JP2001521056A - 固形燃料から燃焼ガス、合成ガス、還元ガスを生ぜしめるための方法および装置 - Google Patents

固形燃料から燃焼ガス、合成ガス、還元ガスを生ぜしめるための方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、再生燃料および化石燃料、その他のバイオマス、塵芥、汚泥等から燃焼ガス、合成ガス、還元ガスを生ぜしめるための方法および装置であって、この再生燃料および化石燃料等は、反応器に供給される前にガス状の生成物および固体の生成物、たとえば乾留ガスと木炭とにほぼ分離され、別個に反応器に供給される形式のものにおいて、本発明によれば反応器は、コンビネーションバーナと、燃焼室と、逃出流ガス化装置と、熱補償通路と、水浴とから成っており、コンビネーションバーナは、ガス状の乾留生成物を化学量論的に少なく燃焼させるための装置と、液体状の成分を燃焼室壁に投げ付けるスワール装置とを有している。液体状のスラグ滴は水浴に落ちる。粉末燃料は燃焼室からのガス化媒体と、吸熱的にガス化ガスを形成するように反応し、残留コークスは旋回流を与えられ、対流的な熱吸収によって燃焼室壁の温度を、スラグ溶融温度より低くする。この場合、燃焼室の内壁に、凝固したスラグから成る保護層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、ドイツ連邦共和国特許第４４０４６７３号明細書により公知のよう
な再生燃料および化石燃料、その他のバイオマス、塵芥、汚泥、有利にはこれら
から生じる熱分解生成物から燃料ガス、合成ガス、還元ガスを生ぜしめるための
方法および装置に関する。熱分解生成物を使用する場合、この熱分解生成物は反
応器に供給される前に固体物質とガス状物質、たとえば低温乾留ガスと木炭とに
ほぼ分離され、別個に反応器に供給される。
【０００２】 本発明による装置は、エネルギー産業、化学工業、冶金学において、発動機、
合成プロセス、鉱石還元、製鉄のための燃焼ガス、合成ガス、還元ガスを効率よ
く生ぜしめるために使用することができる。
【０００３】 比較的多数のガス化の方法が存在するが、それはほぼ３つのグループ、即ち固
定床ガス化、流動床ガス化、逃出流ガス化（Flugstromvergasung）に分類できる
。ガス化のための装置では、この場合、特別に本発明による装置が分類される逃
出流ガス化のための装置では、エネルギ的な観点および所要ガス化媒体において
多くの妥協が強いられる。鉱物質の成分の溶融を伴う逃出流ガス化は主として一
段階で行われる。即ち、ガス化反応に関わる全ての媒体は１つの反応室に供給さ
れる。これにより全ての媒体は燃料の鉱物室の成分のスラッグ融点よりも高いレ
ベルにされる。このことは耐火性に内張りされ、冷却層によっても被覆された反
応器壁を有する反応器の場合に行われる。ＧＳＰ逃出流反応器（文献１，２参照
）においては典型的であるように冷却層を有する反応器では、ガス化ガスの顕熱
の大部分が冷却された壁に導出される。ガス化ガスを水蒸気飽和点まで水急冷す
る並流反応器では、冷却反応器壁が設けられていても設けられていなくても、さ
らに極めて大きな熱エネルギが低いエネルギ発生レベルまで下げられる。冷却反
応器内壁を有する反応器で、ガス化ガスが上方に向かって、かつ液体スラッグが
下方に向かって反応器から流出する向流反応器の場合には、付加的な熱または付
加的な燃焼によってスラッグ流出が保護される。このような処置によりガス化ガ
スの熱価を下げるために多くの酸素を必要とすることとなり、ひいてはガス化ガ
ス全体のエネルギ発生効率が悪くなる。このような対策を講じなければ、スラッ
グ流を維持することができないので、ガス化の作用が妨げられる。
【０００４】 ガス化媒体としての酸素によって運転される逃出流反応器では特に、反応相手
の極めて短い滞留時間しか存在しない。燃料不足時の酸素発生を回避するために
、極めて手間のかかる測定および監視が必要となる。
【０００５】 別個の熱分解によって燃料を供給される逃出流反応器は、熱分解生成物が反応
器に供給される前に冷却され、熱損失されるだけでなくガス調整および液体生成
物の処理に大きな手間を要するという欠点を有している。
【０００６】 本発明の課題は、先行技術の欠点を回避して、平均的に低い温度レベルのもと
で高いエネルギ放出効率で作業し、炭化水素およびクロロ炭化水素（ダイオキシ
ン、フラン）を有しておらず、発電消費のための燃焼ガス、合成ガスまたは還元
ガスとして、鉱物還元を行う熱において使用することができるようなガス化ガス
を生ぜしめる方法および反応器を提供することにある。
【０００７】 この課題は本発明によれば、請求項１に記載の特徴部により解決された。その
他の請求項は本発明の別の構成を成している。この解決手段は次のように行われ
