專利名稱：氣化設備的氣化爐結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及氣化設備的氣化爐結構。
背景技術：
一直以來都在進行使用煤、生物質、輪胎碎片等原料作為燃料生成氣化氣體的氣 化設備的開發。圖1表示正在進行開發的氣化設備之一例，該氣化設備具有下述結構利用蒸汽 形成流動介質(硅砂、石灰石等)的流動層1進行投入的原料(煤、生物質、輪胎碎片等) 的氣化生成氣化氣體和可燃性固體成分的氣化爐2，在該氣化爐2中生成的可燃性固體成 分與流動介質一同由導入管3導入、并且利用空氣或氧氣等流動用氣體形成流動層4進行 上述可燃性固體成分的燃燒的燃燒爐5，從來自該燃燒爐5經廢氣管6導入的燃燒廢氣中分 離流動介質、將該分離的流動介質經下導管7供給到上述氣化爐2中的熱旋風等介質分離 裝置8，從在上述氣化爐2中生成的氣化氣體中分離流動介質的熱旋風等介質分離裝置9， 回收被該介質分離裝置9分離的流動介質的回收容器10。需要說明的是，圖1中，11是用于將導入上述氣化爐2的底部的蒸汽均勻地吹入流 動層1內的分散板，12是用于通過以僅開放下方的方式將上述氣化爐2內部的與導入管3 連接的部分覆蓋、防止氣化爐2內的氣化氣體經導入管3流出到燃燒爐5側或相反燃燒爐 5內的空氣或氧氣等流動用氣體經導入管3流入氣化爐2側的隔墻，13是用于將導入上述 燃燒爐5的底部的流動用氣體均勻地吹入流動層4內的分散板，14是向氣化爐2及燃燒爐 5加壓輸送流動用氣體的強制通風機。在如上所述的氣化設備中，正常運轉時，在氣化爐2中，利用蒸汽形成流動層1，如 果向其中投入煤、生物質、輪胎碎片等原料，則該原料發生水蒸氣氣化而氣化，生成氣化氣 體和可燃性固體成分，上述氣化爐2中生成的可燃性固體成分與流動介質一同從導入管3 導入利用上述流動用氣體形成了流動層4的燃燒爐5，進行該可燃性固體成分的燃燒，來自 該燃燒爐5的燃燒廢氣經廢氣管6導入熱旋風等介質分離裝置8，在該介質分離裝置8中， 從上述燃燒廢氣中分離流動介質，該被分離的流動介質經下導管7返回上述氣化爐2，進行 循環。此處，在上述燃燒爐5中伴隨可燃性固體成分的燃燒達到高溫的流動介質與燃燒 廢氣一同通過廢氣管6，被上述介質分離裝置8分離，經上述下導管7供給到氣化爐2中，由 此在保持氣化爐2的高溫的同時，通過原料熱分解生成的氣體或其殘渣原料與蒸汽反應， 引發水煤氣化反應[C+H20 = H2+C0]或氫轉換反應[CCHH2O = H2+C02]，生成H2或CO等可燃 性氣化氣體。上述氣化爐2中生成的氣化氣體在熱旋風等介質分離裝置9中分離流動介質，被 該介質分離裝置9分離的流動介質被回收到回收容器10。順便說一句，上述氣化設備正常運轉中發生熱量不足時、即上述氣化爐2中無法 得到足以使原料氣化的熱量時，圖1中，如虛線所示，與供給到上述氣化爐2中的原料相同，
3煤、生物質、輪胎碎片等燃料被輔助投入上述燃燒爐5進行燃燒，補充不足的熱量。另外，在 上述氣化設備達到正常運轉的前一階段的循環預熱運轉時，不向上述氣化爐2內投入原料 而是從該氣化爐2的底部供給流動用空氣代替蒸汽的狀態下，在圖1中，如虛線所示，為了 預熱將上述煤、生物質、輪胎碎片等燃料投入上述燃燒爐5進行燃燒，伴隨該燃燒爐5中燃 料的燃燒達到高溫的流動介質與燃燒廢氣一同通過廢氣管6，被上述介質分離裝置8分離， 經上述下導管7供給到氣化爐2，由此進行氣化設備的循環預熱。需要說明的是，作為給出圖1所示的具備氣化爐2和燃燒爐5的氣化設備的一般 技術水準的文獻，例如有專利文獻1。專利文獻1 特開號公報

發明內容
