发明名称 有形燃料之气化装置及气化方法
摘要 本发明提供一种能将气化炉或热分解炉之热分解气体改质为比较良质之燃料气体的有形燃料之气化装置及气化方法。本发明之气化装置1具备藉由有形燃料之热分解而能生成热分解气体的热分解气化炉2,且具备加热装置10及供给装置MG。加热装置系将水或低温水蒸气与低温空气加热为700℃以上之高温水蒸气及高温空气,而供给装置系将高温水蒸气及高温空气导入于有形燃料之热分解区域及热分解气体之改质区域。高温空气系与热分解气体进行发热反应,而高温水蒸气系与热分解气体中之碳化合物进行吸热反应。藉由将适当比率之高温空气及高温水蒸气导入于热分解区域及改质区域,热分解气体与高温空气及高温水蒸气之间的反应将可圆滑进行,且藉由高温空气及高温水蒸气之相乘效果,可生成比较良质之高温燃料气体。
申请公布号 TWI241392 申请公布日期 2005.10.11
申请号 TW089119101 申请日期 2000.09.18
申请人 独立行政法人科学技术振兴机构;炉工业股份有限公司;石川岛播磨重工业股份有限公司 发明人 吉川邦夫;保田力;井胜;石井彻
分类号 F23K5/22 主分类号 F23K5/22
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路80号6楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路80号6楼
主权项 1.一种有形燃料之气化装置,系具备有可藉由有形燃料之热分解而生成热分解气体的气化炉或热分解炉,其特征为具备:将水或低温水蒸气加热为700℃以上之高温水蒸气,且将低温空气加热为700℃以上之高温空气的水蒸气及空气之加热装置(10:61);可将利用有形燃料之热分解所生成之热分解气体导入其中的中空改质器(3);以及将前述高温水蒸气及高温空气导入于改质器的高温水蒸气及高温空气之供给装置(MG:HA, HS:HMG),而上述加热装置系利用改质后气体之燃烧热或显热将水蒸气及空气加热至700℃以上。2.如申请专利范围第1项之气化装置,其中,前述供给装置(MG:HA, HS:HMG)系再将前述高温水蒸气及高温空气导入于有形燃料之热分解区域(2)者。3.如申请专利范围第1项或第2项之气化装置,其中,前述加热装置具有:将低温水蒸气加热为700℃以上之高温的水蒸气加热装置(10B)、以及将低温空气加热为700℃以上之高温的空气加热装置(10A);而前述供给装置具备将前述高温水蒸气及高温空气分别导入于前述改质器(3)的高温水蒸气供给路(HS)及高温空气供给路(HA)。4.如申请专利范围第1项或第2项之气化装置,其中,前述加热装置具有混合低温水蒸气及低温空气的混合机构(50:51, 52),以及加热前述水蒸气及空气之混合气体为700℃以上之高温的水蒸气/空气加热装置(10:61),而前述供给装置具备将高温之水蒸气及空气之混合气体导入于前述改质器(3)的高温混合气体供给路(MG:HMG)。5.如申请专利范围第1项或第2项之气化装置,其中,前述加热装置具有:加热低温水蒸气为700℃以上之高温的水蒸气加热装置(10B);加热低温空气为700℃以上之高温的空气加热装置(10A);以及混合前述高温水蒸气及高温空气的混合机构(55);而前述供给装置具备将前述高温水蒸气及高温空气之混合气体导入于前述改质器(3)的高温混合气体供给路(MG)。6.如申请专利范围第2项之气化装置,其中,前述改质器(3)系经由热分解气体供给路(TG)而与前述热分解区域连通,前述供给装置(MG:HA,HS)则具备将前述高温空气及高温水蒸气导入于前述热分解区域及前述改质器之改质区域的高温空气及高温水蒸气的供给路(MG1, MG2:HA1, HA2, HS1, HS2)。7.如申请专利范围第1项或第2项之气化装置,其中,复具有将前述高温水蒸气与前述热分解气体反应所得之改质气体予以冷却的冷却装置(6),该冷却装置具备藉由前述改质气体所保有的显热而生成前述低温水蒸气的热交换器。8.如申请专利范围第1项或第2项之气化装置,其中,复具有将前述高温水蒸气与前述热分解气体反应所得之改质气体予以冷却的冷却装置(6),该冷却装置中配设有藉由前述改质气体所保有之显热而将低温水蒸气及低温空气加热为700℃以上之温度的高温加热用热交换器(61),且该热交换器系构成前述加热装置者。9.如申请专利范围第8项之气化装置,其中,前述冷却装置具备藉由前述改质气体所保有之显热而将低温水蒸气及低温空气加热为500℃至700℃之温度的中温加热用热交换器(62)。10.如申请专利范围第9项之气化装置,其中,前述冷却装置复具备藉由前述改质气体与水之间的热交换而生成低温水蒸气的水蒸气生成用热交换器(63)。11.如申请专利范围第1项或第2项之气化装置,其中,复具有将冷却后之前述改质气体予以精制的气体精制装置(7),该精制装置具备将改质气体精制所得之燃料气体之至少一部分供给于前述加热装置(10)之燃烧区域(13, 14)的燃料气体给送路(RG),而前述加热装置系藉由燃料气体之燃烧热而将前述水或低温水蒸气与前述低温空气加热为高温水蒸气及高温空气者。