JP2013046893A - サイクロンシステム、ガス化ガス生成システム、および、サイクロン制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サイクロンシステム200は、固体と気体が混合された混合物が導入口210bを通じて導入され、混合物を旋回させることにより、所定の粒径以上の固体を、落下口210cを通じて落下させるとともに、所定の粒径未満の固体である飛散粒子および気体を、落下口210cより鉛直上方に位置する排気口210dを通じて排気するサイクロン分離器(第1サイクロン分離器210)と、落下口210cに連接された連接管212と、連接管212にガスを供給することで、落下口210cを通じてサイクロン分離器(第1サイクロン分離器210)内に当該ガスを逆流させるガス供給部214と、を備える。
【選択図】図3
Description
図1は、本実施形態にかかるガス化ガス生成システム100の具体的な構成を説明するための説明図である。図1に示すようにガス化ガス生成システム100は、ガス化炉110と、燃焼炉120と、サイクロンシステム200と、第2サイクロン分離器130と、改質炉160と、間接熱交換器162と、スプレー塔164と、ミストセパレータ166とを含んで構成される。なお、サイクロンシステム200は、第1サイクロン分離器210、連接管212、ガス供給部214、飛散粒子検出部216を含んで構成される。
ガス化炉110は、導入部140a、シール部102a、連接管212を介して第1サイクロン分離器210に連通しており、第1サイクロン分離器210によって燃焼排ガスと分離された流動媒体が、ガス化炉110内に導入されるようになっている。
燃焼炉120は、シール部102b、排出部140bを介してガス化炉110と連通しており、ガス化炉110からガス化原料の残渣および流動媒体が導入される。そして、導入されたガス化原料の残渣および流動媒体は、燃焼炉120内において1000℃程度に加熱される。これにより、ガス化原料の残渣は燃焼して灰となる。また、燃焼炉120内では、下方からの燃焼ガスの導入に応じて、下方から上方に向かって燃焼排ガスの流れが生じ、この流れによって、1000℃程度に加熱された流動媒体と、ガス化原料の残渣から生成される灰とが、燃焼排ガスとともに接続部120aを通じて第1サイクロン分離器210に導出されることとなる。
第1サイクロン分離器210は、本体210aと、導入口210bと、落下口210cと、排気口210dとを含んで構成される。本体210aには、導入口210bを通じて、接続部120aから導かれた、加熱された流動媒体(固体)、灰(固体)、燃焼排ガス(気体)の混合物が導入される。
第2サイクロン分離器130は、本体130aと、導入口130bと、落下口130cと、排気口130dとを含んで構成される。本体130aには、送出部110a、導入口130bを通じて、ガス化炉110で生成されたガス化ガス(気体)とともに、流動媒体(固体)および灰(固体)が導入される。
改質炉(酸化改質炉)160は、ガス化炉110で生成されたガス化ガスに酸素や空気を加え、ガス化ガスに含まれるタールを900℃〜1500℃で改質(酸化改質)する。こうして、タールのほとんどが改質炉160で除去される。また、タールと共にガス化ガスに含まれる灰(飛散粒子)は、改質炉160の熱により溶融スラグとなる。間接熱交換器162は、改質炉160から導入されたガス化ガスと水蒸気との熱交換を行い、ガス化ガスの顕熱を水蒸気で回収するとともに、ガス化ガスの出口温度を300℃〜600℃にする。
サイクロンシステム200は、第1サイクロン分離器210と、連接管212と、ガス供給部214と、飛散粒子検出部216とを含んで構成される。
続いて、上述したサイクロンシステムを利用したサイクロン制御方法について説明する。図5は、サイクロン制御方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここでは、図5に沿って、ガス化ガス生成システム100における第1サイクロン分離器210の分離効率制御の詳細な処理を説明する。
図6は、連接管212にガスを供給しない場合(比較例)と、連接管212にガスを供給した場合(実施例)とにおける第1サイクロン分離器210の排気口210dから排気された排気ガス中の飛散粒子の濃度を示す図である。図6に示すように、連接管212にガスを供給しない場合(図6中、黒い塗りつぶしで示す)における第1サイクロン分離器210の排気口210dから排気された排気ガス中の飛散粒子の濃度に対して、連接管212にガスを供給した場合(図6中、白い塗りつぶしで示す)における第1サイクロン分離器210の排気口210dから排気された排気ガス中の飛散粒子の濃度は、約7倍であった。
110 …ガス化炉
120 …燃焼炉
162 …間接熱交換器
166 …ミストセパレータ
200 …サイクロンシステム
210 …第1サイクロン分離器(サイクロン分離器)
