氣化爐裝置的均壓結構和均壓方法
2023-12-05 16:48:41
氣化爐裝置的均壓結構和均壓方法
【專利摘要】本發明提供一種氣化爐裝置的均壓結構，其是能夠抑制流出至環形部的爐內氣體引起的環形部內的自然對流，能夠降低向環形部內流出的爐內氣體量和伴隨的灰塵量的氣化爐裝置的均壓結構。其具備進行含碳燃料的氣化的氣化爐(3)、容納氣化爐(3)的壓力容器(5)、和設置於氣化爐(3)和壓力容器(5)之間並充滿了惰性氣體的環形部(7)，在氣化爐(3)內的爐內氣體溫度高於環形部(7)內的環形溫度的區域內，設置有連接至氣化爐(3)並使氣化爐(3)的內部和環形部(7)的內部連通的均壓部(13)。
【專利說明】氣化爐裝置的均壓結構和均壓方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及適用於例如煤炭氣化爐裝置等這樣的將含碳燃料氣化的裝置的氣化爐裝置。特別涉及抑制爐內與環形部這樣的壓力保持部內的壓差變化的氣化爐裝置的均壓結構和均壓方法。
【背景技術】
[0002]以往，已知適用於將煤炭等含碳燃料氣化的含碳燃料氣化裝置的氣化爐。對於這樣的氣化爐，存在被稱為塔型、交叉型的具有雙層壁的反應器。
[0003]通常，在收納構成氣化爐裝置的氣化爐和熱交換器的壓力容器中設置有充滿氮氣等惰性氣體並保持高壓的環狀空間(下面稱為「環形部」)。即，氣化爐裝置由爐內氣體所通過的化爐壁和設置於該化爐壁的外側並保持壓力的壓力容器構成。並且，在化爐壁與壓力容器之間設置有用於保護壓力容器免受爐內的高溫氣體的影響而充滿惰性氣體的環形部。
[0004]按照例如下述的專利文獻I中公開的那樣，在現有的氣化爐裝置中，設置有使爐內與環形部之間連通的爐內均壓管作為使爐內與環形部直接均壓的單元。該爐內均壓管是通過使爐內和環形部之間直接均壓而使得即使爐內與環形部內的壓差變動也能夠穩定地繼續進行氣化工作的構件。即，爐內均壓管是用於保護化爐壁，以爐內的壓力與環形部內的壓力差(壓差)不變大的方式進行抑制的均壓管。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2011-68812號公報
【發明內容】
[0008]發明所要解決的課題
[0009]但是，在現有的氣化爐裝置中，在爐內的氣體溫度(下面稱為「爐內氣體溫度」)比環形部內的溫度(下面稱為「環形溫度」)低的位置進行均壓時，向環形部流出的爐內氣體相比於惰性氣體為低溫，因此在環形部內產生自然對流，其結果是爐內氣體朝向環形部連續流出。即，爐內氣體溫度和周壁罐水溫在爐內氣體從多個熱交換器通過了的爐內的下遊側發生逆轉，因此形成爐內氣體溫度比環形溫度低的區域。
[0010]例如，在周壁罐水溫為350°C左右，省煤器的給水溫度為230°C左右時，省煤器下遊的爐內氣體溫度成為250°C左右。因此，在這樣的省煤器下遊區域內，相比於與周壁罐水溫大致相同溫度的環形溫度，爐內氣體溫度變得低於環形溫度。
[0011]另外，在爐內氣體向環形部內流出時，爐內的灰塵也伴隨氣流同時流出。流出這樣的伴隨灰塵有可能導致阻礙壓力容器的可靠性、成套設備的持續運轉，清掃工作也很麻煩，因此希望降低爐內氣體的流出量。
[0012] 根據這樣的背景，希望在將含碳燃料氣化的氣化爐裝置中，抑制流出至環形部的爐內氣體引起在環形部內產生自然對流，減少向環形部內流出的爐內氣體量和伴隨灰塵量。
