JP3699163B2 - スラグ処理システム及びスラグ処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、改良されたスラグ処理システム、特に、高価で信頼できないドラグコンベヤーの使用を不要にするシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
全ての石炭およびコークスのガス化システムは、その種のプロセスにおいて不可避の副生物である灰分と不揮発物を排出するために、スラグ排出システムを設ける必要がある。１つの現行のスラグ排出システムは、ロックホッパーからスラグを直接に受入れ、それをコンベヤーベルト上に搬送するスラグドラグコンベヤーを組み込み、そのベルトはスラグをスラグ収容容器（例えばトラック、列車、溜め穴など）へ搬送する。これらのガス化プロセスのスラグ生成セクションは、浸食物質と腐食性薬品とに暴露される過酷な環境にある。この過酷な環境により、ドラグコンベヤーは、その多くの可動部分と共に、故障し易くなり、保守に手間がかかり、したがってスラグ排出に関して信頼できないものとなっている。ドラグコンベヤーは、内部およびそれ自体が非常に高価であり、したがって予備または補助システムは高価過ぎるので、非常用に現場に維持することができない。この種のスラグ排出装置の信頼できない特性により、全体のガス化プラントの運転不能時間が生じ、それにより運転中の運転時間／設備利用率が減少することがあり得る。１つの既知のドラグコンベヤーは、ガス化プロセスにおいて主として弱い中継装置であったので、最終的には非常用スラグ排出ラインを使用してバイパスされた。ガス化プロセスの信頼性を向上するために、環境的に受入れでき、保守と運転の費用が安く、かつ安全な運転ができる、改良されたスラグ処理方法が必要である。
【０００３】
他の産業における石炭燃焼ボイラーは、ガス化プロセスから生じるスラグと似ているが、正確には同一ではない灰分／スラグ物質を発生する。しかしながらガス化装置と異なり、従来のボイラーのスラグ生成部は、加圧下で動作しているわけではないので、そのシステムからスラグを連続的に排出できる。これらの石炭燃焼ボイラープラントに使用される放出水システムには、種々の変形がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、石炭およびコークスのガス化プラントの装置休止時間を大幅に減少させて、上記の問題の少なくとも幾つかを克服でき、それにより潜在的顧客に対する設備利用率を向上できる方法を提供することを目的とする。またスラグ排出システムの保守と補修に対する運転休止時間を減少することにより、運転継続時間を向上できる方法をも提供する。このシステムのコストは、特にプラントの保守費用が大幅に少なくなることを考慮すると、ドラグコンベヤーシステムの場合よりも、かなり少なくなる筈である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スラグの一回分量を受入れ、圧抜きし、および小出しするロックホッパーを使用することにより、加圧下で作動するガス化システムからスラグを排出する。スラグは、排出手段を通過し、そこにおいて、かなり小さいサイズまで粉砕されて、閉塞を生じることなく、システムの残りを通過する。粉砕されたスラグは、エダクターへ送られ、そこで閉ループの放出水システムからの水と混合されて、スラグ溜槽へ送られる。スラグ溜槽における水は、水位が監視されて、閉ループの放出水システムへ返送される。
【０００６】
【実施例】
添付図面を参照して、一例として、本発明をここに説明するが、そこにおける単一の図面は、本発明の概略線図である。
【０００７】
対象システム１０は、既知の石炭またはコークスのガス化プラントの一部として、かつそれと連係して好ましくは使用され、そのプラントの中でスラグ受入れ溜１２だけが示されるている。スラグ溜１２には通常、粉砕手段（図示されない）が設けられ、ガス化作業から受入れるスラグを粉砕する。対象システムのスラグ処理部はロックホッパー１４を有し、そのホッパーには、スラグ溜１２の出口をロックホッパー１４の入口へ接続する第１の圧力ロック１６と、およびその出口の役目をする第２の圧力ロック１８とが備えられる。スラグ排出装置２０は、第２の圧力ロック１８とスラグ粉砕装置２２との間にある。その粉砕装置においてスラグは、粉砕されて、下流側の装置を閉塞しないようなサイズにされる。粉砕されたスラグは、配管２６を通してエダクター２４へ送られ、そこで水と混合され、配管２８を通してスラグ溜槽３０へ送られる。
【０００８】
またこのシステムは、閉ループの放出水部を備え、そこにおけるタンク３２は、放出水の主発生源としての役目をする。放出水ポンプ３４は、タンク３２の出口へ接続され、分配配管３６により、弁３８を通してエダクター２４へ、弁４０を通して排出装置２０へ、弁４２を通して再びタンク３２へ、および弁４４を通してグレイ水処理装置（図示されない）へ接続される。この閉ループの戻り部を形成しているのは、スラグ溜槽配管４６であり、その配管は、スラグ溜槽排水ライン５０へ接続されるポンプ４８と、スラグ溜槽３０への戻りライン５４へ接続される弁５２と、および放出水タンク３２への弁５６とを有する。弁５２および５６は、スラグ溜槽レベルの検知および制御手段５８により制御される。放出水タンク３２は、レベル制御手段６０と、および補給水源（図示されない）へ接続される入口弁６２とを備える。弁４４は閉ループをグレイ水処理装置（図示されない）へ接続し、その装置は、過度に汚染された水を処理する。制御装置６４は、以下に述べるように、圧力ロック１６、１８および弁３８、４０、４２の作動を制御する。排出装置２０には好ましくは、蒸気回収手段（図示されない）へ接続される排気口６６が備えられる。
【０００９】
通常のガス化装置の運転に従い、圧力ロック１６の周期的な作動によりスラグがロックホッパー１４中に蓄積される。圧力ロック１８は、同様に作動されるが、圧力ロック１６が閉じているときにだけ作動され、蓄積されたスラグを排出装置２０中へ排出する。若干の放出水は、弁４０を通して排出装置へ導入され、また若干の蒸気は、排気口６６を通して排出される。ついで排出装置は、部分的に冷却および圧抜きされたスラグをスラグ粉砕装置２２へ排出し、そこでスラグを下流側において閉塞の問題を生じないようなサイズまで十分に粉砕する。ついで粉砕されたスラグは、放出水エダクター２４へ送られ、そこで水と混合されて、スラグ溜槽３０へ水力移送される。
【００１０】
スラグ溜槽３０は、スラグの効率的な脱水を促進するような構造を有する。スラグ溜槽の水は、ポンプ４８により配管４６を通して放出水タンク３２へポンプ送水され、そのタンクにおいて固形物は、沈降できるまで滞留される。高容量ポンプ３４は、放出水を弁３８およびエダクター２４を通してスラグ溜槽３０まで送水する。
【００１１】
レベル制御システム５８は、弁５２、５６およびポンプ４８を選択的に作動することにより、スラグ溜槽３０の水位を最小に維持する。レベル制御システム６０は、弁６２を作動することにより、放出水タンク３２内に十分な水量を維持して、スラグ排出の全サイクルが確実に実施できるようにしている。
【００１２】
全体の閉ループの放出水システムは好ましくは、水平衡を維持するようにサイズが決められる。時々生じる余分の水は、弁４４を通してグレイ水処理装置（図示されない）へ送られる。
【００１３】
スラグ排出装置２０は、市販されている装置であり、その適切な例は、サウスカロライナ州にあるＨｉｎｄｅｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈａｒｌｅｓｔｏｎにより製造されたＲｏｌｅｘＤｉｓｃｈａｒｇｅｒである。それは、独自の内部構成および底部排出回転すきを有するように設計され、スラグを均一に排出し、かつ容器の閉塞を無くす。排出装置２０は、スラグをスラグ粉砕装置２２中に排出し、そこでスラグのサイズを、スラグ溜槽３０までの経路における下流側装置を閉塞しない寸法まで減少させる。
【００１４】
スラグ溜槽は好ましくは、複数のスラグ入口箇所を有する。スラグ溜槽の１セクションが満杯になると、別の入口箇所が選択されて、開かれる。またスラグ溜槽は、スラグ堆積物を効率的に脱水するようになっている。所定の期間経過後に、次の脱水ができるように、脱水されたスラグはトラックへ積込まれて、現場から搬出される。
【００１５】
スラグ溜槽の下端部は、送入されるスラグから流出する水を収集する。スラグ溜槽の水ポンプ４８は、スラグ溜槽からの水を弁５２を通してスラグ溜槽へ循環させるか、または弁５６を通して放出水タンク３２へポンプ送水する。システムの設計によっては、スラグ溜槽の水ポンプ４８を連続的に運転して、オン／オフ運転によるポンプ負荷を減少し、かつライン４６、５０、５４およびポンプ４８において固形物が沈降するのを防止できる筈である。スラグ溜槽の水位が低くなると、スラグ溜槽レベル制御装置５８により水返送弁５２が開き、かつ放出水タンク３２への水弁が閉じて、ポンプ４８への吸い込み低下の防止に必要な最小のスラグ溜槽レベルが維持される。スラグ溜槽レベルが最低レベル未満に下がる場合には、ポンプ４８は停止される。
