JP3513735B2

JP3513735B2 - チャー搬送装置

Info

Publication number: JP3513735B2
Application number: JP23548696A
Authority: JP
Inventors: 真二田中; 俊太郎小山; 森原　　淳; 義男永沼; 貞夫高橋; 栄次木田
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-05
Also published as: JPH1081886A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化炉から
放出された後に回収されたチャーを、細粒と塊状物(又
は粗粒)に分離し、細粒のチャーを石炭ガス化炉に戻す
チャー搬送装置に係り、特に機械的手段を用いないで気
体分離方式により、塊状物(又は粗粒)を除去しながら連
続的に細粒のチャーを圧力の高い雰囲気の炉内へ搬送す
るチャー搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、未燃カーボンを含むチャーを加圧
下へ定量的に戻す手段として、ロータリーフイーダ、ス
クリューフィーダ等の機械的手段によって、ホッパから
チャーを排出させ自由落下させた後、搬送ガスで強制的
に炉内へ供給する方式を採用した例が多い。また、チャ
ーに混入する異物、塊状物等を除去し、安定に搬送する
方法として、チャーが流入するホッパ内に分級機(ふる
い)を設置して、この分級器で塊状物等を除去した後、
細粒のチャーを搬送器に供給し、搬送ガスによる気流搬
送で炉内に供給するのが一般的である。その代表例を図
１４に示す。石炭の粉砕機１から複数のホッパを経てエ
ダクタ６に至る石炭供給系と、サイクロン２０から別の
複数のホッパを経てチャーエダクタ６’に至るチャー循
環系の両方の系は、ロックホッパ方式であり、粉末固体
の搬送器は機械的手段と搬送ガスの組合せ(フィーダと
エダクタの組合せ)による搬送方式を採用している。石
炭供給系では、石炭を微粉炭に粉砕する粉砕機１から、
順次にそれぞれ開閉する石炭常圧ホッパ２、石炭常圧−
加圧ホッパ４を通じて石炭供給ホッパ５に微粉炭３が供
給され、石炭供給ホッパ５中の微粉炭３は機械的なフィ
ーダ７により取り出され、エダクタ６から不活性ガス
（Ｎ₂またはＣＯ₂）にのって石炭ガス化炉１５に向けて
搬送される。

【０００３】次に、石炭ガス化炉１５の下流に設けたチ
ャー循環系について詳細に述べる。図１４に示すよう
に、チャー循環系には、サイクロン２０、サイクロンホ
ッパ２１、チャー回収ホッパ２２、チャー供給ホッパ２
３と、チャー供給ホッパ２３に導入したチャーに含まれ
る塊状物を除去する除去用分級機３６と、各ホッパ２１
〜２３を連結する粒子いつ流管３２、ホッパ２１〜２３
間に設けた２つの切り替えバルブ３４、３５と、チャー
供給ホッパ２３中のチャーを取りだし供給する機械的な
チャーフィーダ２６、チャー搬送用エダクタ６’と、チ
ャー回収ホッパ２２、チャー供給ホッパ２３の重量測定
用のロードセル２４、２４’とが備えられている。サイ
クロン２０、サイクロンホッパ２１、チャー回収ホッパ
２２、チャー供給ホッパ２３の順に接続されており、サ
イクロン２０には石炭ガス化炉１５で生成された生成ガ
スとそれに伴うチャーが送り込まれる。

【０００４】サイクロン２０で生成ガスとチャー（又は
ダスト）２５に分離した後、回収したチャー２５は、ま
ずチャー回収ホッパ２２内に入り、その回収量はチャー
回収ホッパ２２に設置したロードセル２４’により把握
する。ホッパ２２内にチャー２５が充満すると、ホッパ
２２入口側の切替えバルブ３４を閉じて、チャー回収ホ
ッパ２２の圧力を下流側のチャー供給ホッパ２３の圧力
と同等又は若干高くした後、ホッパ２２出口側の切替え
バルブ３５を開き、チャー供給ホッパ２３へ移送する。
その際、チャー供給ホッパ２３内に設置した分級器３６
によりチャー２５に含有した塊状物６３を分離し、粗粒
回収器３３内に回収する。ホッパ２３への充填完了後、
ホッパ２３入口側のバルブ３５を閉じて、上流側の回収
ホッパ２２の圧力を石炭ガス化炉側１５圧力と同圧にし
た後、回収ホッパ２２入口側のバルブ３４を開き、定常
運転に入る。この操作を繰り返す。チャー供給ホッパ２
３から炉１５内へはチャーフィーダ２６を用いて高温の
チャー２５を定量的に排出し、自由落下させた後、エダ
クタ６’に供給し、搬送用ガス（不活性ガス又は発生炉
ガス）２７によりチャー搬送管３１を通して搬送し、チ
ャーバーナ２８を介して石炭ガス化炉１５内に供給す
る。これはロックホッパ方式の乾式固体搬送方法であ
り、直列する複数のホッパを順次に圧力差をつけて開閉
してチャーを搬送する方法である。

