流动层系统和流动层炉的运行方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及流动介质形成流动层的流动层系统和流动层炉的运行方法。
[0002]本申请基于2013年4月24日在日本申请的特愿2013-90942号而主张优先权，将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003]近年，替代被预想到价格的上扬的天然气，开发将煤炭和生物质、胎肩(夕4个千、y 7°)等气化原料气化而产生气化气体的技术。这样产生的气化气体利用于发电系统、氢的制造、合成燃料(合成石油)的制造、化学肥料(尿素)等化学制品的制造等。成为气化气体的原料的气化原料中，尤其是煤炭，可采年数为150年左右，石油的可采年数的3倍以上，而且，由于与石油相比埋藏地不会不均匀，因而被期待作为可以持续长期稳定供应的天然资源。
[0004]作为气化煤炭等气化原料的技术，开发通过800°C左右的水蒸气在流动介质形成流动层的流动层炉内将气化原料气化的技术(水蒸气气化)(例如，专利文献I)。
[0005]而且，关于在流动介质形成流动层的流动层炉内将气化原料气化的技术，存在设置向气化炉中的粒子层中喷射流体的喷嘴的专利文献2和3。而且，关于流动燃烧炉的技术，存在专利文献4。
[0006]在先技术文献专利文献:
专利文献1:日本专利第3933105号公报专利文献2:日本特开2003-172504号公报专利文献3:日本特开59-109705号公报专利文献4:日本特开2007-170704号公报。
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
在启动流动层炉之前的状态，即，流动层炉的停止状态下，流动层炉内的流动介质处于常温。因而，如果在启动开始时供应水蒸气，那么在流动层炉中，水蒸气凝结而变成水，流动介质粘着。
[0008]因此，在启动运行流动层炉时，向流动层炉内供应空气而形成流动层，并加热流动介质，将流动介质加热至可以进行常规运行的温度(例如，水的沸点之上)。然后，在流动介质的温度上升至可以进行常规运行的温度后，初次向流动层炉内供应水蒸气。
[0009]这样地，虽然在启动运行流动层炉时向流动层炉内供应空气，并在常规运行时向流动层炉内供应水蒸气，但是空气和水蒸气在供应孔处的压力损失不同，该供应孔用于向流动层炉供应气体。具体地说明，为了使流动介质在流动层炉内实质地均衡地流动(为了形成流动层)所必要的空气的流量也比水蒸气的流量大。因而，在供应孔处的空气的压力损失也变得比水蒸气的压力损失大。
[0010]—般而言，供应孔的孔径和孔数量是设想常规运行(即，在向流动层炉内供应水蒸气的情况下)而被设计的。因而，如果考虑在供应流动层的形成所必要的流量的空气时产生的压力损失，那么存在使在启动运行时被利用的送风机的扬程相对大的必要，必须采用输出大且高价格的送风机。
[0011]由于这种供应空气的送风机仅仅在启动运行流动层炉时被利用，在常规运行时不被利用，因而需要成本但利用效率尤其低。
[0012]本发明鉴于这种问题，目的在于，提供流动层系统和流动层炉的运行方法，其通过降低启动运行流动层炉时的气体的压力损失与在常规运行时的气体的压力损失之差，从而能够降低在启动运行时被利用的送风机的扬程，并削减送风机所需要的成本。
[0013]用于解决问题的方案
本发明的流动层系统具备:流动层炉，其容纳流动介质；第I喷嘴群，其设置于流动层炉内，由具有用于供应气体的孔的一个或多个喷嘴构成；第2喷嘴群，其为与第I喷嘴群不同的喷嘴群，设置于流动层炉内，由具有用于供应气体的孔的一个或多个喷嘴构成；第I供应部，其通过第I喷嘴和第2喷嘴群中的任一方，向流动层炉内供应气体；第2供应部，其通过第I喷嘴和第2喷嘴群双方，向流动层炉内供应气体；控制部，其在启动运行时，控制第2供应部，向流动层炉内供应气体，从而在流动层炉内形成流动介质的流动层，在常规运行时，停止第2供应部导致的气体的供应并且控制第I供应部，向流动层炉内供应气体，从而在流动层炉内形成流动介质的流动层。
[0014]而且，也可以，第I供应部供应的气体为水蒸气，第2供应部供应的气体为空气。
[0015]而且，本发明的流动层炉的运行方法为:在启动运行容纳流动介质的流动层炉时，通过第I喷嘴群和第2喷嘴群双方向流动层炉内供应气体并在流动层炉内形成流动介质的流动层，第I喷嘴群设置于流动层炉内并由具有孔的一个或多个喷嘴构成，第2喷嘴群为与第I喷嘴群不同的喷嘴群，设置于流动层炉内并由具有孔的一个或多个喷嘴构成；在常规运行容纳流动介质的流动层炉时，通过第I喷嘴群和第2喷嘴群中的任一方，向流动层炉内供应气体，并在流动层炉内形成流动介质的流动层。
