專利名稱：固體燃料氣化裝置與氣化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用輸送氣體使煤等固體燃料進(jìn)行氣流輸送而投入氣 化爐中，與氣化劑反應(yīng)而氣化的氣化裝置及氣化方法。
背景技術(shù)：
使煤、塑料廢棄物等以烴為主要成分的固體燃料進(jìn)行氣化的氣化 裝置，有使用固定層、流動層或氣流層等各種氣化爐的氣化裝置。其
中，稱作氣流層方式的氣化爐，可在iooox:以上，達(dá)到150ox:的高溫 下運(yùn)轉(zhuǎn)，具有由固體燃料向氣體的轉(zhuǎn)化效率高的特長。在這種氣流層 方式的氣化爐中，使固體燃料在爐內(nèi)浮游，與氣化劑接觸進(jìn)行氣化。 因此有時也稱為噴流層方式。
氣流層方式的氣化爐中，通常固體燃料隨同輸送氣體，或者形成 固體燃料與水的淤漿投入氣化爐中。兩者之中，氣流輸送固體燃料而
投入氣化爐的一方，具有不向氣化爐供給水分，生成氣體的發(fā)熱量增 高的優(yōu)點(diǎn)。
使用氣流層方式的氣化爐時，未反應(yīng)的可燃成分例如炭(char) 等碳成分與生成氣體一起隨煤灰一起從氣化爐排出。由氣化爐排出的 炭等固體物，為了提高固體燃料向氣體的轉(zhuǎn)化率，通常被回收再供給 到氣化爐。
在氣流輸送固體燃料，向氣流層方式的氣化爐投入的氣化裝置中，
中，例如有以下所述的方法。 一種是使用旋風(fēng)分離器或過濾器回收固 體物，通過活底料斗(lock hopper)返回到氣化爐的方法(例如參照 專利文獻(xiàn)l)，另一種是使用氣體洗滌器回收固體物，以淤漿的狀態(tài)直 接向氣化爐供給的方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1:特開2000-328074號公報(bào)(段落序號0013) 專利文獻(xiàn)2:特開2003-231888號公報(bào)(專利權(quán)利要求)

發(fā)明內(nèi)容
回收向氣化爐的外部排出的固體物并通過活底料斗返回氣化爐的 方法，與形成淤漿向氣化爐供給的方法相比，能夠提高生成氣體的發(fā) 熱量，但需要大容量的活底料斗。以淤漿向氣化爐進(jìn)行供給的方法不 需要活底料斗，但由于向氣化爐供給水分故生成氣體的發(fā)熱量低。
本發(fā)明的目的在于向氣流層方式的氣化爐供給氣流輸送的固體燃 料的氣化裝置中，能夠在不需要活底料斗，而且不形成淤漿的情況下 向氣化爐再供給回收的固體物。
本發(fā)明第一涉及，使由氣流層方式的氣化爐向爐外排出的生成氣 體與水直接接觸，回收伴隨生成氣體的炭等固體物，將回收的固體物 與水的混合物脫水后，投入固體燃料貯存器或固體燃料粉碎機(jī)。
為了從生成氣體中分離回收隨生成氣體一起向氣化爐的爐外排出 的炭等固體物，在本發(fā)明的氣化裝置中至少具有使水與生成氣體直接 接觸方式的固體物回收裝置。
另外，為了對釆用固體物回收裝置回收的固體物與水的混合物進(jìn) 行脫水，本發(fā)明的氣化裝置中具有脫水機(jī)。使用脫水機(jī)脫水而成為凝 膠狀的固體物與水的混合物，優(yōu)選其后在干燥后投入固體燃料j^存器
或固體燃料餘碎機(jī)中，因此，優(yōu)選本發(fā)明的氣化裝置中具有干燥機(jī)。 將回收的固體物投入固體燃料粉碎機(jī)中時，不一定需要干燥機(jī)， 而投入固體燃料貯存器中時，優(yōu)選具有干燥機(jī)，使其干燥后再投入。
通過使用脫水機(jī)對固體物與水的混合物進(jìn)行脫水，水被排出，優(yōu) 選該水返回到水接觸式回收裝置進(jìn)行再利用。該場合，優(yōu)選設(shè)置水處 理裝置，除去分離的水中含有的鹽、炭等后返回到水接觸式回收裝置。 通過將用脫水機(jī)分離的水返回到水接觸式回收裝置進(jìn)行再利用，能夠 在氣化體系內(nèi)進(jìn)行再利用，而且能夠抑制水的使用量及排水的排出量。 本發(fā)明第二涉及，在氣化爐中使微粉碎的固體燃料與氧或空氣反
應(yīng)而生成以氫與一氧化碳為主要成分的氣體，在捕集器中使用捕集液 捕集向氣化爐的爐外排出的生成氣體中的粉粒體，從捕集器的底部抽 出捕集液與粉粒體的淤漿并供給到氣化爐內(nèi)。前述捕集器優(yōu)選具有導(dǎo) 入生成氣體的容器、在該容器內(nèi)使生成氣體與液體接觸并捕集生成氣 體中的粉粒體的捕集手段、和攪拌滯留在容器底部的捕集液的攪拌機(jī)。 根據(jù)該第二發(fā)明，生成氣體中的粉粒體被液體捕捉并落到捕集器 的底部而作為捕集液滯留。通過對該捕集液進(jìn)行攪拌，生成粉粒體分 散在液體中的淤漿。即，被液體捕捉的粉粒體落到容器底部后，經(jīng)攪 拌而分散在液體中，故能夠抑制粉粒體的凝聚。另外，通過向爐內(nèi)供 給分散有粉粒體的淤漿，能夠高效率地進(jìn)行粉粒體的氣化，使碳轉(zhuǎn)化 率提高。