[0013]本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於提供能夠抑制流出至環形部的爐內氣體引起的環形部內的自然對流，並減少向環形部內流出的爐內氣體量和伴隨灰塵量的氣化爐裝置的均壓結構和均壓方法。
[0014]用於解決課題的方法
[0015]本發明為了解決上述課題，採用下述的單元。
[0016]本發明的氣化爐裝置的均壓結構特徵在於，其具備進行含碳燃料的氣化的氣化爐、容納所述氣化爐的壓力容器、和設置於所述氣化爐和所述壓力容器之間並使加壓用氣體充滿的壓力保持部，在所述氣化爐內的爐內氣體溫度高於所述壓力保持部內的溫度的區域內，設置有連接至所述氣化爐並使所述氣化爐的內部和所述壓力保持部的內部連通的均壓部。
[0017]根據該氣化爐裝置的均壓結構，在氣化爐內的爐內氣體溫度高於壓力保持部內的溫度的區域內，設置有連接至氣化爐並使氣化爐的內部和壓力保持部的內部連通的均壓部，因此向壓力保持部流出的爐內氣體相比於加壓用氣體為高溫，變得難以產生自然對流。其結果是能夠抑制爐內氣體在均壓部朝向壓力保持部連續流出，同時也能夠減少與爐內氣流一起流出的伴隨灰塵量。
[0018]在上述中，也可以是使所述氣化爐為塔型並將所述均壓部設置於最上部附近的構成。由此，壓力保持部內的均壓部的上部空間變小。其結果是能夠形成自然對流的均壓部上部的區域變小，能夠將對流範圍抑制至最小限度。
[0019]在上述構成中，優選所述均壓部具備在所述壓力保持部內朝下開口的開口出口，並具備配置於該開口出口的下方的灰塵託盤。由此，在通常運轉中，能夠將與爐內氣體一起向壓力保持部流出的伴隨灰塵回收至灰塵託盤內。需要說明的是，希望均壓部的開口出口是通過將形成均壓部的配管等朝向下方彎曲，而延伸至灰塵託盤的附近。
[0020]另外，優選該情況下的灰塵託盤以圍繞所述氣化爐的外周部的方式以環狀設置於所述壓力保持部的內部。由此，能夠防止回收的伴隨灰塵向壓力保持部的下部灑落。
[0021]本發明的氣化爐裝置特徵在於，其具備:進行含碳燃料的氣化的氣化爐、容納所述氣化爐的壓力容器、設置於所述氣化爐和所述壓力容器之間並使加壓用氣體充滿的壓力保持部，在所述氣化爐內的爐內氣體溫度高於所述壓力保持部內的溫度的區域內，使所述氣化爐的內部和所述壓力保持部的內部連通。
[0022]該氣化爐裝置具備在氣化爐內的爐內氣體溫度高於壓力保持部內的溫度的區域內，連接至氣化爐並使氣化爐的內部和壓力保持部的內部連通的均壓部，因此向壓力保持部流出的爐內氣體相比於加壓用氣體為高溫，變得難以產生自然對流。其結果是能夠抑制爐內氣體在均壓部朝向壓力保持部連續流出，同時也能夠減少與爐內氣流一起流出的伴隨灰塵量。
[0023]本發明的煤炭氣化複合發電設備特徵在於，具備前述的氣化爐裝置。
[0024]該煤炭氣化複合發電設備具備5中記載的氣化爐裝置，因此能夠抑制爐內氣體在氣化爐裝置的均壓部朝向壓力保持部連續流出，同時也能夠減少與爐內氣流一起流出的伴隨灰塵量。
[0025] 本發明的氣化爐裝置的均壓方法特徵在於，其具備:進行含碳燃料的氣化的氣化爐、容納所述氣化爐的壓力容器、和設置於所述氣化爐和所述壓力容器之間並使加壓用氣體充滿的壓力保持部，在所述氣化爐內的爐內氣體溫度高於所述壓力保持部內的溫度的區域內，使所述氣化爐的內部和所述壓力保持部的內部連通。
