煤气化装置
阅读：332发布：2020-05-11
专利汇可以提供煤气化装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 煤 气化 装置。本发明的 煤气化 装置中设有： 压 力 容器 (103)，呈中空形状；煤气化炉(101)，呈中空形状且隔着空间部(104)配置于压力容器(103)的内部；换热器(102)，配置于煤气化炉(101)的上部；气体 喷嘴 (120)，向空间部(104)的下部供给密封气体；煤焦接收部靠上方；均压管(173)，一端部与煤气化炉(101)内部连通，另一端部朝向煤焦接收部(172)开口，及气体流路(174)，上下贯穿煤焦接收部(172)的侧部，由此能够适当地抑制压力容器内部与煤气化炉内部的差压变化，并且能够简化结构。(172)，设置于空间部(104)中比换热器(102)更，下面是煤气化装置专利的具体信息内容。
1.一种煤气化装置，通过使燃料燃烧、煤气化而生成气体燃料，其特征在于，具有：
压力容器，呈中空形状；
煤气化炉，呈中空形状且隔着空间部配置于所述压力容器的内部；
换热器，配置于所述煤气化炉的上部；
气体供给部，向所述空间部的下部供给耐蚀性气体；
煤焦接收部，设置于所述空间部中比所述换热器更靠上方；
均压管，一端部与所述煤气化炉的内部连通，另一端部朝向所述煤焦接收部开口；及气体流路，上下贯穿所述煤焦接收部的所述煤气化炉侧的侧部，并且供所述耐蚀性气体流通。
2.根据权利要求1所述的煤气化装置，其特征在于，
所述均压管配置于所述空间部，均压管的一端部在所述煤气化炉的垂直方向炉壁开口，另一端部朝向所述煤焦接收部的底面以扩开的方式开口。
3.根据权利要求1或2所述的煤气化装置，其特征在于，
所述煤焦接收部呈凹部形状且配置成遍及所述空间部的全周或一部分，所述均压管在所述空间部的周向上以规定间隔设有多个。
4.根据权利要求1或2所述的煤气化装置，其特征在于，
所述气体流路设置成遍及所述空间部的全周或一部分。
5.根据权利要求1或2所述的煤气化装置，其特征在于，
所述气体流路沿着沿所述煤气化炉的外壁的垂直方向而设置。
6.根据权利要求1或2所述的煤气化装置，其特征在于，
所述气体流路设置于所述煤气化炉的外壁与所述煤焦接收部的外壁之间。
7.根据权利要求1或2所述的煤气化装置，其特征在于，
所述煤焦接收部设置于比所述均压管更靠下方，并且具有底部、及朝向该底部向下方倾斜的倾斜部，所述均压管的另一端部朝向所述底部开口。
8.根据权利要求1或2所述的煤气化装置，其特征在于，
所述煤焦接收部经由密封部件配置于固定在所述压力容器的内壁的支撑部件上。
9.根据权利要求8所述的煤气化装置，其特征在于，
所述气体流路在上方设有第1煤焦侵入防止部件。
10.根据权利要求1或2所述的煤气化装置，其特征在于，
所述均压管在其与所述煤气化炉内部连通的连通部的端部的下方设有第2煤焦侵入防止部件。
煤气化装置
技术领域
背景技术
[0002] 例如，煤炭煤气化复合发电设备是一种通过使煤炭煤气化并与联合循环发电进行组合来以比以往类型的煤炭火力更高的高效率化、高环保性为目标的发电设备。已知该煤炭煤气化复合发电设备在能够利用资源量丰富的煤炭方面也具有较大的优点，优点通过扩大适用煤种而变得更大。
[0003] 以往的煤炭煤气化复合发电设备一般具有供煤装置、干燥装置、煤炭煤气化装置、气体精制装置、气体涡轮设备、蒸汽涡轮设备、余热回收锅炉、气体净化装置等。因此，煤炭干燥之后进行粉碎，作为微粉煤而供给至煤炭煤气化装置，并且吸收空气，在该煤炭煤气化装置中煤炭燃烧煤气化而进行生成气体(可燃性气体)的生成。而且，该生成气体经气体精制之后供给至气体涡轮设备，由此进行燃烧而生成高温、高压的燃烧气体来驱动涡轮。驱动涡轮之后的废气在余热回收锅炉中被回收热能，生成蒸汽并供给至蒸汽涡轮设备来驱动涡轮。由此进行发电。另一方面，被回收热能的废气在气体净化装置中去除有害物质之后，经由烟囱排放至大气中。
[0004] 该煤炭煤气化复合发电设备中的煤炭煤气化装置构成为在压力容器内部配置有煤气化炉，且在该煤气化炉的上方配置有换热器(气体冷却器)，在压力容器与煤气化炉之间的空间部填充有密封气体。作为这种煤炭煤气化装置，例如有下述专利文献1中记载的装置。该专利文献1中记载的加压型煤气化炉在耐压容器的内部隔开间隔设有水冷壁，通过配管使两者之间的空间部和炉主体内部连通，根据两者的差压向空间部供给加压用精制气体，由此使空间部和炉主体内部的压力变得均匀。
[0005] 并且，作为简化这种煤炭煤气化装置的装置，例如有下述专利文献2中记载的装置。该专利文献2中记载的煤气化炉装置设有压力容器，并且连接有一端朝向煤气化炉内部开口且另一端朝向压力容器内部开口的均压管，其中，所述压力容器中存放有使燃料煤气化的煤气化炉及气体换热器，所述气体换热器调节在煤气化炉中产生的生成气体的温度，并利用生成气体的显热来产生蒸汽。
[0006] 以往技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1：日本专利公开昭61-246290号公报
[0009] 专利文献2：日本专利公开2011-068812号公报
发明内容
[0010] 发明要解决的技术课题
[0011] 然而，专利文献1的加压型煤气化炉中，需要使空间部和炉主体内部连通的配管、压力计、加压用精制气体供给配管、开闭阀等，导致结构变得复杂。另一方面，欲在专利文献1的加压型煤气化炉中适用专利文献2的煤气化炉装置中的均压管，则必须将该均压管延伸至下方，这并不现实。