此外，作為粉粒體的捕集手段，有對生成氣體進(jìn)行液體噴霧的方 法、使生成氣體碰撞濕潤壁的方法、或者使生成氣體在液體中流過的 方法等。
氣化爐為在上段與下段配置有燃燒器的2段氣化爐，可向氣化爐 的切線方向配置燃燒器以使生成氣體形成旋轉(zhuǎn)流。
根據(jù)本發(fā)明，可以在不使用固體物返送用的活底料斗，而且在不 形成淤漿的情況下向氣化爐進(jìn)行再供給。


圖l是表示本發(fā)明所述氣化裝置第一實(shí)施例的框圖。 圖2是表示本發(fā)明所述氣化裝置第二實(shí)施例的框圖。 圖3是表示本發(fā)明所述氣化裝置第三實(shí)施例的框圖。 圖4是表示本發(fā)明所述氣化裝置第四實(shí)施例的框圖。 圖5是表示本發(fā)明所述氣化裝置笫五實(shí)施例的框圖。 圖6是表示本發(fā)明所述氣化裝置第六實(shí)施例的框圖。 圖7是表示本發(fā)明所述氣化裝置第七實(shí)施例的框圖。 圖8是表示本發(fā)明所述氣化裝置第八實(shí)施例的框圖。 圖9是表示本發(fā)明的氣化裝置中使用的固體粉碎磨機(jī)一例的概念圖。
圖10是表示炭淤漿中的炭濃度與配管輸送的壓力損失關(guān)系的曲線圖。
圖11是表示對固體燃料粉碎磨機(jī)供給的水與炭的混合物中的炭 濃度與表示氣化爐的氣體轉(zhuǎn)化效率的冷氣效率的關(guān)系的曲線圖。
圖12是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的煤氣化裝置的筒圖。
符號說明1原煤料斗
2磨機(jī)
8氣化爐
9氣體冷卻器
10脫水機(jī)
13水處理裝置
14干燥機(jī)
19粉碎輥
22干式脫塵裝
23攪拌槽
24濃縮機(jī)
51原煤
52輸送管
53生成氣體
54粗制氣體
55洗滌水
56炭輸送管
57凝膠狀炭
58氣化劑
59微粉炭
60微粉炭
61干燥用空氣 63水輸送管 64干燥炭 66炭
80 濕式捕集器
83 攪拌機(jī)
90 泵
99 氣化爐
具體實(shí)施例方式
以下，對煤與氣化劑反應(yīng)而部分氧化，生成以一氧化碳與氫為主 要成分的可燃性氣體的氣化裝置的實(shí)施方式用附圖進(jìn)行說明。但本發(fā) 明并不限定于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中用圖l對將使用水接觸式回收裝置回收的炭等固體物 進(jìn)行脫水，投入固體燃料粉碎機(jī)中的情況進(jìn)行說明。圖l用框圖表示 本實(shí)施例所涉及的氣化裝置的筒略構(gòu)成。
圖l所示的氣化裝置中，在氣化爐8的下部設(shè)置作為固體燃料的 煤的供給口與作為氣化劑的空氣的供給口，在氣化爐的上部設(shè)置爐內(nèi) 生成的生成氣體的排出口。投入氣化爐中的煤，以塊狀的原煤51的狀 態(tài)被裝入作為固體燃料貯存器的原煤料斗1中。貯存在原煤料斗1中 的原煤51，以所需的速度被供給到作為固體燃料粉碎機(jī)的磨機(jī)2中。 磨機(jī)2中除了來自原煤料斗1的原煤外，將炭等固體物與水的混合物 以凝膠狀的狀態(tài)投入。有關(guān)炭等固體物與水的混合物的投入，另外進(jìn) 行說明。以下有時也將凝膠狀的混合物稱作凝膠狀炭。
在磨機(jī)2中，原煤51被粉碎成平均40nm左右的尺寸而成為微粉 炭，與通過加料器送來的凝膠狀炭57混合。向磨機(jī)2中導(dǎo)入干燥空氣 61，利用該千燥空氣進(jìn)一步除去凝膠狀炭57的水分。經(jīng)磨機(jī)2粉碎原 煤而得到的微粉炭與炭，以空氣等的氣流作為輸送氣體通過輸送管52 輸送到袋濾器4、 4a。本實(shí)施例中，分成上下兩段向氣化爐內(nèi)供給微
粉炭，故設(shè)置2個袋濾器。
使用袋濾器4、 4a從輸送氣體中分離微粉炭，被常壓料斗5、 5a 回收。規(guī)定量的微粉炭積存在常壓料斗5、 5a中時，常壓料斗5、 5a 的下部的閥打開，微粉炭落到加壓料斗6、 6a中。常壓料斗5、 5a內(nèi) 的微粉炭移送到加壓料斗6、 6a結(jié)束時，常壓料斗5、 5a的下部的閥 關(guān)閉，向加壓料斗6、 6a供給氮等氣體，加壓料斗被加壓到氣化爐8 的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力以上。加壓料斗的加壓結(jié)束，并且供給料斗7、 7a內(nèi)的微 粉炭殘量變少時，加壓料斗6、 6a的下部的閥打開，微粉炭落到供給 料斗7、 7a中。加壓料斗6、 6a內(nèi)的微粉炭向供給料斗7、 7a移送結(jié) 束時，加壓料斗6、 6a的下部的閥關(guān)閉。供給料斗7、 7a內(nèi)的微粉炭， 伴隨著向接近供給料斗下部的部分供給的氮等輸送氣體產(chǎn)生的氣流， 作為微粉炭59、 60向氣化爐8供給。供給磨機(jī)2的炭也伴隨著輸送氣 體的流動向氣化爐投入。也向氣化爐8供給氧、空氣等氣化劑58。在 氣化爐內(nèi)微粉炭分成上下兩段供給，故氣化劑也分成兩段向氣化爐供 給。