[0026]根據該氣化爐裝置的均壓方法，使得在氣化爐內的爐內氣體溫度高於壓力保持部內的環形溫度的區域內，氣化爐的內部和壓力保持部的內部連通，因此向壓力保持部流出的爐內氣體難以產生自然對流。其結果是能夠抑制爐內氣體在氣化爐的內部與壓力保持部的內部連通的部分朝向壓力保持部連續流出，同時也能夠減少與爐內氣流一起流出的伴隨灰塵量。
[0027]在上述的均壓方法中，優選使所述氣化爐為塔型並將均壓部設置於最上部附近的構成。由此，能夠縮小壓力保持部內的均壓部的上部空間。其結果是能夠形成自然對流的均壓部上部的區域變小，能夠將對流範圍抑制至最小限度。
[0028]在上述構成的均壓方法中，優選所述均壓部具備在所述壓力保持部內朝下開口的開口出口，並具備配置於該開口出口的下方的灰塵託盤。由此，在通常運轉中，能夠將與爐內氣體一起向壓力保持部流出的伴隨灰塵回收至灰塵託盤內。需要說明的是，希望均壓部的開口出口是通過將形成均壓部的配管等朝向下方彎曲，而延伸至灰塵託盤的附近。
[0029]另外，優選該情況下的灰塵託盤以圍繞所述氣化爐的外周部的方式以環狀設置於所述壓力保持部的內部。由此，能夠防止回收的伴隨灰塵向壓力保持部的下部灑落。
[0030]發明效果
[0031]根據上述的本發明，在將含碳燃料氣化的氣化爐裝置中，能夠抑制向環形部流出的爐內氣體引起在環形部內產生的自然對流，能夠減少向環形部內流出的爐內氣體量和伴隨灰塵量。由此能夠提高壓力容器的耐久性、可靠性，使具備氣化爐裝置的成套設備穩定地持續運轉。
[0032] 另外，能夠將向環形部流出的伴隨灰塵回收至灰塵託盤內，因此能夠減少清掃工作所需的時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是表示作為本發明的氣化爐裝置的均壓結構和均壓方法的一個實施方式的適用於塔型氣化裝置的構成例的截面圖。
【具體實施方式】
[0034]下面依照附圖對本發明的氣化爐裝置的均壓結構和均壓方法的一個實施方式進行說明。
[0035]圖1中示出的實施方式的氣化爐裝置I是將煤炭等含碳燃料氣化的塔型氣化爐裝置。該氣化爐裝置I具備進行含碳燃料的氣化的氣化爐3、容納氣化爐3的壓力容器5、和設置於氣化爐3和壓力容器5之間並使惰性氣體充滿來作為加壓用氣體的環形部7。需要說明的是，環形部7是充滿氮氣等加壓用氣體並保持高壓的壓力保持部，在氣化爐裝置I時為環狀空間。
[0036]塔型氣化爐3使微粉炭(煤炭)等含碳燃料在大致筒狀的爐內進行燃燒等而生成氣體。該生成氣體是從下方朝向上方流過化爐內部，從上端部的化爐出口 3a向爐外流出的爐內氣體。需要說明的是，氣化爐3的周壁為流過用於冷卻爐內氣體的周壁罐水的水冷壁。
[0037]在由氣化爐3內的中段附近到上段出口附近的區域內，以從下方向上方流動的爐內氣體通過的方式串聯設置多臺熱交換器9。該熱交換器9是利用爐內氣體的顯熱產生蒸氣的熱交換器。需要說明的是，在圖示的構成例中，從氣化爐3的下方向上方依次串聯配置旋轉蒸發儀9a、第2蒸氣加熱器％、第I蒸氣加熱器9c和省煤器9d，但不限定於此。
[0038]在壓力容器5的氣化爐3的化爐壁外側形成成為環形部7的環狀空間。該環形部7是充滿氮氣等惰性氣體並保持高壓的空間，以覆蓋氣化爐3全周的方式設置。即，在氣化爐3的化爐壁和壓力容器5之間，設置有用於保護壓力容器5免受以高溫流過爐內的爐內氣體的影響而充滿惰性氣體的環形部7。
