[发明专利]煤气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于煤气化联合循环发电用气化炉及化学用煤气化炉等的煤气化炉。

背景技术

以往，作为整体煤气化联合循环(Integrated Coal Gasification CombinedCycle；IGCC)中高效的气化炉，开发了由煤炭产生燃气轮机的燃料气的空气吹入式(空気吹き)整体煤气化联合循环发电用气化炉(下面称为发电用气化炉)。

另一方面，与重视生成气体的卡路里的以往的发电用气化炉不同，在化学用气化炉中需要根据目标产品(合成物)来调节生成气体的组成(CO/H₂比例)。因此，在化学用气化炉中需要用来调节CO/H₂比例的变换反应器。

同样地，为了降低排放到大气中的二氧化碳量，有时也会在发电用气化炉中组合二氧化碳(CO₂)的回收设备。在这样的发电用气化炉中，为了提高二氧化碳的回收率，设置了变换反应器来提高生成气体中的二氧化碳浓度。

在以往的整体煤气化联合循环中，利用热交换器组对由煤气化炉产生的煤气进行冷却，此时，没有投入用来对生成的煤气进行冷却的水、水蒸气(例如参照专利文献1)。

另外，在以往的煤气化系统中，以气化气体的冷却为主要目的，也有从气化炉的出口投入水的情况(例如参考专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平7-65484号公报

专利文献2：国际公开第2007/125046号小册子

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，在化学用气化炉及二氧化碳回收发电用气化炉等煤气化炉中，需要由变换反应器调节产生的气体的组成(提高H₂浓度)。为此，通过极力提高煤气化炉出口的氢(H₂)浓度，可以减小变换反应器的容积。

另外，煤气化炉的出口气体的温度为1000℃以上的高温。为此，在进行气体纯化以将其用作化学原料或燃料气时，需要利用热交换器或投入骤冷(quench)来进行冷却，作为骤冷投入用的骤冷剂，使用水或气体(生成气体、惰性气体等)。

然而，以水作为骤冷剂的水骤冷是最容易的方法，但是由于会使炉内温度降低，设备热效率降低。另外，当投入用于骤冷的水未完全气化时，需要对混入有未燃烧成分的水(煤浆、黑水、Black-water)进行处理。

鉴于上述这样的背景，在化学用气化炉及二氧化碳回收发电用气化炉等煤气化炉中，期望由煤气化炉产生的煤气化气体富含氢，从而能够实现变换反应器的小型化。

此外，对于第二段冷却(对由煤气化炉产生的高温煤气化气体进行冷却)而言，特别是在发电用气化炉的情况下，期望使用能够解决黑水处理的问题且高效的热交换器。

本发明就是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种煤气化炉，该煤气化炉能够产生成富氢的煤气化气体，从而可实现变换反应器的小型化。

解决问题的方法

本发明为了解决上述问题，采用了下述装置。

本发明的一个实施方式涉及煤气化炉，其通过炉内进行的气化反应而产生煤气化气体，在所述炉内投入有煤等气化原料及气化剂，其中，向上述炉内投入水及水蒸气中的至少一种作为用来促进与上述气化反应同时进行的氢生成反应的物质。

根据这样的煤气化炉，由于向炉内投入水及水蒸气中的至少一种作为用于促进与气化反应同时进行的氢生成反应的物质，因此水性气化反应和/或变换反应迅速进行而生成氢。其结果为：由气化反应生成的煤气化气体为氢成分比例(H₂比例)高的富氢气体。

在上述的煤气化炉中，优选上述煤气化炉为具备燃烧室及还原室的二段喷流床气化炉，向上述燃烧室中同时投入上述气化材料、上述气化剂及上述水蒸气，并且向上述还原室中仅投入上述气化材料。

就这样的二段喷流床气化炉而言，由于向燃烧室中同时投入气化材料、气化剂及水蒸气，因此在燃烧室内进行水性气化反应及变换反应，而在仅投入气化材料的还原室内进行作为吸热反应的气化反应及水性气化反应。其结果为：由燃烧室内的水性气化反应及变换反应、和还原室内的水性气化反应而生成氢，因此，由气化反应生成的煤气化气体为氢成分比例高的富氢气体。另外，由于还原室内的气化反应及水性气化反应为吸热反应，因此通过反应的进行来进行对煤气化气体冷却的反应骤冷。

此时，优选以与气化剂(空气或氧)预先混合后的状态将水蒸气投入到燃烧室中，这样一来，促进了向炉内高温场的迅速混合，对于反应的迅速进行是有效的。