JP2755835B2

JP2755835B2 - ガス化燃焼方法

Info

Publication number: JP2755835B2
Application number: JP4818491A
Authority: JP
Inventors: 利光一ノ瀬; 君代徳田; 祐一藤岡; 文也中島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1998-05-25
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JPH04283303A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、重質油や石炭等の粗悪
燃料を、例えばガスタービンを用いるコンバインドサイ
クル等の作動燃料とするために、ガス化するガス化燃焼
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のガス化燃焼方法を実施す
る装置の一例を示す系統図である。

【０００３】まず、石炭（11）と脱硫剤（12）とガス化
用空気（71）が流動床ガス化炉（10）に供給される。こ
の流動床ガス化炉（10）では、石炭（11）がガス化さ
れ、石炭中の硫黄分が脱硫剤（12）により硫化カルシウ
ム（CaS ）として固定される。石炭（11）のガス化によ
って生じた可燃ガス（13）は、脱塵装置（20）で脱塵さ
れる。脱塵後の可燃ガス（21）は二次コンバスタ（60）
に導入される。

【０００４】一方、流動床ガス化炉（10）でガス化され
ずに石炭（11）から生じたチャーと脱硫後の脱硫剤の混
合物（14）、および脱塵装置（20）で回収されたチャー
と脱硫剤の混合物（22）は、流動床燃焼炉（30）に供給
される。この流動床燃焼炉（30）には空気（72）も供給
され、ここでチャーの燃焼反応と硫化カルシウムCaSが
酸化して石膏（CaSO₄）に転換する反応が起きる。ま
た、流動床燃焼炉（30）の流動床内には熱交換器（40）
が設置されていて、スチームまたは水（41）で冷却する
ことにより、流動床温度が調整される。

【０００５】流動床燃焼炉（30）で発生する燃焼ガス
（31）は、脱塵装置（50）により脱塵される。脱塵後の
燃焼ガス（51）は、前記二次コンバスタ（60）に導入さ
れる。二次コンバスタ（60）では、流動床ガス化炉（1
0）から導かれた可燃ガス（21）が、流動床燃焼炉（3
0）から導かれた燃焼ガス（51）中の残存酸素により燃
焼し、その燃焼ガス（61）は例えばガスタービン（図示
せず。）に送られる。

【０００６】石炭（11）中の灰分および脱硫後の脱硫剤
（12）は、流動床燃焼炉（30）の炉底から抜き出し灰
（32）として、また脱塵装置（50）から排出灰（52）と
して、それぞれ系外に除去される。

【０００７】二次コンバスタ（61）から出てゆく燃焼ガ
ス（61）の量を増大させる場合には、流動床ガス化炉
（10）に供給する石炭（11）と空気（71）の量を増加さ
せる。そうすると、流動床ガス化炉（10）から流動床燃
焼炉（30）へ移送されるチャーと脱硫剤の混合物（14）
が増加する。そこで、流動床燃焼炉（30）へ入るチャー
と脱硫剤の混合物（14）の増加量に応じて、空気（72）
の供給量を増加する。逆に燃焼ガス（61）の量を減少さ
せる場合には、流動床ガス化炉（10）に供給する石炭
（11）と空気（71）を減少させ、その後流動床ガス化炉
（10）から排出されるチャー等（14）の減少量に応じ
て、流動床燃焼炉（30）に供給する空気（72）の量を減
少させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のガス化燃焼
方法には、次のような解決すべき課題があった。１）従来の方法では、重質油や石炭等の粗悪燃料をガス
化する反応と燃料中の硫黄分を除く脱硫反応とを、同一
の流動床ガス化炉（10）内で行なっていたので、充分満
足できる脱硫性能が得られなかった。２）従来の方法では、流動床燃焼炉（30）内に燃焼温度
制御用の熱交換器（40）が設置されているので、燃料が
持つエネルギの一部分は、燃焼ガス（61）の顕熱として
ガスタービンに送られることなく、直接蒸気タービンで
回収される。したがって、ガスタービンを利用しない分
だけ発電効率が低いという問題があった。３）ガスタービンの負荷を調整する時には、燃焼ガス
（61）の量を変化させる必要があるが、従来の方法では
その燃焼ガス（61）量の変動速度が遅かった。すなわ
ち、燃焼ガス（61）の量を増減させる場合、まず流動床
ガス化炉（10）に供給する石炭（11）と空気（71）の量
を増減させ、その後、流動床ガス化炉（10）から流動床
燃焼炉（30）へ移送されるチャーと脱硫剤の混合物（1
4）の増減に応じて、流動床燃焼炉（30）に供給する空
気（72）の量を調整するので、燃焼ガス（61）の量が変
動する速度は非常に遅かった。４）燃焼ガス（61）の温度を一定に保持して燃焼ガス
（61）量を変化させる場合は、従来は全体の燃焼用空気
（70）量と供給石炭（11）量を調整して、しかも流動床
ガス化炉（10）・流動床燃焼炉（30）間のチャー等（1
4）の移送量の変動を、各反応炉に供給する空気（7
1），（72）の分配割合で調整することになるので、各
反応炉（10），（30）の制御が非常に複雑であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、燃料と空気とを流動床ガス化炉に
供給して上記燃料の一部をガス化し、生じた可燃ガスと
脱硫剤とを流動床脱硫炉に供給して、上記可燃ガスを脱
硫した後、二次コンバスタへ導くとともに、上記流動床
ガス化炉でガス化しなかった残りの燃料および上記流動
床脱硫炉で生じた硫黄化合物と残りの脱硫剤を流動床燃
焼炉に導いて、別途供給する燃料とともに別途供給する
空気により燃焼させ、生じた燃焼ガスを更に上記二次コ
ンバスタに導いて、別途供給する空気とともに上記可燃
ガスを燃焼させること特徴とするガス化燃焼方法を提案
するものである。

