专利名称：气化设备的气化炉结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及气化设备的气化炉结构。
背景技术：
一直以来都在进行使用煤、生物质、轮胎碎片等原料作为燃料生成气化气体的气 化设备的开发。图1表示正在进行开发的气化设备之一例，该气化设备具有下述结构利用蒸汽 形成流动介质(硅砂、石灰石等)的流动层1进行投入的原料(煤、生物质、轮胎碎片等) 的气化生成气化气体和可燃性固体成分的气化炉2，在该气化炉2中生成的可燃性固体成 分与流动介质一同由导入管3导入、并且利用空气或氧气等流动用气体形成流动层4进行 上述可燃性固体成分的燃烧的燃烧炉5，从来自该燃烧炉5经废气管6导入的燃烧废气中分 离流动介质、将该分离的流动介质经下导管7供给到上述气化炉2中的热旋风等介质分离 装置8，从在上述气化炉2中生成的气化气体中分离流动介质的热旋风等介质分离装置9， 回收被该介质分离装置9分离的流动介质的回收容器10。需要说明的是，图1中，11是用于将导入上述气化炉2的底部的蒸汽均勻地吹入流 动层1内的分散板，12是用于通过以仅开放下方的方式将上述气化炉2内部的与导入管3 连接的部分覆盖、防止气化炉2内的气化气体经导入管3流出到燃烧炉5侧或相反燃烧炉 5内的空气或氧气等流动用气体经导入管3流入气化炉2侧的隔墙，13是用于将导入上述 燃烧炉5的底部的流动用气体均勻地吹入流动层4内的分散板，14是向气化炉2及燃烧炉 5加压输送流动用气体的强制通风机。在如上所述的气化设备中，正常运转时，在气化炉2中，利用蒸汽形成流动层1，如 果向其中投入煤、生物质、轮胎碎片等原料，则该原料发生水蒸气气化而气化，生成气化气 体和可燃性固体成分，上述气化炉2中生成的可燃性固体成分与流动介质一同从导入管3 导入利用上述流动用气体形成了流动层4的燃烧炉5，进行该可燃性固体成分的燃烧，来自 该燃烧炉5的燃烧废气经废气管6导入热旋风等介质分离装置8，在该介质分离装置8中， 从上述燃烧废气中分离流动介质，该被分离的流动介质经下导管7返回上述气化炉2，进行 循环。此处，在上述燃烧炉5中伴随可燃性固体成分的燃烧达到高温的流动介质与燃烧 废气一同通过废气管6，被上述介质分离装置8分离，经上述下导管7供给到气化炉2中，由 此在保持气化炉2的高温的同时，通过原料热分解生成的气体或其残渣原料与蒸汽反应， 引发水煤气化反应[C+H20 = H2+C0]或氢转换反应[CCHH2O = H2+C02]，生成H2或CO等可燃 性气化气体。上述气化炉2中生成的气化气体在热旋风等介质分离装置9中分离流动介质，被 该介质分离装置9分离的流动介质被回收到回收容器10。顺便说一句，上述气化设备正常运转中发生热量不足时、即上述气化炉2中无法 得到足以使原料气化的热量时，图1中，如虚线所示，与供给到上述气化炉2中的原料相同，
3煤、生物质、轮胎碎片等燃料被辅助投入上述燃烧炉5进行燃烧，补充不足的热量。另外，在 上述气化设备达到正常运转的前一阶段的循环预热运转时，不向上述气化炉2内投入原料 而是从该气化炉2的底部供给流动用空气代替蒸汽的状态下，在图1中，如虚线所示，为了 预热将上述煤、生物质、轮胎碎片等燃料投入上述燃烧炉5进行燃烧，伴随该燃烧炉5中燃 料的燃烧达到高温的流动介质与燃烧废气一同通过废气管6，被上述介质分离装置8分离， 经上述下导管7供给到气化炉2，由此进行气化设备的循环预热。需要说明的是，作为给出图1所示的具备气化炉2和燃烧炉5的气化设备的一般 技术水准的文献，例如有专利文献1。专利文献1 特开2007-112872号公报
发明内容
