JP2002167583A - 石炭ガス化装置の制御方法 - Google Patents
石炭ガス化装置の制御方法Info
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- JP2002167583A JP2002167583A JP2000362860A JP2000362860A JP2002167583A JP 2002167583 A JP2002167583 A JP 2002167583A JP 2000362860 A JP2000362860 A JP 2000362860A JP 2000362860 A JP2000362860 A JP 2000362860A JP 2002167583 A JP2002167583 A JP 2002167583A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭ガス化装置の負荷変動時におけるガス化
炉のガスの温度変化を抑制して、ガス化性能を安定させ
る。 【解決手段】 ガス化炉で石炭をガス化した際のガスの
温度を測定するガス温度計測器３を設け、このガス温度
計測器３の信号に基づいて、ガス化炉に供給する酸素／
石炭比１６を補正する。
炉のガスの温度変化を抑制して、ガス化性能を安定させ
る。 【解決手段】 ガス化炉で石炭をガス化した際のガスの
温度を測定するガス温度計測器３を設け、このガス温度
計測器３の信号に基づいて、ガス化炉に供給する酸素／
石炭比１６を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭をガス化する
石炭ガス化装置に係り、特にガス化炉に供給する酸素量
を決定するに好適な制御方法に関する。
石炭ガス化装置に係り、特にガス化炉に供給する酸素量
を決定するに好適な制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭をガス化する石炭ガス化装置は、ガ
ス化炉を有しており、このガス化炉の方式として、固定
床、移動床、流動床および気流層などが知られている。
このうち気流層方式は、微粉状にした石炭を、酸素など
のガス化剤とともにガス化炉内に供給し、石炭灰の融点
以上の温度で石炭をガス化する方式である。この方式
は、ガス化効率が高い、適用炭種が広い、環境適合性に
優れている等の特徴を有し、合成ガス、複合発電、燃料
電池などの燃料および原料製造に適しているため、国内
外で開発が進められている。
ス化炉を有しており、このガス化炉の方式として、固定
床、移動床、流動床および気流層などが知られている。
このうち気流層方式は、微粉状にした石炭を、酸素など
のガス化剤とともにガス化炉内に供給し、石炭灰の融点
以上の温度で石炭をガス化する方式である。この方式
は、ガス化効率が高い、適用炭種が広い、環境適合性に
優れている等の特徴を有し、合成ガス、複合発電、燃料
電池などの燃料および原料製造に適しているため、国内
外で開発が進められている。
【０００３】このようなガス化炉には、ガス化剤である
酸素と原料である石炭とが供給されるが、この酸素と石
炭の供給の割合は、石炭量デマンド（石炭の供給量要求
値）に対して、予め酸素／石炭比を設定し、この酸素／
石炭比から酸素流量デマンド（酸素の供給量要求値）が
求められる。この酸素流量デマンドと実際の酸素流量と
の偏差を算出して、この結果により酸素流量調整弁を開
閉して酸素の供給量を制御する。
酸素と原料である石炭とが供給されるが、この酸素と石
炭の供給の割合は、石炭量デマンド（石炭の供給量要求
値）に対して、予め酸素／石炭比を設定し、この酸素／
石炭比から酸素流量デマンド（酸素の供給量要求値）が
求められる。この酸素流量デマンドと実際の酸素流量と
の偏差を算出して、この結果により酸素流量調整弁を開
閉して酸素の供給量を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の酸素／
石炭比の制御方法では、ガス化炉での燃焼状態をフィー
ドバックする機構がないため、運転負荷が変動したり、
原料の炭種の性状が変化したりすると、ガス化炉のガス