[0012] 本发明解决上述的课题，其目的在于提供一种能够适当地抑制压力容器内部与煤气化炉内部之间的差压变化，并且能够简化结构的煤气化装置。
[0013] 用于解决技术课题的手段
[0014] 用于实现上述目的的本发明的煤气化装置是一种通过使燃料燃烧、煤气化而生成气体燃料的煤气化装置，其具有：压力容器，呈中空形状；煤气化炉，呈中空形状且隔着空间部配置于所述压力容器的内部；换热器，配置于所述煤气化炉的上部；气体供给部，向所述空间部的下部供给耐蚀性气体；煤焦接收部，设置于所述空间部中比所述换热器更靠上方；均压管，一端部与所述煤气化炉的内部连通，另一端部朝向所述煤焦接收部开口；及气体流路，上下贯穿所述煤焦接收部的侧部。
[0015] 因此，通过在压力容器与煤气化炉之间的空间部的上方设置煤焦接收部，并且设置一端部与煤气化炉内部连通且另一端部朝向煤焦接收部开口的均压管，能够通过均压管减少煤气化炉内部与压力容器(空间部)内部之间的差压，并且能够适当地接收由煤气化炉内部的压力增加而排出至空间部的燃料气体中的煤焦，其结果，能够适当地抑制压力容器内部与煤气化炉内部之间的差压变化，并且，无需加长均压管而能够简化结构。
[0016] 本发明的煤气化装置中，所述均压管配置于所述空间部，均压管的一端部在所述煤气化炉的垂直方向炉壁开口，另一端部朝向所述煤焦接收部的底面以扩开的方式开口。
[0017] 因此，通过均压管的一端部在煤气化炉的垂直方向炉壁开口，均压管与几乎不存在上升的燃料气体的流速变动的区域连通，从而能够抑制煤焦侵入到均压管中。并且，通过均压管的另一端部朝向煤焦接收部的底面以扩开的方式开口，能够适当地吸引因煤气化炉内部的压力减少而堆积在煤焦接收部的煤焦并使其返回到煤气化炉中。
[0018] 本发明的煤气化装置中，所述煤焦接收部呈凹部形状且配置成遍及所述空间部的全周或一部分，所述均压管在所述空间部的周向上以规定间隔设有多个。
[0019] 因此，通过煤焦接收部呈凹部形状且配置成遍及空间部的全周或一部分，另一方面，通过在周向上以规定间隔设置多个均压管，能够通过均压管使煤气化炉内部与空间部之间的差压适当地变得均匀，且能够通过煤焦接收部可靠地接收因煤气化炉内部的压力增加而排出至空间部的燃料气体中的煤焦。
[0020] 本发明的煤气化装置中，所述气体流路设置成遍及所述空间部的全周或一部分。
[0021] 因此，通过将气体流路设置成遍及空间部的全周或一部分，能够遍及压力容器与煤气化炉之间的空间部的整个区域适当地充满腐食性气体。
[0022] 本发明的煤气化装置中，所述气体流路沿着沿所述煤气化炉的外壁的垂直方向而设置。
[0023] 因此，煤气化炉处于比压力容器高温的状态，所以腐食性气体沿着煤气化炉的外壁上升，且通过沿着煤气化炉的外壁设置气体流路，不会使该气体的流动紊乱而能够遍及空间部的整个区域适当地充满气体。
[0024] 本发明的煤气化装置中，所述气体流路设置于所述煤气化炉的外壁与所述煤焦接收部的外壁之间。
[0025] 因此，通过由煤气化炉的外壁和煤焦接收部的外壁构成气体流路，无需设置另外的部件，能够简化结构及实现低成本化。
[0026] 本发明的煤气化装置中，所述煤焦接收部设置于比所述均压管更靠下方，并且具有所述均压管的另一端部所开口的底部、及朝向该底部向下方倾斜的倾斜部。
[0027] 因此，通过由均压管的另一端部所开口的底部和其周围的倾斜部构成煤焦接收部，容易使堆积在煤焦接收部的煤焦聚集在底部，当煤气化炉内部的压力减少时，能够有效地吸引堆积在煤焦接收部的煤焦并使其返回到煤气化炉中。
[0028] 本发明的煤气化装置中，所述煤焦接收部经由密封部件配置于固定在所述压力容器的内壁的支撑部件上。
[0029] 因此，能够提高煤焦接收部的安装性，并且能够通过密封部件阻止气体的流通来防止堆积在煤焦接收部的煤焦的扩散。
[0030] 本发明的煤气化装置中，所述气体流路在上方设有第1煤焦侵入防止部件。
[0031] 因此，通过在气体流路的上方设置第1煤焦侵入防止部件，当气体流路中的气体的流通量减少时，能够通过该第1煤焦侵入防止部件防止煤焦侵入到气体流路中，并防止煤焦向空间部扩散。
[0032] 本发明的煤气化装置中，所述均压管在其与所述煤气化炉内部的连通部的下方设有第2煤焦侵入防止部件。
[0033] 因此，通过在均压管中其与煤气化炉内部的连通部的下方设置第2煤焦侵入防止部件，当燃料中的煤焦在煤气化炉内部上升时，能够通过第2煤焦侵入防止部件防止煤焦侵入到均压管中，并防止煤焦向空间部扩散。
[0034] 发明效果
[0035] 根据本发明的煤气化装置，由于设有：煤焦接收部，设置于压力容器与煤气化炉之间的空间部中比换热器更靠上方；均压管，一端部与煤气化炉内部连通，另一端部朝向煤焦接收部开口；及气体流路，上下贯穿煤焦接收部的侧部，因此，能够适当地抑制压力容器内部与煤气化炉内部之间的差压变化，并且无需加长均压管而能够简化结构。附图说明
[0036] 图1是表示本发明的实施例1所涉及的煤气化装置的示意图。
[0037] 图2是表示实施例1的煤气化装置中的均压装置的俯视示意图。
[0038] 图3是表示实施例1的均压装置的图2的III-III剖视图。
[0039] 图4是表示实施例1的均压装置的图2的IV-IV剖视图。
[0040] 图5是表示实施例1的均压装置的作用的示意图。
[0041] 图6是适用实施例1的煤气化装置的煤炭煤气化复合发电设备的概略结构图。
[0042] 图7是表示本发明的实施例2所涉及的煤气化装置中的气压装置的示意图。
[0043] 图8是表示基于煤焦粒径与喷吹速度的煤焦的状态的曲线图。
