JP4288748B2 - 粗ガスクーラの未燃炭素除去方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化複合発電システムのガス化炉で生成された石炭ガス化ガスを冷却する粗ガスクーラの未燃炭素除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）においては、ガス化炉に、石炭スラリ等の燃料を供給すると共に酸素を供給し、ガス化炉内で燃料を部分酸化させつつ水蒸気と反応させてガス化ガス（Ｈ2 ，ＣＯ2 ）を生成し、これを精製した後、コンバインドサイクルに供給してガスタービンによる発電を行うと共にガスタービンで発生した熱とガス化炉で回収した熱を排熱回収ボイラで回収して発電を行う。
【０００３】
このＩＧＣＣにおいて、粗ガスクーラを設置し、ガス化炉で生成された粗ガスの顕熱を有効に回収してＩＧＣＣの効率を図ることがなされている。
【０００４】
この粗ガスクーラには、放射型と対流型があるが、どちらもすすや灰の付着による伝熱効率低下防止のため、高圧窒素ガスによるスートブローを行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高圧窒素ガスによるスートブローで、伝熱管に付着したすすを払い落とすと、伝熱効率の低下は防止できるものの、粗ガスクーラからスラグと共に未燃炭素が排出されてしまう問題がある。
【０００６】
また、高圧窒素ガスによりスートブローを行うと、粗ガス中に燃焼反応に寄与しない窒素ガスが混入するため、発生したガス化ガスの発熱量を低下させる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷却効率を向上させるべく、粗ガスクーラ内に付着する未燃炭素を除去する方法において、スラグ中に混入する未燃炭素を減少できる粗ガスクーラの未燃炭素除去方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ガス化炉で生成したガス化ガスを粗ガスクーラに導入して冷却すると共にその粗ガスクーラの伝熱管に付着した未燃炭素を除去する方法において、粗ガスクーラ内の温度を１０００℃の高温とし、粗ガスクーラの伝熱管に高温高圧の蒸気を吹き付けて、伝熱管に付着した未燃炭素を還元してガス化させて除去するようにした粗ガスクーラの未燃炭素除去方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１において、１０は、ガス化炉でその頂部に重質油、石炭水スラリ等の燃料１１と酸素等の酸化剤１２を吹き込むバーナ１３が設けられる。
【００１２】
ガス化炉１０の下部には、ガス化炉で生成した石炭ガス化ガスを導入する粗ガスクーラ１４が接続されると共に下部に熱回収後の粗ガスを排出する排気口１５が設けられ、底部に、溶融スラグを排出する排出口１６が設けられる。
【００１３】
粗ガスクーラ１４には、導入された粗ガスからの輻射熱を吸収する伝熱管１７が設けられ、その伝熱管１５に、排熱回収ボイラからのボイラ水が循環供給されるようになっている。
【００１４】
この伝熱管１７には、その伝熱管１７に付着した灰分を払い落とすと共に未燃炭素をガス化するため、高温高圧の蒸気を吹き付けるスチームスートブロー管１８が設けられる。このスチームスートブロー管１８は、伝熱管１７にくまなく蒸気を噴射するように、その噴射ノズル１９が多数設けられる。
【００１５】
以上において、バーナ１３から燃料１１と酸化剤１２が、ガス化炉１０に噴射され、ガス化炉１０内で燃料が部分酸化させつつ水蒸気と反応されてガス化ガス（Ｈ2 ，ＣＯ2 ）が生成される。
【００１６】
このガス化炉１０で生成された粗ガスの温度は、１３００℃〜１５００℃であり、この粗ガスが粗ガスクーラ１４内に導入され、伝熱管１７でその粗ガスからの輻射熱が回収されて、６００〜８００℃まで下げられて排気口１５から排気される。
【００１７】
その後、粗ガスは、図示していないが、後流の冷却器、除じん器を介して脱硫装置に移送されてガス精製がなされ、その後、ガスタービンで燃焼されてガスタービンを駆動した後、その燃焼排ガスが排熱回収ボイラに供給されて熱回収された後、スタックから排気される。
【００１８】
さて、粗ガスクーラ１４に導入された粗ガスには、灰分、未燃炭素が混入しており、これが伝熱管１７の面に付着する。
【００１９】
そこで、スチームスートブロー管１８より高温高圧の蒸気をノズル１９を介して伝熱管１７に吹き付けることで、付着した灰分が払い落とされ、スラグと共に底部の排出口１６から排出される。一方未燃炭素は、灰と共に払い落とされるが、粗ガスクーラ１４内の温度が約１０００℃と高温であり、その蒸気と下式のように反応する。
【００２０】
Ｃ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2
この反応は、吸熱反応であり、未燃炭素を水蒸気でガス化させて除去することで、ガス転化率が向上する。
【００２１】
通常、粗ガス中に含まれる未燃炭素は、燃料中の炭素に対して数ｗｔ％程度あるが、蒸気で伝熱管１７に付着した灰分と共に未燃炭素を払い出すと共にガス化することで、排出口１６から排出されるスラグ中に混入する未燃炭素分が少なくなり、しかもこれをガスタービンの燃料とすることが可能となる。
