JP2010254728A - ガス化設備の原料投入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原料を安定してガス化炉へ投入し得、且つガス化炉から切出装置や原料貯蔵装置側へのガス化ガスの逆流を確実に防止し得るガス化設備の原料投入装置を提供する。
【解決手段】切出装置２とガス化炉６とをつなぐ原料供給管３途中に、蒸気又は不活性ガスによって原料をガス化炉６側へ押し込むように搬送する押込エジェクタ２０を配設すると共に、該押込エジェクタ２０の入側に、前記ガス化炉６からガス化ガスが逆流した際に該ガス化ガスを蒸気又は不活性ガスによるエジェクタ効果により吸引してガス化炉６へ戻す吸引エジェクタ３０を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス化設備の原料投入装置に関するものである。

従来より、燃料として、石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料を用い、ガス化ガスを生成するガス化設備の開発が進められている。

図４は開発が進められているガス化設備の一例を示すものであって、該ガス化設備は、原料が貯蔵されたホッパ等の原料貯蔵装置１と、該原料貯蔵装置１に貯蔵された原料を切り出す切出装置２と、該切出装置２から原料が原料供給管３によりスライドゲート４を介して投入され且つ蒸気により流動媒体（硅砂、石灰石等）の流動層５を形成して前記原料（石炭、バイオマス、タイヤチップ等）のガス化を行いガス化ガスと可燃性固形分とを生成するガス化炉６と、該ガス化炉６で生成されたガス化ガスを抜き出すガス化ガス配管７途中に設けられ且つ前記ガス化ガスから流動媒体を分離するスプレ塔又はホットサイクロン等の媒体分離装置８と、前記ガス化炉６で生成された可燃性固形分が流動媒体と共にループシール９を介して導入され且つ空気又は酸素等の流動用ガスにより流動層１０を形成して前記可燃性固形分の燃焼を行う燃焼炉１１と、該燃焼炉１１の燃焼排ガスを抜き出す排ガス配管１２途中に設けられ且つ前記燃焼排ガスから流動媒体を分離し該分離した流動媒体をダウンカマー１３及びループシール１４を介して前記ガス化炉６に供給するホットサイクロン等の媒体分離装置１５とを備えてなる構成を有している。

前述の如きガス化設備においては、通常運転時、ガス化炉６において、蒸気により流動層５が形成されており、ここに原料貯蔵装置１に貯蔵された石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料を切出装置２から原料供給管３によりスライドゲート４を介して投入すると、該原料は水蒸気ガス化してガス化され、ガス化ガスと可燃性固形分とが生成され、前記ガス化炉６で生成された可燃性固形分は流動媒体と共にループシール９を介して、前記流動用ガスにより流動層１０が形成されている燃焼炉１１へ導入され、該可燃性固形分の燃焼が行われ、該燃焼炉１１からの燃焼排ガスは、排ガス配管１２を介してホットサイクロン等の媒体分離装置１５へ導入され、該媒体分離装置１５において、前記燃焼排ガスより流動媒体が分離され、該分離された流動媒体はダウンカマー１３及びループシール１４を介して前記ガス化炉６に戻され、循環される。

ここで、前記燃焼炉１１で可燃性固形分の燃焼に伴い高温になった流動媒体が燃焼排ガスと共に排ガス配管１２を通り前記媒体分離装置１５で分離され、前記ダウンカマー１３及びループシール１４を介してガス化炉６に供給されることにより、ガス化炉６の高温が保持されると共に、原料の熱分解によって生成したガスや、その残渣原料が蒸気と反応することによって、水性ガス化反応［Ｃ＋Ｈ₂Ｏ＝Ｈ₂＋ＣＯ］や水素転換反応［ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ＝Ｈ₂＋ＣＯ₂］が起こり、Ｈ₂やＣＯ等の可燃性のガス化ガスが生成される。

前記ガス化炉６で生成されたガス化ガスは、ガス化ガス配管７を通り、スプレ塔又はホットサイクロン等の媒体分離装置８で煤塵等が分離除去され、図示していない化学プラント或いはガスタービン等に供給される。

