JP2001271073A - 石炭ガス化装置 - Google Patents

石炭ガス化装置

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JP2001271073A
JP2001271073A JP2000089131A JP2000089131A JP2001271073A JP 2001271073 A JP2001271073 A JP 2001271073A JP 2000089131 A JP2000089131 A JP 2000089131A JP 2000089131 A JP2000089131 A JP 2000089131A JP 2001271073 A JP2001271073 A JP 2001271073A
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pressure vessel
gasification furnace
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water seal
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Masaki Masui
政樹 増井
Tatsuhiko Egashira
達彦 江頭
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
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Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭ガス化炉内と圧力容器とのシール強度
を増し、圧力急変動時の石炭ガス化炉のサーマルショッ
クを防止し、機器の耐熱、耐水を維持して設備を保護す
ることができる石炭ガス化装置の提供。 【解決手段】熱分解炉3の下方にガス化炉4が連通して
設けられた石炭ガス化炉1が圧力容器2に格納され、ガ
ス化炉4の下部と圧力容器2の底部を接続する接続部を
シールする水封シール13と、ガス化炉4の下部及び水
封シール13を取り囲んで圧力容器2と隔離するベロー
ズ17と、ベローズ17の上部に立設された水封水オー
バーフロー配管20と、水封水オーバーフロー配管20
に接続された水封水給水配管21と、水封水を排水する
水封水排水管16と、チャーガス化炉側の水封シールの
水位レベルを水位管理レベルとなるように制御する水位
調節計LICと、水封シール部から圧力容器側にオーバ
ーフローした水封水を検知し、圧力容器の外部に排水す
る機構を備えた石炭ガス化装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭を加熱し熱分
解しガス化する石炭ガス化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭ガス化装置は、例えば特開平7−2
92368号公報に記載されているように、酸素含有ガ
ス及び高温蒸気を供給して石炭を部分的に燃焼させて発
生した熱により未燃焼の石炭を熱分解してガス化するも
のである。発生したチャー、タール、軽油及びガスは燃
料や化学原料等に利用される。
【0003】図2は従来の石炭ガス化装置の全体図であ
る。石炭ガス化炉1は圧力容器2に格納されている。石
炭ガス化炉1は、熱分解炉3の下方にガス化炉4が連通
して設けられ、外周には水冷ジャケット5が装着され、
内側は耐火断熱材6で内張りされている。熱分解炉3に
は石炭ノズルもしくは石炭バーナー7、ガス化炉4には
チャーバーナー9が設けられている。
【0004】熱分解炉3は上部に設けられたガス冷却器
10を介して排ガスダクト11により排ガス処理系に接
続され、排ガスダクト11と圧力容器2とは均圧管12
で接続されている。
【0005】ガス化炉4の下方には、スラグホッパー1
4が水封シール13を介して配置され、スラグホッパー
14の下部にはスラグ排出口15が設けられている。水
封シール13には排水管16が設けられ、水封用水が排
水される。
【0006】石炭ガス化装置では、ガス化炉4にチャー
バーナー9からチャーが吹き込まれて燃焼し、1500
〜1700℃の高温ガスを発生する。チャーの燃焼によ
り発生したスラグは溶融状態でスラグホッパー14へ排
出される。ガス化炉4で発生した高温ガスは、熱分解炉
3に入り、石炭ノズルもしくは石炭バーナー7より供給
された石炭を熱分解し、発生した熱分解ガスは、排ガス
処理系でチャーを分離回収し、チャーバーナー9へ循環
させる。
【0007】従来の石炭ガス化装置、例えば特公平6−
35587号公報に記載の石炭ガス化装置では、水封シ
ールにより圧力容器と石炭ガス化炉を接続し、圧力容器
と石炭ガス化炉本体の熱膨張差を吸収し、石炭ガス化炉
内部の高温ガスを水封シールして圧力容器を保護する。
石炭ガス化炉内部圧力と圧力容器内圧力の差圧は、差圧
コントローラーで調整され、調節弁により、圧力容器に
不活性ガスなどが注入される。そのため炉体は水封シー
ルの差圧分の強度があればよいことになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の石
