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Title:
RISER TOP STRUCTURE FOR CIRCULATING FLUIDIZED BED GASIFIER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/157151
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a riser top structure in which a lateral duct (15) for providing a connection between a riser (1) and a cyclone separator (2) comprises an introduction part (16) at the connection with the riser (1), said introduction part (16) having the same cross-sectional area as the riser (1), and a constriction part (17) between the introduction part (16) and the cyclone separator (2), the cross-sectional area of the constriction part (17) steadily decreasing from the introduction part (16) towards the cyclone separator (2) so as to be able to increase the flow speed of combustion gas.

Inventors:
TAKAFUJI MAKOTO (JP)
SUDA TOSHIYUKI (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/002718
Publication Date:
December 30, 2009
Filing Date:
June 16, 2009
Export Citation:
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Assignee:
IHI CORP (JP)
TAKAFUJI MAKOTO (JP)
SUDA TOSHIYUKI (JP)
International Classes:
C10J3/00; B01J8/24; F23C10/04; F23C10/18
Foreign References:
JP2006292275A2006-10-26
JP2001065844A2001-03-16
JP2000210595A2000-08-02
JP2000046311A2000-02-18
Attorney, Agent or Firm:
Patent firm YAMADA PATENT OFFICE (JP)
Patent business corporation Yamada patent firm (JP)
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Claims:
 下方から供給される空気により燃焼して循環媒体を加熱するライザーと、ライザーの頂部から横向ダクトにより取り出された燃焼ガスを導入して該燃焼ガス中に混入する循環媒体を捕集するサイクロン補集器と、サイクロン補集器で捕集した循環媒体と原料が導入されると共にガス化剤が導入されて原料のガス化を行いガス化ガスを生成する流動層ガス化炉と、流動層ガス化炉の循環媒体とガス化されない未反応のチャーを前記ライザーに戻す循環流路と、を有する循環流動層ガス化炉のライザー頂部構造であって、前記横向ダクトが、ライザーとの接続部にはライザーの断面積と同等の断面積の導入部を有しており、該導入部とサイクロン補集器との間には前記導入部からサイクロン補集器に向かい断面積が徐々に減少して燃焼ガスの流速を高める絞り部を有していることを特徴とする循環流動層ガス化炉のライザー頂部構造。
 ライザーの上端には、前記横向ダクトの導入部に接続する湾曲部を形成していることを特徴とする請求項1に記載の循環流動層ガス化炉のライザー頂部構造。
 ライザーの上端が前記横向ダクトの導入部に接続される側に対して反対側の位置に、斜め45゜で切り欠いて閉塞した傾斜壁を有することを特徴とする請求項1に記載の循環流動層ガス化炉のライザー頂部構造。
Description:
循環流動層ガス化炉のライザー 部構造

 本発明は、簡略な構造にてライザーから り出される循環媒体の取出量を増加でき、 れによって循環媒体の循環量を増加できる うにした循環流動層ガス化炉のライザー頂 構造に関する。

 従来の循環流動層炉には、ライザー(流動 燃焼炉)内での燃焼により循環媒体を加熱し 吹き上げた燃焼ガスを、横向ダクトにより 向にサイクロン捕集装置に導入して循環媒 を捕集し、捕集した循環媒体は貯留部に導 て貯留し、貯留した循環媒体を流動させる とにより前記ライザーに循環させるように たものがある(特許文献1参照)。

 特許文献1では、貯留部に貯留した循環媒 体の流動を調節することにより、ライザーに 循環させる循環媒体の流量を調整している。 又、特許文献1において、ライザーから取り して貯留部へ供給する循環媒体の取出量を 整する方法としては、ライザーへ供給する 気量を調節することによってライザー内の 塔速度を調整する方法がある。

 一方、近年では、ライザーで循環媒体を 熱し、加熱した循環媒体をサイクロン捕集 置で捕集し、その循環媒体を流動層ガス化 に導入することにより、この循環媒体が保 する熱を用いて原料のガス化反応(吸熱反応 )を行わせ、ガス化により温度が低下した循 媒体と、ガス化されない未反応のチャーと 前記ライザーに循環し、ライザーにおいて ャーを燃焼させることで、前記循環媒体を 熱するようにした循環流動層ガス化炉があ (特許文献2参照)。