の温度が変動してしまう。また、このガス化炉で溶融さ
れるスラグには、炉壁に付着しやすい温度域があるた
め、ガス化炉のガスの温度が変動して、この温度域にガ
ス化炉の温度がなってしまうと、スラグがガス化炉の炉
壁に大量に付着するなどして、石炭ガス化炉装置の安定
した運転が行えないなどの問題があった。
石炭比の制御方法では、ガス化炉での燃焼状態をフィー
ドバックする機構がないため、運転負荷が変動したり、
原料の炭種の性状が変化したりすると、ガス化炉のガス
の温度が変動してしまう。また、このガス化炉で溶融さ
れるスラグには、炉壁に付着しやすい温度域があるた
め、ガス化炉のガスの温度が変動して、この温度域にガ
ス化炉の温度がなってしまうと、スラグがガス化炉の炉
壁に大量に付着するなどして、石炭ガス化炉装置の安定
した運転が行えないなどの問題があった。
【０００５】本発明の課題は、負荷変動時におけるガス
化炉のガスの温度変化を抑制して、石炭ガス化装置のガ
ス化性能を安定させることにある。
化炉のガスの温度変化を抑制して、石炭ガス化装置のガ
ス化性能を安定させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を次
の手段により解決する。すなわち、石炭ガス化装置に、
ガス化炉で石炭をガス化した際のガスの温度を測定する
温度計測器を設け、この温度計測器の信号に基づいて、
ガス化炉に供給する酸素／石炭比を補正する石炭ガス化
装置の制御方法である。
の手段により解決する。すなわち、石炭ガス化装置に、
ガス化炉で石炭をガス化した際のガスの温度を測定する
温度計測器を設け、この温度計測器の信号に基づいて、
ガス化炉に供給する酸素／石炭比を補正する石炭ガス化
装置の制御方法である。
【０００７】このような制御方法とすると、石炭ガス化
装置の運転負荷が変わったり、原料である石炭の性状が
変わったりしても、ガス化炉のガス温度の変動を抑制す
ることができる。例えば、ガス化炉のガスの温度が低下
した場合は、ガス化炉に供給する微粉炭と酸素の酸素／
炭素比を高くして、ガスの温度を上昇させる。逆にガス
化炉のガスの温度が上昇し過ぎた場合は、酸素／炭素比
を低くして温度の上昇を抑制することができる。このよ
うに、温度計測器からの信号によりガス化炉に供給する
酸素と微粉炭の酸素／石炭比を変更して、ガス化炉のガ
ス温度の変動を抑制することができるので、ガス化炉の
ガス温度の変動によりスラグの付着力が変化するのを抑
えることができ、安定したスラグの排出ができる。この
ため、スラグのガス化炉の炉壁への大量の付着などを防
ぐことができ、石炭ガス化装置の運転を安定させること
ができる。
装置の運転負荷が変わったり、原料である石炭の性状が
変わったりしても、ガス化炉のガス温度の変動を抑制す
ることができる。例えば、ガス化炉のガスの温度が低下
した場合は、ガス化炉に供給する微粉炭と酸素の酸素／
炭素比を高くして、ガスの温度を上昇させる。逆にガス
化炉のガスの温度が上昇し過ぎた場合は、酸素／炭素比
を低くして温度の上昇を抑制することができる。このよ
うに、温度計測器からの信号によりガス化炉に供給する
酸素と微粉炭の酸素／石炭比を変更して、ガス化炉のガ
ス温度の変動を抑制することができるので、ガス化炉の
ガス温度の変動によりスラグの付着力が変化するのを抑
えることができ、安定したスラグの排出ができる。この
ため、スラグのガス化炉の炉壁への大量の付着などを防
ぐことができ、石炭ガス化装置の運転を安定させること
ができる。
【０００８】また、酸素／石炭比の制御は、石炭供給量
の設定値に対して、必要な酸素供給量を求め、この酸素
供給量を温度計測器からの信号に基づいて補正して、ガ
ス化炉への酸素供給量を酸素流量調整弁により調整する
制御方法により行うこともできる。ここで、温度計測器
は、ガス化炉の炉壁に付着したスラグの影響を受け難
い、ガス化炉の出口ガス温度を測定するのが好ましい。
の設定値に対して、必要な酸素供給量を求め、この酸素
供給量を温度計測器からの信号に基づいて補正して、ガ
ス化炉への酸素供給量を酸素流量調整弁により調整する
制御方法により行うこともできる。ここで、温度計測器
は、ガス化炉の炉壁に付着したスラグの影響を受け難