[0039]並且，在本實施方式的氣化爐裝置I中，在爐內氣體溫度高於環形溫度的區域，設置有連接至氣化爐3並使氣化爐3的內部和環形部7的內部連通的均壓管11。該均壓管11使氣化爐3的內部和環形部7的內部連通，因此均壓管11的內部成為均壓部13。需要說明的是，爐內氣體溫度是氣化爐3的內部的生成氣體的氣體溫度，環形溫度是環形部7的內部的環境溫度(惰性氣體的溫度)。
[0040]在爐內氣體溫度高於環形溫度的區域設置均壓部13是由於向環形部7流出的爐內氣體相比於惰性氣體為高溫，在環形部7內難以產生自然對流。即,若在爐內氣體溫度高於環形溫度區域進行均壓，則流出於環形部7的爐內氣體在環形部7的內部難以產生自然對流。
[0041]其結果是抑制爐內氣體向環形部7連續流出，同時也減少與爐內氣流一起流出的爐內的伴隨灰塵量。即，從均壓管11通過並向環形部7流出的爐內氣體量變少，因此搭載於該爐內氣流向環形部7流出的木炭等伴隨灰塵量減少。
[0042]另外，氣化爐裝置I的氣化爐3為塔型的情況下，希望將上述的均壓部13設置於最上部附近。此時，以從位於最上段且成為最下遊側的省煤器9d通過的爐內氣體的溫度高於周壁罐水溫的方式設定，由此，爐內氣體溫度也高於環形溫度。
[0043]按照這樣，若將均壓部13配置於在省煤器9d的下遊側成為化爐出口 3a的附近的最上部，則環形部7內的均壓部13的上部空間變小。即，爐內氣體的自然對流形成於均壓管11的出口更上方，因此能夠形成自然對流的均壓部上部的區域變小(短)，能夠將對流範圍抑制至最小限度。
[0044]另外，在上述的均壓管11的內部形成的均壓部13具備通過將均壓管11彎曲而在環形部7內朝下開口的開口出口 11a。並且，在該開口出口 Ila的下方配置有灰塵託盤15。該灰塵託盤15回收在氣化爐裝置I的通常運轉中與爐內氣體一起向環形部7流出的伴隨灰塵，防止掉落到氣化爐3的下部。此時，對於均壓部13的開口出口 11a，希望將均壓管11延伸設置至灰塵託盤15的附近。
[0045]另外，希望上述的灰塵託盤15以圍繞氣化爐3的外周部的方式以環狀設置於環形部7的內部。該環狀的託盤15對於防止回收的伴隨灰塵向環形部7的下部灑落是有效的。
[0046]按照這樣，上述的氣化爐裝置I具備進行含碳燃料的氣化的氣化爐3、容納氣化爐3的壓力容器5、和設置於氣化爐3和壓力容器5之間並使惰性氣體充滿的環形部7，在氣化爐3內的爐內氣體溫度高於環形部7內的環形溫度的區域內，可以實施使氣化爐3的內部和環形部7的內部連通並均壓的均壓方法，向環形部7流出的爐內氣體變得難以產生自然對流。
[0047]由此，抑制爐內氣體在氣化爐3的內部和環形部7的內部連通的部分朝向環形部7連續流出，同時也能夠減少與爐內氣流一起流出的伴隨灰塵量。該氣化爐裝置I的均壓方法特別是通過使氣化爐3為塔型，將成為均壓部13的氣化爐3的內部與環形部7的內部的連通部分設置於塔的最上部附近，由此能夠使環形部7的內部的對流形成區域變小。
[0048]按照這樣，根據上述的本實施方式，能夠抑制在將含碳燃料氣化的氣化爐裝置I中，流出至環形部7的爐內氣體引起的在環形部7的內部產生的自然對流，能夠減少向環形部7的內部流出的爐內氣體量和伴隨灰塵量。由此能夠提高壓力容器5的耐久性、可靠性，使具備氣化爐裝置I的成套設備穩定地持續運轉。另外，能夠將向環形部7流出的伴隨灰塵回收至灰塵託盤15，因此也能夠減少氣化爐3內的清掃工作所需要的時間。