 図1、図2は上記循環流動層ガス化炉の一 を示す概略図であり、1は空気12の供給によ 燃焼を行うライザー、2はライザー1の頂部か ら横向ダクト3により取り出した燃焼ガス4を 入して該燃焼ガス4中に混入している循環媒 体5を捕集し排ガス6を排出するサイクロン補 器、7はサイクロン補集器2で捕集した循環 体5と石炭等の原料8を導入すると共に水蒸気 或いは空気等のガス化剤9を下部から導入し 前記循環媒体5の熱により原料8のガス化を行 ってガス化ガス10を生成する流動層ガス化炉 11は流動層ガス化炉7の循環媒体とガス化さ ない未反応のチャーを前記ライザー1に戻す 循環流路であり、循環流路11により供給され 前記チャーをライザー1で燃焼させることに より循環媒体を加熱するようにしている。図 1中、13は補助燃料である。

 図1、図2の循環流動層ガス化炉において 、流動層ガス化炉7でのガス化反応に必要な 量の熱をライザー1によって供給する必要が あり、このためには、ライザー1から流動層 ス化炉7へ供給される循環媒体5の供給量、即 ち、ライザー1から取り出される循環媒体5の 出量を増加させて、ライザー1と流動層ガス 化炉7における熱収支をバランスさせ、ガス を可能にする必要がある。

 このために、図1、図2に示す装置におい も、前記特許文献1と同様に、ライザー1に供 給する空気12の供給量を増加することによっ ライザー1内の空塔速度を高めることにより 、ライザー1から流動層ガス化炉7へ供給され 循環媒体5の供給量を増加することが考えら れる。

 しかし、ライザー1内では、チャーを燃焼 させるために一定の反応時間が必要であるた め、単に空気量を増加してライザー1内の空 速度を高めた場合には燃焼性が悪化し、循 媒体を十分に加熱できない場合が生じる。 のため、ライザー1においては、燃焼性が確 される最大の空塔速度になるように空気12 供給量を調整しているが、このようにライ ー1の空塔速度を最大に保持しても、ライザ 1から流動層ガス化炉7に供給される循環媒 5の供給量を増加させることには限界があっ 。即ち、図1、図2に示すように、ライザー1 サイクロン補集器2を繋ぐ横向ダクト3は、 線方向からサイクロン補集器2に供給する燃 ガス4の流速を高めて循環媒体5の分離を行 ために断面積を小さくする必要があり、こ ために、横向ダクト3はライザー1の断面積に 対して小さな断面積となっている。

 従って、ライザー1内を上端部まで吹き上 げられた循環媒体は横向ダクト3に向い難く り、ライザー1内を落下してしまったり、或 はライザー1の天井壁に衝突して落下する現 象が生じ、このために、ライザー1から流動 ガス化炉7への循環媒体5の循環量を増加させ ることができなかった。このように、ライザ ー1から流動層ガス化炉7への循環媒体5の循環 量を増加できないと、流動層ガス化炉7にお て原料8のガス化に必要な熱が不足すること なる。このため、ライザー1に補助燃料13を 給して循環媒体の加熱温度を高めたり、或 はライザー1を大型化して、循環媒体の全体 量を増やすことにより循環媒体5の循環量を 加する必要があり、よって運転費の増加、 いは設備費の増加を招くという問題がある

 このような問題に対処するようにした装 としては、ライザーの上部に少なくとも1つ の径を細くした中間円筒部を設けることによ りライザーの燃焼ガスの流速を高めて、サイ クロン補集器に排出する循環媒体の排出量を 増加させるようにしたものがある(特許文献3 照)。

特開2004-132621号公報

特開2005-041959号公報

特開2002-265960号公報

 しかしながら、特許文献3に示す装置にお いては、ライザーの径を複数段に絞る構造と しているために、ライザーの構造が複雑にな り、ライザーは内面に耐火物を備えた構造を 有しているために、複雑な構造で耐火物を備 えるライザーの建設は非常に大変となりコス トが増大するという問題がある。また、前記 したようにライザーの径を複数段に絞って流 速を高めた場合は、高温の循環媒体を含んだ 燃焼ガスが中間円筒部や更にその上部の小径 部内を高速で流動するためにライザーの耐火 物の摩耗速度が増大するという問題がある。

 本発明は、上記実情に鑑みてなしたもの 、簡略な構造にてライザーから取り出され 循環媒体の取出量を増加でき、これによっ 循環媒体の循環量を増加できるようにした 環流動層ガス化炉のライザー頂部構造を提 しようとするものである。

