JP5621238B2 - 循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は石炭、都市ごみ、産業廃棄物等の可燃物を原料としてガス化する循環流動層ガス化炉において、運転停止時にガス化炉に残る未反応原料を効果的に燃焼処理できるようにした循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法及び装置に関する。
従来より、石炭や廃棄物等の可燃物を原料としてガス化を行うための流動層ガス化炉が開発されており、このような流動層ガス化炉には、燃焼炉の燃焼によって流動媒体を加熱し、加熱した流動媒体をガス化炉に循環させることにより加熱した流動媒体の熱によって原料のガス化を行うようにした循環流動層ガス化炉がある。
図２は、循環流動層ガス化炉の一例の概略を示すブロック図であり、循環流動層ガス化炉は、下部から供給される空気２により未反応原料（チャー）を燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉１と、燃焼炉１の上部から取り出された燃焼ガス３を導入して該燃焼ガス３中に混在する流動媒体５を捕集して排気ガス６を分離するサイクロン補集器４と、サイクロン補集器４で捕集した流動媒体５をダウンカマー７を介して導入し、下部から散気板８を介して導入する水蒸気９により流動層１０を形成し、フリーボード１１に供給される原料１２をガス化するようにしたガス化炉１３と、ガス化炉１３の流動媒体とガス化されない未反応原料（チャー）とを前記燃焼炉１に供給する供給流路１４とを有する。
原料１２のガス化によってフリーボード１１に生成したガス化ガス１５は、ガス化炉上部の取出流路１６により外部に取り出されて、ガス燃料又は原料ガスとして利用系１７に供給されるようになっている。図２中、１８は原料供給手段、１９は水蒸気供給手段、２０はガス化炉１３の停止時に、フリーボード１１にＮ2等の不活性ガス２１を供給してフリーボード１１及び取出流路１６を不活性ガスでパージするための不活性ガス供給手段である。
従って、図２の循環流動層ガス化炉では、燃焼炉１で加熱した流動媒体５をガス化炉１３に循環させた状態において、水蒸気供給手段によりガス化炉１３の下部から水蒸気９を供給して流動層１０を形成すると共に、原料供給手段１８により原料１２を供給すると、原料１２は水蒸気の存在下流動媒体５の熱によりガス化される。このとき、原料１２に含まれる揮発分が先ずガス化され、未反応原料（チャー）はガス化に時間が掛かる。従って、従来ではガス化炉における原料の滞留時間を増加する等の方法により未反応原料のガス化を促進して原料のガス化効率を高めることが研究されている。
そして、ガス化炉１３のフリーボード１１に生じたガス化ガス１５は、取出流路１６によって利用系１７に供給される。
上記循環流動層ガス化炉の運転を停止する際には、先ず原料供給手段１８を停止してガス化炉１３に対する原料１２の供給を停止する。その後、時間をおいて燃焼炉１への空気２の供給を停止することにより燃焼を停止し、続いて、時間をおいてガス化炉１３への水蒸気９の供給を停止する。燃焼炉１が停止されるとガス化炉１３への流動媒体５の循環がなくなる。循環流動層ガス化炉の運転が停止されると、利用系１７にガス化ガス１５を供給していた取出流路１６は遮断されて、取出流路１６は図示しないガス処理装置に接続される。
次に、停止したガス化炉１３の流動層１０及びフリーボード１１に、Ｎ2ガス等の不活性ガス２１を供給してガス化炉１３の流動層１０及びフリーボード１１内を不活性ガスでパージする。このとき、パージによるガス及び取出流路１６のガスは前記ガス処理装置に導かれる。
一方、ガス化炉１３の運転を停止した状態では、図３に示すように、散気板８上の流動媒体５には未反応原料Ｃが残留した状態となっている。
