JP2506341B2 - 固体燃料の気化反応装置のためのスラグ除去装置及びその方法 - Google Patents

固体燃料の気化反応装置のためのスラグ除去装置及びその方法

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JP2506341B2 JP19699486A JP19699486A JP2506341B2 JP 2506341 B2 JP2506341 B2 JP 2506341B2 JP 19699486 A JP19699486 A JP 19699486A JP 19699486 A JP19699486 A JP 19699486A JP 2506341 B2 JP2506341 B2 JP 2506341B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、コークス,石炭,褐炭のような固体炭素材
料の気化に関し、特に、固体燃料の気化反応装置からの
スラグや重い灰がらを除去することに関するものであ
る。
(従来の技術) 技術的によく知られているものとして、コークス,石
炭,褐炭のような固体燃料は、すぐれた微粒子サイズの
ものを基にし、有用な合成ガス生成物を作るために設計
された気化反応装置の流路で油又は水と混合される。こ
のタイプの工程が実施される時、除去を要求される大量
の溶融スラグが反応装置内に形成される。固体燃料の気
化工程に生じたこの不用なスラグや重い灰は、固体化さ
れた無機質の物質とわずかな非反応カーボンとから成
る。一般的にこのスラグは、水とのスラリーの形成の過
程で高温,高圧の反応装置の底部から排出される。排出
されたそのスラリーは、温度として150゜F〜350゜F(65℃
〜177℃)の間で、圧力として100lb/in2〜500lb/in
2(重量ポンド毎平方インチ)(690kpa〜3450kpa)の間
の値を有している。従来のこのような装置及び方法は、
スラグの粒子サイズを小さくするための粉砕、圧力を減
少させるためのロツクホツパーの使用、排出されたスラ
リーの温度、圧力を低下させるための水の噴射とを含ん
でいる。
(課題を解決するための手段) 本発明は、加圧された固体燃料の気化反応装置からの
スラグと水のスラリーの連続的な、中断されない除去の
ための改良された装置及び方法を提供するものであり、
上記反応装置のスラグ排出端に接続され、スラグ固体の
粒子サイズを小さくするための少なくとも1つの加圧粉
砕機と;スラグと水のスラリーを連続的に流し、上記粉
砕機の排出端に接続されている導管を有する減圧システ
ムと;上記導管内に配置され、その導管の直径よりも小
さい直径の開口部を有してスラグと水のスラリーの連続
的な流れを制限するための少なくとも1つの制限要素
と;該制限要素が、減圧システムの排出端で反応装置の
圧力以下のレベルにスラリーの圧力を減ずることを特徴
としているものである。
スラリーの最終排出端圧力は、もしそのスラリーが他
の装置に移されないなら、実質的に大気圧であるかある
いはそれよりも高いか低いかである。本発明の装置はま
た付加的な粉砕機と流量の制限要素とを含み、その一連
の形態の中でスラグの粒子サイズの一層の減少と反応装
置からの圧力低下が行われる。流量の制限要素は、反応
装置からのスラリーの通路におけるスラリーの流量制限
を行い、それにより、連続的な流れ状態のもとで制限要
素を横切つて圧力低下が生ずる。
加圧された固体燃料の気化反応装置からのスラグと水
のスラリーの連続的な、中断されない除去のための方法
は;粒子サイズを小さくするために、反応装置の圧力と
実質的に等しい圧力で反応装置から排出されたスラリー
のスラグ固体を粉砕する手段と;連続的にスラリーが流
れる導管と、該導管内に配置され、その導管の直径より
小さい直径の開口部を有してスラリーの連続的な流れを
制限するための少なくとも1つの制限要素と、該制限要
素が、減圧システムの排出端で反応装置の圧力以下のレ
ベルにスラリーの圧力を減ずるような減圧システムを介
してスラリーを流す手段;とから成ることを特徴として
いる。その方法は、スラリー中の固体を粉砕し、スラリ
ーの流量を制限し、さらに、スラグの粒子サイズを小さ
くし、減圧システムからの圧力を低下させるような付加