在氣化爐內(nèi)微粉炭利用氧進(jìn)行部分燃燒，產(chǎn)生一氧化碳、氫等可 燃性氣體和熱。此時微粉炭中含有的灰分利用產(chǎn)生的熱熔融，作為爐 渣向氣化爐8的外部排出。作為可燃性氣體的生成氣體53，通常在約 IOOOC下從氣化爐8排出。從氣化爐排出的生成氣體，被導(dǎo)入到作為 水接觸式固體物回收裝置的氣體冷卻器9中，與水直接接觸而被冷卻。 生成氣體53中，伴有氣化爐8內(nèi)沒有被氣化的含有碳成分的炭等煤塵， 這些煤塵通過在氣體冷卻器9中生成氣體和水直接接觸而從生成氣體 中分離。在氣體冷卻器9中被冷卻，并且脫塵的粗制氣體54向體系外 排出。在氣體冷卻器9中從生成氣體中分離的炭等固體物與水的混合 物呈炭淤漿從氣體冷卻器9中排出，利用炭輸送管56向磨機(jī)2輸送。 再者，向氣體冷卻器9循環(huán)供給洗滌水55，生成氣體被該洗滌水洗滌， 冷卻。
為了將氣體冷卻器9中回收的炭高效地輸送到磨機(jī)2，必須提高 炭淤漿中的炭濃度。然而，炭淤漿中的炭濃度高時，在炭輸送管56
內(nèi)成塊而堵塞管。為了確保炭淤漿的流動性，優(yōu)選使炭濃度成為30 重量°/。以下。利用圖IO對該理由進(jìn)行說明。圖IO是表示炭淤漿中的炭 濃度與配管輸送的壓力損失關(guān)系的曲線圖。根據(jù)該圖IO可知，炭淤漿 中的炭濃度在30重量％以上時，配管的壓力損失非常大，即，炭淤漿 缺乏流動性，不適合于利用泵等的動力進(jìn)行配管內(nèi)的輸送。另一方面， 炭淤漿的炭的濃度低時，炭的輸送效率變差?？紤]這些，優(yōu)選使炭淤 漿的炭濃度在不破壞流動性的范圍內(nèi)盡量地高，具體地優(yōu)選使炭濃度 成為20~30重量％?？梢杂蓺饣癄t的運(yùn)轉(zhuǎn)條件經(jīng)驗(yàn)性地推算炭的發(fā)生 量，通過相對于炭的發(fā)生量調(diào)節(jié)供給氣體冷卻器9的洗滌水55的水量， 可以得到炭濃度20~ 30重量％的炭淤漿。由氣體冷卻器9得到的炭淤 漿中的炭濃度為30重量％以下時，可以將炭淤漿作為液體處理，可利 用泵輸送或加壓。
將炭淤漿投入磨機(jī)2中時，如果炭淤漿的水分多，則磨機(jī)打滑， 不能良好地粉碎原煤。因此，在投入磨機(jī)中之前，將炭淤漿導(dǎo)入脫水 機(jī)10中進(jìn)行脫水。脫水機(jī)10盡量設(shè)置在靠近磨機(jī)2的地方，優(yōu)選縮 短脫水機(jī)到磨機(jī)的輸送距離。在脫水機(jī)10中，將炭淤漿中的炭與水的 一部分分離，炭淤漿被濃縮而成為凝膠狀炭57。脫水機(jī)可以使用加壓 法、過濾法或離心分離法等各種方法。脫水機(jī)10中，優(yōu)選使凝膠狀炭 的炭濃度為70重量°/ 以上。利用圖ll對該理由進(jìn)行說明。圖ll是表 示將本發(fā)明用于某裝置時的向固體燃料粉碎磨機(jī)供給的水與炭的混合
圖。再者，冷氣效,率如下式所示，是生成氣體的發(fā)熱量與投入氣化爐 的燃料的發(fā)熱量之比，表示氣化爐的氣體轉(zhuǎn)化效率。
冷氣效率-.(生成氣體量x生成氣體發(fā)熱量)/ (固體燃料發(fā)熱量x固體燃料供給量)
由圖ll可知，水與炭的混合物中的炭濃度低時，裝置的冷氣效率
降低，炭濃度高時冷氣效率升高。水與炭的混合物中的炭濃度達(dá)到70
重量y。以上時，可以得到與采用干式向氣化爐再供給炭時的裝置的冷氣
效率相同程度的80%的冷氣效率。
由脫水機(jī)10得到的凝膠狀炭57不貯存而通過炭加料器12供給磨
機(jī)2。再者，作為炭加料器，可以使用螺桿加料器或推料器等。