具体实施方式
[0044] 以下，参考附图对本发明所涉及的煤气化装置的优选的实施例进行详细说明。另外，本发明并不受该实施例的限定，并且，当实施例有多个时，也包含将各实施例组合而构成的实施例。
[0045] 实施例1
[0046] 图1是表示本发明的实施例1所涉及的煤气化装置的示意图，图2是表示实施例1的煤气化装置中的均压装置的俯视示意图，图3是表示实施例1的均压装置的图2的III-III剖视图，图4是表示实施例1的均压装置的图2的IV-IV剖视图，图5是表示实施例1的均压装置的作用的示意图，图6是适用实施例1的煤气化装置的煤炭煤气化复合发电设备的概略结构图。
[0047] 实施例1的煤炭煤气化复合发电设备(IGCC：Integrated Coal Gasification Combined Cycle)采用将空气作为氧化剂在煤气化装置中生成煤炭气体的空气燃烧方式，将在气体精制装置中精制之后的煤炭气体作为燃料气体供给至气体涡轮设备而进行发电。即，实施例1的煤炭煤气化复合发电设备是一种空气燃烧方式(空气吹入)的发电设备。
[0048] 在实施例1中，如图6所示，煤炭煤气化复合发电设备10具有供煤装置11、微粉煤机(碾磨机)13、煤炭煤气化装置14、煤焦回收装置15、气体精制装置16、气体涡轮设备17、蒸汽涡轮设备18、发电机19及余热回收锅炉(HRSG：Heat Recovery Steam Generator)20。
[0049] 供煤装置11具有原煤斗21、煤炭供给机22及破碎机23。原煤斗21能够储存煤炭，并向煤炭供给机22投下规定量的煤炭。煤炭供给机22能够通过输送机等搬运从原煤斗21投下的煤炭，并向微粉煤机(碾磨机)13投下。
[0050] 微粉煤机13为煤炭粉碎机，是一种将原煤粉碎成微细的颗粒状来制造微粉煤的装置。即，微粉煤机13为将原煤(干燥煤)作成规定粒径以下的煤炭、即微粉煤的装置。而且，在微粉煤机13中粉碎后的微粉煤通过微粉煤袋式过虑器37a、37b从搬运用气体中分离，并储存在微粉煤供给料斗38a、38b中。
[0051] 在微粉煤机13中处理的微粉煤能够供给至煤炭煤气化装置14中，并且在煤焦回收装置15中回收的煤焦(煤炭的未燃烧部分)能够返回至煤炭煤气化装置14中进行再利用。
[0052] 即，煤炭煤气化装置14上从气体涡轮设备17(压缩机61)连接有压缩空气供给管道41，在该气体涡轮设备17中压缩的压缩空气能够供给至该煤炭煤气化装置14中。空气分离装置42为从大气中的空气中分离生成氮和氧的装置，第1氮供给管道43连接于煤炭煤气化装置14，该第1氮供给管道43上连接有来自微粉煤供给料斗38a、38b的供煤管道44a、44b。并且，第2氮供给管道45也连接于煤炭煤气化装置14，该第2氮供给管道45上连接有来自煤焦回收装置15的煤焦返回管道46。另外，氧供给管道47连接于压缩空气供给管道41。此时，氮用作煤炭和煤焦的搬运用气体，氧用作氧化剂。
[0053] 煤炭煤气化装置14例如具有2段2室气流床形式的煤气化炉，对供给至内部的煤炭、煤焦、空气(氧)、或作为煤气化剂的水蒸汽进行燃烧、煤气化，并且产生以二氧化碳为主成分的可燃性气体(生成气体、煤炭气体)，将该可燃性气体作为煤气化剂产生煤气化反应。另外，煤炭煤气化装置14设有去除混入在微粉煤中的异物的异物去除装置48。此时，煤炭煤气化装置14并不限于气流床煤气化炉，也可以设为流化床煤气化炉或固定床煤气化炉。而且，在该煤炭煤气化装置14上朝向煤焦回收装置15设有可燃性气体的气体生成管道49，能够排出包含煤焦的可燃性气体。此时，通过在气体生成管道49上设置气体冷却器来将可燃性气体冷却至规定温度之后供给至煤焦回收装置15即可。
[0054] 煤焦回收装置15具有集尘装置51和供给料斗52。此时，集尘装置51由1个或多个袋式过滤器和旋风器构成，能够分离出在煤炭煤气化装置14中生成的可燃性气体中所含有的煤焦。而且，分离出煤焦的可燃性气体通过气体排出管道53送至气体精制装置16。供给料斗52为储存在集尘装置51中从可燃性气体中分离的煤焦的装置。另外，可以构成为在集尘装置51与供给料斗52之间配置料仓且在该料仓连接多个供给料斗52。而且，来自供给料斗52的煤焦返回管道46连接于第2氮供给管道45。
[0055] 气体精制装置16为通过对由煤焦回收装置15分离出煤焦的可燃性气体除去硫化合物和氮化合物等杂质而进行气体精制的装置。而且，气体精制装置16精制可燃性气体而制造燃料气体，并将其供给至气体涡轮设备17。另外，该气体精制装置16中，由于在分离出煤焦的可燃性气体中仍包含硫成分(H2S)，因此通过胺吸收液去除而最终以石膏的形态回收并有效利用硫成分。
[0056] 气体涡轮设备17具有压缩机61、燃烧器62及涡轮63，压缩机61和涡轮63通过旋转轴64连结。燃烧器62上从压缩机61连接有压缩空气供给管道65，并且从气体精制装置16连接有燃料气体供给管道66，在涡轮63上连接有燃烧气体供给管道67。并且，气体涡轮设备17上设有从压缩机61向煤炭煤气化装置14延伸的压缩空气供给管道41，中途部设有升压机68。因此，燃烧器62中，混合从压缩机61供给的压缩空气和从气体精制装置16供给的燃料气体并进行燃烧，能够通过在涡轮63中产生的燃烧气体对旋转轴64进行旋转来驱动发电机
19。
19。
