[发明专利]碳系燃料的气化系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤等的碳系燃料的气化系统，尤其涉及兼顾排水以及排热利用和废弃物减少的碳系燃料的气化系统。

背景技术

使煤等的碳系燃料气化而产生的生成气体在气化炉出口达到1000℃以上。为了对生成气体进行除尘、除去氯成分及硫成分等杂质而精制，需要将生成气体冷却至低于400℃。发电用的气化系统中，在生成气体冷却时回收热，从而提高能源效率。

从气化炉出来的生成气体大量伴有由未燃碳、灰成分等构成的固态物。因此，在一边从生成气体回收热一边冷却的过程中，需要防止以下说明的2个问题。

其一个问题是，在1000℃以上的高温环境气中，需要防止熔融的灰成分附着于导热管（渣蚀）。

另外，另一个问题是，在将生成气体冷却至800～900℃左右的过程中，需要防止析出的碱金属盐（Na₂SO₄等）附着于导热管（污垢）。

作为防止以上说明的问题的对策，将从气化炉出来的生成气体分成2个阶段进行冷却。此处，从上游（气化炉）侧开始称作第一热回收部、第二热回收部。在第一热回收部中，将生成气体冷却至800～900℃，并由水冷壁来回收热。在第二热回收部中，将生成气体冷却至低于400℃，并由设于热回收部内以及壁面的导热管来回收热。

但是，第一热回收部以及第二热回收部的高度分别达到气化炉的数倍，从而成为气化系统的机器以及建设成本的上升要因。为了减少这样的机器以及建设成本，在例如日本特开平9-194855号公报中公开了生成气体的冷却方式所相关的技术，即，将在精制过程中清洗生成气体的清洗水的一部分向热回收部内进行喷雾，并且使热回收部小型化。

另外，日本特开昭59-136389号公报中公开了冷却方式所相关的技术，即，将在精制过程中清洗生成气体的清洗水的一部分向生成气体喷雾，并且向生成气体喷雾的上述清洗水在矿渣冷却水存积部的水中流通。在该冷却方式中，能够在矿渣冷却水存积部除去生成气体所伴有的熔融矿渣，并且能够不需要冷却生成气体的热回收部。

专利文献1：日本特开平9-194855号公报

专利文献2：日本特开昭59-136389号公报

在矿渣冷却水存积部，大量流下加热至煤灰的熔点（1200～1500℃左右，根据炭种而不同）以上的熔融矿渣。熔融矿渣在矿渣冷却水存积部内快速冷却，以非晶（玻璃状）的状态成为粒状的水淬矿渣。因此，矿渣冷却水存积部内的矿渣冷却水由于来自熔融矿渣的热而高温化。

为了防止矿渣冷却水存积部内的矿渣冷却水的蒸发，对矿渣冷却水进行循环冷却。这是为了防止由矿渣冷却水的蒸发引起的、矿渣冷却水量的降低和气化炉的温度降低。

在矿渣冷却水存积部内高温化后的矿渣冷却水的温度即使是在常压下也不沸腾的低于100℃，也比常温高几十℃。

另外，对于循环冷却的矿渣冷却水的质量流量而言，当以煤气化炉的情况为例时，达到煤的0.5～2倍左右（因灰成分、熔点等变动）。因此，在矿渣冷却水存积部内高温化后的矿渣冷却水所具有的显热根据情况，而达到向气化炉投入的煤发热量的1%左右。

然而，上述日本特开平9-194855号公报所公开的技术中未提及从矿渣冷却水存积部抽出的高温水的排热利用。

另外，在日本特开昭59-136389号公报所公开的技术中，对于从矿渣冷却水存积部抽出的高温水设置热交换器，将高温水的排热利用为常温的供水加热的热源。该情况下，在热交换器的出口，从矿渣冷却水存积部抽出的高温水比常温高，从而无法高效地利用高温水的排热。

发明内容

本发明的目的在于提供如下碳系燃料的气化系统，即，高效地利用在气化系统中产生的高温水的排热而冷却从气化炉出来的生成气体，并且实现了减少从碳系燃料产生的碳损失以及废弃物。