JPH0321592B2 - - Google Patents
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- JPH0321592B2 JPH0321592B2 JP56090871A JP9087181A JPH0321592B2 JP H0321592 B2 JPH0321592 B2 JP H0321592B2 JP 56090871 A JP56090871 A JP 56090871A JP 9087181 A JP9087181 A JP 9087181A JP H0321592 B2 JPH0321592 B2 JP H0321592B2
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- Japan
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- oxygen
- coal
- amount
- air
- gas
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Description
本発明は噴流層ガス化炉を用いて石炭を部分酸
化させ可燃性ガスを製造する方法に係り、特に、
発電用などを製造する可燃性ガスの量を短時間に
変化させる必要がある場合の製造ガスの発熱量を
ほぼ一定に制御するための石炭ガス化方法に関す
る。 噴流層による石炭のガス化は、(1)石炭を微粉砕
してガス化するための比表面積が大きく短時間で
ガス化できる、(2)石炭中の灰分の融点以上でガス
化することにより微細な灰分粒子（フライアツシ
ユ）の生成を低減できる、(3)ガス化炉内の粒子ホ
ールドアツプが少なく負荷変動に有利である、な
どの利点を有する。 しかし、この方法は灰分の溶融に必要な温度を
維持する必要があるが、石炭を部分酸化するため
の酸素源によつてそれぞれ個有の問題がある。 すなわち石炭を部分酸化するための酸素源とし
ては空気を用いる方法と、酸素製造設備により空
気を窒素と酸素とに分離し実質的に酸素のみ（通
常、酸素濃は90％以上）を用いる方法とがある。
前者の方法は加圧されたガス化炉に空気を供給す
るために空気を圧縮するのみでよいため、製造コ
ストが安く、短時間での流量変化も容易である。
反面、石炭をガス化して得られた可燃性ガスが空
気中の窒素、アルゴン等の不活性ガスによつて希
釈され発熱量が1000kcal／Ｎm3前後と低く、ま
た、不活性ガスをも加熱される結果、石炭中の灰
分が溶融するのに必要な温度が得にくいという欠
点がある。特に製造したガスをガスタービンの燃
料に使用する場合、上記発熱量はその下限に近い
ため、負荷低下時にも発熱量を低下させないよう
制御することが困難である。一方酸素を用いる後
者の方法は生成ガス発熱量が2000〜2700kcal／Ｎ
m3となりガスタービン燃料としても適当な発熱量
であり、ガス化部分の温度も容易に石炭灰分の融
点以上にできる反面、酸素製造設備の所要動力が
大きく製造コストが高くなる。また、大規模な酸
素製造設備として最も酸素製造コストが低廉な低
加圧下での液化空気の蒸留分離による酸素製造方
法では、定格流量に対する運転可能な最低流量が
（設備により異なるが通常70％までの低減が限界
である。）小さすぎるため、急激な流量変化に対
応することが困難である。 したがつて空気又は酸素製造設備で得られる酸
素を、石炭を部分酸化するための酸素源として用
いる方法ではいずれも石炭のガス化によつて製造
される可燃性ガスの発熱量を発電用に対応させる
ことが困難であつた。 本発明の目的は、負荷変動に対して短時間で追
従可能で、しかも負荷変動時の発熱量変化を防止
できる石炭ガス化方法を提供するにある。 本発明は、空気を用いた噴流層ガス化方式を基
本とし、これに酸素製造設備を組み合わせること
に着目し、噴流層ガス化炉中に微粉砕した石炭を
供給し、この石炭を酸素及び空気のガス化剤によ
り部分酸化して可燃性ガスを製造する石炭ガス化
方法において、可燃性ガスの製造量に対して一方
の酸素供給量を製造量の変動と無関係にほぼ一定