因みに、前記ガス化設備における通常運転中の熱不足時、即ち前記ガス化炉６において原料のガス化のための充分な熱が得られないような場合には、前記ガス化炉６へ供給される原料と同じ石炭、バイオマス、タイヤチップ等の燃料が補助的に前記燃焼炉１１へ投入されて燃焼が行われ、不足する熱を補うようになっている。又、前記ガス化設備における通常運転に到る前段階での循環予熱運転時には、前記ガス化炉６への原料の投入は行わずに、該ガス化炉６の底部から蒸気の代わりに流動用の空気を供給した状態で、前記石炭、バイオマス、タイヤチップ等の燃料が予熱用として前記燃焼炉１１へ投入されて燃焼が行われ、該燃焼炉１１での燃料の燃焼に伴い高温になった流動媒体が燃焼排ガスと共に排ガス配管１２を通り前記媒体分離装置１５で分離され、前記ダウンカマー１３及びループシール１４を介してガス化炉６に供給されることにより、ガス化設備の循環予熱が行われるようになっている。

尚、前述の如きガス化炉を備えたガス化設備と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

特開２００７−１１２８７２号公報

ところで、燃料として石炭を使用するボイラや焼却炉では、投入シュート内での堆積防止や炉内ガスの逆流防止のため、通常、投入口で空気による押し込みを行っているが、図４に示されるようなガス化設備におけるガス化炉６の場合には、蒸気によって原料のガス化を行うため、ガス化炉６内を空気雰囲気にすることはできず、原料供給管３内で原料が詰まったり、ガス化炉からガス化ガスが切出装置２や原料貯蔵装置１側へ逆流してしまう虞があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、原料を安定してガス化炉へ投入し得、且つガス化炉から切出装置や原料貯蔵装置側へのガス化ガスの逆流を確実に防止し得るガス化設備の原料投入装置を提供しようとするものである。

本発明は、原料が貯蔵された原料貯蔵装置と、該原料貯蔵装置に貯蔵された原料を切り出す切出装置と、該切出装置から原料が原料供給管を介して流動媒体の流動層に投入され且つ該原料のガス化を行いガス化ガスを生成するガス化炉とを備えたガス化設備の原料投入装置であって、
前記切出装置とガス化炉とをつなぐ原料供給管途中に、蒸気又は不活性ガスによって原料をガス化炉側へ押し込むように搬送する押込エジェクタを配設すると共に、該押込エジェクタの入側に、前記ガス化炉からガス化ガスが逆流した際に該ガス化ガスを蒸気又は不活性ガスによるエジェクタ効果により吸引してガス化炉へ戻す吸引エジェクタを配設したことを特徴とするガス化設備の原料投入装置にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

前述の如く構成すると、原料貯蔵装置に貯蔵された原料は、切出装置から原料供給管によりガス化炉へ投入されるが、押込エジェクタの作動により蒸気又は不活性ガスによってガス化炉側へ押し込まれるように搬送される形となるため、ガス化炉内を空気雰囲気にすることなく、原料供給管内で原料が詰まったりすることを予防することが可能となる。

又、万一、ガス化炉から原料供給管へガス化ガスが逆流したとしても、押込エジェクタの入側には吸引エジェクタを配設してあるため、ガス化ガスは、蒸気又は不活性ガスによるエジェクタ効果により吸引されてガス化炉へ戻され、切出装置や原料貯蔵装置側へ逆流してしまう心配がない。

前記ガス化設備の原料投入装置においては、前記原料供給管の途中に、上方より原料が供給される原料供給室を形成すると共に、該原料供給室の外周を覆うように押込エジェクタ本体を設け、該押込エジェクタ本体に、蒸気又は不活性ガスを供給する押込ガス供給管を接続し、前記原料供給室の押込エジェクタ本体で覆われた外周部所要箇所に、押込ガス供給管から押込エジェクタ本体内へ供給された蒸気又は不活性ガスを原料供給室内部へ斜め下向きに噴射するためのノズル孔を穿設することにより、前記押込エジェクタを構成することができる。

又、前記ガス化設備の原料投入装置においては、蒸気又は不活性ガスの吸引ガス供給管が接続される導入口と、前記ガス化炉へ通じるガス戻し管が接続される導出口とを同一軸線方向へ延びるよう配設し且つ該導入口及び導出口の軸線と直交する方向へ延びるよう開口する吸引口を配設して吸引エジェクタケーシングを形成し、該吸引エジェクタケーシングの内部に導入ノズルと導出ノズルとを、前記導入口及び導出口の軸線方向へ所要間隔をあけて取り付けることにより吸引エジェクタ本体を構成すると共に、前記押込エジェクタの入側に、吸引ノズルが突設された吸引室を形成し、該吸引室から突設された吸引ノズルに前記吸引エジェクタ本体の吸引口を接続することにより、前記吸引エジェクタを構成することができる。