【００１０】

【作用】本発明の方法においては、燃料のガス化反応と
脱硫反応が同一流動床内で行なわれず、分離された別個
の炉内で行なわれるので、脱硫性能が著しく向上する。

【００１１】本発明方法ではまた、流動床ガス化炉だけ
ではなく、流動床ガス化炉で燃焼しなかった残りの燃料
を燃焼する流動床燃焼炉にも、燃料を供給するととも
に、二次コンバスタにも燃焼用空気を直接供給するの
で、負荷の変動に応じて、二次コンバスタ出口の燃焼ガ
ス量を急速に増減させることができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明方法の一実施例に使用される装
置を示す系統図である。

【００１３】本実施例の方法においては、まず石炭（11
ａ）とガス化用空気（71）が流動床ガス化炉（80）に供
給される。この流動床ガス化炉（80）内で、石炭（11
ａ）の一部がガス化される。このガス化ガス（81) は流
動床脱硫炉（90）の下部に供給される。ここで別途供給
される脱硫剤（12）により、ガス化ガス（81）中の硫黄
分は、硫化カルシウム（CaS ）として固定される。脱硫
後の可燃ガス（13）は、脱塵装置（20）で脱塵され、ク
リーンな可燃ガス（21）として二次コンバスタ（60）に
導かれる。

【００１４】一方、流動床ガス化炉（80）でガス化され
ずに石炭から生じたチャー（82）、流動床脱硫炉（90）
から排出される脱硫剤と硫化カルシウムの混合物（9
1）、および脱塵装置（20）で回収した脱硫剤と硫化カ
ルシウムの混合物（22）は、流動床燃焼炉（30）に供給
され、別途供給される空気（72）により燃焼する。ここ
で発生した燃焼ガス（31）は、脱塵装置（50）で脱塵さ
れ、クリーンな燃焼ガス（51）として前記二次コンバス
タ（60）に導かれる。流動床燃焼炉（30）には、急速に
負荷を増大させる時のために、燃焼供給ライン（11ｂ）
が設けられている。

【００１５】二次コンバスタ（60）では、燃焼ガス（5
1）中の残存酸素と別途供給される空気（73）によっ
て、可燃ガス（21）が燃焼する。そして生じた燃焼ガス
（61）は、例えばガスタービン（図示せず。）に供給さ
れ、高効率の発電が行なわれる。

【００１６】流動床燃焼炉（30）内の酸化反応で硫化カ
ルシウムから転換した石膏（CaSO₄）と灰分の混合物
（32）および脱塵装置（50）で回収された石膏と灰分の
混合物（52）は系外に排出される。

【００１７】流動床ガス化炉（10）、流動床燃焼炉（3
0）および二次コンバスタ（60）にガス化用または燃焼
用として供給される空気（71），（72），（73）は、負
荷変化制御時の調整用として、それぞれ独立に供給でき
るようになっている。

【００１８】なお、流動床脱硫炉（90）の構造は、従来
の流動床炉とほぼ同一である。但し、流動材を脱硫材に
代えるとともに、流動床ガス化炉（80）で生成されたＳ
Ｏ_xを含むガス化ガス（81) を流動床脱硫炉（90）の目
皿下方から流動層に噴出させて、最適な温度と滞留時間
で脱硫材（12）と反応させ、脱塵装置（20）へ導くよう
にする。