い、ガス化炉の出口ガス温度を測定するのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の主
要部の制御系統図である。図１に示すように、石炭ガス
化装置は、ガス化炉に供給される酸素の流量を測定する
酸素流量計１と、ガス化炉の出口部に設けられガス化炉
の出口ガスの温度を測定するガス温度計測器３と、この
ガス温度計測器３による測定値とガス温度設定値５との
偏差を算出する減算器７と、この減算器７からの信号を
処理する調節器９とを有している。また、石炭量デマン
ド１１（石炭の供給量要求値）から酸素／石炭比を設定
する関数発生器１３と、この関数発生器１３により設定
された酸素／石炭比と、調整器９により処理された信号
とを加算する加算器１５とが備えられている。更に、こ
の加算器１５により加算された酸素／石炭比１６と、石
炭量デマンド１１に係数器１７を介した信号とを掛け合
せて酸素流量デマンド１８（酸素の供給量要求値）を算
出する乗算器１９と、この乗算器１９により算出された
酸素流量デマンド１８と酸素流量計１からの信号との偏
差を算出する減算器２１とが設けられている。更にま
た、減算器２１からの信号を処理する調整器２３と、こ
の調整器２３により処理された信号により、酸素の供給
量を制御する酸素流量調整弁２５とが備えられている。
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の主
要部の制御系統図である。図１に示すように、石炭ガス
化装置は、ガス化炉に供給される酸素の流量を測定する
酸素流量計１と、ガス化炉の出口部に設けられガス化炉
の出口ガスの温度を測定するガス温度計測器３と、この
ガス温度計測器３による測定値とガス温度設定値５との
偏差を算出する減算器７と、この減算器７からの信号を
処理する調節器９とを有している。また、石炭量デマン
ド１１（石炭の供給量要求値）から酸素／石炭比を設定
する関数発生器１３と、この関数発生器１３により設定
された酸素／石炭比と、調整器９により処理された信号
とを加算する加算器１５とが備えられている。更に、こ
の加算器１５により加算された酸素／石炭比１６と、石
炭量デマンド１１に係数器１７を介した信号とを掛け合
せて酸素流量デマンド１８（酸素の供給量要求値）を算
出する乗算器１９と、この乗算器１９により算出された
酸素流量デマンド１８と酸素流量計１からの信号との偏
差を算出する減算器２１とが設けられている。更にま
た、減算器２１からの信号を処理する調整器２３と、こ
の調整器２３により処理された信号により、酸素の供給
量を制御する酸素流量調整弁２５とが備えられている。
【００１０】このように構成されていることにより、ガ
ス温度計測器３で測定されたガス化炉の出口ガス温度
は、信号となり減算器７に送られる。ガス温度計測器３
の出力信号が送られた減算器７は、ガス温度設定値５と
の偏差を算出して、この偏差を調整器９に送る。調整器
９は、送られた偏差を信号処理してガス温度フィードバ
ック信号として加算器１５に入力する。加算器１５は、
関数発生器１３が設定した酸素／石炭比と、入力された
ガス温度フィードバック信号とを加算して、新たな酸素
／石炭比１６を算出する。この加算器１５により新たに
算出された酸素／石炭比１６は、乗算器１９に送られ
る。乗算器１９は、係数器１７を介して送られる石炭量
デマンド１１の信号と、送られた酸素／石炭比１６を掛
け合せて酸素流量デマンド１８を算出する。この乗算器
１９により算出された酸素流量デマンド１８は、減算器
２１に送られ、減算器２１は、酸素流量デマンド１８と
酸素流量計１からの信号との偏差を算出して調整器２３
に信号を送る。この信号を調整器２３が信号処理して、
酸素流量調整弁２５に送り、この送られた信号により酸
素流量調整弁２５が開閉されることにより、ガス化炉へ
の酸素の供給量が制御される。
ス温度計測器３で測定されたガス化炉の出口ガス温度
は、信号となり減算器７に送られる。ガス温度計測器３
の出力信号が送られた減算器７は、ガス温度設定値５と
の偏差を算出して、この偏差を調整器９に送る。調整器
９は、送られた偏差を信号処理してガス温度フィードバ
