JP3649549B2 - スラグ除去装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体燃料をガス化するガス化装置の炉内のスラグを除去するスラグ除去装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図７には液体燃料をガス化してガス燃料を生成するガス化装置の概略構造が示されている。図７において、２８はガス化炉であり、その炉内部２９の圧力が高圧状態で運転されるため圧力容器３３内に収納されている。上記ガス化炉２８には、ガス化炉燃焼室（以下燃焼室という）３０及びガス化炉熱交換室（以下熱交室という）３１が設けられ、上記燃焼室３０にはバーナ３０が設けられている。３７は上記燃焼室３０の下部に設けられたスラグホール、３８はスラグ排出口である。
【０００３】
かかるガス化炉２８において、燃料は酸化剤とともにバーナ３２から上記燃焼室３０内に投入されて燃焼反応及びガス化反応をなす。これによって発生した可燃性ガスは上記熱交室３１を経て熱機関（図示省略）に送られる。
【０００４】
上記燃焼室３０での燃焼、ガス化時において燃料中に含まれる灰分は溶融されて溶融スラグ３４となってスラグホール３７から炉の下部に排出され、スラグ冷却水３５により急冷されて小さく砕かれ水砕スラグとしてスラグ排出口３８から外部に排出される。
【０００５】
一方、上記燃焼室３０で発生した溶融スラグ３４の一部は、燃料による可燃性ガスの気流に乗って上記燃焼室３０の上方に飛散して上記熱交室３１に搬送される。そしてこの溶融スラグは上記熱交室３１の炉壁３１ａに付着する。然るに上記熱交室３１内は上記燃焼室３０内よりも温度が低く、このため上記のようにして炉壁３１ａに付着した溶融スラグは固化されて固形スラグ３６となり、運転時間の経過とともに、これが蓄積されて行く。
【０００６】
かかる固形スラグ３６は、その一部が自重により落下するものの大部分はそのまま残り炉内部２９の場所によってはその量が多くなって、遂には生成された上記可燃性ガスの通路を塞ぐことがある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、ガス化炉において、高温、高圧の炉内における炉壁の、付着スラグを炉の作動を停止することなく、確実にかつ短時間に除去する手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するものでその要旨とする第１の手段は、ガス化装置のガス化炉の炉内部に蒸気、ガス等のスラグ除去用流体を噴射して上記炉内部のスラグを除去するスラグ除去装置であって、上記ガス化炉の炉壁に固定可能なシリンダと、同シリンダ内に往復摺動自在に嵌合され、両側面に作動流体が作用するピストンと、同ピストンの一端に固定されて同ピストンの移動に従がい上記炉内部に挿入あるいは炉内部から引き抜き可能にされ、流体通路を経て導入された上記スラグ除去用流体を噴射するための噴口を備えた噴射ノズルと、同噴射ノズルの移動によりこれの上記噴口を開閉する弁体とを備え、上記ピストンの一側面に上記作動流体が作用したとき、上記噴射ノズルが上記炉内部に挿入されるとともに、上記弁体が上記噴口を開口して同噴口から上記スラグ除去用流体を噴射可能とされ、上記ピストンの他側面に上記作動流体が作用したとき、上記噴射ノズルが炉内部から引き抜かれて上記弁体が噴口を閉じるとともに、同弁体と噴射ノズルとのシート面が当接して炉内部からのガスを遮断するように構成されてなることを特徴とするスラグ除去装置にある。
【０００９】
また、上記第１の手段において、上記ピストンを中空状に形成するとともに、同ピストンの内周に上記スラグ除去用流体が通流する流体通路管を嵌合し、同ピストンの内周には上記流体通路管に設けた廻り止め部が嵌合する溝を設け、さらには、上記溝を複数個とし、これらの溝を上記流体通路管内と上記噴射ノズルとを上記弁体を介して接続するスラグ除去用流体の通路となしたことも本発明に含まれる。
【００１０】
上記手段によれば、上記ピストンの一側面である挿入側側面に作動流体を作用させると、ピストンとともに、これと一体の噴射ノズルが移動して炉内部に挿入され、弁体の先端部が噴射ノズルの噴口を開口するとともに弁体とノズルとのシート面が離されると流体通路を経て導入されたスラグ除去用流体が噴口から炉内部に噴射されて炉内部のスラグを除去する。
【００１１】
そして、上記スラグの除去作業終了後、上記ピストンの他側面である引抜側側面に作動流体を作用させると、同ピストンとともに噴射ノズルが炉内部から引き抜かれ、弁体が噴口を閉じるとともに、弁体とノズルとのシート面が当接して炉内部からのガスを遮断する。
【００１２】
上記のように噴射ノズルに固定されたピストンの両側面の何れかに作動流体を作用させることによって噴射ノズルを炉内部に挿入して弁体により噴口を開き、同噴射ノズルの噴口からスラグ除去用流体を噴射し、あるいは、噴射ノズルを炉内部から引き抜いて炉内部から遮断するので、ガス化装置を停止したり、分解することなく、炉内部のスラグを自動的にかつ確実に除去することができる。また、噴射ノズルの引き抜き時には噴口を弁体で閉塞するとともに、弁体とノズルとのシート部をピストンに作用する作動流体の力によって確実にシールするので、炉内部のガスが装置を通して漏洩することがなく、安全性の高い装置が得られる。
【００１３】
また本発明の第２の手段は、上記第１の手段におけるスラグ除去用流体の通路の構造に係り、上記弁体が、上記噴射ノズルの内周に嵌合される小径部と上記シート面よりも上記蒸気通路管側に設けられた大径部とにより構成され、同大径部の外側には、上記蒸気通路管内と噴射ノズルとを接続する流体通路としての隙間が形成されてなる。
【００１４】
このように構成すれば、上記第１の手段の具体的構成として示された複数の溝を設けることを要しないので、装置の構造が簡単化されるとともに、溝の加工の省略により加工コストが低減される。