將本實(shí)施例中使用的固體燃料粉碎磨機(jī)的例子示于圖9。圖9表 示固體燃料粉碎磨機(jī)的概略構(gòu)成。磨機(jī)整體被殼體17覆蓋，在內(nèi)部設(shè) 置有旋轉(zhuǎn)臺21、粉碎輥19、旋轉(zhuǎn)分級器16、輥托架18等。通過固體 燃料供給管15向殼體17內(nèi)導(dǎo)入的原煤51落到旋轉(zhuǎn)臺21上。在旋轉(zhuǎn) 臺21中設(shè)置粉碎環(huán)20，原煤51很快移動到粉碎環(huán)20上。在粉碎環(huán) 20上設(shè)置粉碎輥19，通過旋轉(zhuǎn)臺21進(jìn)行旋轉(zhuǎn)從而向粉碎輥19與粉碎 20之間加入原煤51，通過磨碎進(jìn)行粉碎。在殼體17的側(cè)壁設(shè)置內(nèi)插 有炭加料器12的管。通過該管向磨機(jī)內(nèi)供給凝膠狀炭57。再者，設(shè) 置內(nèi)插有炭加料器12的管以使凝膠狀炭57向粉碎環(huán)20上供給。此外， 上述管只設(shè)置粉碎輥19的數(shù)，凝膠狀炭57預(yù)先分配成該數(shù)后向磨機(jī) 供給。通過僅將凝膠狀炭57分支成粉碎輥19的數(shù)目向磨機(jī)供給，能 夠使供給磨機(jī)內(nèi)的原煤與炭的混合物62中的炭與原煤的分布均勻。并 且能夠防止粉碎輥的空轉(zhuǎn)。由于在磨機(jī)內(nèi)沒有炭的偏在，故粉碎輥19 與粉碎環(huán)20的摩擦變得均勻，能夠抑制振動。
本發(fā)明由于使用水接觸式回收裝置回收與氣化爐的生成氣體相伴 的炭等煤塵，故能夠不使用大型的鍋爐型氣體冷卻器而冷卻生成氣體。
另外，炭作為與固體燃料的混合物，由于在不含水的狀態(tài)下向氣 化爐供給，故能夠使用固體燃料供給用的活底料斗、加料器等，不需 要炭專用的活底料斗或加料器。
此外，炭在脫水后或進(jìn)一步干燥后向氣化爐供給，由于不向氣化 爐內(nèi)供給大量的水分，故防止氣化爐的溫度降低，生成氣體發(fā)熱量提 高。另外，炭中有時少量地含有數(shù)100nm 數(shù)mm的粗粒，有時堵塞向 氣化爐投入的配管或噴嘴，但本發(fā)明中由于炭被投入原料粉碎用的磨 機(jī)中，故炭的粗粒也被粉碎，能夠避免配管或噴嘴發(fā)生堵塞之類的故 障。
此外，不論氣化爐的負(fù)荷如何，通過將回收的炭的全部投入固體 燃料粉碎磨機(jī)中，能夠成為不使用用于貯存堆積比重0. 1 ~ 0. 3左右的 炭的大型料斗或罐的氣化系統(tǒng)。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，使用圖2對使用干燥機(jī)使脫水機(jī)中得到的凝膠狀炭 干燥后，投到原煤料斗中的例子進(jìn)行說明。圖2是表示本實(shí)施例所涉 及的氣化裝置的簡略構(gòu)成的框圖。對與實(shí)施例1不同的構(gòu)成及特征進(jìn) 行說明。
圖2與圖l不周之處在于，通過炭加料器12將由脫水機(jī)10得到 的凝膠狀炭57導(dǎo)入干燥機(jī)14中進(jìn)行干燥，干燥炭64不投入磨機(jī)2 中而投入原煤料斗1中。
將氣體冷卻器9中回收的炭投入原煤料斗1中時，如果含有水分， 則煤潮濕而粘在一起，不能從料斗中取出。因此必須干燥。根據(jù)本實(shí) 施例，回收炭經(jīng)由原煤料斗l在干燥狀態(tài)下向磨機(jī)2內(nèi)供給，能夠抑 制水分進(jìn)入磨機(jī)2中，磨機(jī)2的粉碎性提高。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中，在圖1所示的氣化裝置中，用脫水機(jī)IO分離的水通 過水輸送管63返回到氣體冷卻器9，使之進(jìn)行再利用。將本實(shí)施例所 涉及的氣化裝置的框圖示于圖3。對與圖l不同之處進(jìn)行說明。
圖3的氣化裝置中，在脫水機(jī)10與氣體冷卻器9之間設(shè)置水輸送 管63。
脫水機(jī)10中，對炭淤漿進(jìn)行脫水時分離水并排出。將該水通過水 輸送管6 3返回到氣體冷卻器9進(jìn)行再利用。由此能夠在氣化系統(tǒng)內(nèi)對 脫水機(jī)10中分離的水進(jìn)行再利用，而且能夠抑制水的使用量及排水的 排出量。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中，在圖2所示構(gòu)成的氣化裝置中，與圖3時同樣地， 在脫水機(jī)10與氣體冷卻器9之間設(shè)置了水輸送管63。圖4表示本實(shí) 施例的氣化裝置的框圖。
本實(shí)施例中，也能夠在氣化系統(tǒng)內(nèi)對脫水機(jī)中分離的水進(jìn)行再利 用，并且能夠抑制水的使用量及排水的排出量。
實(shí)施例5
本實(shí)施例中，在圖3所示的氣化裝置中，在連接脫水機(jī)10與氣體 冷卻器9的水輸送管63的途中設(shè)置了水處理裝置。將本實(shí)施例的氣化 裝置的框圖示于圖5。
在氣體冷卻器9中使水與氣化爐生成氣體直接接觸從而回收炭 時，混入生成氣體中的水溶性的成分，例如氯成分或氨成分等有溶解 于水中的可能性。將脫水機(jī)10中分離的水返回氣體冷卻器9中循環(huán)再 使用中，這些氯成分或氨成分被濃縮，形成鹽而析出，附著在配管或 各種機(jī)器類上，有可能成為腐蝕配管等的原因。因此，設(shè)置水處理裝 置13，將氯成分或氨成分、進(jìn)一步混入的炭等除去。由此，能夠抑制 在配管及其他機(jī)器類上附著以氯成分或氨成分為原因的鹽。
