煤气化方法
阅读：166发布：2020-05-11
专利汇可以提供煤气化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且按照以 煤 气化 装置（100）的气化炉（3）中形成的熔融炉渣（S1）的固相率为35体积%以下的范围含有固相成分的方式调整气化炉（3）内的 温度 。，下面是煤气化方法专利的具体信息内容。
煤气化方法
技术领域
背景技术
[0003] 在专利公报1和2中，公开了使用具备下段气化炉和上段改性炉的上下双室双段的反应器的方式的煤气化装置。该煤气化装置通过向下段的气化炉投入氧或者氧和水蒸气、与煤，使煤部分氧化，从而生成气化气体。其后，煤气化装置通过向上段的改性炉投入煤和氢，将上述生成的气化气体氢化热解，从而生成气体、油、和碎焦。
[0004] 然后，通过如此将反应器设置成双室双段，从而进行煤气化的部分和进行氢化热解的部分被分离开来，因此能够自由地设定各部分的操作条件。
[0005] 专利公报3中所示的煤气化装置通过将粉煤和气化剂（含氧气体等）喷入到经高温加压的气化炉内，在内部的气化部使其部分氧化，从而获得生成气体。
[0006] 另外，专利公报4中示出了一种石油焦炭供给原料的气化方法，其从由X（选自由CaO、CaCO3、MgO、MgCO3、氧化铁、氧化硼、氧化钠、氧化钾及其混合物构成的组中的碱性灰成分）、Al2O3、以及SiO2构成的三成分体系状态来判定最适合的组成，由此实现炉渣粘度的最适化。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1：日本特开2008‐174583号公报
[0010] 专利文献2：日本特开2005‐162896号公报
[0011] 专利文献3：日本特开平11‐140464号公报
[0012] 专利文献4：日本特表平9‐505092号公报
发明内容
[0013] 发明要解决的技术问题
[0014] 然而，上述专利公报1～4中所示的煤气化装置的气化炉中，由煤中的灰分生成作为副产物的熔融炉渣，由于该熔融炉渣而使炉内的壁面被炉渣涂布。该炉渣的一部分的熔融炉渣经由设在气化炉下部的出渣排出孔而被引到位于下方的水槽（水碎部）中。
[0015] 但是，上述专利公报1～4中所示的煤气化炉中，难以以运转效率为最大的方式将炉渣维持在适当量。此外，如果没有将炉渣维持在适当量，例如其量不充分时，来自水壁炉的除热增大，用于维持适当气化温度的氧气的供给量增加，由此用于运转气化炉的成本增大。
[0016] 该发明是鉴于上述情况而完成的，其提供能够将涂布煤气化装置的炉壁的炉渣维持在适当量的煤气化方法。
[0017] 用于解决技术问题的手段
[0018] 本发明所涉及的煤气化方法是具有对煤进行部分氧化而使其气化的气化炉的煤气化装置中的煤气化方法，其按照以上述气化炉中形成的熔融炉渣的固相率为35体积%以下的范围含有固相成分的方式调整上述气化炉内的温度。
[0019] 根据本发明，由于伴随着固相率的升高，熔融炉渣的粘度缓慢升高，因此能够将涂布于炉壁的炉渣维持到适当量。
[0020] 即，如果在熔融炉渣中不含有固相成分，则熔融炉渣的粘度低，有可能不能将涂布在气化炉内的炉渣维持在适当量。另一方面，如果熔融炉渣的固相率超过35体积%，则由于少许的温度降低而使熔融炉渣急剧固化，有可能对气化炉的运转产生影响。
[0021] 另外，本发明所涉及的煤气化方法可以以上述熔融炉渣的固相率优选为20体积%以下的方式调整上述温度。
[0022] 根据本发明，以煤气化装置的气化炉中形成的熔融炉渣的固相率优选为20体积%以下的范围调整气化炉内的温度，由此能够将涂布于炉壁的炉渣维持在最适量。
[0023] 发明效果
[0025] 图1是本发明所应用的煤气化装置的概略构成图。
[0026] 图2是表示熔融炉渣的温度与熔融炉渣的液相率的关系的图表。
[0027] 图3是表示熔融炉渣的固相率与相对粘度的关系的图表。
具体实施方式
[0028] 参照图1～图3对本发明的一个实施方式进行说明。
[0029] 图1是作为本实施方式示出的通常的煤气化装置100。
[0030] 煤气化装置100中，粉煤（煤）经由管线（没有图示）供给到经加压的高温的气化炉3内，同时气化剂（含氧气体等）经由管线1由燃烧器2喷入。由此，在气化炉3的内部粉煤被气化剂部分氧化，同时气化炉3中生成的生成气体G由上部开口3A排出。
[0031] 此外，在气化炉3的上部开口3A的上方设有没有图示的改性炉。该改性炉通过将氢投入到在气化炉3内生成的气化气体中，对气化气体进行氢化热解，从而生成气体、油、以及碎焦。
[0032] 另外，作为气化炉3中部分氧化的副产物，煤中的灰分作为炉渣S生成，由此在气化炉3的内壁形成炉渣S的涂布，同时一部分炉渣S作为熔融炉渣S1排出。
[0033] 在此，形成炉渣S的涂布的熔融炉渣S1有时为100体积%液相，也有时混杂固相而液相率降低。以下，除100体积%液相情况以外，混杂固相而液相率为100%以下的情况也作为“熔融炉渣S1”进行说明。