【０００５】この乾式技術を加圧化に採用すると下記の
問題点が生じる。（１）機械的手段（ロータリフィーダ等）２６によリホ
ッパ２３からチャーを排出する方式では、原料種、回収
チャーの粒径及び充填密度等によりホッパ出口部にチャ
ーが連なってブリッジを形成し、排出時に排出されない
ことが多々ある。そのため、ブリッジ形成等の防止策と
して、バイブレータによる振動、エアー、ガスを吹き付
けるエアレーションまたは機械的撹拌機の設置等を供給
ホッパに施すことが必要であり、余分な機器を付加する
必要がある。

【０００６】（２）装置自体の圧力が高いため、フィー
ダのシール部からのガス漏れが発生し、チャー等の供給
が停止する。特にチャー循環系は炉１５から飛散してく
るチャー２５の温度が７００℃から９００℃と高温なた
め、チャー循環系はチャーが凝縮しないようにヒータ等
により加熱保温している。そのため、高温になる分だけ
チャーの供給が困難であり、また熱等による影響により
シール部材がゆるみガス漏れの発生が高い。

【０００７】（３）ロックホッパ方式であるため、チャ
ーの回収、供給用合わせて最低３個のホッパが必要であ
り、その操作手順（回収ホッパから供給ホッパへの移送
から石炭ガス化炉内への供給等）が複雑になり、その操
作に時間がかかると同時にそれぞれのホッパに付設する
機器等も多くなりコスト高である。

【０００８】（４）チャー搬送系の最大の課題は、チャ
ー等をいかに安定に搬送するかである。チャー自体は前
述したように高温であり、温度変化が生じると凝縮によ
る造粒や炉内飛散による塊状物（粒径;10mm以上）等が
チャー中に混入し、この塊状物等がエダクタ６’出口及
び搬送管３２内等で堆積、閉塞し、チャーの搬送が困難
になる。

【０００９】上記(１)から(４)により安定に原料を供給
できないと、ガス化効率及び安定運転に悪影響を与える
原因になる。そのため、上記記載の機械的手段を用いな
いで、高温の原料及び高圧の容器に供給する場合でも、
連続的に塊状物等を除去しながら好適に搬送できる搬送
器が望まれている。また、(３)によりチャー循環系の簡
略化が望まれている。

【００１０】従来、ホッパ、ロータリフィーダー等の機
械的手段を用いないで安定に粉末固体を搬送する手段と
して、下記に上げる方法が代表的である。（ａ）エダクタ型供給装置。ガス流体をノズルより高速
で噴射することにより粉末固体を押し出し移送する方法
（特開昭５１−２４１８９号公報、特開昭５５−１７７
２９号公報）。（ｂ）圧送供給装置。圧縮空気により上昇管に大なる混
合比で連続圧送する方式（特開昭４６−２４８５４号公
報）。（ｃ）配管内の高速旋回流による粉末固体の輸送方法
（特開昭６０−３１４３７号公報）。（ｄ）チャー供給系を簡素化し、設備コスト及び運用コ
ストの低減を図る目的で、ガス化炉の上部と管路で連結
されたサイクロンとこのサイクロンに垂設されたストレ
ート管の下端に連結されたインゼクタから構成し、この
インゼクタによりサイクロンで捕集したチャーを吸引
し、搬送管を介してガス化炉内に供給する方法（特開平
５−２３９４７４号公報）。

【００１１】しかしながら、チャー搬送装置自体に塊状
物(又は粗粒)等を気流分離により除去する手段を付設し
た搬送器は、従来にはない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】乾式供給方式により原
料を安定に供給する方法として、前述の(ａ)の方式で
は、エダクタ入口側及び出口側で圧力変動があった場合
には、配管内で溜り現象が発生し、連続流れが得られな
い欠点がある。また、ガス流速により出口付近での堆積
による閉塞することがあるため、エダクタ内のガス噴出
口の位置等の構造が問題である。

【００１３】また、高温のチャーを搬送する場合には、
チャーを凝縮させないようにホッパ側から常時安定に排
出することが重要である。しかし、エダクタ内での圧力
変動により自由落下せず、ホッパからの排出が停止する
ことが考えられる。そのため、供給ホッパ側の圧力を炉
側圧力よりも高くするか、ロータリフィーダ等の機械的
手段との組合せとすることで圧力変動に対する影響を最
低限に抑制することにより安定に排出させることが一般
的である。ただし、この方法でも問題点(１)で前述した
ようにホッパ出口部でのブリッジ等を回避するために
は、バイブレータ、エアレーション等の対策をしないか
ぎりは、排出不能になる場合が多々ある。

【００１４】(ｂ)の連続圧送方式では、ホッパ側圧力及
びその上流側のガス化炉側圧力が変動した場合には、供
給量が不安定になる。また、圧力差による供給量制御で
あるため、圧力が少し変動した時でも多量に供給量が変
化するため、供給量を大巾に変化させる時には効果的で
あるが、微調整の調節が難しい欠点がある。

【００１５】(ｃ)の高速旋回流を用いる方式では、大粒
径の粒体に対する搬送には適しているが、４０μｍ以下
の粒径では中心部のみ搬送されて、管内壁側に粒子が堆
積する欠点がある。また、搬送管内に旋回流を形成させ
るため、ガス吹きだし口を設置した２重構造になるため
搬送管の構造が複雑になる欠点がある。