に保持するとともに、他方の空気供給量を製造量
の変動に応じて調整し、製造量の低負荷時に高負
荷時より可燃性ガス中の酸素濃度を高くして可燃
性ガスの発熱量をそれぞれの負荷でほぼ一定に制
御することにより、ガス化炉内を灰分融点以上の
温度に維持しつつ生成ガス発熱量の変動を防止す
るとともに酸素製造設備で製造される酸素流量の
変化幅を負荷変化幅に比べ小さく押えることによ
り負荷追従性を向上させると同時により低い負荷
での運転を可能としたものである。すなわち、低
負荷時（製造量の少ない時）には、酸素製造設備
からの酸素供給量をほぼ一定にしておき、空気供
給量を主体に減少させてガス化炉へ供給する全ガ
ス化剤中の酸素濃度を高める。換言すれば全ガス
化剤中の窒素濃度を低くすることにより、ガス化
炉で発生する生成ガス中の窒素濃度を低減し、生
成ガスの発熱量を一定に保持する。つまり生成ガ
スの発熱量を供給ガス化剤の酸素濃度で制御する
ものである。 第１図は本発明の石炭ガス化方法を適用するの
に好適な石炭ガス化発電システムの系統図であつ
て、第１図において、１は酸素製造装置、２は圧
縮機、３はガスタービン、４は燃焼器、５はガス
化炉、６はガス精製装置、７は発電機を示してい
る。 ガス化炉５へは微粉砕した石炭２２、空気１
８、酸素１５が供給され、部分酸化反応により可
燃性ガスを含む生成ガス２３が製造される。ガス
化炉５には必要に応じて少量の水蒸気２０を供給
してもよい。石炭２２は通常気流輸送されガス化
炉５に供給されるが、このためのガスとしては空
気１５、水蒸気２０の全部または一部を使用して
もよく、また、酸素製造装置１の副生物である窒
素１４の一部を使用してもよい。生成ガス２３は
ガス精製装置６により微少のチヤー、ダストが除
去され、更にH2S等の硫黄化合物が除去された精
製ガス２１となる。精製ガス２１は燃焼器４に導
入され、空気１９により完全燃焼され、高温の燃
焼ガス１７となつてガスタービン３に供給され
る。ガスタービン３は発電機７を駆動し電力を発
生させると同時に、圧縮機２をも駆動して常圧の
空気１２を圧縮し加圧空気１６を得る。加圧され
た空気１６は一部が抽気されガス化炉５へ供給さ
れる空気１８となり、残りは燃焼器４に燃焼用空
気１９として供給される。酸素製造装置１では空
気１１から酸素１５を分離し、窒素１４を副生す
る。酸素１５はガス化炉５に供給される。 酸素１５および空気１８は図示していない加圧
装置によつて加圧された後、ガス化炉５に供給さ
れるようになつている。またガスタービン３の排
ガス１３は、図示していない公知の排熱回収ボイ
ラに導かれ水蒸気を発生し、この蒸気で蒸気ター
ビンを駆動して電力を発生させるようになつてい
る。 本発明に係る石炭ガス化方法は、噴流ガス化炉
（ガス化炉）５中に多段でかつ複数本の流体供給
ノズルから石炭２２及び酸素１５と空気１８又は
酸素富化空気よりなるガス化剤を供給し、石炭２
２を部分酸化して可燃ガスを製造する石炭ガス化
方法において、可燃ガスの製造量に対し、酸素１
５のガス炉５への供給量（酸素供給量）は石炭２
２のガス化炉への供給量（石炭供給量）と無関係
にほぼ一定に保持させ、空気１８のガス化炉５へ
の供給量（空気供給量）は可燃ガスの製造量の低
負荷時（少ない時）に製造量の高負荷時（多い
時）より減少させ、ガス化剤の酸素濃度を高くし
て可燃性ガスの発熱量をそれぞれの負荷でほぼ一
定に所定時間内（短時間内）に制御するように構
成されている。具体的には、石炭２２の供給量の
変動に対して酸素１５の供給量はほぼ一定とさ
れ、空気１８の供給量は石炭２２の供給量に対応
して変動する。この結果、低負荷時に高い酸素濃
度の混合ガス（空気と酸素との混合ガス）がガス
化炉５に供給され、高負荷時には低い酸素濃度の
混合ガスがガス化炉５に供給される。したがつ
て、低負荷時にもガス化炉５内は灰分の溶融に必
要な温度に維持され、また生成ガスの発熱量もほ
ぼ一定に制御されるとともに酸素製造装置１から
ガス化炉５へ供給される酸素１５の流量変動が最
小限に抑えられる。 次にガス化炉５として、内径0.9ｍ、長さ約20
ｍ、内壁を水冷壁構造とし、下部から石炭灰分を
