JP2002114987A - 石炭ガス化装置 - Google Patents

石炭ガス化装置

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JP2002114987A JP2000307166A JP2000307166A JP2002114987A JP 2002114987 A JP2002114987 A JP 2002114987A JP 2000307166 A JP2000307166 A JP 2000307166A JP 2000307166 A JP2000307166 A JP 2000307166A JP 2002114987 A JP2002114987 A JP 2002114987A
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Makoto Takeda
誠 竹田
Akio Ueda
昭雄 植田
Fumihiko Hanayama
文彦 花山
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャーの圧蜜を解消して、チャーをガス化炉
に安定して供給でき、効率のよい運転ができる石炭ガス
化装置を提供する。 【解決手段】 微粉炭からガスを生成するガス化炉4
と、生成ガスに伴って流出する未燃物含有のチャーを回
収するチャー回収装置6と、チャー回収装置6からのチャ
ーをためるチャーホッパ8と、ホッパ8からチャーを不活
性ガス噴流による負圧を用いて吸引し該噴流に乗せてチ
ャー搬送ライン11を通してガス化炉4に供給するインジ
ェクションフィーダ9とを備えた石炭ガス化装置におい
て、ホッパ8とインジェクションフィーダ9間に弁25を、
チャー搬送ライン11に26弁を設け、かつホッパ8内にチ
ャーの圧蜜が生じた時に弁26を閉じることによりインジ
ェクションフィーダ9内の不活性ガス噴流をホッパ8内に
流入させ、圧蜜を破壊しチャーの流動性を回復させる制
御器29を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭に代表される
微粉固体炭素質原料を酸素、空気等の酸化剤を用いてガ
ス化させる気流層式石炭ガス化装置にかかり、特にガス
化の際に生じる未燃物含有チャーを回収しガス化炉に安
定して戻すに適した気流層石炭ガス化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭等の固体炭素質原料をガス化する方
法には、固定層、流動層、気流層等の各方式が種々提案
されている。気流層式は、原料を微粉にして酸素、空気
等の酸素含有ガスと共に原料の溶融温度以上の高い温度
(約1300〜1600℃)の炉内に供給してガス化し、その際
に生じる灰分を有害成分の溶出がないスラグに変換させ
るものである。気流層式ガス化方法は、高温処理の故に
固定層、流動層方式に比較して、ガス化効率が高く、適
用炭種が広い、また有害成分を出さないスラグの故に環
境適合性が優れている等の特徴を有している。そのた
め、気流層式は複合発電、燃料電池等の燃料ガス及び合
成ガス等の原料製造に適しており、国内外で積極的に開
発が進められている。なお、高ガス化効率の気流層ガス
化法については、例えば特開昭60-65094号公報に開示さ
れたものがある。
【0003】図2に従来の石炭ガス化装置の概略構成図
を示す。この石炭ガス化装置は、概略、微粉固体炭素質
原料と酸素、空気等からなる酸化剤とをバーナ2により
供給され、高温でガスを生成するガス化炉4と、ガス化
炉4から流出する生成ガスから未燃物を含有するチャー
をサイクロン又はフィルタ14で捕集し、回収するチャー
回収装置6と、チャー回収装置6から落下するチャーを溜
めるチャーホッパー8と、チャーホッパー8からチャーを
吸引し、チャー搬送ライン11を通じてガス化炉4に戻す
インジェクションフィーダ9とを備えている。そして、
チャー回収装置6でチャーを除去された生成ガスは、図
示しない脱硫装置等に送られる。チャー回収装置6内で
チャーが付着して圧力損失が上昇したフィルタ14は、高
圧の不活性ガスにより逆洗されて、チャーが定期的に払