210a …本体
210b …導入口
210c …落下口
210d …排気口
212 …連接管
214 …ガス供給部
214a …供給管
214b …バルブ
214c …流量調整部
216 …飛散粒子検出部
Claims (7)
- 固体と気体が混合された混合物が導入口を通じて導入され、該混合物を旋回させることにより、所定の粒径以上の固体を、落下口を通じて落下させるとともに、所定の粒径未満の固体である飛散粒子および気体を、前記落下口より鉛直上方に位置する排気口を通じて排気するサイクロン分離器と、
前記落下口に連接された連接管と、
前記連接管にガスを供給することで、前記落下口を通じて前記サイクロン分離器内に当該ガスを逆流させるガス供給部と、
を備えたことを特徴とするサイクロンシステム。 - 前記排気口から排気された飛散粒子の濃度を検出する飛散粒子検出部を備え、
前記ガス供給部は、前記連接管に供給するガスの流量を調整する流量調整部を有し、
前記流量調整部は、前記飛散粒子検出部の検出結果に応じて、前記連接管に供給するガスの流量を調整することを特徴とする請求項1に記載のサイクロンシステム。 - 前記サイクロン分離器の、所定の粒径以上の固体の分離効率は、前記導入口における混合物の流速によって決定され、
前記導入口の口径は、当該サイクロン分離器の定格運転時の、該導入口における混合物の流速が最も速くなるように設定され、
前記ガス供給部によって前記連接管へガスが供給されることにより、前記分離効率を低下させることを特徴とする請求項1または2に記載のサイクロンシステム。 - 流動媒体を流動層化するとともに、投入されたガス化原料を該流動媒体が有する熱でガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉から排出された流動媒体および前記ガス化原料の残渣が導かれ、前記流動媒体を加熱するとともに前記ガス化原料の残渣を燃焼して灰を生成する燃焼炉と、
前記燃焼炉から排出された、前記加熱された流動媒体、前記灰、および、燃焼排ガスの混合物が、導入口を通じて導入され、該混合物を旋回させることにより、所定の粒径以上の固体を、落下口を通じて落下させるとともに、所定の粒径未満の固体である飛散粒子および気体を、前記落下口より鉛直上方に位置する排気口を通じて排気するサイクロン分離器と、
前記落下口に連接した連接管と、
前記連接管にガスを供給することで、前記落下口を通じて前記サイクロン分離器内に当該ガスを逆流させるガス供給部と、
を備えたことを特徴とするガス化ガス生成システム。 - 前記ガス化炉で生成されたガス化ガスと熱媒体とで熱交換を行うことで、該ガス化ガスを冷却する間接熱交換器と、
前記間接熱交換器で冷却されたガス化ガスをさらに冷却して、当該ガス化ガスからミストを除去するミストセパレータと、
を備え、
前記ガス供給部は、前記間接熱交換器および前記ミストセパレータのうち少なくとも一方におけるガス化ガスの圧力損失値が所定値以上である場合、前記連接管にガスを供給することを特徴とする請求項4に記載のガス化ガス生成システム。 - 前記ガス供給部は、前記連接管に供給するガスの流量を調整する流量調整部を有し、
前記流量調整部は、前記間接熱交換器および前記ミストセパレータのうち少なくとも一方におけるガス化ガスの圧力損失値に応じて、前記連接管に供給するガスの流量を調整することを特徴とする請求項5に記載のガス化ガス生成システム。 - 流動媒体を流動層化するとともに、投入されたガス化原料を該流動媒体が有する熱でガス化させてガス化ガスを生成するガス化炉と、当該ガス化炉から排出された流動媒体および前記ガス化原料の残渣が導かれ、前記流動媒体を加熱するとともに前記ガス化原料の残渣を燃焼して灰を生成する燃焼炉と、当該燃焼炉から排出された、前記加熱された流動媒体、前記灰、および、燃焼排ガスの混合物が、導入口を通じて導入され、該混合物を旋回させることにより、所定の粒径以上の固体を、落下口を通じて落下させるとともに、所定の粒径未満の固体である飛散粒子および気体を、前記落下口より鉛直上方に位置する排気口を通じて排気するサイクロン分離器と、前記落下口に連接した連接管と、当該連接管にガスを供給することで、前記落下口を通じて前記サイクロン分離器内に当該ガスを逆流させるガス供給部と、前記ガス化炉で生成されたガス化ガスと熱媒体とで熱交換を行うことで、該ガス化ガスを冷却する間接熱交換器と、当該間接熱交換器で冷却されたガス化ガスをさらに冷却して、当該ガス化ガスからミストを除去するミストセパレータと、を用いたサイクロン制御方法であって、
前記間接熱交換器および前記ミストセパレータのうち少なくとも一方におけるガス化ガスの圧力損失値が所定値以上であるか否かを判定する工程と、
前記圧力損失値が所定値以上である場合、前記ガス供給部によって前記連接管へガスを供給する工程と、
を含むことを特徴とするサイクロン制御方法。
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