JP2617606B2 - 石炭ガス化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭ガス化装置に関する。

〔従来の技術〕 石炭を燃焼させてその燃焼熱により蒸気を発生させる
には、従来微粉炭直接燃焼方式、流動床燃焼方式が採用
されていた。しかしながら石炭中に含まれる灰分のため
熱交換器部が摩耗したり燃焼室でスラッギングが生じた
りするし、また蒸気発生装置（ボイラ）が大型化すると
ともに灰処理装置が必要となるので、石炭焚きは用途が
限られていた。そこで石炭ガス化炉を設置して石炭を不
完全燃焼させ、ボイラ字体の燃焼室ではガス化炉で発生
した石炭ガスを使用してガス燃焼させる。そうすると、
ボイラの熱交換器部では伝熱面の汚れや摩耗を極小にで
き、かつ灰による燃焼室のスラッキングも防止される。

〔発明が解決しようとする課題〕

石炭ガス化炉は現在開発中であるが、主力は流動床式
や噴流床式である。これらは、石炭を微粉にして供給す
るので、燃焼用酸素のための空気の他に、微細な石炭粒
子を流動化するための高圧空気が必要であった。また、
粒度のととのった石炭粒子を供給するための高性能のミ
ルや、チャーを循環させるための装置等も必要とした。

加えて従来は、SOx,NOx,ダスト等が多量に含まれた石
炭ガスを使用すると、脱硝装置，脱硫装置，集塵装置等
を設置する必要があり、投資額が莫大になっていた。こ
のため、あらゆる有害成分を蒸気発生装置に投入前に処
理する石炭ガス化炉開発が要望されていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記従来の課題を解決するために、ガス化
炉本体と、同ガス化炉本体内に設けられた格子と、同格
子上に原炭および石炭石をそれぞれ供給する原炭ホッパ
および石炭石ホッパと、上記格子の下方に空気を供給す
る手段と、上記ガス化炉本体の上部に接続された生成ガ
ス排出ダクトと、同生成ガス排出ダクトの入口に設けら
れた分級器と、上記ガス化炉本体の下方に設けられたス
ラグホッパと、同スラグホッパ内に設けられた熱交換器
と、同熱交換器を経由したアンモニア水を上記格子の下
方に噴射する手段とを備えたことを特徴とする石炭ガス
化燃焼装置を提案するものである。

〔作 用〕

本発明の石炭ガス化装置においては、固定床燃焼とな
るので、石炭粒径は比較的大きな石炭を投入することが
できる。したがって煤塵の発生を抑制するとともに化温
度を低く保持して、NOx,SOxの発生を低減することがで
きる。底部では、燃焼御の燃え殻を排出するためある程
度高温になってNOx,SOxが発生するが、SOxについては、
石炭とともに石炭石を充填することにより、乾式では脱
硫する。NOxについては、アンモニアの投入により分解
して脱硝する。

〔実施例〕

添付の図面は本発明の一実施例を示す概念図である。
図中（１）は竪型筒状のガス化炉本体、（２）は同ガス
化炉本体（１）内に設けられた格子である。（３）およ
び（４）は同格子（２）上に原炭および石灰石をそれぞ
れ供給する原炭ホッパおよび石灰石ホッパである。
（５）は格子（２）の下方に接続された空気ダクトであ
る。（６）はガス化炉本体（）の上端に接続された生成
ガスダクト、（７）は同生成ガスダクト（６）の入口に
設けられた分級器である。（８）はガス化炉本体（１）
の下方に続いて設けられた、スラグホッパ、（10）は同
スラグホッパ（８）内に設けられた熱交換器である。同
熱交換器（10）の入口はアンモニアポンプ（12）を介し
てアンモニア水タンク（11）に接続されており、出口は
空気ダクト（５）内に設けられたアンモニアノズル（1
3）に接続されている。なお図中（14）は助燃バーナ、
（15）はボイラ火炉、（16）はボイラ火炉のバーナ、
（18），（19）は制御バルブである。

このような装置において、原炭ホッパ（３）、石炭石
ホッパ（４）から格子（２）上に原炭および石炭石が供
給される。また、格子（２）下方のガス化炉底部に空気
ダクト（５）から燃焼用空気が供給される。ガス化を開
始する前に炉内は助点バーナ（14）を使って昇温する。
安定したガス化が始まったらこの助燃バーナ（14）は消
化する。

発生した高温の石炭ガスは、ガス化炉本体（１）の上
端から取出され、生成ガスダクト（６）によりボイラ火
炉（15）のバーナ（16）に導かれて燃焼に供される。生
成ガスダクト（６）へキャリオーバして出てゆく石炭ガ
ス中の煤塵を少なくするため、ガス化炉本体上部の流速
を低く抑えるとともに、分級器（７）で除塵する。分級
器（７）はコーン部でガス流れにターンとともに、遠心
力を与えるようになっている。

燃焼完了後のスラグは、格子（２）を通してスラグホ
ッパ（８）に落下し、水で冷却されるとともに急冷によ
り粗砕される。そしてスラグホッパ底部に設置されたク
ラッシャ（９）により更に細かく粉砕され、処理しやす
い状態になる。スラグホッパ（８）内の水は、高温で落
下して来る灰の熱量により徐々に温度が上昇し、やがて
沸騰状態になる。この熱量を利用し熱交換器（10）で熱
交換を行なう。

格子（２）近傍の燃料（石炭）は酸化燃焼を行なって
おり、この領域においてはSOxやNOxの発生が予想され
る。SOxは石炭とともに石炭石を投入することによっ
て、乾式で除去する。またNOxについては、アンモニア
投入による高温無触媒脱硝を行なう。すなわち、アンモ
ニア水タンク（11）からアンモニアポンプ（12）によっ
てアンモニア水が供給され、上記熱交換（10）で加熱さ
れてアンモニウムが蒸発しやすい状態になり、このアン
モニアノズル（13）から空気ダクト（５）内に吹込む。
アンモニアはppmの濃度しか必要ないため、燃焼用空気
と充分拡散・させる必要がある。そこで本実施例では、
空気ダクト（５）内に圧力噴霧方式または空気もしくは
蒸気噴射方式のアンモニアノズル（13）を設け、これに
より急速な蒸発，拡散を行なわせて空気との拡散に必要
な距離を短くしている。従来はアンモニアが液化状態で
供給されていたので、その貯蔵タンクは危険物取扱いと
なりボイラの近くには設置できないという制約を受けて
いたが、本実施例ではアンモニア水を用いるので安全で
ある。

本実施例の石炭ガスの特徴は、一部酸化燃焼した発生
熱量を利用してガス化を行なうもので、ガス化炉内の石
炭石充填層が重要な役割を果たす。このための炉内の炭
層制御は層内の圧力損失を検出することにより行なう。
（17）は層内力損失ラインであって、最適状態が得らる
ように設定された値の信号を石炭用の制御バルブ（18）
および石炭石用の制御バルブ（19）に送り、最適な量の
石炭および石炭石の炉内に供給される。石炭に対する石
炭石の供給割合は、石炭中の硫黄分により決定される。

本実施例では石炭粒径の比較的大きい原炭を原料とす
る。従来のガス化方式で原炭を用いると、石炭塊は燃焼
し終らぬまま下方のスラグホッパ内の水中に落下してし
まい、ガス化が完全に行なわれなかった。本実施例では
固定床としたので粒径の大きい原炭を用いることがで
き、したがって煤塵の発生が制御され、ガス化温度が低
く保持されて、NOx,SOxの発生量も低減される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、無煙炭から褐炭まであらゆる種類の
石炭が燃料として利用でき、また既設の重油焚き、ガス
焚きボイラを容易ち石炭焚きボイラに転写改造できる。
しかも、低公害石炭焚ボイラとして従来の石炭焚ボイラ
には必ず設置されていた排煙脱硫装置，脱硫装置，集塵
装置が不要となるか、または小容量化されて、大幅なコ
スト低減を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の一実施例を示す概念図である。 （１）……ガス化炉本体，（２）……格子， （３）……原炭ホッパ，（４）……石灰石ホッパ， （５）……空気ダクト，（６）……生成ガスダクト， （７）……分級器，（８）……スラグホッパ， （９）……クラッシャ，（10）……熱交換器， （11）……アンモニア水タンク， （12）……アンモニアポンプ， （13）……アンモニアノズル，（14）……助燃バーナ， （15）……ボイラ火炉，（16）……バーナ， （17）……層内圧力損失ライン， （18），（19）……制御バルブ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｃ１０Ｊ 3/46 Ｊ Ｋ Ｍ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス化炉本体と、同ガス化炉本体内に設け
   られた格子と、同格子上に原炭および石灰石をそれぞれ
   供給する原炭ホッパおよび石灰石ホッパと、上記格子の
   下方に空気を供給する手段と、上記ガス化炉本体の上部
   に接続された生成ガス排出ダクトと、同生成ガス排出ダ
   クトの入口に設けられた分級器と、上記ガス化炉本体の
   下方に設けられたスラグホッパと、同スラグホッパ内に
   設けられた熱交換器と、同熱交換器を経由したアンモニ
   ア水を上記格子の下方に噴射する手段とを備えたことを
   特徴とする石炭ガス化装置。