い落とされる。
【0004】ところで、高圧下において微粉原料を取り
扱う場合、ホッパへ貯蔵したチャーが自重によってある
いは上方からの圧力によって粉体同士が凝集する、いわ
ゆる圧蜜をおこす可能性がある。特に気流層式ガス化装
置においては、チャー回収装置6で上方から6Mpa程度の
高圧ガスを噴射してフィルタ14を逆洗してフィルタ14に
固着したチャーを除去し、チャーを3Mpa程度のチャーホ
ッパ8へ払い落としているため、チャー回収装置6下流に
あるホッパ8内に溜まっているチャーには上方から非常
に高い圧力かかり、チャーの圧蜜も非常に強靭となる。
チャーが圧蜜されるとガス化炉4へのチャー搬送が直ち
に停止するため、ガス化炉4内の温度は灰の溶融温度よ
りもさらに急上昇し、炉壁等が損傷する可能性があり非
常に危険である。またチャーが供給されないため、原料
供給と酸化剤供給の収支がとれなくなりガス化炉運転が
不安定となる。
【0005】上記のようなチャーホッパ内でのチャーの
圧蜜を解除する方法としては、例えば特開昭61-12521号
公報に記載のものがある。この方法では、粉体をホッパ
から輸送管内に排出し、該管内を真空吸引することによ
り粉体を輸送する吸引式粉体空気輸送装置において、ホ
ッパ内面への粉体固着(圧蜜に相当)があったとき、輸
送管内に空気を周期的に取り入れるための空気吸込み弁
を閉止して、該弁からの空気の代わりにホッパ上部の気
体をホッパを通じて輸送管内に吸引し、その際に生じる
風圧によって粉体固着を除去する。
【0006】また、他の方法として特開昭54-124487号
公報に記載されたものがある。この方法を用いる装置
は、粉体を貯える圧力タンク(ホッパに相当)の下端部
に輸送管を連結し、圧力タンク内には内壁面に沿いかつ
下方に向けて空気噴射ノズルを設けて構成されてもので
あり、空気噴射ノズルに一次空気を供給し、輸送管には
二次空気を供給して圧力タンク内に粉粒体を圧力管を介
して輸送する。圧力タンク内にブリッジ(圧蜜)が発生
すると、空気噴射ノズルの一次空気量を多量に増加して
にブリッジを除去する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】先に述べたように、非
常に高圧のガスによる逆洗においてチャーの上方から高
い圧力がかかって発生したチャーの強靭な圧蜜を、特開
昭61-12521号公報に記載のように、チャーの下方からの
負圧によって破壊するためには、非常に強い負圧が必要
になる。また弱い負圧によって圧蜜を破壊しようとする
と完全に微粉まで破壊できず数mm程度の大きな固着物の
状態となり、後続のチャー搬送管を閉塞させる恐れがあ
る。一方、特開昭54-124487号公報に記載のように、ホ
ッパ内面に設置された空気噴射ノズルによって圧蜜を破
壊させる場合、空気噴射ノズル位置近傍では該ノズルか
ら供給されるガスの圧力が高いため圧蜜の除去は容易で
あるが、空気噴射ノズルから離れた位置では該ノズルか
ら噴出されたガスの圧力は低下しているため、圧蜜の破
壊は困難となりうる。さらに空気噴射ノズルが下方に向
かって設置されている場合には壁面のみに圧蜜が起こる
場合には除去可能であるが、例えばホッパ下部において
圧蜜が起こった場合にはチャーの上方から圧力をかける
ことになるのでノズルからガス噴射するにつれ圧蜜はさ
らに強靭となり逆効果である。
【0008】本発明の目的は、微粉固体炭素質原料と酸
素剤を用いてガス化炉でガス生成する際に生ずるチャー
を回収しホッパ内にため、このチャーをガス化炉に戻す
ように構成した石炭ガス化装置において、ホッパ内でチ
ャーの圧蜜が生じた場合に圧蜜を除去し、チャーを安定
してガス化炉に戻すことができる石炭ガス化装置を提供
することにある。
【0009】また本発明の別の目的は、微粉固体炭素質
原料と酸素剤を用いてガス化炉でガス生成する際に生ず
るチャーをフィルタにより回収しホッパ内にため、この
チャーをガス化炉に戻すように構成した石炭ガス化装置
において、フィルタの逆洗時に逆洗に用いる不活性ガス
によりホッパ内のチャーの圧蜜を生じない石炭ガス化装