る。即ち、反応器が、原則的には高い温度レベルの物理的な熱を、最小の損失の
もとで維持し、化学的に結合された熱を高めるために利用するように形成される
。この場合、燃焼温度における燃料及び／又はガスをまず初めに、バーナの出口
もしくは燃焼室の入り口で回転させる。これにより熱いスラッグ滴が壁に向かっ
て投げ付けられ、この壁に沿って、燃焼室の底面に設けられたスラッグ槽へと流
出する。燃焼室壁はこの場合、凝固したスラッグ溶融物の層が壁の上に形成され
、その層の上を別のスラッグが流れ、壁の外面が（反射された）ガス化ガスによ
って取りまかれるような温度レベルに保たれる。
【０００８】 燃焼室の底面は中央開口を有しており、この中央開口からは、スラッグ滴を有
さないガスが進入噴流として流出し、逃出流ガス化装置に到る。壁に沿って流出
するスラッグは、開口を取り囲む槽に集まる。この槽には有利には半径方向の流
出溝が設けられていて、ガスに対して平行に逃出流ガス化装置に流出する。この
ガス流出部はこの場合、通路として形成されていて、これによりガス化ガスは層
状にされる。これにより２つのことが得られる。１つは、流出するスラッグが、
ガス化装置の基部に設けられた水浴に向かって加速されることであり、もう１つ
は、下方に向かってガス化装置に流出するガスは比較的長く噴流として維持され
ることである。この場合、このガスは水浴の上側で圧縮効果により自ら減速し、
上方に向かって変向（反射）し、進入噴流に対して平行にガス化装置壁に沿って
上昇する。上昇するガス噴流には、還元する条件下で、炭素を含む粉末燃料が吹
き込まれ、この粉末燃料はまずは下降連行され、ジャケット状に上昇するガス部
分に到る。この場合装置の寸法および流れ速度は、粉末燃料のガス化に応じて設
計される。
【０００９】 ガス流出部を取り囲むように、上昇するガス部分が、流出する噴流と逆混合す
るのを防止するために、耐熱性の鋼またはセラミックから成るジャケットを配置
することもできる。このジャケットを貫通して槍形部材を介して粉末燃料が供給
される。
【００１０】 上昇ガスはたとえば案内装置を介して、装置の外側カバーと燃焼室のジャケッ
トとの間の中間室に到り、このジャケットに沿って熱補償を行い、ガス化ガス流
出部を介して装置から出る。
【００１１】 この装置は防熱ジャケットを有しており、有利には冷却される。
【００１２】 生じたガスは高品質で、直接使用することができる。
【００１３】 上昇ガスが熱補償通路に流入する前に、このガスは水または冷却ガスの流入飛
散により、たとえば不安定な運転状態で急冷される。
【００１４】 次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１５】 コンビネーションバーナ１が設けられている。このコンビネーションバーナ１
は、高温でガス状の乾留の生成物、即ち、タール、オイル、水のような蒸気状の
成分と、乾留生成物通路４の流入管片に位置する塵芥を収容し、スワール装置３
３を介して燃焼室９に導入する。コンビネーションバーナ１の乾留生成物通路に
は、残留コークス、灰、添加物８を反応器に供給するための管が配置されており
、これにより燃焼室１内で溶融された鉱物質の成分はスワールを与えられ、加熱
され、燃焼室９において液体状で壁に向かって投げ付けられる。灰の溶解温度以
上で行われるガス化媒体に対して少ない化学量論的な燃焼のために、コンビネー
ションバーナ１は、酸素７または空気３のための供給通路を有している。この酸
素７または空気３は乾留生成物と同様にスワール装置３３を介して、乾留生成物
をガス化媒体に迅速に置換し、残留コークス、灰、および場合によっては添加物
のような鉱物質成分を溶解するために燃焼室９に導入される。冷却されていない
成分への臨界的な熱導入を回避する目的で、始動および加熱のために必要な点火
燃料供給部２と、点火空気供給部５と、点火装置ならびに点火監視部６とがコン
ビネーションバーナ１に組み込まれる。このコンビネーションバーナ１ではこれ
らのエレメントは、継続的なガス化運転の際に流れる別の媒体から保護されてい
る。
【００１６】 木炭粉末燃料のために公知のスワールバーナを使用することも可能である。
【００１７】 燃焼室９は、残留コークス、灰、および添加物の鉱物質成分の溶融温度より高
い温度で運転される。燃焼室９の壁は熱を伝えるので、外方に向かう熱伝導に基
づき壁にスラッグが保護層を形成するように凝固し、さらに燃焼室９内の温度に
基づき液体スラッグは流出する。反応室１０の底面は、一体に形成された流出溝
を有するスラッグ捕捉槽１２として、スラッグ浴１３を形成するように形成され
ている。このスラッグ浴１３は、スラッグとガス化媒体１１との直接的な接触に
よって、およびガス化媒体１１を伴う、ガス流出部を通る並流によってもスラッ