發明所要解決的課題但是，如上所述的具備氣化爐2和燃燒爐5的氣化設備中，為了增大作為原料的煤 等的處理量及氣化氣體的發生量，必須例如圖2所示，增大氣化爐2以延長原料的滯留時 間。但是，如圖2所示，增大氣化爐2時，有從氣化爐2的原料投入口向燃燒爐5的方 向的長度加長的缺點。為了避免上述氣化爐2單向變長而進行壓縮化，例如考慮如圖3所示，使上述氣化 爐2為二字型，但結構上難以制作，同時也難以進行修理·更換等，估計制作費或改修費會 增加，可以說并不實用。進而，圖2以及圖3所示的氣化爐2均因為隨著在該氣化爐2內部進行氣化反應， 原料粒徑變小，所以該原料移動到形成流動層1的流動介質的上層部，原料的密度局部提 高，這樣一來隨著原料從該投入口側流向排出口側，其密度變得不像上述流動層1的上層 部那樣高時，因為原料的氣化反應是吸熱反應，所以越是上述原料密度局部提高而進行氣 化反應(吸熱反應)的上層部，流動介質溫度越降低，可能無法維持氣化所需的溫度條件， 有氣化效率降低之虞。另外，越是上述流動層1的上層部，產生的氣化氣體越使得原料和蒸 汽以及流動介質的接觸面積減少，這一點也是導致不適于有效率的氣化反應的狀態·環境 的一個原因。本發明鑒于上述實際情況，提供不使氣化爐單向變長、能夠確保原料的滯留時間、 并且能夠防止原料的密度局部提高、能夠布置有效率的氣化反應環境增大原料的處理量及 氣化氣體的發生量、進而能夠簡化結構、也容易進行修理·更換等、還能夠實現制作費或改 修費的削減的氣化設備的氣化爐結構。用于解決課題的手段本發明涉及一種氣化設備的氣化爐結構，所述氣化設備的氣化爐結構具備通過 蒸汽形成流動介質的流動層進行投入的原料的氣化生成氣化氣體和可燃性固體成分的氣 化爐，該氣化爐中生成的可燃性固體成分與流動介質一同導入、并且通過流動用氣體形成 流動層進行上述可燃性固體成分的燃燒的燃燒爐，和從由該燃燒爐導入的燃燒廢氣中分離 流動介質、將該分離的流動介質供給到上述氣化爐中的介質分離裝置，其特征在于，將上述氣化爐分成原料及流動介質依次流通的多個氣化爐單元，
在該各氣化爐單元的長度方向的原料及流動介質的流通方向上游端側下部設置 投入口的同時，在各氣化爐單元的長度方向的原料及流動介質的流通方向下游端側上部設 置排出口，連接上述各氣化爐單元中配置在上游側的氣化爐單元的排出口和配置在其下游 側的氣化爐單元的投入口，并且向配置在該下游側的氣化爐單元的投入口導入來自上述介 質分離裝置的高溫流動介質，向上述各氣化爐單元中配置在最上游側的氣化爐單元的投入口導入原料及來自 上述介質分離裝置的高溫流動介質，上述各氣化爐單元中配置在最下游側的氣化爐單元的排出口連接于上述燃燒爐。根據上述手段，能夠得到以下作用。從其投入口向配置在最上游側的氣化爐單元內投入原料及來自介質分離裝置的 高溫流動介質，在該氣化爐單元內部隨著氣化反應進行，原料的粒徑減小，所以該原料移動 到形成流動層的流動介質的上層部，但移動到該流動介質的上層部的原料與流動介質一同 從設置在上部的排出口排出，向配置在其下游側的氣化爐單元從設置在其下部的投入口導 入上述原料及流動介質，并且也導入來自介質分離裝置的高溫流動介質，最終可燃性固體 成分與流動介質一同從配置在最下游側的氣化爐單元的排出口導入燃燒爐。結果，在氣化爐單元內部隨著氣化反應進行，原料的粒徑減小，即使該原料隨之移 動至形成流動層的流動介質的上層部，也會在下一個氣化爐單元中移動并擴散至形成流動 層的流動介質的下層部，所以原料的密度不會局部增加，并且，因為也導入來自介質分離裝 置的高溫流動介質，所以維持了氣化所需的溫度條件，不必擔心氣化效率降低，另外，也不 會越是上述流動層的上層部，產生的氣化氣體導致原料與蒸汽以及流動介質的接觸面積越 減少，能夠成為適于有效率的氣化反應的狀態·環境。