[發(fā)明專利]煤氣化爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980127255.1
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN102089406A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 山元崇;橫濱克彥;小山智規(guī);太田一廣;石井弘實
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱重工業(yè)株式會社
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/48
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張平元

技術領域

本發(fā)明涉及一種適用于煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用氣化爐及化學用煤氣化爐等的煤氣化爐。

背景技術

以往，作為整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(Integrated?Coal?Gasification?CombinedCycle；IGCC)中高效的氣化爐，開發(fā)了由煤炭產(chǎn)生燃氣輪機的燃料氣的空氣吹入式(空気吹き)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用氣化爐(下面稱為發(fā)電用氣化爐)。

另一方面，與重視生成氣體的卡路里的以往的發(fā)電用氣化爐不同，在化學用氣化爐中需要根據(jù)目標產(chǎn)品(合成物)來調(diào)節(jié)生成氣體的組成(CO/H₂比例)。因此，在化學用氣化爐中需要用來調(diào)節(jié)CO/H₂比例的變換反應器。

同樣地，為了降低排放到大氣中的二氧化碳量，有時也會在發(fā)電用氣化爐中組合二氧化碳(CO₂)的回收設備。在這樣的發(fā)電用氣化爐中，為了提高二氧化碳的回收率，設置了變換反應器來提高生成氣體中的二氧化碳濃度。

在以往的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)中，利用熱交換器組對由煤氣化爐產(chǎn)生的煤氣進行冷卻，此時，沒有投入用來對生成的煤氣進行冷卻的水、水蒸氣(例如參照專利文獻1)。

另外，在以往的煤氣化系統(tǒng)中，以氣化氣體的冷卻為主要目的，也有從氣化爐的出口投入水的情況(例如參考專利文獻2)。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特公平7-65484號公報

專利文獻2：國際公開第2007/125046號小冊子

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

如上所述，在化學用氣化爐及二氧化碳回收發(fā)電用氣化爐等煤氣化爐中，需要由變換反應器調(diào)節(jié)產(chǎn)生的氣體的組成(提高H₂濃度)。為此，通過極力提高煤氣化爐出口的氫(H₂)濃度，可以減小變換反應器的容積。

另外，煤氣化爐的出口氣體的溫度為1000℃以上的高溫。為此，在進行氣體純化以將其用作化學原料或燃料氣時，需要利用熱交換器或投入驟冷(quench)來進行冷卻，作為驟冷投入用的驟冷劑，使用水或氣體(生成氣體、惰性氣體等)。

然而，以水作為驟冷劑的水驟冷是最容易的方法，但是由于會使爐內(nèi)溫度降低，設備熱效率降低。另外，當投入用于驟冷的水未完全氣化時，需要對混入有未燃燒成分的水(煤漿、黑水、Black-water)進行處理。

鑒于上述這樣的背景，在化學用氣化爐及二氧化碳回收發(fā)電用氣化爐等煤氣化爐中，期望由煤氣化爐產(chǎn)生的煤氣化氣體富含氫，從而能夠?qū)崿F(xiàn)變換反應器的小型化。

此外，對于第二段冷卻(對由煤氣化爐產(chǎn)生的高溫煤氣化氣體進行冷卻)而言，特別是在發(fā)電用氣化爐的情況下，期望使用能夠解決黑水處理的問題且高效的熱交換器。

本發(fā)明就是鑒于上述情況而進行的，其目的在于提供一種煤氣化爐，該煤氣化爐能夠產(chǎn)生成富氫的煤氣化氣體，從而可實現(xiàn)變換反應器的小型化。

解決問題的方法

本發(fā)明為了解決上述問題，采用了下述裝置。

本發(fā)明的一個實施方式涉及煤氣化爐，其通過爐內(nèi)進行的氣化反應而產(chǎn)生煤氣化氣體，在所述爐內(nèi)投入有煤等氣化原料及氣化劑，其中，向上述爐內(nèi)投入水及水蒸氣中的至少一種作為用來促進與上述氣化反應同時進行的氫生成反應的物質(zhì)。

根據(jù)這樣的煤氣化爐，由于向爐內(nèi)投入水及水蒸氣中的至少一種作為用于促進與氣化反應同時進行的氫生成反應的物質(zhì)，因此水性氣化反應和/或變換反應迅速進行而生成氫。其結(jié)果為：由氣化反應生成的煤氣化氣體為氫成分比例(H₂比例)高的富氫氣體。

在上述的煤氣化爐中，優(yōu)選上述煤氣化爐為具備燃燒室及還原室的二段噴流床氣化爐，向上述燃燒室中同時投入上述氣化材料、上述氣化劑及上述水蒸氣，并且向上述還原室中僅投入上述氣化材料。

就這樣的二段噴流床氣化爐而言，由于向燃燒室中同時投入氣化材料、氣化劑及水蒸氣，因此在燃燒室內(nèi)進行水性氣化反應及變換反應，而在僅投入氣化材料的還原室內(nèi)進行作為吸熱反應的氣化反應及水性氣化反應。其結(jié)果為：由燃燒室內(nèi)的水性氣化反應及變換反應、和還原室內(nèi)的水性氣化反應而生成氫，因此，由氣化反應生成的煤氣化氣體為氫成分比例高的富氫氣體。另外，由于還原室內(nèi)的氣化反應及水性氣化反應為吸熱反應，因此通過反應的進行來進行對煤氣化氣體冷卻的反應驟冷。

此時，優(yōu)選以與氣化劑(空氣或氧)預先混合后的狀態(tài)將水蒸氣投入到燃燒室中，這樣一來，促進了向爐內(nèi)高溫場的迅速混合，對于反應的迅速進行是有效的。