JP4288748B2 - 粗ガスクーラの未燃炭素除去方法 - Google Patents
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Description
【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。
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