本實(shí)施例，在將脫水機(jī)10中分離的水返回到氣體冷卻器9中循環(huán) 再使用的氣化系統(tǒng)中極其有效。
實(shí)施例6
本實(shí)施例是在圖4所示構(gòu)成的氣化裝置中設(shè)置了與圖5同樣的水 處理裝置13的例子，得到與實(shí)施例5時同樣的效果。將本實(shí)施例的氣 化裝置的框圖示于圖6。
實(shí)施例7
本實(shí)施例是在圖1所示的氣化裝置中，作為固體物回收裝置具有 氣體冷卻器和干式脫塵裝置兩者，將由兩者回收的炭等固體物混合后
經(jīng)脫水機(jī)投入磨機(jī)2中的例子。將本實(shí)施例的氣化裝置的框圖示于圖 7。
本實(shí)施例中，氣化爐的生成氣體53進(jìn)入氣體冷卻器9，在此除去 炭，并且被冷卻，成為粗制氣體54導(dǎo)入干式脫塵裝置22中。在干式 脫塵裝置22中進(jìn)一步分離炭等，成為高品質(zhì)粗制氣體67而排出。干 式脫塵裝置22，可以使用例如旋風(fēng)分離器、過濾器或者這兩者。從氣 體冷卻器9排出的粗制氣體54中含有大量的水分。因此，優(yōu)選對用于 將粗制氣體54輸送到干式脫塵裝置22的輸送管預(yù)先進(jìn)行加熱以使水 分不冷凝。
在干式脫塵裝置22中回收的炭66因重力落到攪拌槽23中。由氣體冷卻器9排出的炭與水的混合物也導(dǎo)入攪拌槽23中，在此將兩者進(jìn) 行混合攪拌。在攪拌槽23中混合的炭與水的混合物，成為炭淤漿經(jīng)炭 輸送管56向磨機(jī)2輸送。
根據(jù)本實(shí)施例，能夠從粗制氣體中基本上完全地除去氣體冷卻器 9中難除去的10nm以下大小的炭。由于炭的回收率提高，故氣體轉(zhuǎn)化 效率也提高。
此外，干式脫塵裝置22也可以針對圖2所示構(gòu)成的氣化裝置設(shè)置。 另外，圖7中在氣體冷卻器9的下游側(cè)設(shè)置了干式脫塵裝置22,但也可 以在上游側(cè)設(shè)置干式脫塵裝置22，在下游側(cè)設(shè)置氣體冷卻器9。但在這 種情況下，優(yōu)選在將氣化爐的生成氣體53冷卻后導(dǎo)入干式脫塵裝置中。
實(shí)施例8
本實(shí)施例中，對在圖1所示構(gòu)成的氣化裝置中，用濃縮機(jī)將從氣 體冷卻器9排出的炭淤漿濃縮后，經(jīng)炭輸送管56向磨機(jī)2輸送的例子 進(jìn)行說明。將本實(shí)施例的氣化裝置的框圖示于圖8。圖8的氣化裝置 中，從氣體冷卻器9排出的炭淤漿用濃縮機(jī)24提高了炭濃度后，通過 炭輸送管56輸送。
炭淤漿的炭濃度高時，炭輸送管內(nèi)炭結(jié)塊而堵塞管如實(shí)施例1中 所述，但實(shí)施例1中通過調(diào)節(jié)向氣體冷卻器9供給的洗滌水的量來調(diào) 節(jié)炭淤漿的炭濃度。而本實(shí)施例中另外備有濃縮機(jī)24,使之提高炭淤 漿的炭濃度。用該濃縮機(jī)24將炭淤漿中的炭濃度提高到20~ 30重量％ 后，通過經(jīng)炭輸送管56向磨機(jī)2輸送，能夠在不產(chǎn)生炭輸送管堵塞的 情況下降低從輸送管內(nèi)流過的炭淤漿的流體量，輸送效率提高。再者， 本實(shí)施例對于圖2~圖7所示構(gòu)成的氣化裝置也適用。
實(shí)施例9
對第二發(fā)明所涉及的實(shí)施方式的一例進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的氣化 裝置如圖12所示，具有原料料斗31、氣化爐99、濕式捕集器80、泵90 和流量調(diào)節(jié)器35而構(gòu)成。原料料斗31，縱向容器的下部成倒錐狀，加 料器36與容器下部的中央形成的排出口相連。該加料器36通過配管37 與配設(shè)在氣化爐99下部側(cè)壁的燃燒器(未圖示)相連。氧化劑的流量調(diào)
節(jié)器35配設(shè)在配管38的途中，配管38與配管37相連。氣化爐99例如 是圓筒型的容器，在底部中央連接有爐渣排出管路39。在氣化爐99的 上部側(cè)壁連接著配管71，通過配管71與濕式捕集器80相連。