发明所要解决的课题但是，如上所述的具备气化炉2和燃烧炉5的气化设备中，为了增大作为原料的煤 等的处理量及气化气体的发生量，必须例如图2所示，增大气化炉2以延长原料的滞留时 间。但是，如图2所示，增大气化炉2时，有从气化炉2的原料投入口向燃烧炉5的方 向的长度加长的缺点。为了避免上述气化炉2单向变长而进行压缩化，例如考虑如图3所示，使上述气化 炉2为二字型，但结构上难以制作，同时也难以进行修理·更换等，估计制作费或改修费会 增加，可以说并不实用。进而，图2以及图3所示的气化炉2均因为随着在该气化炉2内部进行气化反应， 原料粒径变小，所以该原料移动到形成流动层1的流动介质的上层部，原料的密度局部提 高，这样一来随着原料从该投入口侧流向排出口侧，其密度变得不像上述流动层1的上层 部那样高时，因为原料的气化反应是吸热反应，所以越是上述原料密度局部提高而进行气 化反应(吸热反应)的上层部，流动介质温度越降低，可能无法维持气化所需的温度条件， 有气化效率降低之虞。另外，越是上述流动层1的上层部，产生的气化气体越使得原料和蒸 汽以及流动介质的接触面积减少，这一点也是导致不适于有效率的气化反应的状态·环境 的一个原因。本发明鉴于上述实际情况，提供不使气化炉单向变长、能够确保原料的滞留时间、 并且能够防止原料的密度局部提高、能够布置有效率的气化反应环境增大原料的处理量及 气化气体的发生量、进而能够简化结构、也容易进行修理·更换等、还能够实现制作费或改 修费的削减的气化设备的气化炉结构。用于解决课题的手段本发明涉及一种气化设备的气化炉结构，所述气化设备的气化炉结构具备通过 蒸汽形成流动介质的流动层进行投入的原料的气化生成气化气体和可燃性固体成分的气 化炉，该气化炉中生成的可燃性固体成分与流动介质一同导入、并且通过流动用气体形成 流动层进行上述可燃性固体成分的燃烧的燃烧炉，和从由该燃烧炉导入的燃烧废气中分离 流动介质、将该分离的流动介质供给到上述气化炉中的介质分离装置，其特征在于，将上述气化炉分成原料及流动介质依次流通的多个气化炉单元，
在该各气化炉单元的长度方向的原料及流动介质的流通方向上游端侧下部设置 投入口的同时，在各气化炉单元的长度方向的原料及流动介质的流通方向下游端侧上部设 置排出口，连接上述各气化炉单元中配置在上游侧的气化炉单元的排出口和配置在其下游 侧的气化炉单元的投入口，并且向配置在该下游侧的气化炉单元的投入口导入来自上述介 质分离装置的高温流动介质，向上述各气化炉单元中配置在最上游侧的气化炉单元的投入口导入原料及来自 上述介质分离装置的高温流动介质，上述各气化炉单元中配置在最下游侧的气化炉单元的排出口连接于上述燃烧炉。根据上述手段，能够得到以下作用。从其投入口向配置在最上游侧的气化炉单元内投入原料及来自介质分离装置的 高温流动介质，在该气化炉单元内部随着气化反应进行，原料的粒径减小，所以该原料移动 到形成流动层的流动介质的上层部，但移动到该流动介质的上层部的原料与流动介质一同 从设置在上部的排出口排出，向配置在其下游侧的气化炉单元从设置在其下部的投入口导 入上述原料及流动介质，并且也导入来自介质分离装置的高温流动介质，最终可燃性固体 成分与流动介质一同从配置在最下游侧的气化炉单元的排出口导入燃烧炉。结果，在气化炉单元内部随着气化反应进行，原料的粒径减小，即使该原料随之移 动至形成流动层的流动介质的上层部，也会在下一个气化炉单元中移动并扩散至形成流动 层的流动介质的下层部，所以原料的密度不会局部增加，并且，因为也导入来自介质分离装 置的高温流动介质，所以维持了气化所需的温度条件，不必担心气化效率降低，另外，也不 会越是上述流动层的上层部，产生的气化气体导致原料与蒸汽以及流动介质的接触面积越 减少，能够成为适于有效率的气化反应的状态·环境。