溶融させながら抜き出す構造の噴流層ガス化炉を
用い、第１表に示した性状を有する石炭をその供
給量を変化させてガス化したところ、第２表第３
表の結果が得られた。表中、窒素供給量とは石炭
供給のために利用した窒素の流量で、空気供給
量、酸素供給量は各々の石炭供給量で生成ガスの
発熱量がほぼ一定で安定した運転が行われた時の
平均流量である。第２表は生成ガスの高位発熱量
を1000kcal／Ｎm3を目標とし、第３表は生成ガス
の高位発熱量を900kcal／Ｎm3を目標としてそれ
ぞれガス化炉５に対する空気供給量、酸素供給量
を制御したときの測定結果である。ガス化条件は
第２表および第３表のいずれの場合も、ガス化圧
力が11atm、ガス化温度は物質収支からの推定で
1680〜1740℃の間であつた。
化させ可燃性ガスを製造する方法に係り、特に、
発電用などを製造する可燃性ガスの量を短時間に
変化させる必要がある場合の製造ガスの発熱量を
ほぼ一定に制御するための石炭ガス化方法に関す
る。 噴流層による石炭のガス化は、(1)石炭を微粉砕
してガス化するための比表面積が大きく短時間で
ガス化できる、(2)石炭中の灰分の融点以上でガス
化することにより微細な灰分粒子（フライアツシ
ユ）の生成を低減できる、(3)ガス化炉内の粒子ホ
ールドアツプが少なく負荷変動に有利である、な
どの利点を有する。 しかし、この方法は灰分の溶融に必要な温度を
維持する必要があるが、石炭を部分酸化するため
の酸素源によつてそれぞれ個有の問題がある。 すなわち石炭を部分酸化するための酸素源とし
ては空気を用いる方法と、酸素製造設備により空
気を窒素と酸素とに分離し実質的に酸素のみ（通
常、酸素濃は90％以上）を用いる方法とがある。
前者の方法は加圧されたガス化炉に空気を供給す
るために空気を圧縮するのみでよいため、製造コ
ストが安く、短時間での流量変化も容易である。
反面、石炭をガス化して得られた可燃性ガスが空
気中の窒素、アルゴン等の不活性ガスによつて希
釈され発熱量が1000kcal／Ｎm3前後と低く、ま
た、不活性ガスをも加熱される結果、石炭中の灰
分が溶融するのに必要な温度が得にくいという欠
点がある。特に製造したガスをガスタービンの燃
料に使用する場合、上記発熱量はその下限に近い
ため、負荷低下時にも発熱量を低下させないよう
制御することが困難である。一方酸素を用いる後
者の方法は生成ガス発熱量が2000〜2700kcal／Ｎ
m3となりガスタービン燃料としても適当な発熱量
であり、ガス化部分の温度も容易に石炭灰分の融
点以上にできる反面、酸素製造設備の所要動力が
大きく製造コストが高くなる。また、大規模な酸
素製造設備として最も酸素製造コストが低廉な低
加圧下での液化空気の蒸留分離による酸素製造方
法では、定格流量に対する運転可能な最低流量が
（設備により異なるが通常70％までの低減が限界
である。）小さすぎるため、急激な流量変化に対
応することが困難である。 したがつて空気又は酸素製造設備で得られる酸
素を、石炭を部分酸化するための酸素源として用
いる方法ではいずれも石炭のガス化によつて製造
される可燃性ガスの発熱量を発電用に対応させる
ことが困難であつた。 本発明の目的は、負荷変動に対して短時間で追
従可能で、しかも負荷変動時の発熱量変化を防止
できる石炭ガス化方法を提供するにある。 本発明は、空気を用いた噴流層ガス化方式を基
本とし、これに酸素製造設備を組み合わせること
に着目し、噴流層ガス化炉中に微粉砕した石炭を
供給し、この石炭を酸素及び空気のガス化剤によ
り部分酸化して可燃性ガスを製造する石炭ガス化
方法において、可燃性ガスの製造量に対して一方
の酸素供給量を製造量の変動と無関係にほぼ一定
に保持するとともに、他方の空気供給量を製造量
の変動に応じて調整し、製造量の低負荷時に高負
荷時より可燃性ガス中の酸素濃度を高くして可燃
性ガスの発熱量をそれぞれの負荷でほぼ一定に制
御することにより、ガス化炉内を灰分融点以上の
温度に維持しつつ生成ガス発熱量の変動を防止す
るとともに酸素製造設備で製造される酸素流量の
変化幅を負荷変化幅に比べ小さく押えることによ