ック信号として加算器１５に入力する。加算器１５は、
関数発生器１３が設定した酸素／石炭比と、入力された
ガス温度フィードバック信号とを加算して、新たな酸素
／石炭比１６を算出する。この加算器１５により新たに
算出された酸素／石炭比１６は、乗算器１９に送られ
る。乗算器１９は、係数器１７を介して送られる石炭量
デマンド１１の信号と、送られた酸素／石炭比１６を掛
け合せて酸素流量デマンド１８を算出する。この乗算器
１９により算出された酸素流量デマンド１８は、減算器
２１に送られ、減算器２１は、酸素流量デマンド１８と
酸素流量計１からの信号との偏差を算出して調整器２３
に信号を送る。この信号を調整器２３が信号処理して、
酸素流量調整弁２５に送り、この送られた信号により酸
素流量調整弁２５が開閉されることにより、ガス化炉へ
の酸素の供給量が制御される。
【００１１】このように、ガス化炉の出口ガスの温度を
計測して、この出口ガスの温度によるフィードバック補
正を加えて、酸素供給量を制御することにより、ガス化
炉の負荷変動および石炭の性状の変動に対しても、酸素
／石炭比を適切に制御することができる。これにより、
ガス化炉の出口ガスの温度の変動が抑えられ、目標値の
近傍にガス化炉のガスの温度を維持することができ、ガ
ス化炉の炉壁に付着するスラグの量の変動を防ぐことが
できる。このため、スラグの排出も安定して、ガス化炉
の出口部に付着したスラグが、ガス化炉の出口を閉塞す
ることもなくなり、石炭ガス化装置のガス化性能を安定
させることができる。また、ガス化炉のガス温度の変動
を抑えることができるので、ガス化炉の炉壁に設けられ
た例えば耐火材等の損傷を軽減することができる。
計測して、この出口ガスの温度によるフィードバック補
正を加えて、酸素供給量を制御することにより、ガス化
炉の負荷変動および石炭の性状の変動に対しても、酸素
／石炭比を適切に制御することができる。これにより、
ガス化炉の出口ガスの温度の変動が抑えられ、目標値の
近傍にガス化炉のガスの温度を維持することができ、ガ
ス化炉の炉壁に付着するスラグの量の変動を防ぐことが
できる。このため、スラグの排出も安定して、ガス化炉
の出口部に付着したスラグが、ガス化炉の出口を閉塞す
ることもなくなり、石炭ガス化装置のガス化性能を安定
させることができる。また、ガス化炉のガス温度の変動
を抑えることができるので、ガス化炉の炉壁に設けられ
た例えば耐火材等の損傷を軽減することができる。
【００１２】ガス化炉の出口ガスの温度を測定するガス
温度計測器３は、ガス化炉で生成されるスラグやチャー
などの付着の影響を受けにくい、例えば、音波を利用し
た温度計測器とするのが好ましい。関数発生器１３は、
酸素／石炭比が炭種毎に設定されているのが好ましい。
温度計測器３は、ガス化炉で生成されるスラグやチャー
などの付着の影響を受けにくい、例えば、音波を利用し
た温度計測器とするのが好ましい。関数発生器１３は、
酸素／石炭比が炭種毎に設定されているのが好ましい。
【００１３】ここで、本発明に好適な石炭ガス化プラン
トの構成を図に基づいて説明する。図２は、石炭ガス化
プラントの主要部の構成を示す概略図である。図２に示
すように、石炭ガス化プラントは、原料である石炭を粉
砕して微紛化する石炭前処理器３１と、この微紛化され
た石炭（微粉炭）をガス化するガス化炉３３とを備えて
いる。また、このガス化炉３３で生成されたガス、灰お
よびチャーの熱回収を行う熱回収ボイラ３５と、この熱
回収ボイラにより熱回収されたガス、灰およびチャーな
どに含まれるばいじん（粉じん）を除去する脱じん器
（集じん器）３７と、この脱じん器３７によりばいじん
が除去されたガスなどを浄化するガス精製器３９と、こ
の浄化されたガスなどを燃焼させ動力を得るガスタービ
ン４１とを有している。更に、このガスタービン４１の
燃焼により生成された排ガスの熱回収を行う排熱回収ボ
イラ４３と、この排熱回収ボイラ４３で発生した蒸気か
ら動力を得る蒸気タービン４５とが設けられている。更
にまた、ガスタービン４１の排ガスの一部を回収し、空
気から酸素を分離してガス化炉３３に供給する空気分離
器４７が備えられている。
トの構成を図に基づいて説明する。図２は、石炭ガス化