进而，即使在为了增大作为原料的煤等的处理量及气化气体的产生量必须增大气 化炉以延长原料的滞留时间的情况下，也能够避免上述气化炉单向变长，实现压缩化，同时 与使上述气化炉为二字型相比，各气化炉单元在结构上容易制作，同时也容易进行修理 更 换等，还避免了制作费或改修费增加，是实用的。在上述气化设备的气化炉结构中，使上述各气化炉单元为长方体，在结构上更容 易制作、也更容易进行修理·更换等、抑制了制作费或改修费、实用化方面更有效。发明效果根据本发明的气化设备的气化炉结构，能够获得不使气化炉单向变长即可确保原 料的滞留时间、并且能够防止原料的密度局部提高、布置有效率的气化反应环境增大原料 的处理量及气化气体的发生量、进而能够简化结构、也容易进行修理·更换等、还能够实现 制作费或改修费的削减的优异效果。
[图1]表示正在进行开发的具备气化炉和燃烧炉的气化设备之一例的整体构成 简图。[图2]表示单向变长的气化炉之一例的透视简图。[图3]表示形成为U字型的气化炉之一例的透视简图。
[图4a]表示本发明的实施例的简图，表示包含多个(二个)气化炉单元的气化炉 的透视简图。[图4b]表示本发明的实施例的简图，表示配置在下游侧的气化炉单元的透视简 图。[图4c]表示本发明的实施例的简图，表示包含多个(二个)气化炉单元的气化炉 的平面简图。符号说明Ia流动层Ib流动层2气化炉2a气化炉单元2b气化炉单元5燃烧炉7下导管8介质分离装置15a 投入口15b 投入口16a 排出口16b 排出口17a气化气体排出口17b气化气体排出口
具体实施例方式以下参照
本发明的实施例。图4a 图4c是本发明的实施例，图中，带有与图1 图3相同的符号的部分表 示同一部分，基本构成与图1 图3中表示的现有产品相同，本实施例的特征如图4a 图 4c所示，在于下述构成的点上将上述气化炉2分成原料及流动介质依次流通的多个(图 4a 图4c的例子中为二个)气化炉单元2a、2b，在该各气化炉单元2a、2b的长度方向的原 料及流动介质的流通方向上游端侧下部设置投入口 15a、15b的同时、在各气化炉单元2a、 2b的长度方向的原料及流动介质的流通方向下游端侧上部设置排出口 16a、16b，连接上述 各气化炉单元2a、2b中配置在上游侧的气化炉单元2a的排出口 16a和配置在其下游侧的 气化炉单元2b的投入口 15b，向配置在上游侧的气化炉单元2a的投入口 15a导入原料及来 自介质分离装置8(参照图1)的高温流动介质，并且也向配置在下游侧的气化炉单元2b的 投入口 15b导入来自上述介质分离装置8的高温流动介质，配置在下游侧的气化炉单元2b 的排出口 16b连接在燃烧炉5 (参照图1)上。本实施例的情况下，上述各气化炉单元2a、2b为长方体。图4a 图4c中，la、lb为形成在气化炉单元2a、2b内部的流动层，17a，17b为设 置在气化炉单元2a、2b的上面的气化气体排出口，上述气化炉单元2a、2b内部的流动层la、 Ib中生成的气化气体从气化气体排出口 17a、17b中排出。
需要说明的是，上述气化炉2不限于分成二个气化炉单元2a、2b，也可以分成三个 以上气化炉单元，将上述气化炉2分成三个以上气化炉单元时，只需构成为向配置在最上 游侧的气化炉单元的投入口导入原料及来自上述介质分离装置8的高温流动介质，关于配 置在中途的气化炉单元，连接配置在上游侧的气化炉单元的排出口和配置在其下游侧的气 化炉单元的投入口，向该配置在下游侧的气化炉单元的投入口导入来自上述介质分离装置 8的高温流动介质，配置在最下游侧的气化炉单元的排出口连接在上述燃烧炉5上即可。下面说明上述实施例的作用。