12.如申请专利范围第4项之气化装置,其中,前述混合装置(50:51,52:55)具备能将前述水蒸气及空气之混合比可变地设定为任意混合比的混合控制装置。13.如申请专利范围第5项之气化装置,其中,前述混合装置(50:51,52:55)具备能将前述水蒸气及空气之混合比可变地设定为任意混合比的混合控制装置。14.一种有形燃料之气化方法,系藉由有形燃料之热分解而生成热分解气体者,其特征为:将水或低温水蒸气加热为700℃以上之高温水蒸气,同时将低温空气加热成为700℃以上之高温空气;将有形燃料之热分解所生成之热分解气体、前述高温水蒸气及高温空气导入中空之改质器(3);藉前述高温空气与前述热分解气体中之碳化合物反应所生之热能,补充前述高温水蒸气及前述碳化合物之吸热改质反应所需热能,并以前述高温水蒸气将前述碳化合物改质者。15.如申请专利范围第14项之气化方法,其中,复将前述高温水蒸气及高温空气导入于热分解有形燃料之热分解区域(2)。16.如申请专利范围第14项或第15项之气化方法,其中,前述高温水蒸气与高温空气之混合比系可变地控制为任意混合比。17.如申请专利范围第14项之气化方法,其中,系使用比较低温之空气、纯氧气、或空气与氧气之混合气体作为前述低温空气。18.如申请专利范围第14项或第15项之气化方法,其中,热分解气体经前述高温水蒸气改质后的改质气体系在高温加热用热交换器(61)中与低温水蒸气及/或低温空气进行热交换,并将该低温水蒸气及/或低温空气加热为700℃以上之温度。19.如申请专利范围第18项之气化方法,其中,前述改质气体系在中温加热用热交换器(62)中进一步与低温水蒸气及/或低温空气进行热交换,并将该低温水蒸气及/或低温空气加热为500℃至700℃之温度。20.如申请专利范围第14项或第15项之气化方法,其中,前述改质气体系在水蒸气生成用热交换器(63)中与水进行热交换,而生成低温水蒸气。21.如申请专利范围第14项或第15项之气化方法,其中,热分解气体经前述高温水蒸气改质后之改质气体系于接受洗净/净化处理后,作为精制燃料气体而供给于气化装置外之燃烧设备或热机及将水或低温水蒸气加热为700℃以上之高温水蒸气且将低温空气加热为700℃以上之高温空气之前述加热装置,前述加热装置系藉由前述精制燃料气体之燃烧热而将前述水或低温水蒸气及前述低温空气加热成为前述高温水蒸气及高温空气者。22.如申请专利范围第21项之气化方法,其中,前述精制燃料气体系作为主燃料而供给于前述燃烧设备或热机之燃烧装置。23.如申请专利范围第21项之气化方法,其中,前述精制燃料气体系作为辅助燃料而供给于前述燃烧设备或热机之燃烧装置,并添加于该燃烧装置之主燃料及/或燃烧用空气中。24.如申请专利范围第21项之气化方法,其中,前述改质气体系于接受洗净/净化处理之前导入于冷却装置(6),而该冷却装置系藉由前述热分解气体所保有的显热而使水气化为低温水蒸气,或者加热低温水蒸气及/或空气之同时,冷却前述热分气体。25.如申请专利范围第14项或第15项之气化方法,其中,前述有形燃料系使用废弃物、煤炭、生物量燃料或重质油。26.一种废弃物气化系统,系具备有申请专利范围第1项或第2项之气化装置者。27.一种煤炭气化系统,系具备有申请专利范围第1项或第2项之气化装置者。28.一种气化发电系统,系具备有:申请专利范围第1项或第2项之气化装置;以及将该气化装置所生成的燃料气体作为燃料而运转的发电装置。图式简单说明:第1图系有关本发明之较佳实施形态的气化装置之系统流程图。第2图系第1图所示气化设备之构成的方块流程图。第3图(A)、(B)系第1图所示气化设备之变形例的方块流程图。第4图系第1图所示气化设备之又一变形例的方块流程图。第5图系有关本发明之其他较佳实施形态的气化装置之系统流程图。第6图系第5图所示气化设备之构成的方块流程图。第7图系有关本发明之第1实施例的气化装置之全体构成的系统流程图。第8图系第7图所示之水蒸气空气加热装置之全体构成及运作形态的概略剖面图,而第8图(A)表示水蒸气空气加热装置之第1加热处理,第8图(B)表示水蒸气空气加热装置之第2加热处理。第9图系第7图所示实施例之变形例的气化装置之系统流程图。第10图系第7图所示实施例之又一变形例的气化装置之系统流程图。第11图系有关本发明之第2实施例的气化装置之全体构成的系统流程图。第12图系表示第11图所示实施例之变形例的气化装置之系统流程图。第13图系表示第11图所示实施例之又一变形例的气化装置之系统流程图第14图系有关本发明之第3实施例的气化装置之全体构成的系统流程图。第15图系有关本发明之第4实施例的气化装置之全体构成的系统流程图。
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