 本発明は、下方から供給される空気によ 燃焼して循環媒体を加熱するライザーと、 イザーの頂部から横向ダクトにより取り出 れた燃焼ガスを導入して該燃焼ガス中に混 する循環媒体を捕集するサイクロン補集器 、サイクロン補集器で捕集した循環媒体と 料が導入されると共にガス化剤が導入され 原料のガス化を行いガス化ガスを生成する 動層ガス化炉と、流動層ガス化炉の循環媒 とガス化されない未反応のチャーを前記ラ ザーに戻す循環流路と、を有する循環流動 ガス化炉のライザー頂部構造であって、前 横向ダクトが、ライザーとの接続部にはラ ザーの断面積と同等の断面積の導入部を有 ており、該導入部とサイクロン補集器との には前記導入部からサイクロン補集器に向 い断面積が徐々に減少して燃焼ガスの流速 高める絞り部を有していることを特徴とす 循環流動層ガス化炉のライザー頂部構造、 係るものである。

 上記循環流動層ガス化炉のライザー頂部 造において、ライザーの上端に、前記横向 クトの導入部に接続する湾曲部を形成して ることは好ましい。

 また、上記循環流動層ガス化炉のライザ 頂部構造において、ライザーの上端が前記 向ダクトの導入部に接続される側に対して 対側の位置に、斜め45゜で切り欠いて閉塞 た傾斜壁を有していることは好ましい。

 本発明の循環流動層ガス化炉のライザー 部構造によれば、ライザー頂部とサイクロ 補集器を繋ぐ横向ダクトが、ライザー部と 接続部にはライザー部の断面積と同等の断 積の導入部を有し、該導入部とサイクロン 集器との間には前記導入部からサイクロン 集器に向かい断面積を徐々に減少させて燃 ガスの流速を高める絞り部を有しているの 、ライザーの上端部まで吹き上げられた循 媒体は、横向ダクトにおけるライザーと同 の断面積を有する導入部にスムーズに導入 れるようになる。一旦導入部に導かれた循 媒体はライザーに落下することがなく、サ クロン補集器に導かれるようになるため、 動層ガス化炉に循環する循環媒体の循環量 大幅に増加される効果がある。又、導入部 導かれた燃焼ガスは絞り部によって流速が められるので、サイクロン補集器での循環 体の補集は良好に行われる効果がある。

従来の循環流動層ガス化炉の一例を示 概略正面図である。 図1をII-II方向から見た平面図である。 本発明の一実施例を示す正面図である 図3をIV-IV方向から見た平面図である。 本発明の他の実施例を示す正面図であ 。 図5をVI-VI方向から見た平面図である。 本発明の更に他の実施例を示す正面図 ある。 図7をVIII-VIII方向から見た平面図である 。

 以下、本発明の実施例を添付図面を参照 て説明する。

 図3は、前記図1、図2に示した循環流動層 ス化炉のライザー頂部に適用した本発明の 実施例を示す正面図、図4は図3をIV-IV方向か ら見た平面図であり、図3、図4中、図1、図2 同じ符号を付した部分は同一物を表わして る。図3、図4に示すように、円筒状を有して いるライザー1の上端に、ライザー1と同じ断 積を有してサイクロン補集器2側へ向くよう に横方向へ曲げられた湾曲部14を形成してお 、該湾曲部14の端部とサイクロン補集器2と 間を断面形状が変化した横向ダクト15によ 接続している。

 前記横向ダクト15は、前記湾曲部14の断面 積Aと同等の断面積A'を有し、且つ湾曲部14の 部に対して矩形形状を有して接続される導 部16と、該導入部16からサイクロン補集器2 向かい断面積が徐々に減少してサイクロン 集器2に接続される矩形形状の絞り部17とを している。

 前記湾曲部14の端部に接続される導入部16 の接続部には、断面が円筒の湾曲部14から矩 形状の導入部16に形状が徐々に変化する形 変化部18を有している。

 図3、図4に示す実施例では以下のように 用する。

 ライザー1内を所要の空塔速度で吹き上げ られる循環媒体を含む燃焼ガス4は、ライザ 1と同じ断面積Aを有して曲げられた湾曲部14 沿ってサイクロン補集器2の方向に導かれ、 横向ダクト15におけるライザー1と同等の断面 積A'を有する導入部16に導入され、更に絞り 17により流路断面積が絞られ流速が高められ てサイクロン補集器2に導かれ、循環媒体5と ガス6とに分離される。

 この時、前記ライザー1内を上昇してくる 循環媒体5を含有する燃焼ガス4は、湾曲部14 沿ってライザー1と同等の断面積A'を有する 入部16にスムーズに導かれるようになり、し かも一旦導入部16に導かれた循環媒体はライ ー1に落下することなくサイクロン補集器2 導入されて捕集されるので、ライザー1から イクロン補集器2に取り出される循環媒体の 取出量を従来に比して大幅に増加することが でき、よってライザー1から流動層ガス化炉7( 図1参照)へ循環される循環媒体5の循環量を大 幅に増加することができる。

