流动层系统和流动层炉的运行方法_2

文档序号:9422355阅读:来源:国知局
动介质经由环封114a而导入流动层炉130。环封114a担负着下列作用:防止从介质分离器112向流动层炉130的气体(燃烧排气)的流入,和从流动层炉130向介质分离器112的气体(气化气体,流动气体)的流出。
[0040]经由环封114a从介质分离器112导入流动层炉130的流动介质,通过从后述的第I风箱140和第2风箱150的任一方或双方供应的流动气体而流动,并经由环封114b返回燃烧炉110。环封114b担负着下列作用:防止从流动层炉130向燃烧炉110的气体(气化气体,流动气体)的流出,和从燃烧炉110向流动层炉130的气体(燃烧排气)的流入。
[0041]这样,在本实施方式涉及的流动层系统100中,流动介质以燃烧炉110、介质分离器112、环封114a、流动层炉130、环封114b的这种顺序移动,并通过再次被导入燃烧炉110而循环这些。
[0042]而且,在流动层炉130的下方,设置有第I风箱140和第2风箱150。而且,在常规运行流动层系统100时,驱动第I供应部160,从第I供应部160供应的流动气体(在此为水蒸气)在第I风箱140中暂时存积,并且在该第I风箱140中存积的水蒸气从流动层炉130的底面向流动层炉130内供应。这样,通过向从介质分离器112导入的高温的流动介质供应水蒸气,在流动层炉130内形成流动层(气泡流动层)。
[0043]在流动层炉130中,导入煤炭和生物质、胎肩(夕4个千、y 7° )等气化原料(固体原料),并通过流动介质具有的800°C -900°C左右的热使导入的气化原料气化,由此产生气化气体(合成气体)。
[0044]在此,说明流动层系统100的启动运行和常规运行,在启动流动层系统100之前的状态,即,流动层系统100的停止状态下,容纳于流动层炉130中的流动介质为常温(例如,30°C )。因而,在开始启动时,如果供应水蒸气,那么在流动层炉130内水蒸气凝结而变成水,通过水而流动介质粘着,变得不能形成流动层。
[0045]因此,在启动运行流动层系统100时,首先,供应即使在常温下也不凝结的空气等流动气体,在流动层炉130内形成流动层。如此,伴随着流动层的形成,流动介质上浮,容纳于流动层炉130的流动介质的铅直方向的高度变高,流动介质从流动层炉130溢出而送出至环封114b,并导入至燃烧炉110。这样,通过在流动层炉130内开始流动层的形成,从而开始上述流动介质的循环。
[0046]接着,通过开始燃烧炉110的运行,循环的流动介质的温度上升。而且,如果导入流动层炉130的流动介质的温度变为适应气化原料的气化的温度(例如,800°C -900°C左右),则将供应至流动层炉130的流动气体替换成用于将气化原料气化的气化剂(水蒸气),开始常规运行。
[0047]这样,在启动运行流动层炉130时向流动层炉130内供应空气,在常规运行时向流动层炉130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130供应流动气体。具体地说明,为了在流动层炉130内形成流动介质的流动层(使U0/Umf变得在I之上)必要的空气的最低流量也比水蒸气的最低流量大。在此,U0/Umf是示出流动层的流动状态的指标,如果U0/Umf为I之上,那么能够视为流动介质形成流动层。而且,UO为流体(流动气体)在流动层内移动的速度,Umf是流动化开始速度。最低流量的不同取决于空气和水蒸气的物理性质(例如,质量密度和粘度)的不同和温度的不同。
[0048]这样,由于用于形成流动层的空气的最低流量比水蒸气的最低流量大,因而在供应孔处的空气的压力损失变得也比水蒸气的压力损失大。例如,在相同的孔径和相同的孔数的供应孔中,如果以成为相同的U0/Umf的方式供应30 °C的空气或500°C的水蒸气,那么30°C的空气的压力损失变为500°C的水蒸气的压力损失的例如20倍以上。
[0049]由于供应孔的孔径和孔数是设想常规运行(即,在向流动层炉130内供应水蒸气的情况下)而设计的,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(例如,为用于供应水蒸气的送风机的20倍左右)的必要。而且,如果送风机的扬程相对小,那么不能成为期望的U0/Umf,流动层的状态变得不稳定。
[0050]因此,在本实施方式涉及的流动层系统100中,通过专注于用于向流动层炉130供应流动气体的供应孔的构造,降低了启动运行时的流动气体(空气)的压力损失和常规运行时的流动气体(水蒸气)的压力损失之差。下面,详述降低启动运行时的空气的压力损失和常规运行时的水蒸气的压力损失之差的机构。