グ流を常に保証する。ガス化条件下で化学量論的に少なく燃焼室９内で生ぜしめ
られるガス化媒体１１は、高く調整されたＣＯ2およびＨ2Ｏの含量のために吸熱
逃出流ガス化装置１４のガス化媒体１１として働く。ガス化媒体１１が有する顕
熱は、粉末燃料とガス化媒体との間の吸熱的なガス化反応のために使用される。
従って、粉末燃料のための槍形部材１５，１７が反応器内に設けられる。ガス化
媒体１１は進入噴流１６として吸熱性の逃出流ガス化装置１４に流入し、連行さ
れたスラッグ滴１８を加速させるので、スラッグ滴１８は水浴１９に集められ、
ここで耐溶離性の顆粒に凝固する。スラッグ排出部２２と、水供給部２１と水溢
流部２０とは媒体を導出し、蒸発水を補足するために設けられている。これらは
水浴１９とともに吸熱性逃出流反応器１４の下方の接続部を形成する。
【００１８】 ガス流出部３４の下側に、耐熱性の鋼またはセラミックから成るジャケット３
５が配置され、このジャケット３５を通って粉末燃料槍形部材５が貫通案内され
ているならば、進入噴流はさらに安定化させることができ、壁に対して平行にジ
ャケット状に上昇する反応ガスと逆混合されることはない。付加的な粉末燃料槍
形部材１７はその下方に位置している。上記の構造は、酸素を含まないガス化媒
体１１およびガス化させたい粉末燃料を吸熱性の逃出流反応器１４に供給するこ
と、および５００℃を越える高いガス化温度により、冷たい反応器領域への酸素
漏れが生じないことを保証する。
【００１９】 吸熱性のガス化の際に冷却されたガス化ガス２３の加熱のために熱補償通路２
６が働く。この熱補償通路２６には場合によっては案内装置２４が位置している
。この案内装置２４はガス化流２３に渦流スワールを与える。このスワールは、
燃焼室９の壁からの対流性の熱の導出を強化し、内側の燃焼室壁は、スラッグの
溶融温度よりも低く冷却され、これにより凝固されたスラッグにより保護層が形
成される。付加的に、冷却媒体導入部２８および導出部２９を介して供給される
冷却装置２７による燃焼室壁の冷却が強化される。５００℃〜１２００℃の間に
位置すべきガス化温度を低下させるために、ガス化ガスを急冷するための装置３
０が設けられていて、この装置には急冷ノズル３１が組み付けられている。耐火
性に被覆されたガス化ガス流出部２５を介して、ガス化ガスは反応器を離れる。
【００２０】 多段反応器の別の構成により、反応器の使用を大きく拡大することができる。
即ち、コンビネーションバーナ１の部分の残留コークス、灰、粉末燃料槍形部材
８，１５，１７と急冷ノズル３１とを交換することにより、外部からの場合によ
っては汚染された鉱物質の物質、鉱石も溶融することができ、外部からの微粒子
状の燃料をガス化することができ、固有の燃焼ガスまたは外部からの供給ガスを
調量のために使用することができ、水、水蒸気、冷却ガスのような異なる媒体に
よて急冷することができる。
【００２１】 水浴１９の代わりに吸熱性の逃出流ガス化装置１４の下方の接続部を形成する
、燃焼室９から流出する液体状のスラッグを捕集するための槽の構成も可能であ
る。
【００２２】 反応器には化学的・熱的保護のために耐火性ライニング３２が設けられている
。しかし耐熱性で防食性の材料および１０ＭＰａまでの圧力のための熱的な外部
絶縁体を設けることも考えられる。
【００２３】 吸熱性の逃出流ガス化装置１４への燃焼室９の漏れを防止するために、熱補償
通路２６の下方部分が円錐形に形成されている。
【００２４】 参考文献 １．カール／フリッツ「ノエル・コンヴェルジオンスフェアファーレン」（CA
RL/FRITZ : NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag fuer Energie-und Umwel
ttechnik GmbH 1994) ２．ルーカスｕ．ａ．「アイン・フェアグライヒ・フォン・コーレフェアガー
ズングスフェアファーレン・ウンター・ドゥルック・イン・デア・フルーグシュ
タウブボルケ」（LUCAS u.a. : Ein Vergleich von Kohlevergasungsverfahren
unter Druck in der Flugstaubwolke, Chemische Technik 1988, Heft 7, Seit
e 277-282)
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による反応器を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１ コンビネーションバーナ、 ２ 点火剤、 ３ 燃焼空気、 ４ 乾留生
成物、 ５ 点火空気、 ６ 監視部、 ７ 酸素、 ８ 残留コークス、灰、
９ 燃焼室、 １０ 反応質、 １１ ガス化媒体、 １２ スラッグ槽、