り負荷追従性を向上させると同時により低い負荷
での運転を可能としたものである。すなわち、低
負荷時（製造量の少ない時）には、酸素製造設備
からの酸素供給量をほぼ一定にしておき、空気供
給量を主体に減少させてガス化炉へ供給する全ガ
ス化剤中の酸素濃度を高める。換言すれば全ガス
化剤中の窒素濃度を低くすることにより、ガス化
炉で発生する生成ガス中の窒素濃度を低減し、生
成ガスの発熱量を一定に保持する。つまり生成ガ
スの発熱量を供給ガス化剤の酸素濃度で制御する
ものである。 第１図は本発明の石炭ガス化方法を適用するの
に好適な石炭ガス化発電システムの系統図であつ
て、第１図において、１は酸素製造装置、２は圧
縮機、３はガスタービン、４は燃焼器、５はガス
化炉、６はガス精製装置、７は発電機を示してい
る。 ガス化炉５へは微粉砕した石炭２２、空気１
８、酸素１５が供給され、部分酸化反応により可
燃性ガスを含む生成ガス２３が製造される。ガス
化炉５には必要に応じて少量の水蒸気２０を供給
してもよい。石炭２２は通常気流輸送されガス化
炉５に供給されるが、このためのガスとしては空
気１５、水蒸気２０の全部または一部を使用して
もよく、また、酸素製造装置１の副生物である窒
素１４の一部を使用してもよい。生成ガス２３は
ガス精製装置６により微少のチヤー、ダストが除
去され、更にH2S等の硫黄化合物が除去された精
製ガス２１となる。精製ガス２１は燃焼器４に導
入され、空気１９により完全燃焼され、高温の燃
焼ガス１７となつてガスタービン３に供給され
る。ガスタービン３は発電機７を駆動し電力を発
生させると同時に、圧縮機２をも駆動して常圧の
空気１２を圧縮し加圧空気１６を得る。加圧され
た空気１６は一部が抽気されガス化炉５へ供給さ
れる空気１８となり、残りは燃焼器４に燃焼用空
気１９として供給される。酸素製造装置１では空
気１１から酸素１５を分離し、窒素１４を副生す
る。酸素１５はガス化炉５に供給される。 酸素１５および空気１８は図示していない加圧
装置によつて加圧された後、ガス化炉５に供給さ
れるようになつている。またガスタービン３の排
ガス１３は、図示していない公知の排熱回収ボイ
ラに導かれ水蒸気を発生し、この蒸気で蒸気ター
ビンを駆動して電力を発生させるようになつてい
る。 本発明に係る石炭ガス化方法は、噴流ガス化炉
（ガス化炉）５中に多段でかつ複数本の流体供給
ノズルから石炭２２及び酸素１５と空気１８又は
酸素富化空気よりなるガス化剤を供給し、石炭２
２を部分酸化して可燃ガスを製造する石炭ガス化
方法において、可燃ガスの製造量に対し、酸素１
５のガス炉５への供給量（酸素供給量）は石炭２
２のガス化炉への供給量（石炭供給量）と無関係
にほぼ一定に保持させ、空気１８のガス化炉５へ
の供給量（空気供給量）は可燃ガスの製造量の低
負荷時（少ない時）に製造量の高負荷時（多い
時）より減少させ、ガス化剤の酸素濃度を高くし
て可燃性ガスの発熱量をそれぞれの負荷でほぼ一
定に所定時間内（短時間内）に制御するように構
成されている。具体的には、石炭２２の供給量の
変動に対して酸素１５の供給量はほぼ一定とさ
れ、空気１８の供給量は石炭２２の供給量に対応
して変動する。この結果、低負荷時に高い酸素濃
度の混合ガス（空気と酸素との混合ガス）がガス
化炉５に供給され、高負荷時には低い酸素濃度の
混合ガスがガス化炉５に供給される。したがつ
て、低負荷時にもガス化炉５内は灰分の溶融に必
要な温度に維持され、また生成ガスの発熱量もほ
ぼ一定に制御されるとともに酸素製造装置１から
ガス化炉５へ供給される酸素１５の流量変動が最
小限に抑えられる。 次にガス化炉５として、内径0.9ｍ、長さ約20
ｍ、内壁を水冷壁構造とし、下部から石炭灰分を
溶融させながら抜き出す構造の噴流層ガス化炉を
用い、第１表に示した性状を有する石炭をその供
給量を変化させてガス化したところ、第２表第３
表の結果が得られた。表中、窒素供給量とは石炭
供給のために利用した窒素の流量で、空気供給
量、酸素供給量は各々の石炭供給量で生成ガスの
発熱量がほぼ一定で安定した運転が行われた時の
平均流量である。第２表は生成ガスの高位発熱量