進而，即使在為了增大作為原料的煤等的處理量及氣化氣體的產生量必須增大氣 化爐以延長原料的滯留時間的情況下，也能夠避免上述氣化爐單向變長，實現壓縮化，同時 與使上述氣化爐為二字型相比，各氣化爐單元在結構上容易制作，同時也容易進行修理 更 換等，還避免了制作費或改修費增加，是實用的。在上述氣化設備的氣化爐結構中，使上述各氣化爐單元為長方體，在結構上更容 易制作、也更容易進行修理·更換等、抑制了制作費或改修費、實用化方面更有效。發明效果根據本發明的氣化設備的氣化爐結構，能夠獲得不使氣化爐單向變長即可確保原 料的滯留時間、并且能夠防止原料的密度局部提高、布置有效率的氣化反應環境增大原料 的處理量及氣化氣體的發生量、進而能夠簡化結構、也容易進行修理·更換等、還能夠實現 制作費或改修費的削減的優異效果。


[圖1]表示正在進行開發的具備氣化爐和燃燒爐的氣化設備之一例的整體構成 簡圖。[圖2]表示單向變長的氣化爐之一例的透視簡圖。[圖3]表示形成為U字型的氣化爐之一例的透視簡圖。
[圖4a]表示本發明的實施例的簡圖，表示包含多個(二個)氣化爐單元的氣化爐 的透視簡圖。[圖4b]表示本發明的實施例的簡圖，表示配置在下游側的氣化爐單元的透視簡 圖。[圖4c]表示本發明的實施例的簡圖，表示包含多個(二個)氣化爐單元的氣化爐 的平面簡圖。符號說明Ia流動層Ib流動層2氣化爐2a氣化爐單元2b氣化爐單元5燃燒爐7下導管8介質分離裝置15a 投入口15b 投入口16a 排出口16b 排出口17a氣化氣體排出口17b氣化氣體排出口
具體實施例方式以下參照

本發明的實施例。圖4a 圖4c是本發明的實施例，圖中，帶有與圖1 圖3相同的符號的部分表 示同一部分，基本構成與圖1 圖3中表示的現有產品相同，本實施例的特征如圖4a 圖 4c所示，在于下述構成的點上將上述氣化爐2分成原料及流動介質依次流通的多個(圖 4a 圖4c的例子中為二個)氣化爐單元2a、2b，在該各氣化爐單元2a、2b的長度方向的原 料及流動介質的流通方向上游端側下部設置投入口 15a、15b的同時、在各氣化爐單元2a、 2b的長度方向的原料及流動介質的流通方向下游端側上部設置排出口 16a、16b，連接上述 各氣化爐單元2a、2b中配置在上游側的氣化爐單元2a的排出口 16a和配置在其下游側的 氣化爐單元2b的投入口 15b，向配置在上游側的氣化爐單元2a的投入口 15a導入原料及來 自介質分離裝置8(參照圖1)的高溫流動介質，并且也向配置在下游側的氣化爐單元2b的 投入口 15b導入來自上述介質分離裝置8的高溫流動介質，配置在下游側的氣化爐單元2b 的排出口 16b連接在燃燒爐5 (參照圖1)上。本實施例的情況下，上述各氣化爐單元2a、2b為長方體。圖4a 圖4c中，la、lb為形成在氣化爐單元2a、2b內部的流動層，17a，17b為設 置在氣化爐單元2a、2b的上面的氣化氣體排出口，上述氣化爐單元2a、2b內部的流動層la、 Ib中生成的氣化氣體從氣化氣體排出口 17a、17b中排出。
需要說明的是，上述氣化爐2不限于分成二個氣化爐單元2a、2b，也可以分成三個 以上氣化爐單元，將上述氣化爐2分成三個以上氣化爐單元時，只需構成為向配置在最上 游側的氣化爐單元的投入口導入原料及來自上述介質分離裝置8的高溫流動介質，關于配 置在中途的氣化爐單元，連接配置在上游側的氣化爐單元的排出口和配置在其下游側的氣 化爐單元的投入口，向該配置在下游側的氣化爐單元的投入口導入來自上述介質分離裝置 8的高溫流動介質，配置在最下游側的氣化爐單元的排出口連接在上述燃燒爐5上即可。下面說明上述實施例的作用。