[0057] 蒸汽涡轮设备18具有连结于气体涡轮设备17中的旋转轴64的涡轮69，发电机19连结于该旋转轴64的基端部。余热回收锅炉20设置于来自气体涡轮设备17(涡轮63)的废气管道70，且通过在空气与高温的废气之间进行换热来生成蒸汽。因此，余热回收锅炉20在与蒸汽涡轮设备18的涡轮69之间设有蒸汽供给管道71，并且设有蒸汽回收管道72，在蒸汽回收管道72上设有凝汽器73。因此，蒸汽涡轮设备18中，能够通过从余热回收锅炉20供给的蒸汽来驱动涡轮69，并通过对旋转轴64进行旋转来驱动发电机19。
[0058] 而且，在余热回收锅炉20中被回收热量的废气通过气体净化装置74去除有害物质，净化的废气从烟囱75排放至大气中。
[0059] 在此，对实施例1的煤炭煤气化复合发电设备10的作动进行说明。
[0060] 在实施例1的煤炭煤气化复合发电设备10中，通过供煤装置11将原煤(煤炭)储存在原煤斗21中，该原煤斗21的煤炭通过煤炭供给机22投入到微粉煤机13中，在此，粉碎成较细的颗粒状而制造微粉煤，经由微粉煤袋式过滤器37a、37b储存在微粉煤供给料斗38a、38b中。储存在该微粉煤供给料斗38a、38b中的微粉煤通过从空气分离装置42供给的氮经过第1氮供给管道43供给至煤炭煤气化装置14。并且，在后述的煤焦回收装置15中回收的煤焦通过从空气分离装置42供给的氮经过第2氮供给管道45供给至煤炭煤气化装置14。另外，从后述的气体涡轮设备17中抽出的压缩空气在升压机68中升压之后，与从空气分离装置42供给的氧一同经过压缩空气供给管道41供给至煤炭煤气化装置14中。
[0061] 煤炭煤气化装置14中，所供给的微粉煤及煤焦通过压缩空气(氧)燃烧，微粉煤及煤焦煤气化，由此能够生成以二氧化碳为主成分的可燃性气体(煤炭气体)。而且，该可燃性气体从煤炭煤气化装置14经过气体生成管道49排出并送至煤焦回收装置15。
[0062] 在该煤焦回收装置15中，可燃性气体首先供给至集尘装置51，在此从可燃性气体中分离该气体中所含有的煤焦。而且，分离出煤焦的可燃性气体经过气体排出管道53送至气体精制装置16中。另一方面，从可燃性气体中分离的微粒煤焦堆积在供给料斗52中，经过煤焦返回管道46返回到煤炭煤气化装置14中进行再利用。
[0063] 通过煤焦回收装置15分离出煤焦的可燃性气体在气体精制装置16中除去硫化合物和氮化合物等杂质而被气体精制，从而制造燃料气体。而且，气体涡轮设备17中，若压缩机61生成压缩空气并供给至燃烧器62，则该燃烧器62混合从压缩机61供给的压缩空气和从气体精制装置16供给的燃料气体并进行燃烧而，由此生成燃烧气体，通过该燃烧气体驱动涡轮63，由此能够经由旋转轴64驱动发电机19来进行发电。
[0064] 而且，从气体涡轮设备17中的涡轮63排出的废气在余热回收锅炉20中与空气进行换热而生成蒸汽，并将该生成的蒸汽供给至蒸汽涡轮设备18。蒸汽涡轮设备18中，通过从余热回收锅炉20供给的蒸汽来驱动涡轮69，由此能够经由旋转轴64驱动发电机19来进行发电。
[0065] 其后，气体净化装置74中，去除从余热回收锅炉20排出的废气的有害物质，净化的废气从烟囱75排放至大气中。
[0066] 以下，对上述煤炭煤气化复合发电设备10中的煤炭煤气化装置14进行详细说明。
[0067] 如图1所示，煤炭煤气化装置14具有具备中空截面形状的煤气化炉101、配置于煤气化炉101的上方的换热器102、及容纳煤气化炉101的压力容器103，在煤气化炉101与压力容器103之间划定有空间部104。
[0068] 煤气化炉101呈中空形状，从上部起由减压部111、扩散部112、燃烧部113构成。
[0069] 压力容器103呈中空圆筒形状，上端部形成有气体排出口121，而在下端部形成有煤渣排出口122。该压力容器103在内部配置有煤气化炉101。即，煤气化炉101在其外侧隔着规定的空间部104配置有压力容器103，煤气化炉101中的减压部111的外表面通过支承部105支承于压力容器103的内表面。
[0070] 而且，换热器容纳部114的上端部通过伸缩接头123连结于压力容器103的上端部并与气体排出口121连通。压力容器103在下部设有煤渣料斗124，煤气化炉101的下端部即从燃烧部113垂下的呈环形状的延伸部116浸渍在该煤渣料斗124的储存水中而被水封。
[0071] 并且，煤气化炉101在减压部111配置有由沿周向以均等间隔配置的多个燃烧炉117构成的燃烧装置，在燃烧部113配置有由以均等间隔配置的多个燃烧炉118、119构成的2组燃烧装置。该各燃烧炉117、118、119从外部贯穿压力容器103及煤气化炉101并以呈大致水平的方式固定。而且，煤气化炉101的支承部105位于燃烧炉117的上方。此时，支承部105并不限于该位置，也可以设置于扩散部112或燃烧部113。即，优选各燃烧炉117、118、119的附近。
[0072] 另外，如图6所示，燃烧炉117上连接有第1氮供给管道43和供煤管道44a、44b集合的管道，燃烧炉118上连接有煤焦返回管道46，燃烧炉119上连接有氧供给管道47和压缩空气供给管道41集合的管道。
[0073] 并且，压力容器103中设有向形成于该压力容器103与煤气化炉101之间的空间部104供给作为耐蚀性气体的密封气体(例如，氮气体、二氧化碳气体、天然气体等)的气体喷嘴(气体供给部)120。该气体喷嘴120设置于压力容器103的下部，具体而言设置于比燃烧炉
119更靠下方，能够通过向空间部104的下部供给密封气体而使密封气体在空间部104内部上升并充满整个区域。
119更靠下方，能够通过向空间部104的下部供给密封气体而使密封气体在空间部104内部上升并充满整个区域。
[0075] 煤气化炉101的炉壁由沿垂直方向延伸且沿周向排列设置的多个传热管141构成。具体而言，就炉壁而言，传热管141和凸片142通过焊接交替连结而成，该传热管141和凸片