[0049]上述的氣化爐裝置I能夠適用於煤炭氣化複合發電設備。對於煤炭氣化複合發電設備而言，在氣化爐裝置I中利用將煤炭氣化而成的燃料使燃氣輪機運轉，利用燃氣輪機的輸出驅動發電機而發電。此外，將由燃氣輪機排出的高溫的廢氣(燃氣輪機的廢熱)導入至廢熱回收蒸汽鍋爐而生成蒸氣，利用該蒸氣運轉的蒸燃氣輪機的輸出也驅動發電機而發電，因此可以說是效率良好的發電設備。
[0050]另外，在上述的實施方式中對應用於塔型氣化爐3進行了說明，但對於在氣化爐內的爐內氣體溫度高於環形部內的環形溫度的區域設置均壓部，並不限定於塔型，也能夠應用於例如交叉型的氣化爐等。
[0051]需要說明的是，本發明不限定於上述的實施方式，可以在不脫離其主旨的範圍內進行適當改變。
[0052]附圖標記說明
[0053]I氣化爐裝置
[0054] 3氣化爐
[0055]5壓力容器
[0056]7環形部
[0057]9熱交換器
[0058]11均壓管
[0059]Ila 開口出口
[0060]13均壓部
[0061]15灰塵託盤。
【權利要求】
1.一種氣化爐裝置的均壓結構，其特徵在於，具備: 進行含碳燃料的氣化的氣化爐、 容納所述氣化爐的壓力容器、和 設置於所述氣化爐和所述壓力容器之間並使加壓用氣體充滿的壓力保持部， 在所述氣化爐內的爐內氣體溫度高於所述壓力保持部內的溫度的區域內，設置有連接至所述氣化爐並使所述氣化爐的內部和所述壓力保持部的內部連通的均壓部。
2.根據權利要求1所述的氣化爐裝置的均壓結構，其特徵在於， 使所述氣化爐為塔型並將所述均壓部設置於最上部附近。
3.根據權利要求2所述的氣化爐裝置的均壓結構，其特徵在於， 所述均壓部具備在所述壓力保持部內朝下開口的開口出口，並具備配置於該開口出口的下方的灰塵託盤。
4.根據權利要求3所述的氣化爐裝置的均壓結構，其特徵在於， 所述灰塵託盤以圍繞所述氣化爐的外周部的方式以環狀設置於所述壓力保持部的內部。
5.一種氣化爐裝置，其特徵在於，具備: 進行含碳燃料的氣化的氣化爐、 容納所述氣化爐的壓力容器、 設置於所述氣化爐和所述壓力容器之間並使加壓用氣體充滿的壓力保持部、和在所述氣化爐內的爐內氣體溫度高於所述壓力保持部內的溫度的區域內，連接至所述氣化爐並使所述氣化爐的內部和所述壓力保持部的內部連通的均壓部。
6.一種煤炭氣化複合發電設備，其特徵在於，具備權利要求5所述的氣化爐裝置。
7.一種氣化爐裝置的均壓方法，其特徵在於，具備: 進行含碳燃料的氣化的氣化爐、 容納所述氣化爐的壓力容器、和 設置於所述氣化爐和所述壓力容器之間並使加壓用氣體充滿的壓力保持部， 在所述氣化爐內的爐內氣體溫度高於所述壓力保持部內的溫度的區域內，使所述氣化爐的內部和所述壓力保持部的內部連通。
8.根據權利要求7所述的氣化爐裝置的均壓方法，其特徵在於， 使所述氣化爐為塔型並將所述均壓部設置於最上部附近。
9.根據權利要求8所述的氣化爐裝置的均壓方法，其特徵在於， 所述均壓部具備在所述壓力保持部內朝下開口的開口出口，並具備配置於該開口出口的下方的灰塵託盤。
10.根據權利要求9所述的氣化爐裝置的均壓方法，其特徵在於， 所述灰塵託盤以圍繞所述氣化爐的外周部的方式以環狀設置於所述壓力保持部的內部。
【文檔編號】C10J3/46GK104080892SQ201380007026
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月30日 優先權日:2012年2月10日
【發明者】羽有健太, 品田治, 柴田泰成 申請人:三菱日立電力系統株式會社