濕式捕集器80具有圓筒型且上部為圓頂狀的容器82、和配置在 容器82內(nèi)部的噴嘴81、攪拌機(jī)83、導(dǎo)向裝置84而構(gòu)成。在容器82 內(nèi)的頂部連接著向體系外排出容器82內(nèi)氣體的配管87。在容器82的 上部配置多個向下方噴霧水的噴嘴81,噴嘴81分別與水供給用的配 管85相連。在噴嘴81的下方，容器82的側(cè)面形成有與配管71的連 接口。此外，在該連接口的下方，例如，配設(shè)從容器82的內(nèi)壁向中央 突出而形成、在中央具有大致圓形的開口部的圓錐狀的導(dǎo)向裝置84。 該導(dǎo)向裝置84向開口部向下方傾斜，例如使水滴向開口部流下而構(gòu) 成。在導(dǎo)向裝置84的下方，即容器82的底部水平地配置螺桿式的攪 拌機(jī)83,攪拌機(jī)83的旋轉(zhuǎn)軸與設(shè)置在容器82外部的馬達(dá)86的驅(qū)動 軸連接。容;器82的底部側(cè)壁連接配管88，配管88與泵90的吸入口 連接。泵90的排出口通過配管89與氣化爐99的下部側(cè)壁連接。
對這樣構(gòu)成的氫制造裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行說明。原料料斗31中貯存例 如微粉碎的煤(以下簡稱微粉炭)，使加料器36運(yùn)轉(zhuǎn)時，取出必需量 的微粉炭從配管37內(nèi)例如被氣流輸送，由噴嘴投入氣化爐99內(nèi)。此 時，通過流量調(diào)節(jié)器35進(jìn)行了流量調(diào)節(jié)的氧化劑(例如氧等)通過配 管38向配管37內(nèi)供給。
供給到氣化爐99內(nèi)的微粉炭與氧化劑同時進(jìn)行微粉炭的部分燃 燒和氣化，在高溫(例如約15001C)、高壓下微粉炭與氧化劑反應(yīng)， 生成以氫和一氧化碳等為主要成分的可燃性氣體(以下筒稱生成氣 體)。該生成氣體中含未燃部分的炭，炭隨著生成氣體，例如邊旋轉(zhuǎn)邊 在氣化爐內(nèi)上升。然后，將含炭的生成氣體從氣化爐99的排出口向外 部排出，通過配管，l導(dǎo)入濕式捕集器80內(nèi)。另一方面，原料中含有 的灰、砂或玻璃等無機(jī)物形成爐渣(熔融灰)，流到氣化爐99內(nèi)的下 段區(qū)域，通過爐渣排出管路39向體系外排出。
這里，對生成氣體中所含的炭的捕集進(jìn)行說明。被導(dǎo)入濕式捕集
器80的容器82內(nèi)的生成氣體中的炭，被從多個噴嘴81噴霧的微細(xì)的 水滴捕捉而落到下方。另一方面，生成氣體從噴嘴81的周圍通過而到 達(dá)容器82的頂部，通過配管87向體系外排出。
含炭的水滴落到導(dǎo)向裝置84上并從中央的開口流下，滯留在容器 82的底部形咸的她拌部。流到該攪拌部的捕集液經(jīng)攪拌機(jī)83攪拌， 炭與水混合而成淤漿狀。該淤漿通過配管88被泵90吸入，通過配管 89再供給到氣化爐99內(nèi)，將淤漿中所含的炭氣化。
此外，捕捉炭的水滴的尺寸，水滴直徑越小則接觸面積越增大， 越容易捕捉，但太小時有時在落到導(dǎo)向裝置84之前就蒸發(fā)，故優(yōu)選調(diào) 節(jié)到考慮了這些情況的尺寸。
以上，根據(jù)本實(shí)施方式，疏水性強(qiáng)、難混入水中的炭粒子被水滴 濕式捕集，落到容器82的底部后，通過進(jìn)行攪拌，炭分散在水中，能 夠抑制凝聚。由此，例如能夠防止?jié)袷讲都?0的出口附近的堵塞， 能夠進(jìn)行穩(wěn)定的炭循環(huán)。
另外，本實(shí)施方式的濕式捕集器80與以往的活底料斗方式不同， 由于濕式捕集炭的手段與進(jìn)行淤漿化的手段成為一體結(jié)構(gòu)，故可以同 時進(jìn)行濕式捕集和淤漿化，除上述效果外，與設(shè)備的簡化相伴可實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的低成本化。
此外，由于分散有炭的淤漿被泵吸入，故例如能夠防止供給配管 內(nèi)的上升部分等的堵塞。另外，通過將這樣的淤漿再供給到爐內(nèi)，可 高效率地進(jìn)行炭的氣化，碳轉(zhuǎn)化率提高，可制造高濃度的氫。
再者，本實(shí)施方式中，作為炭的捕集手段，使用對生成氣體噴霧 水的方法，但不限于此，例如也可以采用使生成氣體與濕潤壁碰撞的 方法或使生成氣體潛在水中的方法。另外，本實(shí)施方式的氣化爐99 為在氣化爐99的上段與下段配置有燃燒器的1室2段氣化爐，也可以 向氣化爐99的切線方向配置燃燒器使生成氣體形成旋轉(zhuǎn)流。
根據(jù)本發(fā)明，在使用氣流層方式的氣化爐，使固體燃料氣流輸送 而供給氣化爐的氣化裝置中，能夠在不使用活底料斗，并且不形成淤 漿的情況下將從氣化爐排出的炭再供給到氣化爐。本發(fā)明的氣化裝置由于是極簡便的結(jié)構(gòu)，故可期待著適用于利用燃料氣體的各種裝置， 例如內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)等發(fā)電設(shè)備、由燃料氣體中的一氧化碳與氬等 制造合成液化燃料的裝置、氨合成裝置，氮肥料的合成裝置等。