手段を含んでいる。その方法はさらに、スラグ固体の粒
子サイズが粉砕する手段により小さくされたのち、スラ
リーに水を供給,混合する手段を設け、それにより、ス
ラリーの冷却と流量の調節を行い、減圧システムを介し
て圧力制御を行うことを特徴とするものである。
本発明のシステムは、加圧された気化反応装置からの
スラグの連続的な流れを供給し、その気化反応装置は、
よく知られたロツクホツパーシステムにより供給される
断続的な流れに比較して詰まりの危険を減ずるものであ
る。本発明の他の観点は、以下の詳細な説明から特殊な
技術を有していることが明らかである。
本発明の利点は、添付された図面と同時に、いくつか
の観点を通して記載された相当部分を参照する時、より
一層明らかになる。
(実施例) 本発明の原理が適用される以下の詳細な説明は、本発
明の観点を制限して解釈するものではない。
スラグ除去装置10は、気化反応装置1の底部からスラ
グと水のスラリーを粉砕,冷却,減圧するためのもの
で、第1図に示されている。反応装置1からの不用な排
出物は、固体残留物であり、その固体残留物は、固体に
なる無機残留物あるいは重い灰がらとして特徴づけるこ
とができる。スラグ排出物は、スラリーを形成するため
に反応装置1において水と混合される。反応装置1は、
温度,圧力、濃度の状況のもとに作用され、コークス,
石炭,褐炭をガス燃料に転換するために用いられる。反
応装置1の排出端における温度は、150゜F〜350゜F(65℃
〜177℃)の間であり、圧力は、100lb/in2〜500lb/in2
(重量ポンド毎平方インチ)(690kpa〜3450kpa)の間
である。好ましくは、反応装置1は、連続的に作用さ
れ、反応装置のスラグと水のスラリーの粉砕,冷却,減
圧は連続工程として行われる。
スラグと水のスラリーは、反応装置1から第1の導管
2を介して一次の粉砕機3に排出される。その粉砕機3
は、反応装置1の排出端における最高圧力に耐えること
のできるハウジングを有している。導管2と粉砕機3
は、フランジ4により接続されている。
一次の粉砕機3から不完全に粉砕されたスラグは、二
次の粉砕機3aに排出され、そこにおいてスラグはさらに
粉砕される。二次の粉砕機3aは、一次の粉砕機3におけ
るハウジングのようなハウジングを有し、反応装置1の
排出端における最高圧力に耐えることができる。粉砕機
3及び3aは、フランジ4aにより接続される。
粉砕されたスラグは、二次の粉砕機3aから第2の導管
5へスラリーとして排出される。第2の導管5は、フラ
ンジ4b及び4cにより二次の粉砕機3aと接続される。第2
の導管5を介する流れは、第1のバルブ5aにより制限さ
れる。第1のバルブ5aの下流において水は、第2のバル
ブ6aを介して導管6から第2の導管5へ導かれる。それ
からスラグと水のスラリーは、第2の導管5の一連の制
限要素7を介して通過する。バルブ5aと6aは、水の流量
と、スラグと水のスラリーの流量とを調節し制御する。
その流れは、第2の導管5を介して連続的に流れ、制限
要素7によつて課せられた流れの抵抗により圧力の減少
が生じる。スラリーの流れは、実質的に大気圧で最後の
制限要素7から排出される。
導管6からの水の供給と、導管5に制限要素7を設け
ることは、スラリーが減圧システムから排出されたあ
と、そのスラリーの流れの温度と圧力を減ずるためにス
ラリーへの水の噴射を不必要とするものである。さら
に、スラグの流れに供給された水の流量を制御するため
のバルブ6aの使用は、導管5にスラリーの流量を制御す
るための下流バルブを設ける必要性を克服するものであ
る。そのようなバルブにおける機械的耐久性の割合は、
水によつてのみ生ずる耐久性に比較するとスラリーの研
摩特性に高く依存しており、流量制御のためにスラリー
に水を供給する方法は、高い有益性と経済性とをもつて
いる。導管5への水の供給は、確実な安全性とスラグで
導管を詰まらせるのを防止するための最も有益な方法を
実現するものである。
導管5内に使用されている他の制限要素20は、第2図
に示されている。第2図によれば、制限要素20は、第1
図に示されたような、小さくされた直径の管である制限
要素7に似ている。小さくされた直径のオリフイス8aを