142优选设为不锈钢制。
142优选设为不锈钢制。
[0076] 而且，煤气化炉101炉壁由沿垂直方向延伸的相同数量的传热管141构成。即，各传热管141在煤气化炉101中遍及整个区域沿着垂直方向延伸设置，一部分传热管141不会被切断并且无需增加其他传热管，通过相同的传热管141上下延伸且沿周向排列设置而形成煤气化炉101的炉壁。
[0077] 而且，多个传热管141的下端部聚集在集流管141a，上端部聚集在集流管141b。蒸汽锅筒151经由下降管152连结于集流管141a，并且经由上升管153连结于集流管141b，下降管152上设有循环泵154。并且，下降管152上设有分支管155，该分支管155连结于蒸发器134的传热管134a的一端部(入口集管)，与该传热管134a的另一端部(出口集管)连结的配送管156连结于蒸汽锅筒151。
[0078] 来自外部的供水管157连结于节煤器131的传热管131a的一端部(入口集管)，与该传热管131a的另一端部(出口集管)连结的送水管158连结于蒸汽锅筒151。并且，来自蒸汽锅筒151的蒸汽管159分支并连结于过热器132、133的传热管132a、133a的一端部(入口集管)，与该传热管132a、133a的另一端部(出口集管)连结的蒸汽排出管160连结于未图示的蒸汽涡轮。
[0079] 换热器102在比节煤器131更靠上方配置有横梁部件161，该横梁部件161的端部通过焊接而连结于炉壁(传热管141及凸片142)。并且，换热器102中沿着上下方向配置有作为吊具的多个冷却管162，下端部连结于供水管157，而上端部支承于横梁部件161之后连结于送水管158。而且，2个过热器132、133和蒸发器134通过起吊金属零件132b、133b、134b悬挂支承于多个冷却管162。并且，节煤器131载置支承于在炉壁(传热管141及凸片142)上通过焊接而固定的支承板131b。
[0080] 即，换热器102越是靠近煤气化炉101的下部，温度越高，因此对焊接耐久性的要求严格。因此，将位于下方的2个过热器132、133和蒸发器134从上方的横梁部件161经由多个冷却管162悬挂，且将位于上方的节煤器131载置于焊接在炉壁的支承板131b。此时，根据换热器102的温度条件，也可以将2个过热器132、133也通过在炉壁焊接支承板来进行载置支承。
[0081] 然而，实施例1的煤炭煤气化装置14在空间部104的上部即煤气化炉101(换热器容纳部114)与压力容器103之间设有作为沉降式的分级机构的均压装置171。该均压装置171具有：煤焦接收部172，设置于空间部104中比换热器102更靠上方；均压管173，一端部与煤气化炉101内部连通，另一端部朝向煤焦接收部172开口；及气体流路174，上下贯穿煤焦接收部172的侧部。
[0082] 如图2至图4所示，在均压装置171中，煤焦接收部172呈凹部形状且配置成遍及空间部104的全周(或一部分)，并且与煤气化炉101中的换热器容纳部114的四边形截面形状一致地被分割为4部分，分别成为大致相同的结构。均压管173沿空间部104的周向以规定间隔(均等间隔)设有多个(本实施例中为4个)。煤焦接收部172配置成堵塞空间部104中的压力容器103的内壁面和煤气化炉101中的换热器容纳部114的炉壁114a的外表面，且设置成与各均压管173的下方对置。
[0083] 即，煤焦接收部172由如下构成：水平的底部181，均压管173的另一端部朝向该底部开口；纵壁部182，从该底部181中的煤气化炉101(换热器容纳部114)侧的端部沿垂直方向竖立；第1倾斜部183，从底部181中的压力容器103侧的端部朝向斜上方竖立；及2个第2倾斜部184，朝向底部181中的空间部104的周向向斜上方竖立。因此，煤焦接收部172的3个倾斜部183、184朝向底部181向下方倾斜，因此能够使煤焦接收部172所接收的煤焦通过重力聚集在底部181。另外，该倾斜部183、184也可以是弯曲的倾斜而不是直线性的倾斜，可以将倾斜部183、184设为合体的流面形状。
[0084] 各均压管173成大致相同的结构，配置于空间部104。而且，各均压管173由如下构成：沿垂直方向的直线部185；弯曲部186，与该直线部185的上端连续地与煤气化炉101中的换热器容纳部114的炉壁114a连通并被固定；及扩开部187，与直线部185的下端连续地朝向下方以扩开的方式开口。此时，换热器容纳部114从沿垂直方向的同径部114b成为其上部逐渐变小的缩径部114c，经由伸缩接头123连结于压力容器103的上端部，弯曲部186在换热器容纳部114的同径部114b的炉壁开口。另一方面，扩开部187保持规定间隙朝向煤焦接收部172的底部181的上表面(底面)开口。另外，该扩开部187的开口面与煤焦接收部172的底部
181的上表面(底面)之间的间隙优选设定为扩开部187的开口宽度(内径)的2倍以下。
181的上表面(底面)之间的间隙优选设定为扩开部187的开口宽度(内径)的2倍以下。
[0085] 并且，气体流路174设置成遍及空间部104的全周(或一部分)。具体而言，气体流路174通过设置于煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁与煤焦接收部172的外壁即纵壁部
182之间，从而沿着沿煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁的垂直方向而设置。该气体流路174的下部比煤焦接收部172中的底部181更向下方开口，上部朝向均压管173的弯曲部
