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COAL-COKE GASIFICATION APPARATUS AND METHOD BY USING INTERNALLY CIRCULATING FLUIDIZED LAYER meetings

Patent code P140010563
File No. S2014-0052-N0
Posted date May 22, 2014
Application number P2013-222867
Publication number P2015-086232A
Patent number P6232923
Date of filing Oct 28, 2013
Date of publication of application May 7, 2015
Date of registration Nov 2, 2017
Inventor
  • (In Japanese)兒玉 竜也
  • (In Japanese)郷右近 展之
  • (In Japanese)松原 幸治
  • (In Japanese)櫻井 篤
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人新潟大学
Title COAL-COKE GASIFICATION APPARATUS AND METHOD BY USING INTERNALLY CIRCULATING FLUIDIZED LAYER meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coal-coke gasification apparatus and a method by using internally circulating fluidized layer in which a reaction rate of a fluidized layer particle does not decrease and a gasification reaction can be smoothly progressed.
SOLUTION: The apparatus is configured to include a reaction vessel 1 for comprising a fluidized layer 2 composed of a mixture of coal-coke particles and fluidizing medium particles, a ground reflector mirror 11, and a tower reflector mirror 12 for condensing sunlight S and irradiating the same to a top surface of the fluidized layer 2 contained in the reaction vessel 1; and the reaction vessel 1 is configured to include a cylinder shape draft tube 3 that is opened in the vertical directions and buried in the fluidized layer 2 and disposed in a center of the fluidized layer 2, and dispersing plates 4,5 for introducing steam from a lower side into the reaction vessel 1; such that the fluidized layer 2 circulation-wise flows in and out of the draft tube 3 by a flow of a steam introduced from the dispersion plates 4,5.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

太陽光を集光して得られる800℃以上の高温の太陽熱を利用して石炭や石油由来の炭素資源をガス化し、水素と一酸化炭素の混合ガスである合成ガスを製造するソーラーガス化反応器の開発が各国の研究機関で行なわれている。今までに開発されたソーラーガス化反応器には、L字型固定層反応器、移動層反応器、石英管型流動層反応器や粒子雲型反応器がある(非特許文献1~3)。固定層及び移動層反応器は、気固接触性と伝熱特性に限界があり、反応速度の向上が困難である。石英管型流動層反応器は機械的強度の点から大型化実用化が困難である。粒子雲型反応器は、500kWth級ソーラー反応器が開発されており(欧州Synpetプロジェクト)、灰・タール分のない石油由来のペットコークスを反応(ガス化)粒子として使用し、反応器前面に設置した石英窓を通じて太陽集光を照射することでガス化を行う。いずれの反応器においても、反応器内には反応に関与する炭素資源粒子のみが充填されガス化される。

本発明者らは、石炭コークス粒子を反応粒子とする内循環流動層式ソーラーガス化反応器を初めて考案し、石炭コークス粒子が内循環流動する反応器内で太陽集光の直接照射によりガス化するソーラーガス化反応器の開発を行った。そのソーラーガス化反応器は、反応器天井に石英窓があり、太陽集光システムの一つであるビームダウン型の集光システムによって下方へ向かって集光される太陽光を石英窓から導入し、反応器内の石炭コークス粒子の内循環流動層に照射して粒子を加熱する。石炭コークスによるガス化反応は、水蒸気流通下で高温(800℃以上)において石炭コークスの炭素分と水蒸気が反応して、水素と一酸化炭素からなる合成ガスが生成する反応である。

そして、本発明者らが開発したソーラーガス化反応器を使用した従来の方法は、石炭コークス粒子のみが反応器内に充填され、反応器下部からの水蒸気流通によって内循環流動層が形成され、太陽集光の照射によってガス化反応が進行することを特徴とする。ここで、ソーラー反応器内にはドラフトチューブ(内管)が設置されており、内管には大きな流量の水蒸気ガスを流し、反応器壁と内管の間(アニュラス部)には比較的小さな流量の水蒸気ガスを流通させる。石炭コークス粒子は内管内を上昇し、流動層の上部で太陽集光によりガス化反応が進行し、水素と一酸化炭素からなる合成ガスが生成する。未反応の石炭コークス粒子はアニュラス部を下降し内循環流動する。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、太陽光を集光して得られる太陽熱を利用して石炭コークスをガス化する、内部循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置及びガス化法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
石炭コークス粒子と流動媒体粒子の混合物からなる流動層を収容した反応器と、この反応器に収容された前記流動層の上面に太陽光を集光して照射する太陽光集光手段とを備え、前記反応器は、上下方向に開口し上端が前記流動層に埋没して前記流動層の中央部に配置された筒状のドラフト管と、下方から前記反応器内に水蒸気を導入する水蒸気導入手段と、前記反応器へ石炭コークス粒子を運搬する運搬手段とを備え、前記水蒸気導入手段から導入される水蒸気の流れによって前記流動層が前記ドラフト管の内外において循環流動するように構成され、太陽光が前記ドラフト管の内側の領域における前記流動層の上面と前記ドラフト管の外側の領域における前記流動層の上面に照射されるとともに、前記運搬手段により前記反応器に石炭コークス粒子が連続して投入されて前記流動層の高さが一定に保たれるように構成されたことを特徴とする内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。

【請求項2】
 
前記流動媒体粒子は、石英砂であることを特徴とする請求項1記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。

【請求項3】
 
前記流動層における石炭コークス粒子と石英砂の体積比は、2:8~8:2であることを特徴とする請求項2記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。

【請求項4】
 
前記石炭コークス粒子の粒子径は、300μm以下であることを特徴とする請求項3記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化装置。

【請求項5】
 
請求項1記載のガス化装置を用いて、前記流動層を循環流動させながら、太陽光により前記流動層を加熱し、石炭コークス粒子に水蒸気を反応させることを特徴とする内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。

【請求項6】
 
前記流動媒体は、石英砂であることを特徴とする請求項5記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。

【請求項7】
 
前記流動層における石炭コークス粒子と石英砂の体積比は、2:8~8:2であることを特徴とする請求項6記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。

【請求項8】
 
前記石炭コークス粒子の粒子径は、300μm以下であることを特徴とする請求項7記載の内循環流動層を用いた石炭コークスのガス化法。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2013222867thum.jpg
State of application right Registered
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