【００１６】(ｄ)の方式では、サイクロン下端にインゼ
クタを設置して、高速度の噴流によりチャーを吸引して
ガス化炉内に供給する。インゼクタ自体の構造（噴出ガ
スノズルと搬送管出口の位置及び配管径等の寸法が重
要）が複雑である。また、サイクロンに垂設されたスト
レート管内を移動しながら排出されるため、その排出量
によってはサイクロン以降にチャーが飛散し、ガス化炉
内に供給されるチャーが少なくなるためガス化効率が低
減する。また、チャー中には塊状物（又は粗粒）が含有
した場合、インゼクタ内部で塊状物が堆積、閉塞し、安
定搬送ができない。また負荷変動時の場合、ガス化炉で
のチャー生成量が変動しそれに伴いチャー放出量が変動
するため、条件によってはストレート管内のチャーレベ
ルが低下し、炉の下流にあるサイクロン側の圧力が小さ
くなり、炉にチャーを戻すチャー搬送ラインにガス化炉
内ガスが逆流する危険がある。

【００１７】(ａ)から(ｄ)に述べた方式に言えること
は、原料中に異物及び塊状物が混入した際には、それを
除去する手段を設置していないことであり、これら異物
が存在すると供給ライン等に堆積して、閉塞し、安定搬
送ができなくなる欠点がある。

【００１８】本発明の目的は、上記のホッパ、ふるい、
ロータリフィーダなど機械的手段を用いることなく、石
炭ガス化炉から放出され回収されたチャーを気流搬送
し、細粒と塊状物(又は粗粒)に連続的に気流分離しなが
ら、細粒のチャーを石炭ガス化炉に供給できるチャー搬
送装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のチャー搬送装置は、石炭ガス化炉で
生成されたガス中に含むサイクロンで分離、回収したチ
ャーを導入し、チャーの細粒と粗粒を分離し、細粒を石
炭ガス化炉に戻す装置であって、サイクロンの下流に配
置されたチャー流入管と、このチャー流入管を上端中心
部に設け、チャーを搬送する搬送用気体により内部に重
力方向軸回りの旋回流を生成する円筒状の旋回気流容器
と、この旋回気流容器の底の周部から垂下し下方で管径
がテーパー状に縮小するチャー排出管と、このチャー排
出管のテーパー部で横方向に分岐し石炭ガス化炉まで延
びるチャー搬送管と、チャー排出管下端の出口から垂下
する粗粒分離管と、この粗粒分離管から排出された粗粒
を収容するホッパーとを備えたことを特徴とする。

【００２０】旋回気流容器はこの容器内周壁に対して接
線方向に取り付けられた複数のノズルを有するものが好
ましく、該ノズルがチャー搬送用気体を噴出して旋回気
流を形成する。旋回気流容器は、容器の上板及び底板に
水平に設けられた円筒状容器か、あるいは、上板が外径
方向に向かって上り傾斜であり、底板が外径方向に向か
って下り傾斜である変型容器でもよい。この変型容器で
は、外周方向に容積が大きくなるため、旋回流に乗るチ
ャーが外周に移動しやすくなる。

【００２１】図１０は上記円筒状の旋回気流容器におい
て搬送用気体により旋回気流を形成した際の容器内の圧
力分布を示す図である。容器中心部（旋回流の中心部で
もある）の圧力が低く、内周壁近傍が高い圧力分布にな
る。旋回気流容器は、このように旋回流の中心部に負圧
が生じ、旋回流の周部の圧力が高くなることを利用し
て、負圧を生じる中心部に対応する領域にチャー流入管
を設けて強制的にサイクロン内のチャーを吸引し、圧力
の高い旋回流の周部に対応する領域にチャー排出管を設
けてチャーを乗せた搬送用気体を流出させる構造を有す
る。

【００２２】図１１は旋回気流容器で旋回気流を形成す
る搬送用気体の流量と、該容器から排出するチャーの量
(重量)及び該容器の内周壁部の圧力との関係を示す図で
ある。搬送用気体の流量(Ｆ)を増加させるにしたがっ
て、チャー流出量が増加し、また容器内周壁部の圧力が
高くなる。このように搬送用気体流量の増減によって、
石炭ガス化炉へのチャー供給量を制御することが可能で
ある。この結果は、炉側圧力をＰ＝４atg一定とした時
の条件であり、炉側圧力が変化するとチャー供給量も必
然的に変化する。

【００２３】したがって、安定にチャーを供給するため
には炉側圧力と旋回気流容器内の圧力の差を監視する圧
力差監視装置を設置し、その圧力差を目安に制御するこ
とにより、チャーを安定に供給できる。定常時における
チャー搬送量の確認は、旋回気流容器内周部の圧力、サ
イクロンと旋回気流容器間の差圧、及び旋回気流容器と
チャー搬送管間の差圧を監視し、供給状態を把握する。
これら差圧を所定値に維持するためには、旋回気流容器
に供給する搬送用気体の流量を調節する。このような搬
送用気体の流量調節により、チャー安定に搬送せしめる
綿密な制御が可能となる。

【００２４】また、上記チャー搬送装置には、粗粒分離
管内での搬送気体の流速を調整するため、粗粒分離管の
管路途中に不活性ガスを流入させる補助管を設けるとよ
い。粗粒分離管内での搬送気体の流速を変えることによ
り、サイズの異なる粗粒チャーを分離除去でき、換言す
れば、あるサイズ以下の細粒チャーを石炭ガス化炉に戻
すことができる。この搬送気体の流速と分離する粗粒チ
ャーのサイズとの関係については、実施の形態の項で後
述する。