【００２２】
また、粗ガス中には、蒸気が混入するが、この蒸気は、後流の冷却器や脱硫装置による冷却で凝縮してドレン化するので、ガス発熱量が低下することはない。
【００２３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のごとき優れた効果を発揮する。
【００２４】
（１）従来のように高圧窒素圧縮機が不要となり、所内動力費が低下し、送電端効率が向上する。
【００２５】
（２）通常より炭素転換率が向上し、ＩＧＣＣ全体効率が向上する。
【００２６】
（３）未燃炭素の減少により、スラグの価値が高まる。
【００２７】
（４）燃料として重質油を用いてガス化した場合、炭素析出を防止するため水蒸気を投入するが、粗ガスクーラでスートブローする分については、この蒸気量を減らすことができ、酸素消費量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ ガス化炉
１４ 粗ガスクーラ
１７ 伝熱管
１８ スチームスートブロー管
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化複合発電システムのガス化炉で生成された石炭ガス化ガスを冷却する粗ガスクーラの未燃炭素除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）においては、ガス化炉に、石炭スラリ等の燃料を供給すると共に酸素を供給し、ガス化炉内で燃料を部分酸化させつつ水蒸気と反応させてガス化ガス（Ｈ2 ，ＣＯ2 ）を生成し、これを精製した後、コンバインドサイクルに供給してガスタービンによる発電を行うと共にガスタービンで発生した熱とガス化炉で回収した熱を排熱回収ボイラで回収して発電を行う。
【０００３】
このＩＧＣＣにおいて、粗ガスクーラを設置し、ガス化炉で生成された粗ガスの顕熱を有効に回収してＩＧＣＣの効率を図ることがなされている。
【０００４】
この粗ガスクーラには、放射型と対流型があるが、どちらもすすや灰の付着による伝熱効率低下防止のため、高圧窒素ガスによるスートブローを行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高圧窒素ガスによるスートブローで、伝熱管に付着したすすを払い落とすと、伝熱効率の低下は防止できるものの、粗ガスクーラからスラグと共に未燃炭素が排出されてしまう問題がある。
【０００６】
また、高圧窒素ガスによりスートブローを行うと、粗ガス中に燃焼反応に寄与しない窒素ガスが混入するため、発生したガス化ガスの発熱量を低下させる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷却効率を向上させるべく、粗ガスクーラ内に付着する未燃炭素を除去する方法において、スラグ中に混入する未燃炭素を減少できる粗ガスクーラの未燃炭素除去方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ガス化炉で生成したガス化ガスを粗ガスクーラに導入して冷却すると共にその粗ガスクーラの伝熱管に付着した未燃炭素を除去する方法において、粗ガスクーラ内の温度を１０００℃の高温とし、粗ガスクーラの伝熱管に高温高圧の蒸気を吹き付けて、伝熱管に付着した未燃炭素を還元してガス化させて除去するようにした粗ガスクーラの未燃炭素除去方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１において、１０は、ガス化炉でその頂部に重質油、石炭水スラリ等の燃料１１と酸素等の酸化剤１２を吹き込むバーナ１３が設けられる。
【００１２】
ガス化炉１０の下部には、ガス化炉で生成した石炭ガス化ガスを導入する粗ガスクーラ１４が接続されると共に下部に熱回収後の粗ガスを排出する排気口１５が設けられ、底部に、溶融スラグを排出する排出口１６が設けられる。
【００１３】
粗ガスクーラ１４には、導入された粗ガスからの輻射熱を吸収する伝熱管１７が設けられ、その伝熱管１５に、排熱回収ボイラからのボイラ水が循環供給されるようになっている。
【００１４】
この伝熱管１７には、その伝熱管１７に付着した灰分を払い落とすと共に未燃炭素をガス化するため、高温高圧の蒸気を吹き付けるスチームスートブロー管１８が設けられる。このスチームスートブロー管１８は、伝熱管１７にくまなく蒸気を噴射するように、その噴射ノズル１９が多数設けられる。
【００１５】
以上において、バーナ１３から燃料１１と酸化剤１２が、ガス化炉１０に噴射され、ガス化炉１０内で燃料が部分酸化させつつ水蒸気と反応されてガス化ガス（Ｈ2 ，ＣＯ2 ）が生成される。
【００１６】
このガス化炉１０で生成された粗ガスの温度は、１３００℃〜１５００℃であり、この粗ガスが粗ガスクーラ１４内に導入され、伝熱管１７でその粗ガスからの輻射熱が回収されて、６００〜８００℃まで下げられて排気口１５から排気される。
【００１７】
その後、粗ガスは、図示していないが、後流の冷却器、除じん器を介して脱硫装置に移送されてガス精製がなされ、その後、ガスタービンで燃焼されてガスタービンを駆動した後、その燃焼排ガスが排熱回収ボイラに供給されて熱回収された後、スタックから排気される。
【００１８】