１３ スラッグ浴、 １４ 吸熱性逃出流ガス化装置、 １５ 粉末燃料槍形部
材、 １６ 進入噴流、 １７ 粉末燃料槍形部材、 １８ スラグ滴、 １９
水浴、 ２０ 水溢流部、 ２１ 水供給部、 ２２ スラッグ排出部、 ２
３ 上昇流、 ２４ 案内装置、 ２５ ガス化ガス流出部、 ２６ 熱補償通
路、 ２７ 冷却装置、 ２８ 冷却剤導入部、 ２９ 冷却剤導出部、 ３０
急冷装置、 ３１ 急冷ノズル、 ３２ 防熱ジャケット、 ３３ スワール
装置、 ３４ ガス流出部、 ３５ ジャケット
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月２８日（２０００．４．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 固形燃料から燃焼ガス、合成ガス、還元ガスを生ぜしめるため
の方法および装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、ドイツ連邦共和国特許第４４０４６７３号明細書により公知のよう
な再生燃料および化石燃料、その他のバイオマス、塵芥、汚泥、有利にはこれら
から生じる熱分解生成物から燃料ガス、合成ガス、還元ガスを生ぜしめるための
方法および装置に関する。熱分解生成物を使用する場合、この熱分解生成物は反
応器に供給される前に固体物質とガス状物質、たとえば低温乾留ガスと木炭とに
ほぼ分離され、別個に反応器に供給される。
【０００２】 本発明による装置は、エネルギー産業、化学工業、冶金学において、発動機、
合成プロセス、鉱石還元、製鉄のための燃焼ガス、合成ガス、還元ガスを効率よ
く生ぜしめるために使用することができる。
【０００３】 フランス特許第２１７７０８８号明細書により、石炭を３段階でガス化する方
法が公知である。この公知の方法では、第１プロセスで、水素と一酸化炭素とを
含む合成ガスを生ぜしめ、続くプロセスでこのガスをメタン化する。この方法で
はできるだけメタン化された燃料ガスを石炭から得るべきであるので、少なくと
も５０バールの、有利には７０バールの高いプロセス圧がメタン化のために必要
である。
【０００４】 第１の段階ではまず初めに合成ガスおよび液状のスラグが生ぜしめられ、第２
段階ではこれに別の燃料（石炭、水蒸気）が加えられる。この場合、メタン、水
素、一酸化炭素を有する生成ガスが形成されるだけでなく、スラグの冷却下で石
炭・スラグ混合物が形成される。
【０００５】 発生する石炭・スラグ混合物は次いで、付加的なプロセスで炭化された材料の
粒子を分離し、これを第３段階で戻すために水蒸気によって懸濁されるか又は、
流体化によって第３プロセスの流動床から取り出さなければならない。
【０００６】 付加的なエネルギコストがかかる炭化・スラグ混合物のための分離段階の他に
この方法にはとりわけ、溶融されたスラッグが、水蒸気、ガスまたは石炭のよう
な冷たい媒体を混入することにより冷却されるという欠点を有しており、この場
合、制御できない凝集および付着が生じる。
【０００７】 さらにこの３段階で行う方法では、反応物を長時間、流動床に保持しなければ
ならない。
【０００８】 さらに比較的多数のガス化の方法が存在するが、それはほぼ３つのグループ、
即ち固定床ガス化、流動床ガス化、逃出流ガス化（Flugstromvergasung）に分類
できる。ガス化のための装置では、この場合、特別に本発明による装置が分類さ
れる逃出流ガス化のための装置では、エネルギ的な観点および所要ガス化媒体に
おいて多くの妥協が強いられる。鉱物質の成分の溶融を伴う逃出流ガス化は主と
して一段階で行われる。即ち、ガス化反応に関わる全ての媒体は１つの反応室に
供給される。これにより全ての媒体は燃料の鉱物室の成分のスラッグ融点よりも
高いレベルにされる。このことは耐火性に内張りされ、冷却層によっても被覆さ
れた反応器壁を有する反応器の場合に行われる。ＧＳＰ逃出流反応器（文献１，
２参照）においては典型的であるように冷却層を有する反応器では、ガス化ガス
の顕熱の大部分が冷却された壁に導出される。ガス化ガスを水蒸気飽和点まで水
急冷する並流反応器では、冷却反応器壁が設けられていても設けられていなくて
も、さらに極めて大きな熱エネルギが低いエネルギ発生レベルまで下げられる。
冷却反応器内壁を有する反応器で、ガス化ガスが上方に向かって、かつ液体スラ
ッグが下方に向かって反応器から流出する向流反応器の場合には、付加的な熱ま
たは付加的な燃焼によってスラッグ流出が保護される。このような処置によりガ
ス化ガスの熱価を下げるために多くの酸素を必要とすることとなり、ひいてはガ
ス化ガス全体のエネルギ発生効率が悪くなる。このような対策を講じなければ、
スラッグ流を維持することができないので、ガス化の作用が妨げられる。