【００１５】
さらに第３の手段は、上記第１の手段に加えて、上記シリンダ内を上記ピストンにより挿入側ガス室と引抜き側ガス室とに区画するとともに、上記流体通路と上記挿入側ガス室とを連通する連通路を設け、上記流体通路管内を通流するスラグ除去用流体から分流された流体を上記連通路を経て上記挿入側ガス室に導入して上記ピストンに作用させるように構成されてなる。上記手段によれば、スラグ除去用流体を分流してピストン作動用とするので、単一流体で噴射ノズルの挿入、引き抜き動作とスラグの除去との双方の作用をなすことができ、流体供給設備が簡素化され、構造が簡単化されるとともに、低コストの装置が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図６及び図７を参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係るガス化炉のスラグ除去装置の要部断面図である。
【００１７】
上記スラグ除去装置（以下デスラッガと称する）は図７に示されるガス化炉２８において、溶融スラグ３６の付着量が多いガス化炉熱交換器３１の炉壁３１ａに主として装着され、上記溶融スラグ３６の除去を行なうものである。上記デスラッガは、ガス化炉２８の炉壁３１ａに装着されるため、溶融スラグ除去のため、同デスラッガから噴出される蒸気によって炉壁３１ａが損傷され易い。
【００１８】
このため、かかるデスラッガは、炉壁３１ａを通して炉内部２９に進退可能な蒸気（ガス等を含む）噴出手段を備え、同蒸気噴出手段が炉内部２９に進入したとき蒸気を炉壁３１ａに噴出し、蒸気を噴出しないときには炉内部２９から退出して焼損を防止するとともに、蒸気噴出口から炉内ガスが逆流しないように構成される。
【００１９】
図１において、１はこのデスラッガの本体であるシリンダで、これのフランジ１ｄの取付面１ａが図７に示されるガス化炉２８の炉壁３１ａの外面にガスケット等のガスシール手段（図示省略）を介してボルト（図示省略）により固着されている。２は上記シリンダ１内に往復摺動自在に嵌合された中空状のピストンであり、上記シリンダ１内はこのピストン２によって挿入側ガス室４１と引抜側ガス室４２とに区画されている。
【００２０】
１０は上記シリンダ１に固定された蒸気管であり、上記シリンダ１の中心部に外周が上記ピストン２と同心に設けられ、これの外周に上記ピストン２の内周が摺接されている。５は上記ピストン２の内周と蒸気管１０の外周との間のガスシールを行なうピストン内シール、６はピストン２の外周とシリンダ１の内周との間のガスシールを行なうピストン外シールである。
【００２１】
４は噴射ノズル管であり、有底中空形状に形成され、中空形状のピストンロッド３を介して上記ピストン２に固定され、同ピストン２の往復動によって炉内部２９内に進入、あるいは炉内部２９から退出するようになっている。この噴射ノズル管４の長さは上記ピストン２の挿入ストロークＳよりも大きく構成される。２２は噴口であり、上記噴射ノズル管４の端部寄りの部位に円周方向等間隔に複数個所定の噴射角度で以って放射状に穿設されている。
【００２２】
１２は上記蒸気管１０の噴射ノズル管４寄りの端部に固定された弁体である。同弁体１２は、棒状に形成され、これの蒸気管側の小径端部が端部に設けられた弁体固定金物１１を介して蒸気管１０の端部内周に固定される。そして、同弁体固定金物１１には、図２に示されるように、複数個（この例では５個）の蒸気通路２１が形成されている。
【００２３】
また上記弁体１２は、上記固定用の小径端部に連設された大径部１２ａを備え、この大径部１２ａに形成された弁体側シート１４が、上記噴射ノズル管４の内周に形成されたノズル側シート９に当接したとき、両シートにてガスシールがなされるようになっている。さらに上記弁体１２の長さは上記ピストン２の挿入ストロークＳ、つまり噴射ノズル管４の挿入ストロークＳに近い長さに形成されるとともに、これの小径部１２ｂの外周と噴射ノズル管４の内周との間は後述する挿入開始時に微量の蒸気が通過可能な程度の微小間隙となっている。また上記挿入ストロークＳの長さは、このデスラッガを取り付けるガス化炉２８の炉壁３１ａと噴口２２の噴射角度との関係等により設定される。
【００２４】
８は上記ピストン２の内周に刻設された溝である。この溝８は図２に示されるように、円周方向に等間隔に複数個（この例では６個）、ピストン２のストロークＳ以上の長さに亘って、同ピストン２の長手方向に刻設されている。上記溝８の長さは上記ピストン２の挿入ストロークＳよりも長くなるように構成され、蒸気がこの溝８内を通ってスムーズに噴射ノズル管４に導かれるようにしている。そして上記弁体１２と噴射ノズル管とのシート部１４，９のシート時には、弁体１２と弁固定金物との間には、所要の空間即ち接続室４０が形成される。
【００２５】
そして、図２に示されるように、上記溝８のうちの１個には、蒸気管１０の端部外周に突設された突起１３が嵌合されてピストン２の廻り止めをなしている。７は上記ピストンロッド３（あるいは噴射ノズル管４）の外周と、シリンダ１のノズル嵌合穴１ｃとの間のガスシールを行なうピストンロッドシールである。
【００２６】
２０は上記蒸気管１０の入口に設けられた蒸気接続口で、蒸気源（図示省略）から炉内部２９の圧力よりも高圧に加圧されたスラグ除去用の加圧蒸気が導かれている。１５は上記シリンダ１の端部側に設けられた挿入用ガス接続口で、上記挿入側ガス室４１に連通されている。また１６は、上記シリンダ１の炉壁側のフランジ１ｄに設けられた引抜用ガス接続口で、上記引抜側ガス室４２に連通されている。そして上記挿入用ガス接続口１５及び引抜用ガス接続口１６には加圧された窒素（Ｎ2 ）ガスが導かれ、このＮ2 ガスの圧力によりピストン２及びこれに固定された噴射ノズル管４が往復動するようになっている。
【００２７】