を1000kcal／Ｎm3を目標とし、第３表は生成ガス
の高位発熱量を900kcal／Ｎm3を目標としてそれ
ぞれガス化炉５に対する空気供給量、酸素供給量
を制御したときの測定結果である。ガス化条件は
第２表および第３表のいずれの場合も、ガス化圧
力が11atm、ガス化温度は物質収支からの推定で
1680〜1740℃の間であつた。
【表】
【表】
【表】
第２表では石炭供給量が約24％減少したときの
酸素の供給量は67％に減少したにとどまつてい
る。したがつて既存の酸素製造設備では対応し得
る酸素の流量変化の低減範囲（低減限界70％）内
におさまつていることを示している。この結果
100％から25％の負荷低減が約30分間で可能であ
つた。またこのような負荷変動に対して生成ガス
発熱量の変化は、1000kcal／Ｎm3用のガスタービ
ンに要求される発熱量の許容変化範囲である±
20kcal／Ｎm3（２％）以内であつた。 第３表では生成ガス発熱量は900kcal／Ｎm3と
低くなるが、負荷変動に対する酸素供給量の変化
は第２表の場合よりも小さくなる。すなわち石炭
供給量が約17％低減したときの酸素供給量は83％
程度低減しているにすぎない。この結果100％か
ら20％の負荷低減に必要な時間は約20分であつ
た。またこのような負荷変動に対して、生成ガス
発熱量の変化は900kcal／Ｎm3用のガスタービン
に要求される発熱量の許容変化範囲である±
15kcal／Ｎm3内で極めて安定していた。 以上のように本発明によれば、可燃性ガスの製
造量の変動と無関係に酸素供給量をほぼ一定と
し、かつ製造量の変動に応じて空気供給量を調整
することにより、石炭の供給量の変化に対して安
定した発熱量を有する生成ガスを製造することが
できる。更に、従来の酸素のみを用いたガス化方
法に比べ、酸素製造設備が小型でよいためコスト
が低減できると同時に、酸素製造設備で製造する
酸素量の変化が小さくなるため、負荷追従性が向
上する。
酸素の供給量は67％に減少したにとどまつてい
る。したがつて既存の酸素製造設備では対応し得
る酸素の流量変化の低減範囲（低減限界70％）内
におさまつていることを示している。この結果
100％から25％の負荷低減が約30分間で可能であ
つた。またこのような負荷変動に対して生成ガス
発熱量の変化は、1000kcal／Ｎm3用のガスタービ
ンに要求される発熱量の許容変化範囲である±
20kcal／Ｎm3（２％）以内であつた。 第３表では生成ガス発熱量は900kcal／Ｎm3と
低くなるが、負荷変動に対する酸素供給量の変化
は第２表の場合よりも小さくなる。すなわち石炭
供給量が約17％低減したときの酸素供給量は83％
程度低減しているにすぎない。この結果100％か
ら20％の負荷低減に必要な時間は約20分であつ
た。またこのような負荷変動に対して、生成ガス
発熱量の変化は900kcal／Ｎm3用のガスタービン
に要求される発熱量の許容変化範囲である±
15kcal／Ｎm3内で極めて安定していた。 以上のように本発明によれば、可燃性ガスの製
造量の変動と無関係に酸素供給量をほぼ一定と
し、かつ製造量の変動に応じて空気供給量を調整
することにより、石炭の供給量の変化に対して安
定した発熱量を有する生成ガスを製造することが
できる。更に、従来の酸素のみを用いたガス化方
法に比べ、酸素製造設備が小型でよいためコスト
が低減できると同時に、酸素製造設備で製造する
酸素量の変化が小さくなるため、負荷追従性が向
上する。
第１図は本発明の実施例を示す石炭ガス化発電
システムの系統図である。 １…酸素製造装置、２…圧縮機、３…ガスター
ビン、４…燃焼器、５…ガス化炉、６…ガス精製
装置、７…発電機、１５…酸素、１８…空気。
システムの系統図である。 １…酸素製造装置、２…圧縮機、３…ガスター
ビン、４…燃焼器、５…ガス化炉、６…ガス精製
装置、７…発電機、１５…酸素、１８…空気。
Claims (1)
- １ 噴流層ガス化炉中に多段でかつ複数本の流体
供給ノズルから石炭及び酸素と空気又は酸素富化
空気よりなるガス化剤を供給し、前記石炭を部分
酸化し可燃性ガスを製造する石炭ガス化方法にお