置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の石炭ガス化装置は、微粉炭及び酸化剤から
ガスを生成するガス化炉と、ガス化炉から生成ガスに伴
って流出する未燃物含有のチャーを回収するチャー回収
装置と、チャー回収装置から落下するチャーをためるホ
ッパと、ホッパからチャーを不活性ガス噴流による負圧
を用いて吸引し、この不活性ガス噴流に乗せチャー搬送
ラインを通してガス化炉に供給するインジェクションフ
ィーダとを備えた石炭ガス化装置において、ホッパ−イ
ンジェクションフィーダ間に第1の弁を、チャー搬送ラ
インに第2の弁をそれぞれ設け、かつホッパ内にチャー
の圧蜜が生じた時に第2の弁を閉じることによりインジ
ェクションフィーダ内の不活性ガス噴流をホッパ内に流
入させ、圧蜜が解除された後に順次第1の弁を閉じ、第2
の弁を開け、第1の弁を開けることにより、インジェク
ションフィーダ内の不活性ガス噴流をチャー搬送ライン
に流入させる制御器を設けたことを特徴とするものであ
る。
【0011】上記構成によれば、ホッパ内でチャーの圧
蜜が生じチャーの搬送不能となった場合に、制御器はチ
ャー供給ラインの弁を閉じ、インジェクションフィーダ
からホッパに高圧のガス噴流を噴射させ、ホッパ内のチ
ャーの圧蜜を破壊し除去する。高圧のガス噴流はチャー
搬送方向に対して逆方向にホッパ上方へ噴出するので、
ホッパ内でチャーがいかなる位置及び量で圧蜜した場合
でも効率よく除去でき、かつ数mm程度の固着チャーを形
成させないため、チャーの流動性が良く、ガス化炉へチ
ャーを安定して供給することができる。
【0012】また上記別の目的を達成するために、本発
明の別の石炭ガス化装置は、微粉炭及び酸化剤からガス
を生成するガス化炉と、ガス化炉から流出する生成ガス
をフィルターにかけ生成ガスに含む未燃物含有チャーを
回収し、かつフィルターを逆洗する不活性ガスを導入す
るチャー回収装置と、チャー回収装置から落下するチャ
ーをためるホッパと、ホッパからチャーを別の不活性ガ
スの噴流による負圧を用いて吸引し、この不活性ガス噴
流に乗せチャー搬送ラインを通してガス化炉に供給する
インジェクションフィーダとを備えた石炭ガス化装置に
おいて、チャー回収装置−ホッパ間に弁を、またチャー
回収装置に不活性ガスを供給するラインに別の弁をそれ
ぞれ設け、かつ逆洗時にチャー回収装置−ホッパ間の弁
を閉め、それから不活性ガス供給ラインの別の弁を開
け、逆洗終了時にチャー回収装置−ホッパ間の弁を開
け、それから不活性ガス供給ラインの別の弁を閉める制
御器を設けたことを特徴とするものである。
【0013】本発明の別の石炭ガス化装置においては、
チャー回収装置のフィルタを逆洗する場合、制御器は、
逆洗開始時に不活性ガス供給ラインの別の弁を閉め、そ
れから不活性ガス供給ラインの別の弁を開ける、逆洗終
了時には不活性ガス供給ラインの別の弁を閉め、それか
ら不活性ガス供給ラインの別の弁を開けるので、逆洗に
用いる不活性ガスの高圧はホッパ内に達せず、逆洗によ
るチャー圧蜜を防止でき、全体的にチャー圧蜜の発生を
減少させ、ガス化炉へチャーをより安定して供給するこ
とができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態となる石炭ガ
ス化装置について、図面を用いて説明する。図1に本発
明の石炭ガス化装置を示す。
【0015】本発明の石炭ガス化装置は、概して、微粉
炭及び酸化剤からガスを生成するガス化炉4と、ガス化
炉4からの生成ガスをフィルター14にかけ生成ガスに含
むチャーを回収し、また定期的にフィルター14を不活性
ガスにより逆洗するチャー回収装置6と、チャー回収装
置6下方に位置しチャー回収装置6から落下するチャーを
ためるチャーホッパー8と、チャーホッパー8からチャー
を不活性ガス噴流による負圧を用いて吸引し、この不活
性ガス噴流に乗せチャー搬送配管11を通してガス化炉4
に供給するインジェクションフィーダ9と、から構成さ
れている。
【0016】さらにチャー回収装置6とチャーホッパー8
との間に弁24を、チャーホッパー8とインジェクション
フィーダ9との間に弁25を、チャー搬送ライン11に弁26
