碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法技术

本发明专利技术的课题在于，提供能够以高收率使碳质燃料气化的碳质燃料的气化方法、以高收率使碳质燃料气化而使用的炼铁厂的操作方法以及能够以高收率由碳质燃料制造气化气体的气化气体的制造方法。通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H2、CO2和H2O的气化剂来解决该课题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法
本专利技术涉及使用流化床气化炉的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法。
技术介绍
对于将煤等碳质燃料气化而转换成发热量较高的生成气体的方法，以往公开了多种技术。例如，在专利文献1中公开了如下的煤气化设备：将在煤气化炉中生成的生成气体的一部分抽出，并用氧气使抽出的生成气体燃烧而转换成CO2和H2O，将该CO2和H2O的混合气体作为将煤供给到煤气化炉中的载气。专利文献1的煤气化设备通过具有这样的结构，与用N2输送煤的情况相比提高了生成气体的燃烧热。另外，在专利文献2中公开了如下的方法：在供给纯氧的气化炉中，向气化炉供给由炼钢炉产生的包含CO2的炼铁副产气，利用由煤气化生成的煤焦与炼铁副产气中的CO2的反应生成的CO，对生成气体进行改质而使发热量增加。此外，在专利文献3中公开了如下的气化装置：其作为煤焦炭的气化装置，具有收容了包含煤焦炭粒子和流化介质的混合物的流化床的流化床气化炉(反应器)、以及在流化床的上面会聚阳光的单元，并且气化炉具有埋设在流化床中设置的导流筒以及将水蒸气从下方导入气化炉中的单元，具有利用导入的水蒸气使流化床在导流筒的内外进行循环流动的构成。另外，在专利文献3中，主要使用石英砂(SiO2)作为流化介质。专利文献3中记载的装置通过使用包含煤焦炭粒子与流化介质的混合物的流化床，防止流化床粒子的反应速率的降低，从而使气化反应顺畅地进行。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-355693号公报专利文献2：日本特开2007-9069号公报专利文献3：日本特开2015-86232号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，在上述现有技术中存在如下所述的问题。专利文献1中记载的设备，将在气化炉中生成的生成气体的一部分抽出，用氧气使其燃烧而转换成CO2和H2O，将CO2和H2O的混合气体作为煤的载气。因此，无法任意地控制作为载气供给到气化炉内的CO2与H2O的比率。其结果是，无法控制下述式(1)和式(2)的各反应量来以高收率制造生成气体。C+CO2→2CO…式(1)C+H2O→CO+H2…式(2)另外，专利文献2中记载的方法是利用炼铁副产气中的CO2以及气化炉中得到的煤焦通过上述式(1)对生成气体进行改质的方法，是依赖炼铁副产气中的CO2浓度来决定改质效率的方法。因此，在存在无法以高收率制造生成气体的问题方面与专利文献1中记载的设备是相同的。而且，专利文献3中记载的装置能够使用太阳能来进行气化反应并且能够使气化反应顺畅地进行，但在生成气体的收率方面无法称之为充分。另外，在使用二氧化硅作为流化介质的情况下，还存在如下问题：在使用如次烟煤那样钠量多的碳质燃料作为气化原料时，钠与二氧化硅反应而变成钠玻璃，钠玻璃在气化炉中发生熔融，无法顺畅地进行气化。因此，本专利技术的目的在于，提供能够以高收率使碳质燃料气化的碳质燃料的气化方法、以高收率使碳质燃料气化而使用的炼铁厂的操作方法以及能够以高收率由碳质燃料制造气化气体的气化气体的制造方法。用于解决问题的方法本专利技术人为了解决上述问题反复进行了研究，结果发现，在用流化床气化炉使碳质燃料气化时，将包含H2、CO2和H2O的气化剂供给到流化床气化炉中、并且使用氧化铝作为流化介质是有效的。进而，对于氧化铝的晶系、炼铁副产气的优选组成范围也得到了见解，从而完成了本专利技术。本专利技术是基于这样的见解而完成的，主旨如下。即，本专利技术的碳质燃料的气化方法提供一种碳质燃料的气化方法，其特征在于，在用流化床气化炉使碳质燃料气化时，使用氧化铝作为流化介质，将包含H2、CO2和H2O的气化剂供给到所述流化床气化炉中。在这样的本专利技术的碳质燃料的气化方法中，优选所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。另外，优选所述炼铁副产气的CO浓度为5体积％以上且N2浓度为60体积％以下。另外，优选所述氧化铝为选自γ-Al2O3、δ-Al2O3、θ-Al2O3以及α-Al2O3中的1种以上。另外，优选所述氧化铝为α-Al2O3。另外，优选所述碳质燃料为选自泥煤、褐煤以及次烟煤中的1种以上。本专利技术的炼铁厂的操作方法的第一方式提供一种炼铁厂的操作方法，其通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H2、CO2和H2O的气化剂，使所述碳质燃料气化，将生成的气体作为炼铁厂的能源的至少一部分使用。