新型乾式粉体気化炉「上下通吃」”

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新型乾式粉体ガス化炉「上下両方で利用可能」
著者／出典：中国化工報
日付：2016年6月23日
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飛灰の削減、汚水排出量の低減
6月19日、記者は北京興榮泰化工科技有限公司から、同社が開発した新世代の劣質炭複合粉体ガス化技術が、通遼金煤化工有限公司の年間15万トンの石炭を原料としてエチレングリコールを生産し、同時に年間10万トンのシュウ酸も生産するプラントの循環流動層ガス化炉の技術改良プロジェクトで実用化されたということを知りました。褐炭や粉炭を原料とする62,500 Nm³/hの処理能力を持つこのガス化炉は、219時間にわたって試験運転が行われ、さまざまな運転条件下でも問題なく機能しました。各種技術もすでにほぼ完成しており、システムの運転も安定しており、設計上の要求をほぼ満たしています。これにより、我が国が独自に開発した新世代の乾式粉体炭複合粉体ガス化炉の研究開発が成功したことになります。　　　北京興榮泰化学の総経理である邰学林によると、この技術は特殊な循環流動層ガス化炉を用いて、既存の気流層式乾燥粉炭ガス化技術における乾燥・粉砕装置に代わるものであり、同時に一次ガス化機能も備えている。循環流動層ガス化炉で生成されたガスや石炭粉を約2000℃という高温で二次ガス化することにより、乾燥や粉砕が不要であり、融剤の添加も不要で、より高い温度で乾燥粉炭のガス化プロセスを実現するのである。 　　　 タイ・シュエーリンは、通遼金煤化工有限公司が褐炭を原料とし、3基の循環流動層式ガス化装置を保有していると述べた。改造前は、3基の装置が1時間あたり約100トンの瀝青炭を消費し、約100,000Nm3のガスを生成し、飛灰の量は約30トンでした。生成された飛灰の大部分は、水力除灰システムと洗浄水によって沈殿槽に入り、湿った灰となる。これらの石炭灰の発熱量は2000キロカロリー以上で、残留炭素量は20％～30％の間であり、湿った灰や灰水の処理が同社が直面する大きな課題となっている。 “従来の循環流動層ガス化は低温常圧のプロセスであり、石炭中の有機物を完全に分解することができず、環境への悪影響が大きい。”タイ・シュエーリンは言った。 　 タイ・シュエリンは記者に対し、このプロジェクトによって飛灰の残炭や量、また汚水中のアンモニア窒素などの有機汚染物質の含有量が削減され、環境への汚染が大幅に低減するだけでなく、石炭中の炭素の転換効率や粗ガス中の有効ガス量も顕著に向上し、酸素消費量や石炭消費量も減少する。これにより、企業はコストを削減し、省エネ・省資源を実現できるのだと述べた。 この装置は、北京興榮泰社が特許ライセンスおよび一次気化炉の技術改良案を提供し、自己加熱式ガス・石炭粉逆流気流床気化炉の技術設計を行い、中国天辰工程有限公司が付帯設備の設計を完了しました。2016年5月24日から6月2日にかけて、219時間にわたる連続した安定した試験運転を経てその性能が確認されました。 初期の試験生産の結果、複合粉炭ガス化技術では、1千立方メートルの有効ガスを得るのに必要な原料である褐炭の量は標準石炭換算で約570kg、酸素の消費量は約340Nm3、電力消費量は約30kWh、またガス化サイクルで使用される冷却水の量は約15tである；1回あたりの水消費量は0.75t程度；副産物として5.4MPa、540℃の中高圧蒸気約1000kgが得られる。ガス中の飛灰および残炭は1％未満で、ガス化循環水のアンモニア窒素は従来の循環流動層ガス化炉の約10％程度であり、ガス化冷却水中の懸濁物は従来の循環流動層ガス化炉の約0.3％程度です。フェノール類や石油系の廃水は排出されません。 “技術的な観点や試運転の結果から見ると、原料石炭の破砕・ふるい分けが本格的に行われ、炉に投入される石炭の粒径が設計要件を満たすようになれば、1千立方メートルあたりの有効ガス量に対する石炭消費量や酸素消費量はさらに約10％減少し、有効ガス含有率も約10ポイント向上する。その他の消費量もさらに削減できる見込みだ。”タイ・シュエーリンは言った。　 　　　 リンク：複合粉炭ガス化炉の技術的特徴　複合粉炭ガス化炉とは、内循環流動層型粉炭ガス化炉1基と自己加熱式ガス・石炭粉逆流気流層型ガス化炉1基、およびそれらを支える付帯設備から構成される乾式粉炭ガス化装置である。この気化装置は流動層粉炭ガス化技術を用いて粉炭を部分的に気化させ、高温のガスと石炭粉を生成し、それらを自己加熱式ガス・石炭粉逆流気流層ガス化炉に送り込む。そこで高温ガスはまず酸素と燃焼反応を起こして二酸化炭素と水蒸気を生成すると同時に、2000℃以上の高温領域が生じる。この高温下で石炭粉と二酸化炭素、水蒸気が化学反応を起こし一酸化炭素と水素が生成されることで、より高い温度で石炭の気化反応が行われるのである。 石炭粉と二酸化炭素、水蒸気の反応は吸熱反応であるため、高温反応域を出たガスの温度は徐々に低下し、ガス化炉を出た時点でのガス温度はすでに**灰の融点以下となっている。これにより、原料石炭に含まれる貴重な化学エネルギーが可能な限りガスの化学エネルギーに変換され、より高い冷ガス効率が実現される。気化温度が2000℃前後であるため、融剤を添加することなくスラグの気化プロセスを円滑に進行させることができ、同時により高い炭素転換率、より少ない飛灰、より低い飛灰の残炭量、およびより低いスラグの残炭量を実現する。 スラグガス流動層ガス化炉内の耐火レンガはスラグによる侵食を受けないため、耐火レンガの使用寿命が**延長される。一次気化炉は流動層粉炭ガス化炉であり、スクリュー給料機を用いて原料を供給するため、水分含有量が25％を超える瀝青炭を除き、原料炭は破砕するだけでよくなる。これにより、粉炭の乾燥・粉砕時に爆発が起こりやすい危険を避けるとともに、乾燥・粉砕システムから排出される廃ガスや粉塵による環境汚染問題も防止できる。