【０００９】 ガス化媒体としての酸素によって運転される逃出流反応器では特に、反応相手
の極めて短い滞留時間しか存在しない。燃料不足時の酸素発生を回避するために
、極めて手間のかかる測定および監視が必要となる。
【００１０】 別個の熱分解によって燃料を供給される逃出流反応器は、熱分解生成物が反応
器に供給される前に冷却され、熱損失されるだけでなくガス調整および液体生成
物の処理に大きな手間を要するという欠点を有している。
【００１１】 本発明の課題は、先行技術の欠点を回避して、平均的に低い温度レベルのもと
で高いエネルギ放出効率で作業し、炭化水素およびクロロ炭化水素（ダイオキシ
ン、フラン）を有しておらず、発電消費のための燃焼ガス、合成ガスまたは還元
ガスとして、鉱物還元を行う熱において使用することができるようなガス化ガス
を生ぜしめる、別個の分離段階を要さない簡単な方法および反応器を提供するこ
とにある。
【００１２】 この課題は本発明によれば、請求項１に記載の特徴部により解決された。その
他の請求項は本発明の別の構成を成している。この解決手段は次のように行われ
る。即ち、反応器が、原則的には高い温度レベルの物理的な熱を、最小の損失の
もとで維持し、化学的に結合された熱を高めるために利用するように形成される
。この場合、燃焼温度における燃料及び／又はガスをまず初めに、バーナの出口
もしくは燃焼室の入り口で回転させる。これにより熱いスラッグ滴が壁に向かっ
て投げ付けられ、この壁に沿って、燃焼室の底面に設けられたスラッグ槽へと流
出する。従って液体のスラグと固体の燃料との混合は防止される。燃焼室壁はこ
の場合、凝固したスラッグ溶融物の層が壁の上に形成され、その層の上を別のス
ラッグが流れ、壁の外面が（反射された）ガス化ガスによって取りまかれるよう
な温度レベルに保たれる。
【００１３】 燃焼室の底面は中央開口を有しており、この中央開口からは、スラッグ滴を有
さないガスが進入噴流として流出し、逃出流ガス化装置に到る。壁に沿って流出
するスラッグは、開口を取り囲む槽に集まる。この槽には有利には半径方向の流
出溝が設けられていて、ガスに対して平行に逃出流ガス化装置に流出する。この
ガス流出部はこの場合、通路として形成されていて、これによりガス化ガスは層
状にされる。
【００１４】 これにより２つのことが得られる。１つは、下方に向かってガス化装置に流出
するガスは比較的長く噴流として維持されることである。この場合、このガスは
水浴の上側で圧縮効果により自ら減速し、上方に向かって変向（反射）し、進入
噴流に対して平行にガス化装置壁に沿って上昇する。上昇するガス噴流には、還
元する条件下で、炭素を含む粉末燃料が吹き込まれ、この粉末燃料はまずは下降
連行され、ジャケット状に上昇するガス部分に到る。この場合装置の寸法および
流れ速度は、これにより十分な滞留時間が得られ、従って粉末燃料の十分なガス
化が行われるように設計される。
【００１５】 ガス流出部を取り囲むように、上昇するガス部分が、流出する噴流と逆混合す
るのを防止するために、耐熱性の鋼またはセラミックから成るジャケットを配置
することもできる。このジャケットを貫通して槍形部材を介して粉末燃料が供給
される。
【００１６】 上昇ガスはたとえば案内装置を介して、装置の外側カバーと燃焼室のジャケッ
トとの間の中間室に到り、このジャケットに沿って熱補償を行い、ガス化ガス流
出部を介して装置から出る。
【００１７】 この装置は防熱ジャケットを有しており、有利には冷却される。
【００１８】 生じたガスは高品質で、直接使用することができる。
【００１９】 上昇ガスが熱補償通路に流入する前に、このガスは水または冷却ガスの流入飛
散により、たとえば不安定な運転状態で急冷される。
【００２０】 次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。
【００２１】 コンビネーションバーナ１が設けられている。このコンビネーションバーナ１
は、高温でガス状の乾留の生成物、即ち、タール、オイル、水のような蒸気状の
成分と、乾留生成物通路４の流入管片に位置する塵芥を収容し、スワール装置３
３を介して燃焼室９に導入する。コンビネーションバーナ１の乾留生成物通路に
は、残留コークス、灰、添加物８を反応器に供給するための管が配置されており
、これにより燃焼室１内で溶融された鉱物質の成分はスワールを与えられ、加熱
され、燃焼室９において液体状で壁に向かって投げ付けられる。灰の溶解温度以
上で行われるガス化媒体に対して少ない化学量論的な燃焼のために、コンビネー
ションバーナ１は、酸素７または空気３のための供給通路を有している。この酸
素７または空気３は乾留生成物と同様にスワール装置３３を介して、乾留生成物
をガス化媒体に迅速に置換し、残留コークス、灰、および場合によっては添加物