[0016]而且，本发明的另一流动层系统具备:流动层炉，其容纳流动介质；多个喷嘴，其设置于流动层炉内，具有用于供应气体的孔；供应部，其通过多个喷嘴，向流动层炉内供应气体；控制机构，其在启动运行时，通过多个喷嘴向流动层炉内供应气体，从而在流动层炉内形成流动介质的流动层，在常规运行时，通过在多个喷嘴中的比在启动运行时成为气体的供应源的喷嘴更少的特定的喷嘴，向流动层炉内供应气体，从而在流动层炉内形成流动介质的流动层。
[0017]而且，也可以，供应部在启动运行时供应的气体为空气，在常规运行时供应的气体为水蒸气。
[0018]而且，控制机构也可包含下列而构成:开闭部，其开放或闭塞特定的喷嘴的孔；控制部，其在启动运行时，控制开闭部，使特定的喷嘴的孔开放，在常规运行时，控制开闭部，使特定的喷嘴的孔闭塞。
[0019]而且，也可以，控制机构包含过滤器而构成，该过滤器设置于多个喷嘴中的特定的喷嘴所具有的孔中，过滤器具有使空气通过并且防止水蒸气的通过的功能。
[0020]而且，本发明的另一流动层炉的运行方法为:在启动运行容纳流动介质的流动层炉时，通过设置于流动层炉内的具有孔的多个喷嘴，向流动层炉内供应气体，并在流动层炉内形成流动介质的流动层，在常规运行容纳流动介质的流动层炉时，通过多个喷嘴中的比在启动运行时成为气体的供应源的喷嘴更少的特定的喷嘴，向流动层炉内供应气体，并在流动层炉内形成流动介质的流动层。
[0021]发明的效果
依照本发明，通过降低启动运行流动层炉时的气体的压力损失和常规运行时的气体的压力损失之差，从而能够降低在启动运行时利用的送风机的扬程。结果，可以削减送风机需要的成本。
【附图说明】
[0022]图1是用于说明本发明的第I实施方式所涉及的流动层系统的具体构成的图。
[0023]图2A是用于说明降低启动运行时的压力损失和常规运行时的压力损失之差的机构的图1中的流动层炉和其附近的局部放大图。
[0024]图2B是图2A所示的喷嘴的垂直截面图。
[0025]图2C是沿着图2B的Ilc-1Ic线的喷嘴的水平截面图。
[0026]图3是用于说明流动层系统的运行方法的处理的流程的流程图。
[0027]图4是示出向流动层炉内供应的空气的流量、向流动层炉内供应的水蒸气的流量、以及流动层炉内的温度的实时变化的图。
[0028]图5是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的流动层系统的具体构成的图。
[0029]图6A是用于说明降低启动运行时的压力损失和常规运行时的压力损失之差的机构的图5中的流动层炉和其附近的局部放大图。
[0030]图6B是图6A所示的喷嘴的垂直截面图。
[0031]图6C是沿着图6B的Vlc-VIc线的喷嘴的水平截面图。
[0032]图7是用于说明本发明的第3实施方式所涉及的流动层系统的具体构成的图。
[0033]图8A是用于说明降低启动运行时的压力损失和常规运行时的压力损失之差的机构的图7中的流动层炉和其附近的局部放大图。
[0034]图8B是图8A所示的喷嘴的垂直截面图。
[0035]图8C是沿着图8B的VIIIc-VIIIc线的喷嘴的水平截面图。
【具体实施方式】
[0036]以下，参照附图，详细地说明本发明的优选实施方式。在相关的实施方式中所示的尺寸、材料、其它具体数值等仅是为了使发明的理解变容易的列示，除非特别说明的情况以夕卜，并不限制本发明。而且，在本说明书和附图中，关于具有实质上相同的作用、构成的要素，通过标注相同的符号而省略重复说明，而且，与本发明无直接关系的要素省略图。
[0037](第I实施方式:流动层系统100)
图1是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的流动层系统100的具体构成的图。如图1所示，流动层系统100包含下列部件而构成:燃烧炉110 ;介质分离器(旋风器)112 ;环封114a、114b ;流动层炉130 ;第I风箱140 ;第2风箱150 ;第I供应部160 ;阀170 ;第2供应部180 ;控制部190。而且，在图1中，用实线箭头表示流动介质、气化原料、气化气体、空气、水蒸气、燃烧排气等物质的流动，以虚线箭头表示信号的流动。
[0038]在本实施方式中，流动层系统100是循环流动层式气化系统，使由粒径为300 μ m左右的硅砂(珪砂)等砂构成的流动介质作为热介质在系统整体内循环。具体而言，首先，流动介质在燃烧炉110中加热至900°C -1ooo°c左右，并与燃烧排气一起被导入介质分离器112。在介质分离器112中，燃烧排气和高温的流动介质分离，在未图示的热交换器(例如，锅炉)等中热回收分离的燃烧排气。
[0039]另一方面，在介质分离器112中分离的高温的流