上記のように構成されたデスラッガの稼動時において、図１に示される状態は、デスラッガの噴口２２から蒸気の噴出がなされていない引抜き状態を示している。かかる引抜き状態から噴射ノズル管４を挿入移動させて、上記炉壁３１ａに付着した溶融スラグ３６の除去を行なう際には、挿入用ガス接続口１５から挿入側ガス室４１に高圧のＮ2 ガスを導入するとともに、引抜用ガス室４２内のＮ2 ガスを引抜用ガス接続口１６から外部へ排出する。
【００２８】
これにより、ピストン２及び同ピストン２に固定された噴射ノズル管４は、ストロークＳ、つまりピストン２の段部５０がシリンダ１の係止面１ｂに当接するまでの距離だけ炉内部２９へと移動して同噴射ノズル管４が炉内部２９ａに挿入され噴口２２が弁体１２の小径部１２ｂにより開となり炉内部２９に開口される。かかる噴射ノズル管４の移動により、これのノズル側シート９は弁体１２の弁体側シートから離れ、このシート部におけるシール状態が解除される。
【００２９】
そして、蒸気接続口２０に蒸気が導入されると、この蒸気は蒸気管１０内から複数の蒸気通路２１、複数の溝８を通って噴射ノズル管４の内部に入り、噴口２２から炉内部２９へ噴出され、炉壁３１ａに付着した溶融スラグ３６を除去する。
【００３０】
また、上記のように弁体１２の長さを挿入ストロークＳに近い長さとしているので、ピストン２及び噴射ノズル管４の炉内部２９への挿入移動始めにおいては、蒸気は弁体１２の外周と噴射ノズル管４の内周との隙間を通って噴口２２に至ることから、蒸気の速度はきわめて小さく、弁体１２の先端が噴口２２を開口し始めると噴口２２の開口面積の増加に従がい蒸気の速度も徐々に増大し、噴口２２が全開されると多量の蒸気が噴出せしめられる。
【００３１】
従って噴射ノズル管４の挿入移動始め、つまり蒸気の噴出始めから一定期間における蒸気の噴出速度を小さくすることにより、噴口２２近傍のガス化炉熱交換器３１のエレメントの蒸気によって吹き飛ばされたスラグとの衝突による損傷の発生を防止できる。
【００３２】
上記のように噴口２２から蒸気を噴出させ炉壁３１ａのスラグを除去した後は、引抜き側ガス室４２内に引抜用ガス接続口１６を経て加圧されたＮ2 ガスを導入するとともに、挿入側ガス室４１内のＮ2 ガスを挿入用ガス接続口１５から外部に排出する。これにより、ピストン２は図１の左方に移動し同ピストンと一体の噴射ノズル管４も炉内部２９から引き抜かれ、同噴射ノズル管４のノズル側シート９と弁体側シート１４とが上記ピストン２に作用する引抜側ガス室４２内のＮ2 ガス圧力によって圧接され、炉内部２９のガスのシールがなされ、蒸気の噴出が停止される。
【００３３】
このとき、図１に示されるように、弁体１２の小径部１２ｂの先端部が噴口２２を閉塞しているので、炉内部２９に存在する異物が同噴口２２からデスラッガ内に侵入するのが防止される。また上記噴射ノズル管４の外周とシリンダ１のフランジ１ｄの内周とのガスのシールはピストンロッドシール７にて行っている。
【００３４】
また、上記噴射ノズル管４の引抜き時においては、引き抜き後も引抜側ガス室４２にＮ2 ガスを供給したままとしてデスラッガ内の圧力を炉内部２９の圧力よりも若干高圧に保持しシート部１４，９のシートを確実にして上記シート部からのＮ2 ガスの漏洩を最小限とし、Ｎ2 ガスの使用量を減ずる。
【００３５】
尚上記実施形態において、作動ガスとしては上記Ｎ2 ガスの他、種々の不活性ガスが使用でき、また噴出用の蒸気に代えてＮ2 ガス等の不活性ガスを用いてもよい。
【００３６】
図３〜図４は本発明の実施の第２形態を示し、図３はデスラッガの縦断面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図である。この実施形態においては、上記第１形態におけるピストン２の内周に設けられる複数の溝８を廻り止め用を除いて廃止し、これに代えて弁体１２の大径部１２ａの外周に蒸気通路を形成している。
【００３７】
即ち図３において、弁体１２の大径部１２ａの外径をこれの弁体シート部１４が形成可能な範囲で小さくして、同大径部１２ａの外周と噴射ノズル管４あるいはピストンロッド３の内周との間に所要の隙間４３を形成し、この隙間を蒸気が流れるようにしている。
【００３８】
この実施形態においては、噴射ノズル管４の挿入時には、ピストン２及び噴射ノズル管４の図１の右方向への移動により蒸気管１０内に導入された蒸気は弁固定金物１１の蒸気通路２１、接続室４０及び上記隙間４３を通って噴口２２へと送られ、同噴口２２から炉内２９に噴出せしめられる。この実施形態においては第１形態のような複数の溝を設けないので、溝８の加工工数が低減される。その他の構成は上記第１形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて示す。
【００３９】
図５には本発明の実施の第３形態に係るデスラッガが示されている。この実施形態においては、蒸気管１０の反弁体１２とは反対側に挿入側ガス室４１と蒸気管１０内とを連通する連通口１７を設けて、第１、第２形態における挿入用蒸気の代りに挿入側ガス室４１に供給されるＮ2 ガスを炉内部２９への噴出用として使用している。その他の構成は前記第２形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて示す。
【００４０】
この実施形態において、噴射ノズル管４の挿入時には、蒸気接続口（この実施形態ではＮ2 ガスの接続口）２０に炉内部２９の圧力よりも高圧に保持されたＮ2 ガスを導入する。このＮ2 ガスは連通口１７を通って挿入側ガス室４１に流入しピストン２に作用する。これによりピストン２及び同ピストン２に固定された噴射ノズル管４は図５において右動し、弁体側シート１４とノズル側シート９とが離れるとともに、弁体１２の小径部１２ｂが噴口２２を開くと、蒸気管１０内から蒸気通路２１、接続室４０及び隙間４３を経たＮ2 ガスが噴口２２から炉内部２９に噴出され、溶融スラグ３６の除去を行なう。
【００４１】
この際において噴出されるＮ2 ガスの圧力は炉内部２９の圧力よりも十分に高いので、噴射ノズル管４の内周と弁体１２の外周との間からＮ2 ガスの漏れが多少あっても、上記噴射ノズル管４の挿入作用には支障は及ぼさない。
【００４２】
溶融スラグ除去作業を行った後、噴射ノズル管４を炉内部２９から引き抜く際には、引抜用ガス接続口１６から加圧されたＮ2 ガスを引抜側ガス室４２に導入するとともに、挿入側ガス室４１内のＮ2 ガスを連通口１７及び接続口２０から外部に排気する。これにより、ピストン２及び噴射ノズル管は、図５において左動し、弁体１２の小径部１２ｂが噴口２２を閉じ、さらに弁体側シート１４とノズル側シート９とが当接してＮ2 ガスの噴出を停止させ、ガスのシールを行なう。そして、上記噴出用Ｎ2 ガスは一旦減圧排気して、上記のようにして噴射ノズル管４を引き抜いた後、その圧力を炉内部２９の圧力よりも若干高い圧力に維持する。このようにしておくと、弁体１２のシート部からのガスの漏洩は僅かであることから、シール用としてのＮ2 ガスの使用量を減少することができる。
【００４３】
図６には本発明の実施の第４形態に係るデスラッガが示されている。この実施形態においては、ピストン２に外径よりも小径のピストン受け台２５を設け、これの長さを調整することにより、同受け台２５の段部５０とシリンダ１の係止面１ｂとの距離Ｓで決まるピストン２のストロークを調整し、噴射ノズル管４の炉内部２９への出代を調整している。
【００４４】
この実施形態に係るデスラッガにおいては、噴射ノズル管４の炉内部２９への挿入ストロークＳの長さは、炉壁３１ａと噴口２２の噴射角度により決定されるが、ピストンロッド３に設けられた溝８の長さ及び噴射ノズル管４の長さは、上記ストロークＳよりも長くなることを要する。
【００４５】
従ってこの実施形態においては、外的条件によって決定されるストロークの長さと、シリンダ１内のストローク及び噴射ノズル管４の内側の溝８の長さとの関係は、ピストン受け台２５及び段部５０を設けることにより、ピストン２を長くすることにより容易に調整できる。
【００４６】
即ち、上記噴射ノズル管４の炉壁３１ａからの出代を小さくした構成とする場合には、この出代の減少分シリンダ１の長さが長くなるが、上記ストロークＳは上記のように外的条件によって定まる一定値であるので、上記シリンダ１の長さの増加分とストロークＳとの差をピストン受け台２５の長さによって調整する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、本発明によれば、噴射ノズルに固定されたピストンの両側面の何れかに作動流体を作用させることによって噴射ノズルを炉内部に挿入して弁体により噴口を開き、同噴射ノズルの噴口からスラグ除去用流体を噴射し、あるいは、噴射ノズルを炉内部から引き抜いて炉内部から遮断するので、ガス化装置を停止したり、分解することなく、炉内部のスラグを自動的にかつ確実に除去することができる。
【００４８】
また、噴射ノズルの引き抜き時には噴口を弁体で閉塞するとともに、弁体とノズルとのシート部をピストンに作用する作動流体の力によって確実にシールするので、炉内部のガスが装置を通して漏洩することがなく、安全性の高い装置が得られる。また、特に請求項４の発明によれば、請求項２〜３のようなガス通路としての溝を設けることを要しないので、装置の構造が簡単化されるとともに、加工コストが低減される。さらに請求項５の発明によれば、スラグ除去用流体を分流してピストン作動用とするので、単一の流体で噴射ノズルの挿入、引き抜き動作とスラグの除去との双方の作用をなすことができ、流体供給設備が簡素化され、構造が簡単化されるとともに、低コストの装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るガス化炉のスラグ除去装置の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の実施の第２形態を示す図１応当図。
【図４】図３、図５、図６のＡ線断面図。
【図５】本発明の実施の第３形態を示す図１応当図。
【図６】本発明の実施の第４形態を示す図１応当図。
【図７】ガス化炉の概略構成図。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ ピストン
３ ピストンロッド
４ 噴射ノズル管
５ ピストン内シール
６ ピストン外シール
７ ピストンロッドシール
８ 溝
９ ノズル側シート
１０ 蒸気管
１１ 弁体固定金物
１２ 弁体
１２ａ 大径部
１２ｂ 小径部
１３ 突起
１４ 弁体側シート
１５ 挿入側ガス接続口
１６ 引抜用ガス接続口
１７ 連通口
２０ 蒸気接続口
２１ 蒸気通路
２２ 噴口
２５ ピストン受け台
２８ ガス化炉
２９ 炉内部
３０ ガス化炉燃焼室
３１ ガス化炉熱交換室
３１ａ 炉壁
４１ 挿入側ガス室
４２ 引抜側ガス室
４３ 隙間
５０ 段部
【発明の属する技術分野】
本発明は液体燃料をガス化するガス化装置の炉内のスラグを除去するスラグ除去装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図７には液体燃料をガス化してガス燃料を生成するガス化装置の概略構造が示されている。図７において、２８はガス化炉であり、その炉内部２９の圧力が高圧状態で運転されるため圧力容器３３内に収納されている。上記ガス化炉２８には、ガス化炉燃焼室（以下燃焼室という）３０及びガス化炉熱交換室（以下熱交室という）３１が設けられ、上記燃焼室３０にはバーナ３０が設けられている。３７は上記燃焼室３０の下部に設けられたスラグホール、３８はスラグ排出口である。
【０００３】
かかるガス化炉２８において、燃料は酸化剤とともにバーナ３２から上記燃焼室３０内に投入されて燃焼反応及びガス化反応をなす。これによって発生した可燃性ガスは上記熱交室３１を経て熱機関（図示省略）に送られる。
【０００４】