[0051]图2A至图2C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,图2A是在图1中的流动层炉130和流动层炉130附近的局部放大图,图2B是喷嘴142、152的垂直截面图,图2C是图2B的Ilc-1Ic线上的喷嘴142、152的水平截面图。而且,在图2A至图2C中,为了容易理解,省略了流动介质。
[0052]如图2A所示,在流动层炉130的下方,设置有第I风箱140和第2风箱150。
[0053]在第I风箱140中,设置有由多个喷嘴142(在此,为了说明的方便以10根喷嘴示出)构成的主喷嘴群(第I喷嘴群)144,主喷嘴群144配置于流动层炉130内。如图2B和图2C所示,在喷嘴142中,用于供应流动气体的孔(供应孔)142a在周向上以等间隔设置多个(在此为4个),流动气体通过孔142a供应至流动层炉130内。
[0054]在第2风箱150中,设置有由多个喷嘴152(在此,为了说明的方便以5根喷嘴示出)构成的辅助喷嘴群(第2喷嘴群)154,辅助喷嘴群154配置于流动层炉130内。在本实施方式中,在喷嘴152中,与喷嘴142实质上相等孔径的孔152a (供应孔)与喷嘴142相同数量(在此为4个)地在周方向上等间隔地形成(参照图2B和图2C)。因而,流动气体通过设置于喷嘴152的孔152a供应至流动层炉130内。
[0055]第I供应部160通过配管162连接第I风箱140。第I供应部160仅仅在常规运行时被利用,根据后述的控制部190导致的控制指令,仅仅通过主喷嘴群144,向流动层炉130内供应水蒸气(流动气体)。
[0056]阀170设置于连通配管162和配管182的连通管172中,通过控制部190,控制其开闭。在后面详述控制部190导致的阀170的开闭的控制。
[0057]第2供应部180由例如送风机构成,并且通过配管162和配管182连接第I风箱140和第2风箱150。第2供应部180仅仅在启动运行时被利用,其根据控制部190导致的控制指令,通过主喷嘴群144和辅助喷嘴群154双方,向流动层炉130内供应空气(流动气体)。
[0058]控制部190由包含CPU(中央处理装置)的半导体集成电路构成,从ROM读出用于使CPU自身动作的程序和参数等,与作为工作区域的RAM和其它电子电路协作而管理和控制流动层系统100整体。在本实施方式中,控制部190控制燃烧炉110的驱动、介质分离器112的驱动、第I供应部160的驱动、阀170的开闭、第2供应部180的驱动。
[0059]具体地说明,控制部190在启动运行流动层系统100时,开闭阀170,控制第2供应部180,并通过主喷嘴群144和辅助喷嘴群154双方或者仅仅主喷嘴群144向流动层炉130内供应空气,从而在流动层炉130内形成流动介质的流动层。而且,控制部190在常规运行流动层系统100时,关闭阀170,控制第I供应部160,通过仅仅主喷嘴群144向流动层炉130内供应水蒸气,从而在流动层炉130内形成流动介质的流动层。
[0060]换而言之,控制部190控制第I供应部160、阀170和第2供应部180,来使启动运行时被利用的喷嘴142、152的数量(孔142a、152a的总面积)比常规运行时被利用的喷嘴142的数量(孔142a的总面积)更多。
[0061]这样,通过使启动运行时流动气体流通的孔142a、152a的总面积比常规运行时的流动气体流通的孔142a的总面积大,能够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。例如,在本实施方式中说明的使喷嘴142的孔142a和喷嘴152的孔152a的孔径和数量实质上相等且使喷嘴152的数量为喷嘴142的一半的构成中,可以将30°C的空气的压力损失降低至500°C的水蒸气的压力损失的10倍左右。
[0062]因而,即使以常规运行时供应的水蒸气为基准设计喷嘴142(即,孔142a的孔径和数量),与现有技术的仅仅主喷嘴群144的构成相比,也能够降低第2供应部180的扬程,并且能够削减第2供应部180所需要的成本。
[0063](流动层系统100的运行方法)
接着,说明流动层系统100 (流动层炉130)的运行方法。图3是用于说明流动层系统100的运行方法的处理的流程的流程图,图4是示出向流动层炉130内供应的空气的流量、向流动层炉130内供应的水蒸气的流量,以及流动层炉130内的温度的实时变化的图。
[0064]而且,在上述运行方法的说明中,假定在开始流动层系统100的启动运行之前,流动层系统100处于停止状态。而且,在本实施方式中的流动层系统100的运行方法中,在存在操作人员导致的停止指示时,此时停止执行的处理。
[0065]控制部190在接受操作人员导致的表示开始启动运行的意图的指示(在步骤S210中的“是”)后,判定阀170是否
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