介して、耐久平板8を含んだ上記制限要素20は、スラグ
と水のスラリーの流量を制限するのに用いられる。その
平板8は、導管5内のフランジ4dにより支持されてい
る。またその平板8は、積層構造として形成され、上流
側の層は、シリコンカーバイト,タングステンカーバイ
ト,アルミナあるいは耐久性金属又は、セラミツク材料
であるような高い研摩耐久性材料から成る。図示されて
いないけれども、もし導管が、研摩耐久性材料で形成さ
れていないなら導管5のための研摩耐久性内張りを設け
てもよい。
導管5内に使用される2つの付加的制限要素30及び40
は、第3図及び第4図に示されている。第3図によれ
ば、制限要素30は、円錐支持体9を有し、該円錐支持体
9は、導管内のフランジ4eにより支持されており、スラ
グと水のスラリーを受け入れるためにオリフイス9bをも
つ耐久性円錐内張り9aを備えている。また、制限要素30
の両側にある導管5には、耐久性内張り挿入部材11を有
している。第4図によれば、他の有用な制限要素40が示
されており、該制限要素40は、導管5内の耐久性内張り
挿入部材13により支持され、かつ、オリフイス12aを有
する制限プラグ12を備えている。また、その制限要素40
は、図示されていないが、導管5の下流側フランジにお
ける阻止体により支持されている。プラグ12はアルミナ
のような堅い研摩耐久性セラミツク材料で継ぎ目なしに
有益にモールドされている。
上記のすべての制限要素の制限された開口部あるいは
オリフイスは、種々の要求された断面形状で形成されて
いる。例えば円形,長円形,正方形,三角形,長方形が
導管5内に使用される。最も有益な形は、オリフイスの
断面が円形のもので、導管の直径の10%〜30%の直径を
有するものである。異なる形のオリフイスのサイズは、
導管に対するオリフイスの比率と同様な関係を有するよ
うに選択される。スラグ除去装置10の構造材料は、前記
したような温度と圧力の状況のもとで耐久性のあるよく
知られた材料から選択される。例えば、炭素鋼のような
材料である。スラグと水のスラリーに対し厳密な機械的
耐久性が期待される部分については、前記したような高
い耐久性材料が使用される。
一次及び二次の粉砕機3及び3aは、図示されていない
が、回転板と粉砕板とを含む回転粉砕機である。そのよ
うな粉砕機は、技術的にはよく知られている。好ましく
は、スラグは、一次の粉砕機3において約21/2インチ
(63.5mm)の最大寸法に粉砕され、二次の粉砕機3aにお
いて21/8インチと1インチ(3.2mmと25mm)の間の寸法
に粉砕されるのがよい。
スラグ粉砕機の共同動作,制限要素,粉砕機の下流での
水の供給のための手段とは、固体燃料の気化反応装置か
らのスラグの除去のための連続した、信頼すべき、制御
可能な装置を提供するものであり、他のよく知られたス
ラグ除去システムよりスラグによつて詰まる傾向がはる
かに少ないものである。
本発明を説明するための、代表的な実施例とその詳細
が記載されているが、本発明の観点と精神の範囲内で、
種々の変更と、修正が可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の原理による固体燃料の気化工程にお
けるスラグ除去システムの概略図である。 第2図は、本発明による減圧システムの特別な制限要素
の断面図である。 第3図は、本発明による減圧システムの他の制限要素の
断面図である。 第4図は、本発明による減圧システムのさらに他の制限
要素の断面図である。 1……気化反応装置、2……第1の導管 3……一次の粉砕機、3a……二次の粉砕機 4,4a,4b,4c,4d,4e……フランジ 5……第2の導管、5a……第1のバルブ 6……導管、6a……第2のバルブ 7……制限要素、8……平板 8a,9b,12a……オリフイス 9……円錐支持体、9a……円錐内張り 10……スラグ除去装置、11,13……挿入部材 12……制限プラグ、20,30,40……制限要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク・エイ・ルイズ アメリカ合衆国ルイジアナ州70739,グ リーンウェル・スプリングス,チャムボ ード・ストリート 5112 (56)参考文献 特開 昭50−140503(JP,A) 特開 昭50−129605(JP,A) 特開 昭59−131694(JP,A) 特開 昭62−500179(JP,A)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧された固体燃料の気化反応装置からの