【００２５】さらに、上記チャー搬送装置は、旋回気流
容器の内周部の圧力が石炭ガス化炉内の圧力より高く、
かつ両圧力の差が一定になるように旋回気流容器に供給
する搬送用気体の流量を調整する制御を行うのがよい。
この制御により旋回気流容器から石炭ガス化炉への細粒
チャーの供給を安定して行うことができる。

【００２６】また、上記チャー搬送装置において、チャ
ー流入管に遮断弁を設けることが好ましい。この遮断弁
を閉じることにより、チャー循環系の下流側でガス化炉
からチャー搬送管を通じて生じる逆流を防止することが
できる。石炭ガス化炉の立ち上げ時や非定常時には、炉
側の圧力が旋回気流容器内の圧力より高くなることもあ
り、ガス化炉側からの逆流が考えられるため、逆流を防
止する手段として、この遮断弁は有効であり、チャー搬
送装置の信頼性向上を図ることができる。

【００２７】また、上記目的を達成するために、本発明
の第２のチャー搬送装置は、上記第１のチャー搬送装置
における円筒状の旋回気流容器に替えて、サイクロン形
状の旋回気流容器を用いたものである。この場合、旋回
気流容器の下端部から横方向に分岐し石炭ガス化炉まで
延びるチャー搬送管を設け、該容器の下端口に粗粒分離
管を垂下させて設けている。

【００２８】そして第２のチャー搬送装置に、粗粒分離
管内での搬送気体の流速を調整するため、粗粒分離管の
管路途中に不活性ガスを流入させる補助管を設ける点、
旋回気流容器上部の内周部の圧力が前記石炭ガス化炉内
の圧力より高く、かつ両圧力の差が一定になるように旋
回気流容器に供給する搬送用気体の流量を調整する点、
チャー流入管に遮断弁を設ける点は、第１のチャー搬送
装置と同じである。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明のチャー搬送装置を図１〜
図９により具体的に説明する。図１は本発明のチャー搬
送装置を用いた石炭ガス化システムの概略図である。こ
の石炭ガス化システムは石炭供給系、燃焼炉、チャー循
環系から構成される。

【００３０】石炭供給系では、粉砕機１で生成された微
粉炭３は、石炭常圧ホッパ２、石炭常圧−加圧ホッパ４
を経て、原料供給ホッパ５内に貯えられ、フィーダ７に
よりエダクタ６内へ送られる。微粉炭３はエダクタ６内
に流入した不活性ガス(窒素ガスまたは炭酸ガス(ＣＯ₂)
８に混入され、微粉炭輸送ライン９を通じて分配器１０
に搬送され数本に分岐した後、各原料バーナ１１により
ガス化炉１５の反応部１６内に供給される。一方、微粉
炭３と共にガス化反応部１６に供給される酸化剤(酸
素、空気又は水蒸気)１４は、酸化剤流量調節弁１３で
流量を調節した後、酸化剤流通ライン１２を流通し、原
料バーナ１１を介して、バーナ１１先端部で微粉炭３と
接触反応させる。この石炭供給系は既に図１４により説
明したのと同じく構成されている。

【００３１】燃焼炉を構成する石炭ガス化炉１５のガス
化反応部１６は、微粉炭３を分配器１０により上、下段
に分割し、上段ゾーン３０では活性なチャーを生成させ
るために酸化剤１４の供給量を少なくする。一方、下段
ゾーン２９では微粉炭３中の灰を溶融し、溶融灰(又は
スラグ)化して排出するために酸化剤１４の供給量を多
くし、下段ゾーン２９の温度を１６００℃以上にすると
共にＣ＋Ｏ₂→ＣＯ₂の燃焼反応を起させる。また、下段
ゾーン２９で生成したスラグ１７は、水を充填したスラ
グ回収ホッパ１８内に自由落下させ、急冷固化した後、
外部に排出する。一方、ガス化反応部１６で生成された
生成ガスは、未燃カーボンを含有したチャーを含むた
め、ガス化炉出口ライン１９に設置したチャー、ダスト
等の回収用のサイクロン２０(チャー循環系)に送給さ
れ、そこで生成ガスとチャーは分離され、チャーはサイ
クロン２０に回収される。

【００３２】チャー循環系は、生成ガス中に含むチャー
を分離し捕集するサイクロン２０と、該捕集されたチャ
ーを収容するサイクロンホッパ２１と、サイクロン２１
からチャー２５(図３参照)を吸引し、細粒と粗粒に気流
分離しながら、細粒チャーを気流にのせて送り出す粗粒
分離機能付きチャー搬送装置３９と、このチャー搬送装
置３９で分離された細粒チャーを炉１５へと搬送するチ
ャー搬送管３１と、搬送されてきた細粒チャーを燃焼さ
せてガス化炉１５に供給するチャーバーナ２８と、チャ
ー搬送装置３９で分離されたチャー２５の粗粒を回収す
る粗粒回収器３３と、回収されたチャー２５の粗粒を収
容する粗粒回収ホッパ４３とから構成される。