186开口。
182之间，从而沿着沿煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁的垂直方向而设置。该气体流路174的下部比煤焦接收部172中的底部181更向下方开口，上部朝向均压管173的弯曲部
186开口。
[0086] 另外，将煤焦接收部172设为凹部形状，其容积设定成大于投入到煤炭煤气化装置14中的微粉煤量的1/2、由所生成的燃料气体量计算出的粉尘浓度与煤气化炉101的压力上升时从煤气化炉101流入间隙中的气体量之积计算出的流入颗粒的体积。
[0087] 在此，对上述实施例1的煤炭煤气化装置14的作动进行说明。
[0088] 在煤炭煤气化装置14中，如图1所示，在煤气化炉101中通过燃烧炉117投入氮和微粉煤并点火，并且通过燃烧炉118、119投入煤焦和压缩空气(氧)并点火。如此一来，燃烧部113中通过微粉煤和煤焦的燃烧而产生高温燃烧气体。并且，燃烧部113中，通过微粉煤和煤焦的燃烧而在高温气体中产生熔渣，该熔渣附着于炉壁，并且向炉底落下，最终排出至煤渣料斗124内部的储存水中。而且，在燃烧部113产生的高温燃烧气体经过扩散部112上升至减压部111。该减压部111中，微粉煤与高温燃烧气体混合，在高温的还原气氛场中进行煤气化反应，生成以二氧化碳为主成分的可燃性气体(煤炭气体)。
[0089] 此时，从供水管157向节煤器131供水，供水在此被加热之后，经过送水管158送至蒸汽锅筒151。该蒸汽锅筒151将供水通过循环泵154经过下降管152送至作为炉壁的多个传热管141的下部，并且经过分支管155送至蒸发器134。而且，当供水在多个传热管141中上升时，煤气化炉101被冷却，供水经过上升管153送至蒸汽锅筒151。并且，蒸发器134通过在换热器102内部上升的可燃性气体对供水进行加热，并以气水混合的状态经过配送管156送至蒸汽锅筒151。
[0090] 并且，蒸汽锅筒151进行气水分离，将蒸汽通过蒸汽管159送至过热器132、133，在此进行过热。过热器132、133通过在换热器102内部上升的可燃性气体对蒸汽进行过热，并将所生成的过热蒸汽从蒸汽排出管160送至蒸汽涡轮。
[0091] 并且，在煤气化炉101与压力容器103之间的空间部104中，气体喷嘴120向空间部104供给密封气体，该密封气体在空间部104中上升。此时，由于在煤气化炉101与空间部104之间设有均压装置171，因此即使煤气化炉101的压力发生变动，也可以通过均压装置171抑制煤气化炉101与空间部104之间的差压。
[0092] 即，煤炭煤气化装置14在通常运行时压力容器103内部(空间部104)的压力高于煤气化炉101内部的压力。然而，因压力变动等，在煤气化炉101内部上升的燃料气体的压力有时高于压力容器103内部(空间部104)的压力。此时，煤气化炉101内部的燃料气体的一部分经过各均压管173向压力容器103内部(空间部104)流出，由此抑制煤气化炉101与空间部104之间的差压。
[0093] 并且，由于煤气化炉101内部的燃料气体包含煤焦，因此如图5的实线箭头A所示，煤焦与煤气化炉101内部的燃料气体一同经过各均压管173向压力容器103内部(空间部104)流出。各均压管173由于在下部配置有煤焦接收部172，因此与燃料气体一同经过各均压管173向空间部104流出的煤焦由煤焦接收部172接收并且在此堆积，从而防止向空间部
104的下方落下。另外，该空间部104由于煤气化炉101侧(内周侧)比压力容器103侧(外周侧)温度高，因此密封气体能够沿着空间部104的内周侧上升，并通过均压装置171经过内周侧的气体流路174上升。
104的下方落下。另外，该空间部104由于煤气化炉101侧(内周侧)比压力容器103侧(外周侧)温度高，因此密封气体能够沿着空间部104的内周侧上升，并通过均压装置171经过内周侧的气体流路174上升。
[0094] 而且，若煤炭煤气化装置14返回到通常运行时，则压力容器103内部(空间部104)的压力高于煤气化炉101内部的压力。如此一来，如图5的虚线箭头B所示，堆积在煤焦接收部172的煤焦被均压管173吸引而返回到煤气化炉101中。此时，均压管173的下端部扩开，另一方面，在煤焦接收部172的周围设有倾斜部183、184，因此堆积在煤焦接收部172的煤焦聚集在均压管173的开口部并适当地被吸引。
[0095] 如此，在实施例1的煤气化装置中设有：压力容器103，呈中空形状；煤气化炉101，呈中空形状且隔着空间部104配置于压力容器103内；换热器102，配置于煤气化炉101的上部；气体喷嘴120，向空间部104的下部供给密封气体；煤焦接收部172，设置于空间部104中比换热器102更靠上方；均压管173，一端部与煤气化炉101内部连通，另一端部朝向煤焦接收部172开口；及气体流路174，上下贯穿煤焦接收部172的侧部。
[0096] 因此，即使在煤气化炉101内部发生压力变动，也能够通过均压管173减少煤气化炉101内部与空间部104内部之间的差压，并且能够通过煤焦接收部172适当地接收因煤气化炉101内部的压力增加而排出至空间部104的燃料气体中的煤焦，且能够阻止煤焦向空间部104的下方落下。其结果，能够适当地抑制压力容器104内部与煤气化炉101内部之间的差压变化，并且，无需加长均压管173而能够简化结构，且能够维持煤炭煤气化装置14的运行的健全性。