炭ガス化炉では、運転中に石炭ガス化炉内圧力が上昇
し、差圧コントローラーが追随し得ない時に、石炭ガス
化炉内の高温ガスが水封を破って圧力容器内に噴出し、
機器の耐熱や耐水に問題が生じる。
【0009】逆に圧力容器内の圧力が急激に上昇し、差
圧コントローラーが追随し得ない時には、圧力容器内の
不活性ガスが水封を破って石炭ガス化炉内に噴出し、炉
温の低下、燃焼不良を起こす。
【0010】また、ガス化炉下端から水封水の水面まで
の容積に比べ、圧力容器側の水封水容積が大きい場合、
ガス化炉内に水封水が浸水し、急冷によるサーマルショ
ックで炉体が破損するおそれがある。
【0011】そこで、本発明は、石炭ガス化炉内と圧力
容器とのシール強度を増して操業範囲を拡大し、圧力急
変動時の石炭ガス化炉のサーマルショックを防止し、機
器の耐熱、耐水を維持して設備を保護することができる
石炭ガス化装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の石炭ガス化装置
は、熱分解炉の下方にガス化炉が連通して設けられた石
炭ガス化炉もしくは該ガス化炉と熱分解炉上方に連通し
たガス冷却器を圧力容器内に格納し、ガス化炉の下部と
圧力容器の底部をウォーターシール機構を介して接続す
る石炭ガス化装置において、 (1)ガス化炉側の水封シールの水位レベルを検出し、
前記水位レベルを管理レベルになるように制御する機構
を備えたこと (2)ガス化炉の下部及び水封シールを取り囲んで圧力
容器と隔離するベローズに、ベローズ内が圧力容器に連
通する水封水オーバーフロー配管を立設したこと (3)また、ウォーターシール機構部から圧力容器側に
オーバーフローした水封水を検知し、圧力容器の外部に
排水する機構を備えたことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の石炭ガス化装置の
全体図である。石炭ガス化装置は石炭ガス化炉1が圧力
容器2に格納されている。石炭ガス化炉1は、熱分解炉
3の下方にガス化炉4が連通して設けられ、外周には水
冷ジャケット5が装着され、内側は耐火断熱材6で内張
りされている。
【0014】熱分解炉3には石炭ノズルもしくは石炭バ
ーナー7、ガス化炉4にはチャーもしくは石炭を吹き込
むチャーバーナー9が設けられている。
【0015】熱分解炉3は、その上部に設けられたガス
冷却器10を介して排ガスダクト11により排ガス処理
系に接続されている。排ガスダクト11と圧力容器2と
は均圧管12で接続され、石炭ガス化炉内圧力と圧力容
器内圧力との差圧が小さくなるようにしている。本図で
は均圧管の接続で石炭ガス化炉内圧力と圧力容器内圧力
との差圧を小さくしたが、ガス冷却器10の出口を圧力
容器2と連通するようように開放部を設けてもよい。
【0016】ガス化炉4の下方には、スラグホッパー1
4がガス化炉4と圧力容器2との接続部をシールするた
めの水封シール13を介して配置され、スラグホッパー
14の下部にはスラグ排出口15が設けられている。水
封シール13には排水管16が設けられ、水封用水が排
水される。
【0017】ガス化炉4の下部及び水封シール13は圧
力容器側に固定されたベローズ17で取り囲まれて圧力
容器2と隔離されている。ベローズ17は金属ベローズ
等の耐熱・耐水及び弾性を有する材料で形成する。ガス
化炉4とベローズ17の取付部18は、Oリング19等
でメカシールされている。ベローズ17を設けることに
より、ベローズの伸縮性を利用して、石炭ガス化炉と圧
力容器間の熱膨張を吸収し、ベローズのバネ反力を利用
して、Oリング19等のメカシール材を圧縮し、ガス化
炉4とベローズ17の取付部から圧力容器側に水封水を
リークさせない。
【0018】ガスの供給先及び発生源であるガス化炉の
出口と圧力容器を均圧管で接続しているため、ガス化炉
内圧力は圧力容器側圧力に比べて大きくなるので、その
逆は起こりにくい。したがって、ガス化炉圧力上昇変動
に対する水封強度を強化するために水封シール13の圧
力容器側にはベローズ17にベローズ内に連通する水封
水オーバーフロー配管20を立設する。水封水オーバー
フロー配管20は圧力容器側の水封水のレベルが上昇し
た場合に、水封水を圧力容器2にオーバフローさせる。
水封水オーバーフロー配管20を設置することで、ガス
化炉側の圧力上昇変動に対する水封能力を向上させるこ
とができる。
【0019】また、水封シール13は、圧力容器側の水
封容積13a(水封水オーバーフロー配管含む)に対
し、ガス化炉側の管理水封水レベルより上部の空間容積
13b及び水封容積13cを大きくする。水封容積13
cを大きくすることにより、石炭ガス化炉の圧力変動に
対して、管理水位レベルを大きく変動させることなく水
封の追従性をよくし、操業を安定させることができる。
また、空間容積13bを大きくすることにより、圧力容
器側の圧力がガス化炉側に対して急激に上昇し、圧力容
器側の水封水がガス化炉側に逆流しても、ガス化炉は浸
水することがなく、サーマルショックを防止することが
できる。
【0020】水封水オーバーフロー配管20には水封水
給水配管21が接続され、水封水は水封水給水配管21