従って、上記したように未反応原料Ｃが内部に残留した状態から再びガス化炉１３を起動しようとした場合には、ガス化炉１３内で未反応原料Ｃが燃焼し、ガス化炉１３の温度を全体或いは部分的に急激に上昇させる問題があり、このためにガス化炉１３を破損する可能性を有していた。
こうした問題を回避するために、従来においては、ガス化炉１３の再起動前に、ガス化炉１３内の流動媒体５を全量取出して新しい流動媒体と交換するか、或いは取出した流動媒体から篩分け等によって未反応原料を分離した後、回収した流動媒体を再利用するようにしていた。
流動層ガス化炉において、流動層内に蓄積される大粒径の未燃灰を流動媒体と共に外部に抜き出し、大粒径の未燃灰を粉砕して流動層に戻すことにより、全ての未燃灰を粒径が均一な飛散粉塵として後段の未燃灰燃焼炉又は未燃灰溶融炉で一元化処理するようにしたものがある（特許文献１参照）。
特許第３２５９８３１号公報
しかし、図３及び特許文献１のように、ガス化炉の流動媒体を外部に取り出して篩分けしたり、或いは粉砕機で粉砕して再びガス化炉に戻す構造では、構造が非常に複雑になって余分な手数が掛かると共に、装置が大型化するという問題を有していた。
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料をガス化炉内で容易に燃焼処理できるようにした循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法及び装置を提供しようとするものである。
本発明は、燃焼炉で加熱した流動媒体を導入して下部から供給する水蒸気により流動層を形成するガス化炉に原料を供給して原料のガス化を行い、ガス化炉のフリーボードに生成したガス化ガスを取出流路により取り出し、ガス化炉内の流動媒体と未反応原料を前記燃焼炉に供給して燃焼し、燃焼炉で燃焼した燃焼ガスから捕集した流動媒体を前記ガス化炉に導入する循環流動層ガス化炉の運転停止時に、ガス化炉内に残留する未反応原料を処理するための循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法であって、
循環流動層ガス化炉の運転停止時は、ガス化炉に対する原料の供給が停止され、燃焼炉への空気の供給が停止され、燃焼炉からガス化炉への流動媒体の循環が停止され、
ガス化炉内に残留する未反応原料が燃焼するのに適した目標Ｏ2濃度が保持されるように酸素含有流体と非燃焼性流体の混合割合を調節した混合ガスをガス化炉に供給して未反応原料を燃焼させ、
前記ガス化炉内の流動媒体の温度とフリーボードの温度を検出して、該流動媒体の温度とフリーボードの温度が設定温度を超えないように前記酸素含有流体と非燃焼性流体の混合割合をフィードバック制御する
ことを特徴とする循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法、に係るものである。
本発明は、燃焼炉で加熱した流動媒体を導入して下部から供給する水蒸気により流動層を形成するガス化炉に原料を供給して原料のガス化を行い、ガス化炉のフリーボードに生成したガス化ガスを取出流路により取り出し、ガス化炉内の流動媒体と未反応原料を前記燃焼炉に供給して燃焼し、燃焼炉で燃焼した燃焼ガスから捕集した流動媒体を前記ガス化炉に導入する循環流動層ガス化炉の運転の停止時に、ガス化炉に残留する未反応原料を処理するための循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理装置であって、
酸素含有流体供給手段からの酸素含有流体と非燃焼性流体供給手段からの非燃焼性流体を混合して混合ガスをガス化炉に供給する混合ガス供給流路と、
混合ガスのＯ2濃度を検出するＯ2濃度計と、
前記ガス化炉内の流動媒体の温度を検出する流動媒体温度検出器及びフリーボードの温度を検出するフリーボード温度検出器と、