さて、粗ガスクーラ１４に導入された粗ガスには、灰分、未燃炭素が混入しており、これが伝熱管１７の面に付着する。
【００１９】
そこで、スチームスートブロー管１８より高温高圧の蒸気をノズル１９を介して伝熱管１７に吹き付けることで、付着した灰分が払い落とされ、スラグと共に底部の排出口１６から排出される。一方未燃炭素は、灰と共に払い落とされるが、粗ガスクーラ１４内の温度が約１０００℃と高温であり、その蒸気と下式のように反応する。
【００２０】
Ｃ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2
この反応は、吸熱反応であり、未燃炭素を水蒸気でガス化させて除去することで、ガス転化率が向上する。
【００２１】
通常、粗ガス中に含まれる未燃炭素は、燃料中の炭素に対して数ｗｔ％程度あるが、蒸気で伝熱管１７に付着した灰分と共に未燃炭素を払い出すと共にガス化することで、排出口１６から排出されるスラグ中に混入する未燃炭素分が少なくなり、しかもこれをガスタービンの燃料とすることが可能となる。
【００２２】
また、粗ガス中には、蒸気が混入するが、この蒸気は、後流の冷却器や脱硫装置による冷却で凝縮してドレン化するので、ガス発熱量が低下することはない。
【００２３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のごとき優れた効果を発揮する。
【００２４】
（１）従来のように高圧窒素圧縮機が不要となり、所内動力費が低下し、送電端効率が向上する。
【００２５】
（２）通常より炭素転換率が向上し、ＩＧＣＣ全体効率が向上する。
【００２６】
（３）未燃炭素の減少により、スラグの価値が高まる。
【００２７】
（４）燃料として重質油を用いてガス化した場合、炭素析出を防止するため水蒸気を投入するが、粗ガスクーラでスートブローする分については、この蒸気量を減らすことができ、酸素消費量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ ガス化炉
１４ 粗ガスクーラ
１７ 伝熱管
１８ スチームスートブロー管
Claims (1)
- ガス化炉で生成したガス化ガスを粗ガスクーラに導入して冷却すると共にその粗ガスクーラの伝熱管に付着した未燃炭素を除去する方法において、粗ガスクーラ内の温度を１０００℃の高温とし、粗ガスクーラの伝熱管に高温高圧の蒸気を吹き付けて、伝熱管に付着した未燃炭素を還元してガス化させて除去することを特徴とする粗ガスクーラの未燃炭素除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11851199A JP4288748B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 粗ガスクーラの未燃炭素除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11851199A JP4288748B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 粗ガスクーラの未燃炭素除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000309783A JP2000309783A (ja) | 2000-11-07 |
| JP4288748B2 true JP4288748B2 (ja) | 2009-07-01 |
Family
ID=14738455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11851199A Expired - Fee Related JP4288748B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 粗ガスクーラの未燃炭素除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4288748B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003144906A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 壁面に付着した炭素質物の除去方法 |
| KR101777512B1 (ko) * | 2016-05-04 | 2017-09-11 | 한국기초과학지원연구원 | 애쉬트레이-프리 가스화기 |
| CN114634828A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-06-17 | 广西大学 | 利用黑液水煤浆制备气化气的气化***及其气化工艺 |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11851199A patent/JP4288748B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000309783A (ja) | 2000-11-07 |
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