【００１６】
通常のレベル範囲で作動する放出水タンク３２は、十分な水を供給して、完全なスラグロック排出サイクルを通して放出水システムを保持する。レベル制御システム６０は、放出水タンクにおける適切なレベルを維持して、低レベル状態において弁６２を通して補給水を供給すると共に、高レベル状態において弁４４を通してグレイ水処理装置（図示されない）へ余分の水を排出する。タンク３２は固形物をさらに沈降させるに足る滞留時間を有する。これにより、下流側の高容量ポンプ３４およびスラグエダクター２４の不必要な浸食が防止される。また固形物の沈降により、灰色水システムへ排出できる、より清浄な水が供給される。
堆積された固形物は、定期的に清掃するか、または円錐底部タンクに固形物取り出しシステムを組み込んで使用して排出できる。閉ループの放出水システムが水質向上のために薬品注入を必要とする場合、タンク３２には、適切な注入または混合箇所が設けられる。
【００１７】
放出水制御弁３８、４０および４２は、ロックホッパー１４のインターロック／タイミングシステムと連係して作動する。ロックホッパー１４が収集モードにあるとき、スラグエダクター２４への放出水弁３８およびスラグタンク２０への高速流水弁４０は閉じている。またタンク３２への放出水戻り弁４２は開いている。システムの設計によっては、放出水ポンプ３４を連続的に運転して、オン／オフ運転によるポンプ負荷を減少し、かつそのラインおよびポンプに固形物が沈降するのを防止することもできる。ロックホッパー１４が圧抜き段階を完了すると、弁３８が開いて、放出水をシステムへ供給すると共に、弁４２が閉じる。高速流水弁４０が開いて、必要な高速流水を排出装置２０へ供給させる。この高速流水により、スラグが排出装置２０およびスラグ粉砕装置２２を通してエダクター２４中へ移動される。放出水サイクルの完了時にタイミング制御システムにより、弁４２が開き、かつ弁３８および４０が閉じる。
【００１８】
本発明は、本発明の精神または必須の特徴から逸脱することなく、多くの変形および変更を実施できることは、技術に有能な者にとり明らかである。かくして上記の実施例は、全ての点で説明を目的としたもので、特許請求の範囲により決まる本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略線図である。
【符号の説明】
１２…スラグ受入れ溜、１４…ロックホッパー、１６、１８…圧力ロック、２０…スラグ排出装置、２２…スラグ粉砕装置、２４…エダクター。

Claims (2)

1. スラグ発生作業から直接にスラグを受入れるスラグ受入れ溜と、
   入口と出口とにエアロック手段を有する、スラグ受入れ溜から排出されるスラグを受入れるロックホッパー手段と、
   前記ロックホッパー手段から送り出されるスラグを受入れるように接続されるスラグ粉砕手段と、
   閉ループの放出水システムと、
   前記粉砕手段から送り出されたスラグと前記放出水システムからの水とを受入れ、前記スラグと前記水を混合し、その水と混合したスラグを排出溜槽へ供給するように接続されるエダクター手段と、
   前記排出溜槽における水位を監視する手段と
   を有するスラグ処理システム。
2. 加圧下で、かつ高温で実施される作業の副生物として発生するスラグを処理する方法において、
   前記作業により発生するスラグを溜へ収集し、
   前記作業の加圧状態を保持しながら、エアロック手段を通して堆積されたスラグの所定の量を前記溜から周期的に取り出し、
   前記スラグを冷却し、かつ圧抜きし、
   前記の冷却および圧抜きされたスラグを粉砕手段へ小出して、その粉砕手段でスラグを粉砕物へ粉砕し、
   粉砕物をエダクターまで送り、そこで粉砕物を水と混合して排出溜槽へ流し、
   その間、前記排出溜槽における水を監視し、
   前記排出溜槽から水を収集して、収集タンクおよび前記エダクターへ循環させることを特徴とする方法。

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