含碳原料气化系统及其氧化剂分配比设定方法技术方案

本发明专利技术提供能够扩大可使用的含碳燃料的范围的含碳原料气化系统及其氧化剂分配比设定方法。含碳原料气化系统具备：气化炉(2)，其具有燃烧段(20)以及气化段(21)并生成生成气体(10)；以及煤焦供给机构，其从生成气体(10)分离出煤焦(12)并向燃烧段(20)供给，燃烧段(20)具有含碳原料用燃烧机构以及煤焦用燃烧机构，含碳原料气化系统具备氧化剂分配比设定机构，该氧化剂分配比设定机构设定为，根据由下式[1]规定的气化段(21)的原料分配比(Rc)，随着原料分配比(Rc)变大而减小由下式[2]规定的氧化剂分配比(Ro)，原料分配比(Rc)＝气化段用含碳原料供给量(Cr)/向气化炉供给的含碳原料的总供给量(Ct)…[1]；氧化剂分配比(Ro)＝氧化燃烧段用含碳原料的氧化剂供给量(Oc)/向所述燃烧段供给的氧化剂的总供给量(Ot)…[2]。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含碳原料气化系统及其氧化剂分配比设定方法
本专利技术涉及向含碳原料供给氧化剂而使其气化的含碳原料气化系统及其氧化剂分配比设定方法。
技术介绍
以往，已知具备使含碳原料气化的气化炉的气化成套设备。作为这种气化成套设备，例如有煤气化复合发电设备(以下，称为“IGCC系统”)。在IGCC系统中，通过气化炉使粉煤(含碳原料)气化，从而生成燃气轮机的燃料。作为气化炉的方式，已知由燃烧室(燃烧段)以及减压器(气化段)构成的二段喷流床方式。燃烧室是如下的部分：从含碳原料用的燃烧室喷烧器向炉内喷射氧化剂和含碳原料，并且从煤焦用的燃烧室喷烧器喷射氧化剂和从由气化炉生成的气体中分离、回收的煤焦，使含碳原料以及煤焦燃烧(包括部分燃烧)而生成高温气体。减压器是如下的部分：从减压器喷烧器向炉内喷射含碳原料，使用由燃烧室生成的高温气体使含碳原料产生热解以及气化反应。作为关于这种二段喷流床方式的气化炉的技术，有专利文献1所公开的技术。以下，对专利文献1所公开的技术进行说明，在该说明中，作为参考，用括号表示在专利文献1中使用的附图标记。在专利文献1(参照权利要求4等)所公开的技术中，根据粉煤的性状而改变气化段的粉煤分配比(R/T)，以能够满足气化炉的稳定运转所需的各种阈值条件。粉煤分配比(R/T)是指，“粉煤向气化段的供给量(R)”与“将粉煤向燃烧段的供给量(C)以及粉煤向所述气化段的供给量(R)合计而得到的总粉煤供给量(T)”之比。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-150463号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题以往，IGCC系统等气化炉成套设备中使用的煤受煤种类、产地限制，其煤性状也处于狭窄范围内。但是，今后，若气化炉成套设备日益普及，则可以预料所使用的煤种类的多样化、以及煤性状的范围的扩大。在使用生物质作为原料的气化炉成套设备中，同样也可以预料生物质的种类的多样化、以及原料性状的范围的扩大。因此，对于气化炉，逐渐谋求能够应对比以往大的原料性状(煤性状)范围。为了能够在较大的原料性状(煤性状)的范围内使用专利文献1所公开的技术，与原料性状(煤性状)的范围变大相应地，粉煤分配比的变化幅度也变大，因此需要进一步的研究。本专利技术是鉴于上述这样的课题而完成的，其目的在于提供能够扩大可使用的含碳燃料的范围的含碳原料气化系统及其氧化剂分配比设定方法。用于解决课题的方案(1)为了实现上述目的，本专利技术的含碳原料气化系统的特征在于，具备具有燃烧段以及气化段的气化炉、煤焦供给机构、原料分配比调整阀、氧化剂分配比调整阀、以及控制装置。在此，所述气化炉从所述燃烧段向炉内供给氧化剂、煤焦以及所述燃烧段用的含碳原料而生成高温气体，从所述气化段向所述炉内供给所述气化段用的含碳原料，从而利用所述高温气体使所述气化段用的含碳原料产生热解以及气化反应而生成生成气体。而且，所述燃烧段具有含碳原料用燃烧机构以及煤焦用燃烧机构，从所述含碳原料用燃烧机构供给所述燃烧段用的含碳原料和所述燃烧段用的含碳原料用的氧化剂，从所述煤焦用燃烧机构供给所述煤焦和所述煤焦用的氧化剂。所述煤焦供给机构从所述生成气体分离出所述煤焦并向所述燃烧段供给。