【００３３】上記チャー循環系を制御する制御系は、ガ
ス化炉１５内、チャー搬送装置３９内やチャー搬送管３
１内の各圧力を基にそれらの差圧の適性値を演算するデ
ータ処理装置５４と、この装置５４で求めた数値にした
がいチャー搬送装置３９への搬送用空気量やチャー搬送
装置３９内の圧力等を操作する制御装置５５と、炉１５
側の圧力とチャー搬送装置３９内の圧力との圧力差を監
視する圧力差監視装置４６とから成る。

【００３４】図２は、図１に示すものと同等の効果を有
する別の石炭ガス化システムを示す図である。この別の
石炭ガス化システムは、図１に示すシステムからサイク
ロンホッパ２１を取り除き、サイクロン２０からチャー
２５をチャー搬送装置３９に直接流入させるように構成
したものである。その他の構成は図１に示すシステムと
同じである。

【００３５】次に、粗粒分離機能付きのチャー搬送装置
３９の詳細を説明する。図３は本発明の粗粒分離機能付
きのチャー搬送装置の断面図、図４は図３の IV−IV 断
面図である。チャー搬送装置３９は、内部に旋回気流を
形成する円筒状容器(旋回気流容器という)５７と、この
容器５７の上面中央部に設けられチャー流入管７１と、
チャー流入管７１に設けた耐熱用遮断弁３７と、円筒形
の旋回気流容器５７の内周壁に対して接線方向に取り付
けられた複数のノズル２７’と、旋回気流容器５７の底
の外周部から垂下し先端部が先細りするチャー排出管４
１と、このチャー排出管４１下部から横方向に分岐する
チャー搬送管３１と、チャー排出管４１下側に接続して
垂下する粗粒分離管７２と、この粗粒分離管７２ｂの管
路途中に気体４４を送り込む微量調節用ガス管４４’と
から構成される。ここではノズル２７’は４本設置して
いる。また搬送用気体２７として不活性ガス又は発生炉
ガスを用いる。

【００３６】次に、旋回気流容器５７の動作について説
明する。円筒形の旋回気流容器５７内にノズル２７’か
ら搬送用気体２７が高速で送給されて、該容器５７内に
強い旋回気流が形成される。この旋回気流により、容器
５７内の中心軸付近の圧力が低くなり、かつ内周壁付近
の圧力が高くなる。そしてチャー２５は、図１に示すよ
うにサイクロンホッパー２１から、あるいは図２に示す
ようにサイクロン２０からチャー流入管７１を通って旋
回気流容器５７内の中心軸付近に強制的に吸入され、搬
送用気体２７の旋回流５６に乗って強く旋回し、それか
ら旋回室５７底のチャー排出管４１を通って下方に向か
って流れる。このようにチャー２５は強制的に吸入され
るので、従来の技術の項で図１４により説明したホッパ
２３出口でチャーのブリッジが形成する等の弊害もな
く、旋回気流容器５７内周壁近傍の高圧部分からチャー
排出管４１出口の低圧部に放出される。チャー排出管４
１を流れるチャーは、管径が縮小されたテーパー部で流
速が遅くなり、また粗粒分離管の下方に粗粒回収器３３
があって気流の流れが停止することから、上記テーパー
部で細粒が滞留しやすくなる。そこにチャー搬送管を設
けてあるので、細粒のチャーがチャー搬送管に流れるよ
うになる。

【００３７】排出されたチャー２５中には、塊状物（又
は異物）６３が混入しており、それらを連続的に除去し
ないと、塊状物６３がチャー搬送管３１内で堆積し、閉
塞するため、連続的に除去する必要がある。そこで、排
出管４１出口に続いて垂下する円筒形の粗粒分離管７２
を設け、粗粒分離管７２の管路途中に微量調節用ガス管
４４’を設けている。微量調節用ガス管４４’から水平
に搬送用気体と同種類のガスを、必要に応じて、微量供
給して粗粒分離管７２内を流下するガス流の速度を調節
し、この速度を適宜設定することにより、ある径以上の
粗粒を粗粒分離管７２に落下させることができる。粗粒
分離管７２に流入した搬送用ガスは、粗粒チャーを落下
させた後に粗粒分離管７２を戻りチャー搬送管３１を経
て炉１５に流入する。ここで粗粒分離管７２内を流下し
てある径以上の粗粒を落下させることができるガス流の
速度を”終端速度”ということにする。

【００３８】図１２にチャーの粒子径と終端速度との関
係を示す。分離、除去する粒子径が大きくなるほど終端
速度が大きくなる。１.０mm以上の塊状物６３を除去す
るためには、終端速度は１.０m/sとすればよいことがわ
かる。よって、ガス化炉の圧力、チャー搬送管３１内径
及び該チャー搬送管３１内の搬送流速を決定すれば、粗
粒分離管７２の内径が決定する。ガス化炉側に供給する
チャー粒径を１.０mm以下とするとき、粗粒分離管７２
内ガス流速を１.０m/sにすればよく、これにより１.０m
m以上の粒子は粗粒分離管７２内で落下する。チャー粒
子の分級が良好であるかの判断は、チャー搬送管３１と
粗粒回収器３３間の差圧計６４による差圧レベルによっ
て行う。図１３は、実験結果であって、チャー搬送装置
３９の上流側のサイクロンホッパ２１内のチャー２５の
粒径分布と、チャー搬送装置３９の下流側の粗粒回収器
４１から抜き出したチャーの粒径分布とを比較して示
す。粗粒回収器４１から抜き出したチャー中には１.０m
m以上の粒子が１００%回収されており、サイクロンホッ
パ２１内のチャー中（１.２mm以上の粒子が１０%含有）
の塊状物を全部回収している。一方、１.０mm以下の粒
子は、ガス流で搬送され、排出管４１出口部で横方向に
分岐するチャー搬送管３１に粗粒除去チャー２５’とし
て流入し、かくして細粒のチャー２５’を安定に圧力の
高い炉等に連続的に供給できる。