のような鉱物質成分を溶解するために燃焼室９に導入される。冷却されていない
成分への臨界的な熱導入を回避する目的で、始動および加熱のために必要な点火
燃料供給部２と、点火空気供給部５と、点火装置ならびに点火監視部６とがコン
ビネーションバーナ１に組み込まれる。このコンビネーションバーナ１ではこれ
らのエレメントは、継続的なガス化運転の際に流れる別の媒体から保護されてい
る。
【００２２】 木炭粉末燃料のために公知のスワールバーナを使用することも可能である。
【００２３】 燃焼室９は、残留コークス、灰、および添加物の鉱物質成分の溶融温度より高
い温度で運転される。燃焼室９の壁は熱を伝えるので、外方に向かう熱伝導に基
づき壁にスラッグが保護層を形成するように凝固し、さらに燃焼室９内の温度に
基づき液体スラッグは流出する。反応室１０の底面は、一体に形成された流出溝
を有するスラッグ捕捉槽１２として、スラッグ浴１３を形成するように形成され
ている。このスラッグ浴１３は、スラッグとガス化媒体１１との直接的な接触に
よって、およびガス化媒体１１を伴う、ガス流出部を通る並流によってもスラッ
グ流を常に保証する。ガス化条件下で化学量論的に少なく燃焼室９内で生ぜしめ
られるガス化媒体１１は、高く調整されたＣＯ2およびＨ2Ｏの含量のために吸熱
逃出流ガス化装置１４のガス化媒体１１として働く。ガス化媒体１１が有する顕
熱は、粉末燃料とガス化媒体との間の吸熱的なガス化反応のために必要な熱を補
償するために使用される。従って、粉末燃料のための槍形部材１５，１７が反応
器内に設けられる。ガス化媒体１１は進入噴流１６として吸熱性の逃出流ガス化
装置１４に流入し、連行されたスラッグ滴１８を加速させるので、スラッグ滴１
８は水浴１９に集められ、ここで耐溶離性の顆粒に凝固する。スラッグ排出部２
２と、水供給部２１と水溢流部２０とは媒体を導出し、蒸発水を補足するために
設けられている。これらは水浴１９とともに吸熱性逃出流反応器１４の下方の接
続部を形成する。
【００２４】 ガス流出部３４の下側に、耐熱性の鋼またはセラミックから成るジャケット３
５が配置され、このジャケット３５を通って粉末燃料槍形部材５が貫通案内され
ているならば、進入噴流はさらに安定化させることができ、壁に対して平行にジ
ャケット状に上昇する反応ガスと逆混合されることはない。付加的な粉末燃料槍
形部材１７はその下方に位置している。上記の構造は、酸素を含まないガス化媒
体１１およびガス化させたい粉末燃料を吸熱性の逃出流反応器１４に供給するこ
と、および５００℃を越える高いガス化温度により、冷たい反応器領域への酸素
漏れが生じないことを保証する。
【００２５】 吸熱性のガス化の際に冷却されたガス化ガス２３の加熱のために熱補償通路２
６が働く。この熱補償通路２６には場合によっては案内装置２４が位置している
。この案内装置２４はガス化流２３に渦流スワールを与える。このスワールは、
燃焼室９の壁からの対流性の熱の導出を強化し、内側の燃焼室壁は、スラッグの
溶融温度よりも低く冷却され、これにより凝固されたスラッグにより保護層が形
成される。付加的に、冷却媒体導入部２８および導出部２９を介して供給される
冷却装置２７による燃焼室壁の冷却が強化される。５００℃〜１２００℃の間に
位置すべきガス化温度を低下させるために、ガス化ガスを急冷するための装置３
０が設けられていて、この装置には急冷ノズル３１が組み付けられている。耐火
性に被覆されたガス化ガス流出部２５を介して、ガス化ガスは反応器を離れる。
【００２６】 多段反応器の別の構成により、反応器の使用を大きく拡大することができる。
即ち、コンビネーションバーナ１の部分の残留コークス、灰、粉末燃料槍形部材
８，１５，１７と急冷ノズル３１とを交換することにより、外部からの場合によ
っては汚染された鉱物質の物質、鉱石も溶融することができ、外部からの微粒子
状の燃料をガス化することができ、固有の燃焼ガスまたは外部からの供給ガスを
調量のために使用することができ、水、水蒸気、冷却ガスのような異なる媒体に
よて急冷することができる。
【００２７】 水浴１９の代わりに吸熱性の逃出流ガス化装置１４の下方の接続部を形成する
、燃焼室９から流出する液体状のスラッグを捕集するための槽の構成も可能であ
る。
【００２８】 反応器には化学的・熱的保護のために耐火性ライニング３２が設けられている
。しかし耐熱性で防食性の材料および１０ＭＰａまでの圧力のための熱的な外部
絶縁体を設けることも考えられる。
【００２９】 吸熱性の逃出流ガス化装置１４への燃焼室９の漏れを防止するために、熱補償
通路２６の下方部分が円錐形に形成されている。
【００３０】 参考文献 １．カール／フリッツ「ノエル・コンヴェルジオンスフェアファーレン」（CA