上記燃焼室３０での燃焼、ガス化時において燃料中に含まれる灰分は溶融されて溶融スラグ３４となってスラグホール３７から炉の下部に排出され、スラグ冷却水３５により急冷されて小さく砕かれ水砕スラグとしてスラグ排出口３８から外部に排出される。
【０００５】
一方、上記燃焼室３０で発生した溶融スラグ３４の一部は、燃料による可燃性ガスの気流に乗って上記燃焼室３０の上方に飛散して上記熱交室３１に搬送される。そしてこの溶融スラグは上記熱交室３１の炉壁３１ａに付着する。然るに上記熱交室３１内は上記燃焼室３０内よりも温度が低く、このため上記のようにして炉壁３１ａに付着した溶融スラグは固化されて固形スラグ３６となり、運転時間の経過とともに、これが蓄積されて行く。
【０００６】
かかる固形スラグ３６は、その一部が自重により落下するものの大部分はそのまま残り炉内部２９の場所によってはその量が多くなって、遂には生成された上記可燃性ガスの通路を塞ぐことがある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、ガス化炉において、高温、高圧の炉内における炉壁の、付着スラグを炉の作動を停止することなく、確実にかつ短時間に除去する手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するものでその要旨とする第１の手段は、ガス化装置のガス化炉の炉内部に蒸気、ガス等のスラグ除去用流体を噴射して上記炉内部のスラグを除去するスラグ除去装置であって、上記ガス化炉の炉壁に固定可能なシリンダと、同シリンダ内に往復摺動自在に嵌合され、両側面に作動流体が作用するピストンと、同ピストンの一端に固定されて同ピストンの移動に従がい上記炉内部に挿入あるいは炉内部から引き抜き可能にされ、流体通路を経て導入された上記スラグ除去用流体を噴射するための噴口を備えた噴射ノズルと、同噴射ノズルの移動によりこれの上記噴口を開閉する弁体とを備え、上記ピストンの一側面に上記作動流体が作用したとき、上記噴射ノズルが上記炉内部に挿入されるとともに、上記弁体が上記噴口を開口して同噴口から上記スラグ除去用流体を噴射可能とされ、上記ピストンの他側面に上記作動流体が作用したとき、上記噴射ノズルが炉内部から引き抜かれて上記弁体が噴口を閉じるとともに、同弁体と噴射ノズルとのシート面が当接して炉内部からのガスを遮断するように構成されてなることを特徴とするスラグ除去装置にある。
【０００９】
また、上記第１の手段において、上記ピストンを中空状に形成するとともに、同ピストンの内周に上記スラグ除去用流体が通流する流体通路管を嵌合し、同ピストンの内周には上記流体通路管に設けた廻り止め部が嵌合する溝を設け、さらには、上記溝を複数個とし、これらの溝を上記流体通路管内と上記噴射ノズルとを上記弁体を介して接続するスラグ除去用流体の通路となしたことも本発明に含まれる。
【００１０】
上記手段によれば、上記ピストンの一側面である挿入側側面に作動流体を作用させると、ピストンとともに、これと一体の噴射ノズルが移動して炉内部に挿入され、弁体の先端部が噴射ノズルの噴口を開口するとともに弁体とノズルとのシート面が離されると流体通路を経て導入されたスラグ除去用流体が噴口から炉内部に噴射されて炉内部のスラグを除去する。
【００１１】
そして、上記スラグの除去作業終了後、上記ピストンの他側面である引抜側側面に作動流体を作用させると、同ピストンとともに噴射ノズルが炉内部から引き抜かれ、弁体が噴口を閉じるとともに、弁体とノズルとのシート面が当接して炉内部からのガスを遮断する。
【００１２】
上記のように噴射ノズルに固定されたピストンの両側面の何れかに作動流体を作用させることによって噴射ノズルを炉内部に挿入して弁体により噴口を開き、同噴射ノズルの噴口からスラグ除去用流体を噴射し、あるいは、噴射ノズルを炉内部から引き抜いて炉内部から遮断するので、ガス化装置を停止したり、分解することなく、炉内部のスラグを自動的にかつ確実に除去することができる。また、噴射ノズルの引き抜き時には噴口を弁体で閉塞するとともに、弁体とノズルとのシート部をピストンに作用する作動流体の力によって確実にシールするので、炉内部のガスが装置を通して漏洩することがなく、安全性の高い装置が得られる。
【００１３】
また本発明の第２の手段は、上記第１の手段におけるスラグ除去用流体の通路の構造に係り、上記弁体が、上記噴射ノズルの内周に嵌合される小径部と上記シート面よりも上記蒸気通路管側に設けられた大径部とにより構成され、同大径部の外側には、上記蒸気通路管内と噴射ノズルとを接続する流体通路としての隙間が形成されてなる。
【００１４】
このように構成すれば、上記第１の手段の具体的構成として示された複数の溝を設けることを要しないので、装置の構造が簡単化されるとともに、溝の加工の省略により加工コストが低減される。
【００１５】
さらに第３の手段は、上記第１の手段に加えて、上記シリンダ内を上記ピストンにより挿入側ガス室と引抜き側ガス室とに区画するとともに、上記流体通路と上記挿入側ガス室とを連通する連通路を設け、上記流体通路管内を通流するスラグ除去用流体から分流された流体を上記連通路を経て上記挿入側ガス室に導入して上記ピストンに作用させるように構成されてなる。上記手段によれば、スラグ除去用流体を分流してピストン作動用とするので、単一流体で噴射ノズルの挿入、引き抜き動作とスラグの除去との双方の作用をなすことができ、流体供給設備が簡素化され、構造が簡単化されるとともに、低コストの装置が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図６及び図７を参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係るガス化炉のスラグ除去装置の要部断面図である。
【００１７】
上記スラグ除去装置（以下デスラッガと称する）は図７に示されるガス化炉２８において、溶融スラグ３６の付着量が多いガス化炉熱交換器３１の炉壁３１ａに主として装着され、上記溶融スラグ３６の除去を行なうものである。上記デスラッガは、ガス化炉２８の炉壁３１ａに装着されるため、溶融スラグ除去のため、同デスラッガから噴出される蒸気によって炉壁３１ａが損傷され易い。