循環流動層ガス化炉の運転停止時に、Ｏ2濃度計の検出Ｏ2濃度が目標Ｏ2濃度になるように酸素含有流体供給手段と非燃焼性流体供給手段を制御して未反応原料が燃焼するのに適した混合ガスをガス化炉に供給し、流動媒体温度検出器が検出する流動媒体の温度とフリーボード温度検出器が検出するフリーボードの温度が設定温度を超えないように前記酸素含有流体供給手段と非燃焼性流体供給手段をフィードバック制御する制御器と、を有し、
ガス化炉内に未反応原料が残留する循環流動層ガス化炉の運転停止時には、ガス化炉に対する原料の供給が停止され、燃焼炉への空気の供給が停止され、燃焼炉からガス化炉への流動媒体の循環が停止されることを特徴とする循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理装置、に係るものである。
本発明の循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法及び装置によれば、停止したガス化炉に、目標Ｏ2濃度が保持されるように酸素含有流体と非燃焼性流体の混合割合を調節した混合ガスを供給して未反応原料を燃焼すると共に、ガス化炉内の流動媒体の温度とフリーボードの温度を検出して、該流動媒体の温度とフリーボードの温度が設定温度を超えないように前記酸素含有流体と非燃焼性流体の混合割合をフィードバック制御するようにしたので、ガス化炉内の未反応原料を従来のように外部に取り出すことなく、簡単な構成によりガス化炉内において安全に燃焼させることができるという優れた効果を奏し得る。
本発明の一実施例の概略を示すブロック図である。 循環流動層ガス化炉の一例を示す概略側面図である。 従来のガス化炉に残留する未反応原料の処理を説明するためのブロック図である。
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１は発明の一実施例を示すものであって、図１中、図２及び図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。図１に示すように、前記水蒸気９或いは窒素等の非燃焼性流体２２を供給する水蒸気供給手段１９等の非燃焼性流体供給手段２３を備えると共に、酸素Ｏ2又は空気からなる酸素含有流体２４を供給する酸素含有流体供給手段２５を備え、前記非燃焼性流体２２と酸素含有流体２４とを混合した混合ガス２６を前記ガス化炉１３に下部から供給するようにした混合ガス供給流路２７を設ける。前記非燃焼性流体供給手段２３及び酸素含有流体供給手段２５は、ポンプ等からなる供給装置であってもよく、或いは、供給装置の下流に設けた流量調整弁であってもよい。
上記混合ガス供給流路２７には混合ガス２６のＯ2濃度を検出するＯ2濃度計２８が設けてあり、該Ｏ2濃度計２８で検出した検出Ｏ2濃度２８ａは制御器２９に入力されている。
更に、前記ガス化炉１３には、該ガス化炉１３内の流動媒体５の温度を検出する流動媒体温度検出器３０を設けると共に、フリーボード１１の温度を検出するフリーボード温度検出器３１が設けてあり、上記流動媒体温度検出器３０及びフリーボード温度検出器３１による夫々の検出温度３０ａ，３１ａを前記制御器２９に入力している。
前記制御器２９は、ガス化炉１３に供給する混合ガス２６のＯ2濃度が目標Ｏ2濃度になるように非燃焼性流体供給手段２３と酸素含有流体供給手段２５とに制御信号３２，３３を送って混合ガス２６の混合割合を調節するようにしている。更に、制御器２９は、流動媒体温度検出器３０が検出した流動媒体５の検出温度３０ａとフリーボード温度検出器３１が検出したフリーボード１１の検出温度３１ａが設定温度を超えないように前記非燃焼性流体供給手段２３及び酸素含有流体供給手段２５を調整して混合ガス２６の混合割合をフィードバック制御するようにしている。
次に、上記実施例の作動を説明する。
