[发明专利]固体燃料的气化系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用褐煤等水分含有量较高的固体燃料的气化系统，涉及对由固体燃料的干燥引起的能效降低进行抑制的系统。

背景技术

褐煤等高水分固体燃料的利用量增至煤炭整体的利用量的大致一半。褐煤的水分含有量为30～65%左右。该数据比在日本发电用中较多使用的烟煤要高5～10倍。褐煤的每单位重量的净热值是烟煤的40～70%左右，因此相同的氧气含量下的褐煤的燃烧温度与烟煤相比要低数百度。

另一方面，在使煤炭部分燃烧（气化）并回收以CO、H₂为主成分的生成气体并将煤炭中的灰分进行熔渣化而从生成气体分离的煤气化炉中，需要将炉内温度升高至灰熔点（1200～1600℃）以上。在将褐煤直接投入到气化炉的情况下，因为其水分量较大和净热值较低，无法使炉内温度升高，存在在炉内不能进行灰熔融而无法进行气化运转的情况。为了提高炉内温度，需要预先将气化炉投入前的褐煤干燥来减少水分量，提高净热值。

另外，为了提高气化系统整体能效，需要谋求用于褐煤干燥的能量使用量降低与产生的水蒸气的有效利用。例如，在专利文献1中，记载有如下的褐煤干燥系统：在褐煤的干燥中使用流动层，将产生的水蒸气应用于以下的三种情况。

（1）使水蒸气在流动层内再循环并用作褐煤的流动化气体以及直接加热的热源。

（2）将来自于水蒸气的热回收所产生的新的水蒸气用作将流动层内的褐煤间接加热的热源。

（3）将水蒸气用作变换反应器中的变换反应用蒸气。

此外，在专利文献2中，公开有如下煤气化系统：将用于使具有规定的水分的亚烟煤或者褐煤干燥而形成水分量调节煤炭的干燥装置设在煤气化反应炉的上游，生成具有规定的水分量的水分量调节煤炭，不向气化炉供给水蒸气地将焦油/焦炭高效气化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-214562号公报

专利文献2：WO国际公开2011-129192号公报

发明要解决的课题

在使褐煤等高水分的固体燃料在投入气化炉前进行干燥的气化系统中，为了提高系统整体的能效，需要降低用于燃料干燥的能量使用量和有效利用产生的水蒸气。

首先，作为燃料干燥中的能量使用量试算的一个例子，将对水分50wt%的高水分固体燃料1500t/d（含有水分750t/d）进行干燥、作为水分25wt%的高水分固体燃料1000t/d（含有水分250t/d）而投入到气化炉的情况下的、干燥后的燃料的总发热量表示在表1中。此外，将燃料干燥所需要的热量表示在表2中。

在表2中，假设燃料中的水分作为20℃的液体存在，燃料干燥的定义是将20℃的液体的水加热成100℃的水蒸气。

根据表1的（4）（单位Giga Joule）以及表2的（10）可知，燃料干燥所需要的热量达到干燥后燃料的总发热量的大约7%。在此，燃料干燥的热源可以是100℃以上，气化系统所产生的废热利用是有效的。此外，在具备生成气体中的CO₂回收机构的气化系统中，也考虑对回收的CO₂进行加热而将其作为燃料干燥的热源的系统。然而，在专利文献1中，对于使用气化系统的废热、回收CO₂进行燃料干燥的气化系统，并没有言及。

[表1]

干燥后燃料的总发热量试算的一例

（1000t/d）