【００３９】よって、ある粒径以上の塊状物を除去した
い場合には、終端速度を目安に粗粒導入管７２でのガス
流速を設定すればよい。チャー循環系は、チャーが凝縮
しないように２５０℃前後に保温している。

【００４０】次に別のチャー搬送装置について説明す
る。図６、７に示す粗粒分離機能付きのチャー搬送装置
３９および図８、９に示す粗粒分離機能付きのチャー搬
送装置３９はそれぞれ図３と同等の効果を有するもので
ある。

【００４１】図６は粗粒分離機能付きチャー搬送装置３
９の旋回気流容器５７’をサイクロン方式にしたものを
示す。図７は図６の VII−VII 矢視図である。この旋回
気流容器５７’は、上部が円筒状で下部が下方向に先細
りする円錐形であり、下部から横方向に分岐してチャー
搬送管３１を設け、また旋回気流容器５７’下側出口に
粗粒分離管７２を垂下させて設けたものである。チャー
流入管７１は旋回気流容器５７’の上部中心部にある。
搬送用気体２７を噴射するノズル２７’は、旋回気流容
器５７’内で旋回流を形成するように容器５７の周壁に
対して接線方向に複数本設置し、搬送用気体噴出孔７３
から搬送用気体２７を高速で噴出せしめる。この搬送用
気体２７によりチャー流入管７１からチャー２５を吸引
し、搬送気体２７とチャー２５の混相流が下方に移動
し、旋回気流容器５７’下に設置した粗粒分離管７２に
供給される。粗粒分離管７２内のガス速度を適宜終端速
度に設定することにより、チャー２５中の、あるサイズ
以上の塊状物６３を粗粒分離管内に落下させて除去し、
そしてチャー２５中の細粒をチャー搬送管３１からガス
化炉１５内に供給する。

【００４２】図８は粗粒分離管付きチャー搬送装置３９
の旋回気流容器５７”を、略円筒状容器でかつ外径方向
にいくにつれて高さが大きくなる外広がりの円筒形状に
したものを示す。図９は図８の IX−IX 矢視図である。
このチャー搬送装置３９において、チャー流入管７１は
旋回気流容器５７”の上部中心部にある。搬送気体用ノ
ズル２７’は、旋回気流容器５７”内で旋回流を形成す
るように該容器５７”周壁に対して接線方向に複数本設
置し、搬送用気体噴出孔７３から搬送用気体２７を高速
で噴出させる。搬送用気体２７の旋回流によりチャー流
入管７１からチャー２５を吸引すると、チャー２５は旋
回室５７の旋回流５６の流れに沿うと同時に、旋回気流
容器５７”の断面積が中央部より周壁側に広がっている
ため、強制的に周壁側にチャー２５を移動せしめ、旋回
気流容器５７”底の周部に設けた排出管４１からチャー
２５が流出する。このチャー２５は、さらに排出管４１
下の粗粒分離管７２に供給され、管７２内のガス速度に
よりチャー２５中の塊状物６３を除去し、残りの細粒の
チャー２５をチャー搬送管３１からガス化炉１５内に供
給する。

【００４３】次に、図５を用いて本発明の粗粒分離機能
付きのチャー搬送装置３９の運転方法について説明す
る。ガス化炉１５立ち上げ時には、あらかじめ搬送用気
体２７を供給するノズル２７’から旋回気流容器５７、
チャー排出管４１、チャー搬送管３１を通じてガス化炉
１５に、搬送用気体(不活性ガス及び発生炉ガス)２７を
所定量流通し、チャー搬送管３１が閉塞していないこと
を確認する。これは旋回気流容器５７内の周部の圧力と
チャー搬送管３１内の圧力との差を検出する差圧計４９
の差圧レベルで確認する。原料の微粉炭３を石炭供給系
から供給すると、ガス化炉１５では生成ガスと共に未燃
のカーボンを含有したチャー２５が生成するため、サイ
クロン２０でこのチャー２５を回収する。このチャー２
５を、サイクロン２０から旋回気流容器５７内に、搬送
用気体(不活性ガス及び発生炉ガス)の旋回流により強制
的に吸引し、そしてチャー排出管４１を通じて放出した
後、粗粒分離管７２によりチャー２５中の塊状物（又は
粗粒子）６３を分離除去しながら、細粒のチャー２５’
をチャー搬送管３１を通じて圧力の高いガス化炉の反応
部１６内に供給する。この時、旋回気流容器５７内の周
部の圧力は容器側圧力検出器４７で監視し、炉側圧力検
出器４５で検出したガス化炉１５の出口圧力よりも若干
高めとする。また、なんらかの原因で炉１５側の圧力が
旋回気流容器５７内の周部の圧力と同等になり始めた
時、同等を伝達する信号５１がデータ処理装置５４に送
信され、データ処理装置５４は所定の圧力差に維持する
ように、制御装置５５を介して遮断弁駆動部３８に送信
し、チャー流入管７１に設けた遮断弁３７を閉じ方向に
作動させることにより、旋回気流容器５７内の周部の圧
力を高め、ガス化炉１５側から生成ガスがチャー搬送管
３１を通じて逆流するのを防止する。そしてサイクロン
ホッパ２１と旋回気流容器５７の間に設置した差圧計４
８と、旋回気流容器５７とチャー搬送管３１との間に設
置した差圧計４９の差圧レベルを監視し、安定に供給し
ているかどうか確認する。