図１の実施例について図２も参照して説明すると、燃焼炉１の燃焼により流動媒体５を加熱してガス化炉１３に循環し、非燃焼性流体供給手段２３（水蒸気供給手段１９）からの非燃焼性流体２２（水蒸気９）をガス化炉１３に供給して流動層１０を形成した状態において、原料供給手段１８により原料１２をガス化炉１３に供給すると、原料１２は高温の流動媒体５による加熱と水蒸気９の存在によってガス化され、生成したガス化ガス１５は取出流路１６により利用系１７に供給される。
ガス化炉１３でガス化されなかった未反応原料（チャー）は供給流路１４から燃焼炉１に供給されて燃焼し、これによって循環流動層ガス化炉は運転が継続される。
上記運転状態から循環流動層ガス化炉の運転を停止する際は、先ずガス化炉１３に対する原料１２の供給を停止し、その後燃焼炉１への空気２の供給を停止して燃焼を停止し、続いてガス化炉１３への水蒸気９の供給を停止する。この時、燃焼炉１が停止されてガス化炉１３への流動媒体５の循環がなくなること、及び水蒸気９が供給されることによってガス化炉１３の温度は急速に低下されるようになる。循環流動層ガス化炉の運転が停止されると、利用系１７にガス化ガス１５を供給していた取出流路１６は遮断されて、取出流路１６は図示しないガス処理装置に接続される。
次に、停止したガス化炉１３のフリーボード１１に、不活性ガス供給手段２０によりＮ2ガス等の不活性ガスを供給してフリーボード１１内を不活性ガスでパージする。このとき、パージによるフリーボード１１内のガス及び取出流路１６のガスは前記ガス処理装置に導かれる。
しかし、ガス化炉１３の運転が停止された状態では、散気板８上の流動媒体に未反応原料Ｃが残存した状態となっている。
このため、制御器２９は、Ｏ2濃度計２８からの混合ガス２６のＯ2濃度が前記未反応原料Ｃを燃焼させるのに好ましい目標Ｏ2濃度になるように非燃焼性流体供給手段２３と酸素含有流体供給手段２５に制御信号３２，３３を先行的に送る制御を行い、これにより、目標Ｏ2濃度に調整された混合ガス２６をガス化炉１３に供給して、前記未反応原料Ｃを燃焼させる。この時、目標Ｏ2濃度に調整された混合ガス２６のために、ガス化炉１３内の未反応原料Ｃはゆっくり燃焼されるようになる。
一方、ガス化炉１３内の未反応原料Ｃの状況によっては、流動媒体５内で未反応原料Ｃが急激に燃焼したり、或いは、フリーボード１１内のガスが急激に燃焼する場合が考えられる。
このために、制御器２９には、流動媒体５の温度を検出する流動媒体温度検出器３０からの検出温度３０ａと、フリーボード１１の温度を検出するフリーボード温度検出器３１からの検出温度３１ａが入力されており、よって、制御器２９は、流動媒体５の温度及びフリーボード１１の温度がガス化炉１３の安全性を考慮して設定した設定温度を超えないように、前記非燃焼性流体供給手段２３と酸素含有流体供給手段２５をフィードバック制御する。
上記したように、停止したガス化炉１３に、目標Ｏ2濃度が保持されるように非燃焼性流体２２と酸素含有流体２４の混合割合が調整された混合ガス２６を供給して、ガス化炉１３内の未反応原料Ｃをゆっくり燃焼させるようにし、一方、ガス化炉１３内の流動媒体５の温度とフリーボード１１の温度を検出して、ガス化炉１３内の温度が設定温度を超えないように前記非燃焼性流体供給手段２３と酸素含有流体供給手段２５をフィードバック制御することにより、ガス化炉１３内で異常な燃焼が起こらないように非燃焼性流体２２と酸素含有流体２４の混合割合を調整した混合ガス２６を供給するようにしたので、ガス化炉内の未反応原料を従来のように外部に取り出すことなく、簡単な構成によりガス化炉１３内において未反応原料Ｃを安全に燃焼させることができる。未反応原料Ｃの燃焼が終了したことは、流動媒体温度検出器３０及びフリーボード温度検出器３１からの検出温度３０ａ，３１ａによって知ることができる。
尚、本発明の循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