 又、導入部16に導かれた燃焼ガス4は絞り 17によって流速が高められてサイクロン補 器2に導入されるため、サイクロン補集器2で は循環媒体5の補集を良好に行うことができ 。

 図5は、本発明の他の実施例を示す正面図 、図6は図5をVI-VI方向から見た平面図である 図5、図6では、ライザー1の上端が前記横向 クト15の導入部16に接続される側に対して反 側の位置(ライザー1の上端を前記横向ダク 15の導入部16に接続するL次形の接続部の外側 位置)に、斜め約45゜で切り欠いて楕円形の傾 斜壁19で閉塞した形状としている。そして、 記と同様の横向ダクト15におけるライザー1 断面積Aと同等の断面積A'を有する導入部16 、ライザー1上端部のサイクロン補集器2側に 接続され、絞り部17の端部はサイクロン補集 2に接続される。この時、前記傾斜壁19によ てライザー1の上端部と導入部16との接続部 断面積が小さくなることがないように、導 部16の下側(L次形の接続部の内側)には前記 斜壁19と略平行に傾斜した傾斜接続部20を設 てライザー1に接続している。これによって 、ライザー1及びライザー1と導入部16との接 部の断面積Aと、導入部16の断面積A'とは同等 になっている。

 図5、図6の実施例においては、ライザー1 を上昇してくる循環媒体5を含有する燃焼ガ ス4は、傾斜壁19を有しているライザー1と導 部16との接続部を通して導入部16にスムーズ 導かれるようになり、しかも一旦導入部16 導かれた循環媒体はライザー1に落下するこ なくサイクロン補集器2に導入されて捕集さ れるので、前記実施例と同様に、ライザー1 らサイクロン補集器2に取り出される循環媒 の取出量を従来に比して大幅に増加するこ ができ、よってライザー1から流動層ガス化 炉7(図1参照)へ循環させる循環媒体5の循環量 大幅に増加することができる。又、図5、図 6の実施例では、ライザー1は上端を斜めに切 欠いて傾斜壁19を形成するのみであるため ライザー1の形状の変更は小さくて済む効果 ある。

 図7は、本発明の更に他の実施例を示す正 面図、図8は図7をVIII-VIII方向から見た平面図 ある。図7、図8では、ライザー1の上端の側 に前記と同様の横向ダクト15の導入部16を接 続し、又、絞り部17の端部はサイクロン補集 2に接続している。この時、ライザー1の上 部は前記横向ダクト15の接続部よりも上部に 突出した図1、図2に示す従来と同様の形状を している。

 図7、図8の実施例においては、ライザー1 を上昇してくる循環媒体5を含有する燃焼ガ ス4は、ライザー1の断面積Aと同等の断面積A' 有する導入部16に導入され易くなり、一旦 入部16に導かれた循環媒体はライザー1に落 することなくサイクロン補集器2に導入され 捕集されるので、前記実施例と同様に、ラ ザー1からサイクロン補集器2に取り出され 循環媒体の取出量を従来に比して増加する とができ、よってライザー1から流動層ガス 炉7(図1参照)へ循環させる循環媒体5の循環 を増大することができる。この時、ライザ 1内を吹き上げられる燃焼ガス4中の循環媒体 の一部は、ライザー1の天井部に衝突して落 するようになるが、前記したように導入部16 への導入が高められることによって、従来と 比較するとライザー1からサイクロン補集器2 取り出される循環媒体の取出量は大幅に増 するようになる。更に、図7、図8の実施例 は、ライザー1の上端部の形状は殆ど変更す 必要がないため、ライザー1を安価に製造す ることができる。

 なお、本発明は上記実施例にのみ限定さ るものではなく、種々の形式の循環流動層 ス化炉に適用できること、その他、本発明 要旨を逸脱しない範囲内において種々変更 加え得ることは勿論である。

 本発明の循環流動層ガス化炉のライザー 部構造は、ライザーから取り出される循環 体の取出量を増加して、循環媒体の循環量 増加させる際に適用することができる。

  1  ライザー
  2  サイクロン補集器
  4  燃焼ガス
  5  循環媒体
  7  流動層ガス化炉
  8  原料
  9  ガス化剤
 10  ガス化ガス
 11  循環流路
 12  空気
 14  湾曲部
 15  横向ダクト
 16  導入部
 17  絞り部
 19  傾斜壁




 
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