プラントの主要部の構成を示す概略図である。図２に示
すように、石炭ガス化プラントは、原料である石炭を粉
砕して微紛化する石炭前処理器３１と、この微紛化され
た石炭（微粉炭）をガス化するガス化炉３３とを備えて
いる。また、このガス化炉３３で生成されたガス、灰お
よびチャーの熱回収を行う熱回収ボイラ３５と、この熱
回収ボイラにより熱回収されたガス、灰およびチャーな
どに含まれるばいじん（粉じん）を除去する脱じん器
（集じん器）３７と、この脱じん器３７によりばいじん
が除去されたガスなどを浄化するガス精製器３９と、こ
の浄化されたガスなどを燃焼させ動力を得るガスタービ
ン４１とを有している。更に、このガスタービン４１の
燃焼により生成された排ガスの熱回収を行う排熱回収ボ
イラ４３と、この排熱回収ボイラ４３で発生した蒸気か
ら動力を得る蒸気タービン４５とが設けられている。更
にまた、ガスタービン４１の排ガスの一部を回収し、空
気から酸素を分離してガス化炉３３に供給する空気分離
器４７が備えられている。
【００１４】この石炭ガス化プラントに供給される石炭
は、まず、石炭前処理器３１に供給され、微紛化され
る。石炭前処理器３１で微紛化された微粉炭は、空気分
離器４７により分離された酸素と共にガス化炉３３に供
給され、ガス化される。ガス化炉３３は、供給された微
粉炭と酸素から、ガス、灰およびチャーを生成し、これ
らガス、灰およびチャーは、熱回収ボイラ３５で熱回収
され、脱じん器３７で脱じんされ、ガス精製器３９で浄
化され、ガスタービン４１で燃焼し、この燃焼により排
ガスが生成される。この排ガスは、一部が空気分離器４
７に供給され、一部が排熱回収ボイラ４３に供給され
る。排熱回収ボイラ４３は、供給された排ガスの熱によ
り蒸気を発生させ、この蒸気は蒸気タービンに供給され
る。
は、まず、石炭前処理器３１に供給され、微紛化され
る。石炭前処理器３１で微紛化された微粉炭は、空気分
離器４７により分離された酸素と共にガス化炉３３に供
給され、ガス化される。ガス化炉３３は、供給された微
粉炭と酸素から、ガス、灰およびチャーを生成し、これ
らガス、灰およびチャーは、熱回収ボイラ３５で熱回収
され、脱じん器３７で脱じんされ、ガス精製器３９で浄
化され、ガスタービン４１で燃焼し、この燃焼により排
ガスが生成される。この排ガスは、一部が空気分離器４
７に供給され、一部が排熱回収ボイラ４３に供給され
る。排熱回収ボイラ４３は、供給された排ガスの熱によ
り蒸気を発生させ、この蒸気は蒸気タービンに供給され
る。
【００１５】このように構成された石炭ガス化プラント
に、本発明の制御方法を用いると、ガス化炉３３の出口
ガス温度の変動が抑制され、ガスの組成の変動が小さく
なる。そのため、ガス化炉３３の後流に設けられたガス
タービン４１に、ガス化炉３３で生成されたガスが燃料
として供給される場合、燃料としてガスの組成が安定す
るので、ガスタービン４１の発熱量の変動も少なくな
り、石炭ガス化プラントの運用性が向上する。
に、本発明の制御方法を用いると、ガス化炉３３の出口
ガス温度の変動が抑制され、ガスの組成の変動が小さく
なる。そのため、ガス化炉３３の後流に設けられたガス
タービン４１に、ガス化炉３３で生成されたガスが燃料
として供給される場合、燃料としてガスの組成が安定す
るので、ガスタービン４１の発熱量の変動も少なくな
り、石炭ガス化プラントの運用性が向上する。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、負荷の変動時における
ガス化炉のガスの温度変化を抑制することにより、石炭
ガス化装置のガス化性能を安定することができる。
ガス化炉のガスの温度変化を抑制することにより、石炭
ガス化装置のガス化性能を安定することができる。
【図１】本発明の一実施形態の主要部の制御系統図であ
る。
る。
【図２】石炭ガス化プラントの主要部の構成を示す概略
図である。
図である。
１ 酸素流量計 ３ ガス温度計測器 ５ ガス温度設定値 ７，２１ 減算器 ９，２３ 調整器 １１ 石炭量デマンド １３ 関数発生器 １５ 加算器 １６ 酸素／石炭比 １７ 係数器 １８ 酸素流量デマンド １９ 乗算器 ２５ 酸素流量調整弁
