 , 59 Char supply nozzle 10, 60 Cyclone ash supply nozzle 11, 61 Furnace bottom particle outlet 12, 62 Particle discharge pipe 13, 63 Oxidation furnace exhaust gas outlet 21 Coal partial oxidation furnace 22 Oxidation furnace 23 Desulfurization furnace 24 Gas turbine 25 Exhaust heat Recovery device 26 Denitration device 27 Chimney 30 Air compressor 31 Combustor 36 Cyclone 37 Gas cooler 38 Cyclone 39 Ceramic filter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土山 佳彦 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 3K091 AA20 BB05 BB22 CC12 CC23 DD01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yoshihiko Tsuchiyama 5-717-1, Fukabori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki F-term in Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 3K091 AA20 BB05 BB22 CC12 CC23 DD01
Claims (2)
化ガス中の硫黄分を除去するための脱硫炉を含む石炭ガ
ス化複合発電システムに使用される石炭ガス化複合発電
システム用酸化炉において、炉底部のガス供給口と、形
成される流動層の中央部分のガス供給口とを具備するこ
とを特徴とする石炭ガス化複合発電システム用酸化炉。An oxidation furnace for an integrated coal gasification combined cycle system used in an integrated coal gasification combined cycle system including a partial coal oxidation furnace, an oxidation furnace, and a desulfurization furnace for removing sulfur from coal gasified gas. , An oxidation furnace for an integrated coal gasification combined cycle system, comprising: a gas supply port at the bottom of the furnace; and a gas supply port at the center of the fluidized bed to be formed.
ル構造とし、形成される流動層を二分割し、一方の流動
層を高酸素雰囲気、他方を低酸素雰囲気とし、高酸素雰
囲気の形成される側のセルに、上記流動層の中央部分の
ガス供給口を設けることとしたことを特徴とする請求項
１の石炭ガス化複合発電システム用酸化炉。2. The inside of an oxidation furnace is divided into two parts to have a cell structure adjacent to each other, a fluidized bed to be formed is divided into two parts, one of the fluidized beds is a high oxygen atmosphere, and the other is a low oxygen atmosphere. 2. The oxidizing furnace for an integrated coal gasification combined cycle system according to claim 1, wherein a gas supply port at a central portion of the fluidized bed is provided in a cell on the side where the fluidized bed is formed.
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|---|---|---|---|---|
| JP2007091787A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Chubu Electric Power Co Inc | Method for operating fluidized bed gasification apparatus and fluidized bed gasification apparatus, coal gasification hybrid power system |
| JP2008163257A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sekitan Energy Center | Fluidized-bed gasifier, method for operating the same, and coal gasification hybrid power generating system |
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