所述原料分配比调整阀调整由下式[1]规定的原料分配比。所述氧化剂分配比调整阀调整由下式[2]规定的氧化剂分配比。所述控制装置具备氧化剂分配比设定机构，该氧化剂分配比设定机构分别控制所述原料分配比调整阀的开度和所述氧化剂分配比调整阀的开度，并设定为随着所述原料分配比增大而减小所述氧化剂分配比。原料分配比＝所述气化段用的含碳原料的供给量/向所述气化炉供给的含碳原料的总供给量…[1]；氧化剂分配比＝用于氧化所述燃烧段用的含碳原料的氧化剂的供给量/向所述燃烧段供给的氧化剂的总供给量…[2]。(2)也可以为，所述含碳原料气化系统具备向所述控制装置输入所述含碳原料的原料性状的原料性状输入机构，所述控制装置具备根据所述原料性状来设定所述原料分配比的原料分配比设定机构。(3)优选为，所述含碳原料气化系统具备能够向原料用氧化剂供给线路供给所述非活性气体的非活性气体供给机构，所述原料用氧化剂供给线路向所述含碳原料用燃烧机构供给所述含碳原料用的氧化剂，所述控制装置具有非活性气体供给控制机构，在所述含碳原料用的氧化剂的供给量为第一阈值以下的情况下，该非活性气体供给控制机构以向所述原料用氧化剂供给线路供给所述非活性气体的方式控制所述非活性气体供给机构的动作。(4)优选为，所述含碳原料气化系统具备能够向煤焦用氧化剂供给线路供给所述非活性气体的非活性气体供给机构，所述煤焦用氧化剂供给线路向所述煤焦用燃烧机构供给所述煤焦用的氧化剂，所述控制装置具有非活性气体供给控制机构，在所述煤焦用的氧化剂的所述供给量为第二阈值以下的情况下，该非活性气体供给控制机构以向所述煤焦用氧化剂供给线路供给所述非活性气体的方式控制所述非活性气体供给机构的动作。(5)优选为，在所述含碳原料的灰分含有率大于规定含有率的情况下，所述非活性气体供给控制机构以与所述灰分含有率为所述规定含有率以下的情况相比而所述非活性气体向所述含碳原料用燃烧机构的供给量减少、且向所述煤焦用燃烧机构供给所述非活性气体的方式控制所述非活性气体供给机构的动作。(6)也可以为，所述含碳原料气化系统具备向所述控制装置输入所述灰分含有率的灰分含有率输入机构。(7)优选为，所述含碳原料气化系统具备截止所述煤焦用的氧化剂向所述煤焦用燃烧机构的供给的截止机构，所述控制装置具有控制所述截止机构的动作的氧化剂截止控制机构，在从所述输入机构输入有表示所述灰分含有率大于所述规定含有率的信息的情况下，所述氧化剂截止控制机构控制所述截止机构的动作，截止所述氧化剂向所述煤焦用燃烧机构的供给。(8)为了实现上述目的，本专利技术的氧化剂分配比设定方法为设定氧化剂分配比的方法，并且为在含碳原料气化系统中进行氧化剂的供给的氧化剂供给方法，所述含碳原料气化系统具备具有燃烧段及气化段的气化炉、以及煤焦供给机构，所述氧化剂供给方法的特征在于具备原料分配比设定步骤和氧化剂分配比设定步骤。在此，所述气化炉从所述燃烧段向炉内供给氧化剂、煤焦以及燃烧段用的含碳原料而生成高温气体，从所述气化段向所述炉内供给气化段用的含碳原料，从而利用所述高温气体使所述气化段用的含碳原料产生热解以及气化反应而生成生成气体。而且，所述燃烧段具有含碳原料用燃烧机构以及煤焦用燃烧机构，从所述含碳原料用燃烧机构供给所述燃烧段用的含碳原料和含碳原料用的氧化剂，从所述煤焦用燃烧机构供给所述煤焦和煤焦用的氧化剂。所述煤焦供给机构从所述生成气体分离出所述煤焦并向所述燃烧段供给。在所述原料分配比设定步骤中，设定由下式[3]规定的原料分配比。在所述氧化剂分配比设定步骤中，设定为随着所述原料分配比增大而减小由下式[4]规定的所述氧化剂分配比。原料分配比＝所述气化段用的含碳原料的供给量/向所述气化炉供给的含碳原料的总供给量…[3]；氧化剂分配比＝用于氧化所述燃烧段用的含碳原料的氧化剂的供给量/向所述燃烧段供给的氧化剂的总供给量…[4]。