JP2977368B2 - 石炭燃焼器およびそのスラグ排出装置 - Google Patents
石炭燃焼器およびそのスラグ排出装置Info
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/485—Entrained flow gasifiers
- C10J3/487—Swirling or cyclonic gasifiers
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- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/52—Ash-removing devices
- C10J3/526—Ash-removing devices for entrained flow gasifiers
Description
ガス化装置、ボイラ等に適用される石炭燃焼器及びその
スラグ排出装置に関する。
流床石炭ガス化炉の石炭燃焼器の構成と、石炭燃焼器底
部に設けられたスラグ排出装置について説明する。
部中央に設置されており、燃焼器12の円周方向に沿っ
て設置されたバーナ13により投入された石炭及びチャ
ーが、初めに燃焼に伴って燃焼ガスを発生し、次にガス
化に伴って可燃性ガスを発生すると共に、石炭及びチャ
ー中の灰分が溶融スラグとなり、バーナ噴流15で形成
された旋回流でガス中より遠心分離され、燃焼器12の
円筒壁面に付着し、重力で流れ落ちて燃焼器底部16に
溜まり、それがこのスラグ排出装置11を介してスラグ
室17及びその下方に設置されたスラグホッパ18側へ
排出される。
融スラグ14の排出を容易にするためには、流出する溶
融スラグ14をできるだけ高温に保つ必要がある。
部16では、溶融スラグ14は十分に高温状態にあり流
動性が良い(粘度が低い)が、スラグ排出装置11の垂
直面では輻射も弱くなり溶融スラグ14の温度が下がり
流動性が悪くなる(粘度が高くなる)。
温度低下を防ぐ工夫として、図に示す様に、スラグホー
ルの周囲に堤19と湯口20を設け溶融スラグ14を集
積して流出させる構造としている。
2の底部16の中央(円筒軸中心)に円穴(スラグホー
ル)を開けて、下方のスラグ室17と継いだ場合、図3
に示す燃焼器内半径方向の圧力分布により、図4の様に
穴の周壁部では、燃焼器12からスラグ室17へ向う下
降流(領域A)が発生し、穴の中央部では、スラグ室1
7から燃焼器12へ向う上昇流(領域B)が発生する。
ラグホール部のスラグ流下面を下降流として流れ、溶融
スラグは高温ガスにより加熱される。
は、下記の問題が生ずる。 (1)燃焼器12底部では溶融スラグを湯口20部のみ
から流出させることが必要となり、スラグホールの周囲
の堤19は必然的に高くなる。このため、スラグホール
垂直面高さが高くなることから、燃焼領域から垂直面へ
到達する輻射熱が減少し、スラグの放散熱の増加、スラ
グ温度の低下によりスラグの流動性が悪化する。
くなることは、前述の従来技術で述べたスラグホール部
でのガス流れを阻害するため、スラグホール周壁部での
燃焼器からスラグ室17へ向う高温ガスの流量が減少
し、高温ガスによるスラグの加熱が少くなり、スラグの
流動性が悪化する。
場合には、スラグホール部において溶融スラグの固化
(凝固)が起こり、スラグホールが閉塞し、炉の運転が
不可能となる。本発明は、従来技術にみられたこれらの
課題を解決することを目的としている。
め、本発明では以下の手段を採用する。まず、図1に示
すようにスラグ燃焼器の底部5から立ち上った上部堤2
の高さHを所要値に保持しつつ、上部堤2の先端部を逆
円錐状に適正な値に広げ(広がり角θ)、スラグホール
の垂直面の高さを短くして、燃焼領域からスラグホール
へ到達する輻射熱量を増加させる。
ように、上部堤2の高さH、同上部堤2広がり角θ、ス
ラグ排出装置における円筒状下部3の直径ds、同円筒状
下部3の高さL)を次のとおり調整して、燃焼器からス
ラグホール周壁部を通り燃焼器外へ流れる高温ガスの流
量を適正量に設定する。
射熱量Qは、スラグ排出装置における上部堤2の広がり
角θが大きいほど増加する。また、スラグホールを通り
燃焼器から燃焼器外のスラグ室へ流出する高温ガスの流
量Wは、スラグ排出装置における上部堤2の広がり角が
大きいほど、円筒状下部3の高さLが低いほど、更に円
筒状下部3の直径dsが大きいほど増加する。これらを数
式的に表現すると次の様になる。
へ到達する輻射熱量が減少し、燃焼器底部で溶融スラグ
の流動性が悪くなる。また、高温ガスの流量を大きくし
すぎると、燃焼器外部のスラグ室から燃焼器へ流入する
低温ガスの影響により、燃焼状態が悪化する。
の飛散が起こり、燃焼器外部容器の壁面へスラグが付着
し固化する等の弊害が発生する。
下部3の直径ds、円筒状下部3の垂直面高さL、を適正
な値に設定する。本発明では、θ、L/ds、ds/Dにつ
き図2のグラフのように適正領域を定めることによっ
て、石炭燃焼器に悪影響を与えることなく、スラグ排出
装置でのスラグ流動性を高め、スラグ排出装置から円滑
に排出させることができる。
ス化炉の場合を以下に示す。スラグ排出装置の概形は図
1に示すものと同様で、 i)スラグホール先端部の広がり角 θ=30° ii) スラグホール直径と燃焼器直径の比 ds/D=0.25 iii)スラグホール垂直面高さとスラグホール直径の比 L/ds=0.5 iv) スラグホール部堤の高さと燃焼器直径の比 H/D=0.15 を採用したところ、スラグはスラグ排出装置から円滑に
排出させることができた。
軸中心に設けたスラグ排出装置へ、旋回流の影響(燃焼
器底部の境界層内流れの影響)で強制的に集められ、上
部堤の湯口へ円滑に流入する。
るのでスラグホール内では、燃焼領域から到達する輻射
熱量が増加するため、溶融スラグ(湯口より流出したス
ラグ及び旋回流で遠心分離されスラグホール内壁に付着
したスラグ)の放散熱が減少し、温度低下が抑えられ
る。
直径を適正に選んであるので燃焼器内の高温ガスの一部
が、溶融スラグとともにスラグホールへ流入し、燃焼器
外へ流出するため、溶融スラグが加熱され、スラグ温度
の低下が抑えられる。
性の向上が図れる。
スラグ排出装置の説明図。
高温ガス流量Wと諸パラメタの関係を示すグラフ。
図。
流れの説明図。
説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 石炭を旋回燃焼させ灰分を遠心力によっ
て炉壁で捕捉して燃焼室底部に落下させ、燃焼室底部の
スラグ排出装置から燃焼炉外に排出するようにした石炭
燃焼器において、前記スラグ排出装置は、炉底から立ち
上って上端部が上方に向けて広がった上部堤と円筒状下
部を有し、前記上部堤の広がり角が30°〜45°、円
筒状下部の直径が燃焼炉直径の0.2〜0.4、前記円
筒状下部の高さと直径の比が0.2〜0.6、上部堤の
高さと燃焼炉直径の比が0.05〜0.15であること
を特徴とする石炭燃焼器。 - 【請求項2】 石炭燃焼炉の炉底中心に配設され、炉底
から立ち上って上端部が上方に向けて広がった上部堤と
円筒状下部を有し、同堤には上端から下方に湯口が切り
開かれ、前記上部堤の広がり角が30°〜45°、円筒
状下部の直径が燃焼炉直径の0.2〜0.4、前記円筒
状下部の高さと直径の比が0.2〜0.6、上部堤の高
さと燃焼炉直径の比が0.05〜0.15であることを
特徴とするスラグ排出装置。
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