[0097] 实施例1的煤气化装置中，将均压管173配置于空间部104，使均压管的一端部在煤气化炉101的垂直方向炉壁开口，使另一端部朝向煤焦接收部172的底部181的上表面以扩开的方式开口。因此，通过均压管173的一端部在煤气化炉101的垂直方向炉壁开口，均压管173与几乎不存在在煤气化炉101中上升的燃料气体的流速变动的区域连通，从而能够抑制煤焦侵入到均压管173中。并且，通过均压管173的另一端部朝向煤焦接收部172的底部181的上表面以扩开的方式开口，能够通过煤气化炉101内部的压力减少来适当地吸引堆积在煤焦接收部172的煤焦并使其返回到煤气化炉101中。
[0098] 实施例1的煤气化装置中，煤焦接收部172呈凹部形状且配置成遍及空间部104的全周(或一部分)，并且沿空间部104的周向以规定间隔设置多个均压管173。因此，能够通过均压管173使煤气化炉101内部与空间部104之间的差压适当地变得均匀，且能够通过煤焦接收部172可靠地接收因煤气化炉101内部的压力增加而排出至空间部104的燃料气体中的煤焦。
[0099] 实施例1的煤气化装置中，遍及空间部104的全周(或一部分)而设置气体流路174。因此，能够遍及压力容器103与煤气化炉101之间的空间部104的整个区域适当地充满密封气体。
[0100] 实施例1的煤气化装置中，沿着沿煤气化炉101的外壁的垂直方向设置气体流路174。因此，煤气化炉101处于比压力容器103温度高的状态，所以密封气体沿着煤气化炉101的外壁上升，并且通过沿着煤气化炉101的外壁设置气体流路174，不会使该气体的流动紊乱而能够遍及空间部104的整个区域适当地充满气体。
[0101] 实施例1的煤气化装置中，在煤气化炉101的外壁与煤焦接收部172的外壁之间设置气体流路174。因此，通过由煤气化炉101的外壁和煤焦接收部172的外壁构成气体流路174，无需设置另外的部件，能够简化结构及实现低成本化。
[0102] 实施例1的煤气化装置中，在比均压管173更靠下方设置煤焦接收部172，并且设置均压管173的另一端部所开口的底部181、及朝向底部181向下方倾斜的倾斜部183、184。因此，容易使堆积在煤焦接收部172的煤焦聚集在底部181，当煤气化炉101内部的压力减少时，能够有效地吸引堆积在煤焦接收部172的煤焦并使其返回到煤气化炉101中。
[0103] 实施例2
[0104] 图7是表示本发明的实施例2所涉及的煤气化装置中的气压装置的示意图，图8是表示基于煤焦粒径和喷吹速度的煤焦的状态的曲线图。另外，对于具有与上述实施例相同功能的部件标注相同符号，并省略详细说明。
[0105] 如图7所示，实施例2的煤炭煤气化装置在空间部104的上部即煤气化炉101(换热器容纳部114)与压力容器103之间设有均压装置201。该均压装置201具有：煤焦接收部202，设置于空间部104中比换热器更靠上方；均压管203，一端部与煤气化炉101内部连通，另一端部朝向煤焦接收部202开口；及气体流路204，上下贯穿煤焦接收部202的侧部。
[0106] 在均压装置201中，煤焦接收部202呈凹部形状且配置成遍及空间部104的全周。均压管203沿空间部104的周向以规定间隔(均等间隔)设有多个。
[0107] 即，煤焦接收部202由如下构成：水平的底部211，均压管203的另一端部朝向该底部开口；第1纵壁部212，从该底部211中的煤气化炉101(换热器容纳部114)侧的端部沿垂直方向竖立；第2纵壁部213，从底部211中的压力容器103侧的端部沿垂直方向竖立；及支承部214，从该第2纵壁部213的上端部沿水平方向延伸。压力容器103在内壁面固定有支撑部件
215，煤焦接收部202的支承部214经由密封部件216配置于支撑部件215上，通过焊接等而被固定。
215，煤焦接收部202的支承部214经由密封部件216配置于支撑部件215上，通过焊接等而被固定。
[0108] 并且，煤焦接收部202在第1纵壁部212中的煤气化炉101(换热器容纳部114)侧设有防振部件217。该防振部件217能够防止由在气体流路204中上升的密封气体引起的煤焦接收部202的振动。另外，该防振部件217配置于气体流路204的周向的规定位置，不会堵塞气体流路204。此时，通过设置防振部件217，仅将煤焦接收部202的支承部214载置于支撑部件215上的密封部件216即可，无需进行焊接等。
[0109] 另外，也可以在支撑部件215侧设置倾斜部，并且在煤焦接收部202的支承部214也设置倾斜部，将煤焦接收部202的支承部214的倾斜部经由密封部件216配置于支撑部件215的倾斜部上，此时，能够通过倾斜部提高煤焦接收部202、密封部件216及支撑部件215的密合性，并提高密封性。
[0110] 均压管203由如下构成：直线部218，配置于空间部104，且沿垂直方向；弯曲部219，与该直线部218的上端连续地与煤气化炉101中的换热器容纳部114的炉壁114a连通并被固定；及扩开部220，与直线部218的下端连续地朝向下方以扩开的方式开口。
[0111] 气体流路204设置成遍及空间部104的全周，通过设置于煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁与煤焦接收部202的外壁即纵壁部212之间，从而沿着沿煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁的垂直方向而设置。