を、チャー回収装置6内のフィルター14を逆洗する不活
性ガスを供給するライン15に弁30を設けている。その
他、チャーホッパー8に溜まったチャーの重量を計る重
量検出器27と、チャー搬送ライン11の内圧または差圧を
検出する圧力検出器28と、圧蜜除去のため第2の弁25及
び第3の弁26を重量検出器27または圧力検出器28の検出
値により制御する第1の制御器29と、逆洗のため第1の弁
24及び第4の弁30を制御する第2の制御器31とを設けてい
る。
【0017】次に上記石炭ガス化装置の動作について説
明する。石炭等の微粉固体炭素質原料は、窒素等の不活
性ガスにより、ライン1を通りガス化炉4に設置された石
炭バーナ2へ送られ、ライン3により供給された酸素、空
気等の酸化剤と共に、原料中に含まれる灰の溶融点以上
の高温、かつ3Mpa程度の高圧のガス化炉4に供給されガ
ス化される。原料中の可燃分は一酸化炭素及び水素に富
むガスに変換されてライン5を通ってキャンドル型フィ
ルタ14を有するチャー回収装置6に送られ、灰分は溶融
スラグとなってガス化炉4底部へ落下させてそこからラ
イン7より炉外へ排出される。ガスに変換されなかった
未燃分を含むチャーは生成ガスと同伴し、チャー回収装
置6内でキャンドル型フィルタ14にて捕集されてチャー
ホッパ8へ送られる。チャーを取り除かれた生成ガスは
図示されていない後流の脱硫装置等へ送られる。チャー
が付着することにより圧力損失が上昇したフィルタ14は
ライン15より供給される6Mpa程度の高圧の窒素等の不活
性ガスにより逆洗されて、フィルタ14に付着したチャー
は定期的に払い落とされる。インジェクションフィーダ
9は、ライン10より送られる不活性ガス噴流により該フ
ィーダ9内に形成される負圧によって、チャーホッパ8
に溜まったチャーを、インジェクションフィーダ9へ落
下させ、該不活性ガス噴流に乗せてチャー搬送ライン11
を通してチャーバーナ12へ供給し、ライン13より送られ
る酸化剤とともに再びガス化炉4内へ投入されてガス化
させる。
【0018】チャーホッパ8に貯蔵されたチャーは、例
えば、チャーフィルタ装置6の逆洗等に用いる圧力によ
り圧蜜された場合、直ちにチャーが搬送されなくなるた
め、チャー搬送ライン11内の圧力あるいは差圧は減少
し、チャーホッパ8の重量は増加していくという異常な
状態となる。本発明では、異常発生の場合直ちに、制御
器29が、チャーホッパ8の重量検出器27、搬送ライン11
の圧力(差圧)検出器28からチャー搬送停止の信号を受
信して、チャー搬送ライン11の弁26を閉じる。このた
め、ライン10よりインジェクションフィーダ9に多量に
供給される不活性ガスがチャーホッパ8方向へ流れ、こ
の不活性ガス流がチャーホッパ8内のチャーの圧蜜を解
除するため、チャーの流動性を再び良くすることができ
る。
【0019】圧蜜解除後に制御器28は次のような復帰動
作を行う。先ずチャーホッパ8・インジェクションフィ
ーダ9間の弁25を閉じ、それからチャー搬送ライン11の
弁26を開くことにより、ライン10より供給される窒素等
の不活性ガスの流れをチャーホッパ8方向からチャー搬
送ライン11方向に転じ、適切な流れを形成させる。その
後、チャーホッパ8−インジェクションフィーダ9間の弁
25を開いて、チャーの搬送を再開する。かくして安定に
ガス化運転することができる。なお上記のように、弁25
閉→弁26開→弁25開の操作手順は、単に弁26を再び開け
てもチャー搬送ライン11の径が小さいため、ライン10よ
りインジェクションフィーダ9に供給される不活性ガス
の流れをチャーホッパ8に方向のままとなり、チャー搬
送ライン11に転向できないために、必要となる。
【0020】さらに本発明では、チャーの圧蜜の最大の
要因となるフィルタ装置6の逆洗を行う際、制御器30は
チャー回収装置6−チャーホッパ8間の弁24を閉じ、それ
から逆洗ライン15の弁30を開いて不活性ガスを導入する
ように制御する。かくして、チャーホッパ8に貯蔵され
たチャーが逆洗によって圧蜜されることが無くなり、チ
ャー搬送の円滑化を図ることができる。
【0021】以上のようにインジェクションフィーダ9
に供給される不活性ガスをチャーホッパ8に流してチャ