【００１８】
このため、かかるデスラッガは、炉壁３１ａを通して炉内部２９に進退可能な蒸気（ガス等を含む）噴出手段を備え、同蒸気噴出手段が炉内部２９に進入したとき蒸気を炉壁３１ａに噴出し、蒸気を噴出しないときには炉内部２９から退出して焼損を防止するとともに、蒸気噴出口から炉内ガスが逆流しないように構成される。
【００１９】
図１において、１はこのデスラッガの本体であるシリンダで、これのフランジ１ｄの取付面１ａが図７に示されるガス化炉２８の炉壁３１ａの外面にガスケット等のガスシール手段（図示省略）を介してボルト（図示省略）により固着されている。２は上記シリンダ１内に往復摺動自在に嵌合された中空状のピストンであり、上記シリンダ１内はこのピストン２によって挿入側ガス室４１と引抜側ガス室４２とに区画されている。
【００２０】
１０は上記シリンダ１に固定された蒸気管であり、上記シリンダ１の中心部に外周が上記ピストン２と同心に設けられ、これの外周に上記ピストン２の内周が摺接されている。５は上記ピストン２の内周と蒸気管１０の外周との間のガスシールを行なうピストン内シール、６はピストン２の外周とシリンダ１の内周との間のガスシールを行なうピストン外シールである。
【００２１】
４は噴射ノズル管であり、有底中空形状に形成され、中空形状のピストンロッド３を介して上記ピストン２に固定され、同ピストン２の往復動によって炉内部２９内に進入、あるいは炉内部２９から退出するようになっている。この噴射ノズル管４の長さは上記ピストン２の挿入ストロークＳよりも大きく構成される。２２は噴口であり、上記噴射ノズル管４の端部寄りの部位に円周方向等間隔に複数個所定の噴射角度で以って放射状に穿設されている。
【００２２】
１２は上記蒸気管１０の噴射ノズル管４寄りの端部に固定された弁体である。同弁体１２は、棒状に形成され、これの蒸気管側の小径端部が端部に設けられた弁体固定金物１１を介して蒸気管１０の端部内周に固定される。そして、同弁体固定金物１１には、図２に示されるように、複数個（この例では５個）の蒸気通路２１が形成されている。
【００２３】
また上記弁体１２は、上記固定用の小径端部に連設された大径部１２ａを備え、この大径部１２ａに形成された弁体側シート１４が、上記噴射ノズル管４の内周に形成されたノズル側シート９に当接したとき、両シートにてガスシールがなされるようになっている。さらに上記弁体１２の長さは上記ピストン２の挿入ストロークＳ、つまり噴射ノズル管４の挿入ストロークＳに近い長さに形成されるとともに、これの小径部１２ｂの外周と噴射ノズル管４の内周との間は後述する挿入開始時に微量の蒸気が通過可能な程度の微小間隙となっている。また上記挿入ストロークＳの長さは、このデスラッガを取り付けるガス化炉２８の炉壁３１ａと噴口２２の噴射角度との関係等により設定される。
【００２４】
８は上記ピストン２の内周に刻設された溝である。この溝８は図２に示されるように、円周方向に等間隔に複数個（この例では６個）、ピストン２のストロークＳ以上の長さに亘って、同ピストン２の長手方向に刻設されている。上記溝８の長さは上記ピストン２の挿入ストロークＳよりも長くなるように構成され、蒸気がこの溝８内を通ってスムーズに噴射ノズル管４に導かれるようにしている。そして上記弁体１２と噴射ノズル管とのシート部１４，９のシート時には、弁体１２と弁固定金物との間には、所要の空間即ち接続室４０が形成される。
【００２５】
そして、図２に示されるように、上記溝８のうちの１個には、蒸気管１０の端部外周に突設された突起１３が嵌合されてピストン２の廻り止めをなしている。７は上記ピストンロッド３（あるいは噴射ノズル管４）の外周と、シリンダ１のノズル嵌合穴１ｃとの間のガスシールを行なうピストンロッドシールである。
【００２６】
２０は上記蒸気管１０の入口に設けられた蒸気接続口で、蒸気源（図示省略）から炉内部２９の圧力よりも高圧に加圧されたスラグ除去用の加圧蒸気が導かれている。１５は上記シリンダ１の端部側に設けられた挿入用ガス接続口で、上記挿入側ガス室４１に連通されている。また１６は、上記シリンダ１の炉壁側のフランジ１ｄに設けられた引抜用ガス接続口で、上記引抜側ガス室４２に連通されている。そして上記挿入用ガス接続口１５及び引抜用ガス接続口１６には加圧された窒素（Ｎ2 ）ガスが導かれ、このＮ2 ガスの圧力によりピストン２及びこれに固定された噴射ノズル管４が往復動するようになっている。
【００２７】
上記のように構成されたデスラッガの稼動時において、図１に示される状態は、デスラッガの噴口２２から蒸気の噴出がなされていない引抜き状態を示している。かかる引抜き状態から噴射ノズル管４を挿入移動させて、上記炉壁３１ａに付着した溶融スラグ３６の除去を行なう際には、挿入用ガス接続口１５から挿入側ガス室４１に高圧のＮ2 ガスを導入するとともに、引抜用ガス室４２内のＮ2 ガスを引抜用ガス接続口１６から外部へ排出する。
【００２８】
これにより、ピストン２及び同ピストン２に固定された噴射ノズル管４は、ストロークＳ、つまりピストン２の段部５０がシリンダ１の係止面１ｂに当接するまでの距離だけ炉内部２９へと移動して同噴射ノズル管４が炉内部２９ａに挿入され噴口２２が弁体１２の小径部１２ｂにより開となり炉内部２９に開口される。かかる噴射ノズル管４の移動により、これのノズル側シート９は弁体１２の弁体側シートから離れ、このシート部におけるシール状態が解除される。
【００２９】
そして、蒸気接続口２０に蒸気が導入されると、この蒸気は蒸気管１０内から複数の蒸気通路２１、複数の溝８を通って噴射ノズル管４の内部に入り、噴口２２から炉内部２９へ噴出され、炉壁３１ａに付着した溶融スラグ３６を除去する。
【００３０】