權(quán)利要求
1.固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有使氣流輸送的固體燃料與氣化劑反應(yīng)而進(jìn)行氣化的氣化爐，為了將前述固體燃料投入前述氣化爐而預(yù)先進(jìn)行貯存的固體燃料貯存器，在將由前述固體燃料貯存器輸送的固體燃料投入前述氣化爐之前進(jìn)行粉碎的固體燃料粉碎機(jī)，和回收隨同前述氣化爐中生成的生成氣體向爐外排出的固體物的固體物回收裝置；作為前述固體物回收裝置，至少具有使前述生成氣體與水直接接觸方式的回收裝置，將用前述固體物回收裝置回收的固體物與水的混合物脫水后再供給到前述固體燃料貯存器與前述固體燃料粉碎機(jī)的至少一方。
2. 權(quán)利要求1所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有用于 將前述固體物回收裝置中回收的固體物與水的混合物輸送到前述固體 燃料貯存器和前述固體燃料粉碎機(jī)的至少一方的輸送管，在前述輸送管的途中具有脫水機(jī)。
3. 權(quán)利要求2所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，將使用前 述脫水機(jī)進(jìn)行脫水以使固體物濃度達(dá)到70重量y。以上的前述混合物再 供給到前述固體燃料粉碎機(jī)。
4. 權(quán)利要求1所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有用于 將前述固體物回收裝置中回收的固體物與水的混合物輸送到前述固體 燃料貯存器的輸送管，在前述輸送管的途中具有脫水機(jī)和用于使經(jīng)前 述脫水機(jī)脫水的混合物干燥的干燥機(jī)。
5. 權(quán)利要求1所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有水接 觸方式的前述回收裝置和干式脫塵裝置作為前述固體物回收裝置，將 用這些固體物回收裝置回收的固體物進(jìn)行混合，再供給到前述固體燃 料貯存器和前述固體燃料粉碎機(jī)的至少一方。
6. 權(quán)利要求5所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有用于 將經(jīng)前述水接觸方式的回收裝置和前述干式脫塵裝置回收的固體物進(jìn) 行混合的攪拌槽。
7. 權(quán)利要求1所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有將由 前述固體物回收裝置回收的固體物與水的混合物進(jìn)行濃縮從而提高固 體物濃度的濃縮機(jī)，和用于將用前述濃縮機(jī)濃縮的混合物輸送到前述 固體燃料貯存器和前述固體燃料粉碎機(jī)的至少一方的輸送管，在前述 輸送管的途中具有脫水機(jī)。
8. 權(quán)利要求7所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，使用前述濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮以使固體物濃度達(dá)到20~ 30重量y。的前述混合物通過 前述輸送管被輸送到前述脫水機(jī)。
9. 權(quán)利要求1所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具備具有 多個粉碎輥的磨機(jī)作為前述固體燃料粉碎機(jī)，用前述固體物回收裝置 回收的固體物與水的混合物僅被分支成前述粉碎輥的數(shù)目而投入前述磨機(jī)中。
10. 權(quán)利要求2所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有用 于將由前述脫水機(jī)分離的水輸送到水接觸方式的前述固體物回收裝置 的水輸送管。
11. 權(quán)利要求2所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有對 由前述脫水機(jī)分離的水進(jìn)行處理以除去鹽或炭的水處理裝置，具有用 于將由前述水處理裝置處理過的水輸送到水接觸方式的前述固體物回 收裝置的水輸送管。