１ 燃焼炉
５ 流動媒体
９ 水蒸気
１０ 流動層
１１ フリーボード
１２ 原料
１３ ガス化炉
１４ 供給流路
１５ ガス化ガス
１６ 取出流路
２２ 非燃焼性流体
２３ 非燃焼性流体供給手段
２４ 酸素含有流体
２５ 酸素含有流体供給手段
２６ 混合ガス
２７ 混合ガス供給流路
２８ Ｏ2濃度計
２８ａ Ｏ2濃度
２９ 制御器
３０ 流動媒体温度検出器
３０ａ 検出温度
３１ フリーボード温度検出器
３１ａ 検出温度
３２，３３ 制御信号
Ｃ 未反応原料

Claims (2)

  1. 燃焼炉で加熱した流動媒体を導入して下部から供給する水蒸気により流動層を形成するガス化炉に原料を供給して原料のガス化を行い、ガス化炉のフリーボードに生成したガス化ガスを取出流路により取り出し、ガス化炉内の流動媒体と未反応原料を前記燃焼炉に供給して燃焼し、燃焼炉で燃焼した燃焼ガスから捕集した流動媒体を前記ガス化炉に導入する循環流動層ガス化炉の運転停止時に、ガス化炉内に残留する未反応原料を処理するための循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法であって、
    循環流動層ガス化炉の運転停止時は、ガス化炉に対する原料の供給が停止され、燃焼炉への空気の供給が停止され、燃焼炉からガス化炉への流動媒体の循環が停止され、
    ガス化炉内に残留する未反応原料が燃焼するのに適した目標Ｏ2濃度が保持されるように酸素含有流体と非燃焼性流体の混合割合を調節した混合ガスをガス化炉に供給して未反応原料を燃焼させ、
    前記ガス化炉内の流動媒体の温度とフリーボードの温度を検出して、該流動媒体の温度とフリーボードの温度が設定温度を超えないように前記酸素含有流体と非燃焼性流体の混合割合をフィードバック制御する
    ことを特徴とする循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理方法。
  2. 燃焼炉で加熱した流動媒体を導入して下部から供給する水蒸気により流動層を形成するガス化炉に原料を供給して原料のガス化を行い、ガス化炉のフリーボードに生成したガス化ガスを取出流路により取り出し、ガス化炉内の流動媒体と未反応原料を前記燃焼炉に供給して燃焼し、燃焼炉で燃焼した燃焼ガスから捕集した流動媒体を前記ガス化炉に導入する循環流動層ガス化炉の運転の停止時に、ガス化炉に残留する未反応原料を処理するための循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理装置であって、
    酸素含有流体供給手段からの酸素含有流体と非燃焼性流体供給手段からの非燃焼性流体を混合して混合ガスをガス化炉に供給する混合ガス供給流路と、
    混合ガスのＯ2濃度を検出するＯ2濃度計と、
    前記ガス化炉内の流動媒体の温度を検出する流動媒体温度検出器及びフリーボードの温度を検出するフリーボード温度検出器と、
    循環流動層ガス化炉の運転停止時に、Ｏ2濃度計の検出Ｏ2濃度が目標Ｏ2濃度になるように酸素含有流体供給手段と非燃焼性流体供給手段を制御して未反応原料が燃焼するのに適した混合ガスをガス化炉に供給し、流動媒体温度検出器が検出する流動媒体の温度とフリーボード温度検出器が検出するフリーボードの温度が設定温度を超えないように前記酸素含有流体供給手段と非燃焼性流体供給手段をフィードバック制御する制御器と、を有し、
    ガス化炉内に未反応原料が残留する循環流動層ガス化炉の運転停止時には、ガス化炉に対する原料の供給が停止され、燃焼炉への空気の供給が停止され、燃焼炉からガス化炉への流動媒体の循環が停止されることを特徴とする循環流動層ガス化炉停止時の未反応原料処理装置。
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