より連続給水され、水封シールの下部に設けられた水封
水排水配管16より連続的に排水される。水封水を水封
水オーバーフロー配管20から給水することにより、石
炭ガス化炉側の圧力が圧力容器側に対して急激に上昇
し、水封が破れたとしても、圧力容器側に吹き出すガス
化炉の高温ガスは給水に接触し冷却されるので、高温ガ
スによる影響を少なくすることができる。
【0021】水封水の排水流量は、水封シール13のガ
ス化炉側の水封シール13cの水位レベルを水位調節計
LIC24で検出し、水封水排水配管16の流量調節弁
23を調節して水位管理レベルとなるように制御され
る。水位レベルを水位調節計LIC24で検出し、水封
水排水配管16の流量調節弁23を調節して水位レベル
変動量を±数1mm以内に一定に制御することにより、
チャーガス化ガス化炉4内に水封水が浸水するのを防止
することができる。
【0022】水封水オーバーフロー配管からオーバーフ
ローした水は、水位検知計LIC25で圧力容器2に溜
まった水の水位を検出し、排水配管22の流量調節弁2
6を開いて排水する。
【0023】
【発明の効果】本発明の効果は次のとおりである。 (1)石炭ガス化炉側の水封レベルを一定に制御するた
め、ガス化炉に水封水が入るのを防ぐことができ、操業
が安定する。 (2)ガス化炉側の圧力上昇変動に対して水封シール強
度が向上し、操業範囲が広がる。
【0024】(3)石炭ガス化炉の急激な圧力上昇変動
で水封が破れたとしても、圧力容器に高温ガスが吹き出
さず、機器の熱影響を防ぐことができる。 (3)圧力容器の圧力が上昇して水封が破れたとして
も、ガス化炉内は浸水せず、サーマルショックによる炉
体損傷を防止することができる。 (4)水封水オーバーフロー配管から水封水がオーバー
フローしても、水位検知計と排水ラインを設けることに
より、圧力容器内の機器を浸水させることなく、操業を
継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の石炭ガス化装置の全体図である。
【図2】従来の石炭ガス化装置の全体図である。
【符号の説明】
1:石炭ガス化炉、2:圧力容器、3:熱分解炉、4:
ガス化炉、5:水冷ジャケット、6:耐火断熱材、7:
石炭ノズルもしくは石炭バーナー、9:チャーバーナ
ー、10:ガス冷却器、11:排ガスダクト、12:均
圧管、13:水封シール、13a:圧力容器側の水封容
積、13b:ガス化炉側の空間容積、13c:ガス化炉
側の水封容積、14:スラグホッパー、15:スラグ排
出口、16:水封水排水管、17:ベローズ、18:取
付部、19:Oリング、20:水封水オーバーフーロー
配管、21:水封水給水配管、22:排水配管、23:
流量調節弁、24:水位調節計LIC、25:水位検知
計LIC、26:流量調節弁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱分解炉の下方にガス化炉が連通して設
    けられた石炭ガス化炉もしくは該ガス化炉と熱分解炉上
    方に連通したガス冷却器を圧力容器内に格納し、ガス化
    炉の下部と圧力容器の底部をウォーターシール機構を介
    して接続する石炭ガス化装置において、ガス化炉側の水
    封シールの水位レベルを検出し、前記水位レベルを管理
    レベルになるように制御する機構を備えたことを特徴と
    する石炭ガス化装置。
  2. 【請求項2】 前記水封シールが、圧力容器側の水封容
    積に対し、ガス化炉側の水封容積を大きくしたことを特
    徴とする請求項1記載の石炭ガス化装置。
  3. 【請求項3】 前記水封シールが、圧力容器側の水封容
    積に対し、ガス化炉側の管理水封水レベルからガス化炉
    下端までの空間容積を大きくしたことを特徴とする請求
    項1記載の石炭ガス化装置。
  4. 【請求項4】 熱分解炉の下方にガス化炉が連通して設
    けられた石炭ガス化炉もしくは該ガス化炉と熱分解炉上
    方に連通したガス冷却器を圧力容器内に格納し、ガス化
    炉の下部と圧力容器の底部をウォーターシール機構を介
    して接続する石炭ガス化装置において、ガス化炉の下部
    及び水封シールを取り囲んで圧力容器と隔離するベロー
    ズに、ベローズ内が圧力容器に連通する水封水オーバー
    フロー配管を立設したことを特徴とする石炭ガス化装
    置。
  5. 【請求項5】 熱分解炉の下方にガス化炉が連通して設
    けられた石炭ガス化炉もしくは該ガス化炉と熱分解炉上
    方に連通したガス冷却器を圧力容器内に格納し、ガス化
    炉の下部と圧力容器の底部をウォーターシール機構を介
    して接続する石炭ガス化装置において、ウォーターシー
    ル機構部から圧力容器側にオーバーフローした水封水を
    検知し、圧力容器の外部に排水する機構を備えたことを
    特徴とする石炭ガス化装置。
JP2000089131A 2000-03-28 2000-03-28 石炭ガス化装置 Withdrawn JP2001271073A (ja)

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