Claims (3)
- 【請求項１】 ガス化炉で石炭をガス化した際のガスの
温度を測定する温度計測器を設け、該温度計測器からの
信号に基づいて、前記ガス化炉における酸素／石炭比を
補正することを特徴とする石炭ガス化装置の制御方法。 - 【請求項２】 ガス化炉で石炭をガス化した際のガスの
温度を測定する温度計測器を設け、前記ガス化炉に供給
する石炭の供給量の設定値に対し、必要な酸素供給量を
求め、該酸素供給量を前記温度計測器からの信号に基づ
いて補正して、前記ガス化炉への前記酸素供給量を酸素
流量調整弁により調整することを特徴とする石炭ガス化
装置の制御方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の石炭ガス化装
置の制御方法において、前記温度計測器は、前記ガス化
炉の出口ガス温度を測定することを特徴とする石炭ガス
化装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362860A JP2002167583A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 石炭ガス化装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362860A JP2002167583A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 石炭ガス化装置の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002167583A true JP2002167583A (ja) | 2002-06-11 |
Family
ID=18834062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000362860A Pending JP2002167583A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 石炭ガス化装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002167583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103764973A (zh) * | 2011-10-19 | 2014-04-30 | 三菱重工业株式会社 | 燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉 |
-
2000
- 2000-11-29 JP JP2000362860A patent/JP2002167583A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103764973A (zh) * | 2011-10-19 | 2014-04-30 | 三菱重工业株式会社 | 燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉 |
| CN103764973B (zh) * | 2011-10-19 | 2016-04-13 | 三菱日立电力***株式会社 | 燃气涡轮发电设备的控制方法、燃气涡轮发电设备、含碳燃料气化炉的控制方法及含碳燃料气化炉 |
| US9567904B2 (en) | 2011-10-19 | 2017-02-14 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Method for controlling gas turbine power plant, gas turbine power plant, method for controlling carbon-containing fuel gasifier, and carbon-containing fuel gasifier |
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