    スラグと水のスラリーの連続的な中断されない除去のた
    めの装置において、 上記反応装置のスラグ排出端に接続されてスラグ固体の
    粒子サイズを小さくする少なくとも1つの加圧粉砕機、
    上記粉砕機の排出端に接続された導管を有する減圧シス
    テム、及び上記導管を通るスラグと水のスラリーの連続
    な流れを制限する少なくとも1個の制限要素を含み、 上記制限要素は、前記導管内に配置され、前記導管の直
    径よりも小さい直径のオリフィスを有し、該オリフィス
    は、スラリーの流れを制限し、減圧システムの排出端に
    おけるスラリーの圧力を反応装置の圧力よりかなり低い
    圧力レベルまで減少させることを特徴とするスラグ除去
    装置。
  2. 【請求項2】前記反応装置のスラグ排出端に接続され、
    スラグ固体の粒子サイズを小さくするための一次粉砕
    機、及び該一次粉砕機の排出端に接続され、スラグ固体
    の粒子サイズを一層小さくするための二次粉砕機を有
    し、前記導管は、前記二次粉砕機の排出端に接続される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のスラグ
    除去装置。
  3. 【請求項3】スラグ固体の粒子サイズが粉砕機により小
    さくされた後のスラリーに水を供給し混合する手段を設
    けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
    に記載のスラグ除去装置。
  4. 【請求項4】前記スラリーに水を供給する手段は、水の
    流量を調節するためのバルブを有し、それによりスラリ
    ーを冷却し、前記減圧システムを介して流量の調節及び
    圧力制御を行うことを特徴とする特許請求の範囲第3項
    に記載のスラグ除去装置。
  5. 【請求項5】前記制限要素は、前記オリフィスを備える
    制限プラグを有し、制限プラグが導管内に挿入された内
    張りにより支持されることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項又は第2項に記載のスラグ除去装置。
  6. 【請求項6】前記オリフィスは、制限要素が位置される
    導管の直径の10〜30パーセントの直径を有することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第5項に記載のスラ
    グ除去装置。
  7. 【請求項7】加圧された固体燃料の気化反応装置からの
    スラグと水のスラリーの連続的な中断されない除去のた
    めの方法において、(a)前記反応装置圧力と等しい圧
    力で反応装置から排出されたスラリー中のスラグ固体を
    粉砕する段階、及び(b)導管及び少なくとも1つの制
    限要素を含む減圧システム内へスラリーを通す段階を含
    み、 前記スラリーは、減圧システムの導管を通って連続的に
    流れ、制限要素は、スラリーの連続的な流れを制限し、
    それにより減圧システムの排出端におけるスラリーの圧
    力を反応装置の圧力よりかなり低い圧力レベルまで減少
    させ、制限要素は、前記導管内に配置されスラリーの流
    れを制限する減少された直径のオリフィスを有し、減圧
    システムの排出端におけるスラリーの圧力を減少させる
    ことを特徴とするスラグ除去方法。
  8. 【請求項8】スラグ固体の粒子サイズが粉砕機により小
    さくされた後のスラリーに水を供給し混合する段階を設
    けたことを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載のス
    ラグ除去方法。
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