本発明のガス化設備の原料投入装置によれば、原料を安定してガス化炉へ投入し得、且つガス化炉から切出装置や原料貯蔵装置側へのガス化ガスの逆流を確実に防止し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施例を示す全体概要構成図である。 本発明の実施例における押込エジェクタを示す要部拡大断面図であって、図１のＩＩ部相当図である。 本発明の実施例における吸引エジェクタを示す要部拡大断面図であって、図１のＩＩＩ部相当図である。 開発が進められているガス化炉と燃焼炉とを備えたガス化設備の一例を示す全体概要構成図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の実施例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４に示す従来のものと同様であるが、本実施例の特徴とするところは、図１〜図３に示す如く、切出装置２とガス化炉６とをつなぐ原料供給管３途中に、蒸気又は不活性ガス（窒素等）によって原料をガス化炉６側へ押し込むように搬送する押込エジェクタ２０を配設すると共に、該押込エジェクタ２０の入側に、前記ガス化炉６からガス化ガスが逆流した際に該ガス化ガスを蒸気又は不活性ガスによるエジェクタ効果により吸引してガス化炉６へ戻す吸引エジェクタ３０を配設した点にある。

前記押込エジェクタ２０は、図２に示す如く、前記原料供給管３の途中に、上方より原料が供給される原料供給室２１を形成すると共に、該原料供給室２１の外周を覆うように押込エジェクタ本体２２を設け、該押込エジェクタ本体２２に、蒸気又は不活性ガスを供給する押込ガス供給管２３を接続し、前記原料供給室２１の押込エジェクタ本体２２で覆われた外周部所要箇所に、押込ガス供給管２３から押込エジェクタ本体２２内へ供給された蒸気又は不活性ガスを原料供給室２１内部へ斜め下向きに噴射するためのノズル孔を穿設してなる構成を有し、前記押込ガス供給管２３から供給される蒸気又は不活性ガスを押込エジェクタ本体２２を介してノズル孔２４から原料供給室２１内へ噴射することにより、原料をガス化炉６側へ押し込むように搬送可能としてある。

前記押込エジェクタ本体２２の下部には、図２に示す如く、ドレン排出管２５を接続し、該ドレン排出管２５途中にはスチームトラップ２６（図１参照）を設けると共に、前記押込エジェクタ２０の外周には保温材２７を設けてある。

又、図３に示す如く、蒸気又は不活性ガスの吸引ガス供給管３１が接続される導入口３２と、前記ガス化炉６へ通じるガス戻し管３３が接続される導出口３４とを同一軸線方向へ延びるよう配設し且つ該導入口３２及び導出口３４の軸線と直交する方向へ延びるよう開口する吸引口３５を配設して吸引エジェクタケーシング３６を形成し、該吸引エジェクタケーシング３６の内部に導入ノズル３７と導出ノズル３８とを、前記導入口３２及び導出口３４の軸線方向へ所要間隔をあけて取り付けることにより吸引エジェクタ本体３９を構成すると共に、前記押込エジェクタ２０の入側に、吸引ノズル４０が突設された吸引室４１を形成し、該吸引室４１から突設された吸引ノズル４０に前記吸引エジェクタ本体３９の吸引口３５を接続することにより、前記吸引エジェクタ３０を構成してある。尚、前記導入ノズル３７の内部には、入側から出側へ向け流路断面積が漸次縮小される導入縮小テーパ管路部３７ａと、入側から出側へ向け流路断面積が同一の導入直管路部３７ｂと、入側から出側へ向け流路断面積が漸次拡張される導入拡張テーパ管路部３７ｃとを形成し、前記導出ノズル３８の内部には、入側から出側へ向け流路断面積が漸次縮小される導出縮小テーパ管路部３８ａと、入側から出側へ向け流路断面積が同一の導出直管路部３８ｂと、入側から出側へ向け流路断面積が漸次拡張される導出拡張テーパ管路部３８ｃとを形成してある。

次に、上記実施例の作用を説明する。

前述の如く構成すると、原料貯蔵装置１に貯蔵された石炭、バイオマス、タイヤチップ等の原料は、切出装置２から原料供給管３によりスライドゲート４を介してガス化炉６へ投入されるが、押込エジェクタ２０においては、押込ガス供給管２３から押込エジェクタ本体２２内へ供給された蒸気又は不活性ガスがノズル孔２４から原料供給室２１内部へ斜め下向きに噴射されることにより、前記原料がガス化炉６側へ押し込まれるように搬送される形となるため、ガス化炉６内を空気雰囲気にすることなく、原料供給管３内で原料が詰まったりすることを予防することが可能となる。