另外，本专利技术的炼铁厂的操作方法的第二方式提供一种炼铁厂的操作方法，其通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H2、CO2和H2O的气化剂，使所述碳质燃料气化，将生成的气体作为氧化铁的还原材料的至少一部分使用。在这样的本专利技术的炼铁厂的操作方法中，优选所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。另外，优选所述生成的气体为包含CO、H2以及碳原子数1～4的烃的混合气体。此外，本专利技术的气化气体的制造方法提供一种气化气体的制造方法，其特征在于，通过向使用氧化铝作为流化介质的流化床气化炉中供给碳质燃料以及包含H2、CO2和H2O的气化剂，使所述碳质燃料气化。在这样的本专利技术的气化气体的制造方法中，优选所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。专利技术效果根据本专利技术的碳质燃料的气化方法，能够以高收率使碳质燃料气化，并且能够以低成本进行碳质燃料的气化。另外，根据本专利技术的炼铁厂的操作方法，通过以高收率使碳质燃料气化并将生成的气体用于炼铁厂的能源、氧化铁的还原，能够降低炼铁厂的操作成本。而且，根据本专利技术的气化气体的制造方法，能够利用碳质燃料的气化以高收率制造气化气体。附图说明图1是用于说明本专利技术的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法的一例的概念图。具体实施方式下面，基于后附的附图所示的优选例对本专利技术的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法详细地进行说明。图1是示出用于说明本专利技术的碳质燃料的气化方法、炼铁厂的操作方法以及气化气体的制造方法的一例的概念图。需要说明的是，本专利技术的炼铁厂的操作方法中，将利用图1所示的方法生成的生成气体作为炼铁厂中的能量的至少一部分或者炼铁厂中氧化铁的还原中的还原材料的至少一部分使用。本专利技术是将煤等碳质燃料气化的技术。在图1所示的例子中，在流化床气化炉10内设置气体分散板12，在流化床气化炉10内的气体分散板12上填充作为流化介质的氧化铝(粉状)，从而形成流化床16。需要说明的是，在下面的说明中，将“流化床气化炉10”也称为“气化炉10”。另外，在气化炉10的下方设置有变换转化器14。在图1中，将炼铁副产气和水蒸气供给至变换转化器14，将用变换转化器14转化后的炼铁副产气(变换转化炼铁副产气)作为气化剂。将该气化剂经由气体分散板12吹入至流化床16，由此将气化剂供给到气化炉10中，并且使流化床16、即作为流化介质的氧化铝流化。成为气化原料的褐煤等碳质燃料被未图示的供给器切下预定量，从上部连续地或断续地定量供给到气化炉10内。被供给到气化炉10中的碳质燃料通过气化剂与作为流化介质的氧化铝的作用而被气化。通过碳质燃料的气化生成的生成气体从气化炉10的上部被排出(回收)。在本专利技术中，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳质燃料的气化方法，其特征在于，在用流化床气化炉使碳质燃料气化时，使用氧化铝作为流化介质，将包含H2、CO2和H2O的气化剂供给到所述流化床气化炉中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.07 JP 2015-1994231.一种碳质燃料的气化方法，其特征在于，在用流化床气化炉使碳质燃料气化时，使用氧化铝作为流化介质，将包含H2、CO2和H2O的气化剂供给到所述流化床气化炉中。2.根据权利要求1所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述气化剂是通过在炼铁副产气中添加过量的水蒸气进行变换转化而得到的。3.根据权利要求2所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述炼铁副产气的CO浓度为5体积％以上且N2浓度为60体积％以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述氧化铝为选自γ-Al2O3、δ-Al2O3、θ-Al2O3以及α-Al2O3中的1种以上。5.根据权利要求1～3中任一项所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述氧化铝为α-Al2O3。6.根据权利要求1～5中任一项所述的碳质燃料的气化方法，其中，所述碳质燃料为选自泥煤、褐煤以及次烟煤中的1种以上。7.一种炼铁厂的操作方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木克彦，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP