JP2544584B2 - 石炭ガス化炉及び石炭ガス化炉の使用方法 - Google Patents
石炭ガス化炉及び石炭ガス化炉の使用方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭をガス化剤（酸化
剤）と共に供給し反応させて可燃性ガスを得る石炭ガス
化炉に係り、特に噴流層粉末固体ガス化装置に適用する
のに好適な石炭ガス化炉に関する。本発明は、ガス化炉
の熱回収器入口部へ灰等が付着するのを抑制すると共に
付着物を容易に剥離できるようにした石炭ガス化炉であ
る。
剤）と共に供給し反応させて可燃性ガスを得る石炭ガス
化炉に係り、特に噴流層粉末固体ガス化装置に適用する
のに好適な石炭ガス化炉に関する。本発明は、ガス化炉
の熱回収器入口部へ灰等が付着するのを抑制すると共に
付着物を容易に剥離できるようにした石炭ガス化炉であ
る。
【０００２】
【従来の技術】石炭を灰の溶融温度以上の温度でガス化
する噴流層ガス化方法では、高効率で水素ガス，一酸化
炭素ガスを製造できるので、合成ガス製造用，燃料ガス
製造用として多くのガス化炉の開発が行われている。
する噴流層ガス化方法では、高効率で水素ガス，一酸化
炭素ガスを製造できるので、合成ガス製造用，燃料ガス
製造用として多くのガス化炉の開発が行われている。
【０００３】噴流層ガス化炉の安定運転上の最大の課題
は、ガス化炉反応部で可燃性ガスとともに生成した灰及
びチャー（またはフライアッシュ）等が熱回収器入口部
へ付着し堆積して該入口部を閉塞するのを防止すること
にある。
は、ガス化炉反応部で可燃性ガスとともに生成した灰及
びチャー（またはフライアッシュ）等が熱回収器入口部
へ付着し堆積して該入口部を閉塞するのを防止すること
にある。
【０００４】一般に噴流層ガス化炉は、鉛直方向に軸を
持つ円筒状のガス化室及びそれに追随する熱回収器及び
スラグ冷却室を有する。ガス化室に石炭及び酸化剤を噴
霧し、軸を中心とする旋回流を形成させる。旋回流を形
成させることにより、流体に加わる遠心力と圧力がバラ
ンスするため、中心付近に負圧が形成され、壁との間に
大きな圧力差が生じる。これによって、ガス流れは壁付
近では下降流となり、中心付近では上昇流となる。この
中心付近に形成される上昇流により、ガス化室で生成し
た石炭灰，チャー及び溶融灰がガス化室で生成した可燃
性ガスに同伴してガス化室の後流側に流れる。
持つ円筒状のガス化室及びそれに追随する熱回収器及び
スラグ冷却室を有する。ガス化室に石炭及び酸化剤を噴
霧し、軸を中心とする旋回流を形成させる。旋回流を形
成させることにより、流体に加わる遠心力と圧力がバラ
ンスするため、中心付近に負圧が形成され、壁との間に
大きな圧力差が生じる。これによって、ガス流れは壁付
近では下降流となり、中心付近では上昇流となる。この
中心付近に形成される上昇流により、ガス化室で生成し
た石炭灰，チャー及び溶融灰がガス化室で生成した可燃
性ガスに同伴してガス化室の後流側に流れる。
【０００５】このため、炉からの石炭灰，チャー等の飛
散を１００％抑制することは不可能である。石炭灰，チ
ャー等の飛散は、噴流層方式の炉にかぎらず、どのよう
な方式の炉においても生ずる。
散を１００％抑制することは不可能である。石炭灰，チ
ャー等の飛散は、噴流層方式の炉にかぎらず、どのよう
な方式の炉においても生ずる。
【０００６】通常、石炭等の粉末燃料を原料として使用
したガス化装置及び燃焼装置では、ガス化炉反応部であ
るガス化室で石炭と酸化剤（酸素，空気及び水蒸気）が
反応すると、燃えかすの灰及びチャーが必ず生成する。
それらは、ガス化炉反応部の上方に設置した、熱回収器
で冷却された後、生成ガス中のチャーは集塵装置（サイ
クロン等）で回収される。灰及びチャー等は、高温高圧
下で熱履歴を受け、フライアッシュ状態になり数ηｍの
小さい粒子が熱回収器入口部に優先的に付着する。その
原因としては、生成ガスと粒子の二次流れが発生してい
ること或いは雰囲気温度が１４００℃以上と高いこと等
があげられる。一般的に付着しやすい個所は、ガスの脈
流が発生しガス流れが不規則な所，熱電対等の突起物が
ある所及びガス流速が遅くダスト，チャーが滞留しやす
い所等である。
したガス化装置及び燃焼装置では、ガス化炉反応部であ
るガス化室で石炭と酸化剤（酸素，空気及び水蒸気）が
反応すると、燃えかすの灰及びチャーが必ず生成する。
それらは、ガス化炉反応部の上方に設置した、熱回収器
で冷却された後、生成ガス中のチャーは集塵装置（サイ
クロン等）で回収される。灰及びチャー等は、高温高圧
下で熱履歴を受け、フライアッシュ状態になり数ηｍの
小さい粒子が熱回収器入口部に優先的に付着する。その
原因としては、生成ガスと粒子の二次流れが発生してい
ること或いは雰囲気温度が１４００℃以上と高いこと等
があげられる。一般的に付着しやすい個所は、ガスの脈
流が発生しガス流れが不規則な所，熱電対等の突起物が
ある所及びガス流速が遅くダスト，チャーが滞留しやす
い所等である。
【０００７】よって、熱回収器入口部へのガス化炉反応
部からの灰，チャー等の付着による閉塞トラブルを回避
しないかぎりは、ガス化炉の長時間の安定運転を達成す
ることは困難である。
部からの灰，チャー等の付着による閉塞トラブルを回避
しないかぎりは、ガス化炉の長時間の安定運転を達成す
ることは困難である。
【０００８】従来、炉壁面への付着物防止手段に関して
は、数例が報告されている。しかし、石炭ガス化炉にお
ける熱回収器内壁部等への付着物除去方法に関する報告
例は極めて少なく、特開平3−239797 号公報ほか数例が
あるのみである。燃焼炉及び炉の後段側への塊状物の付
着を抑制し、付着物を剥離する方法に関する従来技術を
下記に示す。
は、数例が報告されている。しかし、石炭ガス化炉にお
ける熱回収器内壁部等への付着物除去方法に関する報告
例は極めて少なく、特開平3−239797 号公報ほか数例が
あるのみである。燃焼炉及び炉の後段側への塊状物の付
着を抑制し、付着物を剥離する方法に関する従来技術を
下記に示す。
【０００９】（１）噴流層ガス化部と流動層からなる熱
回収部を同一の炉内に設置することにより、石炭灰及び
スラグ等が熱回収部表面に付着することを防止する。こ
の方法は、噴流層ガス化部の上方の熱回収部である空筒
部に流動層を設け、流動層部とガス化部との連続部の直
径を、連続部を通過して上昇する石炭ガスの流速が流動
層の平均粒径の粒子の終端速度以上になるような直径と
するものである。これにより、連続部から流動層粒子が
ガス化炉内に落下することもなく、連続部及び流動層熱
回収部内では粒子が壁面と接触することにより、石炭灰
及びスラグ等が熱回収部伝熱表面に付着するのを防止で
きる。実開昭62−64750 号公報に記載の発明は、この方
式に関するものである。
回収部を同一の炉内に設置することにより、石炭灰及び
スラグ等が熱回収部表面に付着することを防止する。こ
の方法は、噴流層ガス化部の上方の熱回収部である空筒
部に流動層を設け、流動層部とガス化部との連続部の直
径を、連続部を通過して上昇する石炭ガスの流速が流動
層の平均粒径の粒子の終端速度以上になるような直径と
するものである。これにより、連続部から流動層粒子が
ガス化炉内に落下することもなく、連続部及び流動層熱
回収部内では粒子が壁面と接触することにより、石炭灰
及びスラグ等が熱回収部伝熱表面に付着するのを防止で
きる。実開昭62−64750 号公報に記載の発明は、この方
式に関するものである。
【００１０】（２）加圧気体噴射装置を介して加圧気体
を噴射し、コークス炉上昇管内壁もしくは熱交換器壁の
付着カーボンを除去する。特開昭58−120686号公報に
は、この方法に関する発明が記載されている。
を噴射し、コークス炉上昇管内壁もしくは熱交換器壁の
付着カーボンを除去する。特開昭58−120686号公報に
は、この方法に関する発明が記載されている。
【００１１】（３）ロータリキルン本体に水冷パイプを
設け、キルン本体の内壁の付着物を低温度にして軟化さ
せ、自然に剥離するようにして、キルン本体内壁の付着
物を除去できるようにする。また、キルン内壁温度を原
料軟化点温度以下に全長にわたって冷却することによ
り、キルン内壁への付着物の形成を防ぐ。この方法に関
連する発明は、特開昭58−2585号公報及び特開昭57−14
8179号公報に示されている。
設け、キルン本体の内壁の付着物を低温度にして軟化さ
せ、自然に剥離するようにして、キルン本体内壁の付着
物を除去できるようにする。また、キルン内壁温度を原
料軟化点温度以下に全長にわたって冷却することによ
り、キルン内壁への付着物の形成を防ぐ。この方法に関
連する発明は、特開昭58−2585号公報及び特開昭57−14
8179号公報に示されている。
【００１２】（４）キルン本体内にノズル挿入管を放射
状に配置し、これらのノズル挿入管中に高圧水注入ノズ
ルを設置することにより内壁の付着物を容易に除去す
る。この方法に関する発明は、特開昭58−2584号公報に
示されている。
状に配置し、これらのノズル挿入管中に高圧水注入ノズ
ルを設置することにより内壁の付着物を容易に除去す
る。この方法に関する発明は、特開昭58−2584号公報に
示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来法には、次の問題
点がある。
点がある。
【００１４】（イ）噴流層ガス化部と流動層からなる熱
回収部を同一の炉内に設置することにより、石炭灰，チ
ャー及びスラグ等が熱回収部表面に付着することを防止
する方法では、負荷量によって生成ガス量が変化するた
め噴流層ガス化部と流動層部の接続連続部の流速が変化
するとともに流動層内の終端速度が変化し、終端速度以
下の流動層内粒子が噴流層ガス化部内に落下し、安定な
流動層の形成が困難になると同時に噴流層ガス化部内に
も影響を及ぼし安定なガス化操作が困難になる。
回収部を同一の炉内に設置することにより、石炭灰，チ
ャー及びスラグ等が熱回収部表面に付着することを防止
する方法では、負荷量によって生成ガス量が変化するた
め噴流層ガス化部と流動層部の接続連続部の流速が変化
するとともに流動層内の終端速度が変化し、終端速度以
下の流動層内粒子が噴流層ガス化部内に落下し、安定な
流動層の形成が困難になると同時に噴流層ガス化部内に
も影響を及ぼし安定なガス化操作が困難になる。
【００１５】また、石炭灰，チャー及びスラグ等が熱回
収部内に入った場合には、流動している熱回収部内粒子
が激しく壁側に接触するため熱回収部表面に付着する危
険がなくなるが、石炭灰及びスラグ等が流動粒子に付着
し、粒径自体が大きくなり、造粒が進みすぎると層全体
の動きが鈍くなり、最終的には流動層の形成が困難にな
る。
収部内に入った場合には、流動している熱回収部内粒子
が激しく壁側に接触するため熱回収部表面に付着する危
険がなくなるが、石炭灰及びスラグ等が流動粒子に付着
し、粒径自体が大きくなり、造粒が進みすぎると層全体
の動きが鈍くなり、最終的には流動層の形成が困難にな
る。
【００１６】また、熱回収部内に石炭灰，チャー及びス
ラグ等が入る前に、噴流層ガス化部と流動層部の接続連
続部入口部に飛散した石炭灰，チャー及びスラグ等が付
着し、閉塞が生じやすい。
ラグ等が入る前に、噴流層ガス化部と流動層部の接続連
続部入口部に飛散した石炭灰，チャー及びスラグ等が付
着し、閉塞が生じやすい。
【００１７】（ロ）加圧気体噴射装置を介して加圧気体
を噴射し、コークス炉上昇管内壁もしくは熱交換器壁の
付着カーボンを除去する方法では、熱交換器内に加圧気
体噴射装置を上下に移動させて、付着部に高圧の気体を
噴射させ付着カーボンを着火，燃焼させ、もろくなった
カーボンを高圧空気で吹き飛ばすが、高温高圧下におい
ては、上下移動機構と熱交換器部との接続部のシール構
造が複雑になると同時にガス漏れ等が発生する危険があ
る。また、加圧気体噴射装置自体が高温部に挿入される
ため溶融する危険がある。
を噴射し、コークス炉上昇管内壁もしくは熱交換器壁の
付着カーボンを除去する方法では、熱交換器内に加圧気
体噴射装置を上下に移動させて、付着部に高圧の気体を
噴射させ付着カーボンを着火，燃焼させ、もろくなった
カーボンを高圧空気で吹き飛ばすが、高温高圧下におい
ては、上下移動機構と熱交換器部との接続部のシール構
造が複雑になると同時にガス漏れ等が発生する危険があ
る。また、加圧気体噴射装置自体が高温部に挿入される
ため溶融する危険がある。
【００１８】（ハ）ロータリキルン本体に水冷パイプを
設け、キルン本体の内壁の付着物を低温度にして軟化さ
せ、自然に剥離させるようにして、キルン本体の内壁の
付着物を容易に除去できるようにする方法及びキルン内
壁温度を原料軟化点温度以下に全長にわたって冷却する
ことにより、キルン内壁への付着物発生を防ぐ方法で
は、内壁の温度を原料軟化開始温度以下に冷却すること
により自然剥離や付着防止を行うが、冷却しただけでは
剥離が容易でなく、何等かの手段を設けないかぎり剥離
することは困難である。また、耐火壁内に水冷管を設置
して耐火物の表面温度を低下させているが、耐火壁では
いくら温度を低下させてもスラグ及びクリンカが付着し
た場合には、付着力が強く剥離が容易でない。
設け、キルン本体の内壁の付着物を低温度にして軟化さ
せ、自然に剥離させるようにして、キルン本体の内壁の
付着物を容易に除去できるようにする方法及びキルン内
壁温度を原料軟化点温度以下に全長にわたって冷却する
ことにより、キルン内壁への付着物発生を防ぐ方法で
は、内壁の温度を原料軟化開始温度以下に冷却すること
により自然剥離や付着防止を行うが、冷却しただけでは
剥離が容易でなく、何等かの手段を設けないかぎり剥離
することは困難である。また、耐火壁内に水冷管を設置
して耐火物の表面温度を低下させているが、耐火壁では
いくら温度を低下させてもスラグ及びクリンカが付着し
た場合には、付着力が強く剥離が容易でない。
【００１９】（ニ）キルン本体内にノズル挿入管を放射
状に配置し、これらのノズル挿入管中に高圧水注入ノズ
ルを設置することにより内壁の付着物を容易に除去する
方法では、本体内部に付着物が発生した場合に、運転停
止状態でノズルを本体内に挿入し、付着部に送り高圧水
を噴出させ、温度ショックと水撃力とにより強制的に剥
離するが、一旦運転を停止する必要があることから長期
連続運転を行うのに適さない。また、キルン本体は回転
しているためノズルと冷却水ラインとの接続が複雑にな
る。
状に配置し、これらのノズル挿入管中に高圧水注入ノズ
ルを設置することにより内壁の付着物を容易に除去する
方法では、本体内部に付着物が発生した場合に、運転停
止状態でノズルを本体内に挿入し、付着部に送り高圧水
を噴出させ、温度ショックと水撃力とにより強制的に剥
離するが、一旦運転を停止する必要があることから長期
連続運転を行うのに適さない。また、キルン本体は回転
しているためノズルと冷却水ラインとの接続が複雑にな
る。
【００２０】本発明の目的は、上記欠点をなくし、熱回
収器入口部への石炭灰，チャー及びスラグ等の付着を抑
制及び付着物を容易に剥離できるようにした石炭ガス化
炉を提供することにある。
収器入口部への石炭灰，チャー及びスラグ等の付着を抑
制及び付着物を容易に剥離できるようにした石炭ガス化
炉を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、石炭とガス化
剤を噴出して燃焼させるバーナを側壁に接線方向に向け
て複数個備えた円筒状のガス化室と、該ガス化室の下方
にスラグタップを介して設けられたスラグ冷却室と、該
ガス化室にて生成した可燃性ガスを冷却し熱回収する該
ガス化室の上方に設けられた熱回収器よりなる石炭ガス
化炉において、前記熱回収器入口部内壁面を金属にて形
成し、該熱回収器内壁面を冷却媒体が内部を循環する内
部冷却構造とし、該内壁面に付着物剥離用ガス噴出孔を
千鳥状に複数個設けて該剥離用ガスが旋回流を形成する
ようになし、該ガス化室内の上部の側壁に該ガス化室で
発生した可燃性ガスを冷却する冷却媒体噴出ノズルを備
えたことを特徴とする石炭ガス化炉にある。
剤を噴出して燃焼させるバーナを側壁に接線方向に向け
て複数個備えた円筒状のガス化室と、該ガス化室の下方
にスラグタップを介して設けられたスラグ冷却室と、該
ガス化室にて生成した可燃性ガスを冷却し熱回収する該
ガス化室の上方に設けられた熱回収器よりなる石炭ガス
化炉において、前記熱回収器入口部内壁面を金属にて形
成し、該熱回収器内壁面を冷却媒体が内部を循環する内
部冷却構造とし、該内壁面に付着物剥離用ガス噴出孔を
千鳥状に複数個設けて該剥離用ガスが旋回流を形成する
ようになし、該ガス化室内の上部の側壁に該ガス化室で
発生した可燃性ガスを冷却する冷却媒体噴出ノズルを備
えたことを特徴とする石炭ガス化炉にある。
【００２２】本発明は、従来技術の欠点をなくし、熱回
収器入口部への石炭灰，チャー及びスラグ等の付着を抑
制及び剥離する手段として、熱回収器入口部でのガス化
生成ガス（可燃性炉ガス）の温度を石炭中の灰の軟化点
以下に冷却し、かつ熱回収器入口部内壁面は金属表面を
露出させ、壁内部に冷却媒体（高圧水蒸気又は水）を循
環させて、その表面温度を４００℃以下にする。また付
着物を剥離する手段として熱回収器入口部表面に剥離用
ガス噴出孔（発生炉ガス，加圧水蒸気等）を壁面に対し
て接線方向に千鳥状に複数個設け、旋回流を形成させ、
その噴出孔から剥離用ガスを間歇的に流量を増大させて
噴出することにより付着物を強制的に剥離させる。更に
ガス化室内の上部の壁面からガス化室で生成した可燃性
ガスを冷却するための冷却媒体を噴出させる。
収器入口部への石炭灰，チャー及びスラグ等の付着を抑
制及び剥離する手段として、熱回収器入口部でのガス化
生成ガス（可燃性炉ガス）の温度を石炭中の灰の軟化点
以下に冷却し、かつ熱回収器入口部内壁面は金属表面を
露出させ、壁内部に冷却媒体（高圧水蒸気又は水）を循
環させて、その表面温度を４００℃以下にする。また付
着物を剥離する手段として熱回収器入口部表面に剥離用
ガス噴出孔（発生炉ガス，加圧水蒸気等）を壁面に対し
て接線方向に千鳥状に複数個設け、旋回流を形成させ、
その噴出孔から剥離用ガスを間歇的に流量を増大させて
噴出することにより付着物を強制的に剥離させる。更に
ガス化室内の上部の壁面からガス化室で生成した可燃性
ガスを冷却するための冷却媒体を噴出させる。
【００２３】本発明の石炭ガス化炉は、ガス化反応部す
なわちガス化室とスラグ冷却室及び熱回収器とから構成
される。好ましくは熱回収器を解体点検及び交換等が容
易なように熱回収器入口部及び熱回収器本体との二分割
構造にする。ガス化室内の上部に冷却媒体噴出ノズルを
設置し、ここから加圧水蒸気及びガス化炉生成ガスを噴
出させてガス化室で生成した可燃性ガスを冷却し、熱回
収器入口部に入る可燃性ガスの温度を石炭中の灰の軟化
点以下にする。熱回収器入口部内壁部は耐火物を内張り
しないで金属表面をむき出しにし、できれば凹凸のない
平滑な表面状態にする。また、熱回収器入口部壁面冷却
用の冷却媒体（加圧水蒸気又は水）を、ガス化反応部，
熱回収器本体用の冷却媒体の流通管とは別途の供給ライ
ンから供給し、単独で冷却媒体の流量を調節し、その表
面温度を４００℃以下にすることにより付着を抑制す
る。熱回収器入口部内壁面には、剥離用ガス噴出孔を千
鳥状に接線方向に複数個設置し、剥離用ガス（リサイク
ルガス，加圧水蒸気等）の旋回流を形成する。熱回収器
入口部には熱電対及びガス化反応部と熱回収器本体間の
差圧を検知する差圧発信器を設置し、それぞれ表面温度
及び圧力差を検出し、それらの検出値をそれぞれ設定値
（又は基準温度，基準圧力）と比較して、剥離用ガス噴
出孔から噴出する剥離用ガスの流量を間歇的に増減させ
て付着物を剥離する。
なわちガス化室とスラグ冷却室及び熱回収器とから構成
される。好ましくは熱回収器を解体点検及び交換等が容
易なように熱回収器入口部及び熱回収器本体との二分割
構造にする。ガス化室内の上部に冷却媒体噴出ノズルを
設置し、ここから加圧水蒸気及びガス化炉生成ガスを噴
出させてガス化室で生成した可燃性ガスを冷却し、熱回
収器入口部に入る可燃性ガスの温度を石炭中の灰の軟化
点以下にする。熱回収器入口部内壁部は耐火物を内張り
しないで金属表面をむき出しにし、できれば凹凸のない
平滑な表面状態にする。また、熱回収器入口部壁面冷却
用の冷却媒体（加圧水蒸気又は水）を、ガス化反応部，
熱回収器本体用の冷却媒体の流通管とは別途の供給ライ
ンから供給し、単独で冷却媒体の流量を調節し、その表
面温度を４００℃以下にすることにより付着を抑制す
る。熱回収器入口部内壁面には、剥離用ガス噴出孔を千
鳥状に接線方向に複数個設置し、剥離用ガス（リサイク
ルガス，加圧水蒸気等）の旋回流を形成する。熱回収器
入口部には熱電対及びガス化反応部と熱回収器本体間の
差圧を検知する差圧発信器を設置し、それぞれ表面温度
及び圧力差を検出し、それらの検出値をそれぞれ設定値
（又は基準温度，基準圧力）と比較して、剥離用ガス噴
出孔から噴出する剥離用ガスの流量を間歇的に増減させ
て付着物を剥離する。
【００２４】
【作用】本発明は、熱回収器入口部での可燃性生成ガス
の温度を石炭中の灰の軟化点以下に冷却するとともに熱
回収器入口部内壁面には金属表面を露出させ、かつその
壁を内部から冷却媒体で冷却して内壁面の表面温度を４
００℃以下に下げることにある。また、熱回収器入口部
表面に剥離用ガス噴出孔を壁面に対して接線方向に千鳥
状に複数個設けて剥離用ガスの旋回流を形成させ、その
流量を間歇的に増大させて付着物を剥離することにあ
る。
の温度を石炭中の灰の軟化点以下に冷却するとともに熱
回収器入口部内壁面には金属表面を露出させ、かつその
壁を内部から冷却媒体で冷却して内壁面の表面温度を４
００℃以下に下げることにある。また、熱回収器入口部
表面に剥離用ガス噴出孔を壁面に対して接線方向に千鳥
状に複数個設けて剥離用ガスの旋回流を形成させ、その
流量を間歇的に増大させて付着物を剥離することにあ
る。
【００２５】ガス化反応部では、石炭と酸化剤が反応し
発熱するため、１６００℃以上の高温になる。このた
め、石炭中の灰分が溶融して溶融灰（以下、スラグと称
す）状態になり、また未燃のカーボンを含有したチャー
が生成する。スラグはガス化室内を自然落下させ水を充
填したスラグホッパ内で急冷固化した後、回収する。ダ
スト及びチャーは生成ガスと同伴し、熱回収器に流れ
る。熱回収器入口部は通常の使用状態では約１５００℃
と高温になっているため、熱回収器入口部にダスト，チ
ャー等が付着堆積すると熱履歴を受け灰化し固化する。
発熱するため、１６００℃以上の高温になる。このた
め、石炭中の灰分が溶融して溶融灰（以下、スラグと称
す）状態になり、また未燃のカーボンを含有したチャー
が生成する。スラグはガス化室内を自然落下させ水を充
填したスラグホッパ内で急冷固化した後、回収する。ダ
スト及びチャーは生成ガスと同伴し、熱回収器に流れ
る。熱回収器入口部は通常の使用状態では約１５００℃
と高温になっているため、熱回収器入口部にダスト，チ
ャー等が付着堆積すると熱履歴を受け灰化し固化する。
【００２６】そこで熱回収器を解体点検及び交換等が容
易なように熱回収器本体と熱回収器入口部とに二分割し
た構造にする。そしてガス化室内の上部に可燃性ガスを
噴出させるためのノズルを複数個設置するとともに、熱
回収器内壁面に工夫を凝らす。
易なように熱回収器本体と熱回収器入口部とに二分割し
た構造にする。そしてガス化室内の上部に可燃性ガスを
噴出させるためのノズルを複数個設置するとともに、熱
回収器内壁面に工夫を凝らす。
【００２７】具体的には、熱回収器入口部内壁部は耐火
物を内張りしないで金属表面をむき出しにし、その内壁
面を内側から冷却媒体で冷却し冷却媒体の流量を調節し
て、その表面温度を４００℃以下に保持する。また、付
着状況の監視手段として熱回収器内壁部に熱電対を設
け、更にガス化反応部と熱回収器との間に差圧発信器を
設置して、常時その表面温度や圧力損失を測定し、デー
タ集積装置で記録した後、付着物剥離制御装置に送信
し、あらかじめ入力していた設定値（表面温度，圧力損
失）と熱電対及び差圧発信器の指示値（検出値）とを比
較し、温度差，圧力差がプラス側にあれば、付着してい
ると判断し、剥離用ガス（発生炉ガス又は高圧水蒸気
等）流量調節弁に送信し、剥離用ガス（発生炉ガス又は
高圧水蒸気等）を間歇的に噴出口から１２ｍ／ｓ以上の
流速で噴出させる。表面温度及び圧力損失が設定値に復
帰すれば、付着物剥離制御装置から剥離用ガス（発生炉
ガス又は高圧水蒸気等）流量調節弁に付着物剥離操作の
停止信号を送信し、噴出孔が閉塞しない程度のガス流量
に設定し流通した後、定常運転に入る。
物を内張りしないで金属表面をむき出しにし、その内壁
面を内側から冷却媒体で冷却し冷却媒体の流量を調節し
て、その表面温度を４００℃以下に保持する。また、付
着状況の監視手段として熱回収器内壁部に熱電対を設
け、更にガス化反応部と熱回収器との間に差圧発信器を
設置して、常時その表面温度や圧力損失を測定し、デー
タ集積装置で記録した後、付着物剥離制御装置に送信
し、あらかじめ入力していた設定値（表面温度，圧力損
失）と熱電対及び差圧発信器の指示値（検出値）とを比
較し、温度差，圧力差がプラス側にあれば、付着してい
ると判断し、剥離用ガス（発生炉ガス又は高圧水蒸気
等）流量調節弁に送信し、剥離用ガス（発生炉ガス又は
高圧水蒸気等）を間歇的に噴出口から１２ｍ／ｓ以上の
流速で噴出させる。表面温度及び圧力損失が設定値に復
帰すれば、付着物剥離制御装置から剥離用ガス（発生炉
ガス又は高圧水蒸気等）流量調節弁に付着物剥離操作の
停止信号を送信し、噴出孔が閉塞しない程度のガス流量
に設定し流通した後、定常運転に入る。
【００２８】
【実施例】本発明のガス化炉熱回収器への付着抑制及び
付着物剥離方法の実施例を図１〜図４に従って説明す
る。
付着物剥離方法の実施例を図１〜図４に従って説明す
る。
【００２９】図１及び図２には熱回収器入口部３３に流
入する可燃性ガスの温度を下げるために冷却媒体噴出ノ
ズル７２を設置し、熱回収器壁面温度を低下させるため
に壁内部に冷却媒体を循環させる流通路６３を設置し、
また付着物剥離用ガス噴出孔５６を設けたガス化炉の詳
細図を示す。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３に
は本発明の熱回収器入口部３３の拡大図を示し、図４に
図３のＤ−Ｄ断面図を示す。
入する可燃性ガスの温度を下げるために冷却媒体噴出ノ
ズル７２を設置し、熱回収器壁面温度を低下させるため
に壁内部に冷却媒体を循環させる流通路６３を設置し、
また付着物剥離用ガス噴出孔５６を設けたガス化炉の詳
細図を示す。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３に
は本発明の熱回収器入口部３３の拡大図を示し、図４に
図３のＤ−Ｄ断面図を示す。
【００３０】ガス化室内に流通する微粉炭は、通常、窒
素ガス，空気又は二酸化炭素等の気体を搬送ガスとして
矢印１１，１１′から搬送され、石炭バーナ１２，１３
からガス化炉反応部２５すなわちガス化室に吹き込まれ
る。石炭バーナは上下二段に設けられており、上段の石
炭バーナ１２及び下段の石炭バーナ１３とも接線方向に
向けてそれぞれ複数個配置されている。酸化剤（空気又
は酸素）は矢印１４，１５から石炭バーナ１２，１３に
供給され、該バーナの先端出口部で微粉炭と接触し混合
する。
素ガス，空気又は二酸化炭素等の気体を搬送ガスとして
矢印１１，１１′から搬送され、石炭バーナ１２，１３
からガス化炉反応部２５すなわちガス化室に吹き込まれ
る。石炭バーナは上下二段に設けられており、上段の石
炭バーナ１２及び下段の石炭バーナ１３とも接線方向に
向けてそれぞれ複数個配置されている。酸化剤（空気又
は酸素）は矢印１４，１５から石炭バーナ１２，１３に
供給され、該バーナの先端出口部で微粉炭と接触し混合
する。
【００３１】ガス化炉反応部２５の内面は耐火材を内張
りした耐火壁６２になっており、その耐火壁６２の内側
にはガス化炉反応部を内部から冷却するための加圧水蒸
気流通路６１を有する。加圧水蒸気は管５２から流入し
管５３から排出される。ガス化炉は、ガス化炉反応部
（ガス化室）２５，スラグ冷却部（スラグ冷却室）５
８，熱回収器入口部３３，熱回収器本体６６から構成さ
れている。
りした耐火壁６２になっており、その耐火壁６２の内側
にはガス化炉反応部を内部から冷却するための加圧水蒸
気流通路６１を有する。加圧水蒸気は管５２から流入し
管５３から排出される。ガス化炉は、ガス化炉反応部
（ガス化室）２５，スラグ冷却部（スラグ冷却室）５
８，熱回収器入口部３３，熱回収器本体６６から構成さ
れている。
【００３２】微粉炭は酸化剤（空気又は酸素）とガス化
炉反応部２５で反応し、水素，一酸化炭素に富む可燃性
ガスに転化される。生成ガス（又は発生炉ガス）６７
は、ガス化炉反応部２５を出た後、ガス化反応部上部の
熱回収器入口部３３を通り、熱回収器本体６６を経て、
集塵装置３５等の精製系に導かれる。集塵装置３５はサ
イクロン構造が好適である。
炉反応部２５で反応し、水素，一酸化炭素に富む可燃性
ガスに転化される。生成ガス（又は発生炉ガス）６７
は、ガス化炉反応部２５を出た後、ガス化反応部上部の
熱回収器入口部３３を通り、熱回収器本体６６を経て、
集塵装置３５等の精製系に導かれる。集塵装置３５はサ
イクロン構造が好適である。
【００３３】一方、ガス化炉反応部２５で溶融した石炭
灰（以下スラグと称す）はガス化炉反応部２５の内壁を
伝わりスラグタップ２８の中心部にあるスラグタップ孔
28′を通ってスラグ冷却部５８に落下し、さらにスラグ
回収装置３０内に入る。
灰（以下スラグと称す）はガス化炉反応部２５の内壁を
伝わりスラグタップ２８の中心部にあるスラグタップ孔
28′を通ってスラグ冷却部５８に落下し、さらにスラグ
回収装置３０内に入る。
【００３４】従来、炉構造に限らず微粉炭を石炭バーナ
１２，１３の先端出口部で酸化剤（空気又は酸素）と接
触混合し１６００℃以上の高温にしてガス化反応を促進
すると、高温ガスにさらされた粒子は熱履歴を受け、石
炭灰，チャー又はフライアッシュ等になり、生成ガス
（又は発生炉ガス）６７とともにガス化炉反応部２５か
ら熱回収器に導かれて、熱回収されながら冷却される。
この際に石炭灰，チャー又はフライアッシュ等の一部は
熱回収器の壁面に付着する。
１２，１３の先端出口部で酸化剤（空気又は酸素）と接
触混合し１６００℃以上の高温にしてガス化反応を促進
すると、高温ガスにさらされた粒子は熱履歴を受け、石
炭灰，チャー又はフライアッシュ等になり、生成ガス
（又は発生炉ガス）６７とともにガス化炉反応部２５か
ら熱回収器に導かれて、熱回収されながら冷却される。
この際に石炭灰，チャー又はフライアッシュ等の一部は
熱回収器の壁面に付着する。
【００３５】ガス化炉反応部内の上部には、冷却媒体噴
出ノズル７２が設けられ、そこから加圧水蒸気又はガス
化炉生成ガスが矢印で示すように噴出される。ここでガ
ス化炉生成ガスとはガス化炉から出て精製系で精製され
たガスを言う。熱回収器入口部の内面に付着する付着物
を剥離するためにガス化炉生成ガス又は加圧水蒸気より
なる剥離用ガスをライン２１から剥離用ガス流通路５５
を経て剥離用ガス噴出孔５６に供給し噴出させる。ま
た、熱回収器入口部内壁面３２を冷却するために、管５
０から加圧水蒸気又は水を冷却媒体流通路６３に供給し
管５１へと排出する。熱回収器入口部内壁の表面温度を
熱電対５７で検知し、また熱回収器入口部差圧発信器６
８を設けて、これらのデータをデータ集積装置４２に取
り込み、剥離用ガス流量制御信号発生手段４５に送る。
出ノズル７２が設けられ、そこから加圧水蒸気又はガス
化炉生成ガスが矢印で示すように噴出される。ここでガ
ス化炉生成ガスとはガス化炉から出て精製系で精製され
たガスを言う。熱回収器入口部の内面に付着する付着物
を剥離するためにガス化炉生成ガス又は加圧水蒸気より
なる剥離用ガスをライン２１から剥離用ガス流通路５５
を経て剥離用ガス噴出孔５６に供給し噴出させる。ま
た、熱回収器入口部内壁面３２を冷却するために、管５
０から加圧水蒸気又は水を冷却媒体流通路６３に供給し
管５１へと排出する。熱回収器入口部内壁の表面温度を
熱電対５７で検知し、また熱回収器入口部差圧発信器６
８を設けて、これらのデータをデータ集積装置４２に取
り込み、剥離用ガス流量制御信号発生手段４５に送る。
【００３６】熱回収器入口部３３は、解体点検及び交換
が容易にできるように熱回収器本体６６から分割されて
いる。分割することにより冷却媒体流通部６３内を流通
する加圧水蒸気又は水の循環量を単独で調節できること
から熱回収器入口部内壁面３２の表面温度を維持，調整
できる利点がある。石炭灰等の付着に及ぼす表面温度の
影響について文献等の報告は少ない。そこで、熱回収器
壁面の表面温度に及ぼす付着度合いの影響について、ホ
ットモデルを用いて調べた。図６に表面温度に及ぼす付
着率を示す。横軸に表面温度（℃），縦軸に付着率Ｘ
（％）を示す。付着率の定義を下記に示す。
が容易にできるように熱回収器本体６６から分割されて
いる。分割することにより冷却媒体流通部６３内を流通
する加圧水蒸気又は水の循環量を単独で調節できること
から熱回収器入口部内壁面３２の表面温度を維持，調整
できる利点がある。石炭灰等の付着に及ぼす表面温度の
影響について文献等の報告は少ない。そこで、熱回収器
壁面の表面温度に及ぼす付着度合いの影響について、ホ
ットモデルを用いて調べた。図６に表面温度に及ぼす付
着率を示す。横軸に表面温度（℃），縦軸に付着率Ｘ
（％）を示す。付着率の定義を下記に示す。
【００３７】付着率＝熱回収器入口部壁への付着量／原
料灰供給量×１００（ｗｔ％） 図７にホットモデルの概略図を示す。ガス化炉反応部２
５の内径φ３００，熱回収器入口部３３の内径φ１２
０，熱回収器入口部のガス流速４.５ｍ／ｓ ，熱回収器
入口部の冷却用ガス（不活性ガス）流量９Ｎｍ3／ｈ ，
灰供給量８kg／ｈ，炉内温度１５００℃、試験圧力は常
圧の条件で試験を行った。熱回収器入口部の壁面は金属
表面とした。熱回収器入口部３３の表面温度は、熱回収
器入口部３３内を流通する冷却媒体を変えることにより
変化させた。各種条件下で試験し、装置を開放して付着
量と付着状態を調べたところ、表面温度が４５０℃以上
から急激に付着量が増加し、７００℃では付着率１.５
重量％（ｗｔ％）となり塊状物が５mmの厚さで層状に付
着した。付着物は手で押して剥がれる程度の軽度の付着
度合いであった。表面温度が４００℃では、付着率は
０.００５ｗｔ％ であり粉状物が薄く０.１mm の厚さで
付着し、手でさわれば落ちる程度の極軽度の付着度合い
であった。これより表面温度を４００℃以下にすること
によって、熱回収器入口部の壁面に付着する量が激減
し、付着度合いが弱くなることが明らかにできた。これ
らの結果は、熱回収器入口部冷却用ガスを９Ｎｍ3／ｈ
供給し、熱回収器入口部の生成ガス温度を１４００℃か
ら１２００℃に冷却した時の付着状況である。逆に熱回
収器入口部に冷却用ガスを供給しない場合では、熱回収
器入口温度が１５００℃と高温のため、表面温度が４０
０℃以下でも生成ガス温度を冷却した場合に比べて、付
着度合は手で押して剥がれる軽度な度合いとなった。さ
らに、熱回収器入口部を耐火壁にして冷却しなかった場
合には、スラグ等が１４００℃という高温の壁面に付着
すると、壁面材料がスラグにより侵食され、打撲しても
剥離せず非常に強固に付着した。
料灰供給量×１００（ｗｔ％） 図７にホットモデルの概略図を示す。ガス化炉反応部２
５の内径φ３００，熱回収器入口部３３の内径φ１２
０，熱回収器入口部のガス流速４.５ｍ／ｓ ，熱回収器
入口部の冷却用ガス（不活性ガス）流量９Ｎｍ3／ｈ ，
灰供給量８kg／ｈ，炉内温度１５００℃、試験圧力は常
圧の条件で試験を行った。熱回収器入口部の壁面は金属
表面とした。熱回収器入口部３３の表面温度は、熱回収
器入口部３３内を流通する冷却媒体を変えることにより
変化させた。各種条件下で試験し、装置を開放して付着
量と付着状態を調べたところ、表面温度が４５０℃以上
から急激に付着量が増加し、７００℃では付着率１.５
重量％（ｗｔ％）となり塊状物が５mmの厚さで層状に付
着した。付着物は手で押して剥がれる程度の軽度の付着
度合いであった。表面温度が４００℃では、付着率は
０.００５ｗｔ％ であり粉状物が薄く０.１mm の厚さで
付着し、手でさわれば落ちる程度の極軽度の付着度合い
であった。これより表面温度を４００℃以下にすること
によって、熱回収器入口部の壁面に付着する量が激減
し、付着度合いが弱くなることが明らかにできた。これ
らの結果は、熱回収器入口部冷却用ガスを９Ｎｍ3／ｈ
供給し、熱回収器入口部の生成ガス温度を１４００℃か
ら１２００℃に冷却した時の付着状況である。逆に熱回
収器入口部に冷却用ガスを供給しない場合では、熱回収
器入口温度が１５００℃と高温のため、表面温度が４０
０℃以下でも生成ガス温度を冷却した場合に比べて、付
着度合は手で押して剥がれる軽度な度合いとなった。さ
らに、熱回収器入口部を耐火壁にして冷却しなかった場
合には、スラグ等が１４００℃という高温の壁面に付着
すると、壁面材料がスラグにより侵食され、打撲しても
剥離せず非常に強固に付着した。
【００３８】これらの結果より、熱回収器入口部３３に
おいては、ガス化炉生成ガス６７の温度を石炭中の灰の
軟化点以下に冷却し、熱回収器入口部内壁面３２は金属
表面にし、冷却媒体流通路６３内に加圧水蒸気又は水等
の冷却媒体を循環させることにより、熱回収器入口部内
壁面３２の表面温度を４００℃以下にする構造とした。
おいては、ガス化炉生成ガス６７の温度を石炭中の灰の
軟化点以下に冷却し、熱回収器入口部内壁面３２は金属
表面にし、冷却媒体流通路６３内に加圧水蒸気又は水等
の冷却媒体を循環させることにより、熱回収器入口部内
壁面３２の表面温度を４００℃以下にする構造とした。
【００３９】次に、熱回収器入口部の内壁面の表面温度
が４００℃以下での付着度合いから判断し、剥離用ガス
を壁面に沿って噴出せしめることにより剥離が可能と考
え、壁に付着した付着物がどの程度のガス流速で剥離す
るかを調べた。図７に示したホットモデルの内壁に対し
て接線方向に水平にφ１.５mm の剥離用ガス噴出孔５６
を１２個設けた。この時の剥離用ガスの旋回円径は、φ
１００mmとした。実験は前述と同一の条件で実施し、こ
の時の内壁表面温度を２８０℃に設定した。その結果を
図８に示す。横軸に剥離ガス噴出速度Ｖ（ｍ／ｓ），縦
軸に熱回収器入口部差圧Ｐ（mmＡｑ）と表面温度Ｔ
（℃）を合わせて示す。図８のように徐々にガス量を増
大し、噴出速度を増大すると噴出速度Ｖが１２ｍ／ｓか
ら剥離し始め、４.５mmＡｑ であった差圧が噴出速度１
７ｍ／ｓで０mmＡｑ近くまで下がった。また、表面温度
Ｔも３０５℃から２８０℃近くまで下がり、当初の設定
値にもどった。このことから、剥離用ガスを旋回供給
し、噴出速度を１２ｍ／ｓ以上にすれば容易に剥離でき
る。付着物の剥離に及ぼす剥離用ガス噴出孔５６の角度
の影響について、剥離用ガスを水平に噴出させるだけで
なく上向き４５°と下向き４５°にして同様の試験を行
ったところ、同じような結果が得られた。
が４００℃以下での付着度合いから判断し、剥離用ガス
を壁面に沿って噴出せしめることにより剥離が可能と考
え、壁に付着した付着物がどの程度のガス流速で剥離す
るかを調べた。図７に示したホットモデルの内壁に対し
て接線方向に水平にφ１.５mm の剥離用ガス噴出孔５６
を１２個設けた。この時の剥離用ガスの旋回円径は、φ
１００mmとした。実験は前述と同一の条件で実施し、こ
の時の内壁表面温度を２８０℃に設定した。その結果を
図８に示す。横軸に剥離ガス噴出速度Ｖ（ｍ／ｓ），縦
軸に熱回収器入口部差圧Ｐ（mmＡｑ）と表面温度Ｔ
（℃）を合わせて示す。図８のように徐々にガス量を増
大し、噴出速度を増大すると噴出速度Ｖが１２ｍ／ｓか
ら剥離し始め、４.５mmＡｑ であった差圧が噴出速度１
７ｍ／ｓで０mmＡｑ近くまで下がった。また、表面温度
Ｔも３０５℃から２８０℃近くまで下がり、当初の設定
値にもどった。このことから、剥離用ガスを旋回供給
し、噴出速度を１２ｍ／ｓ以上にすれば容易に剥離でき
る。付着物の剥離に及ぼす剥離用ガス噴出孔５６の角度
の影響について、剥離用ガスを水平に噴出させるだけで
なく上向き４５°と下向き４５°にして同様の試験を行
ったところ、同じような結果が得られた。
【００４０】通常、付着物が熱回収器入口部内壁面３２
に付着していない場合には、表面温度監視用のための熱
電対（又は表面温度）５７の温度及び熱回収器入口部差
圧発信器６８の圧力損失はほとんど変化しないが、付着
し始めると熱電対５７及び差圧発信器６８の指示値が上
昇する。熱電対５７と差圧発信器６８のデータは常時デ
ータ集積装置４２に取り込む。データ集積装置４２から
剥離用ガス流量制御信号発生手段４５に信号４４を送信
し、そこで熱電対５７と差圧発信器６８の指示値と設定
値（又は基準値）を比較解析し、設定値よりも高いとき
には壁面に付着していると判断し、ガス化炉生成ガス流
量調節弁２０及び加圧水蒸気流量調節弁２３に信号４６
を送信し、剥離用ガス噴出孔５６より噴出させる剥離用
ガスの流量を間歇的に増大させて旋回流を形成させる。
符号１９はガス化炉生成ガスタンクを示し、符号２２は
加圧水蒸気発生器を示す。熱電対５７及び差圧発信器６
８の指示値が設定値近くになると剥離用ガス流量制御信
号発生手段４５が付着物が剥離したと判断し、剥離用ガ
スの流量調節弁２０又は２３に剥離操作停止信号を送信
し、剥離用ガス噴出孔５６から孔が閉塞しない程度に剥
離用ガスを流通する。
に付着していない場合には、表面温度監視用のための熱
電対（又は表面温度）５７の温度及び熱回収器入口部差
圧発信器６８の圧力損失はほとんど変化しないが、付着
し始めると熱電対５７及び差圧発信器６８の指示値が上
昇する。熱電対５７と差圧発信器６８のデータは常時デ
ータ集積装置４２に取り込む。データ集積装置４２から
剥離用ガス流量制御信号発生手段４５に信号４４を送信
し、そこで熱電対５７と差圧発信器６８の指示値と設定
値（又は基準値）を比較解析し、設定値よりも高いとき
には壁面に付着していると判断し、ガス化炉生成ガス流
量調節弁２０及び加圧水蒸気流量調節弁２３に信号４６
を送信し、剥離用ガス噴出孔５６より噴出させる剥離用
ガスの流量を間歇的に増大させて旋回流を形成させる。
符号１９はガス化炉生成ガスタンクを示し、符号２２は
加圧水蒸気発生器を示す。熱電対５７及び差圧発信器６
８の指示値が設定値近くになると剥離用ガス流量制御信
号発生手段４５が付着物が剥離したと判断し、剥離用ガ
スの流量調節弁２０又は２３に剥離操作停止信号を送信
し、剥離用ガス噴出孔５６から孔が閉塞しない程度に剥
離用ガスを流通する。
【００４１】また、熱回収器入口部に流入する可燃性ガ
スの温度は、通常のガス化方法では１４００℃以上の高
温になり、チャー等が熱回収器入口部に付着堆積し、熱
履歴を受けて灰化またはスラグ化し、より付着度合いが
強くなる。そのため、熱回収器表面温度を低下させるだ
けでなくガス化炉反応部生成ガス温度をも予め低下させ
る必要がある。熱回収器入口部に近いガス化炉反応部内
の上流側に冷却媒体噴出ノズル７２を複数個設け、ここ
から冷却媒体として加圧水蒸気又はガス化炉生成ガスを
噴出させることにより熱回収器入口部の表面温度を容易
に４００℃以下に調整することができた。冷却媒体噴出
ノズルから噴出する冷却媒体の流速はガス化室内生成ガ
ス６７の流れを阻害しない程度にする。
スの温度は、通常のガス化方法では１４００℃以上の高
温になり、チャー等が熱回収器入口部に付着堆積し、熱
履歴を受けて灰化またはスラグ化し、より付着度合いが
強くなる。そのため、熱回収器表面温度を低下させるだ
けでなくガス化炉反応部生成ガス温度をも予め低下させ
る必要がある。熱回収器入口部に近いガス化炉反応部内
の上流側に冷却媒体噴出ノズル７２を複数個設け、ここ
から冷却媒体として加圧水蒸気又はガス化炉生成ガスを
噴出させることにより熱回収器入口部の表面温度を容易
に４００℃以下に調整することができた。冷却媒体噴出
ノズルから噴出する冷却媒体の流速はガス化室内生成ガ
ス６７の流れを阻害しない程度にする。
【００４２】熱回収器表面に耐火材料を内張りしただけ
のものと本発明のように熱回収器の入口部を金属表面に
し、内部冷却構造にし更に剥離機構を設けたものについ
て、前述のホットモデルを用いて効果確認試験を実施し
た。その結果を図９に示す。横軸に経過時間（ｈ），縦
軸に熱回収器入口部差圧（mmＡｑ）を示す。従来法では
経過時間約５時間で熱回収器入口部差圧が２０mmＡｑ上
昇し、それ以降は、差圧が上昇する一方であった。また
本装置の絞り部を解体し、付着状況を調べた結果、灰及
びスラグが絞り部に付着固化し、打撲しない限りは剥離
せず、その付着度合いは非常に強かった。これに対し本
発明の場合は、経過時間７時間程度で差圧が２mmＡｑ程
上昇したため、ａ点で窒素ガスを噴出させたところ、付
着物が剥離したため差圧が減少し元の設定圧に復帰し
た。その付着状況は粉状物が薄く付着している程度で、
手で触れば容易に剥離し、付着度合いは極めて軽度であ
った。
のものと本発明のように熱回収器の入口部を金属表面に
し、内部冷却構造にし更に剥離機構を設けたものについ
て、前述のホットモデルを用いて効果確認試験を実施し
た。その結果を図９に示す。横軸に経過時間（ｈ），縦
軸に熱回収器入口部差圧（mmＡｑ）を示す。従来法では
経過時間約５時間で熱回収器入口部差圧が２０mmＡｑ上
昇し、それ以降は、差圧が上昇する一方であった。また
本装置の絞り部を解体し、付着状況を調べた結果、灰及
びスラグが絞り部に付着固化し、打撲しない限りは剥離
せず、その付着度合いは非常に強かった。これに対し本
発明の場合は、経過時間７時間程度で差圧が２mmＡｑ程
上昇したため、ａ点で窒素ガスを噴出させたところ、付
着物が剥離したため差圧が減少し元の設定圧に復帰し
た。その付着状況は粉状物が薄く付着している程度で、
手で触れば容易に剥離し、付着度合いは極めて軽度であ
った。
【００４３】図５は、本発明の実施例のガス化装置の全
体構成を示す。ガス化装置は、石炭供給系，酸化剤供給
系，ガス化炉，精製装置から成る。
体構成を示す。ガス化装置は、石炭供給系，酸化剤供給
系，ガス化炉，精製装置から成る。
【００４４】石炭供給系は、粉砕機１，石炭常圧ホッパ
２，石炭常圧ー加圧ホッパ３，石炭供給ホッパ４，石炭
供給装置（フィーダ等）６，混合器７，気流石炭輸送ラ
イン９，分配器１０から成る。
２，石炭常圧ー加圧ホッパ３，石炭供給ホッパ４，石炭
供給装置（フィーダ等）６，混合器７，気流石炭輸送ラ
イン９，分配器１０から成る。
【００４５】粉砕機１で粉砕された微粉炭５は、石炭常
圧ホッパ２，石炭常圧−加圧ホッパ３に充填した後、石
炭供給ホッパ４に移送し充填した後、石炭供給装置（フ
ィーダ等）６で供給量を設定した後、自由落下させ混合
器７内で窒素ガス或いは二酸化炭素等からなる不活性ガ
ス８と混合する。その後、気流輸送し気流石炭輸送ライ
ン９を経て分配器１０で数本に均等に分配した後、ガス
化炉５９内に石炭バ−ナ１２，１３により供給する。
圧ホッパ２，石炭常圧−加圧ホッパ３に充填した後、石
炭供給ホッパ４に移送し充填した後、石炭供給装置（フ
ィーダ等）６で供給量を設定した後、自由落下させ混合
器７内で窒素ガス或いは二酸化炭素等からなる不活性ガ
ス８と混合する。その後、気流輸送し気流石炭輸送ライ
ン９を経て分配器１０で数本に均等に分配した後、ガス
化炉５９内に石炭バ−ナ１２，１３により供給する。
【００４６】酸化剤供給（空気又は酸素）系は、酸化剤
圧縮機１８，酸化剤流量調節弁１６、１７から成る。酸
化剤圧縮機１８からの酸化剤は酸化剤流量調節弁１６，
１７を通り、ガス化炉５９に設置した石炭バ−ナ１２，
１３に供給され、その先端部出口で微粉炭５と接触して
ガス化する。
圧縮機１８，酸化剤流量調節弁１６、１７から成る。酸
化剤圧縮機１８からの酸化剤は酸化剤流量調節弁１６，
１７を通り、ガス化炉５９に設置した石炭バ−ナ１２，
１３に供給され、その先端部出口で微粉炭５と接触して
ガス化する。
【００４７】ガス化炉５９は、ガス化炉反応部２５，ス
ラグ冷却部５８，熱回収部入口部３３及び熱回収器本体
６６から成る。
ラグ冷却部５８，熱回収部入口部３３及び熱回収器本体
６６から成る。
【００４８】ガス化炉反応部２５は、上段反応ゾーン６
４と下段反応ゾーン６５を有する。上段反応ゾーン６４
では、石炭に対して０.４〜０.６と少ない酸素を供給
し、活性なチャーを生成し、下段反応ゾーン６５では、
石炭量に対して酸素量を１.０ぐらい供給し、石炭中の
灰分が溶融する温度以上に維持する。上段及び下段の反
応ゾーンにそれぞれ複数個の石炭バーナ１２，１３を炉
内で旋回流が形成されるように接線方向に向けて設置す
る。上段反応ゾーン６４で生じた活性なチャーは旋回下
降流に乗って下段の高温ゾーンに供給され、二酸化炭
素，水蒸気と反応した後、灰分が溶融したスラグ状態と
なり、スラグタップ２８のスラグタップ孔から冷却水２
９を充填したスラフ冷却部５８に自由落下し、その後ス
ラグ回収装置３０内に入り、冷却させた後スラグ（溶融
灰）３１として回収される。
４と下段反応ゾーン６５を有する。上段反応ゾーン６４
では、石炭に対して０.４〜０.６と少ない酸素を供給
し、活性なチャーを生成し、下段反応ゾーン６５では、
石炭量に対して酸素量を１.０ぐらい供給し、石炭中の
灰分が溶融する温度以上に維持する。上段及び下段の反
応ゾーンにそれぞれ複数個の石炭バーナ１２，１３を炉
内で旋回流が形成されるように接線方向に向けて設置す
る。上段反応ゾーン６４で生じた活性なチャーは旋回下
降流に乗って下段の高温ゾーンに供給され、二酸化炭
素，水蒸気と反応した後、灰分が溶融したスラグ状態と
なり、スラグタップ２８のスラグタップ孔から冷却水２
９を充填したスラフ冷却部５８に自由落下し、その後ス
ラグ回収装置３０内に入り、冷却させた後スラグ（溶融
灰）３１として回収される。
【００４９】冷却媒体噴出ノズル７２は、加圧水蒸気又
はガス化炉生成ガスタンク６９及び流量調節弁７０と連
通している。
はガス化炉生成ガスタンク６９及び流量調節弁７０と連
通している。
【００５０】熱回収器本体６６は、壁面を内側から冷却
媒体（加圧水蒸気）で冷却する構造になっており、冷却
媒体入口管４８及び出口管４９を有する。
媒体（加圧水蒸気）で冷却する構造になっており、冷却
媒体入口管４８及び出口管４９を有する。
【００５１】また、熱回収器入口部３３の内壁面に設け
られた付着物剥離用ガス噴出孔５６に剥離用ガスとして
ガス化炉生成ガス及び加圧水蒸気を供給する経路には両
者の流路を切り換えるために切り換え弁２４が設けられ