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ズングスフェアファーレン・ウンター・ドゥルック・イン・デア・フルーグシュ
タウブボルケ」（LUCAS u.a. : Ein Vergleich von Kohlevergasungsverfahren
unter Druck in der Flugstaubwolke, Chemische Technik 1988, Heft 7, Seit
e 277-282)
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による反応器を概略的に示す図である。
【符号の説明】 １ コンビネーションバーナ、 ２ 点火剤、 ３ 燃焼空気、 ４ 乾留生
成物、 ５ 点火空気、 ６ 監視部、 ７ 酸素、 ８ 残留コークス、灰、
９ 燃焼室、 １０ 反応質、 １１ ガス化媒体、 １２ スラッグ槽、
１３ スラッグ浴、 １４ 吸熱性逃出流ガス化装置、 １５ 粉末燃料槍形部
材、 １６ 進入噴流、 １７ 粉末燃料槍形部材、 １８ スラグ滴、 １９
水浴、 ２０ 水溢流部、 ２１ 水供給部、 ２２ スラッグ排出部、 ２
３ 上昇流、 ２４ 案内装置、 ２５ ガス化ガス流出部、 ２６ 熱補償通
路、 ２７ 冷却装置、 ２８ 冷却剤導入部、 ２９ 冷却剤導出部、 ３０
急冷装置、 ３１ 急冷ノズル、 ３２ 防熱ジャケット、 ３３ スワール
装置、 ３４ ガス流出部、 ３５ ジャケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，Ｂ Ｙ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，Ｉ Ｄ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 再生燃料および化石燃料および他のバイオマス、塵芥、汚泥
    から、ガス状の酸素及び／又は酸素を含有するガスを添加しながら、ＣＯ2およ びＨ2Ｏを含有するガス化媒体に対して、無機的な成分の溶融温度よりも高い温 度で、化学量論的に少ない割合でバーナで行う燃焼によって、燃焼ガスおよび合
    成ガスおよび還元ガスを生ぜしめるための方法において、 イ）燃料及び／又はガスを燃焼室に流入させる際に回転させ、燃焼時に生じる
    液体鉱物質成分を、ほぼ垂直に配置されたバーナ壁に対して投げ付け、このとき
    に生じるガス化媒体から分離させ、 ロ）該ガス化媒体を、燃焼室の底面に設けられた中央開口を通してガス化反応
    器に案内し、この場合、ガス化媒体が進入噴流を形成し、 ハ）分離された前記液体成分を、燃焼室の底面に設けられた中央開口を通して
    導出し、この場合、スラッグ滴としてガス化媒体進入噴流によって連行し、反応
    器底面に向かって加速させ、ここで捕集し、この底面から導出し、 ニ）ガス化装置で、炭素を含有する粉末燃料をガス化媒体に供給し、ガス化反
    応が行われる際に、二酸化炭素が一酸化炭素に還元し、水蒸気が水素に還元し、 ホ）ガス進入噴流を、反応器底面の上側で変向させ、生じたガス化ガスを反応
    器の上側で導出し、燃焼ガスまたは合成ガスまたは還元ガスとなるように、引き
    続き脱塵し、化学的にクリーニングしながら処理することを特徴とする、再生燃
    料および化石燃料から燃焼ガスおよび合成ガスおよび還元ガスを生ぜしめるため
    の方法。
  2. 【請求項２】 燃料を変温的にまたはオートサーム式に３００〜８００℃に
    加熱し、この場合の生成物が、燃焼室に供給される前にガス状の炭素含有燃料と
    固体の炭素含有燃料、たとえば乾留ガスと木炭とに分離され、次いで別個に供給
    される、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 固体の炭素含有燃料を、粉末燃料を成すように粉砕する、請
    求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 バーナの所要の熱の一部を、ガス化ガス及び／又は燃焼ガス
    、合成ガス、還元ガスとの熱交換により補償する、請求項１から３までのいずれ
    か１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 ガス化ガスを、反応器壁と外側の燃焼室壁との間の空間を通
    して案内し、このガス化ガスは燃焼室から導出された熱の一部を吸収する、請求
    項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 熱いガス化ガスを、反応器壁と外側の燃焼室壁との間の空間
    への流入前に冷却する、請求項５または６記載の方法。