いて、前記可燃性ガスの製造量に対し、酸素供給
量は石炭供給量と無関係にほぼ一定に保持させ、
空気供給量は前記可燃ガスの製造量の低負荷時に
該製造量の高負荷時より減少させ、前記ガス化剤
の酸素濃度を高くして前記可燃性ガスの発熱量を
それぞれの負荷でほぼ一定に所定時間内に制御す
ることを特徴とする石炭ガス化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9087181A JPS57207690A (en) | 1981-06-15 | 1981-06-15 | Gasification of coal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9087181A JPS57207690A (en) | 1981-06-15 | 1981-06-15 | Gasification of coal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57207690A JPS57207690A (en) | 1982-12-20 |
| JPH0321592B2 true JPH0321592B2 (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=14010569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9087181A Granted JPS57207690A (en) | 1981-06-15 | 1981-06-15 | Gasification of coal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57207690A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH047174Y2 (ja) * | 1985-08-09 | 1992-02-26 | ||
| JP5642657B2 (ja) * | 2011-12-06 | 2014-12-17 | 三菱重工業株式会社 | 燃料ガス化システム、その制御方法及び制御プログラム、並びに、燃料ガス化システムを備える燃料ガス化複合発電システム |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5949410B2 (ja) * | 1975-06-20 | 1984-12-03 | 株式会社日立製作所 | ガス化発電プラントの制御方法 |
| ZA774531B (en) * | 1976-08-31 | 1978-06-28 | Davy Bamag Gmbh | Process for the continuous gasification of particulate carbonaceous material |
| NL7610560A (nl) * | 1976-09-23 | 1978-03-29 | Shell Int Research | Werkwijze en reactor voor de partiele ver- branding van koolpoeder. |
| US4199327A (en) * | 1978-10-30 | 1980-04-22 | Kaiser Engineers, Inc. | Process for gasification of coal to maximize coal utilization and minimize quantity and ecological impact of waste products |
-
1981
- 1981-06-15 JP JP9087181A patent/JPS57207690A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57207690A (en) | 1982-12-20 |
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