ーホッパ8内のチャーの圧蜜を解消する、あるいはさら
にチャー回収装置6の逆洗に用いる不活性ガスをチャー
ホッパ8内に流入しないようにしてチャーの圧蜜の発生
を防ぐことにより、チャーを安定してガス化炉に供給で
き、非常に安定なガス化炉運転が可能となる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、チャーの圧蜜によりチ
ャーの搬送ができなくなるトラブルを解消して、常にチ
ャーをガス化炉に安定して供給でき、ガス化炉を安全に
かつ安定して効率のよい運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態となる石炭ガス化装置の概
略構成図である。
【図2】従来の石炭ガス化装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1 原料供給ライン 2 石炭バーナ 3 酸化剤供給ライン 4 ガス化炉 5 生成ガスライン 6 チャー回収装置 7 スラグ排出ライン 8 チャーホッパ 9 インジェクションフィーダ 10 高圧不活性ガス供給ライン 11 チャー搬送ライン 12 チャーバーナ 13 酸化剤供給ライン 14 キャンドル型フィルタ 15 逆洗ライン 24 弁 25 弁 26 弁 27 重量検出器 28 圧力あるいは差圧検出器 29 制御器 30 弁 31 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花山 文彦 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 Fターム(参考) 3F047 AA03 AA15 BA02 CA09 CA10 CC11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微粉炭及び酸化剤からガスを生成するガ
    ス化炉と、該ガス化炉から生成ガスに伴って流出する未
    燃物含有のチャーを回収するチャー回収装置と、該チャ
    ー回収装置から落下するチャーをためるホッパと、該ホ
    ッパからチャーを不活性ガス噴流による負圧を用いて吸
    引し、該不活性ガス噴流に乗せチャー搬送ラインを通し
    て前記ガス化炉に供給するインジェクションフィーダと
    を備えた石炭ガス化装置において、 前記ホッパと前記インジェクションフィーダの間に第1
    の弁を、前記チャー搬送ラインに第2の弁をそれぞれ設
    け、かつ前記ホッパ内にチャーの圧蜜が生じた時に前記
    第2の弁を閉じることにより前記インジェクションフィ
    ーダ内の不活性ガス噴流をホッパ内に流入させ、前記圧
    蜜が解除された後に順次前記第1の弁を閉じ、前記第2の
    弁を開け、前記第1の弁を開けることにより、前記イン
    ジェクションフィーダ内の不活性ガス噴流を前記チャー
    搬送ラインに流入させる制御器を設けたことを特徴とす
    る石炭ガス化装置。
  2. 【請求項2】 微粉炭及び酸化剤からガスを生成するガ
    ス化炉と、該ガス化炉から流出する生成ガスをフィルタ
    ーにかけ生成ガスに含む未燃物含有チャーを回収し、か
    つ前記フィルターを逆洗する不活性ガスを導入するチャ
    ー回収装置と、該チャー回収装置から落下するチャーを
    ためるホッパと、該ホッパからチャーを別の不活性ガス
    の噴流による負圧を用いて吸引し、該不活性ガス噴流に
    乗せチャー搬送ラインを通して前記ガス化炉に供給する
    インジェクションフィーダとを備えた石炭ガス化装置に
    おいて、 前記チャー回収装置と前記ホッパの間に弁を、前記チャ
    ー回収装置に前記不活性ガスを供給するラインに別の弁
    をそれぞれ設け、かつ前記逆洗の開始時に前記弁を閉
    め、それから前記別の弁を開け、前記逆洗の終了時に前
    記別の弁を閉め、それから前記弁を開ける制御器を設け
    たことを特徴とする石炭ガス化装置。
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