從其投入口 15a向配置在上游側的氣化爐單元2a內投入原料及來自介質分離裝 置8的高溫流動介質，在該氣化爐單元2a內部隨著氣化反應進行，原料的粒徑減小，所以該 原料移動至形成流動層Ia的流動介質的上層部，但是移動至該流動介質的上層部的原料 與流動介質一同從設置在上部的排出口 16a排出，向配置在其下游側的氣化爐單元2b內從 設置在其下部的投入口 15b將上述原料及流動介質導入流動層lb，并且也導入來自介質分 離裝置8的高溫流動介質，最終可燃性固體成分與流動介質一同從配置在下游側的氣化爐 單元2b的排出口 16b被導入燃燒爐5。結果，在氣化爐單元2a、2b內部隨著氣化反應進行，原料的粒徑減小，即使該原料 隨之移動至形成流動層Ia的流動介質的上層部，也會在下一個氣化爐單元2b中移動并擴 散至形成流動層Ib的流動介質的下層部，所以原料的密度不會局部提高，并且，因為也導 入來自介質分離裝置8的高溫流動介質，所以維持了氣化所需的溫度條件，不必擔心氣化 效率降低，另外，也不會越是上述流動層Ia的上層部，越會因產生的氣化氣體使得原料和 蒸汽以及流動介質的接觸面積減少，能夠形成適于有效率的氣化反應的狀態·環境。進而，即使在為了增大作為原料的煤等的處理量及氣化氣體的發生量而需要增大 氣化爐2延長原料的滯留時間的情況下，也能夠避免上述氣化爐2單向變長使其壓縮化，同 時，與將上述氣化爐2形成為二字型(參照圖3)相比，如本實施例所述，使上述各氣化爐單 元2a、2b為長方體在結構上更容易制作，也更容易進行修理·更換等，抑制制作費或改修 費，實用化方面更有效。由此，不使氣化爐2單向變長即可確保原料的滯留時間、并且能夠防止原料的密 度局部提高、能夠布置有效率的氣化反應環境以增大原料的處理量及氣化氣體的發生量、 進而能夠簡化結構、也容易進行修理·更換等、還可以實現制作費或改修費的削減。需要說明的是，本發明的氣化設備的氣化爐結構不僅限于上述實施例，當然可以 在不脫離本發明主旨的范圍內加入各種變更。
權利要求
一種氣化設備的氣化爐結構，所述氣化設備的氣化爐結構具備利用蒸汽形成流動介質的流動層進行投入的原料的氣化生成氣化氣體和可燃性固體成分的氣化爐，該氣化爐中生成的可燃性固體成分與流動介質一同被導入、并且利用流動用氣體形成流動層進行上述可燃性固體成分的燃燒的燃燒爐，利用由該燃燒爐導入的燃燒廢氣分離流動介質、將該分離的流動介質供給上述氣化爐內的介質分離裝置，其特征在于，將上述氣化爐分成原料及流動介質依次流通的多個氣化爐單元，在該各氣化爐單元的長度方向的原料及流動介質的流通方向上游端側下部設置投入口的同時，在各氣化爐單元的長度方向的原料及流動介質的流通方向下游端側上部設置排出口，連接上述各氣化爐單元中配置在上游側的氣化爐單元的排出口和配置在其下游側的氣化爐單元的投入口，并且向配置在該下游側的氣化爐單元的投入口導入來自上述介質分離裝置的高溫流動介質，向上述各氣化爐單元中配置在最上游側的氣化爐單元的投入口導入原料及來自上述介質分離裝置的高溫的流動介質，上述各氣化爐單元中配置在最下游側的氣化爐單元的排出口連接于上述燃燒爐。
2.如權利要求1所述的氣化設備的氣化爐結構，其中，使上述各氣化爐單元為長方體。
全文摘要
將氣化爐(2)分成多個氣化爐單元(2a)、(2b)，在其長度方向的原料及流動介質的流通方向上游端側下部設置投入口(15a)、(15b)的同時、在上述流通方向下游端側上部設置排出口(16a)、(16b)，連接排出口(16a)和投入口(15b)，向投入口(15a)內導入原料及來自介質分離裝置(8)的高溫流動介質，并且也向投入口(15b)內導入來自上述介質分離裝置(8)的高溫流動介質，排出口(16b)連接在燃燒爐(5)上。
文檔編號C10J3/54GK101978030SQ20098010951
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月18日 優先權日2008年3月19日
發明者村本知哉, 溫見壽范, 須田俊之 申請人:株式會社Ihi