【００４４】次に粗粒の回収操作について説明する。粗
粒分離管７２の下方には順次に粗粒回収器３３および粗
粒回収ホッパ４３内が設置されており、粗粒分離管７２
と粗粒回収器３３との間にはバルブ４０が、また粗粒回
収器３３と粗粒回収ホッパ４３との間にはバルブ４２が
設置されている。さらに粗粒回収器３３には重量測定用
のロードセル６０が設置され、また粗粒回収器３３上部
にガス抜き弁５９が設けられている。

【００４５】定常運転時は、粗粒分離管７２下のバルブ
４０は開いており、その下の粗粒回収器３３下のバルブ
４２は閉じた状態である。粗粒回収器３３のロードセル
６０の測定値がある設定値以上になると、ロードセル６
０からデータ処理装置５４に信号６７が送信され、粗粒
回収器３３が充満していることを知らせる。

【００４６】これに応じて、データ処理装置５４は、制
御装置５５を介して、粗粒回収器３３入口側のバルブ４
０に送信６５してこのバルブ４０を閉めた後、粗粒回収
器３３のガス抜き弁５９に送信６２し、この弁５９を作
動させて、粗粒回収器３３内の圧力を常圧にする。次ぎ
に制御装置５５からの信号６１により粗粒回収器３３出
口側のバルブ４２を開いて、粗粒回収器３３から塊状物
６３を自由落下させ、粗粒回収ホッパ４３内に回収す
る。

【００４７】粗粒回収ホッパ４３内に充填が完了する
と、粗粒回収器３３のロードセル６０から粗粒回収器３
３内が空であるとデータ処理装置５４に送信６７され
る。データ処理装置５４はこれに応じて制御装置５５を
介して信号６１を送信して粗粒回収器３３出口側のバル
ブ４２を閉め、さらに信号６６により圧張り用ガス調節
弁５８を作動させ、圧張り用ガスを粗粒回収器３３内に
供給し、この回収器３３内の圧力を上流の搬送器３９の
圧力と同じに設定する。その後、信号６５により粗粒回
収器３３入り口側のバルブ４０を開いて、定常運転に入
る。塊状物６３の粗粒回収器３３内への回収状況は、チ
ャー搬送管３１と粗粒回収器３３の間の差圧計６４の差
圧レベルを示す信号６８を常時データ処理装置５４に送
信して監視、確認する。

【００４８】停止時には、チャー２５をガス化炉１５内
に供給し、サイクロンホッパ２１・チャー搬送器３１間
の差圧計４８、チャー搬送器３１・排出管４１間の差圧
計４９の差圧指示レベルがガスのみでのレベルにもどる
まで流通する。搬送用気体２７は炉１５内の降温用及び
ガスの置換用として最後まで流通する。

【００４９】また、ガス化炉１５側圧力４５が変化する
と供給量のバラツキが大きくなり供給自体が不安定にな
るため、常にガス化炉１５出口の圧力４５とチャー搬送
器３９’の周部の圧力４７との圧力差を一定に維持する
ことが重要である。そこで、炉１５側圧力検出器４５で
検出される圧力と搬送器３９周部の圧力検出器４７で検
出される圧力との圧力差を監視する圧力差監視装置４６
を設置し、炉１５側の圧力が変動する時には、監視装置
４６からデータ処理装置５４に送信５１し、搬送気体調
節弁５６(図１参照)を作動させて搬送ガス２７の流量を
調節することにより、旋回気流容器５７内の圧力を調整
してチャー２５を安定に供給する。

【００５０】以上、噴流層ガス化装置に適用した実施例
を示したが、本発明はこれにかぎらずどのような型式の
炉にも適用可能である。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、チャー搬送装置を、石
炭ガス化炉で生成されたガス中に含むチャーを捕集する
サイクロンの下に旋回気流容器を設け、該容器中に搬送
用ガスにより旋回流を形成し、この旋回流中心の低圧域
にサイクロンからチャーを強制的に吸入するように、ま
た旋回流周部の高圧域から搬送気流に乗せてチャーを流
出させるように構成したので、チャー流入管での停滞も
なくチャーを容器内に流入させることができ、またチャ
ー排出管の堆積による閉塞もなく安定にかつ連続的にチ
ャーを送り出すことができ、さらにこのチャー搬送装置
には旋回気流容器の下流に粗粒分離管を設けて、粗粒分
離管内の適当なガス流速により塊状チャーのみを常時落
下させて連続的に除去するように構成したので、残りの
細粒チャーを石炭ガス化炉に安定して搬送することがで
きる。

【００５２】以上のように、本発明のチャー搬送装置に
おいては、チャーの搬送および粗粒除去を、機械的手段
を用いないで気流処理により行うので、高温でかつ管路
等に付着しやすいチャーを安定して処理することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチャー搬送装置を備えた石炭ガス化シ
ステムの概略図である。

【図２】本発明のチャー搬送装置を備えた別の石炭ガス
化システムの概略図である。

【図３】本発明の一実施の形態であるチャー搬送装置の
構造図である。

【図４】図３の IV−IV 断面図である。

【図５】本発明のチャー搬送装置の運転方法を説明する
ための図である。

【図６】本発明の別の実施の形態であるチャー搬送装置
の構造図である。

【図７】図６の VII−VII 断面図である。

【図８】本発明のさらに別の実施の形態であるチャー搬
送装置の構造図である。

【図９】図８の IX−IX 断面図である。

【図１０】本発明のチャー搬送装置を構成する搬送器内
の圧力分布を示す図である。

【図１１】チャー排出量に及ぼす搬送器圧力と搬送用気
体流量の影響を示す図である。

【図１２】粒子径と終端速度との関係を示す図である。

【図１３】サイクロンホッパ内と粗粒回収器内の粒径分
布を比較する図である。

【図１４】従来のチャー搬送装置を備えた石炭ガス化シ
ステムを説明する図である。

【符号の説明】

１粉砕機２石炭常圧ホッ
パ３微粉炭４石炭常圧−加
圧ホッパ５石炭供給ホッパ６エダクタ７微粉炭フィーダ８不活性ガス（窒素ガス、二酸化炭素）９微粉炭輸送ライン１０分配器１１原料バーナ１２酸化剤供給
ライン１３酸化剤流量調節弁１４酸化剤１５ガス化炉１６ガス化反応
部１７溶融灰（又はスラグ）１８スラグ回収
ホッパ１９ガス化炉出口ライン２０サイクロン２１サイクロンホッパ２５チャー２５’ 粗粒除去チャー２７’ ノズル２７搬送用気体（不活性ガス又は発生炉ガス）２８チャーバーナ３１チャー搬送
管３７耐熱用遮断弁３８遮断弁駆動
部３９チャー搬送装置４０バルブ４１チャー排出管４２バルブ４３粗粒回収ホッパ４４微量調節用
ガス４５ガス化炉側圧力検出器４６圧力差監視
装置４７旋回気流容器側圧力検出器４８サイクロン・旋回気流容器間の差圧計４９旋回気流容器・チャー搬送管間の差圧計５０、５１、５２、５３信号５４データ処理装置５５制御装置５６旋回流５７旋回気流容
器５８圧張り用ガス調節弁５９ガス抜き出
し弁６０ロードセル６１信号６２信号６３塊状物（又
は粗粒）６４チャー搬送管・粗粒回収器間の差圧計６５、６６、６７、６８、６９、７０信号７１チャー流入管７２粗粒分離管７２’ 粗粒７３搬送用気体
噴出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森原淳茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者永沼義男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者高橋貞夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (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 (56)参考文献特開平５−156265（ＪＰ，Ａ) 特開平６−41553（ＪＰ，Ａ) 特開平８−269465（ＪＰ，Ａ) 特開平９−157665（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10J 3/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭ガス化炉から排出されサイクロンで
回収したチャーを導入し石炭ガス化炉に戻すチャー搬送
装置において、前記サイクロンの下に配置されたチャー
流入管と、該チャー流入管を上端中心部に設け、チャー
を搬送する搬送用気体により内部に重力方向軸回りの旋
回流を形成する円筒形の旋回気流容器と、該旋回気流容
器の底の周部から垂下し下方で管径がテーパー状に縮小
するチャー排出管と、該チャー排出管のテーパー部で横
方向に分岐し石炭ガス化炉まで延びるチャー搬送管と、
前記チャー排出管下端の出口から垂下する粗粒分離管
と、前記粗粒分離管から排出された粗粒を回収する粗粒
回収器とを備えたことを特徴とするチャー搬送装置。
【請求項２】前記粗粒分離管内での搬送気体の流速を
調整するため、前記粗粒分離管の管路途中に不活性ガス
を流入させる補助管を設けた請求項１記載のチャー搬送
装置。
【請求項３】前記旋回気流容器の内周部の圧力が前記
石炭ガス化炉内の圧力より高くなるように旋回気流容器
に供給する搬送用気体の流量を調整できるようにした請
求項１記載のチャー搬送装置。
【請求項４】石炭ガス化炉から排出されサイクロンで
回収したチャーを導入し石炭ガス化炉に戻すチャー搬送
装置において、前記サイクロンの下に配置されたチャー
流入管と、該チャー流入管を上端中心部に設け、上部が
円筒状で下部が下方向に先細りし、該上部でチャー搬送
用気体により重力方向軸回りの旋回流を形成するサイク
ロン形状の旋回気流容器と、該旋回気流容器下端部で横
方向に分岐し石炭ガス化炉まで延びるチャー搬送管と、
前記旋回気流容器の下端口から垂下する粗粒分離管と、
前記粗粒分離管から排出された粗粒を回収する粗粒回収
器とを備えたことを特徴とするチャー搬送装置。
【請求項５】前記粗粒分離管内での搬送気体の流速を
調整するため、前記粗粒分離管の管路途中に不活性ガス
を流入させる補助管を設けた請求項８記載のチャー搬送
装置