[0112] 并且，均压管203在其与煤气化炉101(换热器容纳部114)内部连通的弯曲部219的端部的下方设有第2煤焦侵入防止部件。即，均压管203在弯曲部219的开口端形成有倾斜面219a，从而设有下侧向煤气化炉101(换热器容纳部114)侧突出的突出部221，该突出部221作为第2煤焦侵入防止部件发挥作用。此时，也可以延长均压管203中的弯曲部219的开口端的下侧并固定另外的板件，而不设置第2煤焦侵入防止部件。
[0113] 并且，气体流路204在上方设有第1煤焦侵入防止部件。即，气体流路204设置于煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁与煤焦接收部202的第1纵壁部212之间，作为第1煤焦侵入防止部件的檐形部件222向该气体流路204的上方倾斜并固定于煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁。此时，檐形部件222从煤气化炉101(换热器容纳部114)的外壁中的均压管203的弯曲部219的下方以覆盖整个气体流路204的上方的方式朝向均压管203的直线部218向下方倾斜配置。
[0114] 然而，如图8所示，煤焦的颗粒设定有相对于粒径的喷吹速度，具有在比该边界更靠上方向上喷吹而飞散且在比该边界更靠下方沉降的性质。即，就煤焦的颗粒而言，均压装置201的捕集粒径以下的颗粒在煤气化炉101的压力上升时从该煤气化炉101经过均压管203向煤焦接收部202流出。而且，伴随在气体流路204中上升的密封气体C而卷扬，之后因重力而向煤焦接收部202沉降。即，煤焦的颗粒在随伴的流速以上的密封气体的流动中无法沉降。因此，当煤气化炉101的压力上升时，相对于从煤气化炉101经过均压管203向煤焦接收部202流出并向上喷吹的流动A的流速V1，加大在气体流路204中上升的密封气体的流速V2，由此能够消除从气体流路204向下方沉降的煤焦。
[0115] 在此，对上述实施例2的均压装置201的作用进行说明。
[0116] 煤炭煤气化装置通常运行时，压力容器103内部(空间部104)的压力高于煤气化炉101内部的压力。然而，因压力变动等，在煤气化炉101内部上升的燃料气体的压力有时高于压力容器103内部(空间部104)的压力。此时，煤气化炉101内部的燃料气体的一部分经过各均压管203向压力容器103内部(空间部104)流出，由此抑制煤气化炉101与空间部104之间的差压。
[0117] 并且，由于煤气化炉101内部的燃料气体包含煤焦，因此煤焦与煤气化炉101内部的燃料气体一同经过各均压管203向压力容器103内部(空间部104)流出。各均压管203由于在下部配置有煤焦接收部202，因此与燃料气体一同经过各均压管203向空间部104流出的煤焦由煤焦接收部202接收并且在此堆积，从而防止向空间部104的下方落下。
[0118] 而且，若煤炭煤气化装置14返回到通常运行时，则压力容器103内部(空间部104)的压力高于煤气化炉101内部的压力。如此一来，堆积在煤焦接收部202的煤焦被均压管203吸引并返回到煤气化炉101中。此时，均压管203的下端部扩开，另一方面，在煤焦接收部202的周围设有倾斜部183、184，因此堆积在煤焦接收部202的煤焦聚集在均压管203的开口部并适当地被吸引。
[0119] 如此，在实施例2的煤气化装置中，将煤焦接收部202经由密封部件201配置于固定在压力容器103的内壁的支撑部件215上。因此，能够将煤焦接收部202轻松地定位于适当的位置，且能够提高煤焦接收部202的安装性，并且能够通过密封部件216阻止密封气体的流通来防止堆积在煤焦接收部202的煤焦的扩散。
[0120] 实施例2的煤气化装置中，在气体流路204的上方设置作为第1煤焦侵入防止部件的檐形部件222。因此，当在气体流路204中上升的密封气体的流量减少时，能够通过檐形部件222防止煤焦侵入到气体流路204中，且能够防止煤焦向空间部104扩散。
[0121] 实施例2的煤气化装置中，在均压管203中其与煤气化炉101内部的连通部的下方设置作为第2煤焦侵入防止部件的突出部221。因此，当燃料中的煤焦在煤气化炉101内部上升时，能够通过突出部221防止煤焦侵入到均压管203中，且防止煤焦向空间部104扩散。
[0122] 另外，上述实施例中，在均压装置171、201中，遍及空间部104的全周而配置煤焦接收部172、202，并且与煤气化炉101中的换热器容纳部114的四边形截面形状一致地分割成4部分，但并不限定于该结构。例如，也可以对煤气化炉101中的换热器容纳部114的每一炉壁114a设置煤焦接收部。
[0123] 并且，上述实施例中，将煤炭用作燃料，但无论是高品位煤还是低品位煤都能够适用，并且，并不限于煤炭，也可以为用作源自可再生生物的有机性资源的生物质，例如也能够使用间伐木材、废材木料、漂流木、草类、废弃物、污泥、轮胎以及将这些作为原料的再利用燃料(颗粒和碎片)等。
[0124] 符号说明
[0125] 11-供煤装置，13-微粉煤机，14-煤炭煤气化装置，15-煤焦回收装置，16-气体精制装置，17-气体涡轮设备，18-蒸汽涡轮设备，19-发电机，20-余热回收锅炉，101-煤气化炉，102-换热器，103-压力容器，104-空间部，120-气体喷嘴(气体供给部)，171、201-均压装置，
172、202-煤焦接收部，173、203-均压管，174、204-气体流路。
172、202-煤焦接收部，173、203-均压管，174、204-气体流路。
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