  7. 【請求項７】 スラッグを反応器底面の水浴内に集め、そこから導出する、
    請求項１から６までいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 冷却を、水、水蒸気、及び／又は冷却ガスによる急冷によっ
    て直接に、または反応器壁または反応器壁の内壁に結合された冷却面によって行
    う、請求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 炭素を含有する固体の燃料に、外部の鉱物質の材料及び／又
    は鉱石を添加し、燃焼の際に溶融する、請求項１から８までのいずれか１項記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 粉末燃料に、外部の微粒子状の燃料を添加する、請求項３
    から１４までのいずれか１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 粉末燃料を単数または複数の槍形部材を介して進入噴流に
    、有利には燃焼室底面のすぐ下で吹き込む、請求項１から１０までのいずれか１
    項記載の方法。
  12. 【請求項１２】 スラッグを、燃焼室の底面でスラッグ捕捉槽に集め、中央
    開口の流出溝を介して供給する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法を実施す
    るための装置であって、コンビネーションバーナ（１）と、その下に配置された
    燃焼室（９）とから成っており、燃料とガス（２，３，４，５，７，８）の供給
    部が設けられている形式のものにおいて、 イ）燃焼室（９）の頭部にはスワール装置（３３）が配置されていて、このス
    ワール装置（３３）を介して、コンビネーションバーナ（１）からの燃料とガス
    とが下方に向かって、この底面の中央に配置されたガス流出部（３４）に案内さ
    れていて、 ロ）ガス流出部（３４）の上方の端部がスラッグ槽（１２）によって取り囲ま
    れており、 ハ）ガス流出部（３４）の下側に、スラッグ槽（１９）とスラッグ排出部（２
    ２）とを備えた吸熱性の逃出流ガス化装置（１４）が位置しており、 ニ）ガス流出部（３４）の下側に、ガス化装置（１４）内に達する粉末燃料槍
    形部材（１５）が配置されていることを特徴とする、請求項１から１２までのい
    ずれか１項記載の方法を実施するための装置。
  14. 【請求項１４】 ガス流出部（３４）が吸熱性の逃出流ガス化装置（１４）
    の上方の領域で、耐熱性の材料から成るジャケット（３５）によって取り囲まれ
    ている、請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 上方の粉末燃料槍形部材（１５）と下方の粉末燃料槍形部
    材（１７）とが設けられており、上方の槍形部材（１５）がジャケット（３５）
    を貫通してガイドされている、請求項１３または１４記載の装置。
  16. 【請求項１６】 吸熱性の逃出流ガス化装置（１４）が防熱ジャケット（３
    ２）によって取り囲まれている、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の
    装置。
  17. 【請求項１７】 防熱ジャケットが燃焼室（９）を間隔をおいて、環状室の
    形の熱補償通路（２６）を形成しながら取り囲んでいる、請求項１３から１６ま
    でのいずれか１項記載の装置。
  18. 【請求項１８】 防熱ジャケット（３２）に燃焼室（９）の領域で冷却装置
    （２７）が設けられている、請求項１３から１７までのいずれか１項記載の装置
    。
  19. 【請求項１９】 環状室もしくは熱補償通路（２６）に案内装置（２４）が
    設けられている、請求項１３から１８までのいずれか１項記載の装置。
  20. 【請求項２０】 吸熱性の逃出流ガス化装置（１４）の上方の領域及び／又
    は熱補償通路に急冷装置（３０）が配置されている、請求項１３から１９までの
    いずれか１項記載の装置。
  21. 【請求項２１】 スラッグ槽（１２）が円錐状に形成されていて、スラッグ
    のための流出溝を有している、請求項１３から２０までのいずれか１項記載の装
    置。
  22. 【請求項２２】 燃焼室（９）の底面が円錐状に形成されていて、逃出流ガ
    ス化装置（１４）が漏れ防止装置として逆円錐を有しており、該逆円錐が燃焼室
    底面を間隔をおいて取り囲んでいる、請求項１３から２１までのいずれか１項記
    載の装置。
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