また、上記のように弁体１２の長さを挿入ストロークＳに近い長さとしているので、ピストン２及び噴射ノズル管４の炉内部２９への挿入移動始めにおいては、蒸気は弁体１２の外周と噴射ノズル管４の内周との隙間を通って噴口２２に至ることから、蒸気の速度はきわめて小さく、弁体１２の先端が噴口２２を開口し始めると噴口２２の開口面積の増加に従がい蒸気の速度も徐々に増大し、噴口２２が全開されると多量の蒸気が噴出せしめられる。
【００３１】
従って噴射ノズル管４の挿入移動始め、つまり蒸気の噴出始めから一定期間における蒸気の噴出速度を小さくすることにより、噴口２２近傍のガス化炉熱交換器３１のエレメントの蒸気によって吹き飛ばされたスラグとの衝突による損傷の発生を防止できる。
【００３２】
上記のように噴口２２から蒸気を噴出させ炉壁３１ａのスラグを除去した後は、引抜き側ガス室４２内に引抜用ガス接続口１６を経て加圧されたＮ2 ガスを導入するとともに、挿入側ガス室４１内のＮ2 ガスを挿入用ガス接続口１５から外部に排出する。これにより、ピストン２は図１の左方に移動し同ピストンと一体の噴射ノズル管４も炉内部２９から引き抜かれ、同噴射ノズル管４のノズル側シート９と弁体側シート１４とが上記ピストン２に作用する引抜側ガス室４２内のＮ2 ガス圧力によって圧接され、炉内部２９のガスのシールがなされ、蒸気の噴出が停止される。
【００３３】
このとき、図１に示されるように、弁体１２の小径部１２ｂの先端部が噴口２２を閉塞しているので、炉内部２９に存在する異物が同噴口２２からデスラッガ内に侵入するのが防止される。また上記噴射ノズル管４の外周とシリンダ１のフランジ１ｄの内周とのガスのシールはピストンロッドシール７にて行っている。
【００３４】
また、上記噴射ノズル管４の引抜き時においては、引き抜き後も引抜側ガス室４２にＮ2 ガスを供給したままとしてデスラッガ内の圧力を炉内部２９の圧力よりも若干高圧に保持しシート部１４，９のシートを確実にして上記シート部からのＮ2 ガスの漏洩を最小限とし、Ｎ2 ガスの使用量を減ずる。
【００３５】
尚上記実施形態において、作動ガスとしては上記Ｎ2 ガスの他、種々の不活性ガスが使用でき、また噴出用の蒸気に代えてＮ2 ガス等の不活性ガスを用いてもよい。
【００３６】
図３〜図４は本発明の実施の第２形態を示し、図３はデスラッガの縦断面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線断面図である。この実施形態においては、上記第１形態におけるピストン２の内周に設けられる複数の溝８を廻り止め用を除いて廃止し、これに代えて弁体１２の大径部１２ａの外周に蒸気通路を形成している。
【００３７】
即ち図３において、弁体１２の大径部１２ａの外径をこれの弁体シート部１４が形成可能な範囲で小さくして、同大径部１２ａの外周と噴射ノズル管４あるいはピストンロッド３の内周との間に所要の隙間４３を形成し、この隙間を蒸気が流れるようにしている。
【００３８】
この実施形態においては、噴射ノズル管４の挿入時には、ピストン２及び噴射ノズル管４の図１の右方向への移動により蒸気管１０内に導入された蒸気は弁固定金物１１の蒸気通路２１、接続室４０及び上記隙間４３を通って噴口２２へと送られ、同噴口２２から炉内２９に噴出せしめられる。この実施形態においては第１形態のような複数の溝を設けないので、溝８の加工工数が低減される。その他の構成は上記第１形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて示す。
【００３９】
図５には本発明の実施の第３形態に係るデスラッガが示されている。この実施形態においては、蒸気管１０の反弁体１２とは反対側に挿入側ガス室４１と蒸気管１０内とを連通する連通口１７を設けて、第１、第２形態における挿入用蒸気の代りに挿入側ガス室４１に供給されるＮ2 ガスを炉内部２９への噴出用として使用している。その他の構成は前記第２形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて示す。
【００４０】
この実施形態において、噴射ノズル管４の挿入時には、蒸気接続口（この実施形態ではＮ2 ガスの接続口）２０に炉内部２９の圧力よりも高圧に保持されたＮ2 ガスを導入する。このＮ2 ガスは連通口１７を通って挿入側ガス室４１に流入しピストン２に作用する。これによりピストン２及び同ピストン２に固定された噴射ノズル管４は図５において右動し、弁体側シート１４とノズル側シート９とが離れるとともに、弁体１２の小径部１２ｂが噴口２２を開くと、蒸気管１０内から蒸気通路２１、接続室４０及び隙間４３を経たＮ2 ガスが噴口２２から炉内部２９に噴出され、溶融スラグ３６の除去を行なう。
【００４１】
この際において噴出されるＮ2 ガスの圧力は炉内部２９の圧力よりも十分に高いので、噴射ノズル管４の内周と弁体１２の外周との間からＮ2 ガスの漏れが多少あっても、上記噴射ノズル管４の挿入作用には支障は及ぼさない。
【００４２】
溶融スラグ除去作業を行った後、噴射ノズル管４を炉内部２９から引き抜く際には、引抜用ガス接続口１６から加圧されたＮ2 ガスを引抜側ガス室４２に導入するとともに、挿入側ガス室４１内のＮ2 ガスを連通口１７及び接続口２０から外部に排気する。これにより、ピストン２及び噴射ノズル管は、図５において左動し、弁体１２の小径部１２ｂが噴口２２を閉じ、さらに弁体側シート１４とノズル側シート９とが当接してＮ2 ガスの噴出を停止させ、ガスのシールを行なう。そして、上記噴出用Ｎ2 ガスは一旦減圧排気して、上記のようにして噴射ノズル管４を引き抜いた後、その圧力を炉内部２９の圧力よりも若干高い圧力に維持する。このようにしておくと、弁体１２のシート部からのガスの漏洩は僅かであることから、シール用としてのＮ2 ガスの使用量を減少することができる。
【００４３】
図６には本発明の実施の第４形態に係るデスラッガが示されている。この実施形態においては、ピストン２に外径よりも小径のピストン受け台２５を設け、これの長さを調整することにより、同受け台２５の段部５０とシリンダ１の係止面１ｂとの距離Ｓで決まるピストン２のストロークを調整し、噴射ノズル管４の炉内部２９への出代を調整している。