12. 固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有使氣流輸送的固體 燃料與氣化劑反應(yīng)而進(jìn)行氣化的氣化爐，預(yù)先貯存投入前述氣化爐中 的固體燃料的固體燃料貯存器，在將由前述固體燃料貯存器輸送的固 體燃料投入前述氣化爐之前進(jìn)行粉碎的固體燃料粉碎機(jī)，使從前述氣 化爐向爐外排出的氣化爐生成氣體與水直接接觸進(jìn)行冷卻從而回收與 生成氣體相伴的固體物的水接觸式回收裝置，將由前述水接觸式回收 裝置回收的固體物與水的混合物輸送到前述固體燃料粉碎機(jī)的配管， 和在將通過前述配管輸送的前述混合物投入前述固體燃料粉碎機(jī)之前 進(jìn)行脫水而成為凝膠狀固體物的脫水機(jī)。
13. 固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有使氣流輸送的固體燃料與氣化劑反應(yīng)而進(jìn)行氣化的氣化爐，預(yù)先貯存投入前述氣化爐中 的固體燃料的固體燃料貯存器，在將由前述固體燃料貯存器輸送的固 體燃料投入前述氣化爐之前進(jìn)行粉碎的固體燃料粉碎機(jī)，使從前述氣 化爐向爐外排出的氣化爐生成氣體與水直接接觸進(jìn)行冷卻從而回收與 生成氣體相伴的固體物的水接觸式回收裝置，將由前述水接觸式回收 裝置回收的固體物與水的混合物輸送到前述固體燃料貯存器的配管， 在將通過前述配管輸送的前述混合物投入前述固體燃料貯存器之前進(jìn) 行脫水而成為凝膠狀固體物的脫水機(jī)，和使由前述脫水劑得到的凝膠 狀固體物干燥的干燥機(jī)。
14. 固體燃料氣化方法，其特征在于，具有使氣流輸送的固體 燃料在氣化爐中與氣化劑反應(yīng)而進(jìn)行氣化的氣化工序，使向前迷氣化 爐的爐外排出的氣化爐生成氣體與水直接接觸從而回收與生成氣體相 伴的固體物的固體物回收工序，對前述固體物回收工序中回收的固體 物與水的混合物進(jìn)行脫水的脫水工序，和將前述脫水工序中提高了固 體物濃度的前述混合物投入貯存有固體燃料的固體燃料貯存器和粉碎 固體燃料的固體燃料粉碎機(jī)的至少一方中的回收固體物輸送工序。
15. 權(quán)利要求14所述的固體燃料氣化方法，其特征在于，具有將 前述脫水工序中脫水的混合物輸送到前述固體燃料粉碎機(jī)的前述回收 固體物輸送工序。
16. 權(quán)利要求14所述的固體燃料氣化方法，其特征在于，具有對 前述脫水工序中脫水的混合物進(jìn)行干燥的干燥工序，具有將前述干燥 工序中干燥的混合物輸送到前述固體燃料貯存器的前述回收固體物輸 送工序。
17. 權(quán)利要求14所述的固體燃料氣化方法，其特征在于，不論前 述氣化爐的負(fù)荷如何，將前述固體物回收工序中回收的固體物的全部 投入到前述固體燃料貯存器和前述固體燃料粉碎機(jī)的至少 一方。
18. 固體燃料氣化裝置，其特征在于，具有使微粉碎的固體燃 料與氧或空氣反應(yīng)而生成以氫和一氧化碳為主要成分的氣體的氣化 爐，和捕集由前述氣化爐排出的生成氣體中的粉粒體的捕集器，其中， 前述捕集器，具有導(dǎo)入前述生成氣體的容器、在前述容器內(nèi)使前述生 成氣體與液體接觸從而捕集前述生成氣體中的粉粒體的捕集手段、和 對滯留在前述容器底部的捕集液進(jìn)行攪拌的攪拌機(jī)，具有從前述捕集 器的底部抽出前述捕集液與前述粉粒體的淤漿并向前述氣化爐內(nèi)進(jìn)行 供給的泵。
19.權(quán)利要求18所述的固體燃料氣化裝置，其特征在于，前述氣 化爐是在上段與下段配置了燃燒器的2段氣化爐，向前述氣化爐的切 線方向設(shè)置有前述燃燒器以使前述生成氣體形成旋轉(zhuǎn)流。
全文摘要
在向氣流層方式的氣化爐中干式供給煤等固體燃料并進(jìn)行氣化的氣化裝置中，回收從氣化爐排出的炭，能夠在不使用活底料斗，并且不形成淤漿的情況下向氣化爐再供給。使與氣化爐的生成氣體53一起向爐外排出的炭在氣體冷卻器9中與水接觸進(jìn)行回收，用脫水機(jī)10脫水后投入磨機(jī)2或原煤料斗1中。向原煤料斗1投入時，優(yōu)選脫水后還使用干燥機(jī)14進(jìn)行干燥。根據(jù)本發(fā)明，能夠在不使用活底料斗或干式加料器的情況下向氣化爐再供給回收的炭與水的混合物。另外，脫水后，優(yōu)選進(jìn)一步干燥后向氣化爐供給炭，由于不向氣化爐內(nèi)供給大量的水分，故能夠防止氣化爐的溫度降低，提高氣體轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號F23G5/033GK101115822SQ20068000397
公開日2008年1月30日 申請日期2006年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者佐藤一教, 岡崎洋文, 木曾文彥, 植田昭雄, 武崎博, 田中真二, 秋山徹, 竹田誠, 花山文彥, 西田隆弘 申請人:株式會社日立制作所;電源開發(fā)株式會社;巴布考克日立株式會社