从其投入口 15a向配置在上游侧的气化炉单元2a内投入原料及来自介质分离装 置8的高温流动介质，在该气化炉单元2a内部随着气化反应进行，原料的粒径减小，所以该 原料移动至形成流动层Ia的流动介质的上层部，但是移动至该流动介质的上层部的原料 与流动介质一同从设置在上部的排出口 16a排出，向配置在其下游侧的气化炉单元2b内从 设置在其下部的投入口 15b将上述原料及流动介质导入流动层lb，并且也导入来自介质分 离装置8的高温流动介质，最终可燃性固体成分与流动介质一同从配置在下游侧的气化炉 单元2b的排出口 16b被导入燃烧炉5。结果，在气化炉单元2a、2b内部随着气化反应进行，原料的粒径减小，即使该原料 随之移动至形成流动层Ia的流动介质的上层部，也会在下一个气化炉单元2b中移动并扩 散至形成流动层Ib的流动介质的下层部，所以原料的密度不会局部提高，并且，因为也导 入来自介质分离装置8的高温流动介质，所以维持了气化所需的温度条件，不必担心气化 效率降低，另外，也不会越是上述流动层Ia的上层部，越会因产生的气化气体使得原料和 蒸汽以及流动介质的接触面积减少，能够形成适于有效率的气化反应的状态·环境。进而，即使在为了增大作为原料的煤等的处理量及气化气体的发生量而需要增大 气化炉2延长原料的滞留时间的情况下，也能够避免上述气化炉2单向变长使其压缩化，同 时，与将上述气化炉2形成为二字型(参照图3)相比，如本实施例所述，使上述各气化炉单 元2a、2b为长方体在结构上更容易制作，也更容易进行修理·更换等，抑制制作费或改修 费，实用化方面更有效。由此，不使气化炉2单向变长即可确保原料的滞留时间、并且能够防止原料的密 度局部提高、能够布置有效率的气化反应环境以增大原料的处理量及气化气体的发生量、 进而能够简化结构、也容易进行修理·更换等、还可以实现制作费或改修费的削减。需要说明的是，本发明的气化设备的气化炉结构不仅限于上述实施例，当然可以 在不脱离本发明主旨的范围内加入各种变更。
权利要求
一种气化设备的气化炉结构，所述气化设备的气化炉结构具备利用蒸汽形成流动介质的流动层进行投入的原料的气化生成气化气体和可燃性固体成分的气化炉，该气化炉中生成的可燃性固体成分与流动介质一同被导入、并且利用流动用气体形成流动层进行上述可燃性固体成分的燃烧的燃烧炉，利用由该燃烧炉导入的燃烧废气分离流动介质、将该分离的流动介质供给上述气化炉内的介质分离装置，其特征在于，将上述气化炉分成原料及流动介质依次流通的多个气化炉单元，在该各气化炉单元的长度方向的原料及流动介质的流通方向上游端侧下部设置投入口的同时，在各气化炉单元的长度方向的原料及流动介质的流通方向下游端侧上部设置排出口，连接上述各气化炉单元中配置在上游侧的气化炉单元的排出口和配置在其下游侧的气化炉单元的投入口，并且向配置在该下游侧的气化炉单元的投入口导入来自上述介质分离装置的高温流动介质，向上述各气化炉单元中配置在最上游侧的气化炉单元的投入口导入原料及来自上述介质分离装置的高温的流动介质，上述各气化炉单元中配置在最下游侧的气化炉单元的排出口连接于上述燃烧炉。
2.如权利要求1所述的气化设备的气化炉结构，其中，使上述各气化炉单元为长方体。
全文摘要
将气化炉(2)分成多个气化炉单元(2a)、(2b)，在其长度方向的原料及流动介质的流通方向上游端侧下部设置投入口(15a)、(15b)的同时、在上述流通方向下游端侧上部设置排出口(16a)、(16b)，连接排出口(16a)和投入口(15b)，向投入口(15a)内导入原料及来自介质分离装置(8)的高温流动介质，并且也向投入口(15b)内导入来自上述介质分离装置(8)的高温流动介质，排出口(16b)连接在燃烧炉(5)上。
文档编号C10J3/54GK101978030SQ20098010951
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月18日 优先权日2008年3月19日
发明者村本知哉, 温见寿范, 须田俊之 申请人:株式会社Ihi