(9)优选为，所述氧化剂分配比设定方法具备第一非活性气体供给步骤，在该第一非活性气体供给步骤中，在所述含碳原料用的氧化剂的供给量为第一阈值以下的情况下，向原料用氧化剂供给线路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含碳原料气化系统，其特征在于，具备：气化炉，其具有燃烧段以及气化段，从所述燃烧段向炉内供给氧化剂、煤焦以及所述燃烧段用的含碳原料而生成高温气体，从所述气化段向所述炉内供给所述气化段用的含碳原料，从而利用所述高温气体使所述气化段用的含碳原料产生热解以及气化反应而生成生成气体；以及煤焦供给机构，其从所述生成气体分离出所述煤焦并向所述燃烧段供给，所述燃烧段具有含碳原料用燃烧机构以及煤焦用燃烧机构，从所述含碳原料用燃烧机构供给所述燃烧段用的含碳原料和所述燃烧段用的含碳原料用的氧化剂，从所述煤焦用燃烧机构供给所述煤焦和所述煤焦用的氧化剂，所述含碳原料气化系统还具备：原料分配比调整阀，其调整由下式[1]规定的原料分配比；氧化剂分配比调整阀，其调整由下式[2]规定的氧化剂分配比；以及控制装置，其分别控制所述原料分配比调整阀的开度和所述氧化剂分配比调整阀的开度，所述控制装置具备氧化剂分配比设定机构，该氧化剂分配比设定机构设定为随着所述原料分配比变大而减小所述氧化剂分配比，原料分配比＝所述气化段用的含碳原料的供给量/向所述气化炉供给的含碳原料的总供给量…[1]；氧化剂分配比＝用于氧化所述燃烧段用的含碳原料的氧化剂的供给量/向所述燃烧段供给的氧化剂的总供给量…[2]。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 JP 2016-0486451.一种含碳原料气化系统，其特征在于，具备：气化炉，其具有燃烧段以及气化段，从所述燃烧段向炉内供给氧化剂、煤焦以及所述燃烧段用的含碳原料而生成高温气体，从所述气化段向所述炉内供给所述气化段用的含碳原料，从而利用所述高温气体使所述气化段用的含碳原料产生热解以及气化反应而生成生成气体；以及煤焦供给机构，其从所述生成气体分离出所述煤焦并向所述燃烧段供给，所述燃烧段具有含碳原料用燃烧机构以及煤焦用燃烧机构，从所述含碳原料用燃烧机构供给所述燃烧段用的含碳原料和所述燃烧段用的含碳原料用的氧化剂，从所述煤焦用燃烧机构供给所述煤焦和所述煤焦用的氧化剂，所述含碳原料气化系统还具备：原料分配比调整阀，其调整由下式[1]规定的原料分配比；氧化剂分配比调整阀，其调整由下式[2]规定的氧化剂分配比；以及控制装置，其分别控制所述原料分配比调整阀的开度和所述氧化剂分配比调整阀的开度，所述控制装置具备氧化剂分配比设定机构，该氧化剂分配比设定机构设定为随着所述原料分配比变大而减小所述氧化剂分配比，原料分配比＝所述气化段用的含碳原料的供给量/向所述气化炉供给的含碳原料的总供给量…[1]；氧化剂分配比＝用于氧化所述燃烧段用的含碳原料的氧化剂的供给量/向所述燃烧段供给的氧化剂的总供给量…[2]。2.根据权利要求1所述的含碳原料气化系统，其特征在于，所述含碳原料气化系统具备向所述控制装置输入所述含碳原料的原料性状的原料性状输入机构，所述控制装置具备根据所述原料性状来设定所述原料分配比的原料分配比设定机构。3.根据权利要求1或2所述的含碳原料气化系统，其特征在于，所述含碳原料气化系统具备能够向原料用氧化剂供给线路供给非活性气体的非活性气体供给机构，所述原料用氧化剂供给线路向所述含碳原料用燃烧机构供给所述含碳原料用的氧化剂，所述控制装置具有非活性气体供给控制机构，在所述含碳原料用的氧化剂的供给量为第一阈值以下的情况下，该非活性气体供给控制机构以向所述原料用氧化剂供给线路供给所述非活性气体的方式控制所述非活性气体供给机构的动作。4.根据权利要求1或2所述的含碳原料气化系统，其特征在于，所述含碳原料气化系统具备能够向煤焦用氧化剂供给线路供给非活性气体的非活性气体供给机构，所述煤焦用氧化剂供给线路向所述煤焦用燃烧机构供给所述煤焦用的氧化剂，所述控制装置具有非活性气体供给控制机构，在所述煤焦用的氧化剂的所述供给量为第二阈值以下的情况下，该非活性气体供给控制机构以向所述煤焦用氧化剂供给线路供给所述非活性气体的方式控制所述非活性气体供给机构的动作。5.根据权利要求4所述的含碳原料气化系统，其特征在于，在所述含碳原料的灰分含有率大于规定含有率的情况下，所述非活性气体供给控制机构以与所述灰分含有率为所述规定含有率以下的情况相比而所述非活性气体向所述含碳原料用燃烧机构的供给量减少、且向所述煤焦用燃烧机构供给所述非活性气体的方式控制所述非活...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田章悟，木津哲也，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP