JP3504772B2 - 噴流床石炭ガス化炉 - Google Patents

噴流床石炭ガス化炉

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JP3504772B2
JP3504772B2 JP09935695A JP9935695A JP3504772B2 JP 3504772 B2 JP3504772 B2 JP 3504772B2 JP 09935695 A JP09935695 A JP 09935695A JP 9935695 A JP9935695 A JP 9935695A JP 3504772 B2 JP3504772 B2 JP 3504772B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微粉炭を燃焼させて高
温ガスを生成させるコンバスタと、このコンバスタから
の高温ガスによって微粉炭を熱分解して可燃ガスを生成
させるリダクタとを有する噴流床石炭ガス化炉に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図6に従来の噴流床石炭ガス化炉の部分
断面を含む全体図を示す。
【0003】円筒形のコンバスタ01にはそれぞれ複数
個の微粉炭バーナ03とチャーバーナ04があり、コン
バスタ01から断面積が縮小された後、円錐状に拡大す
るリダクタ02には熱分解のための原料微粉炭噴出ノズ
ル05がある。コンバスタ01の下部を仕切るスラグタ
ップ06の下の軽油予燃室07には、同一断面上の一方
に軽油バーナ08を取付けており、対向する他方に軽油
点火トーチ09が取付けられている。010は落下する
スラグの冷却用の水である。
【0004】図7は、図6のVII −VII 断面図、図8は
同図6のVIII−VIII断面図であり、複数個の微粉炭バー
ナ03と原料微粉炭ノズル05とが、それぞれ同一断面
内に配設されており、炉断面内に旋回流を形成させるよ
うになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】コンバスタ内では、燃
料としての微粉炭・チャーと空気との混合を充分に行わ
せるため、および燃焼ガスをリダクタ部へ移送させるた
めにある値のガス流速V 1 が必要である。コンバスタの
径が小さい小形炉の場合のコンバスタ断面での旋回速度
分布は、図9に示されているようにコンバスタの炉中心
付近には、旋回速度がv1 よりも小さい領域が存在す
る。
【0006】コンバスタの径が大きくなった大形炉で
は、図9に示されているように旋回速度の小さい領域が
増加して、その分、コンバスタの容積を有効に活用でき
ず、燃焼性が低下する。
【0007】このような状況に鑑み、本発明は、火炉内
における旋回流中心のガス流速の小さい領域の占める割
合を低減し燃焼性能等を向上させた噴流床石炭ガス化炉
を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明による噴流床石炭ガス化炉では、前記課題
を解決するため、微粉炭バーナを、コンバスタの中心軸
対称位置で、スラグタップの中心部を狙って下向きに配
設すると共に、同微粉炭バーナの上方に装着するチャー
バーナを、上記コンバスタの中心軸対称位置で、上記ス
ラグタップの上面からやや上を狙って下向きに配設して
なる噴流床石炭ガス化炉を提供する。
【0009】(2)また、軽油バーナと軽油着火用トー
チを前記コンバスタ内に配設すると共に、同軽油バーナ
と軽油着火用トーチを、同コンバスタの中心軸対称位置
で、前記スラグタップの中心部を狙って下向きに配設し
てなる噴流床石炭ガス化炉を提供する。
【0010】(3)また、前記コンバスタとリダクタと
は、くびれずに連続する円筒状に形成し、同リダクタに
装着する原料用微粉炭ノズルは、噴出方向をリダクタ中
心から外して円周方向に傾けて構成してなる噴流床石炭
ガス化炉を提供する。
【0011】
【0012】
【作用】本願の第1の発明の噴流床石炭ガス化炉は上記
したように構成されており、コンバスタの中心軸対称の
方向から供給される微粉炭は、夫々の噴流が衝突し、同
微粉炭バーナの同軸外周から別途供給される空気と混合
される。
【0013】また、各微粉炭バーナはスラグタップの中
心を狙って下向きになっているので微粉炭の噴流距離が
長くなり炉内での滞留時間も長くなる。同様にチャーバ
ーナも下向きであるので、空気との混合は促進され、し
かもチャーは、上記スラグタップ上面からやや上、即ち
微粉炭の燃焼火炎の直上に噴出されることとなり輻射熱
を十分受けることとなる。
【0014】また、本願の第2の発明に於ては軽油バー
ナと軽油着火用トーチとがコンバスタ内に設けられてい
るのでコンバスタ内で直接軽油を燃焼させて、予熱する
ものである。また、本願の第3の発明に於てはコンバス
タとリダクタとの間にはくびれ形状はなく円筒状になっ
ているので、コンバスタからの流れは抵抗を低減され、
コンバスタ内でのガス流れの旋回が弱まることとなる。
【0015】
【0016】
【実施例】以下本発明の第1の実施例を図1乃至図5に
より説明する。1はコンバスタ、2は同コンバスタ1に
連続し併せて円筒状に形成されたリダクタである。3は
微粉炭バーナで、コンバスタ1の中心軸に対し対称に左
右1対設けら、いずれも下向きに、かつ、スラグタップ
6の中心を狙って開孔している。
【0017】4はチャーバーナで、上記微粉炭バーナ3
のやや上方で、これと90°位相をずらした位置でコン
バスタ1の中心軸に対し対称に左右1対設けられ、上記
微粉炭バーナ3と同様に下向きに、かつ、上記スラグタ
ップ6の上面からやや上を狙って開孔している。5は上
記リダクタ2に設けられた原料微粉炭の供給ノズルで、
リダクタ2の円周面上にほぼ等間隔はなして4個設けら
れている。各供給ノズル5は、噴出方向をリダクタ2の
中心から外し円周方向に傾けている。
【0018】8は軽油バーナ、9は軽油点火トーチで、
上記微粉炭バーナ3とほぼ同レベルに設けられ、同軽油
バーナ8と軽油点火トーチ9は、コンバスタ1の中心軸
に対称位置で、スラグタップ6の中心部を狙って下向き
になっている。10は、上記スラグタップ6から落下し
たスラグの冷却用の水である。
【0019】本実施例の作用、効果を図9乃至図10を
併せ引用して説明する。微粉炭バーナ3から供給された
燃料はコンバスタ1の中心部で互に衝突することにより
同バーナ3の同軸外周から吹込まれる空気との混合が促
進される。また、このバーナ3は下向きに開孔している
ので燃料の噴流は、傾斜分長くなりコンバスタ1内での
滞留時間が長くなって燃焼に好ましい状態に調整され
る。
【0020】この燃料の上方でチャーバーナ4から供給
されるチャーも上記燃料と同様に互に衝突することによ
り空気等との混合が促進される。しかもチャーは図面か
らも読みとれるように上記燃料微粉炭の燃焼火炎の直上
に吹込まれているので輻射熱を受けて着火性が一段と向
上する。
【0021】また、本実施例では従来装置のように予燃
焼室を軽油で焚き上げ、コンバスタ1を高温状態にした
うえで微粉炭とチャーを燃焼させるという大掛りのもの
ではなく、微粉炭バーナ3とほぼ同レベルの位置で軽油
バーナ8を作動させてコンバスタ1を予熱するものであ
り、装置全体をコンパクト化し得たものである。
【0022】通常コンバスタ1内は図9にも示すように
炉中心から炉壁に向ってガスの旋回速度v1 が変化し、
中心部の圧力が低下してリダクタ2内のガスが逆流する
おそれがあるので、コンバスタ1とリダクタ2との間に
くびれを形成して流路を絞り込み、これによって逆流領
域を小さくすることで対応していた。
【0023】本実施では微粉炭バーナ3、チャーバーナ
4等の設置位置と開孔を上記のように特定し、また、コ
ンバスタ1とリダクタ2とを円筒状に連接したので、コ
ンバスタ1中でのガスの旋回速度成分が減少し、コンバ
スタ1の容積を有効に活用して燃焼性の向上へ帰結する
ことができる。一方、ガス化する微粉炭はより長時間高
温に曝すことが望ましいので、本実施例では原料微粉炭
の供給ノズル5は噴流の方向をリダクタ2の中心方向か
ら外すことにより、ここに原料の旋回流を形成し、原料
の滞留を長くしている。
【0024】 次に本発明の参考例を図12乃至図18
に基づいて説明する。図中、第1の実施例と共通する部
分には第1実施例と同一符号をつけて示し、重複する説
明は省略する。
【0025】 本参考例では微粉炭バーナ3をコンバス
タ1の周面にほぼ等間隔はなして4個設け、かつ、各微
粉炭バーナ3は、特に図13に明示されるようにコンバ
スタ1の中心から外方向に傾けて開孔し、コンバスタ1
の横断面内で旋回流を発生するように配置されている。
また、チャーバーナ4は、上記微粉炭バーナ3の上方で
円周方向ほぼ等位置に4個設けられ、図14に明示され
るように同微粉炭バーナ3と旋回方向を同じにするよう
に傾けて開孔されている。
【0026】また、軽油バーナ8と軽油点火トーチ9と
はコンバスタ1の中心軸をはさんで同一断面で向き合い
両者からの噴流がコンバスタ1の中心位置で衝突するよ
うに設けられている。一方、リダクタ2に装着された原
料用微粉炭ノズル5は、図15に明示されるように上記
微粉炭バーナ3及びチャーバーナ4とは逆向きの旋回方
向に取付けられている。なおコンバスタ1とリダクタ2
とが、その接続部でくびれを作ることなく円筒形状に連
接していることは上記第1の実施例と全く同一である。
【0027】 本参考例は上記のように構成されている
ので微粉炭バーナ3とチャーバーナ4とによって生じた
旋回を伴ったガスの流れ(矢印11)は、この旋回を阻
止するように逆向き旋回方向に設置された原料用微粉炭
ノズル5のガス流れ(矢印12)によってせき止められ
る。これによりコンバスタ1からの流れは旋回成分を失
って上昇し、またその一部はコンバスタ1の方向へ逆流
(矢印13)する。この逆流は、第1の実施例に関して
図9で説明した旋回速度V1 を抑制し、コンバスタ1内
での同旋回速度V1 が小さい領域に上下方向の循環流を
形成し、コンバスタ1の容積の有効活用が可能となる。
【0028】 また、本参考例もコンバスタ1とリダク
タ2との間はしぼり形状を廃しているので、この部分で
ガス流れが増速することはなく、その結果ガス流れの動
圧によりコンバスタ1の壁面に付着した溶融スラグが飛
散しリダクタ2に付着して成長するというような心配も
ない。
【0029】なお、図17,18に示すイメージでコン
バスタ1及びリダクタ2のバーナ部を想定した場合にお
いてバーナの向きについては以下の式で1つの目安が与
えられる。
【0030】 dr =(dc ・Qc ・Vc )/(Qr ・Vr ) ここで dr :リダクタバーナ径 dc :コンバスタバーナ径 Qr :リダクタバーナ流量 Qc :コンバスタバーナ流量 Vr :リダクタバーナ流速 Vc :コンバスタバーナ流速 以上、本発明を図示した実施例に基づいて具体的に説明
したが、本発明がこれらの実施例に限定されず特許請求
の範囲に示す本発明の範囲内で、その具体的構造に種々
の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による噴流
床石炭ガス化炉においては以下の効果を奏しうるもので
ある。 i.バーナ噴流を衝突させることにより、空気との混合
を促進させ、燃焼を良好に保つことができる。 ii.微粉炭バーナをスラグタップに向けることで溶融ス
ラグの捕集効率の向上と、スラグタップを流下する溶融
スラグの温度を保ち、良好な流下性を得ることができ
る。 iii .微粉炭の燃焼火炎の中にチャーを噴出させること
によってチャーの着火性が向上することができる。
【0032】 iv.ガス化炉内のガス流速を大きくしな
いので、溶融スラグの飛散を防止することができる。
.軽油燃焼室の廃止によるシステムの簡素化をするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る噴流床石炭ガス化炉
を一部断面で示す正面図。
【図2】図1のII−II線に沿って第1実施例を側方から
示す一部断面で示す側面図。
【図3】図1のIII −III 断面図。
【図4】図2のIV−IV断面図。
【図5】図2のV−V断面図。
【図6】従来のガス化炉を一部断面で示す正面図。
【図7】図6のVII −VII 断面図。
【図8】図6のVIII−VIII断面図。
【図9】ガス化炉内における旋回速度の状態を示す説明
図。
【図10】図1の第1実施例の作用を図11のX−X断
面方向から示す説明図。
【図11】図1の第1実施例の作用を図10のXI−XI断
面方向から示す説明図。
【図12】本発明の参考例に係る噴流床石炭ガス化炉を
一部断面で示す正面図。
【図13】図12のXIII−XIII断面図。
【図14】図12のXIV −XIV 断面図。
【図15】図12のXV−XV断面図。
【図16】参考例の作用を説明する説明図。
【図17】図16のXVIIA−XVIIA断面及びXVIIB−XV
IIB断面を示す断面図。
【図18】図16のXVIII −XVIII 断面図。
【符号の説明】
1 コンバスタ 2 リダクタ 3 微粉炭バーナ 4 チャーバーナ 5 原料微粉炭供給ノズル 6 スラグタップ 8 軽油バーナ 9 軽油点火トーチ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼させて高温ガスを生成させるための
    微粉炭およびチャーを供給するバーナが取付けられたコ
    ンバスタと、熱分解によって可燃ガスを生成させるため
    の原料微粉炭を供給するノズルが取付けられたリダクタ
    とを有する噴流床石炭ガス化炉において、上記微粉炭バ
    ーナを、コンバスタの中心軸対称位置で、スラグタップ
    の中心部を狙って下向きに配設すると共に、同微粉炭バ
    ーナの上方に装着するチャーバーナを、上記コンバスタ
    の中心軸対称位置で、上記スラグタップの上面からやや
    上を狙って下向きに配設してなることを特徴とする噴流
    床石炭ガス化炉。
  2. 【請求項2】 軽油バーナと軽油着火用トーチを前記コ
    ンバスタ内に配設すると共に、同軽油バーナと軽油着火
    用トーチを、同コンバスタの中心軸対称位置で、前記ス
    ラグタップの中心部を狙って下向きに配設してなること
    を特徴とする請求項1に記載の噴流床石炭ガス化炉。
  3. 【請求項3】 前記コンバスタとリダクタとは、くびれ
    ずに連続する円筒状に形成し、同リダクタに装着する原
    料用微粉炭ノズルは、噴出方向をリダクタ中心から外し
    て円周方向に傾けて構成してなることを特徴とする請求
    項1及び2のいずれかに記載の噴流床石炭ガス化炉。
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