【００１９】脱硫性能を高めるためには、例えば脱硫剤
として石灰石を用いる場合、反応域温度を１０００℃以
下に保持する必要がある。ところが石炭のガス化反応部
では温度が１０００℃以上となる。したがって、従来の
方法では、ガス化反応（H₂S等発生）と脱硫反応（H₂S
等消滅、CaS生成）とが同時に進行し、石灰石で脱硫固
定された硫黄分が再びＳＯ_Xとして遊離したり、ガス化
反応が炉上部で生じて、脱硫されないガスがそのまま炉
外に排出されたりする。本実施例のガス化燃焼方法にお
いては、ガス化反応と脱硫反応とが同一の流動床内で行
なわれず、分離された別個の炉内で行なわれるので、脱
硫性能が著しく向上する。

【００２０】図２は、ガス化炉と脱硫炉を分離した本実
施例の場合（ａ）と、それらを一体にした従来の方法に
よる場合（ｂ）とについて、脱硫炉内のＨ₂Ｓ濃度分布
を比較した例を示す。従来の方法によればガス化／脱硫
炉出口でＨ₂Ｓ濃度が高いのに比べて、本実施例の方法
では脱硫炉出口のＨ₂Ｓ濃度が著しく低いのが判る。

【００２１】本実施例では、流動床燃焼炉（30）内に熱
交換器を設置せず、流動床の温度制御は、流動床燃焼炉
に供給する空気量を増減することにより行なう。したが
って、流動床燃焼炉（30）内が大量の蒸気または水で冷
却されることがないので、燃料（11）の持つ化学エネル
ギを全量、燃焼ガス（61）の熱エネルギに転換させるこ
とができ、その燃焼ガス（61）をガスタービン等に供給
することになるので、コンバインドサイクルの発電効率
が高くなる。

【００２２】本実施例ではまた、石炭等の燃料を流動床
ガス化炉（80）だけではなく、流動床燃焼炉（30）にも
供給するとともに、流動床ガス化炉（80）、流動床燃焼
炉（30）および二次コンバスタ（60）にそれぞれ別個に
空気を供給できるようにしたので、ガスタービン等の負
荷変化時に燃焼ガス（61）の量の変化速度を増加させる
ことができる。例えば、燃焼ガス（61）の量を増やす場
合は、流動床ガス化炉（80）に供給する燃料（11ａ）と
空気（71）、および流動床燃焼炉（30）に供給する燃料
（11ｂ）と空気（72）を同時に増すことにより、燃焼ガ
ス量を急速に増加させ、その後、流動床ガス化炉（80）
から流動床燃焼炉（30）へ移送されるチャー等（82）の
量が増大したら、流動床燃焼炉（30）に供給する燃料
（11ｂ）を停止する。燃焼ガス量を減らす場合は、上記
と逆の操作を行なう。

【００２３】

【発明の効果】本発明のガス化燃焼方法によれば、粗悪
燃料をガスタービン用等としてガス化改質する場合で
も、脱硫性能が良く、かつ負荷応答性が良好なので、高
効率のコンバインドサイクルを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明方法の一実施例に使用される装置
を示す系統図である。

【図２】図２は本発明方法の効果を説明する図である。

【図３】図３は従来のガス化燃焼方法を実施する装置の
一例を示す系統図である。

【符号の説明】

（10）流動床ガス化炉（ガ
ス化／脱硫炉）（11），（11ａ），（11ｂ）石炭（12）脱硫剤（13）可燃ガス（14）チャーと脱硫剤の混
合物（20）脱塵装置（21）可燃ガス（22）チャーと脱硫剤等の
混合物（30）流動床燃焼炉（31）燃焼ガス（32）抜き出し灰（40）熱交換器（41）スチームまたは水（50）脱塵装置（51）燃焼ガス（52）排出灰（60）二次コンバスタ（61）燃焼ガス（70），（71），（72），（73）空気（80）流動床ガス化炉（81）ガス化ガス（82）チャー（90）流動床脱硫炉（91）脱硫剤と硫化カルシ
ウムの混合物

フロントページの続き (72)発明者中島文也東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23C 11/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料と空気とを流動床ガス化炉に供給し
て上記燃料の一部をガス化し、生じた可燃ガスと脱硫剤
とを流動床脱硫炉に供給して、上記可燃ガスを脱硫した
後、二次コンバスタへ導くとともに、上記流動床ガス化
炉でガス化しなかった残りの燃料および上記流動床脱硫
炉で生じた硫黄化合物と残りの脱硫剤を流動床燃焼炉に
導いて、別途供給する燃料とともに別途供給する空気に
より燃焼させ、生じた燃焼ガスを更に上記二次コンバス
タに導いて、別途供給する空気とともに上記可燃ガスを
燃焼させること特徴とするガス化燃焼方法。