ている。
られた付着物剥離用ガス噴出孔５６に剥離用ガスとして
ガス化炉生成ガス及び加圧水蒸気を供給する経路には両
者の流路を切り換えるために切り換え弁２４が設けられ
ている。
【００５２】ガス化炉反応部２５内の上部に設けた冷却
媒体噴出ノズル７２から加圧水蒸気又はガス化炉生成ガ
スを噴出し、この反応部で生成した可燃性ガスの温度が
石炭中の灰の軟化点以下になるように冷却した。
媒体噴出ノズル７２から加圧水蒸気又はガス化炉生成ガ
スを噴出し、この反応部で生成した可燃性ガスの温度が
石炭中の灰の軟化点以下になるように冷却した。
【００５３】熱回収器入口部３３の内壁面は、凹凸のな
い裸管で構成し金属表面をむき出しにした。また管５
０，５１から冷却媒体（加圧水蒸気又は水）を供給し、
壁面を内部から冷却した。これにより壁面の表面温度を
４００℃以下に保持し、内壁への付着物の付着度合いを
弱めるようにした。剥離用ガス噴出孔５６は熱回収器入
口部内壁面３２に対して接線方向に千鳥状に複数個設置
し、剥離用ガスが旋回流を形成するようにした。熱電対
５７と差圧発信器６８の指示値に基づく剥離用ガスの流
量調節操作は前に述べた通りである。
い裸管で構成し金属表面をむき出しにした。また管５
０，５１から冷却媒体（加圧水蒸気又は水）を供給し、
壁面を内部から冷却した。これにより壁面の表面温度を
４００℃以下に保持し、内壁への付着物の付着度合いを
弱めるようにした。剥離用ガス噴出孔５６は熱回収器入
口部内壁面３２に対して接線方向に千鳥状に複数個設置
し、剥離用ガスが旋回流を形成するようにした。熱電対
５７と差圧発信器６８の指示値に基づく剥離用ガスの流
量調節操作は前に述べた通りである。
【００５４】ガス化炉５９から生成したガスは、生成ガ
スライン３４を経て、集塵装置（サイクロン等）３５及
び精製装置４７でダスト，チャー及び硫化水素等を除去
した後、燃料用及び原料用として利用される。
スライン３４を経て、集塵装置（サイクロン等）３５及
び精製装置４７でダスト，チャー及び硫化水素等を除去
した後、燃料用及び原料用として利用される。
【００５５】集塵回収系は、集塵装置（またはサイクロ
ン）３５，チャー中間ホッパ３６，チャー供給ホッパ３
７，フィーダ３８，混合器３９，チャー搬送ライン４
１，チャーバーナ４３から成る。集塵装置３５で回収し
たチャー６０は、チャー中間ホッパ３６に充填した後、
チャー供給ホッパ３７内に移送し充填した後、フィーダ
３８で供給量を設定した後、自由落下させ混合器３９内
で矢印４０から供給される窒素ガス，二酸化炭素等の不
活性ガスと混合する。その後、気流輸送し、チャー搬送
ライン４１を経て、ガス化炉反応部２５内にチャーバー
ナ４３を介して戻される。
ン）３５，チャー中間ホッパ３６，チャー供給ホッパ３
７，フィーダ３８，混合器３９，チャー搬送ライン４
１，チャーバーナ４３から成る。集塵装置３５で回収し
たチャー６０は、チャー中間ホッパ３６に充填した後、
チャー供給ホッパ３７内に移送し充填した後、フィーダ
３８で供給量を設定した後、自由落下させ混合器３９内
で矢印４０から供給される窒素ガス，二酸化炭素等の不
活性ガスと混合する。その後、気流輸送し、チャー搬送
ライン４１を経て、ガス化炉反応部２５内にチャーバー
ナ４３を介して戻される。
【００５６】以上、噴流層ガス化装置に適用した実施例
を示したが、本発明はこれに限らずどのような型式の炉
にも適用可能である。
を示したが、本発明はこれに限らずどのような型式の炉
にも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】以上述べたように、熱回収器入口部での
ガス化生成可燃性ガスの温度を石炭中の灰の軟化点以下
にし、かつ熱回収器入口部内壁面を金属表面むき出しに
し、かつ壁面を内部から冷却媒体で冷却し熱回収器入口
部内壁面の表面温度を４００℃以下に保つことにより、
壁面へのチャー或いはスラグの付着物を抑制できかつ付
着度合いを弱めることができる。また、熱回収器入口部
内壁面に対して接線方向に剥離用ガス噴出孔を千鳥状に
複数個設けて、剥離用ガスを旋回流として噴出するとと
もにその流量を間歇的に増減させることにより、付着物
を容易に剥離することができる。
ガス化生成可燃性ガスの温度を石炭中の灰の軟化点以下
にし、かつ熱回収器入口部内壁面を金属表面むき出しに
し、かつ壁面を内部から冷却媒体で冷却し熱回収器入口
部内壁面の表面温度を４００℃以下に保つことにより、
壁面へのチャー或いはスラグの付着物を抑制できかつ付
着度合いを弱めることができる。また、熱回収器入口部
内壁面に対して接線方向に剥離用ガス噴出孔を千鳥状に
複数個設けて、剥離用ガスを旋回流として噴出するとと
もにその流量を間歇的に増減させることにより、付着物
を容易に剥離することができる。
【００５８】石炭ガス化炉は、ガス化反応部とスラグ冷
却部と熱回収器入口部及び熱回収器本体の四つの分割構
造にし、かつ熱回収器を入口部と本体との別体構造にす
ることにより、解体点検及び交換等が容易になる。
却部と熱回収器入口部及び熱回収器本体の四つの分割構
造にし、かつ熱回収器を入口部と本体との別体構造にす
ることにより、解体点検及び交換等が容易になる。
【００５９】また、ガス化炉反応部内の上流側にガス化
生成可燃性ガスを冷却するための冷却媒体噴出ノズルを
複数個設け、熱回収器入口部に入る可燃性ガスの温度を
石炭中の灰の軟化点以下にするので、付着したチャー等
の灰化及びスラグ化を防止するとともに付着を抑制でき
る効果がある。また熱回収器入口部内壁面を耐火物を内
張りしない金属表面むき出しにし、熱回収器入口部内壁
冷却用の冷却媒体をガス化炉反応部，熱回収器本体用の
冷却媒体の流通管とは別途の供給ラインから供給し、単
独で冷却媒体の流量を調節できるようにしたので、熱回
収器入口部内壁面の表面温度を容易に４００℃以下にす
ることができる。また、熱回収器入口部内壁に付着物剥
離用ガス噴出孔を剥離用ガスが旋回流が形成するように
壁面に沿って千鳥状に設置し、熱回収器入口部内壁に設
置した熱電対及び差圧発信器の指示値に基づいて剥離用
ガスの流量を間歇的に増減させるので付着物を容易に除
去できるという効果がある。
生成可燃性ガスを冷却するための冷却媒体噴出ノズルを
複数個設け、熱回収器入口部に入る可燃性ガスの温度を
石炭中の灰の軟化点以下にするので、付着したチャー等
の灰化及びスラグ化を防止するとともに付着を抑制でき
る効果がある。また熱回収器入口部内壁面を耐火物を内
張りしない金属表面むき出しにし、熱回収器入口部内壁
冷却用の冷却媒体をガス化炉反応部，熱回収器本体用の
冷却媒体の流通管とは別途の供給ラインから供給し、単
独で冷却媒体の流量を調節できるようにしたので、熱回
収器入口部内壁面の表面温度を容易に４００℃以下にす
ることができる。また、熱回収器入口部内壁に付着物剥
離用ガス噴出孔を剥離用ガスが旋回流が形成するように
壁面に沿って千鳥状に設置し、熱回収器入口部内壁に設
置した熱電対及び差圧発信器の指示値に基づいて剥離用
ガスの流量を間歇的に増減させるので付着物を容易に除
去できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すガス化炉の概略図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１の熱回収器入口部の拡大図。
【図４】図３のＤ−Ｄ断面図。
【図５】本発明の一実施例によるガス化炉を設置したガ
ス化装置の概略図。
ス化装置の概略図。
【図６】熱回収器の表面温度に及ぼす付着量の関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】ホットモデルの概略図。
【図８】熱回収器壁面付着物を剥離するための剥離用ガ
ス噴出速度と熱回収器内壁表面温度及び熱回収器入口部
差圧の関係を示すグラフ。
ス噴出速度と熱回収器内壁表面温度及び熱回収器入口部
差圧の関係を示すグラフ。
【図９】熱回収器入口部差圧の経過時間による変化を示
すグラフ。
すグラフ。
５…微粉炭、１２，１３…石炭バーナ、２５…ガス化炉
反応部、２８…スラグタップ、３３…熱回収器入口部、
４２…データ集積装置、４５…剥離用ガス流量制御用信
号発生手段、５６…剥離用ガス噴出孔、５７…熱電対、
５８…スラグ冷却部、５９…ガス化炉、６６…熱回収器
本体、６７…生成ガス、６８…熱回収器入口差圧発信
器、７２…冷却媒体噴出ノズル。
反応部、２８…スラグタップ、３３…熱回収器入口部、
４２…データ集積装置、４５…剥離用ガス流量制御用信
号発生手段、５６…剥離用ガス噴出孔、５７…熱電対、
５８…スラグ冷却部、５９…ガス化炉、６６…熱回収器
本体、６７…生成ガス、６８…熱回収器入口差圧発信
器、７２…冷却媒体噴出ノズル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 眞人 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (72)発明者 木田 栄次 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 上田 史麒 千葉県袖ヶ浦市中袖３番の１ 石炭利用 水素製造技術研究組合運転研究所内 (72)発明者 村松 忠義 千葉県袖ヶ浦市中袖３番の１ 石炭利用 水素製造技術研究組合運転研究所内
Claims (11)
- 【請求項１】石炭とガス化剤を噴出して燃焼させるバー
ナを側壁に接線方向に向けて複数個備えた円筒状のガス
化室と、該ガス化室の下方にスラグタップを介して設け
られたスラグ冷却室と、該ガス化室にて生成した可燃性
ガスを冷却し熱回収する該ガス化室の上方に設けられ該
ガス化室よりも内径が小さい熱回収器よりなる石炭ガス
化炉において、前記熱回収器の内壁面を冷却媒体が内部
を循環する内部冷却構造とし、該熱回収器入口部の内壁
面を金属で形成し、該内壁面に付着物剥離用ガスの噴出
孔を該壁面に対して接線方向に千鳥状に複数個設けて該
剥離用ガスが旋回流を形成するようになし、該ガス化室
内の上部の側壁に該ガス化室で発生した可燃性ガスを冷
却する冷却媒体噴出ノズルを備えたことを特徴とする石
炭ガス化炉。 - 【請求項２】請求項１において、前記熱回収器入口部内
壁面の表面温度を取り込んで該表面温度が４００℃を超
えないように該内壁面の内部に循環する冷却媒体の流量
を調節する手段を備えたことを特徴とするガス化炉。 - 【請求項３】請求項１において、前記熱回収器入口部内
壁面の表面温度を検知する熱電対と該熱回収器入口部の
圧力損失を測定する差圧発信器を設け、それらのデータ
を取り込んで前記剥離用ガス噴出孔より噴出する剥離用
ガスの流量調節信号を出す剥離用ガス流量制御信号発生
手段を備えたことを特徴とするガス化炉。 - 【請求項４】請求項３において、前記剥離用ガス噴出孔
に供給する剥離用ガスの流量調節弁を備え、前記熱回収
器入口部内壁面の表面温度検出値及び圧力損失検出値を
設定値と比較し、その温度差及び圧力差に基づいて前記
流量調節弁に作動信号を送信する前記剥離用ガス流量制
御信号発生手段を備えたことを特徴とする石炭ガス化
炉。 - 【請求項５】請求項１において、前記熱回収器を本体部
分と入口部分との二分割構造にし、入口部分の内壁面を
凹凸のない金属面で構成したことを特徴とする石炭ガス
化炉。 - 【請求項６】石炭とガス化剤を噴出して燃焼させるバー
ナを円筒状のガス化室の側壁に接線方向に向けて複数個
備え、該ガス化室の下方にスラグタップを介してスラグ
冷却室を備え、該ガス化室の上方にガス化室よりも内径
が小さい熱回収器を備え石炭と酸化剤との反応により生
成した可燃性ガスを冷却し熱回収するようにした石炭ガ
ス化炉により石炭をガス化する方法において、前記熱回
収器入口部の内壁面を金属面にするとともに該熱回収器
内壁面を内側から冷却媒体で冷却して該内壁面の表面温
度が４００℃を超えないようにし、該熱回収器内壁面に
付着物剥離用のガス噴出孔を壁面に対して接線方向に千
鳥状に複数個設けて該剥離用ガスを間歇的に流量を増大
させて噴出させると共に旋回流を形成し、該ガス化室内
の上部の側壁に該ガス化室で発生した可燃性ガスを冷却
する冷却媒体噴出ノズルを設けて該ガス化室で生成した
可燃性ガスを冷却するようにしたことを特徴とする石炭
ガス化炉の使用方法。 - 【請求項７】請求項６において、前記ガス化室内の側壁
に設けられた冷却媒体噴出ノズルから加圧水蒸気或いは
該ガス化室で生成し熱回収器で冷却されたガス化炉生成
ガスを噴出することを特徴とする石炭ガス化炉の使用方
法。 - 【請求項８】請求項６において、前記熱回収器入口部内
壁面の表面温度を検出し、該検出値に基づいて該内壁面
を冷却する冷却媒体の流量を調節して該表面温度が４０
０℃を超えないようにすることを特徴とする石炭ガス化
炉の使用方法。 - 【請求項９】請求項６において、前記ガス化室内の上部
側壁に設けられた冷却媒体噴出ノズルから冷却媒体を噴
出して該ガス化室で生成した可燃性ガスの温度を石炭中
の灰の軟化点以下の温度に調整して前記熱回収器へ流通
させることを特徴とする石炭ガス化炉の使用方法。 - 【請求項１０】請求項６において、前記熱回収器入口部
内壁面の表面温度を検知する熱電対と前記熱回収器入口
部の圧力損失を測定する差圧発信器とを設け、それらの
検出値を設定値と比較し、それらのいずれかの差が設定
値よりも大であれば付着物があると判断し前記付着物剥
離用ガス噴出孔より噴出させる剥離用ガスの流量を間歇
的に増大させることを特徴とする石炭ガス化炉の使用方
法。 - 【請求項１１】請求項１０において、前記温度差或いは
圧力差が設定値よりも小であれば付着物がないと判断し
前記付着物剥離用ガス噴出孔より該噴出孔が閉塞しない
程度の剥離用ガスを噴出させることを特徴とする石炭ガ
ス化炉の使用方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6071789A JP2544584B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 石炭ガス化炉及び石炭ガス化炉の使用方法 |
| CN95104387A CN1053461C (zh) | 1994-04-11 | 1995-04-10 | 煤气化器及其使用方法 |
| US08/772,578 US5755838A (en) | 1994-04-11 | 1996-12-26 | Coal gasifier and using method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6071789A JP2544584B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 石炭ガス化炉及び石炭ガス化炉の使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07278573A JPH07278573A (ja) | 1995-10-24 |
| JP2544584B2 true JP2544584B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=13470701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6071789A Expired - Fee Related JP2544584B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 石炭ガス化炉及び石炭ガス化炉の使用方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5755838A (ja) |
| JP (1) | JP2544584B2 (ja) |
| CN (1) | CN1053461C (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7047894B2 (en) * | 1999-11-02 | 2006-05-23 | Consolidated Engineering Company, Inc. | Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash |
| CA2389660C (en) * | 1999-11-02 | 2007-10-02 | Consolidated Engineering Company, Inc. | Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash |
| JP4981202B2 (ja) * | 2000-07-26 | 2012-07-18 | 三菱重工業株式会社 | バイオマスガス化炉 |
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