[0034] 上述气化炉3经由设在其下部的出渣排出孔3B，将在内部形成的熔融炉渣S1排出且滴下。由出渣排出孔3B排出的熔融炉渣S1在沿炉渣冷却部4滴下的期间被冷却后，贮留在炉渣水碎部5中。
[0035] 该炉渣水碎部5在内部贮留有炉渣冷却水6，将熔融炉渣S1水碎以及急速冷却而形成水碎炉渣S2后，由下部的炉渣排出孔5A排出水碎炉渣S2。
[0037] 该炉渣闭锁料斗10例如将水碎炉渣S2贮留一定时间使炉渣沉淀。从水碎炉渣S2的贮留开始经过一定时间后，经由具有阀门11的连接管12，水碎炉渣S2被取出到体系外。
[0038] 接着，对于能够将涂布于炉壁的炉渣S维持在适当量的炉渣组成进行说明。
[0039] 煤气化装置100中使用的原煤基于由其组成决定的熔融温度（通过三成分体系状态图示出）为100体积%液相。但是，如果从将涂布于炉壁的炉渣S维持在适当量的观点考虑，液相率不必为100体积%。
[0040] 在此，参照图2的表示熔融炉渣S1的温度与熔融炉渣S1的液相率的关系的图表可知，“○”“△”表示的“A煤”、“◆”“◇”表示的“B煤”（与A炭种类不同）全部与煤的种类无关，通过使熔融炉渣S1的温度升高，液相率成为100体积%。此外上述“A煤”为Adaro煤，“B煤”为Tanitoharum煤。
[0041] 根据图2，熔融炉渣S1的液相率为65体积%以上（固相率为35体积%以下）时，温度与液相率的关系缓和地变化。另一方面，液相率变得小于65体积%（固相率超过35体积%）时，温度与液相率的关系急剧变化，少许的温度降低而导致急剧地固化，从而煤气化运转变得困难。
[0042] 图3是示出熔融炉渣S1的固相率与由森－乙竹式得出的相对粘度的关系的图。参照图3可知，如果熔融炉渣S1的固相率升高，则炉渣的相对粘度也升高。并且，如图3的图表所示，如果熔融炉渣S1的固相率超过35体积%，则相对粘度超过4（初始粘度的4倍），流动性急剧变差。此外，液相率为100体积%的熔融炉渣S1的固有粘度也取决于组成，例如在1450℃下为1.68～22.7Pa·s，在1500℃下为1.15～13.1Pa·s。
[0043] 由此，通过将熔融炉渣S1的液相率保持在温度与液相率的关系缓和地变化的65体积%以上的范围（固相率为35体积%以下），能够将涂布于炉壁的炉渣S维持在适当量，从而能够良好地进行煤气化运转。
[0044] 进而，为了进一步良好地进行煤气化运转，更适当的是在65体积%以上的范围中，使熔融炉渣S1的液相率成为粘度变化少的80体积%以上（使固相率为20体积%以下）。并且更进一步优选固相率为15体积%以下。
[0045] 此外，熔融炉渣S1的固相率的控制能够通过控制例如气化炉3内的温度而进行。
[0046] 即，熔融炉渣S1的组成取决于投入到气化炉3内的煤的成分。因此，在将由规定成分构成的煤投入到气化炉3内时生成的熔融炉渣S1的温度、与该熔融炉渣S1的液相率或者固相率的相关关系能够通过进行例如验证试验等而如图2所示的图表那样预先求得。然后，基于该相关关系，使气化炉3内的温度为例如熔融炉渣S1的固相率是35体积%以下这样的范围（例如图2所示的“△”的A煤的情况下，约为1240℃以上的范围），由此能够控制熔融炉渣S1的固相率。
[0047] 另外，气化炉3内的熔融炉渣S1的固相率可以利用公知的方法计算出。例如，基于熔融炉渣S1的炉渣组成（灰组成）、以及液相的生成自由能的推断和化合物的热力学数据，利用可以制作出平衡状态图的软件，能够计算出熔融炉渣S1的固相率等。
[0048] 如以上详细说明的那样，根据本发明的本实施方式所涉及的煤气化方法，按照以气化炉3中形成的熔融炉渣S1的固相率为35体积%以下、优选为20体积%以下的范围含有固相成分的方式，调整气化炉3内的温度，由此伴随着固相率的升高，熔融炉渣S1的粘度缓和地升高。由此能够将涂布于炉壁的炉渣S维持在适当量。
[0049] 此外，上述实施方式中，按照以气化炉3中形成的熔融炉渣S1的固相率为35体积%以下的范围含有固相成分的方式，调整气化炉3内的温度。但是，除调整气化炉3内的温度以外，为了将纤维状炉渣的生成比例抑制得较低，可以进行使炉渣S的碱度升高的原煤的成分调整。
[0050] 另外，上述实施方式中使用由气化炉3和改性炉构成的双室双段炉。但是，不限定于此，例如可以在1个气化炉中，在同时进行气化气体的生成和氢化热解的煤气化装置等中，以气化炉中形成的熔融炉渣S1的固相率为35体积%以下的方式，调整气化炉内的温度。
[0051] 以上，参照附图对于本发明的实施方式进行了详述，但具体的构成不限于该实施方式，也包含不脱离本发明主旨的范围的设计变更等。
[0052] 产业上的可利用性
[0053] 本发明涉及具有对煤进行部分氧化而使其气化的气化炉的煤气化装置中的煤气化方法。
[0054] 根据本发明的煤气化方法，熔融炉渣的温度降低，另一方面伴随着固相率的升高，熔融炉渣的粘度缓和地升高，由此能够将涂布于炉壁的炉渣维持在适当量。
[0055] 符号说明
[0056] 3 气化炉
[0057] 100 煤气化装置
[0058] S 炉渣
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