【００４４】
この実施形態に係るデスラッガにおいては、噴射ノズル管４の炉内部２９への挿入ストロークＳの長さは、炉壁３１ａと噴口２２の噴射角度により決定されるが、ピストンロッド３に設けられた溝８の長さ及び噴射ノズル管４の長さは、上記ストロークＳよりも長くなることを要する。
【００４５】
従ってこの実施形態においては、外的条件によって決定されるストロークの長さと、シリンダ１内のストローク及び噴射ノズル管４の内側の溝８の長さとの関係は、ピストン受け台２５及び段部５０を設けることにより、ピストン２を長くすることにより容易に調整できる。
【００４６】
即ち、上記噴射ノズル管４の炉壁３１ａからの出代を小さくした構成とする場合には、この出代の減少分シリンダ１の長さが長くなるが、上記ストロークＳは上記のように外的条件によって定まる一定値であるので、上記シリンダ１の長さの増加分とストロークＳとの差をピストン受け台２５の長さによって調整する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、本発明によれば、噴射ノズルに固定されたピストンの両側面の何れかに作動流体を作用させることによって噴射ノズルを炉内部に挿入して弁体により噴口を開き、同噴射ノズルの噴口からスラグ除去用流体を噴射し、あるいは、噴射ノズルを炉内部から引き抜いて炉内部から遮断するので、ガス化装置を停止したり、分解することなく、炉内部のスラグを自動的にかつ確実に除去することができる。
【００４８】
また、噴射ノズルの引き抜き時には噴口を弁体で閉塞するとともに、弁体とノズルとのシート部をピストンに作用する作動流体の力によって確実にシールするので、炉内部のガスが装置を通して漏洩することがなく、安全性の高い装置が得られる。また、特に請求項４の発明によれば、請求項２〜３のようなガス通路としての溝を設けることを要しないので、装置の構造が簡単化されるとともに、加工コストが低減される。さらに請求項５の発明によれば、スラグ除去用流体を分流してピストン作動用とするので、単一の流体で噴射ノズルの挿入、引き抜き動作とスラグの除去との双方の作用をなすことができ、流体供給設備が簡素化され、構造が簡単化されるとともに、低コストの装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るガス化炉のスラグ除去装置の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の実施の第２形態を示す図１応当図。
【図４】図３、図５、図６のＡ線断面図。
【図５】本発明の実施の第３形態を示す図１応当図。
【図６】本発明の実施の第４形態を示す図１応当図。
【図７】ガス化炉の概略構成図。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ ピストン
３ ピストンロッド
４ 噴射ノズル管
５ ピストン内シール
６ ピストン外シール
７ ピストンロッドシール
８ 溝
９ ノズル側シート
１０ 蒸気管
１１ 弁体固定金物
１２ 弁体
１２ａ 大径部
１２ｂ 小径部
１３ 突起
１４ 弁体側シート
１５ 挿入側ガス接続口
１６ 引抜用ガス接続口
１７ 連通口
２０ 蒸気接続口
２１ 蒸気通路
２２ 噴口
２５ ピストン受け台
２８ ガス化炉
２９ 炉内部
３０ ガス化炉燃焼室
３１ ガス化炉熱交換室
３１ａ 炉壁
４１ 挿入側ガス室
４２ 引抜側ガス室
４３ 隙間
５０ 段部
Claims (5)
- ガス化装置のガス化炉の炉内部に蒸気、ガス等のスラグ除去用流体を噴射して上記炉内部のスラグを除去するスラグ除去装置であって、上記ガス化炉の炉壁に固定可能なシリンダと、同シリンダ内に往復摺動自在に嵌合され、両側面に作動流体が作用するピストンと、同ピストンの一端に固定されて同ピストンの移動に従がい上記炉内部に挿入あるいは炉内部から引き抜き可能にされ、流体通路を経て導入された上記スラグ除去用流体を噴射するための噴口を備えた噴射ノズルと、同噴射ノズルの移動によりこれの上記噴口を開閉する弁体とを備え、上記ピストンの一側面に上記作動流体が作用したとき、上記噴射ノズルが上記炉内部に挿入されるとともに、上記弁体が上記噴口を開口して同噴口から上記スラグ除去用流体を噴射可能とされ、上記ピストンの他側面に上記作動流体が作用したとき、上記噴射ノズルが炉内部から引き抜かれて上記弁体が噴口を閉じるとともに、同弁体と噴射ノズルとのシート面が当接して炉内部からのガスを遮断するように構成されてなることを特徴とするスラグ除去装置。
- 上記ピストンを中空状に形成するとともに、同ピストンの内周に上記スラグ除去用流体が通流する流体通路管を嵌合し、さらに、同ピストンの内周には上記流体通路管に設けた廻り止め部が嵌合する溝を設けてなる請求項１に記載のスラグ除去装置。
- 上記ピストンの内周に設けられた溝を複数個とし、この溝を上記流体通路管内と上記噴射ノズルとを上記弁体を介して接続するスラグ除去用流体の通路となした請求項２に記載のスラグ除去装置。
- 上記弁体が、上記噴射ノズルの内周に嵌合される小径部と上記シート面よりも上記蒸気通路管側に設けられた大径部とにより構成され、同大径部の外側には、上記蒸気通路管内と噴射ノズルとを接続する流体通路としての隙間が形成されてなる請求項１に記載のスラグ除去装置。
- 上記シリンダ内を上記ピストンにより挿入側ガス室と引抜き側ガス室とに区画するとともに、上記流体通路と上記挿入側ガス室とを連通する連通路を設け、上記流体通路管内を通流するスラグ除去用流体から分流された流体を上記連通路を経て上記挿入側ガス室に導入して上記ピストンに作用させるように構成されてなる請求項１に記載のスラグ除去装置。
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