ここで、前記押込エジェクタ２０の外周には保温材２７を設けてあるため、特に、原料をガス化炉６側へ搬送するガスとして前記押込ガス供給管２３から蒸気を供給する場合には、該蒸気が冷えにくくなり、ドレン発生が抑制される一方、仮にドレンが発生しても、該ドレンは、ドレン排出管２５からスチームトラップ２６を介して確実に回収される形となり、有効となる。

又、万一、ガス化炉６から原料供給管３へガス化ガスが逆流したとしても、押込エジェクタ２０の入側には吸引エジェクタ３０を配設してあるため、吸引ガス供給管３１から蒸気又は不活性ガスを吸引エジェクタ本体３９の吸引エジェクタケーシング３６の導入口３２へ供給して、導入ノズル３７から導出ノズル３８へ流通させると、前記ガス化ガスは、吸引室４１から吸引ノズル４０及び吸引口３５を介し前記蒸気又は不活性ガスによるエジェクタ効果により吸引エジェクタ本体３９に吸引され、導出口３４からガス戻し管３３を経てガス化炉６へ戻され、切出装置２や原料貯蔵装置１側へ逆流してしまう心配がない。

こうして、原料を安定してガス化炉６へ投入し得、且つガス化炉６から切出装置２や原料貯蔵装置１側へのガス化ガスの逆流を確実に防止し得る。

尚、本発明のガス化設備の原料投入装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 原料貯蔵装置
２ 切出装置
３ 原料供給管
５ 流動層
６ ガス化炉
２０ 押込エジェクタ
２１ 原料供給室
２２ 押込エジェクタ本体
２３ 押込ガス供給管
２４ ノズル孔
３０ 吸引エジェクタ
３１ 吸引ガス供給管
３２ 導入口
３３ ガス戻し管
３４ 導出口
３５ 吸引口
３６ 吸引エジェクタケーシング
３７ 導入ノズル
３８ 導出ノズル
３９ 吸引エジェクタ本体
４０ 吸引ノズル
４１ 吸引室

Claims (3)

1. 原料が貯蔵された原料貯蔵装置と、該原料貯蔵装置に貯蔵された原料を切り出す切出装置と、該切出装置から原料が原料供給管を介して流動媒体の流動層に投入され且つ該原料のガス化を行いガス化ガスを生成するガス化炉とを備えたガス化設備の原料投入装置であって、
   前記切出装置とガス化炉とをつなぐ原料供給管途中に、蒸気又は不活性ガスによって原料をガス化炉側へ押し込むように搬送する押込エジェクタを配設すると共に、該押込エジェクタの入側に、前記ガス化炉からガス化ガスが逆流した際に該ガス化ガスを蒸気又は不活性ガスによるエジェクタ効果により吸引してガス化炉へ戻す吸引エジェクタを配設したことを特徴とするガス化設備の原料投入装置。
2. 前記原料供給管の途中に、上方より原料が供給される原料供給室を形成すると共に、該原料供給室の外周を覆うように押込エジェクタ本体を設け、該押込エジェクタ本体に、蒸気又は不活性ガスを供給する押込ガス供給管を接続し、前記原料供給室の押込エジェクタ本体で覆われた外周部所要箇所に、押込ガス供給管から押込エジェクタ本体内へ供給された蒸気又は不活性ガスを原料供給室内部へ斜め下向きに噴射するためのノズル孔を穿設することにより、前記押込エジェクタを構成した請求項１記載のガス化設備の原料投入装置。
3. 蒸気又は不活性ガスの吸引ガス供給管が接続される導入口と、前記ガス化炉へ通じるガス戻し管が接続される導出口とを同一軸線方向へ延びるよう配設し且つ該導入口及び導出口の軸線と直交する方向へ延びるよう開口する吸引口を配設して吸引エジェクタケーシングを形成し、該吸引エジェクタケーシングの内部に導入ノズルと導出ノズルとを、前記導入口及び導出口の軸線方向へ所要間隔をあけて取り付けることにより吸引エジェクタ本体を構成すると共に、前記押込エジェクタの入側に、吸引ノズルが突設された吸引室を形成し、該吸引室から突設された吸引ノズルに前記吸引エジェクタ本体の吸引口を接続することにより、前記吸引エジェクタを構成した請求項１又は２記載のガス化設備の原料投入装置。

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